JPH02266875A - パルス電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、パルスレーザ発生等に用いられる電源装置に
関する。

（従来の技術） 放電励起パルスレーザは、一対の電極間に立上がりの速
い高電圧を印加することにより、電極間ガスがグロー放
電することを利用してレーザ発振を行わせるものである
が、このグロー放電は短時間にアークへ移行するため、
アーク化する前に急速に高電圧の印加を停止する必要が
ある。このように電極間にパルス状の放電電流を誘起し
てレーザ発振をさせることから、一般にパルスレーザと
称されている。また、この放電励起パルスレーザは、１
パルス当りのレーザ出力が小さいため、繰返し運転によ
る高出力化が行われる。

第３図は、この種の従来の放電励起パルスレーザ電源の
回路構成を示すもので、ここでは、最も回路構成がシン
プルであるＵＶ予備電離方式容量移行型回路について説
明する。

第３図において、１は直流電源、２はサイラトロン、ト
リガギャップ等の１次スイッチ、３は主コンデンサ、４
は１次スイッチ２に流入する電流の最大値と立上げ速度
を抑制するりアクドル、５はピーキングコンデンサ、６
はレーザガスをＵＶ光により予備電離するための予備電
離電極、７は負荷であるレーザ電極、８は主コンデンサ
３の充電用リアクトルである。

次にかかる放電励起パルスレーザ電源においてレーザ発
振を行うときの回路動作を説明する。まず、直流電源１
により、主コンデンサ３を充電する。このとき、１次ス
イッチ２はＯＦＦ状態にあり、主コンデンサ３は、充電
用リアクトル８を介して充電される。主コンデンサ３が
完全に充電された後、１次スイッチ１を点弧すると、予
備電離電極６は、直ちにスパーク放電を起こして短絡し
、主コンデンサ３に蓄えられた電荷は、主コンデンサ３
−１次スイッチ２−予備電離電極６−ピーキングコンデ
ンサ５−リアクトル４−主コンデンサ３のループで流れ
、ピーキングコンデンサ５へ容量移行する。この過程で
予備電離電極６において生じたスパーク放電は−ＵＶ光
を発生しレーザ電極７のレーザガスを予備電離する。予
備電離により、レーザ電極７の放電開始電圧は低下し、
また、−様な放電を誘起できるので、レーザ放電は安定
する。

以上の過程により、ピーキングコンデンサ５の充電電圧
が上昇しレーザ電極７の放電開始電圧まで達すると、レ
ーザ電極７にはグロー放電が誘起され、ピーキングコン
デンサ５に蓄えられた電荷はレーザ電極７へ急速に流入
する。この過程により、レーザガスは放電励起され、レ
ーザ発振するに至る。このときの、直流電源１の電圧Ｖ
０、レーザ電極７への印加可能電圧Ｖ、との関係は１次
式により示される。

０Ｍ ■、＝　２・　　　　　　・Ｖｏ ＣＭ十ＣＰ ここで、Ｃ，は主コンデンサ３の容量、ｃｐはピーキン
グコンデンサ５の容量である。すなわちＣＭ／ＣＰが大
きいほど、低い直流電源電圧で、高い印加可能電圧、速
い電圧立上がり速度が得られる０通常、直流電源電圧ｖ
０、レーザ電極放電開始電圧Ｖｂ、レーザ電極印加可能
電圧ｖ、ｌの関係は、直流電源電圧をなるべく低く抑え
、レーザ電極への印加電圧の立上がりを速くするため、
次のようにとる。

ＶＯ＜　Ｖｂ　＜　Ｖ＋ｍ （発明が解決しようとする課題） 以上述べた回路構成の従来のパルスレーザ電源には１次
のような問題がある。

すなわち、前述の主コンデンサ３から、ピーキングコン
デンサ５への容量移行の過程、つまり。

予備電離の過程において、予備電極６の点弧のＡラツキ
、レーザガスの粗密などの理由により、−様かつ十分な
予備電離強度を得られない場合には。

レーザ電極７の放電開始電圧は下がりきらず、ピーキン
グコンデンサ５の充電電圧は、印加可能電圧Ｖ、へ向か
って上昇し続ける。結果として、グロー放電のために必
要な予備電離強度を得られないまま、レーザ電極７への
印加電圧は上昇していくので、レーザ電極７間のレーザ
ガスはアーク放電へ移行し易くなる。これにより、レー
ザ光発生が不安定になり、レーザ電極７は、アーク放電
により大きなストレス、損傷を受けることとなり、レー
ザ装置の長寿命化、信頼性を損なう結果となる。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもの
で、その目的は、予備電離の不足によるレーザ電極７の
アーク放電を抑え、レーザが安定して発生し、長寿命で
信頼性の高い放電励起パルスレーザ電源を提供すること
にある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明のパルスレーザ電源は、レーザ電極と並列に次の
関係の動作点を有する可飽和リアクトルを接続したこと
を特徴とする。すなわち、レーザ電極放電開始電圧Ｖｂ
＜可飽和リアクトル飽和電圧ｖ５（レーザ電極印加可能
電圧Ｖ。

（作　用） 上記手段により、主コンデンサからピーキングコンデン
サへの容量移行の過程において、予備電層強度が不足し
て、レーザ電極のグロー放電が点弧しなかった場合には
、レーザ電極と並列に接続された可飽和リアクトルが飽
和し、ピーキングコンデンサへ蓄えられたエネルギーは
、ピーキングコンデンサー可飽和リアクトル−予備電離
電極−ピーキングコンデンサのループで消費されるため
。

レーザ電極へ過大な電圧を印加することがなくなり、レ
ーザ電極がアーク放電してしまうことを抑えることがで
きる。

（実施例） （実施例の構成） 以下図面を参照しながら１本発明の実施例の構成を説明
する。第１図は、本発明の実施例に係るパルスレーザ電
源を示すもので、第３図と共通の回路要素には、同じ符
号を付し、その説明を省略する。

同図において示すように、本回路においては、従来の電
源装置のレーザ電極と並列に、可飽和リアクトル９を接
続した構成となっている。

（実施例の作用） 上記構成において、その作用を説明する。予備電離が、
レーザ電極７に安定にグロー放電を点弧させるに足る十
分な予備電離強度でなされ、レーザ電極７に安定なグロ
ー放電がついた場合には。

レーザ電極間の電圧は、並列に接続された可飽和リアク
トル９の飽和電圧まで立上がらないため、また、可飽和
リアクトル９の非飽時インピーダンスは、ピーキングコ
ンデンサ５のインピーダンスより十分大きくなっている
ため１本回路においても前述の従来例と全く同様の動作
を行う。

ところが、主コンデンサ３から、ピーキングコンデンサ
５への容量移行の過程において、予備電離電極６の点弧
のバラツキや、レーザガスの粗密等の理由により、十分
な予備電離強度が得られず。

従って、レーザ電極７間の放電開始電圧が低下しないと
きには、ピーキングコンデンサ５の電圧は。

正常動作時（予備電離が十分に行われているとき）のレ
ーザ電極放電開始電圧Ｖｂを越えて上昇し始める。その
とき本回路では、可飽和リアクトル９の飽和電圧ｖＳが
次のように設定されているため。

予備電離強度が不十分な状態でレーザ電極７に正常動作
時のレーザ電極開始電圧を越えた電圧が印加される場合
には、可飽和リアクトル９が飽和状態となり、ピーキン
グコンデンサ５に蓄えられていたエネルギーは、可飽和
リアクトル９とピーキングコンデンサ５のループで消費
される。

レーザ電極放電開始電圧Ｖｂ＜可飽和リアクトル飽和電
圧ｖｓ（レーザ電極印加可能電圧Ｖ。

したがって、本回路では、予備電離強度の不足によるレ
ーザ電極７のアーク放電への移行を抑制することができ
る。

（実施例の効果） 以上述べたように、本発明の構成においては、予備電離
強度の不足によるレーザ電極のアーク放電への移行を抑
制することができるため、レーザが安定的に生成され、
電極寿命の長い、放電励起パルスレーザ電源を提供する
ことができる。

（他の実施例） 前記実施例のパルス電源装置はＵＶ予備電離方式容量移
行型のものであるが、第２図のように磁気パルス圧縮回
路と組み合わせること及び、予備電離方式としては、コ
ロナ方式、Ｘ線方式などどのような方式で行ってもよい
。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、レーザ電極と並列
に、可飽和リアクトルを接続し、その飽和電圧をレーザ
電極放電開始電圧より以上、レーザ電極印加可能電圧以
下に設定しているため、予備電離強度の不足によるアー
ク放電への移行を抑制することが可能となり、レーザ発
光が安定し、電極をアーク放電によるストレス、損傷か
ら守ることができるため、電極寿命の高いパルス電源装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のパルス電源装置の回路構成
図、第２図は本発明の他の実施例のパルス電源装置の回
路構成図、第３図は従来のパルス電源装置の回路構成図
である。 １・・・直流電源　　　　　２・・・１次スイッチ３・
・・主コンデンサ　　　４・・・リアクトル５・・・ピ
ーキングコンデンサ ６・・・予備電離型ｐｉ　　　７・・・レーザ電極８・
・・充電用リアクトル ９．１０ｂ・・・可飽和リアクトル １０・・・磁気圧縮回路 １０ａ・・・コンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源により充電される主コンデンサにスイッ
   チ及びリアクトルを介して接続されたピーキングコンデ
   ンサを有して負荷に給電するパルス電源装置において、 前記負荷と並列に可飽和リアクトルを接続したことを特
   徴とするパルス電源装置。
2. （２）リアクトルとピーキングコンデンサとの間に、直
   列可飽和リアクトル及び分路コンデンサを有するパルス
   圧縮回路を挿入したことを特徴とする請求項（１）記載
   のパルス電源装置。