JPH0754865B2 - 放電励起短パルスレ−ザ装置 - Google Patents
放電励起短パルスレ−ザ装置Info
- Publication number
- JPH0754865B2 JPH0754865B2 JP3189486A JP3189486A JPH0754865B2 JP H0754865 B2 JPH0754865 B2 JP H0754865B2 JP 3189486 A JP3189486 A JP 3189486A JP 3189486 A JP3189486 A JP 3189486A JP H0754865 B2 JPH0754865 B2 JP H0754865B2
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- capacitor
- main
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
- H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
- H01S3/09716—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation by ionising radiation
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- Lasers (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザのうち、たとえば原子、分子イオン
等の単一または混合気体や、金属蒸気、揮発性液体から
の蒸気など種々の気体の放電を利用して励起を行ない、
短パルスレーザ光を発生させる放電励起短パルスレーザ
装置の特に励起回路に関するものである。
等の単一または混合気体や、金属蒸気、揮発性液体から
の蒸気など種々の気体の放電を利用して励起を行ない、
短パルスレーザ光を発生させる放電励起短パルスレーザ
装置の特に励起回路に関するものである。
第３図は従来のこの種放電励起短パルスレーザ装置を示
す電気回路図、第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はその動作説
明図である。第３図において、（１）は主放電のための
エネルギを蓄積するコンデンサ、（２）はピーキングコ
ンデンサ、（３）は充電用のインダクタンス、（４）は
たとえばサイラトロン（熱陰極ガス入り放電管）などか
らなる放電スタート用の高電圧スイッチ、（５）はレー
ザ媒質（10）内に配設され、レーザ光軸方向を長手方向
とした第１の主電極、（６）はこの第１の主電極（５）
と所定間隔をあけて対向し、複数の開孔部を有する第２
の主電極、（７）はこの第２の主電極（６）と、補助電
極（８）とにサンドイッチ状に重合された誘電体、
（９）は高電圧発生装置である。
す電気回路図、第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はその動作説
明図である。第３図において、（１）は主放電のための
エネルギを蓄積するコンデンサ、（２）はピーキングコ
ンデンサ、（３）は充電用のインダクタンス、（４）は
たとえばサイラトロン（熱陰極ガス入り放電管）などか
らなる放電スタート用の高電圧スイッチ、（５）はレー
ザ媒質（10）内に配設され、レーザ光軸方向を長手方向
とした第１の主電極、（６）はこの第１の主電極（５）
と所定間隔をあけて対向し、複数の開孔部を有する第２
の主電極、（７）はこの第２の主電極（６）と、補助電
極（８）とにサンドイッチ状に重合された誘電体、
（９）は高電圧発生装置である。
従来のこの種放電励起短パルスレーザ装置は上記のよう
に構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充電
用のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行な
ったあと、高電圧スイッチ（４）を「ON」操作すると、
コンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および
高電圧スイッチ（４）からなる回路が形成され、早い速
度でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行なわ
れる。そして、このピーキングコンデンサ（２）は、第
１と第２の主電極（５）（６）と並列に接続されている
ため、ピーキングコンデンサ（２）の充電が進行して第
１と第２の主電極（５）（６）間の電位差が大きくなっ
てくると、レーザ媒質は絶縁破壊して放電が発生するわ
けであるが、このような回路は一般に「容量移行型回
路」と呼ばれ、従来周知の「LC反転型回路」とともに短
パルスレーザ装置として広く用いられている。
に構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充電
用のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行な
ったあと、高電圧スイッチ（４）を「ON」操作すると、
コンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および
高電圧スイッチ（４）からなる回路が形成され、早い速
度でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行なわ
れる。そして、このピーキングコンデンサ（２）は、第
１と第２の主電極（５）（６）と並列に接続されている
ため、ピーキングコンデンサ（２）の充電が進行して第
１と第２の主電極（５）（６）間の電位差が大きくなっ
てくると、レーザ媒質は絶縁破壊して放電が発生するわ
けであるが、このような回路は一般に「容量移行型回
路」と呼ばれ、従来周知の「LC反転型回路」とともに短
パルスレーザ装置として広く用いられている。
しかしながら、通常の「TEACO2レーザ」や、エキシマレ
ーザ（Excimer Laser）等の短パルスレーザ装置におい
ては、その動作圧力が数気圧の高圧であるため、上述し
た放電が収束し易く、レーザ出力の低下を招きがちであ
るため、これに対処する手段として空間的に均一な主放
電を発生させるために、予め主放電が発生する領域に均
一に電子による放電の種をばら撒くための予備電離を行
なう方法が用いられている。上述した従来の装置におい
ては、複数の開孔部を有する第２の主電極（６）と、補
助電極（８）とに誘電体（７）をサンドイッチ状に重合
させてコンデンサを形成し、上記ピーキングコンデンサ
（２）と並列に接続するようにしているため、高電圧ス
イッチ（４）を「ON」すると、ピーキングコンデンサ
（２）の両端の電圧、すなわち第２の主電極（６）と、
補助電極（８）間の電圧は、第２図（Ａ）に示すように
上昇する。一方、ピーキングコンデンサ（２）と、第２
の主電極（６）と、補助電極（８）とによって形成され
るコンデンサを充電するための第２図（Ｂ）に示す波形
の電流がコンデンサ（１）から流れ込む。この電流の流
れ込む速度は、コンデンサ（１）およびピーキングコン
デンサ（２）と、第２の主電極（６）および補助電極
（８）とによって形成されるコンデンサの合成容量と、
回路中の浮遊インダクタンスによって決まり、第２図
（Ｃ）に示すように50〜100nsで立ち上がる。そして、
上記第２の主電極（６）の開孔部においては、上述した
充電電流によって沿面放電が発生し、この放電により予
備電離が行なわれる。
ーザ（Excimer Laser）等の短パルスレーザ装置におい
ては、その動作圧力が数気圧の高圧であるため、上述し
た放電が収束し易く、レーザ出力の低下を招きがちであ
るため、これに対処する手段として空間的に均一な主放
電を発生させるために、予め主放電が発生する領域に均
一に電子による放電の種をばら撒くための予備電離を行
なう方法が用いられている。上述した従来の装置におい
ては、複数の開孔部を有する第２の主電極（６）と、補
助電極（８）とに誘電体（７）をサンドイッチ状に重合
させてコンデンサを形成し、上記ピーキングコンデンサ
（２）と並列に接続するようにしているため、高電圧ス
イッチ（４）を「ON」すると、ピーキングコンデンサ
（２）の両端の電圧、すなわち第２の主電極（６）と、
補助電極（８）間の電圧は、第２図（Ａ）に示すように
上昇する。一方、ピーキングコンデンサ（２）と、第２
の主電極（６）と、補助電極（８）とによって形成され
るコンデンサを充電するための第２図（Ｂ）に示す波形
の電流がコンデンサ（１）から流れ込む。この電流の流
れ込む速度は、コンデンサ（１）およびピーキングコン
デンサ（２）と、第２の主電極（６）および補助電極
（８）とによって形成されるコンデンサの合成容量と、
回路中の浮遊インダクタンスによって決まり、第２図
（Ｃ）に示すように50〜100nsで立ち上がる。そして、
上記第２の主電極（６）の開孔部においては、上述した
充電電流によって沿面放電が発生し、この放電により予
備電離が行なわれる。
従来の放電励起短パルスレーザ装置における予備電離
は、上述したように主放電を行なわせるための回路に左
右されるため、予備電離電子量が最大となる時期を調整
することが困難であるばかりでなく、予備電離によって
生成された電子が消滅するために、予備電離によって生
成された電子のうち、実際に主放電に用いられる割合い
が小さく、しかも予備電離が１回だけしか行なわれない
ため、予備電離電子の分布も不均一になり易く、結果的
に主放電の均一性が悪くなってレーザ出力が低下する結
果がある。
は、上述したように主放電を行なわせるための回路に左
右されるため、予備電離電子量が最大となる時期を調整
することが困難であるばかりでなく、予備電離によって
生成された電子が消滅するために、予備電離によって生
成された電子のうち、実際に主放電に用いられる割合い
が小さく、しかも予備電離が１回だけしか行なわれない
ため、予備電離電子の分布も不均一になり易く、結果的
に主放電の均一性が悪くなってレーザ出力が低下する結
果がある。
この発明はかかる点に着目してなされたもので、予備電
離電子量が最大になる時期を調整することができるばか
りでなく、主放電が発生するまでに予備電離を繰り返し
て行なうことにより安定した主放電が得られる放電励起
短パルスレーザ装置を提供しようとするものである。
離電子量が最大になる時期を調整することができるばか
りでなく、主放電が発生するまでに予備電離を繰り返し
て行なうことにより安定した主放電が得られる放電励起
短パルスレーザ装置を提供しようとするものである。
この発明にかかる放電励起短パルスレーザ装置は、補助
電極、誘電体、第２の主電極、放電スタート用の高電圧
スイッチおよび時定数設定用のインダクタンスとコンデ
ンサにより主放電回路とは別に予備電離専用回路を構成
し、この回路の時定数を適宜設定することにより、予備
電離電子量が最大となるまでの時間と、振動周期を調整
し得るようにしたものである。
電極、誘電体、第２の主電極、放電スタート用の高電圧
スイッチおよび時定数設定用のインダクタンスとコンデ
ンサにより主放電回路とは別に予備電離専用回路を構成
し、この回路の時定数を適宜設定することにより、予備
電離電子量が最大となるまでの時間と、振動周期を調整
し得るようにしたものである。
この発生において、予備電離電子量が最大になるまでの
時間と、振動周期を調整することができるので、主放電
の発生に寄与する予備電離電子量の増加と、均一性の向
上により主放電の均一性が著しく向上し、結果としてレ
ーザ出力の増大と安定化を図ることができる。
時間と、振動周期を調整することができるので、主放電
の発生に寄与する予備電離電子量の増加と、均一性の向
上により主放電の均一性が著しく向上し、結果としてレ
ーザ出力の増大と安定化を図ることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示すものであるが、上述
した従来のもの（第３図）と同一符号は同一構成部材に
つきその説明を省略する。
した従来のもの（第３図）と同一符号は同一構成部材に
つきその説明を省略する。
（Ａ）は互いに直接接続された時定数設定用のインダク
タンス（11）とコンデンサ（12）とによって形成された
振動周期調整用の予備電離専用回路、（13）は上記時定
数設定用コンデンサ（12）と補助電極（８）との中間点
である。
タンス（11）とコンデンサ（12）とによって形成された
振動周期調整用の予備電離専用回路、（13）は上記時定
数設定用コンデンサ（12）と補助電極（８）との中間点
である。
この発明の放電励起短パルスレーザ装置は上記のように
構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充電用
のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行なっ
たあと、高電圧スイッチ（４）を「ON」操作すると、コ
ンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および高
電圧スイッチ（４）からなる回路が形成され、早い速度
でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行なわ
れ、第１と第２の主電極（５）（６）間の電圧が上昇す
ると同時に、時定数設定用のインダクタンス（11）およ
びコンデンサ（12）、補助電極（８）、誘電体（７）、
第２の主電極（６）、高電圧スイッチ（４）からなる回
路、すなわち予備電離専用回路（Ａ）も形成され、時定
数設定用のコンデンサ（12）と、第２の主電極（６）−
誘電体（７）−補助電極（８）によって構成されたコン
デンサに蓄積されていた電荷が放電することによって第
２の主電極（６）の複数の開孔部において沿面放電が発
生し予備電離が行なわれている。
構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充電用
のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行なっ
たあと、高電圧スイッチ（４）を「ON」操作すると、コ
ンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および高
電圧スイッチ（４）からなる回路が形成され、早い速度
でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行なわ
れ、第１と第２の主電極（５）（６）間の電圧が上昇す
ると同時に、時定数設定用のインダクタンス（11）およ
びコンデンサ（12）、補助電極（８）、誘電体（７）、
第２の主電極（６）、高電圧スイッチ（４）からなる回
路、すなわち予備電離専用回路（Ａ）も形成され、時定
数設定用のコンデンサ（12）と、第２の主電極（６）−
誘電体（７）−補助電極（８）によって構成されたコン
デンサに蓄積されていた電荷が放電することによって第
２の主電極（６）の複数の開孔部において沿面放電が発
生し予備電離が行なわれている。
いま、上記予備電離専用回路（Ａ）に蓄積された容量を
Ｃ、そしてインダクタンスの合計をＬとすると、その振
動周期は２π▲√▼となる。
Ｃ、そしてインダクタンスの合計をＬとすると、その振
動周期は２π▲√▼となる。
一般に予備電離に必要な電荷量は、主放電に必要な電荷
量の１％程度でよいため、上記Ｃを小さく選択すること
ができ、予備電離専用回路（Ａ）の振動周期は主放電回
路の振動周期の1/10以下にすることも可能であり、上述
した一実施例においては第２図（Ｃ）に示すように主放
電が発生するまでに予備電離が２回行なわれ、予備電離
の均一性が向上することによって主放電のアークへの転
移が抑制され、均一な主放電が生成される。
量の１％程度でよいため、上記Ｃを小さく選択すること
ができ、予備電離専用回路（Ａ）の振動周期は主放電回
路の振動周期の1/10以下にすることも可能であり、上述
した一実施例においては第２図（Ｃ）に示すように主放
電が発生するまでに予備電離が２回行なわれ、予備電離
の均一性が向上することによって主放電のアークへの転
移が抑制され、均一な主放電が生成される。
なお、上述した一実施例においては、予備電離専用回路
（Ａ）に時定数設定用のインダクタンス（11）と、コン
デンサ（12）を設けて予備電離電子量が最大となるまで
の時間と、振動周期を調整するようにした場合について
述べたが、第４図で示したように高電圧スイッチ（４）
の高電圧側と補助電極（８）との間を、たとえば同軸ケ
ーブル等のパルスフォーミングライン（14）で接続する
ようにすれば、パスルフォーミングライン（14）の長さ
を選択することにより、同様の調整を行なうことがで
き、鋭い立ち上がりの電流パルスが得られる。さらに、
時定数設定用のインダクタンス（11）として、たとえば
磁気飽和スイッチを用いるようにすれば、飽和するまで
に大きなインダクタンスによって予備電離がスタートす
るタイミングを調整することができ、かつ沿面放電電流
が増加し始めると、飽和してインダクタンスが小さくな
って電流の増加を促進するために予備電離電子量の最大
値を増加させることも可能である。さらにまた、時定数
設定用のコンデンサ（12）と、補助電極（８）との間の
中間点（13）とアース間を高抵抗、または高インダクタ
ンスで接続するようにすれば、補助電極（８）と、第２
の主電極（６）の間には電圧の変化部だけ印加すること
が可能となり、同様の効果が得られる。
（Ａ）に時定数設定用のインダクタンス（11）と、コン
デンサ（12）を設けて予備電離電子量が最大となるまで
の時間と、振動周期を調整するようにした場合について
述べたが、第４図で示したように高電圧スイッチ（４）
の高電圧側と補助電極（８）との間を、たとえば同軸ケ
ーブル等のパルスフォーミングライン（14）で接続する
ようにすれば、パスルフォーミングライン（14）の長さ
を選択することにより、同様の調整を行なうことがで
き、鋭い立ち上がりの電流パルスが得られる。さらに、
時定数設定用のインダクタンス（11）として、たとえば
磁気飽和スイッチを用いるようにすれば、飽和するまで
に大きなインダクタンスによって予備電離がスタートす
るタイミングを調整することができ、かつ沿面放電電流
が増加し始めると、飽和してインダクタンスが小さくな
って電流の増加を促進するために予備電離電子量の最大
値を増加させることも可能である。さらにまた、時定数
設定用のコンデンサ（12）と、補助電極（８）との間の
中間点（13）とアース間を高抵抗、または高インダクタ
ンスで接続するようにすれば、補助電極（８）と、第２
の主電極（６）の間には電圧の変化部だけ印加すること
が可能となり、同様の効果が得られる。
以上述べたように、この発明によれば補助電極、誘電
体、第２の主電極、放電スタート用の高電圧スイッチお
よび時定数設定用のインダクタンスとコンデンサにより
主放電回路とは別に予備電離専用回路を構成したので、
予備電離電子量が最大になるまでの時間と、振動周期を
調整することができ、主放電の発生に寄与する予備電離
電子量の増加と、均一性の向上により主放電の均一性が
著しく向上し、レーザ出力の増大と安定化を図ることが
でき優れた効果を有するものである。
体、第２の主電極、放電スタート用の高電圧スイッチお
よび時定数設定用のインダクタンスとコンデンサにより
主放電回路とは別に予備電離専用回路を構成したので、
予備電離電子量が最大になるまでの時間と、振動周期を
調整することができ、主放電の発生に寄与する予備電離
電子量の増加と、均一性の向上により主放電の均一性が
著しく向上し、レーザ出力の増大と安定化を図ることが
でき優れた効果を有するものである。
第１図はこの発明の一実施例を示す電気回路図、第２図
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はその動作説明図、第３図は従来の
放電励起短パルスレーザ装置を示す電気回路図、第４図
はこの発明の他の実施例を示す電気回路図である。 図において、（１）は主放電のエネルギを蓄積するコン
デンサ、（２）はピーキングコンデサ、（４）は放電ス
タート用の高電圧スイッチ、（５）は第１の主電極、
（６）は第２の主電極、（７）は誘電体、（８）は補助
電極、（10）はレーザ媒質、（11）は時定数設定用のイ
ンダクタンス、（12）は時定数設定用のコンデンサ、
（14）はパルスフォーミングラインである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はその動作説明図、第３図は従来の
放電励起短パルスレーザ装置を示す電気回路図、第４図
はこの発明の他の実施例を示す電気回路図である。 図において、（１）は主放電のエネルギを蓄積するコン
デンサ、（２）はピーキングコンデサ、（４）は放電ス
タート用の高電圧スイッチ、（５）は第１の主電極、
（６）は第２の主電極、（７）は誘電体、（８）は補助
電極、（10）はレーザ媒質、（11）は時定数設定用のイ
ンダクタンス、（12）は時定数設定用のコンデンサ、
（14）はパルスフォーミングラインである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春田 健雄 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 永井 治彦 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】レーザ媒質内において互いに対向する第１
と第２の主電極と、この第２の主電極に誘電体を介して
重合された補助電極と、主放電のためのエネルギを蓄積
するコンデンサと、一端が上記コンデンサに他端が上記
第２の主電極に接続された放電スタート用の高電圧スイ
ッチと、上記補助電極と上記高電圧スイッチの上記一端
との間に接続された時定数設定用のインダクタンス及び
時定数設定用のコンデンサとを備え、 上記補助電極、誘電体、第２の主電極、高電圧スイッ
チ、時定数設定用のインダクタンス及び時定数設定用の
コンデンサにより主放電回路とは別に予備電離専用回路
を構成し、予備電離電子量が最大になるまでの時間と振
動周期を調整し得るようにしたことを特徴とする放電励
起短パルスレーザ装置。 - 【請求項２】時定数設定用のインダクタンスとして磁気
飽和スイッチを用いたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の放電励起短パルスレーザ装置。 - 【請求項３】放電スタート用の高電圧スイッチの高電圧
側と補助電極との間を、長さを選択し得る同軸ケーブル
等のパルスフォーミングラインで接続したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の放電励起短パルスレー
ザ装置。 - 【請求項４】時定数設定用のコンデンサと補助電極との
間の中間点と、アース間を高抵抗、または高インダクタ
ンスで接続し、補助電極と第２の主電極の間に電圧の変
化分だけ印加するようにしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の放電励起短パルスレーザ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189486A JPH0754865B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 放電励起短パルスレ−ザ装置 |
| DE19873705165 DE3705165A1 (de) | 1986-02-18 | 1987-02-18 | Mit entladungserregung arbeitende laservorrichtung fuer kurze impulse |
| US07/267,629 US4837773A (en) | 1986-02-18 | 1988-10-31 | Discharge excitation type short pulse laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3189486A JPH0754865B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 放電励起短パルスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190786A JPS62190786A (ja) | 1987-08-20 |
| JPH0754865B2 true JPH0754865B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=12343724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3189486A Expired - Lifetime JPH0754865B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 放電励起短パルスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754865B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01307285A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Agency Of Ind Science & Technol | パルスガスレーザ |
| US5932640A (en) | 1989-01-21 | 1999-08-03 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Dyeability or mass coloration of synthetic polyamide |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP3189486A patent/JPH0754865B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62190786A (ja) | 1987-08-20 |
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