JPH0787254B2 - 高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザを用いた加工方法 - Google Patents
高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザを用いた加工方法Info
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- JPH0787254B2 JPH0787254B2 JP2012588A JP1258890A JPH0787254B2 JP H0787254 B2 JPH0787254 B2 JP H0787254B2 JP 2012588 A JP2012588 A JP 2012588A JP 1258890 A JP1258890 A JP 1258890A JP H0787254 B2 JPH0787254 B2 JP H0787254B2
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- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザを用
いた加工方法に係り、特に、大口径，高出力のエキシマ
レーザに好適な高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザ
を用いた加工方法に関する。
いた加工方法に係り、特に、大口径，高出力のエキシマ
レーザに好適な高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザ
を用いた加工方法に関する。
従来の放電励起型のエキシマレーザの大口径化に関する
技術としては、シー・エル・イー・オー'88予稿集第64
頁（CLEO'88,p.64）に述べられているように、コロナUV
予備電離による方法が知られている。これは、主電極間
に電圧を印加した後、ある時間遅れを設けて、主電極の
一方にコロナ放電を発生させ、これに含まれるUV光によ
り、主放電空間を予備電離するとともに、トリガ作用に
より主放電を開始させるものである。
技術としては、シー・エル・イー・オー'88予稿集第64
頁（CLEO'88,p.64）に述べられているように、コロナUV
予備電離による方法が知られている。これは、主電極間
に電圧を印加した後、ある時間遅れを設けて、主電極の
一方にコロナ放電を発生させ、これに含まれるUV光によ
り、主放電空間を予備電離するとともに、トリガ作用に
より主放電を開始させるものである。
上記従来技術は、予備電離にコロナ放電に伴なうUV光を
利用するものであり、主放電空間の電極幅方向の放電の
大口径化は原理的に容易であるが、電極ギヤツプ方向の
放電の一様化には限界があり、大口径のレーザビームを
発生させることができないという問題があつた。
利用するものであり、主放電空間の電極幅方向の放電の
大口径化は原理的に容易であるが、電極ギヤツプ方向の
放電の一様化には限界があり、大口径のレーザビームを
発生させることができないという問題があつた。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、電極幅方向のみならず電極ギヤツプ方向に
も放電の大口径化を実現し、したがつてその結果として
大口径レーザビームを発生する高気圧ガスレーザ装置を
提供するにある。
るところは、電極幅方向のみならず電極ギヤツプ方向に
も放電の大口径化を実現し、したがつてその結果として
大口径レーザビームを発生する高気圧ガスレーザ装置を
提供するにある。
上記目的を達成するために、本発明では主放電電極の高
電圧側電極と低電圧側電極をレーザ光軸に対して平行
に、かつ、層状に少なくとも２組の放電部を形成するよ
うに交互に配置して形成したもの、又は、主放電電極間
の主放電に先だつて放電空間を予備電離する予備電離手
段を、前記主放電電極への電圧印加に対し時間遅れを有
する多重折返しレーザ光としたものである。
電圧側電極と低電圧側電極をレーザ光軸に対して平行
に、かつ、層状に少なくとも２組の放電部を形成するよ
うに交互に配置して形成したもの、又は、主放電電極間
の主放電に先だつて放電空間を予備電離する予備電離手
段を、前記主放電電極への電圧印加に対し時間遅れを有
する多重折返しレーザ光としたものである。
上記主放電電極は、高電圧側電極と低電圧側電極がレー
ザ光軸に対して平行に、かつ、層状に２組以上の放電部
を形成するように交互に配置されているので、各層状放
電部で電極幅方向に大口径の均一放電が形成されれば、
全体として大口径のレーザビームを得ることができる。
又、予備電離源がレーザ光であるので、任意にビーム断
面の整形が可能で、かつ、反射鏡を用いて多重折返しに
することにより、大体積の放電空間を一様に予備電離す
ることができ、大体積の均一放電が得られ、大口径のレ
ーザビームを発生することができる。
ザ光軸に対して平行に、かつ、層状に２組以上の放電部
を形成するように交互に配置されているので、各層状放
電部で電極幅方向に大口径の均一放電が形成されれば、
全体として大口径のレーザビームを得ることができる。
又、予備電離源がレーザ光であるので、任意にビーム断
面の整形が可能で、かつ、反射鏡を用いて多重折返しに
することにより、大体積の放電空間を一様に予備電離す
ることができ、大体積の均一放電が得られ、大口径のレ
ーザビームを発生することができる。
以下、図面の実施例に基づいて本発明の高気圧ガスレー
ザ装置を詳細に説明する。
ザ装置を詳細に説明する。
第１図，及び第２図に本発明の一実施例を示す。該図に
おいて、主レーザ装置１は、たとえばXeClエキシマレー
ザであり、その主放電部２は、高電圧側主電極3a,3b,3c
と低電圧側主電極4a,4bがレーザ光軸に対して平行に交
互に配置されることにより形成される層状の小放電部2
a,2b,2c,2dから成る。ピーキングコンデンサC2a，C2b，
C2c，C2dは、対応する主放電電極対3a−4a,3b−4a,3b−
4b,3c−4cにそれぞれ接続されている。高電圧側主電極3
a,3b,3cは、インダクタンスL1，L2，L3を介して充電用
コンデンサC1，充電用インダクタンスＬに接続されてい
る。さらに充電用コンデンサC1は、高電圧スイツチSW、
図示しない高電圧充電電源へ接続されている。主放電部
２は、ガス容器５内に配置され、全反射鏡６および出力
鏡７はガス容器５の一部を構成している。主レーザ装置
１の外部には、予備電離源として小型のレーザ装置８、
たとえば、KrFエキシマレーザ等のUVレーザが設置さ
れ、これより出射されるレーザ光９は、シリンドリカル
レンズ等で構成されるビーム整形光学系10を通り、折返
し反射鏡11,12により各層状主放電部を通過できる構成
となつている。
おいて、主レーザ装置１は、たとえばXeClエキシマレー
ザであり、その主放電部２は、高電圧側主電極3a,3b,3c
と低電圧側主電極4a,4bがレーザ光軸に対して平行に交
互に配置されることにより形成される層状の小放電部2
a,2b,2c,2dから成る。ピーキングコンデンサC2a，C2b，
C2c，C2dは、対応する主放電電極対3a−4a,3b−4a,3b−
4b,3c−4cにそれぞれ接続されている。高電圧側主電極3
a,3b,3cは、インダクタンスL1，L2，L3を介して充電用
コンデンサC1，充電用インダクタンスＬに接続されてい
る。さらに充電用コンデンサC1は、高電圧スイツチSW、
図示しない高電圧充電電源へ接続されている。主放電部
２は、ガス容器５内に配置され、全反射鏡６および出力
鏡７はガス容器５の一部を構成している。主レーザ装置
１の外部には、予備電離源として小型のレーザ装置８、
たとえば、KrFエキシマレーザ等のUVレーザが設置さ
れ、これより出射されるレーザ光９は、シリンドリカル
レンズ等で構成されるビーム整形光学系10を通り、折返
し反射鏡11,12により各層状主放電部を通過できる構成
となつている。
折返し反射鏡12は、主レーザ装置のレーザ波長に対して
は無反射となるようなコーテイングが施され全反射鏡6,
出力鏡７は、予備電離用のレーザ光９の波長に対して、
無反射となるようなコーテイングが施されている。
は無反射となるようなコーテイングが施され全反射鏡6,
出力鏡７は、予備電離用のレーザ光９の波長に対して、
無反射となるようなコーテイングが施されている。
また、予備電離用レーザ９と主レーザ装置１のトリガ装
置13との間には、両者の指令信号間に時間差を設けるた
めの遅延装置14が設けられている。
置13との間には、両者の指令信号間に時間差を設けるた
めの遅延装置14が設けられている。
まず、外部の高電圧充電電源により、インダクタンスL0
を介して、充電用コンデンサC1に所定の高電圧Vsが充電
される。トリガ装置13の指令信号により、高電圧スイツ
チSWが閉じると、C1に充電された電荷は、C1→SW→C2a
→L1のループ、C1→SW→C2b→L2のループ、C1→SW→C2c
→L2のループ、C1→SW→C2d→L3のループの共振回路を
介して、ピーキングコンデンサC2a，C2b，C2c，C2dへ移
動する。インダクタンスL1，L2，L3の各値は、ピーキン
グコンデンサC2a，C2b，C2c，C2dへのパルス充電時間To
が、主放電の放電時間に比べて十分長い時間、たとえば
５μｓ〜50μｓになるようにそれぞれ調整されている。
例えば、遅延装置14により、第３図に示す様に、ピーキ
ングコンデンサのパルス充電開始時刻より時間Td（Td
T0）だけ遅れて予備電離用レーザ装置８のレーザ光が出
射されるように設定されている。
を介して、充電用コンデンサC1に所定の高電圧Vsが充電
される。トリガ装置13の指令信号により、高電圧スイツ
チSWが閉じると、C1に充電された電荷は、C1→SW→C2a
→L1のループ、C1→SW→C2b→L2のループ、C1→SW→C2c
→L2のループ、C1→SW→C2d→L3のループの共振回路を
介して、ピーキングコンデンサC2a，C2b，C2c，C2dへ移
動する。インダクタンスL1，L2，L3の各値は、ピーキン
グコンデンサC2a，C2b，C2c，C2dへのパルス充電時間To
が、主放電の放電時間に比べて十分長い時間、たとえば
５μｓ〜50μｓになるようにそれぞれ調整されている。
例えば、遅延装置14により、第３図に示す様に、ピーキ
ングコンデンサのパルス充電開始時刻より時間Td（Td
T0）だけ遅れて予備電離用レーザ装置８のレーザ光が出
射されるように設定されている。
ｔ＜Tdまでの時間領域においては、主放電空間には何ら
の予備電離も生じないので、各層状の主電極間のインパ
ルス（５μｓ〜50μｓ程度）の放電開始電圧VB1は、対
応する直流放電開始電圧VB0に比べて十分高い（VB110
×VB0）ことが実験的にも確かめられている。
の予備電離も生じないので、各層状の主電極間のインパ
ルス（５μｓ〜50μｓ程度）の放電開始電圧VB1は、対
応する直流放電開始電圧VB0に比べて十分高い（VB110
×VB0）ことが実験的にも確かめられている。
ピーキングコンデンサのパルス充電電圧Vpを VB0≪Vp＜VB1 …（１） となるように設定し、Tdの遅れ時間で予備電離レーザ光
９を入射し、折返し反射鏡11,12で次々に折返すと、多
層主放電空間は次々に予備電離される。主レーザ装置１
の共振器長をたとえば1mとし、予備電離用レーザ光のパ
ルスを主レーザ装置の光軸方向に２往復分とすると、そ
の走行距離は4mである。レーザ光のガス中伝搬にともな
う減衰率は、数％/m以下であり、上記走行距離を走つて
もほとんど減衰はなく、その予備電離効果が保たれるこ
とが実験的に確かめられている。参考までに、これを他
の予備電離源と比較すると、第４図のようになる。A1，
A2を通常の主電極の位置、A1，A3は主電極間ギヤツプを
２倍に拡大した場合の主電極の位置として示す。予備電
離源が主電極A1の後方にあるとし、予備電離電子密度ne
は、A1A2の中間位置での値がみな等しい（ne106c
m-3）として規格化してある。コロナUVやスパークUVは
光源が基本的には点光源あるいはその並列配置であるた
めに、光源からの距離が離れるにしたがつて、予備電離
電子密度は極度に低下し、浸透距離方向への放電の一様
化が困難であることがわかる。予備電離レーザ光入射
後、τ50ns程度の時間遅れで、主電極間は放電を開始
するが、すでに予備電離によりne106cm-3の電子が種
電子として存在するので、主放電空間全体にわたつて一
様な放電が得られる。
９を入射し、折返し反射鏡11,12で次々に折返すと、多
層主放電空間は次々に予備電離される。主レーザ装置１
の共振器長をたとえば1mとし、予備電離用レーザ光のパ
ルスを主レーザ装置の光軸方向に２往復分とすると、そ
の走行距離は4mである。レーザ光のガス中伝搬にともな
う減衰率は、数％/m以下であり、上記走行距離を走つて
もほとんど減衰はなく、その予備電離効果が保たれるこ
とが実験的に確かめられている。参考までに、これを他
の予備電離源と比較すると、第４図のようになる。A1，
A2を通常の主電極の位置、A1，A3は主電極間ギヤツプを
２倍に拡大した場合の主電極の位置として示す。予備電
離源が主電極A1の後方にあるとし、予備電離電子密度ne
は、A1A2の中間位置での値がみな等しい（ne106c
m-3）として規格化してある。コロナUVやスパークUVは
光源が基本的には点光源あるいはその並列配置であるた
めに、光源からの距離が離れるにしたがつて、予備電離
電子密度は極度に低下し、浸透距離方向への放電の一様
化が困難であることがわかる。予備電離レーザ光入射
後、τ50ns程度の時間遅れで、主電極間は放電を開始
するが、すでに予備電離によりne106cm-3の電子が種
電子として存在するので、主放電空間全体にわたつて一
様な放電が得られる。
本実施例によれば、予備電離源に伝搬減衰の小さなレー
ザ光を用い、これを多重折返しにして用いるので、大体
積の空間を一様に予備電離することができ、大口径の高
気圧ガスレーザ装置を提供できるという効果がある。ま
た、本実施例では、主電極空間を多層の小ギヤツプ放電
空間の集合として形成し、単一小主放電用の印加電圧Vs
をギヤツプに合わせて比較的低い電圧で実現できるの
で、レーザ装置の絶縁対策が容易になり、かつ充電電源
が小型になるという効果がある。
ザ光を用い、これを多重折返しにして用いるので、大体
積の空間を一様に予備電離することができ、大口径の高
気圧ガスレーザ装置を提供できるという効果がある。ま
た、本実施例では、主電極空間を多層の小ギヤツプ放電
空間の集合として形成し、単一小主放電用の印加電圧Vs
をギヤツプに合わせて比較的低い電圧で実現できるの
で、レーザ装置の絶縁対策が容易になり、かつ充電電源
が小型になるという効果がある。
第５図、および第６図は、本発明の第２の実施例であ
る。本実施例では、主放電電極は、１対の電極3,4から
成る。そして、予備電離用レーザ光９を折返し鏡11,12
により多数回折返し、これにより、主放電空間を一様に
予備電離するようにしたものである。
る。本実施例では、主放電電極は、１対の電極3,4から
成る。そして、予備電離用レーザ光９を折返し鏡11,12
により多数回折返し、これにより、主放電空間を一様に
予備電離するようにしたものである。
本実施例では、簡単な構成で大口径の高気圧ガスレーザ
装置を提供できるという効果がある。
装置を提供できるという効果がある。
第７図、および第８図は、本発明の第３の実施例であ
る。本実施例では、予備電離レーザ光９を主レーザ装置
１の光軸に交わるように、折返し鏡11,12を主レーザ装
置１の両側面に配置している。本実施例によれば、大体
積の放電空間を一様に予備電離することができ、大口径
の高気圧ガスレーザ装置を提供できるという効果があ
る。また、主レーザ装置１の光軸と、予備電離用レーザ
光９の光軸が交わるので、折返し鏡11,12や全反射鏡6,
出力鏡７の反射膜は、単一波長に対してのみ考慮すれば
よいという効果もある。
る。本実施例では、予備電離レーザ光９を主レーザ装置
１の光軸に交わるように、折返し鏡11,12を主レーザ装
置１の両側面に配置している。本実施例によれば、大体
積の放電空間を一様に予備電離することができ、大口径
の高気圧ガスレーザ装置を提供できるという効果があ
る。また、主レーザ装置１の光軸と、予備電離用レーザ
光９の光軸が交わるので、折返し鏡11,12や全反射鏡6,
出力鏡７の反射膜は、単一波長に対してのみ考慮すれば
よいという効果もある。
第９図は本発明の第４の実施例である。該図に示す実施
例は、主放電電極4a,3a,4b,3b,4cを、いずれも多数の小
孔を備えた多孔開口電極としたものである。そして、最
上層の主電極の裏側には、セラミツク等の誘電体で包囲
されたコロナ電極15が配置され、遅延装置14を介して高
電圧部へ接続されている。高電圧側主放電電極3a,3bに
パルス電圧が印加された後、コロナ電極15に高電圧パル
スが印加され、その予備電離作用とトリガ作用により、
まず最上層部の主放電空間2aだけが主放電を開始し、レ
ーザ発振が始まる。各主電極には多数の小孔が設けられ
ているので、それらの開口部を通してのUV光のもれ光が
次段の主放電空間2bに対して予備電離源、及びトリガ源
となり、次段の主放電が開始する。このようにして、次
々に層状の主放電がひき起こされ、全体として大口径の
レーザビームが発生する。
例は、主放電電極4a,3a,4b,3b,4cを、いずれも多数の小
孔を備えた多孔開口電極としたものである。そして、最
上層の主電極の裏側には、セラミツク等の誘電体で包囲
されたコロナ電極15が配置され、遅延装置14を介して高
電圧部へ接続されている。高電圧側主放電電極3a,3bに
パルス電圧が印加された後、コロナ電極15に高電圧パル
スが印加され、その予備電離作用とトリガ作用により、
まず最上層部の主放電空間2aだけが主放電を開始し、レ
ーザ発振が始まる。各主電極には多数の小孔が設けられ
ているので、それらの開口部を通してのUV光のもれ光が
次段の主放電空間2bに対して予備電離源、及びトリガ源
となり、次段の主放電が開始する。このようにして、次
々に層状の主放電がひき起こされ、全体として大口径の
レーザビームが発生する。
本実施例によれば、電極幅方向の放電の大型化は容易で
あり、かつ、多層放電にすることにより電極ギヤツプ方
向の放電の大口径化も可能になり、大口径の高気圧ガス
レーザ装置を提供できるという効果がある。
あり、かつ、多層放電にすることにより電極ギヤツプ方
向の放電の大口径化も可能になり、大口径の高気圧ガス
レーザ装置を提供できるという効果がある。
第10図は本発明の第５の実施例である。該図に示す実施
例は、主放電電極4a,3a,4b,3b,4cをいずれもメツシユ状
の電極としたものである。そして、最上層の主電極4aの
裏側には、微小ギヤツプ16a,16b,…が設けられ、各ギヤ
ツプ電極の一端はバラスト用インダクタンス17a,17b,…
および遅延装置14を介して高電圧部へ接続され、各ギヤ
ツプ電極の他端はインダクタンス17a′17b′，…を介し
て接地電位へ接続されている。高電圧側主放電電極3a,3
bにパルス電圧が印加された後、ギヤツプ電極に高電圧
パルス電圧が印加され、スパークUV光の予備電離作用と
トリガ作用により、まず最上層部の主放電空間2aだけが
主放電を開始し、レーザ発振が始まる。各主電極はメツ
シユ状の電極なので、それらの開口部を通してのもれ光
が次段の主放電空間2bに対して、予備電離源およびトリ
ガ源となり、次段の主放電が開始する。このようにし
て、次々に層状の主放電がひき起こされ、全体として大
口径のレーザビームが発生する。本実施例では、電極幅
方向の放電の均一化を得るために、予備電離用ギヤツプ
電極を軸方向のみならず、幅方向に並列に多数配置して
いる。
例は、主放電電極4a,3a,4b,3b,4cをいずれもメツシユ状
の電極としたものである。そして、最上層の主電極4aの
裏側には、微小ギヤツプ16a,16b,…が設けられ、各ギヤ
ツプ電極の一端はバラスト用インダクタンス17a,17b,…
および遅延装置14を介して高電圧部へ接続され、各ギヤ
ツプ電極の他端はインダクタンス17a′17b′，…を介し
て接地電位へ接続されている。高電圧側主放電電極3a,3
bにパルス電圧が印加された後、ギヤツプ電極に高電圧
パルス電圧が印加され、スパークUV光の予備電離作用と
トリガ作用により、まず最上層部の主放電空間2aだけが
主放電を開始し、レーザ発振が始まる。各主電極はメツ
シユ状の電極なので、それらの開口部を通してのもれ光
が次段の主放電空間2bに対して、予備電離源およびトリ
ガ源となり、次段の主放電が開始する。このようにし
て、次々に層状の主放電がひき起こされ、全体として大
口径のレーザビームが発生する。本実施例では、電極幅
方向の放電の均一化を得るために、予備電離用ギヤツプ
電極を軸方向のみならず、幅方向に並列に多数配置して
いる。
本実施例によれば、大口径の高気圧ガスレーザ装置を提
供できるという効果がある。
供できるという効果がある。
第11図は本発明の第６の実施例である。該図に示す実施
例は、ピーキングコンデンサC2a，C2b，C2cをいずれも
一体成形されたセラミツクコンデンサで構成したもので
ある。セラミツク主成分を、たとえばSrTiO3とれば、比
誘電率εｓ1500程度のものは容易に製作可能である。
パルス電圧の伝播方向距離をｌとすればこのセラミツク
をパルス整形回路素子とみた場合、パルス幅Tpは で与えられる。ここにＣは光速である。大容量のパルス
整形回路用コンデンサとして従来水（εｓ80）が用い
られているが、本実施例によれば上記の一体成形された
セラミツクコンデンサを用いることにより、小型でパル
ス幅の長いパルス整形ができるという効果がある。
例は、ピーキングコンデンサC2a，C2b，C2cをいずれも
一体成形されたセラミツクコンデンサで構成したもので
ある。セラミツク主成分を、たとえばSrTiO3とれば、比
誘電率εｓ1500程度のものは容易に製作可能である。
パルス電圧の伝播方向距離をｌとすればこのセラミツク
をパルス整形回路素子とみた場合、パルス幅Tpは で与えられる。ここにＣは光速である。大容量のパルス
整形回路用コンデンサとして従来水（εｓ80）が用い
られているが、本実施例によれば上記の一体成形された
セラミツクコンデンサを用いることにより、小型でパル
ス幅の長いパルス整形ができるという効果がある。
第12図は本発明の応用例である。上述した各実施例の大
口径高気圧ガスレーザ装置１により発生する大口径レー
ザビーム、たとえばXeClエキシマレーザを、大面積の多
結晶Si18a,18b,18c,…に照射し、アニール作用により結
晶性の高品質化を図るものである。このようにすれば、
大口径のレーザビームを用いるので、単一照射で試料の
アニールが可能となり、従来のビームの重なり部で発生
していたアニール不良を取り除くことができるという効
果がある。
口径高気圧ガスレーザ装置１により発生する大口径レー
ザビーム、たとえばXeClエキシマレーザを、大面積の多
結晶Si18a,18b,18c,…に照射し、アニール作用により結
晶性の高品質化を図るものである。このようにすれば、
大口径のレーザビームを用いるので、単一照射で試料の
アニールが可能となり、従来のビームの重なり部で発生
していたアニール不良を取り除くことができるという効
果がある。
また、高気圧ガスレーザビームの１パルスあたりの継続
時間は、たとえばXeClエキシマレーザでは、通常30ns程
度と極端に短く、複数個の被照射材料18a,18b,18c,…を
停止させることなく次々に動かしていても、位置ずれを
おこすことなく高精度の連続加工が可能になり、高速加
工システムを提供できるという効果がある。
時間は、たとえばXeClエキシマレーザでは、通常30ns程
度と極端に短く、複数個の被照射材料18a,18b,18c,…を
停止させることなく次々に動かしていても、位置ずれを
おこすことなく高精度の連続加工が可能になり、高速加
工システムを提供できるという効果がある。
第13図は本発明の他の応用例である。該図に示す如く、
複数のレーザ装置1a,1b,1cを並列に動作させるシステム
とした場合、外部に備えた１台のレーザ８を予備電離
源、およびトリガ源として動作させるものである。本応
用例によれば、大容量の複数の大口径レーザシステムを
動作させることができるという効果がある。
複数のレーザ装置1a,1b,1cを並列に動作させるシステム
とした場合、外部に備えた１台のレーザ８を予備電離
源、およびトリガ源として動作させるものである。本応
用例によれば、大容量の複数の大口径レーザシステムを
動作させることができるという効果がある。
以上に述べた本発明の各実施例において、さらに封入ガ
ス圧を大気圧程度にすることにより、全反射鏡６や出力
鏡７を境界とする装置内外の差圧をなくすことができ、
上記全反射鏡６や出力鏡７の機械的応力を緩和すること
ができるという効果がある。
ス圧を大気圧程度にすることにより、全反射鏡６や出力
鏡７を境界とする装置内外の差圧をなくすことができ、
上記全反射鏡６や出力鏡７の機械的応力を緩和すること
ができるという効果がある。
また、上記本発明の各実施例においてさらに多層主電極
の厚みt0を主放電ギヤツプｄ（単層分）に比べ1/10以下
にすることにより、各層ごとの主放電によるレーザビー
ムの境界部が自立たなくなり、等価的に大口径のレーザ
ビームを得ることができるという効果がある。
の厚みt0を主放電ギヤツプｄ（単層分）に比べ1/10以下
にすることにより、各層ごとの主放電によるレーザビー
ムの境界部が自立たなくなり、等価的に大口径のレーザ
ビームを得ることができるという効果がある。
また、上記本発明の各実施例においては、主電極への印
加パルス電圧の立上がりが、十分遅いことと組み合せ
て、高電圧スイツチ素子に固体素子を使うことにより、
レーザ装置の長寿命化が図れるという効果がある。
加パルス電圧の立上がりが、十分遅いことと組み合せ
て、高電圧スイツチ素子に固体素子を使うことにより、
レーザ装置の長寿命化が図れるという効果がある。
以上説明した本発明によれば、高電圧側電極と低電圧側
電極が交互に配置されて、等価的に大体積の主放電部が
得られるので、大口径の高気圧ガスレーザ装置を提供す
ることができる。また、予備電離源に多重折返しのレー
ザ光を用いるので大体積の放電空間を均一に予備電離す
ることができるので大口径の高気圧ガスレーザ装置を提
供することができる。
電極が交互に配置されて、等価的に大体積の主放電部が
得られるので、大口径の高気圧ガスレーザ装置を提供す
ることができる。また、予備電離源に多重折返しのレー
ザ光を用いるので大体積の放電空間を均一に予備電離す
ることができるので大口径の高気圧ガスレーザ装置を提
供することができる。
第１図は本発明の高気圧ガスレーザ装置一実施例を示す
電極部分の斜視図、第２図は第１図の縦断面図、第３図
は本発明の一実施例における主電極間電圧と時間との関
係を示す特性図、第４図は予備電離源における距離と電
子密度との関係を示す特性図、第５図は本発明の第２の
実施例を示す電極部分の斜視図、第６図は第５図の縦断
面図、第７図は第３の実施例を示す電極部分の斜視図、
第８図は第７図の縦断面図、第９図は第４の実施例を示
す電極部分の斜視図、第10図は第５の実施例を示す電極
部分の斜視図、第11図は第６の実施例を示す電極部分の
斜視図、第12図は本発明の応用例を示す斜視図、第13図
は別の応用例を示し、システム構成図である。 １…主レーザ装置、２…主放電部、3,4…主放電電極、
５…ガス容器、６…全反射鏡、７…出力鏡、８…予備電
離用レーザ、９…予備電離用レーザ光、10…ビーム整形
光学系、11,12…折返し鏡、13…トリガ装置、14…遅延
装置、15…コロナ電極、16…スパークギヤツプ、17…バ
ラスト用インダクタンス、18…被加工物。
電極部分の斜視図、第２図は第１図の縦断面図、第３図
は本発明の一実施例における主電極間電圧と時間との関
係を示す特性図、第４図は予備電離源における距離と電
子密度との関係を示す特性図、第５図は本発明の第２の
実施例を示す電極部分の斜視図、第６図は第５図の縦断
面図、第７図は第３の実施例を示す電極部分の斜視図、
第８図は第７図の縦断面図、第９図は第４の実施例を示
す電極部分の斜視図、第10図は第５の実施例を示す電極
部分の斜視図、第11図は第６の実施例を示す電極部分の
斜視図、第12図は本発明の応用例を示す斜視図、第13図
は別の応用例を示し、システム構成図である。 １…主レーザ装置、２…主放電部、3,4…主放電電極、
５…ガス容器、６…全反射鏡、７…出力鏡、８…予備電
離用レーザ、９…予備電離用レーザ光、10…ビーム整形
光学系、11,12…折返し鏡、13…トリガ装置、14…遅延
装置、15…コロナ電極、16…スパークギヤツプ、17…バ
ラスト用インダクタンス、18…被加工物。
Claims (16)
- 【請求項１】ガスレーザ媒質が封入されている密閉容器
内に配置された主放電電極と、該主放電電極に接続さ
れ、主放電電極間に放電を生じさせて放電空間のレーザ
ガスを励起するエネルギーを供給する励起用充電回路
と、前記主放電電極間の主放電に先だつて放電空間を予
備電離する予備電離手段とを備えた高気圧ガスレーザ装
置において、前記主放電電極の高電圧側電極と低電圧側
電極を、レーザ光軸に対して平行に、かつ、層状に少な
くとも２組の放電部を形成するように交互に配置して形
成したことを特徴とする高気圧ガスレーザ装置。 - 【請求項２】ガスレーザ媒質が封入されている密閉容器
内に配置された主放電電極と、該主放電電極に接続さ
れ、主放電電極間に放電を生じさせて放電空間のレーザ
ガスを励起するエネルギーを供給する励起用充電回路
と、前記主放電電極間の主放電に先だつて放電空間を予
備電離する予備電離手段とを備えた高気圧ガスレーザ装
置において、前記予備電離手段が、前記主放電電極への
電圧印加に対し時間遅れを有する多重折返しレーザ光で
あることを特徴とする高気圧ガスレーザ装置。 - 【請求項３】前記多重折返しレーザ光の光軸が主放電に
より形成されるレーザ光の光軸とほぼ直交するように、
折返し鏡を備えていることを特徴とする請求項２記載の
高気圧ガスレーザ装置。 - 【請求項４】前記折返し鏡は、主レーザ装置のレーザ波
長に対して無反射となるようコーテイングが施されてい
ることを特徴とする請求項３記載の高気圧ガスレーザ装
置。 - 【請求項５】前記密閉容器は一部全反射鏡と出力鏡で形
成され、該全反射鏡と出力鏡は予備電離用のレーザ光の
波長に対して無反射となるようなコーテイングが施され
ていることを特徴とする請求項２記載の高気圧ガスレー
ザ装置。 - 【請求項６】ガスレーザ媒質が封入されている密閉容器
内に配置された主放電電極と、該主放電電極に接続さ
れ、主放電電極間に放電を生じさせて放電空間のレーザ
ガスを励起するエネルギーを供給する励起用充電回路
と、前記主放電電極間の主放電に先だつて放電空間を予
備電離する予備電離手段とを備えた高気圧ガスレーザ装
置において、前記主放電電極の高電圧側電極と低電圧側
電極を、レーザ光軸に対して平行に、かつ、層状に少な
くとも２組の放電部を形成するように交互に配置して形
成し、かつ、前記予備電離手段が前記主放電電極への電
圧印加に対し時間遅れを有する多重折返しレーザ光であ
ることを特徴とする高気圧ガスレーザ装置。 - 【請求項７】前記放電部の両側面に折返し鏡を設置し、
前記予備電離用の多重折返しレーザ光を、主レーザ装置
の光軸に交わるようにしたことを特徴とする請求項６記
載の高気圧ガスレーザ装置。 - 【請求項８】前記各主放電電極を多数の小孔を備えた多
孔開口電極とし、かつ、最上層の主放電電極の裏側に誘
電体で包囲されたコロナ電極を設置したことを特徴とす
る請求項１、又は６記載の高気圧ガスレーザ装置。 - 【請求項９】前記各放電電極をメツシユ状に形成したこ
とを特徴とする請求項１、又は６記載の高気圧ガスレー
ザ装置。 - 【請求項１０】前記励起充電回路は、一体成形されたセ
ラミツクコンデンサで構成されるパルス整形回路である
ことを特徴とする請求項１、又は６記載の高気圧ガスレ
ーザ装置。 - 【請求項１１】ガスレーザ媒質が封入されている密閉容
器内に所定の距離をおいて対向配置された高電圧側電極
と低電圧側電極から成り、これらがレーザ光軸に対して
平行に、かつ、層状に少なくとも２組の放電部を形成す
るように交互に配置されて形成される主放電電極と、該
主放電電極に接続され、主放電電極間に放電を生じさせ
て放電空間のレーザガスを励起するエネルギーを供給す
る励起用充電回路と、前記主放電電極間の主放電に先だ
つて放電空間を予備電離する予備電離手段とを備えた高
気圧ガスレーザ装置から発生するレーザビームを材料表
面に照射しアニールに用いることを特徴とする高気圧ガ
スレーザを用いた加工方法。 - 【請求項１２】ガスレーザ媒質が封入されている密閉容
器内に配置された主放電電極と、該主放電電極に接続さ
れ、主放電電極間に放電を生じさせて放電空間のレーザ
ガスを励起するエネルギーを供給する励起用充電回路
と、前記主放電電極間の主放電に先だつて放電空間を予
備電離するために、前記主放電電極への電圧印加に対し
時間遅れを有する多重折返しレーザ光から成る予備電離
手段とを備えた高気圧ガスレーザ装置から発生するレー
ザビームを材料表面に照射しアニールに用いることを特
徴とする高気圧ガスレーザを用いた加工方法。 - 【請求項１３】ガスレーザ媒質が封入されている密閉容
器内に所定の距離をおいて対向配置された高電圧側電極
と低電圧側電極から成り、これらがレーザ光軸に対して
平行に、かつ層状に少なくとも２組の放電部を形成する
ように交互に配置されて形成される主放電電極と、該主
放電電極に接続され、主放電電極間に放電を生じさせて
放電空間のレーザガスを励起するエネルギーを供給する
励起用充電回路と、前記主放電電極間の主放電に先だつ
て放電空間を予備電離するために、前記主放電電極への
電圧印加に対し時間遅れを有する多重折返しレーザ光か
ら成る予備電離手段とを備えた高気圧ガスレーザ装置か
ら発生するレーザビームを材料表面に照射しアニールに
用いることを特徴とする高気圧ガスレーザを用いた加工
方法。 - 【請求項１４】複数の主レーザ装置を並設し、これらと
は別に、外部に１台のレーザ装置を備え、前記複数の主
レーザ装置を並列に動作させると共に、前記外部に備え
たレーザ装置を予備電離源として動作させることを特徴
とする大容量レーザシステム。 - 【請求項１５】請求項1,2、又は６記載の高気圧ガスレ
ーザ装置から発生するレーザビームを複数個の材料表面
に照射しアニールして加工する際に、前記レーザビーム
と被照射材料との相対運動方向が一方向のみであること
を特徴とする高気圧ガスレーザを用いた加工方法。 - 【請求項１６】請求項1,2、又は６記載の高気圧ガスレ
ーザ装置から発生するレーザビームを複数個の材料表面
に照射しアニールして加工する際に、単一材料に単一の
レーザビームを照射して加工することを特徴とする高気
圧ガスレーザを用いた加工方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012588A JPH0787254B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザを用いた加工方法 |
| US07/640,168 US5153892A (en) | 1990-01-24 | 1991-01-11 | High-pressure gas laser apparatus and method of laser processing |
| DE4102079A DE4102079A1 (de) | 1990-01-24 | 1991-01-24 | Hochdruck-gaslaservorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012588A JPH0787254B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザを用いた加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03218080A JPH03218080A (ja) | 1991-09-25 |
| JPH0787254B2 true JPH0787254B2 (ja) | 1995-09-20 |
Family
ID=11809517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012588A Expired - Lifetime JPH0787254B2 (ja) | 1990-01-24 | 1990-01-24 | 高気圧ガスレーザ装置、及びそのレーザを用いた加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787254B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-24 JP JP2012588A patent/JPH0787254B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03218080A (ja) | 1991-09-25 |
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