JPH04133378A - 放電励起パルスレーザ装置 - Google Patents

放電励起パルスレーザ装置

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JPH04133378A
JPH04133378A JP25623390A JP25623390A JPH04133378A JP H04133378 A JPH04133378 A JP H04133378A JP 25623390 A JP25623390 A JP 25623390A JP 25623390 A JP25623390 A JP 25623390A JP H04133378 A JPH04133378 A JP H04133378A
Authority
JP
Japan
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discharge
ionization
solid
switch
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP25623390A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Wakata
若田 仁志
Takeo Haruta
春田 健雄
Akihiro Suzuki
昭弘 鈴木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は単一または混合気体など種々の気体の放電を
利用して励起を行い短パルスレーザ光を発生させる放電
励起パルスレーザ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は従来のこの種放電励起パルスレーザ装置を示す
電気回路図、第5図はその動作の説明図である。第4図
において、1は主放電のためのエネルギを蓄積するコン
デンサ、2はピーキングコンデンサ、3は充電用のイン
ダクタンス、4はたとえばサイラトロン(熱陰極ガス入
り放電管)などからなる放電スタート用の高電圧スイッ
チ、5はレーザ媒質10内に配設され、レーザ光軸方向
を長手方向とした第1の主電極、6はこの第1の主電極
5と所定間隔をあけて対向し、複数の開孔部を有する第
2の主電極、7はこの第2の主電極6と、補助電極8と
にサンドイッチ状に重合された誘電体、9は高電圧発生
装置である。また、Aは互いに直接接続された時定数設
定用のインダクタンスIIA、IIBとコンデンサ12
とによって形成された振動周期調整用の予備電離専用回
路、13は上記時定数設定用のコンデンサ12と補助電
極8との中間点である。
次に、動作について説明する。まず、コンデンサ1に充
電用にインダクタンス3を通して、また、コンデンサ1
2にインダクタンスIIA、IIBを通して高電圧の充
電ix、iyを行なったあと、高電圧スイッチ4をON
操作するとピーキングコンデンサ2の両端の電圧、すな
わち、第2の主電極6を補助電極8間の電圧は、第5図
の電圧■に示すように上昇する。一方ピーキングコンデ
ンサ2と、第2の主電極6と、補助電極8とによって形
成されるコンデンサを充電するための第5図■Aで示す
波形の電流がコンデンサ1から流れ込む。この電源3功
流れ込む速度は、コンデンサ1およびピーキングコンデ
ンサ2と、第2の主電極6および補助電極8とによって
形成されるコンデンサの合成容量と、回路中の浮遊イン
ダクタンスによって決まり、第5図の工、に示すように
50〜100nsで立ち上がる。そして、同時に、時定
数設定用のインダクタンス11A、IIBおよびコンデ
ンサ12、補助電極8、誘電体7、第2の主電極6、高
電圧スイッチ4からなる回路、すなわち予備電離専用回
路Aも形成され、時定数設定用のコンデンサ12と、第
2の主電極6の一誘電体7−補助電極8によって構成さ
れたコンデンサに蓄積されていた電荷が放電Ω芹ること
によって第2の主電極6の複数の開孔部において沿面放
電が発生し予備電離が行なわれる。
上記予備電離専用回路Aに蓄積された容量をC、インダ
クタンスの合計をLとすると、その振動周期は21轡r
Tで−となる。
一般に予備電離に必要な電荷量は、主放電に必要な電荷
量の1%程度でよいため、上記Cを小さく選択すると予
備電離専用回路への振動周期は主放電回路の振動周期の
1/10以下にすることも可能となる。上述した動作の
波形図を笑5図に示す。図のように主放電が発生するま
でに予備電離の振動電流工、が2〜3回行われ、予備電
離の均一・性が向上することによって主放電のアークへ
の転移が抑制され、均一な主放電条件が生成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の放電励起パルスレーザ装置は、以上のように構成
されているので、放電スタート用の高電圧スイッチにサ
イラトロンを用いると放電回路の電流がサイラトロンの
電極に集中して大きなインダクタンスが発生し、高速で
のスイッチングが困難になる。そこで、主たる放電回路
の電流を可飽和リアクトル等で一時的に制限し、その間
に予備電離を行うなどの工夫が必要で回路が複雑になる
などの課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、高電圧スイッチの構成を、例えば固体素子の一
種である電界効果形トランジスタ(以下、FET)モジ
ュールを直並列に結合した固体素子スイッチを用いてイ
ンダクタンスを小さくすると共に、予備電離専用回路に
パルスフォーミングラインを採用してパルス遅延を可能
にし、主放電のタイミングに予備電離のスタートタイミ
ングを合せられるようにした放電励起パルスレーザ装置
を得ることを目的とする。また、主放電スタート用と予
備電離スタート用のスイッチを別々に設け、バルサによ
って両スイッチを投入制御できるようにした放電励磁パ
ルスレーザ装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
請求項(1)記載の発明に係る放電励起パルスレーザ装
置は、レーザ媒質内に配設されて主放電を行い、レーザ
を発生する主電極と、その主放電をコンデンサに充電し
た電荷のパルス放電によって行う高電圧パルス回路と、
前記コンデンサに充電された電荷の放電スタートを捉す
スイッチとして固体素子を直並列に結合して構成した固
体素子スイッチと、前記固体素子スイッチの高圧側から
予備電離専用回路を導出してレーザ媒質内の補助電極に
接続し、主放電開始前に予備電離を誘起するタイミング
調整を可能にしたパルスフォーミングラインとを設けた
ものである。
また、請求項(2)記載の発明に係る放電励起パルスレ
ーザ装置は、レーザ媒質内に配設された主放電を行いレ
ーザを発生する主電極と、前記主放電動作をコンデンサ
に充電した電荷をパルス放電させて行う高電圧パルス回
路と、前記コンデンサに充電された電荷の放電スタート
を捉す第1の固体素子スイッチと、前記主放電以前に予
備電離専用回路を介して予備電離放電のスタートを捉す
第2の固体素子スイッチと、前記第1の固体素子スイッ
チ及び第2の固体素子スイッチを投入するトリガ信号を
出力するパルサとを設けたものである。
〔作用] 請求項(1)記載の発明における放電励起パルスレーザ
装置は、放電スタート用のスイッチを固体素子の一種で
あるFETモジュールを直並列に結合した固体素子スイ
ッチで構成し、高電圧パルス回路に流れる大電流を分流
させろ。そして、インダクタンスを小さく抑えると共に
、スイッチの高圧側から予備電離専用回路を分岐してパ
ルスフォーミングラインを介して補助電極に接続したの
で、スイッチ動作がより高速化され、主放電開始前の予
備電離タイミングを調整できる。
また、請求項(2)記載の発明における放電励起パルス
レーザ装置は、放電スタート用の第1の固体素子スイッ
チと予備電離放電スタート用の第2の固体素子スイッチ
とを別々に設け、該2組のスイッチを個別に投入するト
リガ信号なバルサによって行うようにしたので、効率の
良い主放電を行うに必要な好適な予備11に離のスター
トタイミングが得られる。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第4図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
1図において、4Fは例えば、FET (電界効果形ト
ランジスタ)モジュールからなる固体素子スイッチ、1
1Pは予備電離回路に配設されパルスを遅延するパルス
フォーミングライン(以下、PFLと略称する)、20
はコンデンサl、ピーキングコンデンサ2、充電用イン
ダクタンス3等から構成される高電圧パルス回路である
次に動作について説明する。回路の主要な動作は従来例
と同一であるので説明は省略する。まず、実施例では従
来、熱陰極ガス入り放電管などからなる放電スタート用
の高電圧スイッチに代えて固体素子の一種であるFET
モジュールを直並列に結合して構成した固体素子スイッ
チ4Fを採用している。この回路の場合には、高電圧パ
ルス回路20に流れる瞬時的な大電流を直並列に結合し
た多数の素子で分割して通流面積を大きくして分流させ
るためにトータルのインダクタンスを極めて小さくする
ことができる。よって遅れ要素が改善されて高速のスイ
ッチング動作が可能となる。また、従来の予備電離専用
回路Aを設け、これを時定数設定用のインダクタンスI
IA、IIB及び時定数設定用のコンデンサ12等で構
成していたため、予備電離を捉す電流振動のタイミング
調整が困難であった。この発明はこれを従来のインダク
タンス約200nHから約20nHと小さくするためス
イッチの高電圧側から予備電離用回路を分岐し、PEL
IIPを採用してその長さを調整するようにしている。
このことにより電流遅延の調整が可能となり電離のタイ
ミングが制御できるため蓄積される電子密度を最大状態
にして導出し適当な時間に主放電部に印加できるように
なる。
PELIIPの採用により電流パルスの振動周期は約3
程度度に高速化される。また、第2図は他の実施例を示
すもので、直列につないだ固体素子スイッチ4Fの中間
点近傍からリードを導出し、予備電離専用回路に接続す
るようにしたものである。この回路は予備電離専用回路
に印加される電圧を低(して第2の主電極6と補助電極
8との間に重合された誘電体の損傷を抑える。更に、第
3図は他の実施例を示したもので、第1及び第2の固体
素子スイッチ4F1.4F2を別々に設け、高電圧パル
ス回路20と予備電離専用回路とに制御指令を分離でき
るようにしたものである。第1及び第2の固体素子スイ
ッチ4F1.4F2にFETモジュールを採用すると高
速応答での周期が容易なためタイミングの良い時期にパ
ルサ30からトリガ信号を出力して予備電離動作を行う
ことができる。また、上記実施例では、高電圧放電回路
に容量移行回路を用いた例について説明したが、LC反
転回路やプルムライン回路であってもよ(上記実施例と
同様の効果を奏する。又、固体素子スイッチとしてFE
Tモジュールを用いた%Ilこついて説明したが、トラ
ンジスタやサイリスタあるいはサイラトロン、スパーク
ギャップなどを用いてもよく上記実施例と同様の効果を
奏する。
[発明の効果〕 請求項(1)の発明によれば、コンデンサを充電した電
荷の主放電のスタートを捉すスイッチを固体素子を直並
列に結合した固体素子スイッチで構成し、かつその固体
素子スイッチの高圧側からパルスフォーミングラインを
有する予備電離専用回路を介して補助電極に接続し、主
放電の開始以前に実施する予備電離スタートのタイミン
グ調整をパルスフォーミングラインの長さを調整して行
えるように構成したので、より高速のスイッチングが実
現できると共に、主放電のタイミングに合せて均一な予
備電離を行うことができる効果がある。
また、請求項(2)の発明によれば、主放電のスタート
を捉す第1の固体素子スイッチと予備電離放電のスター
トを捉す第2の固体素子スイッチとを設け、両スイッチ
の投入をパルサによって行うようにしたので、主放電を
最適条件で行うための予備電離のスタートタイミングを
設定できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による放電励起パルスレ−
ザ装置の構成図、第2図、第3図は他の実施例を示す放
電励起パルスレーザ装置の構成図、第4図は従来の放電
励起パルスレーザ装置の構成図、第5図は第4図の動作
波形図である。 図において、1.2はコンデンサ、4F、4F1.4F
2は固体素子スイッチ、5.6は主電極、10はレー媒
質、IIPはパルスフォーミングライン、IIP、12
は予備電離専用回路、20は高電圧パルス回路、30は
パルサである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ媒質内に配設されて主放電を行い、レーザ
    を発生する主電極と、前記主放電をコンデンサに充電し
    た電荷のパルス放電によって行う高電圧パルス回路と、
    前記コンデンサに充電された電荷の放電スタートを捉す
    スイッチとして固体素子を直並列に結合して構成した固
    体素子スイッチと、前記固体素子スイッチの高圧側から
    予備電離専用回路を導出してレーザ媒質内の補助電極に
    接続し、主放電開始前に予備電離を誘起するタイミング
    調整を可能にしたパルスフォーミングラインとを備えた
    放電励起パルスレーザ装置。
  2. (2)レーザ媒質内に配設されて主放電を行いレーザを
    発生する主電極と、前記主放電をコンデンサに充電した
    電荷をパルス放電させて行う高電圧パルス回路と、前記
    コンデンサに充電された電荷の放電スタートを捉す第1
    の固体素子スイッチと、前記主放電以前に予備電離専用
    回路を介して予備電離放電のスタートを捉す第2の固体
    素子スイッチと、前記第1の固体素子スイッチ及び第2
    の固体素子スイッチを投入するトリガ信号を出力するパ
    ルスとを備えた放電励起パルスレーザ装置。
JP25623390A 1990-09-25 1990-09-25 放電励起パルスレーザ装置 Pending JPH04133378A (ja)

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US07/757,419 US5305338A (en) 1990-09-25 1991-09-10 Switch device for laser
GB9119426A GB2250131B (en) 1990-09-25 1991-09-11 Switch device for laser
DE4131949A DE4131949C2 (de) 1990-09-25 1991-09-25 Schalteinrichtungen für ein entladungserregtes Impulslasergerät

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19541031A1 (de) * 1994-11-04 1996-05-09 Mitsubishi Electric Corp Gepulste Laservorrichtung mit Entladungsanregung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19541031A1 (de) * 1994-11-04 1996-05-09 Mitsubishi Electric Corp Gepulste Laservorrichtung mit Entladungsanregung
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