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JPS61188981A - 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
JPS61188981A
JPS61188981A JP2979185A JP2979185A JPS61188981A JP S61188981 A JPS61188981 A JP S61188981A JP 2979185 A JP2979185 A JP 2979185A JP 2979185 A JP2979185 A JP 2979185A JP S61188981 A JPS61188981 A JP S61188981A
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discharge
main discharge
electrode
laser
electrodes
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JP2979185A
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春田 健雄
Hitoshi Wakata
若田 仁志
Yukio Sato
行雄 佐藤
Haruhiko Nagai
治彦 永井
Hajime Nakatani
元 中谷
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to EP85112484A priority patent/EP0177888B1/en
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Priority to DE3587852T priority patent/DE3587852T2/de
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Priority to DE19853588088 priority patent/DE3588088T2/de
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は気体レーザに属する放電励起短パルスレーザ
装置、特にその電極構造に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、開孔部を有する導体を主成vlia極として用
いた放電励起短パルスレーザ装置が知られている。第5
図および第3図は従来の放電励起短パルスレーザ装置を
示すものである。第5図は放電励起短パルスレーザ装置
の構成を示すものであり、第3図は開孔電極を示すもの
である。図において、符号1は高電圧電源、2,5.7
はキャパシター、6は高抵抗、4はスイッチ、6はコイ
ルであり、これらは図示のように接続され、後述する主
放電電極または補助電極へ電圧を印加する回路が構成さ
れている。8は開孔電極であり、一対の主放電電極のう
ち一方の主放電電極を構成する。9は上記一対の主放電
電極のうち上記開孔電極8と相対するように配設された
主電s、ioは補助電極、11は誘電体であり、該誘電
体は上記開孔電極8に隣接して配設され、また該誘電体
の上記開孔電極8とは反対側の面に該開孔1!極と相対
するように上記の補助?!極が配設されている。12は
熱交換器、13は流体ガイド、14はファンである。
上記した電極8,9,10、熱交換器12、流体ガイド
16、ファン14等はレーザ 体15に収納されている
。16は絶縁体、17は主放電空間、18はガス流を示
すものである。19は開孔電極8の開孔部を示すもので
ある。
次に、上記した従来の放電励起短パルスレーザ装置の動
作を説明する。高電圧1!#1から供給される電荷は、
まずキャパシター2に蓄積される。
次いで、スイッチ4が導通状態になると、キャパシター
2からスイッチ4を、更にはアースラインを介しかつキ
ャパシター5およびフィル6を径でキャパシター2に戻
るという電流ループによって、キャパシター2に′#積
されていた電荷はキャパシター5に移行される。この電
荷の移行は迅速になされ、これに伴い開孔′W1極8と
主電極9との間(以下主放電′電極間と呼ぶ)および開
孔電極8と補助電極10との間(以下補助放′l!電極
間と呼ぶ)の電圧が急 に上昇する。補助放電の開始電
圧は主放電の開始電圧よりも低いので、まず開孔¥l極
8に設けられた開孔部19において誘電体表面に補助放
電(沿面放電)を生ずる。この補助放電により生成され
る電子の一部および該放電場からの紫外光により光電離
されて生ずる電子が主放電をグロー状の均一な放電とす
るための種となり、次いで主放電空間17においてパル
ス的に主放電が生じ、レーザ媒質が励起され、その結果
レーザ光が取り出される。このレーザ光のパルス幅は主
放電のパルス幅によるが、その−例を挙げると、短パル
スレーザの一つであるエキシマレーザにおいては&十n
aecである。スイッチ11としては通常サイラ)aン
が用いられ、上記のレーザパルス発振が数Hz 乃至数
KH2%通常は数百Hzの繰り返し速度で繰り返し行わ
れる。
一般に、パルス的な主放電を生じた後の主放電空間17
は熱的にも、電荷分布の点からも不均一な状態になって
いる。このため、次のパルス主放電がアークになり易い
ため、次のパルス主放電が起こる前に、主放電空間17
のレーザ媒質を置き換えておく必要がある。上記ファン
14および液体ガイド13は上記したレーザ媒質の直き
換えのために設けられたものであり、また上記熱交換器
12はレーザ媒質の放電による温度上昇を防ぐためのも
のである。上記のファン14により、主放電空間では毎
秒数十mという高速のガス流18を生ずるのが普通であ
る。
上記した第3図における開孔部19は直径2fiの円形
の複数個の孔よりなり、横6傭、縦60mの開孔1!極
8に上記の孔が縦−横の両方向とも7議のピッチで設け
られている。
上記のように構成された従来の放電励起短パルスレーザ
装置における主放電の状況は第7図に示しである。この
図では主放電の状況をレーザ光軸方向から観測した結果
が示されている。第8図はこのときのレーザビームを写
真フィルムに照射して該レーザビームのパターンを観測
した結果を示したものである。上記第7図において、破
l520で示した部分はレーザ発振に寄与する主要部分
、即ちレーザビームが通過する部分、であり、従来のも
のではこの部分において各主放電柱間に暗部21が観測
されている。このため、第8図に示したレーザビームに
も強度の弱い部分22が観測され、ビーム品質の著しく
悪いことが判る。更に、ガス流速が不足し、あるパルス
放電から次のパルス放電の間に主放電空間17のレーザ
媒質が充分置き換えられないような条件下においては、
主放電柱の部分はレーザ媒質が加熱されるが、暗部の部
分は加熱されないため、上記空間17内の温度分布がき
わめて不均一となり、このため、ガスの密度差に基づく
屈折率化により、レーザビームの発散角が著しく大きく
なったり、更には次のパルス放電がアーク放電になる等
の悪い結果を招いてしまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の放電励起短パルスレーザ装置では、
開孔部相互の配置が何等考慮されていないため、主放電
が空間的に不均一になり、レーザビームの品質が悪く、
また放電が不安定になる等の問題点があった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、開孔部相互の配置を適切に定めることにより、空間
的に均一な主放電を得ることができるとともに、高品質
のレーザビームを得ることができる放電励起短パルスレ
ーザ装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る放電励起短パルスレール′装置は主放電
空間のうち少なくともレーザビームが通過する部分空間
において、レーザ光軸に平行な任意の仮想線を設定した
際に、該仮想線が必ず上記した複数の主放電柱を通過す
るように、即ち少なくとも上記仮想線と直交する方向に
主放電柱同志が重なり合うように開孔部相互の位置を設
定したものである。
〔作用〕 この発明においては、主放電区間のうち、少なくともレ
ーザビームが通1する部分空間において、レーザ光軸に
平行な任意の仮想線を設定した際に、該仮想線が必ず上
記した複数の主放電柱を通過するように、即ち少なくと
も上記仮想線と直交する方向に主放電柱同志が重なり合
うように開孔部相互の位置を設定したから、前記従来例
で説明したような暗部がなくなる。
〔実施例〕
以下、この発明における一実施例を第1図について説明
する。図において、符号8は開孔電極、11は誘電体で
あり、これらは従来装置を示す第3図について説明した
同一符号のものと同一または相当部分を示すものである
。符号19は開孔部、23はレーザ光軸方向を示すもの
である。尚、図では、開孔電極8の一部の開孔部19を
示したが、この開孔部19は開孔電極8の全面に設けら
れている。上記の開孔部19の位置は、複数の該開孔部
を有する開孔電極8の表面上にレーザ光軸に平行な任意
の仮想線を設けたとき、該仮想線が複数の上記開孔部1
9を通過するように設定されている。即ち、開孔部19
は千鳥状に配置されている。
上記のような開孔電極8を有するこの実施例の放電励起
短パルスレーザ装置では、前記第5図でも説明した従来
の装置と同様に、主放電電極間および補助放電電極間の
゛電圧、が急峻に上昇し、これにより、まず補助放電を
生ずる。この補助放電により生成された電子の一部によ
り主放電をグ党−状の均一なものとなし°、次いで主放
電空間においてパルス的な主放電を生じ、レーザ媒質が
励起されてレーザ光が取り出されるように構成されてい
る。また上記従来の装置と同様に、ファンにより、主放
電空間におけるレーザ媒質が置き換えられ、かつ該レー
ザ媒質が熱交換器により冷却されるように構成されてい
る。
上記のように、開孔部19を千鳥状に配置することによ
り、レーザ光軸方向から見た場合、前記した放電柱が必
ず重なり合うようになり、第2図にも示したように、レ
ーザビームの強度むらが観測されなくなる。また、この
第2図を前記した第8図と比較して見ると分かるように
、開孔電極8からの放電柱の出発点に対応して生ずるレ
ーザビームパターンの端部の波打ち(第8図の上端のエ
ツジ部)が観測されず、きれいな短形のパターンとなっ
ている。これは、放電柱同志が重なったことによるもの
である。
次に、この発明の他の実施例を第3図について説明する
。図において、第1図のものと同一符号は同一または相
当部分を示す。この実施例ではレーザ光軸方向23と直
交方向にも放電柱が重なり合うように開孔部19が設け
られている。即ち、複数の開孔部19を有する開孔電極
8の表面上にレーザ光軸に平行な任意の仮想線と、該レ
ーザ光軸に直交する任意の仮想線を設けたとき、いずれ
の仮想線も複数の上記開孔部19を通過するように該開
孔部の位置が設定されている。
上記開孔部19を上記した第1図のような配置にすると
、レーザ光軸方向23に対しては、前記したように放電
柱が重なり合うため、高品質のビームを得ることができ
るが、レーザ光軸方向と直交方向には放電柱の重なり合
わない部分を生じ、第4図のように、暗部を各列間に生
ずる。この暗部は第7図のときのように、直接的にレー
ザビームの品質には影響しないが、実質の励起部(レー
ザ作用に寄与する部分)の長さは短くなり、レーザ出力
が低下してしまう。
@3図にも示すように、レーザ光軸方向23のみでなく
、該レーザ光軸方向と直交する方向にも放電柱が重なり
合うように上記の開孔部19を配置することにより、レ
ーザ出力の低下を招くことなく、かつ良質のレーザビー
ムを取り出すことができる。
上記した各実施例では、開孔部19を千鳥状に配置する
ことにより放電柱を重ね合わせるようにしたが、これら
の開孔部19相互間の距離を短くして上記の放電柱を重
ね合わせるようにしてもよい。但し、放電柱の広がりは
、放電条件、ガス圧およびガス組成によってもかなり変
化するので、ある条件下では放電柱が重なっていても、
条件が変わると暗部を生じてしまうことがある。上記の
ように、千鳥状に開孔部19を配置することにより、最
も容易かつ確実に放′亀柱を重ね合わせることができる
上記開孔部19を有する開孔1!極8として、1μm乃
至3fiの厚みを有する金属板または金属メツシュを用
いることができる。
また、開孔部19の形状は円に限られるものでなく、放
電柱の重ね合わせを効率良く達成できるものであれば、
いかなる形状でもよい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、一対の主放電電極によ
って挟まれる空間のうち、少なくともレーザビームが通
過する部分における放電柱が重なり合うように上記一対
の主放電電極のうち一方の主放電電極、即ち開孔電極の
開孔部を配置したから、強度むらのない良質のレーザビ
ームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す開孔電極の概略を示
す平面図、第2図は第1図の開孔電極を用いた場合に得
られるレーザビームのパターン図、第3図はこの発明の
他の実施例を示す開孔電極の概略平面図、第4図は第1
図に示す開孔電極を用いた場合の放電状態を示す概略正
面図、第5図は一部を断面した従来の放電励起短パルス
レーザ装置を示す概略構成図、第3図は従来装置におけ
る開孔電極の概略を示す平面図、第7図は第3図に示す
開孔電極を用いた場合の放電状態を示す概略正面図、第
8図は第3図の開孔電極を用いた場合に得られるレーザ
ビームのパターン図である。 1:高電圧電源、8:開孔電極、9:主電極、10:補
助電極、11:誘電体、17:主放電空間、19:開孔
部、23:レーザ光軸方向。。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示すものとす
る。 代理人 弁理士  木 村 三 朗 第2図 第4図 第5図 第3図 第8図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ光軸方向を長手方向とし、かつ相対向する
    ように配設された長方形状の一対の主放電電極と、該主
    放電電極のうち一方の主放電電極に隣接して配設された
    誘電体と、該誘電体の上記した一方の主放電電極とは反
    対側の面に該一方の主放電電極と相対するように配設さ
    れた補助電極とを有し、上記一方の主放電電極間にパル
    ス電圧を印加し、かつ上記補助電極と上記一方の主放電
    電極との間に電圧を印加する回路を備えた放電励起短パ
    ルスレーザ装置において、上記一方の主放電電極は複数
    の開孔部を有する導体により構成され、かつ該開孔部ま
    たは該開孔部近傍から主放電柱が発生されるようになし
    、上記一対の主放電電極によつて挟まれる空間のうち、
    少なくともレーザビームが通過する部分において、該レ
    ーザ光軸に平行な任意の仮想線を設定した際に、該仮想
    線が必ず上記した複数の主放電柱を通過するように、上
    記複数の開孔部のそれぞれの位置を設定したことを特徴
    とする放電励起短パルスレーザ装置。
  2. (2)一方の主放電電極の開孔部または該開孔部近傍か
    ら隣り合つて発生される主放電柱同志が互いに重なり合
    うように、上記複数の開孔部のそれぞれの位置を設定し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の放電
    励起短パルスレーザ装置。
  3. (3)複数の開孔部を有する一方の主放電電極の表面上
    にレーザ光軸に平行な任意の仮想線を設けたとき、該仮
    想線が上記複数の開孔部を通過するように、上記開孔部
    の位置を設定したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項に記載の放電励起短パルスレーザ装置。
  4. (4)複数の開孔部を有する一方の主放電電極の表面上
    にレーザ光軸に平行な任意の仮想線と、該レーザ光軸に
    直交する任意の仮想線を設けたとき、いずれの仮想線も
    上記複数の開孔部を通過するように、上記開孔部の位置
    を設定したことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第
    2項または第3項に記載の放電励起短パルスレーザ装置
  5. (5)開孔部を有する一方の主放電電極として、1μm
    乃至3mmの厚みを有する金属板を用いたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項、第2項、第3項または第4
    項に記載の放電励起短パルスレーザ装置。
  6. (6)開孔部を有する一方の主放電電極として、金属メ
    ッシュを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    、第2項、第3項または第4項に記載の放電励起短パル
    スレーザ装置。
JP2979185A 1984-10-09 1985-02-18 放電励起短パルスレ−ザ装置 Granted JPS61188981A (ja)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2979185A JPS61188981A (ja) 1985-02-18 1985-02-18 放電励起短パルスレ−ザ装置
US06/782,568 US4686682A (en) 1984-10-09 1985-10-01 Discharge excitation type short pulse laser device
EP93100550A EP0543795B1 (en) 1984-10-09 1985-10-02 Discharge excitation type short pulse laser device
EP85112484A EP0177888B1 (en) 1984-10-09 1985-10-02 Discharge excitation type short pulse laser device
DE19853588137 DE3588137T2 (de) 1984-10-09 1985-10-02 Entladungsangeregtes Lasergerät
DE3587852T DE3587852T2 (de) 1984-10-09 1985-10-02 Kurzpulslaservorrichtung vom Entladungsanregungstyp.
EP93100578A EP0542718B1 (en) 1984-10-09 1985-10-02 Discharge excitation type short pulse laser device
DE19853588118 DE3588118T2 (de) 1984-10-09 1985-10-02 Entladungsangeregter Laser zur Erzeugung kurzer Pulse
EP94114362A EP0637106B1 (en) 1984-10-09 1985-10-02 Discharge excitation type laser device
DE19853588088 DE3588088T2 (de) 1984-10-09 1985-10-02 Entladungsangeregter Laser zur Erzeugung kurzer Pulse
CA000492327A CA1259122A (en) 1984-10-09 1985-10-04 Discharge excitation type short pulse laser device

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JPS61188981A true JPS61188981A (ja) 1986-08-22
JPH0461512B2 JPH0461512B2 (ja) 1992-10-01

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Family Applications (1)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63229777A (ja) * 1987-03-18 1988-09-26 Mitsubishi Electric Corp パルスレ−ザ装置
JPS647578A (en) * 1987-06-30 1989-01-11 Toshiba Corp Gas laser device
WO2023048931A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-30 Cymer, Llc Electrode with engineered surface for improved energy performance

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