JP2738077B2 - Discharge type pulse laser device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、放電型パルスレーザ装置に関するもので
ある。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a discharge type pulse laser device.
第5図は例えば雑誌(Japanese Journal of Applied
Physics Vol.24 No11.PP.855)に示された、可飽和リア
クトルを用いた従来の放電型パルスレーザ装置の放電励
起回路の回路構成図である。図において、(1)は複数
個のユニットコアから構成される可飽和リアクトル、
(2)は可飽和リアクトルバイアス電源、(3)は可飽
和リアクトルバイアス回路スイッチ、(4)は第1の主
電極、(5)は第2の主電極、(6)は予備電離を行う
ための補助電極、(7)はピーキングコンデンサ、
(8)はストレージコンデンサ、(9)はレーザ励起回
路スイッチ、(10)はストレージコンデンサ充電用のイ
ンダクタンスである。Figure 5 shows an example of a magazine (Japanese Journal of Applied
Physics Vol.24 No11.PP.855) is a circuit configuration diagram of a discharge excitation circuit of a conventional discharge-type pulse laser device using a saturable reactor. In the figure, (1) is a saturable reactor composed of a plurality of unit cores,
(2) is a saturable reactor bias power supply, (3) is a saturable reactor bias circuit switch, (4) is a first main electrode, (5) is a second main electrode, and (6) is for preionization. The auxiliary electrode of (7) is a peaking capacitor,
(8) is a storage capacitor, (9) is a laser excitation circuit switch, and (10) is an inductance for charging the storage capacitor.
次に動作について説明する。第6図は従来可飽和リア
クトル(1)に用いられていた磁性材料のB−H特性カ
ーブの例を示している。BS1点,BS2点はそれぞれ可飽和
リアクトルにバイアス電圧を印加した場合の残留磁束密
度であり、これにより可飽和リアクトルの動作領域Δ
B1,ΔB2がそれぞれ決定される。ここで可飽和リアクト
ルのコア断面積をSとすると、飽和磁束ΦS=ΔB・S
で表わされ、印加電圧Vの時間積分が時刻t1でΦSに達
すると(∫0 t1V・dt=ΦS)、可飽和リアクトルは飽和
する。Next, the operation will be described. FIG. 6 shows an example of a BH characteristic curve of a magnetic material used in the conventional saturable reactor (1). Points B S1 and B S2 are the residual magnetic flux densities when a bias voltage is applied to the saturable reactor, respectively.
B 1 and ΔB 2 are determined respectively. Here, assuming that the core cross-sectional area of the saturable reactor is S, the saturation magnetic flux Φ S = ΔB · S
When the time integration of the applied voltage V reaches Φ S at time t 1 (∫ 0 t 1 V · dt = Φ S ), the saturable reactor is saturated.
第5図において、高圧電源によりストレージコンデン
サ(8)に蓄えられた電荷は、レーザ励起回路スイッチ
(9)をONすることにより、ピーキングコンデンサ
(7)に移行し始める。一方、可飽和リアクトル(1)
は、はじめ未飽和の状態であり、微小な漏れ電流しか可
飽和リアクトル(1)を流れない。やがて可飽和リアク
トルに印加される電圧Vの時間積分がΦSに達すると可
飽和リアクトル(1)は飽和し、主放電電極(4),
(5)間に大電流が流れてレーザ媒質が励起される。In FIG. 5, the electric charge stored in the storage capacitor (8) by the high voltage power supply starts to transfer to the peaking capacitor (7) by turning on the laser excitation circuit switch (9). On the other hand, saturable reactor (1)
Is an unsaturated state at first, and only a small leakage current flows through the saturable reactor (1). Eventually time integral and reaches [Phi S saturable reactor voltage V applied to the saturable reactor (1) is saturated, the main discharge electrodes (4),
During (5), a large current flows to excite the laser medium.
なお、可飽和リアクトルのスイッチング特性は、コア
材料に用いている磁性体のB−H特性カーブに大きく左
右される。スイッチング特性を向上させるには、わずか
な起磁力で磁束を未飽和状態から飽和状態へと変化させ
られることが必要で、そのため、第7図のように角形の
B−H特性カーブを有するものを用いるのが望ましい。The switching characteristics of the saturable reactor largely depend on the BH characteristic curve of the magnetic material used for the core material. In order to improve the switching characteristics, it is necessary that the magnetic flux can be changed from an unsaturated state to a saturated state with a small magnetomotive force. Therefore, a magnetic flux having a square BH characteristic curve as shown in FIG. It is desirable to use.
従来の放電型パルスレーザ装置の励起回路は以上のよ
うに構成されており、励起回路の印加電圧の変更等の場
合は可飽和リアクトルの飽和磁束ΦSを調節する必要が
生じる。この時、第6図に示すようなB−H特性カーブ
を有する磁性材料を可飽和リアクトルに用いる場合に
は、印加するバイアス電圧を調整することにより、可飽
和リアクトルの動作領域がΔB1,ΔB2のように変化すれ
ば、可飽和リアクトルの飽和磁束ΦSを調節できるが、
その範囲はバイアス電圧の調節により、ΔBが大きく変
化する領域に限られる。また第7図に示すように角形の
B−H特性カーブを有する磁性材料を用いる場合には、
印加するバイアス電圧を変化させても可飽和リアクトル
の動作領域ΔBは第6図に示すもの程、顕著には変わら
ないため、可飽和リアクトルの飽和磁束ΦSを調節する
ことができなかった。このため異なったレーザ励起電圧
で可飽和リアクトルを動作させるためには、可飽和リア
クトルをその電圧に適したものに交換しなければならな
かった。Excitation circuit of a conventional discharge type pulse laser apparatus is constructed as described above, in the case of change of voltage applied to the excitation circuit is necessary to adjust the saturation magnetic flux [Phi S of the saturable reactor occurs. At this time, when a magnetic material having a BH characteristic curve as shown in FIG. 6 is used for the saturable reactor, the operating region of the saturable reactor is adjusted to ΔB 1 , ΔB 1 by adjusting the applied bias voltage. if changes as 2, can adjust the saturation magnetic flux [Phi S of the saturable reactor,
The range is limited to a region where ΔB greatly changes by adjusting the bias voltage. When a magnetic material having a square BH characteristic curve is used as shown in FIG.
Because operating region ΔB of applying the saturable reactor be varied bias voltage is as that shown in FIG. 6, which does not change significantly, it was not possible to adjust the saturation magnetic flux [Phi S of the saturable reactor. Therefore, in order to operate the saturable reactor at a different laser excitation voltage, the saturable reactor had to be replaced with a reactor suitable for the voltage.
この発明は上記のような問題点を軽減する為になされ
たもので、可飽和リアクトルを交換することなく、可飽
和リアクトルの飽和ポイント及びインダクタンスを変化
させることができる放電型パルスレーザ装置を得ること
を目的とする。The present invention has been made in order to reduce the above problems, and to provide a discharge type pulse laser device capable of changing a saturation point and an inductance of a saturable reactor without replacing the saturable reactor. With the goal.
この発明に係る放電型パルスレーザ装置は、主電極
と、主電極に隣接したコンデンサとの間に可飽和リアク
トルを備え、該可飽和リアクトルは複数のユニットコア
と、各ユニットコア毎にバイアス電源とユニットコア選
択用のバイアス回路スイッチとを備えたものである。The discharge pulse laser device according to the present invention includes a saturable reactor between a main electrode and a capacitor adjacent to the main electrode, the saturable reactor includes a plurality of unit cores, and a bias power supply for each unit core. And a bias circuit switch for selecting a unit core.
この発明における放電型パルスレーザ装置は、可飽和
リアクトルを構成する各ユニットコアのうちのいくつか
を選択してリセットさせ、可飽和リアクトルの飽和ポイ
ント及びインダクタンスを変化させることができる。The discharge type pulse laser device according to the present invention can select and reset some of the unit cores constituting the saturable reactor to change the saturation point and the inductance of the saturable reactor.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図において、(11)は可飽和リアクトル(1)を構成
する第1のユニットコア、(12)は上記ユニットコア
(11)をリセットさせるバイアス回路スイッチ、(13)
は上記ユニットコア(11)の残留磁束密度を設定するバ
イアス回路電源、(14)は可飽和リアクトル(1)を構
成する第2のユニットコア、(15)は上記ユニットコア
(14)をリセットさせるバイアス回路スイッチ、(16)
は同様に上記ユニットコア(14)のバイアス回路電源、
(17)は可飽和リアクトル(1)を構成する第nのユニ
ットコア、(18)は上記ユニットコア(17)をリセット
させるバイアス回路スイッチ、(19)は同様に上記ユニ
ットコア(17)のバイアス回路電源である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, (11) is a first unit core constituting the saturable reactor (1), (12) is a bias circuit switch for resetting the unit core (11), (13)
Is a bias circuit power supply for setting the residual magnetic flux density of the unit core (11), (14) is a second unit core constituting the saturable reactor (1), and (15) is a reset of the unit core (14). Bias circuit switch, (16)
Is also the bias circuit power supply for the unit core (14),
(17) is an n-th unit core constituting the saturable reactor (1), (18) is a bias circuit switch for resetting the unit core (17), and (19) is similarly a bias of the unit core (17). Circuit power supply.
次に動作について説明する。可飽和リアクトル(1)
を構成する各ユニットコア(11),(14)、(17)には
個別にバイアス回路が設けられているので、各バイアス
回路スイッチ(12)(15)(18)のうち、適当な個数だ
けをONさせると一部のユニットコアのみを一部のバイア
ス回路によってリセットさせることができる。、これに
よりONさせるバイアス回路スイッチの個数を増減させ
て、可飽和リアクトルの動作領域ΔB,飽和磁束ΦSを制
御することが可能となる。Next, the operation will be described. Saturable reactor (1)
Each of the unit cores (11), (14), and (17) that constitute the above has a separate bias circuit, so that only an appropriate number of the bias circuit switches (12), (15), and (18) Is turned on, only some of the unit cores can be reset by some of the bias circuits. Thereby increase or decrease the number of the bias circuit switch that turned ON, the operation region ΔB saturable reactors, it is possible to control the saturation magnetic flux [Phi S.
第2図は上記実施例の構成を用いた場合の可飽和リア
クトルスイッチング特性例である。横軸は時間,縦軸は
電圧をそれぞれ示している。可飽和リアクトルを構成す
るn個のユニットコア全てをバイアス回路により、リセ
ットして用いた場合、時刻tnに∫0 tnVdt=ΦSとなり、
可飽和リアクトルが飽和してスイッチングする。可飽和
リアクトルのバイアス回路が従来の構成で、コアの飽和
磁束ΦSを制御できない場合には、tn以外の時刻で可飽
和リアクトルをスイッチングすることはできなかった。
これにたいしてこの発明の構成を用いた場合には、バイ
アス回路によりリセットするユニットコアの数をn個か
ら、n−1個,n−2個…,のように変化させて可飽和リ
アクトルの飽和磁束密度ΦSを制御できるので、これに
対応して可飽和リアクトルのスイッチング時刻をtn,t
n-1,tn-2…のように変化させることができ、充電電圧が
これに応じてVn,Vn-1,Vn-2…と変化できる。即ち、第1
図において、各ユニットコア(11)(14)(17)の飽和
磁束密度を各々Φ1,Φ2,Φnとすると、スイッチ(12)
(15)(18)がすべてONの時は上述したように、飽和磁
束密度はΦS(ΦS=Φ1+Φ2+Φn)となり、スイ
ッチング時間はtn充電電圧はVnとなる。スイッチ(18)
をOFFすると、ΦS=Φ1+Φ2となり、スイッチング
時間は∫0 t2Vdt=ΦSとなる時間t2(充電電圧はV2)と
変化する(第2図参照)。同様に、さらにスイッチ(1
5)をOFFすると、ΦS=Φ1となり、スイッチング時間
がt1(充電電圧はV1)に変化する。FIG. 2 is an example of saturable reactor switching characteristics when the configuration of the above embodiment is used. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. The bias circuit of all n units core constituting the saturable reactor when used in reset, ∫ time t n 0 tn Vdt = Φ S becomes,
The saturable reactor is saturated and switches. In the bias circuit is a conventional configuration of the saturable reactor, if it can not control the saturation magnetic flux [Phi S of the core, it was not possible to switch the saturable reactor at a time other than t n.
On the other hand, when the configuration of the present invention is used, the number of unit cores reset by the bias circuit is changed from n to n-1, n-2,. Since the density Φ S can be controlled, the switching time of the saturable reactor is correspondingly changed to t n , t
n-1, t n-2 ... in can be varied as, V n, V n-1 , V n-2 ... and can vary depending charging voltage thereto. That is, the first
In the figure, assuming that the saturation magnetic flux densities of the unit cores (11), (14) and (17) are Φ 1 , Φ 2 and Φ n respectively, the switch (12)
(15) When (18) is all ON, as described above, the saturation magnetic flux density is Φ S (Φ S = Φ 1 + Φ 2 + Φ n ), and the switching time is t n and the charging voltage is V n . Switch (18)
The turned OFF, Φ S = Φ 1 + Φ 2 , and the switching time ∫ 0 t2 Vdt = Φ S become time t 2 (charging voltage V 2) to vary (see FIG. 2). Similarly, switch (1
5) OFF Then the, Φ S = Φ 1, and the switching time t 1 (charging voltage changes to V 1).
また、第3図はこの発明の構成を用いた場合の別の可
飽和リアクトルスイッチング特性例である。横軸は時
間,縦軸は電圧をそれぞれ示している。今、ピーキング
コンデンサ(7)の充電電圧がVaであり、可飽和リアク
トルの飽和磁束ΦSは可飽和リアクトルへの印加電圧が
Vaになる時刻taで飽和するようにΦS=∫0 taVdtと設定
されている(曲線A)。ここでピーキングコンデンサ
(7)の充電電圧をVbにして動作させたい時(曲線
B)、従来の構成でコアの飽和磁束ΦSを制御できない
場合には、可飽和リアクトルはΦS=∫0 tcVdtとなる時
刻tcにて電圧Vc(<Vb)でスイッチングしてしまう。こ
のため、ピーキングコンデンサ(7)から主電極
(4),(5)間へのエネルギー伝送効率が低下する。
これに対してこの発明の構成を用いた場合には、バイア
ス回路によりリセットするユニットコアの数を変化させ
て可飽和リアクトルの飽和磁束を変化させられる。そこ
でΦS′=∫0 tbVdtとなるようにリセットするユニット
コアコアを選択して飽和磁束ΦS′を設定すれば、可飽
和リアクトルへの印加電圧がVbとなる時刻tbで可飽和リ
アクトルをスイッチングすることができる。この様にこ
の発明の構成を用いれば、ピーキングコンデンサ(7)
から主電極(4),(5)間へのエネルギー伝送効率を
100%に保つことができる。FIG. 3 shows another example of saturable reactor switching characteristics when the configuration of the present invention is used. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. Now, the charging voltage of the peaking capacitor (7) and is V a, the saturation magnetic flux [Phi S of the saturable reactor voltage applied to the saturable reactor
Is set as Φ S = ∫ 0 ta Vdt to saturate at time t a which becomes V a (curve A). Here if you want the charging voltage of the peaking capacitor (7) is operated in the V b (curve B), if it can not control the saturation magnetic flux [Phi S of the core in the conventional arrangement, the saturable reactor is Φ S = ∫ 0 thereby switching at voltage V c (<V b) at time t c as a tc Vdt. For this reason, the energy transmission efficiency between the peaking capacitor (7) and the main electrodes (4) and (5) is reduced.
On the other hand, when the configuration of the present invention is used, the saturation magnetic flux of the saturable reactor can be changed by changing the number of unit cores to be reset by the bias circuit. So [Phi S is set to '= ∫ 0 tb Vdt become so by selecting the unit core core to reset saturation magnetic flux [Phi S', the saturable reactor at time t b the voltage applied to the saturable reactor is V b Can be switched. By using the configuration of the present invention, the peaking capacitor (7)
Energy transfer efficiency between the main electrode (4) and (5)
Can be kept at 100%.
なお、上記実施例では可飽和リアクトルを構成する各
ユニットコアのバイアス回路ごとにバイアス電源を用意
したが、第4図に示す様にバイアス電源は1つの可変電
圧源(20)とし、バイアス回路のスイッチ(12),(1
5),(18)等のON,OFFと可変電圧源(20)の電圧調整
のみで可飽和リアクトル(1)の飽和動作ポイント及び
インダクタンスを調節してもよい。In the above embodiment, a bias power supply is prepared for each bias circuit of each unit core constituting the saturable reactor. However, as shown in FIG. 4, the bias power supply is one variable voltage source (20), and Switch (12), (1
The saturation operation point and inductance of the saturable reactor (1) may be adjusted only by ON / OFF of (5) and (18) and the voltage adjustment of the variable voltage source (20).
また、上記実施例ではレーザ励起回路が容量移行型で
あるが、レーザ励起回路はコンデンサ部分を分布定数化
したPFN(Pulse Forming Network)方式等、他の励起回
路方式であってもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。Further, in the above embodiment, the laser pumping circuit is of the capacitance transfer type. However, the laser pumping circuit may be of another pumping circuit type such as a PFN (Pulse Forming Network) system in which the capacitor portion has a distributed constant. The same effect as the example is achieved.
以上のように、この発明によれば主電極と、主電極に
隣接したコンデンサとの間に可飽和リアクトルを備え、
該可飽和リアクトルは複数のユニットコアと、各ユニッ
トコア毎にバイアス電源とユニットコア選択用のバイア
ス回路スイッチとを備えたので、可飽和リアクトルの飽
和ポイント及びインダクタンスを容易に変化させること
ができ、印加電圧に応じた最適飽和動作点で可飽和リア
クトルが動作するように制御性をもたせることができる
効果がある。As described above, according to the present invention, the saturable reactor is provided between the main electrode and the capacitor adjacent to the main electrode,
Since the saturable reactor includes a plurality of unit cores, and a bias power supply and a bias circuit switch for unit core selection for each unit core, the saturation point and inductance of the saturable reactor can be easily changed, There is an effect that controllability can be provided so that the saturable reactor operates at the optimum saturation operation point according to the applied voltage.
第1図はこの発明の一実施例による放電型パルスレーザ
装置の放電励起回路を示す回路構成図、第2図,及び第
3図は各々この発明の一実施例に係る可飽和リアクトル
のスイッチング特性を示す特性図、第4図はこの発明の
他の実施例による放電型パルスレーザ装置の放電励起回
路を示す回路構成図、第5図は従来の放電型パルスレー
ザ装置の放電励起回路を示す回路構成図、並びに第6
図,及び第7図はそれぞれ可飽和リアクトルに用いられ
る磁性材料のB−H特性を示す特性図である。 図において、(1)は可飽和リアクトル、(11)(14)
(17)はユニットコア、(12)(15)(18)はバイアス
回路スイッチ、(13)(16)(19)はバイアス電源、
(20)は可変電圧源である。 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a circuit diagram showing a discharge excitation circuit of a discharge type pulse laser device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are switching characteristics of a saturable reactor according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing a discharge excitation circuit of a discharge type pulse laser device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit showing a discharge excitation circuit of a conventional discharge type pulse laser device. Configuration diagram and 6th
FIG. 7 and FIG. 7 are characteristic diagrams showing BH characteristics of the magnetic material used for the saturable reactor. In the figure, (1) is a saturable reactor, (11) and (14)
(17) is a unit core, (12) (15) (18) are bias circuit switches, (13) (16) (19) are bias power supplies,
(20) is a variable voltage source. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
の間に可飽和リアクトルを備え、該可飽和リアクトルは
複数のユニットコアと、各ユニットコア毎にバイアス電
源とユニットコア選択用のバイアス回路スイッチとを備
えた放電型パルスレーザ装置。A saturable reactor is provided between a main electrode and a capacitor adjacent to the main electrode. The saturable reactor includes a plurality of unit cores, a bias power supply for each unit core, and a bias for selecting a unit core. A discharge-type pulse laser device including a circuit switch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1283345A JP2738077B2 (en) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Discharge type pulse laser device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP1283345A JP2738077B2 (en) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | Discharge type pulse laser device |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH03142980A JPH03142980A (en) | 1991-06-18 |
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JPH01156887A (en) * | 1987-12-15 | 1989-06-20 | Seiko Epson Corp | Character recognizing device |
JPH02106985A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-19 | Toshiba Corp | Pulse laser device |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP1283345A patent/JP2738077B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH01156887A (en) * | 1987-12-15 | 1989-06-20 | Seiko Epson Corp | Character recognizing device |
JPH02106985A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-19 | Toshiba Corp | Pulse laser device |
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JPH03142980A (en) | 1991-06-18 |
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