JPH0413872B2 - - Google Patents

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JPH0413872B2
JPH0413872B2 JP17753981A JP17753981A JPH0413872B2 JP H0413872 B2 JPH0413872 B2 JP H0413872B2 JP 17753981 A JP17753981 A JP 17753981A JP 17753981 A JP17753981 A JP 17753981A JP H0413872 B2 JPH0413872 B2 JP H0413872B2
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JP
Japan
Prior art keywords
reactor
transformer
silent discharge
power
laser
Prior art date
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Application number
JP17753981A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5879784A (en
Inventor
Yoshihide Kanehara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS5879784A publication Critical patent/JPS5879784A/en
Publication of JPH0413872B2 publication Critical patent/JPH0413872B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無声放電励起レーザ装置にかかるも
のであり、特に電力供給回路の改良に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a silent discharge pumped laser device, and particularly to an improvement in a power supply circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の無声放電励起レーザ装置としては、例え
ば第1図に示すものがある。この図において、電
源1の出力側は、表面が誘電体に覆れた一対の電
極2A,2Bに接続されている。これらの電極2
A,2Bは、レーザ媒質ガス3を満たしたレーザ
発振器4内に配設され、これらの電極2A,2B
間に無声放電5が発生するようになつている。
As a conventional silent discharge excitation laser device, there is one shown in FIG. 1, for example. In this figure, the output side of a power source 1 is connected to a pair of electrodes 2A and 2B whose surfaces are covered with a dielectric material. These electrodes 2
A, 2B are arranged in a laser oscillator 4 filled with a laser medium gas 3, and these electrodes 2A, 2B
A silent discharge 5 is generated in between.

そして、全反射鏡6及び部分透過鏡7が上記無
声放電5を挟んで対向して配設されると、レーザ
発振が起こり、レーザ光8が出力される。
When the total reflection mirror 6 and the partial transmission mirror 7 are arranged to face each other with the silent discharge 5 in between, laser oscillation occurs and laser light 8 is output.

次に、第2図は第1図の電極部分の断面を示し
たもので、電極2A,2Bは、導体9A,9B及
び誘電体10A,10Bによつて構成され、導体
9A,9Bが電源1の出力に各々接続されてい
る。そしてこの電源1の出力電圧を上げると、上
述したように電極2A,2B間に無声放電5が生
ずる。
Next, FIG. 2 shows a cross section of the electrode part in FIG. are connected to the outputs of each. When the output voltage of this power source 1 is increased, a silent discharge 5 is generated between the electrodes 2A and 2B as described above.

また第3図には、無声放電5が発生している電
極2A,2Bの電気的な等価回路が示されてい
る。
Further, FIG. 3 shows an electrical equivalent circuit of the electrodes 2A and 2B where the silent discharge 5 is generated.

この図において、11A,11Bは誘電体10
A,10Bの静電容量、13は無声放電5の等価
抵抗である。
In this figure, 11A and 11B are dielectric bodies 10
A and 10B are the capacitances, and 13 is the equivalent resistance of the silent discharge 5.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、以上のような従来技術には、以
下のような問題点がある。
However, the above conventional techniques have the following problems.

一般に電源1の出力は、10KHz以上の交流であ
り、電源1の出力電流は誘電体の静電容量11
A,11Bと等価抵抗13の直列インピーダンス
により決定されてしまう。そのため、誘電体の静
電容量11A,11Bのインピーダンスが高い
と、電源1の出力電流が流れず、等価抵抗13に
投入される放電電力が制限されてしまう。
Generally, the output of power supply 1 is an alternating current of 10KHz or higher, and the output current of power supply 1 is the capacitance of dielectric material 11
It is determined by the series impedance of A, 11B and the equivalent resistance 13. Therefore, if the impedance of the dielectric capacitances 11A and 11B is high, the output current of the power source 1 will not flow, and the discharge power input to the equivalent resistance 13 will be limited.

また出力電流の力率が悪くなり、大きな容量の
電源1が必要になるという問題点もある。
There is also another problem in that the power factor of the output current deteriorates and a large capacity power source 1 is required.

この発明は、上記のような従来技術の問題点を
除去するためになされたもので、電源回路内にリ
アクトルを接続して直列共振回路とすることによ
り、電源から最大の電力を無声放電電力として取
出すことができる高出力の無声放電励起レーザ装
置を提供することを目的としている。
This invention was made to eliminate the problems of the prior art as described above, and by connecting a reactor within the power supply circuit to form a series resonant circuit, the maximum power from the power supply can be obtained as silent discharge power. It is an object of the present invention to provide a high-output silent discharge excitation laser device that can be extracted.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、電源回路の昇圧トランスの低圧側に
リアクトルを接続するとともに、このリアクトル
及び昇圧トランスの有するインダクタンスを利用
して、電極誘電体の静電容量に対し、投入電力の
周波数による直列共振が生ずるようにしたことを
特徴とするものである。
The present invention connects a reactor to the low-voltage side of a step-up transformer in a power supply circuit, and uses the inductance of this reactor and step-up transformer to suppress series resonance due to the frequency of input power with respect to the capacitance of the electrode dielectric. It is characterized by the fact that it occurs.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、電源回路が直列共振の状態と
なり、負荷インピーダンスは抵抗成分となる。こ
のため、電源の電力は良好な力率で負荷に印加さ
れる。
According to the present invention, the power supply circuit enters a series resonance state, and the load impedance becomes a resistance component. Therefore, power from the power supply is applied to the load with a good power factor.

リアクトルのインダクタンスは、リアクトルが
昇圧トランスの低圧側に接続されており、また、
昇圧トランスのもれリアクタンスが利用されるた
め、比較的小さな容量のものでよい。
The inductance of the reactor is that the reactor is connected to the low voltage side of the step-up transformer, and
Since the leakage reactance of the step-up transformer is utilized, a relatively small capacity one is sufficient.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、添付図面を参
照しながら説明する。なお、上述した従来技術と
同一の構成要素については、同一の符号を用いる
こととする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals are used for the same components as in the prior art described above.

まず、第4図ないし第5図を参照しながら、本
発明の基本的な原理について説明する。第4図に
おいて、14はリアクトルで、このリアクトル1
4は電極2A,2Bと直列に接続されている。
First, the basic principle of the present invention will be explained with reference to FIGS. 4 and 5. In Fig. 4, 14 is a reactor, and this reactor 1
4 is connected in series with electrodes 2A and 2B.

第5図は、第4図の電気的な等価回路である。
ここで、上記リアクトル14と各静電容量11
A,11Bの直列回路が電源1の出力周波数に直
列共振するようにリアクトル14の値を選ぶと、
このリアクトル14と静電容量11A,11Bの
直列インピーダンスはゼロとなり、第6図に示す
ように電源1の負荷は無声放電の等価抵抗13の
みとなつて、電源1の出力電圧は全て無声放電電
圧となり、最大の電力が電源1より無声放電に投
入される。
FIG. 5 is an electrical equivalent circuit of FIG. 4.
Here, the reactor 14 and each capacitance 11
If the value of reactor 14 is chosen so that the series circuit of A and 11B resonates in series with the output frequency of power supply 1, then
The series impedance of the reactor 14 and the capacitances 11A and 11B becomes zero, and as shown in FIG. 6, the load on the power supply 1 is only the silent discharge equivalent resistance 13, and the output voltage of the power supply 1 is entirely the silent discharge voltage. Therefore, the maximum power is input from the power source 1 to silent discharge.

以上のように、本発明は、直列共振の現象を利
用するものである。以下、本発明の実施例につい
て説明する。
As described above, the present invention utilizes the phenomenon of series resonance. Examples of the present invention will be described below.

無声放電は一般に高電圧が必要であるので、第
7図に示すように昇圧トランス16を使用する場
合が多いが、昇圧トランス16の低圧側にリアク
トル14を接続すれば、リアクトル14のインダ
クタンスは、第4図に示した電極2A,2Bに直
接接続したものに比べてさらに小さな値で済む。
Since silent discharge generally requires high voltage, a step-up transformer 16 is often used as shown in FIG. 7, but if the reactor 14 is connected to the low voltage side of the step-up transformer 16, the inductance of the reactor 14 is The value can be even smaller than that of the electrodes 2A and 2B shown in FIG. 4, which are directly connected.

上記リアクトル14には、電源1より電極2
A,2Bまでの配線のインダクタンスや、昇圧ト
ランス16のもれインダクタンスが必要に応じて
含まれる。
The reactor 14 is connected to the electrode 2 from the power source 1.
The inductance of the wiring up to A and 2B and the leakage inductance of the step-up transformer 16 are included as necessary.

第8図は、昇圧トランス16の1次側における
等価インピーダンスを示すものである。
FIG. 8 shows the equivalent impedance on the primary side of the step-up transformer 16.

ここで、トランスの1次側に対する2次側の巻
数比をnとすると、静電容量17は静電容量11
A,11Bの直列容量のn2倍、抵抗18は等価抵
抗13の1/n2になる。これらの値をそれぞれ
n2C,R/n2とし、リアクトル14のインダンタ
ンスをL、電源1の出力電圧をEとすれば、抵抗
18に消費される電力Wは W=(E/jωLR/n2+1/jωn2c)
2・R/n2=RE2/{R/n+j(ωnL−1/ωnc)}2
…(1) と表すことができる。
Here, if the turns ratio of the secondary side to the primary side of the transformer is n, then the capacitance 17 is the capacitance 11
The resistance 18 is n 2 times the series capacitance of A and 11B, and 1/n 2 of the equivalent resistance 13. Each of these values
If n 2 C, R/n 2 , the inductance of the reactor 14 is L, and the output voltage of the power supply 1 is E, the power W consumed by the resistor 18 is W = (E/jωLR/n 2 +1/jωn 2c )
2・R/n 2 =RE 2 /{R/n+j(ωnL−1/ωnc)} 2
…(1) It can be expressed as:

この時、電力Wが最大になる条件は、分母の虚
数部 (ωnL−1/ωnc)=0の時である。
At this time, the condition for the maximum power W is when the imaginary part of the denominator (ωnL-1/ωnc)=0.

よつて巻数比nが n=1/ω√Lc …(2) のとき電力Wは W=n2E2/R …(3) となる。 Therefore, when the turns ratio n is n=1/ω√Lc...(2), the power W is W=n 2 E 2 /R...(3).

また上記式(2)を書き直すと ωL=1/ωn2c となり、リアクタンスLと静電容量n2cとの直列
共振の条件を満たしている。そのため、リアクト
ル14の静電容量17の直列インピーダンスはゼ
ロとなり、第8図は第9図のように書き直すこと
ができる。すなわち巻数比n=1/ω√Lcとなるよ うな値を選ぶことにより、リアクトル14と静電
容量11A,11Bを直列共振させることができ
る。
Moreover, when the above equation (2) is rewritten, ωL=1/ωn 2 c, which satisfies the condition for series resonance between the reactance L and the capacitance n 2 c. Therefore, the series impedance of the capacitance 17 of the reactor 14 becomes zero, and FIG. 8 can be rewritten as shown in FIG. 9. That is, by selecting a value such that the turns ratio n=1/ω√Lc, the reactor 14 and the capacitances 11A and 11B can be made to resonate in series.

以上説明したように、この実施例によれば、電
源回路内のうち、昇圧トランスの低圧側にリアク
トルを接続し、このリアクトルのリアクタンス
と、昇圧トランスのもれリアクタンスとの合計の
リアクタンスと、電極の誘電体の静電容量とに対
して、直列共振を行うこととしたので、電源の電
力が有効にレーザ出力として取出され、力率の改
善も行われる。
As explained above, according to this embodiment, a reactor is connected to the low voltage side of the step-up transformer in the power supply circuit, and the total reactance of the reactor, the leakage reactance of the step-up transformer, and the electrode Since series resonance is performed with respect to the capacitance of the dielectric material, the power of the power source is effectively extracted as a laser output, and the power factor is also improved.

更に、電源やリアクトルの容量が低減されて、
装置の小型化を図ることができる。
Furthermore, the capacity of the power supply and reactor is reduced,
The device can be made smaller.

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば直列共振を行うリアクタンス
として、電源1から電極2A,2Bまでの配線の
インダクタンスを含めるようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and for example, the inductance of the wiring from the power source 1 to the electrodes 2A and 2B may be included as the reactance for performing series resonance.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、昇圧ト
ランスの低圧側にリアクトルを接続し、このリア
クトルと昇圧トランスのインダクタンスによつ
て、電極の静電容量に対し直列共振が生ずるよう
にしたので、以下のような効果がある。
As explained above, according to the present invention, a reactor is connected to the low voltage side of the step-up transformer, and series resonance is caused by the inductance of the reactor and the step-up transformer with respect to the capacitance of the electrodes. It has the following effects.

電源の電力が有効に無声放電電力として投入
され、良好にレーザ出力を得ることができる。
Power from the power source is effectively input as silent discharge power, and a good laser output can be obtained.

力率が改善される。 Power factor is improved.

同一のレーザ出力を得るための電源出力が低
減され、電源容量の低減化を図ることができ、
装置の小型化を図ることができる。
The power output required to obtain the same laser output is reduced, and the power capacity can be reduced.
The device can be made smaller.

昇圧トランスのもれインダクタンスが有効に
活用されるとともに、リアクトルの容量が低減
化される。
The leakage inductance of the step-up transformer is effectively utilized and the capacity of the reactor is reduced.

直列共振の条件を満たす回路定数の設定を、
種々の昇圧トランスに対して容易に行うことが
できる。
Setting the circuit constants that satisfy the conditions for series resonance,
This can be easily applied to various step-up transformers.

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

第1図ないし第3図はそれぞれ従来のレーザ装
置を示したもので、第1図はその構成を説明する
図、第2図は断面図、第3図は電気的な等価回路
図、第4図ないし第6図はそれぞれこの発明によ
るレーザ装置の基本的な構成を示したもので、第
4図はその原理を説明する図、第5図は電気的な
等価回路図、第6図は等価回路の動作を説明する
図、第7図〜第9図はそれぞれこの発明の実施例
を説明する構成図である。 図において、1は電源、2A,2Bは電極、3
はレーザ媒質ガス、4はレーザ発振器、5は無声
放電、6は全反射鏡、7は部分透過鏡、8はレー
ザ光、9A,9Bは導体、10A,10Bは誘電
体、11A,11Bは誘電体の静電容量、13は
無声放電の等価インピーダンス、14はリアクト
ル、16は昇圧トランス、17,18は昇圧トラ
ンス16の1次側より見た電極の等価インピーダ
ンスである。なお、図中同一符号は同一又は相当
部分を示す。
Figures 1 to 3 each show a conventional laser device, with Figure 1 being a diagram explaining its configuration, Figure 2 being a sectional view, Figure 3 being an electrical equivalent circuit diagram, and Figure 4 being an electrical equivalent circuit diagram. 6 through 6 respectively show the basic configuration of the laser device according to the present invention, FIG. 4 is a diagram explaining the principle, FIG. 5 is an electrical equivalent circuit diagram, and FIG. 6 is an equivalent diagram. The diagrams illustrating the operation of the circuit and FIGS. 7 to 9 are configuration diagrams illustrating embodiments of the present invention, respectively. In the figure, 1 is a power supply, 2A, 2B are electrodes, 3
is a laser medium gas, 4 is a laser oscillator, 5 is a silent discharge, 6 is a total reflection mirror, 7 is a partially transmission mirror, 8 is a laser beam, 9A, 9B are conductors, 10A, 10B are dielectrics, 11A, 11B are dielectrics 13 is the equivalent impedance of silent discharge, 14 is the reactor, 16 is the step-up transformer, and 17 and 18 are the equivalent impedances of the electrodes seen from the primary side of the step-up transformer 16. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 レーザ媒質ガス中に対向配置されており、そ
の表面に誘電体が設けられている電極間に、昇圧
トランスにより昇圧された交流電力を印加して無
声放電を行うことによつて、前記レーザ媒質ガス
を励起し、レーザ出力を得る無声放電励起レーザ
装置において、 前記昇圧トランスの低圧側にリアクトルを接続
し、このリアクトルのインダクタンス及び前記昇
圧トランスのもれインダクタンスを各々利用し
て、前記誘電体の静電容量に対し、前記交流電力
の周波数による直列共振が生ずるように回路定数
を設定したことを特徴とする無声放電励起レーザ
装置。
[Scope of Claims] 1. Silent discharge is performed by applying AC power boosted by a step-up transformer between electrodes that are placed facing each other in a laser medium gas and have a dielectric material provided on their surfaces. Therefore, in the silent discharge excitation laser device that excites the laser medium gas and obtains a laser output, a reactor is connected to the low voltage side of the step-up transformer, and the inductance of this reactor and the leakage inductance of the step-up transformer are respectively utilized. A silent discharge excited laser device, characterized in that circuit constants are set so that series resonance due to the frequency of the alternating current power occurs with respect to the capacitance of the dielectric.
JP17753981A 1981-11-05 1981-11-05 Silent discharge exciting laser device Granted JPS5879784A (en)

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