JPH0135510B2 - - Google Patents

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JPH0135510B2
JPH0135510B2 JP58065171A JP6517183A JPH0135510B2 JP H0135510 B2 JPH0135510 B2 JP H0135510B2 JP 58065171 A JP58065171 A JP 58065171A JP 6517183 A JP6517183 A JP 6517183A JP H0135510 B2 JPH0135510 B2 JP H0135510B2
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JP
Japan
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capacitor
laser
conductor
laser head
dielectric
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JP58065171A
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JPS58188182A (en
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Chirukeru Hansuyurugen
Betsute Uirii
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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Publication of JPH0135510B2 publication Critical patent/JPH0135510B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明はTE(横励起)型高エネルギーレーザ
ー装置の励起回路に対してパルス形成回路網を適
合させる装置に関するものである。このレーザー
装置はレーザー室のガス空間内で間隔を保つて対
向する少くとも二つのレーザー電極の間に発生す
るできるだけ均等な無アーク・コンデンサ放電に
よつて励起されるもので次のものから構成されて
いる。 (a) レーザー室内部にレーザー電極が設けられて
いるレーザーヘツド;レーザー電極はレーザー
ヘツドの光軸に平行に拡がり、多くの場合この
方向に全断面を展開している。 (b) 少くとも一つの高速度高電圧スイツチ;この
スイツチによりパルス形成回路網を通してレー
ザー電極に高電圧パルスを加えることができ
る。 (c) パルス形成回路網;この回路網は高電圧スイ
ツチとレーザーヘツド所属する第一と第二の条
導体コンデンサと励起回路の等価インダクタン
スとを含む。この等価インダクタンスは特に高
電圧スイツチ、レーザーヘツド、接続導線およ
び条導体コンデンサの自己インダクタンスによ
つて与えられるものである。 この種の装置の一つが昭和56年特許出願公開第
29387号公報に記載されている。TE(横励起)レ
ーザーの詳細な説明もこの明細書中に見られる。
ただしそこでは励起回路の等価インダクタンスが
考慮されていない。TEレーザーについてもこの
明細書に詳細な説明がある。このTEレーザーは
レーザー室内の圧力が数barで動作するから現在
ではTEAレーザーとは呼ばれずTEレーザーと呼
ばれることが多くなつた。 ここでは高エネルギーレーザー装置が前イオン
化装置を備えているものとする。この装置は西独
国特許出願公開第3035702号では沿面放電であり、
西独国特許出願公開第3035730号では前イオン化
棒である。これはよく知られているものであるか
ら、その詳細な説明は省略する。この発明はパル
ス形成回路網の有利な構成と励起回路としてのそ
の回路要素の大きさの選定を主要課題とする。こ
こで励起回路というのは高速度高電圧スイツチを
含むパルス形成回路網とレーザー頭の双方を指し
ている。 この発明の対象となる装置において生ずる問題
は高速度高電圧スイツチ負荷をある程度の限度内
に抑えてその有効寿命が余り短くならないように
し、しかもレーザーヘツドに与える高電圧パルス
の立上り時間が一つの最大値を超えないようにす
ることである。これはパルス形成回路網に蓄えら
れたエネルギーからできるだけ大きな部分を光エ
ネルギーに変換するためレーザー電極においてで
きるだけアーク放電を伴なわない放電を発生させ
ることを目的としている。 この発明の目的はTE型高エネルギーレーザー
の励起回路に対してパルス形成回路網を適合させ
る装置を改良して高速度高電圧スイツチの過負荷
が避けられ、レーザー電極に導く高電圧パルスの
立上り時間が充分短くなり、レーザー電極におい
て利用される高電圧エネルギーとパルス形成回路
網に入れられたエネルギーとの間に極めて有利な
比率が達成されるようにすることである。 この目的は特許請求の範囲第1項に特徴として
挙げた構成によつて達成される。この構成の基礎
となるブリユームライン回路の有利な実施例は特
許請求の範囲第2項乃至第13項に示されてい
る。 この発明の目的は特許請求の範囲第14項に特
徴として挙げた構成によつても達成される。その
有利な実施形態は特許請求の範囲第15項以下に
示されている。 この発明の種々の実施例を示した図面について
この発明を更に詳細に説明する。 TEレーザー例えばエクサイマー・TE・CO2
ーザーに対しては技術的、工業的分野において多
数の利用可能性が見出されているから、この装置
の信頼性と実効寿命についての関心は次第に強く
なつている。 TEレーザー装置は原理的には給電源と制御装
置を別にしてレーザー媒質の循環系、レーザー頭
の冷却循環系、エネルギー蓄積用のパルス形成回
路網および高速度大電力開閉要素(例えば火花間
隙、サイラトロン又はプラズマ開閉器)から構成
される。 大出力TEレーザーの運転に必要な開閉要素に
は極めて高度の要求が課せられ、長い実効寿命を
保つて確実な動作を可能にするためにはこれらの
要求をできるだけ軽いものにすることが必要であ
る。 TEレーザーの励起回路のパルス形成回路網
(PFN)の有利な実例として第1図に示したブリ
ユームライン回路が挙げられている。レーザー装
置はスイツチFK、レーザー室LK、インピーダン
スRKおよびPFNから構成される。このPFNは
コンデンサCF,CKとインダクタンスLF,LKから
成る。このインダクタンスにはスイツチ、レーザ
ー室、接続線およびコンデンサの自己インダクタ
ンスが含まれる。コンデンサCFの金属層は1、
2として、CKのそれは3、4として、高電圧端
子はHVとして示されている。 レーザー室LK内のレーザーガスの有効な励起
を達成するためには、レーザー室内の電極に印加
される電圧の上昇時間が実験的に求められる最大
上昇時間trを越えないようにしなければならな
い。上昇時間は√FFに比例するからtr>π√
LF・CFが必要である。CFが与えられているとこ
の関係からLFの上限がきまり、開閉要素を流れ
る電流の最大値は
The invention relates to a device for adapting a pulse forming network to the excitation circuit of a TE (transversely excited) high-energy laser device. This laser device is excited by an arc-free capacitor discharge as uniform as possible between at least two spaced apart laser electrodes in the gas space of the laser chamber, and consists of the following: ing. (a) A laser head with a laser electrode inside the laser chamber; the laser electrode extends parallel to the optical axis of the laser head and often extends its entire cross section in this direction. (b) at least one high speed high voltage switch; the switch allows high voltage pulses to be applied to the laser electrode through a pulse forming network; (c) Pulse forming network; this network includes a high voltage switch, first and second conductor capacitors associated with the laser head, and the equivalent inductance of the excitation circuit. This equivalent inductance is provided in particular by the self-inductance of the high-voltage switch, the laser head, the connecting wires and the strip conductor capacitor. One of the devices of this kind was the patent application published in 1981.
It is described in Publication No. 29387. A detailed description of TE (transverse excitation) lasers can also be found in this specification.
However, this does not take into account the equivalent inductance of the excitation circuit. TE lasers are also described in detail in this specification. Since this TE laser operates at a pressure of several bars within the laser chamber, it is now often called a TE laser rather than a TEA laser. It is assumed here that the high-energy laser device is equipped with a pre-ionization device. This device is a creeping discharge in West German Patent Application No. 3035702,
West German Patent Application No. 3035730 is a pre-ionization rod. Since this is well known, detailed explanation thereof will be omitted. The invention is based on the selection of an advantageous design of the pulse-forming network and the size of its circuit elements as excitation circuit. The excitation circuit here refers to both the pulse forming network, including the high speed high voltage switch, and the laser head. The problem that arises in the device that is the object of this invention is to keep the high speed high voltage switch load within certain limits so that its useful life is not too short, and to ensure that the rise time of the high voltage pulse applied to the laser head is one maximum. The goal is to ensure that the value is not exceeded. The purpose of this is to generate a discharge at the laser electrode as free as possible from arcing, in order to convert as large a portion of the energy stored in the pulse-forming network into optical energy as possible. The purpose of this invention is to improve the device for adapting the pulse forming network to the excitation circuit of a TE type high energy laser so that overloading of the high speed high voltage switch is avoided and the rise time of the high voltage pulse leading to the laser electrode is improved. is short enough so that a very favorable ratio between the high voltage energy utilized at the laser electrode and the energy introduced into the pulse forming network is achieved. This object is achieved by the configuration characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the Bliumlein circuit on which this design is based are given in the claims 2 to 13. The object of the present invention is also achieved by the structure listed as the feature in claim 14. Advantageous embodiments thereof are indicated in the patent claims 15 and below. The present invention will be described in more detail with reference to the drawings showing various embodiments of the invention. Since TE lasers, such as excimer TE CO 2 lasers, have found numerous potential applications in the technical and industrial fields, there is an increasing concern about the reliability and effective lifetime of these devices. There is. In principle, a TE laser device consists of a supply source and a control device, as well as a circulation system for the laser medium, a cooling circulation system for the laser head, a pulse forming network for energy storage, and high-speed, high-power switching elements (e.g. spark gap, thyratron or plasma switch). Extremely high requirements are placed on the switching elements necessary to operate a high-power TE laser, and it is necessary to keep these requirements as light as possible in order to maintain a long effective life and enable reliable operation. be. An advantageous example of a pulse-forming network (PFN) in the excitation circuit of a TE laser is the Briumlein circuit shown in FIG. The laser device consists of switch FK, laser chamber LK, impedance RK and PFN. This PFN consists of capacitors C F and C K and inductances L F and L K. This inductance includes the self-inductance of the switch, laser chamber, connecting lines and capacitors. The metal layer of capacitor C F is 1,
2, that of C K is shown as 3, 4, and the high voltage terminal is shown as HV. In order to achieve effective excitation of the laser gas in the laser chamber LK, the rise time of the voltage applied to the electrodes in the laser chamber must not exceed an experimentally determined maximum rise time tr . Since the rise time is proportional to √ FF , t r > π√
L F and C F are required. Given C F , this relationship determines the upper limit of L F , and the maximum value of the current flowing through the switching element is

【式】(Up:コンデ ンサの充電電圧)となる。最大上昇時間trを一定
にして容量CFをk・CF(0.5≦k≦1)に下げ、従
つてLFをLF/kに上げると開閉要素の尖頭電流
[Formula] (U p : capacitor charging voltage). If the maximum rise time t r is kept constant, the capacitance C F is lowered to k・C F (0.5≦k≦1), and therefore L F is increased to L F /k, the peak current of the switching element becomes

【式】に低下する。CF=CKとした対 称ブリユームライン回路に比べてコンデンサCF
とCKの直列接続から成り(この場合レーザー放
電間隙のインダクタンスとオーム抵抗が回路中に
置かれる)、非対称ブリユームライン回路となつ
た励起回路ではCF=kCKとしてのkの値の範囲
0.5≦k≦1において特性抵抗が許容される範囲
内で上昇する。kを0.5以下とすることも可能で
あるが、この場合特性抵抗は の関係により大きく上昇する。 このような非対称ブリユームライン回路は開閉
要素に課せられる要求を著しく低減し、しかも本
来のレーザー励起回路の特性にはほとんど影響を
及ぼさない。 この発明は上述の知識を既に提案されている高
速度パルス放電励起装置に利用するものである。
第2図にこの装置にPFNの原理的の利点を保持
して多小の変更を加えたものを示す。金属層1,
2によつて構成されたコンデンサCFは絶縁層の
厚さがコンデンサCKのそれより大きくなつてい
るかあるいは面積が小さくなつているかあるいは
誘電率が低い誘電体が使用されている。これらの
変更のいくつかを組合せることも可能である。 第3図に示すように誘電体として水その他の液
体を使用する場合上記の変更は板1/1の面積を
板2/3および4/4の面積より小さくするか、
板1/1と2/3間の間隔を板2/3と4/4間
の間隔より大きくすることによつて実現される。
これらの手段を組合せてもよい。この装置は液状
の誘電体に限定されるものではなく、固体又はペ
ースト状の誘電体の使用も可能である。 固体誘電体について述べたことに対応する手段
を第4図に示した装置にも採用することができ
る。 この装置が液状の誘電体特に水を使用している
場合にもそれに対応した手段が採られる。その構
成を第5図に示す。これによつてエネルギー密度
が高いコンバクトな装置となる。この拡張された
装置は電荷転送回路として動作させることも可能
であり、板が等面積、等間隔である場合もこれに
含まれる。電荷転送型の装置は第11図に示され
ている。 上記と同じ利点が得られる別の実施例を第6図
に示す。コンデンサ金属層1と2および3と4の
間には電位差HVがあり、接続時には金属層4と
1の間に2×HVの電圧がかかる。従つてこの両
金属層の間には1,2間の絶縁距離d1,2の少くと
も2倍の絶縁距離d1,4を置かなければならない。
この場合金属層1,2が形成するコンデンサCF
の面積を金属層3,4が形成するコンデンサCK
の面積より小さくするかそれに等しくすること、
CFの絶縁層の厚さをCKのそれより大きくするか
それに等ししくすること、CFの絶縁層の誘電率
をCKのそれより小さくするかそれに等しくする
ことのいずれかを採用する。これらの手段の全部
又はそのいくつかを組合せることも可能である。 液状の誘電体特に水を使用すると第7図に示し
た実施例となる。金属層1と2/3間および2/
3と4間の絶縁間隔はdであり、隣り合せた容量
ユニツトCE1とCE2の互に向い合つた金属層1
と4の間の絶縁間隔はd1,4となつている。最大電
圧が2×HVであるからd1,4≧2dでなければなら
ない。 各コンデンサにおいて電極板1の面積が電極板
2と3の面積より小さいかそれに等しく、あるい
は1,2間の間隔が2,3間の間隔より小さいか
それに等しく選ばれていると所期の効果が達成さ
れる。これらの手段を併用してもよい。 例えばCO2レーザーの励起には第8図に示した
電荷転送回路が有利であることが明らかにされ
た。高圧電源HVよりコンデンサC′Fは電圧UO
充電される。スイツチFK例えばサイラトロンの
閉結によりそれまで接地電位に置かれたコンデン
サC′Kが容量C′FとC′Kの比と破壊電圧即ちレーザ
ー室LKの放電開始電圧に対応して充電電圧の2
倍までの電圧に充電される。電荷転送回路の場合
C′K≦C′F又はC′K≪C′Fとするのが有利である。
PFNの利点を維持してこのような回路を実現し
た一例を第9図に示す。この場合金属層1′,
2′の面積が3′,4′の面積よりさいかそれに等
しく選ばれるか、コンデンサC′Kの誘電層の厚さ
がコンデンサC′Fのそれより大きいかそれに等し
く選ばれるか、コンデンサC′Kの誘電体の誘電率
がコンデンサC′Fのそれより小さいかそれに等し
く選ばれるかのいずれかである。それらのいくら
かを組合わせたものでもよい。 第10図に電荷転送回路用としてのPFNの構
成例を示す。第9図の場合と等しい電位に置かれ
た金属層は第10図に示すように一枚の電極板に
まとめられている。板1′/1′の面積は板2′,
3′および板4′/4′の面積より小さいかそれに
等しく選ばれる。その代りに板1′/1′と2′/
3′の間の間隔が板2′/3′と4′/4′間の間隔
より大きいかそれに等しく選ばれてもよい。この
二つの手段を組合せることも可能である。 PFNの別の構成例を第11図に示す。これも
展開形のものである。 板1′/1′の面積が板3′/3′と4′/4′の面
積より小さいかそれに等しく選ばれるかあるいは
1′/1′と2′/2′の間の間隔が4′/4′と
3′/3′の間の間隔より大きいかそれに等しく選
ばれるかあるいはこれらの手段を組合せて採用す
ることにより所望の効果が達成される。 固体コンデンサを採用すると第12図の回路を
構成することができる。この装置では金属層1′
と2′の面積が金属層3′と4′の面積より小さい
かそれに等しく選ばれるかあるいは1′と2′の間
の間隔が3′と4′の間の間隔より大きいかそれに
等しく選ばれるかあるいは1′と2′の間の誘電率
が3′と4′の間の誘電率より小さいかそれに等し
く選ばれる。これらのいくつかあるいは全部を組
合せてもよい。 回路の構成部品の電流負荷許容限界に応じてコ
ンデンサ堆積をいくつかの部分堆に分割し、各部
分堆にそれぞれ別の構成部品を配属するようにす
ることも可能である。
It decreases to [formula]. Compared to the symmetric Briumlein circuit where C F = C K , the capacitor C F
and C K (in which case the inductance of the laser discharge gap and the ohmic resistor are placed in the circuit), resulting in an asymmetric Bryum line circuit, the range of values of k as C F = kC K
When 0.5≦k≦1, the characteristic resistance increases within an allowable range. It is also possible to make k less than 0.5, but in this case the characteristic resistance is It increases greatly due to the relationship between Such an asymmetric Bliumlein circuit significantly reduces the demands placed on the switching elements and has little influence on the properties of the actual laser excitation circuit. The present invention utilizes the above-mentioned knowledge in a high-speed pulse discharge excitation device that has already been proposed.
Figure 2 shows this device with some minor changes while retaining the fundamental advantages of PFN. metal layer 1,
The capacitor C F constructed by 2 has an insulating layer thicker than that of the capacitor C K , or has a smaller area, or uses a dielectric material with a lower dielectric constant. It is also possible to combine some of these changes. When water or other liquid is used as the dielectric as shown in FIG.
This is achieved by making the spacing between plates 1/1 and 2/3 larger than the spacing between plates 2/3 and 4/4.
These means may be combined. This device is not limited to liquid dielectrics, but can also use solid or pasty dielectrics. Measures corresponding to those described for solid dielectrics can also be adopted in the device shown in FIG. Corresponding measures are also taken when this device uses a liquid dielectric, particularly water. Its configuration is shown in FIG. This results in a compact device with high energy density. This extended device can also be operated as a charge transfer circuit, even if the plates are of equal area and equally spaced. A charge transfer type device is shown in FIG. Another embodiment is shown in FIG. 6 which provides the same advantages as described above. There is a potential difference HV between capacitor metal layers 1 and 2 and 3 and 4, and a voltage of 2×HV is applied between metal layers 4 and 1 when connected. Therefore, an insulating distance d 1,4 that is at least twice the insulating distance d 1,2 between the metal layers 1 and 2 must be placed between the two metal layers.
In this case, the capacitor C F formed by metal layers 1 and 2
The capacitor C K formed by the metal layers 3 and 4 has an area of
be less than or equal to the area of
Either the thickness of the insulating layer of C F is made larger than or equal to that of C K , or the dielectric constant of the insulating layer of C F is made smaller than or equal to that of C K. do. It is also possible to combine all or some of these measures. When a liquid dielectric material, particularly water, is used, the embodiment shown in FIG. 7 is obtained. Between metal layers 1 and 2/3 and 2/3
The insulation spacing between 3 and 4 is d, and the mutually facing metal layers 1 of adjacent capacitive units CE1 and CE2
The insulation spacing between and 4 is d 1,4 . Since the maximum voltage is 2×HV, d 1,4 must be 2d. In each capacitor, if the area of electrode plate 1 is chosen to be smaller than or equal to the area of electrode plates 2 and 3, or if the spacing between 1 and 2 is selected to be smaller than or equal to the spacing between 2 and 3, the desired effect can be achieved. is achieved. These means may be used in combination. For example, it has been revealed that the charge transfer circuit shown in FIG. 8 is advantageous for excitation of a CO 2 laser. Capacitor C′ F is charged to voltage U O by high voltage power supply HV. Switch FK For example, due to the closure of the thyratron, the capacitor C' K , which had been placed at ground potential until then , is charged at a charging voltage of 2
Charged to double the voltage. For charge transfer circuits
It is advantageous if C′ K ≦C′ F or C′ K ≪C′ F.
An example of realizing such a circuit while maintaining the advantages of PFN is shown in FIG. In this case metal layer 1',
The area of 2' is chosen to be less than or equal to the area of 3', 4', the thickness of the dielectric layer of capacitor C' K is chosen to be greater than or equal to that of capacitor C' F , capacitor C' K The dielectric constant of the dielectric is chosen to be either smaller than or equal to that of the capacitor C′ F. A combination of some of them may also be used. FIG. 10 shows a configuration example of a PFN for a charge transfer circuit. The metal layers placed at the same potential as in FIG. 9 are combined into one electrode plate as shown in FIG. The area of plate 1'/1' is plate 2',
3' and the area of plate 4'/4' is chosen to be smaller than or equal to it. Instead, plates 1'/1' and 2'/
The spacing between plates 2'/3' and 4'/4' may be chosen to be greater than or equal to the spacing between plates 2'/3' and 4'/4'. It is also possible to combine these two means. Another configuration example of the PFN is shown in FIG. This is also an expanded form. The area of plate 1'/1' is chosen to be less than or equal to the area of plates 3'/3' and 4'/4', or the spacing between 1'/1' and 2'/2' is 4'. The desired effect is achieved by choosing a distance greater than or equal to the distance between /4' and 3'/3' or by employing a combination of these measures. If a solid capacitor is used, the circuit shown in FIG. 12 can be constructed. In this device, metal layer 1'
and 2' are chosen to be less than or equal to the area of metal layers 3' and 4', or the spacing between 1' and 2' is chosen to be greater than or equal to the spacing between 3' and 4'. Alternatively, the dielectric constant between 1' and 2' is chosen to be less than or equal to the dielectric constant between 3' and 4'. Some or all of these may be combined. Depending on the current load tolerance limits of the components of the circuit, it is also possible to divide the capacitor stack into several subbanks, each subbank being assigned a different component.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の対象となつてている励起回
路の結線図、第2図は第1図の励起回路の構成配
置図、第3図はコンデンサに液状の誘電体を使用
した励起回路の構成配置図、第4図、第5図、第
6図および第7図はそれぞれこの発明の対象とな
つている励起回路の互に異る構成配置図、第8図
は電荷転送回路を含む励起回路の結線図、第9図
は第8図の回路の構成配置図、第10図は第9図
の装置の変形を示す構成配置図、第11図は第9
図の装置の第二の変形を示す構成置図、第12図
は第11図の装置に固体誘電体を使用したときの
構成配置図である。 HV……高圧電源、FK……高速度大電力開閉
器、LK……レーザー室、CF,CK……条導体コン
デンサ。
Figure 1 is a wiring diagram of an excitation circuit that is the subject of this invention, Figure 2 is a configuration diagram of the excitation circuit in Figure 1, and Figure 3 is an excitation circuit using a liquid dielectric as a capacitor. 4, 5, 6, and 7 are mutually different configuration layout diagrams of the excitation circuit that is the subject of this invention, and FIG. 8 is an excitation circuit including a charge transfer circuit. 9 is a configuration diagram of the circuit in FIG. 8, FIG. 10 is a configuration diagram showing a modification of the device in FIG. 9, and FIG. 11 is a configuration diagram of the circuit in FIG.
FIG. 12 is a configuration diagram showing a second modification of the device shown in the figure, and FIG. 12 is a configuration layout diagram when a solid dielectric is used in the device of FIG. 11. HV...High voltage power supply, FK...High speed high power switch, LK...Laser chamber, C F , C K ...Strip conductor capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 レーザーヘツドの光軸に平行に拡がつたレー
ザー電極をレーザー室内部に備えるレーザーヘツ
ドと、パルス形成回路網を通してレーザー電極に
高電圧パルスを加える少なくとも一つの高速度高
電圧スイツチと、高電圧スイツチおよびレーザー
ヘツドに所属する第一と第二の各導体コンデンサ
CF,CK、および高電圧スイツチ、レーザーヘツ
ド、接続線および条導体コンデンサの自己インダ
クタンスからなる励起回路の所属の等価インダク
タンスLF,LKを備えるパルス形成回路網とから
構成される高出力レーザー装置の励起回路を適合
相手とし、パルス形成回路網(PEN)がブリユ
ームライン回路構成であり、レーザー電極におい
て作られた高電圧パルスの与えられた最大上昇時
間(tR)において第一条導体コンデンサCFの容量
が第二条導体コンデンサCKの容量に比べて1以
下の係数kをもつて小さくなり、条導体コンデン
サCKに直列接続された等価インダクタンスLF
それに対応して係数1/kをもつて大きくなつて
いることを特徴とするレーザー室内で間隔をおい
て対向する少なくとも二つのレーザー電極間に発
生する無アーク・コンデンサ放電によつて励起さ
れるTE型高エネルギーレーザーの励起回路にパ
ルス形成回路網を適合させる装置。 2 条導体コンデンサCF,CKの金属層とその間
の誘電層がレーザーヘツドの光軸にほぼ垂直に拡
がり、これらのコンデンサがレーザーヘツド光軸
にほぼ平行に積み重ねられたコンデンサ組を構成
し、直接又は側方に引き出された接続片によつて
パルス形成回路網内部で接続されていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 3 係数kの値が 0.5≦k≦1 の範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲
第1項又は第2項記載の装置。 4 第一条導体コンデンサCFの金属層1,2間
の誘電層の厚さが第二条導体コンデンサCKの対
応する誘電層の厚さに比べて厚くなつていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項の
一つに記載の装置。 5 第一条導体コンデンサCFの金属層1,2の
面積(FF)が第二条導体コンデンサCKの金属層
の面積FKに比べて小さくなつていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項乃至第4項の一つに
記載の装置。 6 第一条導体コンデンサCFの金属層1,2間
の誘電層の誘電率(εF)が第二条導体コンデンサ
CKの対応する誘電率(εK)より小さいことを特
徴とする特許請求の範囲第1項乃至第5項の一つ
に記載の装置。 7 コンデンサの積み重ね方向において隣合せた
二つの容量ユニツトCF,CKが積み重ね方向に垂
直な対称面に対して鏡面対称に配置されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の装
置。 8 積み重ね方向において隣り合せた容量ユニツ
トCF,CKがその金属層の配向を同種にして同じ
向きに並ぶことを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の装置。 9 単一の容量ユニツトから成るコンデンサ組が
液状誘電体特に科学的純水あるいはペースト様の
誘電体を備えることを特徴とする特許請求の範囲
第7項記載の装置。 10 コンデンサ組が固体絶縁材料の誘電体を備
えることを特徴とする特許請求の範囲第7項又は
第8項記載の装置。 11 一つの容量ユニツトの両条導体コンデンサ
CF,CKに共通な金属層2,3が重ねられること
なく拡げて置かれ、コンデンサ組がレーザーヘツ
ドLKのために積み重ね方向に伸びた切り目を中
央部分に備え、レーザーヘツドはこの切り目に絶
縁して設けられ、高電圧スイツチFKはコンデン
サ組の外周面に設けられていることを特徴とする
特許請求の範囲第2項又は第7項乃至第10項の
一つに記載の装置。 12 一つの容量ユニツトの両条導体コンデンサ
C′F,C′Kに共通な金属層2′,3′が重ねられるこ
となく拡げて置かれ、コンデンサ組が一つの管内
部に収められた高速高電圧スイツチFKのために、
その中央部に積み重ね方向に伸びた切り目を備
え、高速高電圧スイツチはこの切り目内部に絶縁
して設けられ、レーザーヘツドLKはコンデンサ
組の外周面に設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第7項乃至第10項の一つに記載の
装置。 13 積み重ね方向において隣り合せた容量ユニ
ツトの等電位金属層が一つにまとめられて共通金
属層となつていることを特徴とする特に誘電体と
して水を使用するコンデンサ組をコンパクト構造
とするための特許請求の範囲第7項記載の装置。 14 レーザーヘツドの光軸に平行に拡がつたレ
ーザ電極をレーザー室内部に備えるレーザーヘツ
ドと、バルス形成回路網を通して高電圧パルスを
レーザー電極に加える少なくとも一つの高速高電
圧スイツチと、高電圧スイツチならびにレーザー
ヘツドに所属する第一および第二条導体コンデン
サC′F,C′K、および高電圧スイツチ、レーザーヘ
ツド、接続線および条導体コンデンサの自己イン
ダクタンスからなる励起回路の所属の等価インダ
クタンスLF′,LK′を含むパルス形成回路網から
構成される高エネルギーレーザー装置の励起回路
を適合相手とし、パルス形成回路網が条導体コン
デンサを含む電荷転送回路であり、その条導体コ
ンデンサはその金属層とその間の誘電層がレーザ
ーヘツドの光軸にほぼ垂直に拡がりこの光軸にほ
ぼ平行に積み重ねられたコンデンサ組を形成し、
直接又は側方に張り出した接続片を通してパルス
形成回路網の内部で互いに接続され、レーザーヘ
ツドに所属する第一条導体コンデンサC′Kと高電
圧スイツチに所属する第二条導体コンデンサC′F
との金属層面積(FK、FF)、誘電層の厚さ(dK
dF)および誘電率(εK、εF)が次の関係の少なく
とも一つを満たし、 (a) FK≦FF; (b) dK≧dF; (c) εK≦εF; 従つて次の関係; εK・FK/dK≦εF・FF/dF が成立することを特徴とするレーザー室内の少な
くとも二つの対向するレーザー電極の間に生ずる
無アークコンデンサ放電によつて励起されるTE
型高エネルギーレーザー装置の励起回路にパルス
形成回路網を適合させる装置。 15 コンデンサの積み重ね方向において隣り合
せた二つの容量ユニツトCF,CK又はC′F,C′Kが積
み重ね方向に垂直な対称面に対して鏡面対称に配
置されていることを特徴とする特許請求の範囲第
14項記載の装置。 16 積み重ね方向において隣り合せた容量ユニ
ツトCF,CK又はC′F,C′Kがその金属層の配向を同
種にして同じ向きに並ぶことを特徴とする特許請
求の範囲第14項記載の装置。 17 単一の容量ユニツトから成るコンデンサ組
が液状誘電体特に化学的純水あるいはペースト様
の誘電体を備えることを特徴とする特許請求の範
囲第15項又は第16項記載の装置。 18 コンデンサ組が固体絶縁材料の誘電体を備
えることを特徴とする特許請求の範囲第15項又
は第16項記載の装置。 19 一つの容量ユニツトの両条導体コンデンサ
CF,CKに共通な金属層2,3が重ねられること
なく拡げて置かれるとき、コンデンサ組がレーザ
ーヘツドLKのために積み重ね方向に伸びた切り
目を中央部分に備え、レーザーヘツドはこの切り
目に絶縁して設けられ、高電圧スイツチFKはコ
ンデンサ組の外周面に設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第15項乃至第18項の一
つに記載の装置。 20 一つの容量ユニツトの両条導体コンデンサ
C′F,C′Kに共通な金属層2′,3′が重ねられるこ
となく拡げて置かれ、コンデンサ組が一つの管内
部に収められた高速高電圧スイツチFKのために
その中央に積み重ね方向に伸びた切り目を備え、
高速高電圧スイツチはこの切り目内部に絶縁して
設けられ、レーザーヘツドLKはコンデンサ組の
外周面に設けられていることを特徴とする特許請
求の範囲第14項乃至第18項の一つに記載の装
置。 21 積み重ね方向において隣り合せた容量ユニ
ツトの等電位金属層が一つにまとめられて共通金
属層となつていることを特徴とする特に誘電体と
して水を使用するコンデンサ組をコンパクト構造
とするための特許請求の範囲第15項記載の装
置。
[Scope of Claims] 1. A laser head with a laser electrode inside the laser chamber extending parallel to the optical axis of the laser head, and at least one high-speed high-voltage device applying high-voltage pulses to the laser electrode through a pulse-forming network. First and second conductor capacitors belonging to the switch, high voltage switch and laser head
High power consisting of C F , C K and a pulse-forming network with associated equivalent inductances L F , L K of the excitation circuit consisting of the high-voltage switch, the laser head, the connecting wire and the self-inductance of the strip capacitors. The excitation circuit of the laser device is a matching partner, and the pulse forming network (PEN) is of Bryumline circuit configuration, and at a given maximum rise time (t R ) of the high voltage pulse produced at the laser electrode, the first The capacitance of the conductor capacitor C F becomes smaller than the capacitance of the second strip conductor capacitor C K by a coefficient k of 1 or less, and the equivalent inductance L F connected in series with the strip conductor capacitor C K has a corresponding coefficient. A TE-type high-energy laser excited by an arc-free capacitor discharge generated between at least two laser electrodes facing each other at an interval in a laser chamber, characterized in that the size increases by 1/k. A device for adapting a pulse forming network to an excitation circuit. The metal layers of the double-conductor capacitors C F and C K and the dielectric layer between them extend approximately perpendicular to the optical axis of the laser head, and these capacitors constitute a capacitor set stacked approximately parallel to the optical axis of the laser head, 2. Device according to claim 1, characterized in that it is connected within the pulse-forming network either directly or by a laterally drawn-out connection piece. 3. The device according to claim 1 or 2, wherein the value of the coefficient k is within the range of 0.5≦k≦1. 4. A patent characterized in that the thickness of the dielectric layer between metal layers 1 and 2 of the first conductor capacitor C F is thicker than the thickness of the corresponding dielectric layer of the second article conductor capacitor C K. Device according to one of claims 1 to 3. 5. A patent claim characterized in that the area (F F ) of the metal layers 1 and 2 of the Article 1 conductor capacitor C F is smaller than the area F K of the metal layer of the Article 2 conductor capacitor C K. Apparatus according to one of the ranges 1 to 4. 6 The dielectric constant (ε F ) of the dielectric layer between metal layers 1 and 2 of the first conductor capacitor C F is the second conductor capacitor.
6. Device according to claim 1, characterized in that the dielectric constant (ε K ) is smaller than the corresponding dielectric constant (ε K ) of C K . 7. The two capacitance units C F and C K adjacent to each other in the stacking direction of the capacitors are arranged in mirror symmetry with respect to a plane of symmetry perpendicular to the stacking direction. Device. 8. Claim 2, characterized in that the capacitor units C F and C K adjacent in the stacking direction are arranged in the same direction with the same orientation of their metal layers.
Apparatus described in section. 9. Device according to claim 7, characterized in that the capacitor set consisting of a single capacitive unit is provided with a liquid dielectric, in particular scientifically pure water or a paste-like dielectric. 10. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the capacitor set comprises a dielectric of solid insulating material. 11 Double conductor capacitor in one capacitance unit
The metal layers 2 and 3 common to C F and C K are spread out without overlapping, and the capacitor set has a cut in the center extending in the stacking direction for the laser head LK, and the laser head is inserted into this cut. 11. The device according to claim 2, or one of claims 7 to 10, characterized in that it is provided insulated and that the high voltage switch FK is provided on the outer peripheral surface of the capacitor set. 12 Double conductor capacitor in one capacitance unit
For the high-speed high-voltage switch FK, in which the metal layers 2' and 3' common to C' F and C' K are spread out without being overlapped, and the capacitor set is housed inside one tube.
The patent claim is characterized in that a cut extending in the stacking direction is provided in the center, a high-speed high-voltage switch is insulated and provided inside the cut, and a laser head LK is provided on the outer peripheral surface of the capacitor set. Apparatus according to one of the ranges 7 to 10. 13. A compact structure for a capacitor set in which water is used as a dielectric material, characterized in that the equipotential metal layers of capacitor units adjacent in the stacking direction are combined into a common metal layer. An apparatus according to claim 7. 14 a laser head with a laser electrode inside the laser chamber extending parallel to the optical axis of the laser head; at least one high-speed high-voltage switch applying high-voltage pulses to the laser electrode through a pulse-forming network; the associated equivalent inductance L F ′ of the excitation circuit consisting of the first and second conductor capacitors C′ F , C′ K belonging to the laser head, and the self-inductance of the high-voltage switch, the laser head, the connecting line and the conductor wire capacitors; , L K ′, the pulse forming network is a charge transfer circuit including a strip conductor capacitor, and the strip conductor capacitor is connected to its metal layer. and a dielectric layer therebetween extending approximately perpendicular to the optical axis of the laser head to form a set of capacitors stacked approximately parallel to this optical axis;
The first conductor capacitor C′ K , which belongs to the laser head, and the second conductor capacitor C′ F , which belongs to the high-voltage switch, are connected to each other directly or through laterally projecting connection pieces inside the pulse-forming network.
metal layer area (F K , F F ), dielectric layer thickness (d K ,
d F ) and permittivity (ε K , ε F ) satisfy at least one of the following relationships, (a) F K ≦F F ; (b) d K ≧d F ; (c) ε K ≦ε F Therefore, the arc-free capacitor discharge occurring between at least two opposing laser electrodes in the laser chamber is characterized by the following relationship: ε K・F K /d K ≦ε F・F F /d F TE excited by
A device for adapting pulse-forming circuitry to the excitation circuit of type high-energy laser devices. 15 A patent characterized in that two capacitance units C F , C K or C′ F , C′ K adjacent to each other in the stacking direction of the capacitors are arranged in mirror symmetry with respect to a plane of symmetry perpendicular to the stacking direction. Apparatus according to claim 14. 16. Claim 14, characterized in that the capacitor units C F , C K or C' F , C' K adjacent in the stacking direction are arranged in the same direction with the same orientation of their metal layers. Device. 17. Device according to claim 15 or 16, characterized in that the capacitor set consisting of a single capacitive unit is provided with a liquid dielectric, in particular chemically pure water or a paste-like dielectric. 18. Device according to claim 15 or 16, characterized in that the capacitor set comprises a dielectric of solid insulating material. 19 Double conductor capacitor in one capacitance unit
When the metal layers 2 and 3 common to C F and C K are spread out without being overlapped, the capacitor set has a cut in the center part extending in the stacking direction for the laser head LK, and the laser head 19. The device according to claim 15, wherein the high voltage switch FK is provided on the outer peripheral surface of the capacitor set. 20 Double conductor capacitor of one capacitance unit
The metal layers 2', 3' common to C' F , C' K are spread out without being superimposed, and a capacitor set is stacked in the center for a fast high-voltage switch FK housed inside one tube. Equipped with cuts extending in the direction,
According to one of claims 14 to 18, the high-speed high-voltage switch is provided insulated within this cut, and the laser head LK is provided on the outer peripheral surface of the capacitor set. equipment. 21. A compact structure for a capacitor set that uses water as a dielectric, characterized in that the equipotential metal layers of capacitor units adjacent in the stacking direction are combined into a common metal layer. An apparatus according to claim 15.
JP6517183A 1982-04-16 1983-04-13 Device for adapting pulse forming circuit network for exciting circuit of te type high energy laser Granted JPS58188182A (en)

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DE32140622 1982-04-16
DE3214062 1982-04-16
DE32320248 1982-08-27

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JPS58188182A JPS58188182A (en) 1983-11-02
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4077020A (en) * 1975-05-20 1978-02-28 Wisconsin Alumni Research Foundation Pulsed gas laser
JPS5321594A (en) * 1976-08-11 1978-02-28 Kraftwerk Union Ag High energy laser
JPS5629387A (en) * 1979-08-13 1981-03-24 Kraftwerk Union Ag High speed pulse discharge exciter

Patent Citations (3)

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