JPH0818133A - Gas pulse laser - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスレーザやエキ
シマレーザ、窒素レーザなどの気体パルスレーザに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas pulse laser such as a carbon dioxide gas laser, an excimer laser and a nitrogen laser.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般的な気体パルスレーザは、いわゆる
横放電(TEA放電)によって作動させられる。この気
体パルス放電は、通常、レーザ主電極間に生じるグロー
放電であり、このパルス放電は気体パルスレーザから出
射されるレーザ光の光軸に直交して行われる。放電に伴
ってレーザ主電極の表面はスパッタリングされ、つぎの
パルス放電までにレーザ主電極間に存在するガスにはス
パッタリングなどによる不純物が含まれることになる。
このガス中に存在する不純物は、レーザ光の出力特性を
劣化させる。パルス放電を繰り返し動作させるために、
通常、レーザ管内にはガス循環装置(クロスフローファ
ン)が設置されている。クロスフローファンはレーザ管
外のモーターと磁石などを利用した回転子を介して連結
されており、このモーターを高速(1000〜3000
rpm)で回転駆動させると、クロスフローファンが回
転させられ電極内部の気体が循環する。したがって、主
電極間に存在するガスは常に清浄なガスに入れかえら
れ、気体パルスレーザから出力されるレーザ光の出力低
下は防止される。2. Description of the Related Art A general gas pulse laser is operated by a so-called transverse discharge (TEA discharge). This gas pulse discharge is usually a glow discharge that occurs between the laser main electrodes, and this pulse discharge is performed orthogonal to the optical axis of the laser light emitted from the gas pulse laser. The surface of the laser main electrode is sputtered by the discharge, and the gas existing between the laser main electrodes by the next pulse discharge contains impurities due to sputtering or the like.
The impurities present in this gas deteriorate the output characteristics of the laser light. In order to operate the pulse discharge repeatedly,
Usually, a gas circulation device (cross flow fan) is installed in the laser tube. The cross flow fan is connected to a motor outside the laser tube via a rotor that uses a magnet or the like, and this motor is driven at high speed (1000 to 3000).
When it is driven to rotate at (rpm), the cross flow fan is rotated and the gas inside the electrode circulates. Therefore, the gas existing between the main electrodes is always replaced with a clean gas, and the output reduction of the laser light output from the gas pulse laser is prevented.
【0003】このようなファンを用いてガスを循環させ
るエキシマレーザ装置は、特開平5−299723号公
報に記載されている。An excimer laser device that circulates gas using such a fan is described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-299723.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ファンを用いた気体パルスレーザには、ファンを高速で
回転させることにより気体パルスレーザ自体にファンの
回転に伴う振動が伝わるので、この気体パルスレーザか
ら出力されるレーザ光の出射方向がずれてしまうという
問題点がある。また、このようなファンは気体パルスレ
ーザの大きさと同じ程度に大きく、さらに、このファン
を駆動するための装置は複雑である。したがって、従来
のエキシマレーザの装置の大きさは、全長1メートルに
も達っしている。本願発明者らは、気体パルスレーザの
全長が30センチメートル程度であって、しかも、この
気体パルスレーザから出射されるレーザ光の出射方向が
高い精度で一定となる構造の気体パルスレーザの開発を
行ってきた。この開発において、気体パルスレーザの振
動の原因となり、また、気体パルスレーザの小形化の最
も障壁となるのはファンであった。しかしながら、この
ファンを取り除くと、前述のようにこの気体パルスレー
ザから出射されるレーザ光の出力が低下してしまう。However, in the gas pulse laser using the conventional fan, since the vibration accompanying the rotation of the fan is transmitted to the gas pulse laser itself by rotating the fan at a high speed, this gas pulse laser is used. There is a problem in that the emission direction of the laser light output from the laser shifts. Moreover, such a fan is as large as a gas pulsed laser, and the device for driving this fan is complicated. Therefore, the size of the conventional excimer laser device has reached a total length of 1 meter. The inventors of the present application have developed a gas pulse laser having a structure in which the total length of the gas pulse laser is about 30 cm and the emitting direction of the laser light emitted from the gas pulse laser is constant with high accuracy. I went. In this development, the fan was the cause of the vibration of the gas pulse laser, and the most obstacle to the miniaturization of the gas pulse laser. However, if this fan is removed, the output of the laser light emitted from this gas pulse laser will be reduced as described above.
【0005】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであり、全く新規な構造で小型化された気体パルス
レーザを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a gas pulse laser having a completely new structure and a reduced size.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上述の
課題を解決する新規な気体パルスレーザを開発した。こ
の気体パルスレーザはエキシマレーザであり、全長が3
0センチメートル程度であって、レーザ光の出射方向が
高い精度で一定となる構造を有している。これは、従来
の全長1メートルに及ぶレーザとは比較にならないほど
小型であって駆動時の音も静かである。この気体パルス
レーザは、レーザ媒質となる気体が入るための容器と、
この気体を励起させるために容器内に所定の空間を隔て
て配置された主電極と、この空間を隔てて対向して配置
され共振器を構成するミラーと、主電極と電気的に接続
されてこの主電極の近傍に配置された予備電離電極と、
予備電離電極と電気的に接続され、前記空間をのぞむよ
うな開口を有する開口電極と、長手方向が開口電極の開
口方向を向いて配置された針状電極とを具備する。な
お、本発明らが開発したエキシマレーザは、炭酸ガスレ
ーザなどの他の気体パルスレーザに適用することもでき
る。また、予備電離電極と開口電極とは一体化されるこ
ととしてもよい。The present inventors have developed a novel gas pulse laser which solves the above-mentioned problems. This gas pulse laser is an excimer laser and has a total length of 3
It has a structure in which the emitting direction of the laser light is approximately 0 cm and is constant with high accuracy. This is so small that it cannot be compared with a conventional laser having a total length of 1 meter, and the noise during driving is quiet. This gas pulse laser has a container for containing a gas serving as a laser medium,
In order to excite this gas, a main electrode is arranged in the container with a predetermined space between them, a mirror that is arranged to face the space with a space to form a resonator, and is electrically connected to the main electrode. A preliminary ionization electrode arranged in the vicinity of this main electrode,
An opening electrode, which is electrically connected to the preionization electrode and has an opening that looks into the space, and a needle-shaped electrode whose longitudinal direction faces the opening direction of the opening electrode. The excimer laser developed by the present invention can be applied to other gas pulse lasers such as carbon dioxide laser. Further, the preionization electrode and the opening electrode may be integrated.
【0007】この主電極を第1、第2の主電極とする
と、本発明は気体が入るための容器および前記容器内に
対向して配置された第1、第2の主電極を備えた気体パ
ルスレーザを対象とするものであり、針状電極は第1の
主電極と前記第2の主電極とで挟まれた空間に向かう方
向にその長手方向が向いて配置されていることとしても
よい。When this main electrode is used as a first and a second main electrode, the present invention provides a gas having a container for containing a gas and first and second main electrodes arranged to face each other in the container. The target is a pulsed laser, and the needle-shaped electrode may be arranged with its longitudinal direction oriented in a direction toward a space sandwiched between the first main electrode and the second main electrode. .
【0008】また、本発明は、気体が入るための容器お
よび容器内に対向して配置された第1、第2の主電極に
周期的な電圧を印加することにより気体を励起して発生
した光を共振させてレーザ光として出射する気体パルス
レーザを対象とするものでもあり、第1の周期において
第1の主電極と前記第2の主電極とで挟まれた空間に存
在する気体を次の周期の電圧の印加時間までに移動させ
るに十分な数の針状電極が容器内に配置されることとし
てもよい。Further, the present invention is generated by exciting a gas by applying a periodic voltage to the container for the gas to enter and the first and second main electrodes arranged to face each other in the container. The present invention is also intended for a gas pulse laser that resonates light and emits it as laser light. The gas existing in the space sandwiched between the first main electrode and the second main electrode in the first cycle is described below. A sufficient number of needle-shaped electrodes may be arranged in the container so as to be moved by the voltage application time of the period.
【0009】[0009]
【作用】予備電離電極および主電極間には、周期的な電
圧が印加されて主電極で挟まれた空間に放電が生じる。
この放電により、容器内部の気体は励起され気体から発
生した光は、共振器を構成するミラーで反射されてレー
ザ光としてこの気体パルスレーザの外部に出射される。
開口電極は、主電極で挟まれた空間をのぞむような開口
を有しており、所定の電圧が針状電極に印加されること
により、この開口方向を向いた針状電極の先端近傍でイ
オン化した気体は、クーロン力によりこの開口方向へ移
動する。したがって、開口を通って気体がこの気体パル
スレーザの内部を循環することになるので、従来、必要
であったファンが不必要となる。すなわち、第1の周期
において第1の主電極と前記第2の主電極とで挟まれた
空間に存在する気体は、次の周期の電圧の印加時間まで
に針状電極により移動させられるので、従来のファンが
不必要となり、装置全体が小型化できる。Function: A periodic voltage is applied between the preionization electrode and the main electrode to cause discharge in the space sandwiched by the main electrodes.
Due to this discharge, the gas inside the container is excited and the light generated from the gas is reflected by the mirror that constitutes the resonator and emitted to the outside of this gas pulse laser as laser light.
The opening electrode has an opening that looks into the space sandwiched by the main electrodes, and when a predetermined voltage is applied to the needle electrode, it is ionized near the tip of the needle electrode facing this opening direction. The generated gas moves toward this opening due to the Coulomb force. Therefore, since the gas circulates inside the gas pulse laser through the opening, the fan which has been necessary in the past is unnecessary. That is, since the gas existing in the space sandwiched between the first main electrode and the second main electrode in the first cycle is moved by the needle-shaped electrode by the voltage application time of the next cycle, The conventional fan is unnecessary, and the entire device can be downsized.
【0010】この開口は、開口電極を開口電極から空間
方向へ貫通する貫通方向の揃った複数の貫通孔によって
規定される。このような開口の形状には、円形やハニカ
ム状の形状のものが列挙される。ここで、貫通孔の方向
は揃っているので、気流の指向性や均一性が高く、安定
したレーザ光を出射することができる。また、この開口
は、網目状の電極によって規定されることとしてもよ
い。網目状の電極は前述の貫通孔と比較して製造が容易
であり、本レーザの製造時間を短縮することができる。This opening is defined by a plurality of through-holes which extend through the opening electrode from the opening electrode in the spatial direction and which are arranged in the same penetrating direction. As the shape of such an opening, a circular shape or a honeycomb shape is enumerated. Here, since the directions of the through holes are aligned, the directivity and uniformity of the air flow are high, and stable laser light can be emitted. Further, this opening may be defined by a mesh electrode. The mesh electrode is easier to manufacture than the above-mentioned through holes, and the manufacturing time of the present laser can be shortened.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明に係る気体パルスレーザの実施
例について説明する。なお、説明において、同一要素に
は同一符号を用いることとし、重複する説明は省略す
る。EXAMPLES Examples of the gas pulse laser according to the present invention will be described below. In the description, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
【0012】図1は、本発明の実施例に係るエキシマレ
ーザを一部分解して示す斜視図であり、このエキシマレ
ーザの外観を示している。このエキシマレーザは、レー
ザ媒質となる気体が内部に入る金属またはガラス製の放
電管1の両端を金属製の封止板2,3で封止した容器を
備えている。放電管1と封止板2、3とは、放電管1を
間に挟むようにこの放電管1の両開口端に封止板2,3
を配置し、封止板3を貫通する固定ボルト4a〜4dを
封止板3にねじいれることにより固定されている。封止
板2の中央には貫通孔が形成され、この貫通孔の開口端
面を覆うように出力ミラー固定具5が取り付けられてい
る。固定具5は円筒形をしており、この固定具5の内壁
に出力ミラー6が嵌め込まれて固定されている。封止板
3には出力ミラー6に対向する位置に反射ミラー7が固
定されており、これらのミラー6,7はレーザの共振器
を構成しており、レーザ光は出力ミラー6から出射され
る。FIG. 1 is a partially exploded perspective view of an excimer laser according to an embodiment of the present invention, showing the appearance of the excimer laser. This excimer laser has a container in which both ends of a metal or glass discharge tube 1 into which a gas serving as a laser medium enters is sealed with metal sealing plates 2 and 3. The discharge tube 1 and the sealing plates 2 and 3 have sealing plates 2 and 3 at both open ends of the discharge tube 1 so as to sandwich the discharge tube 1 therebetween.
And fixing bolts 4a to 4d penetrating the sealing plate 3 are fixed to the sealing plate 3 by screwing. A through hole is formed in the center of the sealing plate 2, and the output mirror fixture 5 is attached so as to cover the open end surface of the through hole. The fixture 5 has a cylindrical shape, and the output mirror 6 is fitted and fixed to the inner wall of the fixture 5. A reflection mirror 7 is fixed to the sealing plate 3 at a position facing the output mirror 6, these mirrors 6 and 7 constitute a resonator of a laser, and laser light is emitted from the output mirror 6. .
【0013】放電管の内部には、放電装置100が設置
されている。封止板2,3にはそれぞれ電流導入端子
9,8がこの封止板2,3を貫通するように設置されて
いる。電流導入端子9には+HVの電圧が印加され、後
述する放電装置100内の主電極や予備電離電極へ電流
を供給している。、また、電流導入端子8にも−HVの
電圧が印加され、後述する放電装置100内の針状電極
に電流を供給している。A discharge device 100 is installed inside the discharge tube. Current introducing terminals 9 and 8 are installed on the sealing plates 2 and 3 so as to penetrate the sealing plates 2 and 3, respectively. A voltage of + HV is applied to the current introduction terminal 9 to supply a current to the main electrode and the preliminary ionization electrode in the discharge device 100 described later. A voltage of -HV is also applied to the current introducing terminal 8 to supply a current to the needle electrode in the discharge device 100 described later.
【0014】図2は、図1に示したエキシマレーザを同
図中の矢印A方向からみた正面図であり、図3は、図2
に示したエキシマレーザを同図中のBB線に沿って切っ
た側面断面図である。また、図4は図1に示したエキシ
マレーザを一部破断して要部である放電装置100の構
成を示す斜視図である。なお、以下の説明において
「上」および「下」なる語は図2の上下に基づくものと
する。FIG. 2 is a front view of the excimer laser shown in FIG. 1 as seen from the direction of arrow A in FIG.
FIG. 3 is a side sectional view of the excimer laser shown in FIG. 1, taken along the line BB in the figure. Further, FIG. 4 is a perspective view showing a structure of a discharge device 100 which is a main part of the excimer laser shown in FIG. In the following description, the terms "upper" and "lower" are based on the upper and lower parts of FIG.
【0015】容器を構成する放電管1内には、放電装置
100が設置されている。放電装置100は、第1の主
電極120、第2の主電極121、予備電離電極11
2,113;102,103、開口電極104,114
および針状電極118を備えている。放電管1の内部に
は、レーザ媒質となる気体が密封されている。A discharge device 100 is installed in the discharge tube 1 forming the container. The discharge device 100 includes a first main electrode 120, a second main electrode 121, and a preionization electrode 11
2, 113; 102, 103; aperture electrodes 104, 114
And a needle electrode 118. A gas serving as a laser medium is sealed inside the discharge tube 1.
【0016】封止板2には断面L字型の金属支持具10
1の一つの面が固定されている。封止板3にも断面L字
型の金属支持具301が支持具101に対向して同様に
固定されている。支持具101の他方の面には、金属製
の支持板101aが固定されており、この支持板101
aは支持具310の他方の面に固定されている。したが
って、支持板101aは放電管1の長手方向に沿って、
支持具101と301との間に横架されている。主電極
120は、支持板101aの下面に固定されており、封
止板2および3に接続されている。The sealing plate 2 has a metal support 10 having an L-shaped cross section.
One side of 1 is fixed. A metal support 301 having an L-shaped cross section is also fixed to the sealing plate 3 so as to face the support 101. A metal support plate 101a is fixed to the other surface of the support tool 101.
a is fixed to the other surface of the support member 310. Therefore, the support plate 101a is arranged along the longitudinal direction of the discharge tube 1,
It is laid horizontally between the supports 101 and 301. The main electrode 120 is fixed to the lower surface of the support plate 101a and is connected to the sealing plates 2 and 3.
【0017】主電極121は、主電極120に対向する
位置に配置されている。主電極121は金属板107に
固定されている。金属板107は放電管1の長手方向に
配置されている。この金属板107を挟むように金属板
107にはコンデンサ106,116が固定されてい
る。金属板107には、複数のコンデンサ106および
116のペアが放電管1の長手方向に整列して固定され
ている。コンデンサ116は、金属板107の両端に配
置されたそれぞれのコンデンサ106,116のペア
は、それぞれコンデンサ支持具115に固定されてい
る。それぞれの支持具115は、封止板2および封止板
3に固定されている。以上のように主電極120,12
1およびコンデンサ106,116は、封止板2,3に
支持されており、主電極120,121は放電管1内の
気体を励起させるために所定の空間を隔てて配置されて
いることになる。The main electrode 121 is arranged at a position facing the main electrode 120. The main electrode 121 is fixed to the metal plate 107. The metal plate 107 is arranged in the longitudinal direction of the discharge tube 1. Capacitors 106 and 116 are fixed to the metal plate 107 so as to sandwich the metal plate 107. On the metal plate 107, a plurality of pairs of capacitors 106 and 116 are aligned and fixed in the longitudinal direction of the discharge tube 1. A pair of capacitors 106 and 116 arranged at both ends of the metal plate 107 is fixed to the capacitor support 115. Each support tool 115 is fixed to the sealing plate 2 and the sealing plate 3. As described above, the main electrodes 120, 12
1 and the capacitors 106 and 116 are supported by the sealing plates 2 and 3, and the main electrodes 120 and 121 are arranged with a predetermined space therebetween in order to excite the gas in the discharge tube 1. .
【0018】開口電極114は、コンデンサ116と支
持具115との間に介在して固定されており、主電極1
21と電気的に接続されている。開口電極114は主電
極121の近傍に配置されている。開口電極114の上
端は平板状の予備電離電極113が固定されている。支
持板101aには平板状の予備電離電極112が固定さ
れており、予備電離電極112と予備電離電極113と
は僅かな間隙をあけて配置されている。したがって、開
口電極114に電圧を印加すると予備電離電極112と
予備電離電極113との間隙は狭いのでこれらの間で容
易に放電が生じ、主電極120,121間の放電を生じ
やすくしている。開口電極114は、主電極121およ
び主電極120で挟まれた空間をのぞむような開口11
9を有している。この開口119は、開口電極114を
開口電極114からこの空間方向へ貫通する貫通孔11
9によって規定される。開口電極104は、コンデンサ
106と支持具105との間に介在して固定されてお
り、主電極121と電気的に接続されている。開口電極
104の構成は、開口電極114の構成と同様である。The opening electrode 114 is interposed and fixed between the capacitor 116 and the support 115, and the main electrode 1
21 is electrically connected. The opening electrode 114 is arranged near the main electrode 121. A flat plate-shaped preionization electrode 113 is fixed to the upper end of the opening electrode 114. A flat plate-shaped preionization electrode 112 is fixed to the support plate 101a, and the preionization electrode 112 and the preionization electrode 113 are arranged with a slight gap. Therefore, when a voltage is applied to the opening electrode 114, the gap between the preionization electrode 112 and the preionization electrode 113 is narrow, so that a discharge is easily generated between them and discharge between the main electrodes 120 and 121 is easily generated. The opening electrode 114 has an opening 11 that looks into the space between the main electrode 121 and the main electrode 120.
Have nine. The opening 119 has a through hole 11 penetrating the opening electrode 114 from the opening electrode 114 in the space direction.
9 is defined. The opening electrode 104 is interposed and fixed between the capacitor 106 and the support 105, and is electrically connected to the main electrode 121. The structure of the opening electrode 104 is similar to that of the opening electrode 114.
【0019】金属板107は、封止板2を貫通する電流
導入端子9に接続されており、負の電位が与えられる。
電流導入端子9は封止板2を貫通しているが、封止板2
とは絶縁されている。また、主電極120は、筐体アー
スされている。一方、封止板2と封止板3との間には、
金属ロッド117が横架されている。金属ロッド117
は電流導入端子8に電気的に接続されている。電流導入
端子8は封止板3を貫通しているが、封止板2,3とは
絶縁されている。なお、電流導入端子8と金属ロッド1
17とは一体化していてもよい。電流導入端子8には負
の電位が与えられて電流が供給される。金属ロッド11
7には複数の針状電極118が固定されている。針状電
極118は、その長手方向が開口電極114の開口方向
を向いて配置されている。金属ロッド117には複数の
針状電極118が、それぞれ開口電極114の開口11
9に対応して固定されている。The metal plate 107 is connected to the current introducing terminal 9 penetrating the sealing plate 2 and is given a negative potential.
Although the current introducing terminal 9 penetrates the sealing plate 2,
Is insulated from. The main electrode 120 is grounded to the case. On the other hand, between the sealing plate 2 and the sealing plate 3,
The metal rod 117 is horizontally installed. Metal rod 117
Are electrically connected to the current introduction terminal 8. The current introducing terminal 8 penetrates the sealing plate 3, but is insulated from the sealing plates 2 and 3. The current introduction terminal 8 and the metal rod 1
It may be integrated with 17. A negative potential is applied to the current introducing terminal 8 to supply a current. Metal rod 11
A plurality of needle-shaped electrodes 118 are fixed to 7. The needle electrode 118 is arranged such that its longitudinal direction faces the opening direction of the opening electrode 114. A plurality of needle-shaped electrodes 118 are provided on the metal rod 117, and the openings 11 of the opening electrodes 114 are formed on the metal rod 117.
It is fixed corresponding to 9.
【0020】次に、このエキシマレーザの動作および駆
動回路について説明する。図5は、図2に示したエキシ
マレーザの各要素の電気的な接続およびこれを駆動させ
るための駆動回路を示す説明図であり、同図中の白抜き
矢印はレーザ媒質となる気体の循環方向を示している。Next, the operation and drive circuit of this excimer laser will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an electrical connection of each element of the excimer laser shown in FIG. 2 and a drive circuit for driving the same, in which an outline arrow indicates circulation of gas serving as a laser medium. Shows the direction.
【0021】主電極120はグランドに接続されてお
り、主電極121には図示のようなLC回路が接続され
て電流導入端子9を介して−HVの電圧が印加される。
予備電離電極102,112;103,113および主
電極120,121間には周期的な電圧が印加され、主
電極120,121で挟まれた空間には放電が生じる。
この放電により、放電管1内部の気体は励起されて光を
発生する。この光は共振器を構成するミラー6,7で反
射されて共振し、レーザ光として出力ミラー6を介して
エキシマレーザの外部に出射される。換言すれば、予備
電離電極112,113;102,103と主電極(放
電電極)120,121は、レーザ放電回路として機能
する。端子9にパルス電圧が印加されることにより、コ
ンデンサ106,116にパルス充電された電気エネル
ギーにより主電極120,121間では周期が数十〜数
百nsecのグロ−放電が発生する。このグロー放電に
よりレーザ媒質となるレーザガスは励起される。このエ
キシマレーザは、繰り返し動作が可能である。パルス放
電によって発生したイオンや主電極120,121のス
パッタリングにより発生した残留生成物が主電極12
0,121間にとどまっていると、この残留生成物のた
めに放電の局部的に空間的な均一性が次のパルス放電ま
で損なわれる。この放電は不安定なアーク放電に移行し
てパルスごとに不安定性を増していき、最終的にはレー
ザ発振が停止する。本実施例のエキシマレーザは次のパ
ルス放電が始まる前に主電極120,121間のガスを
排気し、残留物のないガスを針状電極118によって主
電極120,121間の空間に供給することができる。
この針状電極118は、針状電極118から主電極12
0,121で挟まれた領域の方向へガスの流れを発生さ
せる。The main electrode 120 is connected to the ground, the main electrode 121 is connected to the LC circuit as shown in the drawing, and a voltage of -HV is applied via the current introducing terminal 9.
A periodic voltage is applied between the preionization electrodes 102, 112; 103, 113 and the main electrodes 120, 121, and a discharge is generated in the space sandwiched between the main electrodes 120, 121.
Due to this discharge, the gas inside the discharge tube 1 is excited to generate light. This light is reflected by the mirrors 6 and 7 constituting the resonator and resonates, and emitted as laser light to the outside of the excimer laser via the output mirror 6. In other words, the preliminary ionization electrodes 112, 113; 102, 103 and the main electrodes (discharge electrodes) 120, 121 function as a laser discharge circuit. When a pulse voltage is applied to the terminal 9, a glow discharge having a period of several tens to several hundreds nsec occurs between the main electrodes 120 and 121 due to the electric energy pulse-charged in the capacitors 106 and 116. The laser gas serving as the laser medium is excited by this glow discharge. This excimer laser can be repeatedly operated. Ions generated by the pulse discharge and residual products generated by the sputtering of the main electrodes 120 and 121 are the main electrodes 12.
If it remains between 0 and 121, the local spatial homogeneity of the discharge is impaired until the next pulse discharge due to this residual product. This discharge shifts to an unstable arc discharge to increase the instability for each pulse, and finally the laser oscillation stops. The excimer laser of the present embodiment exhausts the gas between the main electrodes 120 and 121 before the next pulse discharge starts, and supplies the gas without residue to the space between the main electrodes 120 and 121 by the needle electrode 118. You can
The needle-shaped electrode 118 is formed from the needle-shaped electrode 118 to the main electrode 12.
A gas flow is generated in the direction of the region sandwiched between 0 and 121.
【0022】針状電極118には−HVの電位が与えら
れ、針状電極118は開口119方向を向いているの
で、針状電極118の先端近傍でイオン化した気体はク
ーロン力によりこの開口119方向へ移動する。したが
って、開口119を通った気体は主電極120,121
で挟まれた空間を通過して開口109を通り、放電管1
内を循環することになる。これにより、第1の周期にお
いて主電極120と主電極121とで挟まれた空間に存
在する気体は、次の周期の電圧の印加時間までに移動さ
せられる。このガスの流れは、開口電極114の開口1
19と針状電極118との間で生じるコロナ放電により
作り出される。これにより、イオンの流れが発生させら
れてガスを移動させる力が生み出される。開口電極11
4は予備電離電極112,113を介して接地されてい
るので、針状電極118に負の電圧を印加すれば、針状
電極118と開口電極114との間で発生するコロナ放
電により生成されたマイナスイオンは針状電極118か
ら開口電極114方向へ移動する。また、針状電極11
8に正の電圧を印加すれば、図5において時計回りの方
向のガス流を発生させることができる。Since a potential of -HV is applied to the needle-shaped electrode 118 and the needle-shaped electrode 118 faces the direction of the opening 119, the gas ionized near the tip of the needle-shaped electrode 118 is directed toward the opening 119 by the Coulomb force. Move to. Therefore, the gas that has passed through the opening 119 is not allowed to pass through the main electrodes 120 and 121.
The discharge tube 1 passes through the space sandwiched by
It will circulate inside. As a result, the gas existing in the space sandwiched between the main electrode 120 and the main electrode 121 in the first cycle is moved by the voltage application time of the next cycle. This gas flow is generated by the opening 1 of the opening electrode 114.
It is created by the corona discharge that occurs between 19 and the needle electrode 118. This creates a force that causes a flow of ions to be generated and move the gas. Aperture electrode 11
Since No. 4 is grounded via the preionization electrodes 112 and 113, when a negative voltage is applied to the needle electrode 118, it is generated by corona discharge generated between the needle electrode 118 and the opening electrode 114. Negative ions move from the needle-shaped electrode 118 toward the opening electrode 114. In addition, the needle electrode 11
By applying a positive voltage to 8, it is possible to generate a gas flow in the clockwise direction in FIG.
【0023】本実施例のエキシマレーザでは、針状電極
118と開口電極114との間に形成される隙間(ギャ
ップ)距離、それぞれの電極114,118の形状や大
きさ高電圧の値などを適切に決めることにより所望の発
振繰り返し率(回/秒)に応じたガスの流速を設定する
ことができる。In the excimer laser of this embodiment, the gap distance formed between the needle electrode 118 and the opening electrode 114, the shape and size of each of the electrodes 114 and 118, and the value of the high voltage are appropriate. It is possible to set the gas flow rate in accordance with the desired oscillation repetition rate (times / second).
【0024】なお、針状電極118の軸は、開口119
の軸と一致していれば、開口電極114と針状電極11
8との間に発生する電界強度はこの軸の回りに均一に分
布するので、コロナ放電のこの中心軸に対して均一に発
生する。しかし、針状電極118の形状や周囲の部材の
形状などによっては電界分布が変化し、またイオン流を
妨げることが実際には起こり得るため、必ずしもこの針
状電極をこの中心軸上に配置することが最も効果的であ
るとは限らない。The axis of the needle electrode 118 has an opening 119.
If it coincides with the axis of, the opening electrode 114 and the needle electrode 11
Since the electric field strength generated between the corona discharges 8 and 8 is uniformly distributed around this axis, the electric field strengths are evenly generated with respect to this central axis of the corona discharge. However, the electric field distribution may change depending on the shape of the needle-shaped electrode 118 or the shape of surrounding members, and ion flow may actually be hindered. Therefore, the needle-shaped electrode is not necessarily arranged on the central axis. Is not always the most effective.
【0025】本実施例のエキシマレーザによれば、針状
電極118を備えることにより従来のファンが不必要と
なり、装置全体の小型化を達成できるとともにファンに
よる振動も生じないので出射方向の安定したレーザ光を
出射することができる。According to the excimer laser of this embodiment, since the conventional fan is not required because the needle electrode 118 is provided, the size of the entire apparatus can be reduced, and the vibration by the fan does not occur, so that the emitting direction is stable. Laser light can be emitted.
【0026】なお、本発明は前述の実施例に限らず様々
な変形が可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but various modifications can be made.
【0027】図6は、本発明の他の実施例に係るエキシ
マレーザを一部破断して要部の構成を示す斜視図であ
り、ハニカム状の貫通孔の形成された開口電極214が
示されている。すなわち、本実施例では、図2に示した
開口119は貫通方向の揃った複数の貫通孔によって規
定される。この貫通方向は、開口電極214から主電極
120,121で挟まれた空間を望む方向である。この
ような構成とすることにより、気流の指向性や均一性を
高くすることができるので、安定したレーザ光を出射す
ることができる。FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a main part of an excimer laser according to another embodiment of the present invention by partially breaking it, and an opening electrode 214 having a honeycomb-shaped through hole is shown. ing. That is, in this embodiment, the opening 119 shown in FIG. 2 is defined by a plurality of through holes arranged in the same penetrating direction. This penetrating direction is a direction in which a space between the opening electrode 214 and the main electrodes 120 and 121 is desired. With such a configuration, it is possible to enhance the directivity and uniformity of the air flow, so that stable laser light can be emitted.
【0028】図7は、本発明の他の実施例に係るエキシ
マレーザを一部破断して要部の構成を示す斜視図であ
り、金網の取り付けられて構成された開口電極314が
示されている。本実施例は、図2に示した開口119が
網目状の電極によって規定されるようにしたものであ
る。網目状の電極は図4に示した貫通孔119と比較し
て製造が容易であり、エキシマレーザの製造時間を短縮
することができる。なお、本発明らが開発したエキシマ
レーザは、炭酸ガスレーザなどの他の気体パルスレーザ
に適用することもできる。FIG. 7 is a perspective view showing the structure of a main part of an excimer laser according to another embodiment of the present invention by partially breaking it, showing an opening electrode 314 having a wire mesh attached thereto. There is. In this embodiment, the opening 119 shown in FIG. 2 is defined by a mesh electrode. The mesh electrode is easier to manufacture than the through hole 119 shown in FIG. 4, and the manufacturing time of the excimer laser can be shortened. The excimer laser developed by the present invention can be applied to other gas pulse lasers such as carbon dioxide laser.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、従来のフ
ァンが不必要となり装置全体が小型化できる。エキシマ
レーザを試作した場合、その全長は30センチメートル
程度である。これは、従来の全長1メートルに及ぶレー
ザとは比較にならないほど小形であって駆動時の音も静
かである。また、ファンを必要としないので、このファ
ンによる気体パルスレーザ自体の振動は著しく低減さ
れ、出射方向の安定したレーザ光を出射することがで
き、この振動を除去するためのデバイスも不要となる。
さらに、ファンを用いないので、このファンを駆動させ
るためのモーターも不要となり、この気体パルスレーザ
の消費電力を低減させることができる。すなわち、本発
明の気体パルスレーザのガス流発生機構は数ワットの消
費電力であり、ファンを用いた場合の1/100の電力
消費量である。なお、この針状電極は静電集塵器として
も機能しうるので、本発明の気体パルスレーザは容器内
で発生した不純物がミラーなどに付着して出射されるレ
ーザ光の出力低下を防止することができる。As described above, according to the present invention, the conventional fan is unnecessary and the entire apparatus can be downsized. When a prototype excimer laser is manufactured, its total length is about 30 cm. This is so small that it cannot be compared with a conventional laser having a total length of 1 meter, and the noise during driving is quiet. Further, since a fan is not required, the vibration of the gas pulse laser itself by this fan is remarkably reduced, a stable laser beam in the emitting direction can be emitted, and a device for eliminating this oscillation is also unnecessary.
Furthermore, since a fan is not used, a motor for driving this fan is unnecessary, and the power consumption of this gas pulse laser can be reduced. That is, the gas flow generation mechanism of the gas pulse laser of the present invention consumes several watts of power, and consumes 1/100 of the power when using a fan. Since this needle-shaped electrode can also function as an electrostatic precipitator, the gas pulse laser of the present invention prevents the output of the laser light emitted by the impurities generated in the container adhering to the mirror and the like. be able to.
【図1】本発明の実施例に係るエキシマレーザを一部分
解して示す斜視図であり、このエキシマレーザの外観を
示している。FIG. 1 is a partially exploded perspective view of an excimer laser according to an embodiment of the present invention, showing an appearance of the excimer laser.
【図2】図1に示したエキシマレーザを同図中の矢印A
方向からみた正面図である。FIG. 2 shows the excimer laser shown in FIG.
It is the front view seen from the direction.
【図3】図2に示したエキシマレーザを同図中のBB線
に沿って切った側面断面図である。3 is a side sectional view of the excimer laser shown in FIG. 2 taken along the line BB in FIG.
【図4】図1に示したエキシマレーザを一部破断して要
部の構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a main part of the excimer laser shown in FIG. 1 by partially breaking it.
【図5】図2に示したエキシマレーザの各要素の電気的
な接続およびこれを駆動させるための駆動回路を示す説
明図であり、同図中の白抜き矢印はレーザ媒質となる気
体の循環方向を示している。5 is an explanatory diagram showing an electrical connection of each element of the excimer laser shown in FIG. 2 and a drive circuit for driving the same, in which white arrows indicate circulation of gas serving as a laser medium. Shows the direction.
【図6】本発明の他の実施例に係るエキシマレーザを一
部破断して要部の構成を示す斜視図であり、ハニカム状
の貫通孔の形成された予備電離電極が示されている。FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a main part of an excimer laser according to another embodiment of the present invention by partially breaking it, showing a preionization electrode having a honeycomb-shaped through hole formed therein.
【図7】本発明の他の実施例に係るエキシマレーザを一
部破断して要部の構成を示す斜視図であり、金網の取り
付けられて構成された予備電離電極が示されている。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a main part of an excimer laser according to another embodiment of the present invention with a part thereof cut away, showing a preliminary ionization electrode having a wire mesh attached thereto.
120,121…主電極、112,113,102,1
03…予備電離電極、114…開口電極、118…針状
電極。120, 121 ... Main electrode, 112, 113, 102, 1
03 ... Pre-ionization electrode, 114 ... Opening electrode, 118 ... Needle electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/22 3/225 H01S 3/03 J 3/22 Z 3/223 E ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01S 3/22 3/225 H01S 3/03 J 3/22 Z 3/223 E
Claims (5)
と、 この気体を励起させるために前記容器内に所定の空間を
隔てて配置された主電極と、 前記空間を隔てて対向して配置され共振器を構成するミ
ラーと、 前記主電極と電気的に接続されてこの主電極の近傍に配
置された予備電離電極と、 前記予備電離電極に電気的に接続され、前記空間をのぞ
むような開口を有する開口電極と、 長手方向が前記開口電極の前記開口方向を向いて配置さ
れた針状電極と、を備えることを特徴とする気体パルス
レーザ。1. A container for containing a gas serving as a laser medium, a main electrode arranged in the container at a predetermined space to excite the gas, and a main electrode arranged to face each other at the space. A mirror constituting a resonator, a preionization electrode electrically connected to the main electrode and arranged in the vicinity of the main electrode, and a preionization electrode electrically connected to the preionization electrode and looking into the space. A gas pulse laser comprising: an aperture electrode having an aperture; and a needle-shaped electrode whose longitudinal direction is arranged facing the aperture direction of the aperture electrode.
極から前記空間方向へ貫通する貫通方向の揃った複数の
貫通孔によって規定されることを特徴とする請求項1に
記載の気体パルスレーザ。2. The gas pulse laser according to claim 1, wherein the opening is defined by a plurality of through-holes that extend through the opening electrode from the opening electrode in the space direction and have uniform through-hole directions. .
されることを特徴とする請求項1に記載の気体パルスレ
ーザ。3. The gas pulse laser according to claim 1, wherein the opening is defined by a mesh electrode.
に対向して配置された第1、第2の主電極を備えた気体
パルスレーザにおいて、 前記第1の主電極と前記第2の主電極とで挟まれた空間
に向かう方向にその長手方向が向いて配置された針状電
極を備えることを特徴とする気体パルスレーザ。4. A gas pulse laser comprising a container for containing a gas and first and second main electrodes arranged to face each other in the container, wherein the first main electrode and the second main electrode are provided. A gas pulse laser comprising a needle-shaped electrode whose longitudinal direction is arranged in a direction toward a space sandwiched between the electrode and the electrode.
に対向して配置された第1、第2の主電極に周期的な電
圧を印加することにより前記気体を励起して発生した光
を共振させてレーザ光として出射する気体パルスレーザ
において、 第1の周期において前記第1の主電極と前記第2の主電
極とで挟まれた空間に存在する前記気体を次の周期の電
圧の印加時間までに移動させるに十分な数の針状電極が
前記容器内に配置されることを特徴とする気体パルスレ
ーザ。5. Light generated by exciting the gas by applying a periodic voltage to a container for the gas to enter and first and second main electrodes arranged to face each other in the container. In a gas pulse laser that resonates and emits as laser light, the gas existing in a space sandwiched between the first main electrode and the second main electrode in a first cycle is applied with a voltage in the next cycle. A gas pulse laser characterized in that a sufficient number of needle-shaped electrodes are arranged in the container so as to be moved by time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14474294A JPH0818133A (en) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Gas pulse laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14474294A JPH0818133A (en) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Gas pulse laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0818133A true JPH0818133A (en) | 1996-01-19 |
Family
ID=15369308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14474294A Pending JPH0818133A (en) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Gas pulse laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0818133A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113410732A (en) * | 2021-05-27 | 2021-09-17 | 安徽中科春谷激光产业技术研究院有限公司 | Laser power absorption heat abstractor |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP14474294A patent/JPH0818133A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113410732A (en) * | 2021-05-27 | 2021-09-17 | 安徽中科春谷激光产业技术研究院有限公司 | Laser power absorption heat abstractor |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040607 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041019 |