JPH0432283A

JPH0432283A - ガスレーザ出力装置

Info

Publication number: JPH0432283A
Application number: JP13917290A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Takagi; 茂行高木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1992-02-04

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、ＴＥＡＣＯ２やエキシマレーザ等のガスレー
ザ出力装置に関する。

（従来の技術）第４図はガスレーザ出力装置の構成図である。

高圧電源回路１には整流回路２が備えられている。

この整流回路２の出力端子間には電源コンデンサ３が接
続されるとともにパルストランス４の一次コイル４ａが
接続されている。又、電源コンデンサ３とパルストラン
ス４の一次コイル４ａとの間には半導体スイッチング素
子であるサイリスタ５が接続されている。このサイリス
タ５は図示しない導通制御回路から所定周期毎に送出さ
れるゲート信号を受けて導通する。

一方、パルストランス４の二次コイル４ｂの両端には放
電用スイッチング素子としてのサイラトロン６が接続さ
れるとともに二次コイル４ｂの一端に主コンデンサ７を
介してガスレーザ管８が接続されている。このガスレー
ザ管８は内部にガスレーザ媒体が封入されるとともに一
対の主電極９゜１０が対向配置されている。そして、ガ
スレーザ管８には各主電極９，１０に対して予備電離用
ピン電極が並設されている。又、ガスレーザ管８には図
示しない光共振器が設けられている。なお、ガスレーザ
管８には充電コイル１１が接続されている。

かかる構成であれば、整流回路２から出力される電気エ
ネルギは電源コンデンサ３に充電される。

この状態にサイリスタ５が導通すると、主コンデンサ３
から一次コイル４ａ、サイリスタ５から形成されるルー
プ回路に第５図に示すパルス電流■が流れるとともに、
このパルス電流■はパルストランス４の誘導作用により
その二次コイル４ｂに電流が流れる。これにより、主コ
ンデンサ７は７充電コイル１１とにより決まる時定数に
従って充電される。そして、サイリスタ５の導通タイミ
ングによりも一定期間遅れてサイリスタ６にトリガ信号
が入力されてサイリスタ６が導通すると、主コンデンサ
７に蓄えられた電気エネルギはガスレーザ管８に供給さ
れる。このとき、主コンデンサ７の電圧Ｖは第５図に示
すように低下する。かくして、ガスレーザ管８の各主電
極９．１０間に主放電が発生してガスレーザ媒質が励起
され、光共振器において光反射が起こり、この結果レー
ザ光が出力される。

ところで、サイラトロン６は導通後、数十μｓ経過する
と絶縁状態に戻るので、主コンデンサ７の電圧Ｖは第５
図に示すように急激に下降し、この後に僅かに上昇する
。ところが、サイラトロン６が寿命になると、導通後に
絶縁状態に戻らなくなる。つまり、サイラトロン６は導
通状態にある。

この状態にサイリスタ５が再び導通すると、パルストラ
ンス４の二次コイル４ｂ側は短絡されているのと等価で
あるので、パルストランス４の二次コイル４ｂには第６
図に示すように大電流Ｉが流れる。このため、サイリス
タ５には耐電流以上の電流が流れ、サイリスタ５は破壊
される。

このサイリスタ５の破壊を防止するために、サイリスタ
５に対して直列にヒユーズを接続することが考えられる
が、ヒユーズは熱溶断であるために溶断するまでに時間
がかかる。このため、ヒユーズの溶断の前にサイリスタ
５が破壊される。

（発明が解決しようとする課題）以上のようにサイラトロン６の絶縁状態が戻らない場合
にサイリスタ５が導通すると、サイリスタ５に大電流が
流れてサイリスタ５は破壊される。

そこで本発明は、放電用スイッチング素子の絶縁状態が
戻らない場合に半導体スイッチング素子が導通しても半
導体スイッチング素子を破壊せずに安定してレーザ光を
出力できるガスレーザ出力装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、パルストランスの一次コイル両端に対して電
源コンデンサ及び半導体スイッチング素子の直列回路を
接続するとともに電源コンデンサに対して高圧直流出力
回路を接続し、かつパルストランスの二次コイル両端に
放電用スイ・ソチング素子を接続するとともに二次コイ
ルの一端に主コンデンサを介してガスレーザ管を接続し
て成るガスレーザ出力装置において、パルストランスの
一次コイル、電源コンデンサ及び半導体スイ・ンチング
素子から形成されるループ回路に最大ピーク電流が半導
体スイッチング素子の最大ピーク電流よりも小さい保護
導通素子を接続して上記目的を達成しようとするガスレ
ーザ出力装置である。

（作用）このような手段を備えたことにより、電源コンデンサの
充電エネルギを半導体スイ・ソチング素子の導通により
パルストランスを介して主コンデンサに充電し、この主
コンデンサの充電エネルギを放電用スイッチング素子の
導通によりガスレーザ管に供給するものにあって、放電
用スイッチング素子の絶縁状態が戻らないと、大電流が
パルストランスの一次コイル、電源コンデンサ、半導体
スイッチング素子及び保護導通素子から形成されるルー
プ回路に大電流が流れ、これにより保護導通累子は半導
体スイッチング素子より先に破壊される。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお、第４図と同一部分には同一符合をイｊしてそ
の詳しい説明は省略する。

第１図はガスレーザ出力装置の構成図である。

高圧電源回路２０における主コンデンサ３とパルストラ
ンス４の一次コイル４ａとの間には保護回路２１が接続
されている。この保護回路２］はサイラトロン６の絶縁
状態が戻らなす、サイリスタ５が導通【、て電源コンデ
ンサ３からパルストランス４の一次コイル４ａ４、サイ
リスタ５に大電流が流れたときにサイリスタ５の破壊を
防止する機能を有している。具体的には各保護用ダイオ
ード２２．２３をそれぞれ極性を逆にして並列接続した
構成となっている。これら保護用ダイオード２２．２３
は耐圧がサイリスタ５と同一で最大ピーク電流がサイリ
スタ５の最大ピーク電流よりも５０％〜８０％程度小さ
く設定されている。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

整流回路２から出力される電気エネルギは電源コンデン
サ３に充電される。この状態にサイリスタ５が導通する
と、主コンデンサ３から保護用ダイオード２２、−次コ
イル４ａ、サイリスタ５から形成されるループ回路に第
２図に示すパルス電流Ｉが流れる。このパルス電流工は
パルストランス４の誘導作用によりその二次コイル４ｂ
に電流か流れる。これにより、主コンデンサ７は充電コ
イル１］に従って充電される。そして、サイリスタ５の
導通タイミングによりも一定期間遅れてサイリスタ６が
導通すると、主コンデンサ７に蓄えられた電気エネルギ
はガスレーザ管８に供給される。このとき、主コンデン
サ７の電圧■は第２図に示すように低下する。かくして
、ガスレーザ管８の各主電極９，１０間に主放電か発生
してガスレーザ媒質が励起され、共振器において光反射
が起こり、この結果レーザ光が出力される。

ところで、サイラトロン６が寿命になると、導通後に絶
縁状態に戻らなくなる。この状態にサイリスタ５が再び
導通すると、パルストランス４の二次コイル４ｂ側は短
絡されているのと等価であるので、パルストランス４の
二次コイル４ｂには第３図に示すように大電流■が流れ
る。この大電流Ｉは主コンデンサ３、各保護用ダイオー
ド２２゜２３、−次コイル４ａ及びサイリスタ５から形
成されるループ回路に流れる。このとき、大電流Ｉが各
保護用ダイオード２２．２３の最大ピーク電流以上にな
ると、各保護用ダイオード２２２３のうちいずれか一方
又は両方が破壊される。各保護用ダイオード２２．２３
のうちいずれか一方又は両方が破壊されると、上記ルー
プ回路に流れる大電流■は第３図に示すように各保護用
ダイオード２２．２３の最大ピーク電流でしゃ断される
。

この結果、サイリスタ５は破壊されない。

このように上記一実施例においては、サイラトロン６の
絶縁状態が戻らないと、大電流Ｉがパルストランス４の
一次コイル４ａ、電源コンデンザ３、サイリスタ５及び
各保護用ダイオード２２゜２３に流れ、これにより各保
護用ダイオード２２゜２３はサイリスタ５よりも先に破
壊される構成としたので、サイリスタ５を破壊すること
がなくなる。各保護用ダイオード２２．２３の価格はサ
イリスタ５の価格と比較して低く例えばサイリスタ５の
１０分の１から　１００分の１の価格であり、たとえ保
護用ダイオード２２．２３が破壊されて交換しても経済
的である。

又、保護用ダイオード２２．２３が破壊された時点でサ
イラトロン６が寿命であることが判定でき、このとき最
良のタイミングでサイラトロン６を交換できる。

さらに、保護用ダイオード２２．２３の破壊をモニタす
ることによってサイラトロン６の寿命が分かる。例えば
、サイラトロン６の寿命は１０９〜１０１０シヨツトで
あるので、レーザ出力の繰り返し数１０００Ｈｚでａｏ
ｏ　〜３０００時間となる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、保
護回路２１はサイリスタ５の鰻大ピーク電流よりも小さ
い最大ピーク電流を有する一方向性の各種半導体素子で
もよい。又、サイラトロン６に限らず、半導体スイッチ
ング素子が短絡した場合の保護にも適用できる。さらに
、整流回路２に代って高圧直流電源を設けても良い。又
、上記実施例ではスイッチング素子としてサイリスタを
用いたが、パワートランジスタ、ＧＯＴ等に置き換えて
も良い。

［発明の効果コ以上詳記したように本発明によれば、放電用スイッチン
グ素子の絶縁状態が戻らない場合に半導体スイッチング
素子が導通しても半導体スイッチング素子を破壊せずに
安定してレーザ光を出力できるガスレーザ出力装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係わるガスレーザ出力装置
の一実施例を説明するための図であって、第１図は構成
図、第２図及び第３図は動作を説明するための図、第４
図乃至第６図は従来装置を説明するための図である。２・・・整流回路、３・・・電源コンデンサ、４・・・
７くルストランス、５・・・サイリスタ、６・・・サイ
ラトロン、７・・・主コンデンサ、８・・・ガスレーザ
管、９．１０・・・主電極、１１・・・充電コイル、２
０・・・高圧電源回路、２１・・・保護回路、２２．２
３・・・保護用ダイオード。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

パルストランスの一次コイル両端に対して電源コンデン
サ及び半導体スイッチング素子の直列回路を接続すると
ともに前記電源コンデンサに対して高圧直流出力回路を
接続し、かつ前記パルストランスの二次コイル両端に放
電用スイッチング素子を接続するとともに前記二次コイ
ルの一端に主コンデンサを介してガスレーザ管を接続し
て成るガスレーザ出力装置において、前記パルストラン
スの一次コイル、前記電源コンデンサ及び前記半導体ス
イッチング素子から形成されるループ回路に最大ピーク
電流が前記半導体スイッチング素子の最大ピーク電流よ
りも小さい保護導通素子を接続したことを特徴とするガ
スレーザ出力装置。