DE4120427A1 - Entladungserregte laservorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine entladungserregte Laservorrichtung, und insbesondere einen Schalter für die entladungserregte Gas-Laservorrichtung.

Fig. 1 stellt einen bekannten Hochspannungsschalter dar, der ein Thyratron für eine entladungserregte Gas-Laservorrichtung verwendet und der beispielsweise in einem von Lambda Physics Inc. herausgegebenen Warenkatalog EMG50E dargestellt ist. In dieser Figur bedeutet das Bezugszeichen 7 ein Thyratron, das einen Hochspannungsschalter bildet. Das Bezugszeichen 4 gibt Kondensatoren an, die auf eine hohe Spannung aufgeladen sind und die seitlich nebeneinander in großer Zahl parallel liegen. Die Klemme des Thyratrons 7 an der Hochspanungsschalter-Seite und die Kondensatoren 4 sind mit einer Leiterplatte 10 verbunden. Ein leitender Behälter 8 zur Aufnahme des Thyratrons 7 ist mit der Niederspannungsklemme des Thyratrons 7 verbunden. Eine Kappe 9 des Behälters 8 für das Thyratron besteht aus Isolierwerkstoff, um die Isolierung zwischen den Klemmen des Thyratrons 7 aufrecht zu erhalten. Eine untere Leiterplatte 6 ist parallel an die Kondensatoren 4 angeschlossen. Versteilerungskondensatoren 15 einer Kapazitätsschiebeschaltung sind parallel in großer Anzahl zu beiden Seiten der unteren Leiterplatte 6 angeschlossen.

Das Bezugszeichen 17 gibt eine Leiterplatte an, die eine Kapazitätsschiebeschleife entsprechend 4-10-7-8-17-15-6-4 bildet. Ein Paar sich gegenüberliegender Entladungselektroden 16, die sich in Richtung einer optischen Achse erstrechen, sind jeweils an der Leiterplatte 6 und der Leiterplatte 17 montiert. Der in Fig. 1 angegebene Hochspannungsschalter ist in Fig. 2 als elektrisches Schaltbild dargestellt. Diese Schaltung bildet die Kapazitätsschiebeschaltung. Jedoch zeigt die Fig. 1 nicht die Drosselspulen 13 und 14 und eine Hochspannungs-Stromversorgung 11.

Als nächstes werden die Betätigungen des Hochspannungsschalters beschrieben. Der in Fig. 1 angegebene Schalter ist dem in Fig. 2 gezeigten elektrischen Schaltbild äquivalent. In diesem Falle entspricht der Hochspannungsschalter 12 dem Thyratron 7. Die Vorgänge gemäß Fig. 2 sind derart, daß eine elektrische Ladung im Ladekondensator 4 aus einer Hochspannungs-Stromversorgung 11 über die aufladenden Drosselspulen 13 und 14 angesammelt wird, und wenn der Schalter 12 anschließend geschlossen wird, verschiebt sich die elektrische Ladung im Kondensator 4 zu dem Versteilerungskondensator 15. Wird eine elektrische Ladung im Versteilerungskondensator 15 aufgebaut, so wird die elektrische Ladung unverzüglich den Laserentladungselektroden 16 zugeführt. Somit wird gemäß Fig. 1, in welcher das Thyratron 7 dem Hochspannungsschalter 12 entspricht, die im Ladekondensator 4 vorhandene elektrische Entladung zum Versteilerungskondensator 15 über eine aus 4-10-7-8-17-15-6 gebildete Schleife verschoben, wenn die Zündung im Thyratron erfolgt. Infolgedessen steigt die Spannung zwischen den Elektroden 16 steil an, und während der Entladungsraum zwischen den Elektroden durchschlägt, wird die Energie in den Versteilerungskondensatoren 15 in das Entladungsfeld eingebracht. Somit wird das Gas im Entladungsraum erregt und die stimulierte Emission erzeugt einen Laserstrahl.

Der vorstehend beschriebene bekannte Hochspannungsschalter für einen entladungserregten Laser zeigte die Schwierigkeit, daß er nicht in der Lage ist, die elektrische Ladung in einer gleichförmigen Weise zu übertragen, da die elektrische Ladung in koaxialer Form im Thyratronteil vorliegt, bedingt durch die Form des Thyratrons, selbst wenn die Ladekondensatoren parallel in Längsrichtung der Elektroden liegen, um die elektrische Ladung gleichförmig in Längsrichtung an die Elektroden zu bringen, so daß der Hochspannungsschalter die in den Ladekondensatoren angesammelte elektrische Ladung nicht in ihrer Form der Anordnung an den Versteilerungskondensator bringt, und schließlich nicht den Versteilerungskondensator gleichförmig auflädt und eine elektrische Ladung nicht gleichförmig in Längsrichtung der Elektroden dem Entladungsfeld zuführt. Daher hat die Spannung in den Versteilerungskondensatoren keine Gleichförmigkeit in Längsrichtung der Elektroden und die Entladung in Längsrichtung der Elektroden weist einen Mangel an Gleichmäßigkeit auf, so daß der Laser-Generierungswirkungsgrad abfällt.

Dabei sei angemerkt, daß die Anstiegsgeschwindigkeit dv/dt der Spannung zwischen den Entladungselektroden höher wird, während die Schiebegeschwindigkeit in der vorstehend aufgeführten Schiebeschleife ansteigt. Es ist bekannt, daß eine stabilere Entladung in beispielsweise einem Excimer-Laser erhalten wird, wenn der vorstehende Wert von dv/dt ansteigt. Es ist daher übliche Praxis, die Ladekondensatoren 4 und die Versteilerungskondensatoren 15 parallel zur Richtung der optischen Achse relativ zu den Entladungselektroden 16 anzuordnen, wodurch ein Aufbau erhalten wird, der in maximal möglicher Weise eine Verringerung einer Streuinduktivität erzielen kann. Wird jedoch ein Thyratron als Hochspannungsschalter wie bei dem bekannten Schalter verwendet, so konvergiert der elektrische Strom im Thyratronteil in der Schiebeschleife, und infolge dessen kann die Gesamtinduktivität der Schiebeschleife nicht auf einem Pegel unter 200 nH verringert werden (wovon 100 bis 150 nH im Thyratronteil liegen).

Da ferner ein Thyratron empfindlich auf Temperaturänderungen ist, hatte es auch Nachteile wie das Erfordernis einer Vorheizzeit beim Anfahren der Vorrichtung und die Notwendigkeit einer strengen Temperaturregelung.

Die Erfindung wurde realisiert, um die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine entladungserregte Laservorrichtung mit einem Hochspannungsschalter zu schaffen, die eine Entladung erzeugen kann, die gleichförmig in Längsrichtung der Entladungselektroden ist, indem die elektrische Entladung, die in den Ladekondensatoren angesammelt ist, die in Längsrichtung der Elektroden liegen, in Längsrichtung der Elektroden gleichförmig auf Versteilerungskondensatoren überführt wird, ohne daß die Form der Ladungsanordnung verzerrt wird.

Eine weitere, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung ist es, eine einfache und höchst zuverlässige entladungserregte Laservorrichtung zu schaffen, die eine Schiebeschleife mit geringer Induktivität bilden kann, wodurch eine hohe Spannungsanstiegsgeschwindigkeit dv/dt erzielt wird, sowie hohe Stabilität und Gleichmäßigkeit der Entladung, und die keine strenge Temperaturregelung benötigt.

Eine entladungserregte Laservorrichtung ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung mit einem Hochspannungsschalter ausgestattet, der anstelle eines Thyratrons aus Halbleiterschaltern, wie beispielsweise FETs besteht, die in großer Anzahl in Reihe und parallel liegen, so daß sie eine hohe Spannung und einen großen Strom aushalten können, und die in einer ebenen Anordnung in Längsrichtung der Entladungselektroden liegen. Der Hochspannungsschalter überträgt die in den Kondensatoren aufgenommene elektrische Ladung in Längsrichtung der Elektroden gleichmäßig auf die Kondensatoren der folgenden Stufe, indem alle FETs gleichzeitig geschaltet werden. Ferner ist die Induktivität einer Schleife für die Kapazitätsverschiebung kleiner als im Falle eines Thyratrons, da die Schalter (FETs) parallel angeordnet sind. Infolgedessen können steile Stromimpulse den Entladungselektroden zugeführt werden.

Eine entladungserregte Laservorrichtung verwendet gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung eine Mehrzahl von Festkörper-Schaltelementen als einen Hochspannungsschalter, die an beiden Seiten einer gedachten Linie liegen, die derart gezeichnet ist, daß sie durch ein paar Entladungselektroden hindurchtritt, gesehen in einem Schnitt, der die optische Achse des Laserstrahls rechtwinklig schneidet. Die entladungserregte Laservorrichtung kann die Induktivität in einer Kapazitätsschiebeschleife verringern und eine hohe Spannungsanstiegsgeschwindigkeit dv/dt liefern, die wirksam zur Erzeugung einer stabilen und gleichförmigen Entladung ist. Ferner erfordert die Laservorrichtung eine strenge Temperaturregelung und hat daher eine hohe Zuverlässigkeit.

Eine entladungserregte Laservorrichtung hat gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung einen Schalterblock, der aus einer Mehrzahl Schalter und Leiterplatten besteht, die auf einer gedachten Linie liegen, die derart gezogen ist, daß sie durch ein paar Entladungselektroden hindurchtritt, gesehen in einem Schnitt, der die optische Achse des Laserstrahls rechtwinklig schneidet. Die entladungserregte Laservorrichtung kann die Induktivität in einer Kapazitätsschiebeschleife verringern und eine hohe Anstiegsgeschwindigkeit dv/dt der Spannung zwischen den Elektroden erzeugen.

Eine entladungserregte Laservorrichtung ist gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung mit einer Schaltereinheit zur Freigabe der in den Ladekondensatoren (Impulserzeugerkondensatoren) aufgenommenen Energie ausgestattet, die aus Festkörperschaltern und Kühlrippen besteht, die abwechselnd gestapelt sind, um einen sandwichartigen Aufbau zu bilden, und die Elektrodenklemmen sind über die Vorder- und Rückseite der Festkörperschalter mittels der Kühlrippen gestapelt und sind miteinander in Reihe verbunden, mit einem Entladungsblock zur Erzeugung eines Laserstrahls, der als Anordnung ausgebildet ist, die mit der auf der Oberseite des Entladungsblocks angeordneten Schaltereinheit integriert ist, und einer Verstrebungswand, die mit einer Anzahl Leiter versehen ist, die die Klemmen des Entladungsblocks und die Ausgangsklemmen der Schaltereinheit verbinden. Der Schalter verringert die Induktivität, da die Länge des Leiters zwischen dem Schalter und dem Entladungsblock verkürzt ist.

Eine entladungserregte Laservorrichtung ist gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung mit einer Schaltereinheit zur Freigabe der in den Ladekondensatoren (Impulserzeugerkondensatoren) aufgenommenen Energie ausgestattet, die aus Festkörper-Schaltern bestehen, die aufrecht auf einer Schalttrommel aufgesetzt sind, wobei die Elektrodenklemmen auf der Vorder- und Rückseite der Festkörper-Schalter in Reihe miteinander über Kurzschlußstäbe verbunden sind, wobei eine Mehrzahl der Reihen der Festkörper-Schalter, die in dieser Weise in Reihe liegen, parallel geschaltet sind, einem Entladungsblock zur Erzeugung eines Laserstrahls, der als Anodnung ausgebildet ist, die mit der auf einer Oberseite des Entladungsblocks angeordneten Schaltereinheit integriert ist, und einer Anzahl Leiter, die auf der Schalttrommel vorgesehen sind und die Klemmen des Entladungsblocks und die Ausgangsklemmen der Schaltereinheit miteinander verbinden. Der Schalter verringert die Induktivität, da die Länge des Leiters zwischen dem Schalter und dem Entladungsblock verkürzt ist.

Eine entladungserregte Laservorrichtung ist gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung mit einem Stromversorgungs/Schaltblock ausgestattet, der aus einer Hochspannungs-Stromversorgung besteht, die eine für die Erzeugung von Impulsen für den Laserausgang erforderliche Hochspannung zuführt und aus einem Schalter besteht, der parallel zur Hochspannungs-Stromversorgung liegt und die Entladung der in einem Ladekondensator (Pulserzeugerkondensator) aufgenommenen elektrischen Energie fördert, einem Laseroszillatorblock, der einen Entladungsblock hat, der einen Laserstrahl erzeugt, in dem die Energie entladen wird, die in einem Versteilerungskondensator angesammelt ist, der mit der vom Ladekondensator verschobenen Energie geladen wird, und einer Energieübertragungseinrichtung, die Verbindungen zwischen den Hochspannungsausgangsklemmen des Stromversorgungs/Schaltblocks und den Klemmen des Ladekondensators in dem Laseroszillatorblock herstellt und zwischen der Erdungsklemme des Stromversorgungs/Schaltblocks und der Erdungsklemme des Laseroszillatorblocks.

Eine entladungserregte Laservorrichtung ist gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung mit einem Stromversorgungs/Schaltblock versehen, der aus einer Hochspannungsstromversorgung besteht, die eine für die Erzeugung von Impulsen für den Laserausgang erforderliche hohe Spannung zuführt, sowie aus einem Schalter, der parallel zur Hochspannungsstromversorgung liegt, und die Entladung der elektrischen Energie fördert, die von einem Ladekondensator (Schwingimpulskondensator) aufgenommen wurde, einem Laseroszillatorblock mit einem Entladungsblock, der einen Laserstrahl erzeugt, indem er die Energie entladet, die in einem Versteilerungskondensator aufgenommen wurde, der mit der vom Ladekondensator verschobenen Energie geladen wird und einer koaxialen Energieübertragungseinrichtung, die gleichzeitig als Ladekondensator und als Verbindungsleiter zwischen dem Stromversorgungs/Schaltblock und dem Laseroszillatorblock dient, und aus einer Kernader, einer den Umfang der Kernader umgebenden dielektrischen Umhüllung und einem Bewehrungsmetall besteht, das den Umfang des Dielektrikums abdeckt.

Eine entladungserregte Laservorrichtung ist gemäß einem achten Aspekt der Erfindung mit einem Stromversorgungs/Schaltblock ausgestattet, der eine Hochspannungsstromversorgung umfaßt, die eine für die Erzeugung der Impulse für den Laserausgang erforderliche Hochspannung zuführt und einen Schalter, der parallel zur Hochspannungsstromversorgung liegt, und die Entladung der elektrischen Ladung fördert, die in einem Ladekondensator (Impulserzeugerkondensator) aufgenommen wurde, einem Laseroszillatorblock, der einen Entladungsblock hat, der einen Laserstrahl erzeugt, in dem die in einem Versteilerungskondensator aufgenommene Energie entladen wird, der mit der vom Ladekondensator verschobenen Energie geladen wird, und einer plattenförmigen Kondensatorenergieübertragungseinrichtung, die gleichzeitig als Ladekondensator und als Verbindungsleiter zwischen dem Stromversorgungs/Schaltblock und dem Laseroszillatorblock dient und aus flachen Platten besteht, die unter Druck mit einem dazwischen eingebrachten Dielektrikum miteinander verbunden sind.

Die Energieübertragungseinrichtung gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung wird gebildet, indem der Stromversorgungs/Schaltblock und der Laseroszillatorblock, die getrennt voneinander sind, mit Leitern verbunden werden, und die koaxiale Energieübertragungseinrichtung und die plattenförmige Kapazität/Energieübertragungseinrichtung gemäß dem siebten und achten Aspekt der Erfindung sind jeweils als Komponententeile aufgebaut, die gleichzeitig als Ladekondensator und Verbindungsleiter arbeiten und derart gestaltet sind, daß die Einrichtung den Stromversorgungs/ Schaltblock und den Laseroszillatorblock verbindet, die getrennt sind und als ein Schaltungskomponententeil behandelt werden. Somit haben diese Einrichtungen die Wirkung, die Induktivität zu verringern, wodurch die Anstiegsgeschwindigkeit des großen, in den Schalter fließenden Stroms erhöht wird.

Eine entladungserregte Lasservorrichtung ist gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung mit einem Schalter versehen, der die Entladung der elektrischen Energie fördert, die in einem Ladekondensator (Impulserzeugerkondensator) aufgenommen wurde, einem Entladungsblock, der getrennt vom Schalter gebildet wird und die Entladung startet, um die Erzeugung einer Laserschwingung auszuführen, wenn der Schalter eingeschaltet wird, einem Trägerteil für ein Befestigungs-Löseelement, der zwei Klemmen des Schalters und den Entladungsblock in einer Weise verbindet, die ihre freie Befestigung und Lösung gestattet, und ein Leiterstück, das unter Druck in Anlage an einer Kontaktfeder gehalten wird, die im Trägerteil für das Befestigungs-Löseelement vorgesehen ist. Der Trägerteil für das Befestigungs-Löseelement und das Leiterstück sind derart ausgeführt, daß sie paarweise jeweils am Schalter und am Entladungsblock getrennt voneinander montiert werden können und daß sie mühelos eingeführt und entnommen werden können und daher Arbeiten, wie die Wartung, die Inspektion und den Austausch des Schalters, vereinfachen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Hochspannungsschalters für eine entladungserregte Laservorrichtung,

Fig. 2 eine Verdrahtungsanordnung zur Erläuterung einer Beschreibung des Betriebs eines Hochspannungsschalters,

Fig. 3 bis 5 eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, Fig. 4 eine Seitenansicht und Fig. 5 eine Vorderansicht ist,

Fig. 6 eine Konstruktionsansicht einer entladungserregten Laservorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der entladungserregten Laservorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine vertikale Schnittdarstellung der dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 und 11 jeweils vertikale Schnittansichten einer abgeänderten Ausführungsform der dritten Ausführung,

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Beschreibung der Induktivitätsbildung,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung zur Beschreibung der Induktivitätsbildung einer Laservorrichtung,

Fig. 14 einen Teilschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 einen Teilschnitt eines Schalters nach Fig. 14,

Fig. 16 einen Teilschnitt eines abgeänderten Ausführungsbeispiels der vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 17 einen Teilschnitt zur Erläuterung des in Fig. 16 angegebenen Schalters,

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht einer entladungserregten Laservorrichtung, die eine plattenartige Energieübertragungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung verwendet,

Fig. 19 eine Darstellung einer entladungserregten Laservorrichtung, die ein erfindungsgemäßes Koaxialkabel verwendet,

Fig. 20(A) bis 20(C) Darstellungen einer entladungserregten Laservorrichtung, die eine erfindungsgemäße koaxiale Energieübertragungseinrichtung verwendet,

Fig. 21(A) und 21(b) Darstellungen einer Vorrichtung, die eine erfindungsgemäße plattenförmige Kapazität/ Energieübertragungseinrichtung verwendet,

Fig. 22 eine Schnittansicht einer Laservorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 23 eine Ansicht eines in Fig. 22 angegebenen Befestigungs-Löseelements, und

Fig. 24 und Fig. 25 jeweils Schnittansichten einer Laservorrichtung gemäß abgeänderten Ausführungsformen der sechsten Ausführungsform der Erfindung.

Es wird auf die Einzelbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen Bezug genommen. Zunächst wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben. In diesen Figuren sind eine Mehrzahl FETs 1 parallel mit einer Leiterplatte 5 verbunden, die auch als Wärmeabstrahlplatte für die durch die FETs 1 erzeugte Wärme dient. Die jeweiligen Leiterplatten 5, auf denen die FETs 1 in dieser Weise montiert sind, sind in Reihe geschaltet. Eine Mehrzahl Ladekondensatoren 4 sind in Parallelschaltung mit einer Rückführungs-Leiterplatte 3 verbunden. Die Rückführungs- Leiterplatte 3 verbindet einen Schalter, der aus einer großen Anzahl FETs 1 besteht, mit den Ladekondensatoren 4. Die Rückführungs-Leiterplatte 3 ist parallel zu und nahe bei einem Mehrfach-FET-Schalter angeordnet, der aus FETs 1 und der Leiterplatte 5 besteht, so daß es möglich ist, die Induktivität in diesem Schalterblock auf einem niedrigen Wert zu verringern. Eine Isolierschicht 2, die eine Isolierung zwischen der Rückführungs-Leiterplatte 3 und der Leiterplatte 5 bildet, spielt auch eine Rolle bei der Abgabe von Wärme aus der Leiterplatte 5, beispielsweise indem ein Kühlmittel durch die Isolierschicht fließt. Eine Leiterplatte 18 bildet eine Kapazitätsschiebeschleife, gebildet durch Ladekondensator 4 - Rückführungs-Leiterplatte 3 - (FET 1 - Leiterplatte 5 in Mehrfachstufen) - Leiterplatte 18 - Versteilerungskondensator 15 - untere Leiterplatte 6 - Ladekondensator 4. Diese Teile, die mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, stellen die gleichen Teile dar.

Die vorstehend beschriebene Anordnung wird als elektrische Schaltung entsprechend Fig. 2 ausgeführt. Jedoch sind die Hochspannungs-Stromversorgung 11 und die Drosselspulen 13 und 14 in den Fig. 3 bis 5 nicht angegeben. Ferner entpricht der Hochspannungsschalter 12 nach Fig. 2 den aus FETs 1 gebildeten FET-Schaltblock, den Leiterplatten 3 und 5 und der Isolierschicht 2.

Als nächstes werden die Betriebsvorgänge des Schalters beschrieben. Zuerst wird elektrische Ladung im Ladekondensator 4 aus der Hochspannungs-Stromversorgung 11 über die Drosselspulen 13 und 14 gesammelt. Anschließend verschiebt das Schließen des Schalters 12 die elektrische Ladung in den Ladekondensatoren 4 zu den Versteilerungskondensatoren 15. Hat sich dabei die elektrische Ladung in den Versteilerungskondensatoren 15 angesammelt, so wird sie anschließend prompt an die Laserentladungselektroden 16 abgegeben.

Bei dieser Ausführungsform kann, falls die Ladekondensatoren 4 und die Versteilerungskondensatoren 15 parallel in einer Ebene in Längsrichtung der Elektroden liegen, der Hochspannungsschalter 12 aus den FETs 1 in der Ebene in Längsrichtung der Elektroden gebildet werden. Daher kann der Hochspannungsschalter die in den Ladekondensatoren 4 angesammelte elektrische Ladung gleichmäßig zu den Versteilerungskondensatoren 15 in Längsrichtung der Elektroden über die Mehrfachverbindung der Rückführungs-Leiterplatte 3, die FETs 1 und die Leiterplatten 5 überführen, indem die zahlreichen FETs 1 alle gleichmäßig eingeschaltet werden. Somit kann der Schalter alle Versteilerungskondensatoren 15 gleichmäßig in Längsrichtung der Elektroden aufladen und schließlich eine gleichförmige elektrische Ladung in Längsrichtung der Entladungselektroden 16 zuführen.

In der vorstehenden Ausführungsform sind Mehrstufen-FET- Schalter, wovon jeder aus den FETs 1 und der Leiterplatte 5 besteht, an beiden Seiten der Rückführungs-Leiterplatte 3 vorgesehen, jedoch können die Mehrstufen-FET-Schalter auf der inneren Seite montiert sein, wobei die Rückkopplungs-Leiterplatte an beiden Seiten derselben vorgesehen ist.

Ferner erfolgte die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsform bezüglich einer Lasererzeugerschaltung einer Bauart mit Kapazitätsverschiebung, jedoch kann die gleiche Wirkung auch bei einer Schaltung ohne Kapazitätsverschiebung erhalten werden, bei welcher die elektrische Ladung des Ladekondensators 4 unverändert in das Entladungsfeld gebracht wird.

Ferner werden bei der vorstehenden Ausführungsform FETs verwendet, jedoch ist es noch möglich, den Hochspannungsschalter mit einem IGBT oer einem Thyristor aufzubauen, durch welchen ein größerer Strom geleitet werden kann. Ferner erzeugen eine große Anzahl parallel geschalteter Thyratrons die gleiche Wirkung.

Wie vorstehend beschrieben wurde, sind gemäß der ersten Ausführungsform eine große Anzahl Halbleiterschalter in Reihe und parallel in Längsrichtung der Elektroden geschaltet, so daß der Schalter in einer Form aufgebaut werden kann, der auf die Form des Kondensators und des Entladungsfelds abgestimmt ist. Somit kann der Schalter die aufgenommene elektrische Energie gleichmäßig in Längsrichtung der Entladungselektroden überführen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der elektrischen Ladung im Entladungsfeld erzielt wird. Ferner kann der Aufbau des Schalters die Induktivität in der Kapazitätsschiebeschaltung verringern, so daß es dem Schalter möglich ist, Impulse mit einem raschen Anstieg zwischen die Elektroden zuzuführen. Somit erreicht der Schalter mittels der beiden eben erwähnten Wirkungen eine Gleichförmigkeit in der Entladung in Längsrichtung und erzielt eine Erhöhung des Laseroszillatorwirkungsgrades.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 beschrieben. Fig. 6 zeigt einen Aufbau einer entladungserregten Laservorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der entladungserregten Laservorrichtung. In diesen Zeichnungen bezeichnen die Bezugszeichen 21 und 211 jeweils Festkörperschaltelemente, die mit einer Schaltzeit von 500 Nanosekunden oder weniger arbeiten. Die Bezugszeichen 22 und 212 geben jeweils Wärmeabstrahlungsplatten an. Die Bezugszeichen 23, 213, 214, 220 und 221 bezeichnen jeweils eine Leiterplatte. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Lasergehäusekörper.

Als nächstes werden die Betriebsvorgänge der Laservorrichtung beschrieben. Die Festkörper-Schaltelemente sind in Mehrfachstufen eingesetzt, um ihre Stehspannung zu erhöhen, und ferner parallel längs der Richtung einer optischen Achse zwecks Erhöhung ihrer Stromaufnahme. Der wesentliche Betrieb der Laservorrichtung ist der gleiche, wie bei der bekannten Laservorrichtung nach Fig. 1, außer daß die Schaltelemente das Thyratron der bekannten Vorrichtung ersetzt haben. Hier sind die Festkörperschaltelemente zu beiden Seiten einer gedachten Linie montiert, die bei Betrachtung auf einer Schnittebene senkrecht zur optischen Achse, derart gezogen ist, daß sie durch die Entladungselektroden hindurchtritt. Dabei bilden die bei dieser Anordnung erhaltenen Schiebeschleifen eine Gegenzeigersinn-Schleife, die vom Ladekondensator 24 zur Leiterplatte 26 führt, darauf zur Leiterplatte 220, dann zu den Festkörper-Schaltelementen 21, dann zur Leiterplatte 23, darauf zur Leiterplatte 214, und anschließend zum Ladekondensator 24, sowie eine Uhrzeigersinn-Schleife, die vom Ladekondensator 24 zur Leiterplatte 26 führt, darauf zur Leiterplatte 221, dann zu den Festkörper-Schaltelementen 211, darauf zur Leiterplatte 213, dann zur Leiterplatte 214 und anschließend zum Ladekondensator 24. Diese beiden Schleifen, die bezüglich des Stromflusses umgekehrt sind, wirken jeweils so, um die in ihnen vorhandene Induktivität zu annullieren. Ferner sind die Festkörper-Schaltelemente verteilt in Richtung der optischen Achse angeordnet, so daß der Strom nicht wie im Falle des vorstehend erwähnten Thyratrons konvergiert. Infolgedessen kann die Laservorrichtung die Induktivität in den Schiebeschleifen extrem niedrig halten, und kann dabei ein hohes dv/dt erzielen und eine hohe Stabilität und Gleichmäßigkeit der Entladung erreichen. Werden beispielsweise Festkörper-Schaltelemente mit einer Schaltzeit von 40 Nanosekunden verwendet, so ist die Gesamtinduktivität in den Schleifen 100 nH oder weniger.

Bei der vorstehend aufgeführten Ausführungsform erfolgt die Beschreibung unter Bezugnahme auf eine Kapazitätsschiebeschaltung. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Art der Ausführung beschränkt, sondern kann auch eine Schaltung betreffen, bei der die elektrische Ladung des Kondensators 24 unmittelbar in ein Entladungsfeld eingebracht wird.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, werden bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl Festkörper-Schaltelemente als Hochspannungsschalter verwendet, die zu beiden Seiten einer gedachten Linie liegen, die derart gezogen ist, daß sie durch die Entladungselektroden hindurchtritt, bei Betrachtung in einer Schnittansicht, die die optische Achse rechtwinklig schneidet, und die Laservorrichtung ist daher in der Lage, die Induktivität der Schiebeschleifen zu verringern und dadurch ein hohes dv/dt-Verhältnis zu erzielen, wodurch die Vorrichtung eine hohe Stabilität und Gleichförmigkeit ihrer Entladung erreichen kann. Ferner benötigt die Laservorrichtung keine strenge Temperaturregelung und erzielt daher die Wirkung, daß die Verläßlichkeit der Vorrichtung dadurch erhöht ist.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 313 eine Mehrzahl Schalter. Das Bezugszeichen 314 bezeichnet einen Isolator, der in Berührung mit den Schaltern 313 steht. Das Bezugszeichen 315 bezeichnet eine Leiterplatte. Das Bezugszeichen 316 bezeichnet eine Leiterplatte, die die Schalter 313 und die Ladekondensatoren 32 verbindet. Das Bezugszeichen 317 bezeichnet eine Leiterplatte, die die Leiterplatte 315 und die Schalter 313 verbindet. Das Bezugszeichen 318 bezeichnet eine gedachte Linie, die durch die Elektroden 39 hindurchtritt, gesehen in einer Schnittansicht, die die optische Achse des Lasers in einem rechten Winkel schneidet. Die Schalter 313 sind auf der gedachten Linie 318 positioniert, und der durch die Schalter 313 fließende Strom fließt längs der gedachten Linie 318. Ein Schaltblock mit den Schaltern 313 liegt parallel zur Längsrichtung der Entladungselektroden 39.

Die Hochspannungsseite einer Stromversorgung ist an den oberen Teil der Schalter 313 angeschlossen und die geerdete Seite der Stromversorgung ist an den oberen Teil der Leiterplatte 315 angeschlossen. Werden die Schalter 313 eingeschaltet, so wird eine Schiebeschleife gebildet, um die Schalter 313 mit der Leiterplatte 316, den Ladekondensatoren 32, der Leiterplatte 33, den Versteilerungskondensatoren 38, der Leiterplatte 315 und der Leiterplate 317 zu verbinden.

Es werden nunmehr die Betriebsvorgänge der Laservorrichtung beschrieben. Die geschlossene Schleife in der Entladungs-Erregerschaltung enthält die Induktivität L, die durch den Aufbau der Schleife bestimmt ist, wobei, falls der Wert von L hoch ist, die Anstiegsgeschwindigkeit dv/dt der Spannung zwischen den Entladungselektroden (Hauptelektroden) 39 sich verringert, und eine derartige Verringerung zu einer Verringerung der Ausgangsleistung der Laservorrichtung und zu einer Verringerung ihres Betriebswirkungsgrads führt. Bei dieser Ausführungsform kann die strukturelle Induktivität L in der geschlossenen Schleife mit dem Schalterblock verringert werden, indem ein Schalterblock vorgesehen wird, der aus einer Vielzahl von Schaltern 313 besteht, die die entladene Energie in den Raum zwischen den Entladungselektroden überführen, auf einer gedachten Linie 318, die derart gezogen ist, daß sie durch die Entladungselektroden 39 hindurchtritt, bei Betrachtung in einer Schnittansicht, die die optische Achse des Lasers unter einem rechten Winkel schneidet.

Ist die Hochspannungsseite der Stromversorgung an den oberen Teil der Schalter 313 angeschlossen, und die geerdete Seite der Stromversorgung mit dem unteren Teil der Leiterplatte 315 verbunden, so werden die Ladekondensatoren 32 über eine geschlossene Schleife (11-14-4-13-11 gemäß Fig. 2) geladen, und anschließend werden die Schalter 313 eingeschaltet. Darauf beginnt sich die in den Ladekondensatoren 32 gesammelte elektrische Ladung zu den Versteilerungskondensatoren 38 zu verschieben, und der Rückflußstrom kehrt zu den Schaltern 313 von der auf Erdpotential liegenden Klemme der Versteilerungskondensatoren 38 über die Leiterplatte 315 und die Leiterplatte 317 zurück. Dabei steigt die Spannung zwischen den Entladungselektroden 39 steil an, und der Entladungsraum schlägt bald durch, so daß die in den Versteilerungskondensatoren 38 aufgebaute Energie in das Entladungsfeld eingebracht wird. Infolgedessen wird das Gas im Entladungsraum erregt, und es wird ein Laserstrahl durch stimulierte Emulsion erzeugt.

Befindet sich dabei die geschlossene Schleife in der Entladungs-Erregerschaltung in einer Anordnung mit einer Querschnittsfläche A und einer Tiefe 1, wie in Fig. 12 angegeben, so enthält diese geschlossene Schleife den strukturellen Induktivitätsanteil L, der durch die folgende Gleichung bestimmt wird:

(worin µ₀ die Permeabilität des Vakuums ist).

Fig. 13 zeigt eine entladungserregte Laservorrichtung, die nicht von der dritten Ausführungsform erfaßt wird, bei der ein Schaltblock auf einer gedachten Linie 318 liegt, die durch die Entladungselektroden hindurchtritt. Gemäß Fig. 13 enthält die Schiebeschleife, die durch 317-313-316-32-33-38-315-317 gebildet wird, den strukturellen Induktivitätsanteil, der durch die Fläche A₂ des Teils bestimmt wird, der durch die gestrichelten diagonalen Linien angegeben ist. Andererseits zeigt Fig. 9 einen Schaltblock, der auf einer gedachten Linie 318 angeordnet ist, die durch die Entladungselektroden 39 hindurchtritt, und die Fläche A₁, die die in der Schiebeschleife enthaltene strukturelle Induktivät bestimmt, ist die Fläche, die in Fig. 9 durch die gestrichelten diagonalen Linien angegeben wird. Somit ist die Fläche A₁ kleiner als die Fläche A₂, und zwar um die in Fig. 13 durch die bi-direktionalen diagonalen Linien angegebene Fläche. Somit kann bei dieser Ausführungsform die in der Schiebeschleife enthaltene strukturelle Induktivität L verringert werden um

Dadurch kann eine Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung an den beiden Klemmen der Versteilerungskondensatoren 34 und die Spannung zwischen den Entladungselektroden 39 erhöht werden, und es kann dadurch ein Anstieg in der Ausgangsleistung der Laservorrichtung und ein Anstieg ihres Betriebswirkungsgrads erzielt werden.

Werden die Schalter 313 gemäß Fig. 8 in einer Ausführung in Längsrichtung der Entladungselektroden 39 länger bemessen, so wird der Wert l der Fig. 12 schließlich größer, und die Größe von

kann ferner verringert werden.

Ferner sind bei der dritten Ausführungsform die Schalter 313 auf einer gedachten Linie 318 angeordnet, die durch die Elektroden 39 hindurchtritt, und die Leiterplatte 315 liegt mittels des Isolators 314 zu beiden Seiten der Schalter 313. Jedoch ist es gemäß Fig. 10 möglich, die Leiterplatte 315 auf der gedachten Linie 318 anzuordnen und die Schalter 313 mittels des Isolators 314 an den beiden Seiten der Leiterplatte 315 vorzusehen.

Ferner sind bei der Ausführungsform nach Fig. 9 der Isolator 314 und die Leiterplatte 315 an beiden Seiten der Schalter 314 angeordnet, jedoch können der Isolator 314 und die Leiterplatte 15 nur an einer Seite der Schalter 313 liegen. Jedoch wird die Anzahl paralleler Leitungen in der Schiebeschleife in diesem Fall nur die Hälfte der Anzahl sein, die in dem Fall vorhanden ist, bei dem der Isolator 314 und die Leiterplatte 315 an beiden Seiten der Schalter 313 liegen, und die Induktivität in der Schiebeschleife wird daher zweimal so groß wie in dem Fall sein, in dem der Isolator 314 und die Leiterplatte 315 zu beiden Seiten der Schalter 313 liegen.

Ferner werden durch Verwendung der Festkörper-Schaltelemente die Schalter 313 mit einer Schaltzeit von 500 Nanosekunden oder weniger arbeiten, die Temperaturregelung und die Vorheizzeit vor Betriebsbeginn werden unnötig, die bei einer Vorrichtung, bei der ein Thyratron verwendet wird, erforderlich sind, und der Betrieb der Laservorrichtung wird vereinfacht.

Zwar sind eine Mehrzahl Schalter 313 in einer Geraden in Vertikalrichtung bei der Ausführungsform angeordnet, doch können die Schalter 313 derart vorgesehen sein, daß sie gemäß Fig. 11 eine in Horizontalrichtung verlaufende Gerade bilden, und es kann die gleiche Wirkung dabei erhalten werden.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, ist gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ein Schaltblock, der eine Mehrzahl Schalter und Leiterplatten umfaßt, auf einer gedachten Linie angeordnet, die derart gezogen ist, daß sie durch ein Paar der Entladadungselektroden in einer Schnittansicht hindurchtritt, die die optische Achse des Lasers in einem rechten Winkel schneidet, so daß die Laservorrichtung eine hohe Stabilität und Gleichförmigkeit ihrer Entladung erzielt. Ferner kann bei Verwendung von Festkörper-Schaltelementen als Schalter eine verläßliche Vorrichtung erzielt werden, die keine strenge Temperaturregelung erfordert.

Es wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 17 beschrieben. In Fig. 14 bezeichnet das Bezugszeichen 41A einen Schalter, der in Blöcken gebildet wird, wobei Festkörper-Schalter M1 bis Mn in Reihe in Mehrfachstufen gestapelt sind. Fig. 15 ist eine Teilschnittansicht, die die Einzelheiten der Schalterkonstruktion angibt, und das Bezugszeichen 410 bezeichnet Kühlrippen, die zwischen den Festerkörper-Schaltern M1 bis Mn gehalten werden, und die Festkörper-Schalter M1 bis Mn sind beispielsweise in einer Anordnung in Form eines rechteckförmigen Parallelepipeds gestaltet und sind mit einer Source-Klemme 411 und einer Drain-Klemme 412 auf der Vorder- und Rückseite und einer Gate-Klemme 413 auf der Seitenfläche ausgestattet. Das Bezugszeichen 414 bezeichnet eine Platte, die die Gesamtanordnung des Schalters 41A mittels einer Befestigungsschraube 415 montiert. Das Bezugszeichen 416 bezeichnet einen Sockel, das Bezugszeichen 417 bezeichnet eine Verstrebungswand, die mit Leitern 418 und 419 versehen ist und das Bezugszeichen 420 bezeichnet eine Befestigungsschraube.

Es werden nunmehr die Betriebsvorgänge der Vorrichtung beschrieben. Eine Beschreibung der Betriebsvorgänge bezüglich einer Schaltung unterbleibt hier, da diese Vorgänge die gleichen wie die aufgeführten Besonderheiten in bezug auf den Stand der Technik sind, und die Anordnung mittels welcher der Schalter 41A in der Tat am Entladungsblock 46 befestigt ist, wird nachstehend beschrieben. Zunächst ist die Laservorrichtung grob in zwei Teile unterteilt, das heißt der Schalter 41A und der Entladungsblock 46 sind somit getrennt. Zur Montage wird der Sockel 416 auf den Entladungsblock 46 aufgebracht, und anschließend wird die Verstrebungswand 417 aufrecht montiert. Die Verstrebungswand 417 ist an ihrer Seite mit einem Leiter 418 ausgestattet, der für seine ausschließliche Verwendung mit der Drain-Klemme 412 zur Verfügung steht, und einem Leiter 419, der beispielsweise zur ausschließlichen Verwendung mit der Source-Klemme 411 zur Verfügung steht. Auf dem Sockel 416 wird der Schalter 41A, der durch die Kühlrippen 410 und die abwechselnd in einem sandwichartigen Aufbau gestapelten Festkörper- Schalter M1 bis Mn gebildet wird, zur stabilen Festlegung seiner Seite mit den vorstehenden Teilen 410a und 410b der Kühlrippen 410 verbunden, und der gesamte Schalter wird an der Verstrebungswand 417 mittels der Befestigungsschraube 420 über die Platte 414 aufgespannt. Der Schalter 41A, der in Blockform auf dem Entladungsblock 46 montiert ist, hat drahtfreie Verbindungen und ist bei einem Aufbau des Schalters in dieser Weise starr montiert, und die Länge des Leiters hat daher kürzeste Abmessung.

Fig. 16 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der vierten erfindungsgemäßen Ausführung. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 425 eine halbzylindrische Schalttrommel aus gegossenem Aluminium, auf der die Festkörper-Schalter M1 bis Mn beispielsweise in Form eines Fächers montiert sind, und die auch als Kühlvorrichtung arbeitet. Die Oberfläche der Schalttrommel ist zur Isolierung behandelt.

Es wird nunmehr die tatsächliche Montage des Schalters 41B unter Bezugnahme auf die Fig. 17 beschrieben. Die Festkörper-Schalter M1 bis Mn, die in diesem Fall verwendet werden, haben die Form eines rechteckförmigen Parallelepipeds, und sie sind gemäß Fig. 17 radial auf der Schalttrommel 425 angeordnet. Anschließend können Source S und Drain D an den anliegenden Festkörper-Schaltern M1 bis Mn an der Schalttrommel 425 mittels Schrauben über die Kurzschlußstäbe 426 befestigt werden, um ihre elektrischen Verbindungen in Reihe miteinander zu bilden. Diese Reihen von Schaltern, die somit in Reihe an Umfang der Schalttrommel verbunden sind, werden dann parallel mit anderen Schalterreihen verbunden, die in Längsrichtung gebildet werden, und der für großen Strom bemessene Hochspannungsschalter 41B, der Anschlüsse in Reihe und parallel aufweist, ist somit aufgebaut. Die Source- und Drain-Klemmen, die an beiden Seiten aus dem Schalter 41B herausgeführt sind, werden mit den Leitern 418 und 419 verbunden und schließlich an die Befestigungsklemmen der Ladekondensatoren (Impulserzeugerkondensator) 42 und der Versteilerungskondensatoren 43 im Entladungsblock 46 angeschlossen.

Bei der in Fig. 16 angegebenen Ausführungsform wurde die Montage der Festkörper-Schalter an der halbzylindrischen Schalttrommel 425 beschrieben, die gleichzeitige Funktionen der Kühlung und Belüftung durchführt. Jedoch ist die Schalttrommel nicht auf eine halbzylindrische Form beschränkt, sondern kann als Trapez oder in anderer Form ausgeführt sein, und braucht keinerlei Leerraum aufzuweisen, und wird dennoch die gleiche Wirkung wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform haben.

Wie vorstehend gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben wurde, werden die Festkörper-Schalter und die Kühlrippen in einem sandwichartigen Aufbau zusammengebracht, der in eine einzige Einheit integriert ist, wobei der in dieser Weise gebildete Schalter auf den Entladungsblock aufgebracht wird, und die Elektroden des Schalters werden in Kontakt mit den Leitern befestigt, die auf der Verstrebungswand aufgebracht sind, die am Entladungsblock vorgesehen ist. Daher kann die Vorrichtung kompakt ausgeführt werden und die Länge der Leiter zwischen dem Schalter und dem Entladungsblock kann erheblich verringert werden. Der erfindungsgemäße Aufbau hat daher den Effekt einer Verringerung der Induktivität und einer Erhöhung des Laserwirkungsgrades infolge einer Verkürzung der Anstiegszeit des Impulsstroms.

Ferner sind gemäß der abgeänderten Ausführungsform der vierten Ausführung Festkörper-Schalter aufrecht auf einer Schalttrommel angeordnet, und die Festkörper-Schalter sind in Reihe mit Kurzschlußstäben verbunden. Die somit in Reihe verbundenen Festkörper-Schalter sind ferner in einer Mehrzahl von Reihen parallel verbunden, und die Schalttrommel wird auf den Entladungsblock aufgebracht und ist mit ihm über Leiter verbunden. Die Anordnung hat daher den gleichen Effekt, wie er durch die Anordnung der vierten Ausführungsform erhalten wird.

Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben. In Fig. 18 bezeichnet das Bezugszeichen 57A eine Energieübertragungseinrichtung, nämlich ebene Platten als Leiter.

Es werden nunmehr die Betriebsvorgänge der Vorrichtung beschrieben. Eine Beschreibung des Gesamtbetriebs der Schaltung unterbleibt dabei, da diese die gleiche wie beim Stand der Technik ist, und die baulichen Unterschiede werden nachstehend erläutert. Gemäß Fig. 18 ist der Aufbau der Laservorrichtung unterteilt in einen Entladungsblock 56, eine Hochspannungsstromversorgung 54, und einen Schalter 51. Der Schalter 51 besteht beispielsweise aus Festkörper-Schaltern, die blockweise aufgebaut sind und eine Mehrzahl von FET (Feldeffekttransistor)-Modulen in Reihe und parallel gestapelt haben, und der Schalter ist seitlich an der Hochspannungsstromversorgung 54 angeordnet. Bei der in Fig. 18 dargestellten Schaltung sind sowohl die Gruppe der Schalter (i), (ii) und (iii) und die Gruppe der Schalter (iv), (v) und (vi) mittels der Parallelanordnung der Blöcke, in denen die Schalter in Reihe in Mehrfachstufen gestapelt sind, zu einem Schalter 51 vereinigt. Dieser Schalter 51 ist nahe an der Hochspannungsstromversorgung 54 befestigt, und der Raum (a) zwischen dem Schalter 51 und den Ladekondensatoren (Impulserzeugerkondensatoren) 52 und die Räume (b) und (c) zwischen den Versteilerungskondensatoren 53 und der anderen Klemme des Schalters 51 sowie der Hochspannungsstromversorgung 54 sind mit ebenen Platten 57A als Energieübertragungseinrichtung verbunden (diesbezüglich sind (a), (b) und (c) in Fig. 18 angegeben). Mit einem in dieser Weise aufgebauten Schalter 51 wird die Induktivität beträchtlich verringert. Ferner wird die Induktivität in der Schaltung mittels der Verbindung des Schalters 51 und des Entladungsblocks 56 mit den drei ebenen Plattten 57A gemäß Fig. 18 auf die Hälfte verringert. Es ist anzumerken, daß die ebenen Platten 57A nicht notwendigerweise auf drei Stück begrenzt sind, sondern es können zwei Stücke oder eine andere Stückzahl innerhalb der Zielvorstellung der Verringerung der Induktivität verwendet werden. Darüber hinaus können gemäß Fig. 19 eine Mehrzahl koaxialer Kabel 57B in Parallelschaltung anstelle der ebenen Platten 57A verwendet werden. Die Verwendung koaxialer Kabel 57B in dieser Weise führt zu einer beträchtlichen Verbesserung des Freiheitsgrads in der Anordnung des Schaltblocks 510 und des Laseroszillatorblocks 511.

Fig. 20 zeigt eine abgeänderte Ausführung der fünften Ausführungsform , wobei Fig. 20(A) eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus ist, Fig. 20(B) den Aufbau der koaxialen Energieübertragungseinrichtung 520 angibt, und Fig. 20(C) eine äquivalente Schaltung zeigt. Die koaxiale Energieübertragungseinrichtung 520 wird hergestellt, indem der Umfang eines Koaxialkabels, das aus einer Kernader 521 und einem Armierungsmetall 524 besteht mit einem Abschirmungsleiter 522 umhüllt ist, und diese Einrichtung bildet eine Verbindung zwischen dem an der Stromversorgungsseite ligenden Kondensator 52 und dem an der Entladungselektrodenseite (Hauptelektrode) liegenden Kondensator 53. In diesem Falle führt die Energieübertragungseinrichtung 520 auch die Funktion einer Formung der Hochspannungsimpulse durch, womit der Wirkungsgrad des Lasers verbessert wird. Das Armierungsmetall 524 ist vorgesehen, um das im Laufe der Übertragung erzeugte Rauschen zu verringern. Die übliche Kapazität des Ladekondenators (Impulserzeugerkondensators) 52, der in dem Excimer verwendet wird, ist etwa im Bereich von 30 bis 60 Nanofarad und es ist daher möglich, eine ausreichende Kapazität selbst mit einem Aufbau wie dem vorstehenden zu erreichen.

Fig. 21(A) stellt eine weitere abgeänderte Ausführung der fünften Ausführungsform der Erfindung dar, bei welcher eine plattenartige Kapazität/Energie-Übertragungseinrichtung 530 verwendet wird. In diesem Falle ist die Kapazität/Energie-Übertragungseinrichtung 530 ein Sandwichaufbau, der gebildet wird, indem ein Dielektrikum 523 in einem planaren Kontakt unter Druck mit ebenen Platten 525A und 525B, die Leiter sind, gehalten wird. Anders ausgedrückt, das Dielektrikum 523 wird zwischen den ebenen Platten 525A und 525B in engster Anlage eingebracht, um ein elektrisches Feld zu bilden, und diese Elemente bilden somit zusammen einen Aufbau, der die kombinierten Funktionen eines Verbindungsleiters und des Ladekondensators (Impulserzeugerkondensator) 52 ausführt. Fig. 21(B) stellt ein Beispiel einer tatsächlichen Installation dar, wenn der Aufbau der eben beschriebenen Einrichtungen an eine Schaltung angeschlossen wird. Die Einstellung der elektrostatischen Kapazität erfolgt durch die Wahl der vertikalen und horizontalen Abmessungen.

Bei der vorstehenden Ausführungsform werden die koaxiale Energieübertragungseinrichtung 520 und die plattenförmige Kapazität/Energie-Übertragungseinrichtung 530 beschrieben, die jeweils die Funktionen des Ladekondensators (Impulserzeugerkondensator) und des Leiters verbinden, jedoch kann der Aufbau in gleicher Weise am Verteilungskondensator 53 verwendet werden, und erzeugt die gleiche Wirkung, wie sie bei der vorstehenden Ausführungsform beschrieben wurde.

Ferner wird bei der in Fig. 19 angegebenen Ausführung ein allgemein verwendetes koaxiales Kabel mit einem dieses umhüllenden Abhämmungsleiter als koaxiale Energieübertragungseinrichtung verwendet, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Diese Einrichtung kann brauchbar realisiert werden, solange sie die Form eines kabelförmigen Aufbaus hat, bei dem die der Kernader 521 entsprechende Elektrode und die dem Armierungsmetall 524 entsprechende Elektrode mit dem Dielektrikum 523 verwendet werden und eine derartige Einrichtung erzeugt die gleiche Wirkung wie bei der vorstehenden Ausführungsform.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird entsprechend der fünften Ausführungsform der Erfindung eine Laservorrichtung in zwei Teile unterteilt, wobei ein Teil ein Stromversorgungs/Schaltblock ist, der aus einer Hochspannungsstromversorgung und einem Schalter besteht, und der andere Teil ein Laser-Oszillatorblock mit einem Entladungsblock ist, und diese beiden Teile werden durch eine Energieübertragungseinrichtung verbunden, die aus ebenen Platten (Leiter), oder einer koaxialen Energieübertragungseinrichtung oder einer plattenförmigen Kapazität/Energie-Übertragungseinrichtung besteht, die als ein Schaltungsbestandteil aufgebaut ist, der die kombinierten Funktionen eines Ladekondensators (Impulserzeugerkondensators) und eines Verbindungsleiters ausführt, wobei alle diese Ausführungen jeweils ausgeführt sind, um eine Verringerung der Induktivität zu erzielen. Somit kann der hier vorgeschlagene Aufbau der Vorrichtung eine Schaltung mit kleiner Induktivität bilden, eine Verringerung der Anstiegszeit von Impulsen hoher Stromstärke erzielen, den Laserwirkungsgrad verbessern, und ebenfalls den Freiheitsgrad in der Gestaltung der Bestandteile erhöhen, und darüber hinaus erzeugt er die Wirkung, daß die Vorrichtung mit niedrigen Kosten gefertigt werden kann, da der vorgeschlagene Aufbau die kombinierten Funktionen eines Kondensatorteils und eines Leiters durchführt.

Eine sechste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 22 und 23 beschrieben. In Fig. 22 bezeichnet das Bezugszeichen 67 einen kammerartigen Sockel, der einen Entladungsblock 66 enthält, und auf dem der Schalter 61 montiert ist. Das Bezugszeichen 68 bezeichnet einen Trägerteil für ein Befestigungs-Löseelement, in das aus dem Schalter 61 herausgeführte Leiterstücke 69A und 69B eingesetzt sind. Fig. 23 zeigt den Aufbau der Einzelheiten des Trägerteils für das Befestigungs-Löseelement 68. Das Bezugszeichen 610 bezeichnet eine Kontaktfeder, die die Leiterstücke 69A und 69B unter Druck in Anlage hält und die Bezugszeichen 611A und 611B geben Leiterstücke an, die aus dem Entladungsblock 66 herausgeführt sind, und die am Trägerteil 68 befestigt sind, um mit diesem einen einheitlichen Aufbau zu bilden.

Es werden nunmehr die Betriebsvorgänge der Vorrichtung beschrieben. Eine Beschreibung der von der Laservorrichtung durchgeführten elektrischen Vorgänge unterbleibt an dieser Stelle, da derartige Vorgänge die gleichen sind wie beim Stand der Technik, und es wird nachstehend der Aufbau der Vorrichtung erläutert. Gemäß Fig. 22 sind der Schalter 61 und der Entladungsblock 66 getrennt, und der Schalter 61 ist starr am kammerartigen Sockel 67 befestigt. Zum vorliegenden Zeitpunkt sind die Leiterstücke 69A und 69B als Klemmen am unteren Ende des Schalters 61 vorgesehen und in die Kontaktfeder 610 am Trägerteil 68 eingesetzt. Für den Schalter 61, der eine hohe Spannung und einen großen Strom steuern soll, ist es von großer Bedeutung, daß der Schalter jederzeit beispielsweie bei einem Versagen oder einer Inspektion mühelos abnehmbar oder austauschbar ist. In diesem Fall erfolgen die Befestigung und das Lösen des Schalters 61, indem die Leiterstücke 69A und 69B, die am Schalter 61 vorhanden sind, in Pfeilrichtung herausgezogen werden. Die Kontaktfeder 610 stellt einen starken und festen Kontakt her, im Hinblick auf funktionelle Gründe in Verbindung mit der Leitung eines großen Stroms. Ferner wird der Schalter 61 am kammerartigen Sockel 67 mechanisch mit Schrauben oder dergleichen befestigt, nachdem die Leiterstücke 69A und 69B unter Druck von einer oberen Position in die Kontaktfeder 610 eingeführt werden.

Fig. 24 zeigt eine abgeänderte Ausführung der sechsten Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 612 bezeichnet ein Bett, das starr den kammerartigen Sockel 67 festlegt. Bei der in Fig. 24 dargestellten Anordnung liegt der Schalter 61 an der Seite des Entladungsblocks 66 und die Leiterstücke 69A und 69B sind an der Seite des Ladungsblocks 66 vorgesehen. Die Befestigung und das Lösen erfolgt, indem der Schalter 61 in Pfeilrichtung herausgezogen wird.

Fig. 25 zeigt einen Aufbau, bei dem der Schalter 61 in vom Entladungsblock 66 hängend gehaltener Lage unterhalb des Entladungsblocks 66 angeordnet ist. Dabei sind die Leiterstück 69A und 69B in einem Bereich unterhalb des Entladungsblocks 66 vorgesehen, und die Befestigung und das Lösen des Schalters 61 erfolgt, indem der Trägerteil 68 für das Befestigungs- und Löseelement in Pfeilrichtung herausgezogen wird.

Wie vorausgehend beschrieben, sind gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung der Trägerteil für das Befestigungs-Löseelement und die Leiterstücke als getrennte Anordnungen ausgebildet, wobei der Trägerteil und die Leiterstücke paarweise am Schalter und am Entladungsblock derart vorgesehen sind, daß sie, wenn notwendig, ihr Lösen gestatten, so daß der erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbau die Wirkung hat, daß die vorstehend erwähnten Teile mühelos zur Wartung, Inspektion, Reparatur und Austausch des Schalters befestigt oder gelöst werden können.

Claims (9)

1. Entladungserregte Laservorrichtung, gekennzeichnet durch:
ein paar Entladungselektroden (16), die sich in Richtung einer optischen Achse erstrecken;
ein Anzahl Versteilerungskondensatoren (15), die parallel in einer Längsrichtung eines Paars Entladungselektroden (16) angeordnet sind, wobei ein Entladungsstrom durch einen Entladungsspalt zwischen den Entladungselektroden fließen soll; und
eine Anzahl Halbleiterschalter (1), die mit Leiterplatten (5) in Längsrichtung der Entladungselektroden angeordnet sind und in Reihe und parallel zu den Versteilerungskondensatoren (15) angeschlossen sind. (Fig. 3).

2. Entladungserregte Laservorrichtung, gekennzeichnet durch:
mindestens ein Paar Entladungselektroden (16); und
einen Schalter, durch welchen eine Entladungsenergie einem Raum zwischen den Entladungselektroden zugeführt wird; und
der Schalter zwei oder mehr Festkörper- Schaltelemente (1) enthält und die Schaltelemente zu beiden Seiten einer gedachten Linie montiert sind, die durch das Paar Entladungselektroden (16) hindurchtritt, gesehen in einem Querschnitt, der die optische Achse unter einem rechten Winkel schneidet.

3. Entladungserregte Laservorrichtung, gekennzeichnet durch,
mindestens ein paar Entladungselektroden (16); und
einen Schaltblock zur Übertragung einer Ladungsenergie zu einem zwischen den Entladungselektroden liegenden Raum;
der Schaltblock eine Anzahl Schalter (21, 211) enthält, die in Mehrfachstufen angeordnet sind, und Leiterplatten (23, 213, 214, 220, 221), der Schaltblock auf einer gedachten Linie liegt, die derart gezogen ist, daß sie durch die Ladungselektroden (16) hindurchtritt, gesehen in einem Querschnitt, der die optische Achse des Lasers unter einem rechten Winkel schneidet, und der Schaltblock parallel zu einer Längsrichtung der Entladungselektroden angeordnet ist (Fig. 6).

4. Entladungserregte Laservorrichtung zur Durchführung einer Laserschwingung mittels einer Entladungsenergie, die in einem Ladekondensator gespeichert ist, gekennzeichnet durch:
einen Schalter (41A) zur Freigabe der im Ladekondensator gespeicherten Energie, der Speicher, Festkörper-Schalter (M1-Mn) sowie Kühlrippen (410) aufweist, die abwechselnd zur Bildung eines sandwichartigen Aufbaus gestapelt sind, und
Elektrodenklemmen (411, 412) auf der Vorder- und Rückseite der Festkörper-Schalter, die ober- und unterhalb der Kühlrippen gestapelt sind und die miteinander in Reihe verbunden sind;
einen Entladungsblock (46) zur Erzeugung eines Laserstrahls, und der Entladungsblock als eine Anordnung ausgebildet ist, die mit der auf der Oberseite des Entladungsblocks angebrachten Schaltereinheit integriert ist; und
eine Verstrebungswand (417), die mit einer Anzahl Leiter (418, 419) versehen ist, die die Klemmen des Entladungsblocks und die Ausgangsklemmen des Schalters miteinander verbinden (Fig. 14-15).

5. Entladungserregte Laservorrichtung zur Durchführung einer Laserschwingung mittels Entladung von in einem Ladekondensator gespeicherter Energie, gekennzeichnet durch
einen Schalter (41B) zur Freigabe der im Ladekondensator gespeicherten Energie, der Festkörper-Schalter (M1-Mn) enthält, die aufrecht auf einer Schalttrommel (425) sitzen, Elektrodenklemmen auf der Vorder- und Rückseite der Festkörper-Schalter in Reihe miteinander über Kurzschlußstäbe (426) verbunden sind, und eine Mehrzahl Reihen der in dieser Weise in Reihe verbundenen Festkörper-Schalter ferner parallel miteinander verbunden sind;
einen Entladungsblock (46) zur Erzeugung eines Laserstrahls, der Entladungsblock in einer Anordnung gestaltet ist, die mit dem auf einer Oberseite des Entladungsblocks befindlichen Schalter integriert ist; und
eine Anzahl Leiter (418, 419), die auf der Schalttrommel (425) vorgesehen sind und die die Klemmen des Entladungsblocks (46) und die Ausgangsklemmen des Schalters (41B) miteinander verbinden (Fig. 16-17).

6. Entladungserregte Laservorrichtung, gekennzeichnet durch:
einen Stromversorgungs/Schaltblock (510), der eine Hochspannungsstromversorgung (54) enthält, die eine zur Erzeugung von Impulsen für den Laserausgang erforderliche Hochspannung zuführt und der einen Schalter (51) enthält, der parallel an die Hochspannungsstromversorgung angeschlossen ist, und die Entladung der in einem Ladekondensator gespeicherten Energie fördert;
einen Laseroszillatorblock (511) mit einem Entladungsblock (56), der einen Laserstrahl erzeugt, indem Energie entladen wird, die in einem Versteilerungskondensator (53) angesammelt wurde, der mit der vom Ladekondensator (58) verschobenen Energie ausgeladen wird; und
eine Energieübertragungseinrichtung (57A) zur Herstellung von Verbindungen zwischen den Hochspannungsausgangsklemmen des Versorgungs/Schaltblocks (54, 51; 510) und den Klemmen des Ladekondensators (58) im Laseroszillatorblock sowie zwischen einer Erdungsklemme des Stromversorgungs/Schaltblocks und einer Erdungsklemme des Laseroszillatorblocks (511) (Fig. 18-19).

7. Entladungserregte Laservorrichtung, gekennzeichnet durch,
einen Stromversorgungs/Schaltblock (510), der eine Hochspannungsstromversorgung enthält, die eine für die Erzeugung von Impulsen für den Laserausgang erforderliche Hochspannung zuführt und die einen Schalter enthält, der parallel zur Hochspannungsstromversorgung liegt und die Entladung von in einem Ladekondensator gespeicherter Energie fördert;
einen Laseroszillatorblock (511) mit einem Entladungsblock, der einen Laserstrahl erzeugt, indem die Energie entladen wird, die in einem Versteilerungskondensator gespeichert ist, der mit der vom Ladekondensator verschobenen Energie geladen wird; und
eine koaxiale Energieübertragungseinrichtung (520), die gleichzeitig als Ladekondensator und als Verbindungsleiter zwischen dem Stromversorgungs/Schaltblock (510) und dem Laseroszillatorblock (511) dient, und die koaxiale Energieübertragungseinrichtung eine Kernader (521), ein Dielektrikum, das den Umfang der Kernader umgibt, und ein Armierungsmetall (524) enthält, das den Umfang des Dielektrikums abdeckt. (Fig. 20A-20B).

8. Entladungserregte Laservorrichtung, gekennzeichnet durch:
einen Stromversorgungs/Schaltblock (510), der eine Hochspannungsstromversorgung enthält, die eine für die Erzeugung von Impulsen für den Laserausgang erforderliche hohe Spannung zuführt und der einen Schalter enthält, der parallel zur Hochspannungsstromversorgung liegt und die Entladung der in einem Ladekondensator gespeicherten elektrischen Energie fördert;
einen Laseroszillatorblock (511) mit einem Entladungsblock, der einen Laserstrahl erzeugt, indem er die Energie entlädt, die in einem Versteilerungskondensator gespeichert ist, der mit der vom Ladekondensator verschobenen Energie geladen wird; und
eine plattenförmige Kapazität/Energieübertragungseinrichtung (530), die gleichzeitig als Ladekondensator und als Verbindungsleiter zwischen dem Stromversorgungs/ Schaltblock (510) und dem Laseroszillatorblock (511) dient, und die Übertragungseinrichtung mit flachen Platten (525A, 525B) enthält, die mit einem zwischen ihnen liegenden Dielektrikum (523) unter Druck verbunden sind (Fig. 21(B)).

9. Entladungserregte Laservorrichtung, gekennzeichnet durch:
einen Schalter (61), der die Entladung von in einem Ladekondensator gespeicherter Energie fördert;
einen Entladungsblock (66), der getrennt von dem Schalter ausgebildet ist, und die Laserschwingung durchführt, indem beim Einschalten des Schalters eine Entladung gestartet wird;
einen Trägerteil (68) für ein Verbindungs/Löseelement, das zwei Klemmen des Schalters (61) und des Entladungsblocks (66) in einer Weise verbindet, die ihre freie Verbindung und ihr freies Lösen gestattet, und
ein Leiterstück (69A, 69B), das aus dem Schalter (61) herausgeführt ist, und durch eine Kontaktfeder angepreßt wird, die im Trägerteil (68) vorgesehen ist (Fig. 22-23).