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JPH09298330A - レ−ザ装置 - Google Patents

レ−ザ装置

Info

Publication number
JPH09298330A
JPH09298330A JP13582196A JP13582196A JPH09298330A JP H09298330 A JPH09298330 A JP H09298330A JP 13582196 A JP13582196 A JP 13582196A JP 13582196 A JP13582196 A JP 13582196A JP H09298330 A JPH09298330 A JP H09298330A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
discharge
electrode
main discharge
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13582196A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazumi Ouchi
和美 大内
Takeshi Yamada
毅 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidek Co Ltd
Original Assignee
Nidek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidek Co Ltd filed Critical Nidek Co Ltd
Priority to JP13582196A priority Critical patent/JPH09298330A/ja
Publication of JPH09298330A publication Critical patent/JPH09298330A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電回路内のインダクタンスを低下させ、高
効率のレ−ザ発振を実現できるレ−ザ装置を提供する。 【解決手段】 レ−ザ管内に封入された高気圧のレ−ザ
媒質ガスを対向した予備電離電極間で予備電離を行った
後、レ−ザ光軸に直交する方向に対向して設けられた一
対の主放電電極間にグロ−放電を行い、この放電によっ
て励起されて発生した光を共振光学系により共振増幅し
てレ−ザ光を得る。装置は主放電電極間及び予備放電電
極間に放電を発生させるためのコンデンサを備えてお
り、このコンデンサが持つ電極方向を放電領域の放電方
向に対して横向きとなるように一方の主放電電極の横側
に取り付けることにより、放電部の放電インダクタンス
を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【0001】
【0002】
【発明の属する技術分野】本発明は、封入された高気圧
のレ−ザ媒質ガスに放電を行って励起し、レ−ザ光を発
振させるレ−ザ装置に関する。
【0003】
【0002】
【0004】
【従来の技術】エキシマレ−ザ等のレ−ザ装置の励起方
式としては、レ−ザ光軸に直交する方向に設けられ対向
する一対の主放電電極間に放電を行ってレ−ザ媒質ガス
を励起する放電励起方式が知られている。
【0005】図5は、従来のエキシマレ−ザ装置におけ
る放電励起の構成のレ−ザ光軸と直交する方向の横断面
を模式的に示した図である。50a,50bは一対の主
放電電極であり、主放電電極50a,50bは導電体板
51a,51bにそれぞれ固定されている。主放電電極
50aの両側には、予備電離ピン52a,52bが接続
されたピ−キングコンデンサ53a,53bがその電極
方向を主放電方向と平行になるように導電体板51aに
固定配置されている。また、導電体板51b側には予備
電離ピン54a,54bが、予備電離ピン52a,52
bと所定の間隔を持って対向するようにそれぞれ取り付
けられている。この配置により、ピ−キングコンデンサ
を充電すると、対向する予備電離ピン間にア−ク放電が
発生する。ア−ク放電により予備電極間に生じる紫外線
が主放電電極間のレ−ザガスを予備電離し、これにより
主放電電極間にグロ−放電である主放電が行われて放電
領域のレ−ザガスが励起され、エキシマレ−ザが発生す
る。
【0006】
【0003】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような放電励起に
よるレ−ザ装置では、高出力、高効率のレ−ザを得るた
めに放電インダクタンスをできるだけ小さくすることが
有効であり、主放電時の放電インダクタンスは、主に放
電領域の幾何学的形状や大きさに関係することが知られ
ている。すなわち、図5に示した斜線部領域をできるだ
け小さくすると放電インダクタンスを低減することがで
きる。この斜線部領域を小さくするためには、ピ−キン
グコンデンサを小さくして主放電電極の近くに配置すれ
ば良い。しかし、ピ−キングコンデンサを主放電電極に
近付けすぎると、主放電電極とピ−キングコンデンサと
の間で放電が生じてしまい、予備電離ピン間での予備放
電が得られなくなってしまう。また、ピ−キングコンデ
ンサの小型化にも限度がある。したがって、従来の配置
では放電インダクタンスの低減に限界があり、レ−ザ発
振の高効率化は困難な状態であった。
【0008】
【0004】また、エキシマレ−ザのような放電励起に
よるレ−ザ装置では、放電で生じた不純物などを放電領
域から取り除き、常に新しいレ−ザガスを主放電電極間
に高速度で供給する必要がある。放電領域でのレ−ザガ
スの流れが滞留すると、高繰返しのレ−ザ発振が難しく
なる。
【0009】本発明は、上記従来技術に鑑み、放電回路
内のインダクタンスを低下させ、高効率のレ−ザ発振を
実現できるレ−ザ装置を提供することを技術課題とす
る。
【0010】また、放電領域でのレ−ザガスのフロ−を
良好にして、放電の安定化を行い高繰返しのレ−ザ発振
が可能なレ−ザ装置を提供することを技術課題とする。
【0011】
【0005】
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のような構成を持つことを特徴とする。 (1) レ−ザ管内に封入された高気圧のレ−ザ媒質ガ
スを対向した予備電離電極間で予備電離を行った後、レ
−ザ光軸に直交する方向に対向して設けられた一対の主
放電電極間にグロ−放電を行ってレ−ザ光を得るレ−ザ
装置において、前記主放電電極間及び予備放電電極間に
放電を発生させるためのコンデンサと、前記主放電電極
による放電によって励起されて発生した光を共振増幅す
るための共振光学系とを備え、前記コンデンサが持つ電
極方向を放電領域の放電方向に対して横向きとなるよう
に一方の前記主放電電極の横側に取り付けたことを特徴
とする。
【0013】
【0006】(2) (1)のレ−ザ装置において、前
記コンデンサが取り付けられた主放電電極の他方を平面
電極としたことを特徴とする。
【0014】
【0007】(3) レ−ザ管内に封入された高気圧の
レ−ザ媒質ガスを対向した予備電離電極間で予備電離を
行った後、レ−ザ光軸に直交する方向に対向して設けら
れた一対の主放電電極間にグロ−放電を行ってレ−ザ光
を得るレ−ザ装置において、前記レ−ザ管内のレ−ザ媒
質ガスをレ−ザ光軸に直交する面内の方向に循環させる
ためのガスフロ−手段を備え、該ガスフロ−手段による
ガスフロ−に対してその外周側に位置する一方の前記主
放電電極を平面電極としたことを特徴とする。
【0015】
【0008】
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
【0017】図1はエキシマレ−ザ装置の概略構成を示
す図である。1はその詳細を後述するレ−ザ管であり、
レ−ザ管1の前後には反射ミラ−、出力ミラ−が配置さ
れて共振光学系が構成されている。2はレ−ザ管1への
レ−ザ媒質ガスの供給・排気を行うガス供給排気系であ
る。レ−ザ媒質ガスは、例えば、Ar(アルゴン)の希
ガスとF2 (フッ素)のハロゲンガスの混合ガスを使用
すると、ArFのエキシマレ−ザ(発振波長193nm )を
得ることができる。3はレ−ザ管1に配置される放電電
極間に放電を起こしてレ−ザ管1内のレ−ザ媒質ガスを
励起するための励起回路、4はレ−ザ管1から発振され
たエキシマレ−ザを被照射物に導光する導光光学系であ
る。ガス供給排気系2、励起回路3、導光光学系4は制
御部5に接続され、制御部5はレ−ザ管1によるレ−ザ
発振の動作を制御する。また、制御部5は入力部6から
のレ−ザ照射条件等の入力信号により導光光学系4によ
る被照射物へのレ−ザ照射動作を制御する。
【0018】
【0009】図2はレ−ザ管1内の要部構成を示す図で
あり、図3は図2のA−A断面図を図を示す図である。
【0019】10は主放電電極の陰極側をなす一様な平
面の平板電極であり、平板電極10はレ−ザ管1に取付
け部材11を介して取り付けられている。12は平板電
極10に植設された予備電離ピンであり、予備電離ピン
12は後述するピ−キングコンデンサ側に取り付けられ
た予備電離ピンと所定の間隔を持って対向するようにレ
−ザ光軸を中心にして並列に複数個配置されている。平
板電極10には四隅の支柱13により保持板14が支持
されており、保持板14の下側には固定ブロック15を
介して主放電電極の陽極側をなすレ−ル状のエルンスト
型電極17が取り付けられている。エルンスト型電極1
7の横断面は、平板電極10との間で一様なグロ−放電
を行うに適した蒲鉾状の形状を呈している。
【0020】
【0010】18は円筒型のピ−キングコンデンサであ
り、各ピ−キングコンデンサ18はそれ自身が持つ電極
方向を主放電電極(平板電極10、エルンスト型電極1
7)の向きに対して横向きにし、かつエルンスト電極1
7の両横に導電性のネジ等により直接取り付けられてい
る。この配置により、エルンスト型電極17に対してピ
−キングコンデンサ18が持つ陰極側は外側を向くの
で、ピ−キングコンデンサ18をエルンスト型電極17
に接近させて配置してもその間に放電を起こさせない十
分な間隔を取ることができる。各ピ−キングコンデンサ
18の陰極側には予備電離ピン19が取り付けられてお
り、予備電離ピン19はその先端が下側の予備電離ピン
12に対向して所定の間隔になるように屈曲させてい
る。
【0021】
【0011】20はレ−ザ管1内に封入されるレ−ザ媒
質ガスを循環させるためのガスフロ−ファンであり、保
持板14上で両端の支持部材21により回転可能に支持
されている。ガスフロ−ファン20の回転は、レ−ザ管
1の外部に設けられたモ−タ等からなる回転駆動機構2
2によりマグネティックカップリング23を介して行わ
れるようになっている。24は保持板14の一端に取り
付けられたガスフロ−ガイドであり、図3上のガスフロ
−ファン20の時計回りの回転によるガスの流れを電極
間に導く。なお、レ−ザ管1内にはガス供給排気系2に
接続された供給管25からレ−ザ媒質ガスが供給されて
封入され、使用されたガスは排気管26から排気され
る。
【0022】30、31はレ−ザ光軸L上に配置され共
振光学系を構成する全反射ミラ−及び出力ミラ−であ
り、全反射ミラ−30は波長193nm の光を全反射し、出
力ミラ−31は波長193nm の光を一部透過する特性をそ
れぞれ持つ。
【0023】
【0012】図4は励起回路3の構成を示す図である。
40は高圧電源であり、41は外部のトリガ信号により
所定の繰返しスイッチ動作を行うサイラトロン、42は
充電用の外部コンデンサ、43は外部コンデンサ42を
充電するための抵抗である。
【0024】
【0013】次に、以上のような装置のレ−ザ発振動作
を説明する。
【0025】レ−ザ管1内にはガス供給排気系2により
高気圧のレ−ザ媒質ガスを供給して封入する。電源40
を作動させると、外部コンデンサ42に高電圧が印加さ
れる。外部信号を入力してサイラトロン41のスイッチ
を瞬間的に閉じると、外部コンデンサ42はア−スに接
続されて蓄積された電荷がエルンスト型電極17を経て
ピ−キングコンデンサ18に移行するようになる。ピ−
キングコンデンサ18の電荷が十分に高くなると、予備
電離ピン19と予備電離ピン12との間でア−ク放電が
生じる。このア−ク放電によって発生した紫外線が主放
電電極であるエルンスト電極17と平板電極10との間
のレ−ザ媒質ガスを予備的に電離する。また、ア−ク放
電によりピ−キングコンデンサ18が充電されて主放電
電極間が放電破壊電圧に達すると、予備電離により電離
した電子によってグロ−放電である主放電が短時間に発
生するようになる。
【0026】
【0014】このような主放電の発生過程において、主
放電電極(エルンスト型電極17及び平板電極10)、
ピ−キングコンデンサ18及び予備電離ピンで囲まれる
放電部の断面形状を見てみると、図3に示す斜線部領域
はピ−キングコンデンサ18の電極方向を横向きにして
エルンスト電極17の横に直接取り付けたことにより、
図5の配置のものよりも小さくなっている。また、主放
電電極の一方を平板電極にしたことにより、さらに斜線
部領域が縮まっている。したがって、放電部の放電イン
ダクタンスを低減することができるので、急峻な立上が
りの電流波形を形成して強力な放電のエネルギを得るこ
とができる。この強力な放電のエネルギによりレ−ザ媒
質ガスが効率良く励起され、放出された光が共振器光学
系間を往復して増幅し、エキシマレ−ザがレ−ザ管1か
ら発振される。
【0027】
【0015】また、レ−ザ管1内に封入されたレ−ザ媒
質ガスはガスフロ−ファン20の回転により循環され
る。ガスの放電領域の流れに際して、ガスフロ−の外周
側を平板電極にしているので、主放電電極間のガスの流
れは抵抗が少なく、極めてスム−スな流れとなる。した
がって、放電領域からは放電で生じた不純物など取り除
かれ、常に新しいガスが高速度で効率良く供給される。
これにより、放電の安定化が図られるようになり、サイ
ラトロン41の繰返しスイッチ動作による主放電の発生
によって高繰返しのレ−ザ発振を行うことができる。
【0028】
【0016】
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電インダクタンスを低減化させることができたので、
高効率のレ−ザ発振を実現できた。
【0030】また、放電領域におけるレ−ザ媒質ガスの
流れを極めて良好にすることができたので、高繰返しの
レ−ザ発振が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のエキシマレ−ザ装置の概略構成を示す
図である。
【図2】レ−ザ管1内の要部構成を示す図である。
【図3】図2のA−A断面図を図を示す図である。
【図4】実施例の装置の励起回路3の構成を示す図であ
る。
【図5】従来のエキシマレ−ザ装置における放電励起の
構成のレ−ザ光軸と直交する方向の横断面を模式的に示
した図である。
【符号の説明】
1 レ−ザ管 10 平板電極 12,19 予備電離ピン 17 エルンスト型電極 18 ピ−キングコンデンサ 20 ガスフロ−ファン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レ−ザ管内に封入された高気圧のレ−ザ
    媒質ガスを対向した予備電離電極間で予備電離を行った
    後、レ−ザ光軸に直交する方向に対向して設けられた一
    対の主放電電極間にグロ−放電を行ってレ−ザ光を得る
    レ−ザ装置において、前記主放電電極間及び予備放電電
    極間に放電を発生させるためのコンデンサと、前記主放
    電電極による放電によって励起されて発生した光を共振
    増幅するための共振光学系とを備え、前記コンデンサが
    持つ電極方向を放電領域の放電方向に対して横向きとな
    るように一方の前記主放電電極の横側に取り付けたこと
    を特徴とするレ−ザ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のレ−ザ装置において、前記コ
    ンデンサが取り付けられた主放電電極の他方を平面電極
    としたことを特徴とするレ−ザ装置。
  3. 【請求項3】 レ−ザ管内に封入された高気圧のレ−ザ
    媒質ガスを対向した予備電離電極間で予備電離を行った
    後、レ−ザ光軸に直交する方向に対向して設けられた一
    対の主放電電極間にグロ−放電を行ってレ−ザ光を得る
    レ−ザ装置において、前記レ−ザ管内のレ−ザ媒質ガス
    をレ−ザ光軸に直交する面内の方向に循環させるための
    ガスフロ−手段を備え、該ガスフロ−手段によるガスフ
    ロ−に対してその外周側に位置する一方の前記主放電電
    極を平面電極としたことを特徴とするレ−ザ装置。
JP13582196A 1996-05-01 1996-05-01 レ−ザ装置 Pending JPH09298330A (ja)

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JP13582196A JPH09298330A (ja) 1996-05-01 1996-05-01 レ−ザ装置

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JP (1) JPH09298330A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020096139A (ja) * 2018-12-14 2020-06-18 住友重機械工業株式会社 ガスレーザ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020096139A (ja) * 2018-12-14 2020-06-18 住友重機械工業株式会社 ガスレーザ装置

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