JPH05121808A - パルスレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スイッチの動作責務を大幅に軽減し、レーザ
の動作領域の拡大を実現可能なパルスレーザ発振装置を
提供する。また、外部制御を可能とすることにより発振
効率を向上する。 【構成】 レーザガスを気密充填した容器内に対向配置
された一対の主電極１，２間に、第１のコンデンサ２１
と第２のコンデンサ２２を直列接続し、両者の接続点を
接地する。第１の電源回路、例えば、高圧電源９、充電
抵抗８、コンデンサ５、及びスイッチ７を含む回路によ
って、第１のコンデンサ２１をパルス充電する。第２の
電源回路、例えば、高圧電源２３及び充電抵抗８を含む
回路によって、第２のコンデンサ２２を直流充電する。
放電１１の放電開始時刻を制御する第１の制御手段２８
と、第２の電源回路の電圧を制御する第２の制御手段２
８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスレーザ発振装置
に係り、特に、その電源構成に改良を施したパルスレー
ザ発振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電励起方式のガスレーザ発振装置で
は、レーザガス中で空間的に均一なグロー放電を発生さ
せてレーザ発振を得ているが、横方向励起パルスＣＯ₂
レーザやエキシマレーザを初めとするパルスレーザ発振
装置では、レーザガス圧力が大気圧以上であり、さら
に、電子付着性の強いガス成分を含んでいるため、グロ
ー放電を均一に点弧することは困難である。このため、
グロー放電点弧に先立って予備電離を行うと共に、高速
のパルス電圧を放電部に印加してグロー放電を形成する
のが一般的である。以下には、このようなパルスレーザ
発振装置の幾つかの従来技術について説明する。

【０００３】（１）第１従来例…図１６ 図１６は、従来のパルスレーザ発振装置の放電部構成及
び励起電源回路の一例を示す構成図である。すなわち、
レーザガスを気密充填した図示していない容器内に、一
対の主電極１，２が対向して配設され、一方の主電極２
は接地されている。また、他方の主電極１には予備電離
電極３ａが接続され、両者は電気的に同電位になってい
る。レーザガス中には、この予備電離電極３ａに対向し
て、ギャップ４を介し、予備電離電極３ｂが配設されて
いる。

【０００４】この予備電離電極３ｂは、主電極１を機械
的に支持する導体から電気的に絶縁されてレーザガス中
から引き出され、コンデンサ（Ｃｓ）５の一端に接続さ
れると共に、充電用インダクタンス６に接続されてい
る。充電用インダクタンス６の他端は接地されている。
また、コンデンサ（Ｃｓ）５の他端は、スイッチ７を介
して接地されると共に、充電抵抗８を介して高圧電源
（ＨＶ）９に接続されている。さらに、主電極１，２間
には、コンデンサ（Ｃｂ）１０が接続されている。な
お、以上のコンデンサ、抵抗、及びインダクタンス類
は、単体で構成されるか、あるいは、複数個が並列に接
続されて構成されている。また、主電極１，２の対向軸
に直交する方向（紙面に対して垂直な方向）には光共振
器（図示せず）が配設されている。

【０００５】以上のように構成された図１６のパルスレ
ーザ発振装置の動作は、次の通りである。まず、初期状
態においては、スイッチ７は開いており、コンデンサ
（Ｃｓ）５は、［高圧電源（ＨＶ）９−充電抵抗８−コ
ンデンサ（Ｃｓ）５−充電用インダクタンス６−接地］
という経路で充電されている。一方、コンデンサ（Ｃ
ｂ）１０は充電されていないので、主電極１は接地電位
となっている。

【０００６】続いて、この状態からスイッチ７が閉じら
れると、コンデンサ（Ｃｓ）５のスイッチ７側の電位は
接地電位となるので、コンデンサ（Ｃｓ）５の予備電離
電極３ｂ側の電位は、コンデンサ（Ｃｓ）５に充電され
た極性と逆の極性で予備電離電極３ｂに加わる。一方、
予備電離電極３ａは接地電位であるため、ギャップ４に
は高電圧が加わり、ギャップ４でスパーク放電が発生す
る。このスパーク放電により発生する紫外線によって、
主電極１，２間のレーザガスが予備電離される。

【０００７】また、コンデンサ（Ｃｓ）５に蓄えられた
電荷は、［スイッチ７−コンデンサ（Ｃｓ）５−予備電
離電極３ｂ−ギャップ４−予備電離電極３ａ−主電極１
−コンデンサ（Ｃｂ）１０］という経路で流れ、コンデ
ンサ（Ｃｂ）１０の端子間電圧が上昇していく。このよ
うにコンデンサ（Ｃｂ）１０の端子間電圧が上昇して、
主電極１，２間に加わる電圧が、最終的に、レーザガス
の放電破壊電圧以上に達すると、主電極１，２間にグロ
ー放電１１が形成され、レーザガスが励起されて、図示
していない光共振器の作用によりレーザ光が紙面垂直方
向に出射される。

【０００８】（２）第２従来例…図１７ 図１７は、従来のパルスレーザ発振装置の放電部構成及
び励起電源回路の一例を示す構成図である。すなわち、
レーザガスを気密充填した放電容器１２内に、一対の主
電極１，２が対向して配設され、主電極１，２間には、
コンデンサ（Ｃｐ）１３及びインダクタンス（Ｌ）１４
が接続されている。一方の主電極２は接地されており、
また、他方の主電極１には、コンデンサ（Ｃ１）１５の
一端が接続されている。コンデンサ（Ｃ１）１５の他端
は、スイッチ（ＳＷ）１６に接続されており、コンデン
サ（Ｃ１）１５及びスイッチ（ＳＷ）１６は、インダク
タンス（Ｌ）１４の両側に直列接続されている。

【０００９】さらに、コンデンサ（Ｃ１）１５及びスイ
ッチ（ＳＷ）１６の接続点は、充電抵抗（Ｒ１）１７を
介して高圧電源（ＨＶ１）１８に接続されている。な
お、前述した第１従来例と同様に、以上のコンデンサ、
抵抗、及びインダクタンス類は、単体で構成されるか、
あるいは、複数個が並列に接続されて構成されている。
そして、主電極１，２の対向軸に直交する方向（紙面に
対して垂直な方向）には光共振器（図示せず）が配設さ
れている。

【００１０】以上のように構成された図１７のパルスレ
ーザ発振装置の動作は、次の通りである。まず、初期状
態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開いており、コ
ンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ１）１８−
充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）１５−イン
ダクタンス（Ｌ）１４−接地］という経路で充電されて
いる。この時点において、主電極１は接地電位になって
いる。

【００１１】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５に充電され
た電圧Ｖ０はコンデンサ（Ｃｐ）１３に加わり、コンデ
ンサ（Ｃｐ）１３の端子間電圧が上昇していく。このよ
うにコンデンサ（Ｃｐ）１３の端子間電圧が上昇して、
主電極１，２間に加わる電圧が、最終的に、レーザガス
の放電破壊電圧以上に達すると、主電極１，２間にグロ
ー放電４が形成され、レーザガスが励起されて、図示し
ていない光共振器の作用によりレーザ光が紙面垂直方向
に出射される。

【００１２】（３）第３従来例…図１８、図１９ 図１８は、従来のパルスレーザ発振装置の放電部構成及
び励起電源回路の一例を示す構成図である。すなわち、
レーザガスを気密充填した放電容器１２内に、一対の主
電極１，２が対向して配設され、主電極１，２間には、
インダクタンス１４が接続されると共に、互いに直列接
続されたコンデンサ（Ｃ１）１５，（Ｃ２）１９が接続
されている。一方の主電極２は接地されており、また、
他方の主電極１には、コンデンサ（Ｃ２）１９の一端が
接続されている。

【００１３】さらに、コンデンサ（Ｃ１）１５，（Ｃ
２）１９の直列接続点は、スイッチ（ＳＷ）１６を介し
て接地されると共に、充電抵抗（Ｒ１）１７を介して高
圧電源（ＨＶ１）１８に接続されている。なお、前述し
た第１、第２従来例と同様、以上のコンデンサ、抵抗、
及びインダクタンス類は、単体で構成されるか、あるい
は、複数個が並列に接続されて構成されている。そし
て、主電極１，２の対向軸に直交する方向（紙面に対し
て垂直な方向）には光共振器（図示せず）が配設されて
いる。

【００１４】以上のように構成された図１８のパルスレ
ーザ発振装置の動作は、次の通りである。まず、初期状
態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開いており、コ
ンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ１）１８−
充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）１５−接
地］という経路で充電されている。これに対し、コンデ
ンサ（Ｃ２）１９は、［高圧電源（ＨＶ１）１８−充電
抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ２）１９−インダク
タンス（Ｌ）１４−接地］という経路で充電されてい
る。この時点において、主電極１は接地電位になってい
る。

【００１５】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５とスイッチ
（ＳＷ）１６によって形成されるループ内を電流が流
れ、コンデンサ（Ｃ１）１５とコンデンサ（Ｃ２）１９
の接続点の電位は変化する。この場合、主電極１の電位
は、コンデンサ（Ｃ１）１５の端子間電圧とコンデンサ
（Ｃ２）１９の端子間電圧との和になるので、コンデン
サ（Ｃ１）１５の端子間電圧の変化が主電極１に表れ
る。そして、コンデンサ（Ｃ１）１５の端子間電圧が初
期充電状態と逆転した時点で、主電極１に加わる電圧
は、高圧電源（ＨＶ１）１８の電圧Ｖ０の約２倍にな
る。また、主電極１，２間に加わる電圧波形は、図１９
のようになる。主電極１，２間に加わる電圧が、最終的
に、レーザガスの放電破壊電圧以上に達すると、主電極
１，２間にグロー放電４が形成され、レーザガスが励起
されて、図示していない光共振器の作用によりレーザ光
が紙面垂直方向に出射される。

【００１６】（４）第４従来例…図２０、図２１ 図２０は、従来のパルスレーザ発振装置の放電部構成及
び励起電源回路の一例を示す構成図である。すなわち、
レーザガスを気密充填した放電容器１２内に、一対の主
電極１，２が対向して配設され、主電極１，２間には、
インダクタンス（Ｌ）１４が接続されている。一方の主
電極２は接地されており、また、他方の主電極１には、
コンデンサ（Ｃ１）１５の一端が接続されている。コン
デンサ（Ｃ１）１５の他端は、スイッチ（ＳＷ）１６に
接続されており、コンデンサ（Ｃ１）１５及びスイッチ
（ＳＷ）１６は、インダクタンス（Ｌ）１４の両側に直
列接続されている。

【００１７】さらに、コンデンサ（Ｃ１）１５及びスイ
ッチ（ＳＷ）１６の接続点は、充電抵抗（Ｒ１）１７を
介して高圧電源（ＨＶ１）１８に接続されている。な
お、前述した第１乃至第３従来例と同様に、以上のコン
デンサ、抵抗、及びインダクタンス類は、単体で構成さ
れるか、あるいは、複数個が並列に接続されて構成され
ている。そして、主電極１，２の対向軸に直交する方向
（紙面に対して垂直な方向）には光共振器（図示せず）
が配設されている。

【００１８】以上のように構成された図２０のパルスレ
ーザ発振装置の動作は、次の通りである。まず、初期状
態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開いており、コ
ンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ１）１８−
充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）１５ーイン
ダクタンス（Ｌ）１４−接地］という経路で充電されて
いる。この時点において、主電極１は接地電位になって
いる。

【００１９】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５に充電され
た電圧Ｖ０は、主電極１に加わる。この場合、主電極
１，２間に加わる電圧波形は、図１６のようになる。主
電極１，２間に加わる電圧が、最終的に、レーザガスの
放電破壊電圧以上に達すると、主電極１，２間にグロー
放電４が形成され、レーザガスが励起されて、図示して
いない光共振器の作用によりレーザ光が紙面垂直方向に
出射される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のパルスレーザ発振装置は、次のような欠点を有
していた。すなわち、いずれの従来例においても、グロ
ー放電の発生に必要な電圧を、スイッチによって開閉す
ることが必要になる。このため、スイッチの最高使用電
圧は、高圧電源の電圧以上に設定する必要があり、スイ
ッチには高耐圧の素子が要求される。また、放電部に加
わるパルス電圧は十分短時間であることが要求されるの
で、スイッチを流れる電流の最大値及び時間変化率は非
常に大きくなっている。

【００２１】以上の理由から、使用可能なスイッチの種
類が限定され、設計上の制約が大きくなる上、スイッチ
ングエネルギー損失が増大するため、スイッチの寿命も
短くなり、さらに、スイッチの特性で決定される許容電
流最大値及び許容電流変化率以上には、充電電圧を上げ
ることができなかった。そして、このように、利用でき
るスイッチの動作範囲及び種類が限定されるため、繰り
返し運転や長寿命運転といった産業応用上必要な運転動
作を実現するのは困難であった。

【００２２】また、第１従来例においては、グロー放電
の放電開始電圧は、コンデンサ（Ｃｂ）１０の充電速度
及び電圧で決定されるため、外部制御ができないという
欠点があった。エキシマレーザの場合は、特に放電イン
ピーダンスが低く、コンデンサ（Ｃｂ）１０に蓄えたエ
ネルギーしか利用することができず、コンデンサ（Ｃ
ｓ）５に蓄えた全エネルギーをグロー放電に注入するこ
とができないため、発振効率が低いといった欠点があっ
た。

【００２３】本発明は、上記のような従来技術の欠点を
解消するために提案されたものであり、その目的は、ス
イッチの動作責務を大幅に軽減し、レーザの動作領域の
拡大を実現可能なパルスレーザ発振装置を提供すること
である。また、外部制御を可能とすることにより発振効
率を向上することも、目的の一つである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のパルス
レーザ発振装置は、前記第１従来例の改良技術として提
案された発明である。すなわち、請求項１に記載のパル
スレーザ発振装置は、レーザガスを気密充填した容器内
に対向配置された一対の主電極と、前記主電極間に接続
されたコンデンサを有し、前記コンデンサの充電により
前記主電極間に放電を発生させて前記レーザガスを励起
し、レーザ発振を行うパルスレーザ発振装置において、
前記コンデンサを、第１のコンデンサと第２のコンデン
サに２分割して直列接続し、その接続点を接地すると共
に、前記第１のコンデンサをパルス充電する第１の電源
回路と、前記第２のコンデンサを直流充電する第２の電
源回路と、前記放電の放電開始時刻を外部より制御する
第１の制御手段と、前記第２の電源回路の電源電圧を制
御する第２の制御手段を設けたことを特徴としている。

【００２５】請求項２に記載のパルスレーザ発振装置
は、請求項１に記載の発明と同様に、前記第１従来例の
改良技術として提案された発明であり、請求項１に記載
のパルスレーザ発振装置における第２の制御手段に代え
て、異なる第２の制御手段を使用している。すなわち、
請求項２に記載のパルスレーザ発振装置は、レーザガス
を気密充填した容器内に対向配置された一対の主電極
と、前記主電極間に接続されたコンデンサを有し、前記
コンデンサの充電により前記主電極間に放電を発生させ
て前記レーザガスを励起し、レーザ発振を行うパルスレ
ーザ発振装置において、前記コンデンサを、第１のコン
デンサと第２のコンデンサに２分割して直列接続し、そ
の接続点を接地すると共に、前記第１のコンデンサをパ
ルス充電する第１の電源回路と、前記第２のコンデンサ
を直流充電する第２の電源回路と、前記放電の放電開始
時刻を外部より制御する第１の制御手段と、前記第２の
コンデンサの容量を制御する第２の制御手段を設けたこ
とを特徴としている。

【００２６】請求項３に記載のパルスレーザ発振装置
は、前記第２従来例の改良技術として提案された発明で
ある。すなわち、請求項３に記載のパルスレーザ発振装
置は、レーザガスを気密充填した容器内に対向配置され
た一対の主電極と、前記主電極間に接続されたコンデン
サを有し、前記コンデンサの充電により前記主電極間に
放電を発生させて前記レーザガスを励起し、レーザ発振
を行うパルスレーザ発振装置において、前記コンデンサ
を、第１のコンデンサと第２のコンデンサに２分割して
直列接続し、その接続点を接地すると共に、前記第１の
コンデンサをパルス充電する第１の電源回路と、前記第
２のコンデンサを直流充電する第２の電源回路と、前記
主電極間に発生する放電の主放電電流及び主電極間電圧
を測定して、前記第１及び第２の電源回路の出力電圧を
制御する制御手段を設けたことを特徴としている。

【００２７】請求項４に記載のパルスレーザ発振装置
は、前記第３及び第４従来例の改良技術として提案され
た発明である。すなわち、請求項４に記載のパルスレー
ザ発振装置は、レーザガスを気密充填した容器内に対向
配置された一対の主電極と、前記主電極間に接続された
インピーダンス素子と、前記インピーダンス素子をパル
ス充電する第１の電源回路を有し、前記インピーダンス
素子のパルス充電により前記主電極間に放電を発生させ
て前記レーザガスを励起し、レーザ発振を行うパルスレ
ーザ発振装置において、前記主電極間に、前記インピー
ダンス素子と直列にコンデンサを接続し、前記コンデン
サを直流充電する第２の電源回路を設けたことを特徴と
している。

【００２８】請求項５に記載のパルスレーザ発振装置
は、請求項４における第１の電源回路として、具体的
に、電圧倍増型のコンデンサ回路を使用することを特徴
としている。また、請求項６に記載のパルスレーザ発振
装置は、請求項４のインピーダンス素子として、具体的
に、インダクタンス、コンデンサ、またはトランスを使
用することを特徴としている。

【００２９】請求項７に記載のパルスレーザ発振装置
は、前記第４従来例の改良技術として提案された発明で
あり、請求項４に記載の発明における主電極間の直列接
続に、ギャップを付加している。すなわち、請求項７に
記載のパルスレーザ発振装置は、レーザガスを気密充填
した容器内に対向配置された一対の主電極と、前記主電
極間に接続されたインピーダンス素子と、前記インピー
ダンス素子をパルス充電する第１の電源回路を有し、前
記インピーダンス素子のパルス充電により前記主電極間
に放電を発生させて前記レーザガスを励起し、レーザ発
振を行うパルスレーザ発振装置において、前記主電極間
に、前記インピーダンス素子と直列にコンデンサ及びギ
ャップを接続し、前記コンデンサを直流充電する第２の
電源回路を設けたことを特徴としている。

【００３０】請求項８に記載のパルスレーザ発振装置
は、請求項７のインピーダンス素子として、具体的に、
インダクタンス、コンデンサ、またはトランスを使用す
ることを特徴としている。

【００３１】

【作用】以上のような構成を有する本発明のパルスレー
ザ発振装置によれば、放電を発生させるのに必要な全電
圧のうちの一部の電圧を、直流充電したコンデンサから
主電極間に供給し、残りの電圧を、パルス充電したコン
デンサまたはその他のインピーダンス素子から供給する
ことができる。従って、放電を発生させるのに必要なパ
ルス充電電圧を低減でき、パルス充電のためのスイッチ
ング電圧を低減でき、スイッチを流れる電流ピーク値を
低減できるため、スイッチの動作責務を大幅に軽減する
ことができ、スイッチングエネルギー損失を大幅に低減
することができる。

【００３２】そして、放電の放電開始時刻を外部より制
御する第１の制御手段と、直流充電用の電源回路の電源
電圧を制御するかまたは直流充電用のコンデンサの容量
を制御する第２の制御手段を設けた場合には、放電の開
始時刻を制御できることに加えて、放電部に注入される
エネルギーの移行効率を向上できるので、発振効率を向
上することができる。さらに、主電極間に発生する放電
の主放電電流及び主電極間電圧を測定して、直流充電用
及びパルス充電用の電源回路の出力電圧を制御する制御
手段を設けた場合には、直流充電電圧及びパルス充電電
圧の値を主電極間電圧と主放電電流値から決定できるた
め、発振効率を向上することができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明によるパルスレーザ発振装置の
複数の実施例について、図面を参照しながら具体的に説
明する。なお、図１６〜２１に示した従来技術と同一の
部材には同一の符号を付して、説明は省略する。

【００３４】（１）第１実施例…図１、図２ 図１は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部構
成及び励起電源回路の第１実施例を示す構成図である。
この第１実施例は、請求項１の発明に従う実施例であ
り、前記第１従来例の改良技術に相当する。図１に示す
ように、レーザガスを気密充填した図示していない容器
内に、一対の主電極１，２が対向して配設されており、
これら主電極１，２間には、図示していない送風機の作
用でレーザガスが循環して流れるようになっている。そ
して、主電極１，２間には、第１のコンデンサ（Ｃｐ）
２１と第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２が直列に接続さ
れ、両コンデンサ２１，２２の接続点は接地されてい
る。

【００３５】一方の主電極２は、充電抵抗８を介して直
流の高圧電源（ＨＶＡ）２３に接続されている。他方の
主電極１は、スイッチ７を介してコンデンサ（Ｃｓ）５
の一端に接続されている。このコンデンサ（Ｃｓ）５の
一端は、充電抵抗８を介して高圧電源（ＨＶ）９に接続
されており、コンデンサ（Ｃｓ）５の他端は接地されて
いる。また、主電極１の近傍には、予備電離電極３ａ，
３ｂが、主電極１と電気的に絶縁されて配設されてお
り、予備電離電極３ａと予備電離電極３ｂの間には、一
定のギャップ４が設けられている。

【００３６】そして、一方の予備電離電極３ａは、スイ
ッチ２４を介してコンデンサ（Ｃｔ）２５の一端に接続
され、他方の予備電離電極３ｂは、分流コイル２６を介
してコンデンサ（Ｃｔ）２５の他端に接続されている。
このコンデンサ（Ｃｔ）２５の両端は、充電抵抗８を介
して直流の高圧電源（ＨＶＢ）２７に接続されている。
さらに、図中２８は、制御回路であり、３つの高圧電源
９，２３，２７及び２つのスイッチ７，２４との間に、
図中破線で示すような制御ライン２９を有しており、高
圧電源９，２３，２７の電圧を制御すると共に、スイッ
チ７，２４の投入動作を制御する機能を有している。す
なわち、制御回路２８は、請求項１における第１の制御
手段及び第２の制御手段の機能を併せ持つ装置である。

【００３７】なお、より具体的には、制御回路２８は、
高圧電源（ＨＶ）９の電圧極性が、高圧電源（ＨＶＡ）
２３の電圧極性と常に逆極性となるようにこれらを制御
する機能を有しており、本実施例では、それぞれ負及び
正とするが、この極性は相互に反転しても良い。また、
以上のコンデンサ、抵抗、及びインダクタンス類は、単
体で構成されるか、あるいは、複数個が並列に接続され
て構成されている。さらに、主電極１，２の対向軸に直
交する方向（紙面に対して垂直な方向）には光共振器
（図示せず）が配設されている。

【００３８】このような構成を有する本実施例のパルス
レーザ発振装置は、以下に述べるように作用する。ま
ず、初期状態においては、スイッチ７は開いており、コ
ンデンサ（Ｃｓ）５は、［高圧電源（ＨＶ）９−充電抵
抗８−コンデンサ（Ｃｓ）５−接地］という経路で、負
極性に充電されている。一方、第２のコンデンサ（Ｃ
ｄ）２２は、［高圧電源（ＨＶＡ）２３−充電抵抗８−
第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２−接地］という経路で、
正極性に直流充電されている。また、第１のコンデンサ
（Ｃｐ）２１は、初期状態では充電されていないので、
主電極１は、接地電位となっている。さらに、スイッチ
２４は開いており、コンデンサ（Ｃｔ）２５は、［高圧
電源（ＨＶＢ）２７−充電抵抗８−コンデンサ（Ｃｔ）
２５］という経路で充電されている。

【００３９】続いて、制御回路２８からの信号により、
スイッチ７が閉じられると、コンデンサ（Ｃｓ）５に蓄
えられた電荷は、コンデンサ（Ｃｓ）５から第１のコン
デンサ（Ｃｐ）２１に高速で移行し、第１のコンデンサ
（Ｃｐ）２１がパルス充電される。そして、一定の時間
が経過し、コンデンサ（Ｃｓ）５の電荷が第１のコンデ
ンサ（Ｃｐ）２１に移行を完了した時点で、制御回路２
８からの信号により、スイッチ２４が閉じられると、コ
ンデンサ（Ｃｔ）２５の電圧が、分流コイル２６を介し
て予備電離電極３ａ，３ｂに加わり、ギャップ４に高電
圧が加わって、ギャップ４でスパーク放電が発生する。
複数個あるギャップ４には分流コイル２６の作用で電流
が分流するので、全てのギャップ４においてスパーク放
電が発生する。このスパーク放電により発生する紫外線
で、主電極１，２間のレーザガスが予備電離される。

【００４０】図２は、上記のような回路電圧と予備電離
光の変化を示す波形図である。すなわち、時刻ｔ₀ にお
いてスイッチ７が閉じられると、第１のコンデンサ（Ｃ
ｐ）２１の電圧Ｖｐは、［１−ｃｏｓ（２πｔ／γ
ｄ）］の変化率で負極性側に上昇する。次いで、時刻ｔ
₁ でスイッチ２４が閉じられると、ギャップ４間にスパ
ーク放電が発生して予備電離光が発生し、紫外線により
レーザガスが電離され、また、主電極１，２間の電界に
より電子数が増加する。

【００４１】一方、主電極１，２間には、第１のコンデ
ンサ（Ｃｐ）２１の電圧Ｖｐと第２のコンデンサ（Ｃ
ｄ）２２の電圧Ｖｄとの合計電圧値（Ｖｐ＋Ｖｄ）が加
わる。そして、図２に示すように、この合計電圧値（Ｖ
ｐ＋Ｖｄ）が、時刻ｔ₂ において、主電極１，２間の放
電破壊電圧Ｖｂに達すると、主電極１，２間にグロー放
電１１が形成され、レーザガスが励起されて、図示して
いない光共振器の作用によりレーザ光が紙面垂直方向に
出射される。

【００４２】以下に、本実施例におけるスイッチ７のス
イッチングエネルギーの低減について説明する。なお、
説明の簡略化のために、コンデンサ（Ｃｓ）５と第１の
コンデンサ（Ｃｐ）２１との容量が等しく、また、コン
デンサ（Ｃｓ）５に蓄えられた電荷が全て第１のコンデ
ンサ（Ｃｐ）２１に移行した場合について説明する。さ
らに、前記第１従来例との比較を容易に行う目的で、こ
の第１従来例に用いられているコンデンサ（Ｃｂ）１０
の容量値と、本実施例における第１のコンデンサ（Ｃ
ｐ）２１と第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２の直列容量値
が等しく、また、主電極１，２間の放電破壊電圧Ｖｂ
が、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１の電圧Ｖｐと第２の
コンデンサ（Ｃｄ）２２の電圧Ｖｄの合計値と等しい
（Ｖｂ＝Ｖｐ＋Ｖｄ）ものと仮定する。

【００４３】まず、従来例におけるスイッチングエネル
ギーＥｂは、次の式（１）で与えられる。 Ｅｂ＝（１／２）・ＣｂＶｂ² … 式（１） これに対し、本実施例において、スイッチ７で分担され
るスイッチングエネルギーＥｐは、次の式（２）で与え
られる。 Ｅｐ＝（１／２）・ＣｐＶｐ² … 式（２） これらの式（１）及び（２）から、本実施例におけるス
イッチングエネルギーＥｐと従来例におけるスイッチン
グエネルギーＥｂとの関係は次の式（３）で表される。 Ｅｐ＝｛（Ｃｐ／Ｃｄ）／（１＋Ｃｐ／Ｃｄ）｝・Ｅｂ … 式（３） 従って、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１と第２のコンデ
ンサ（Ｃｄ）２２の容量値が等しい場合には、式（３）
から、［Ｅｐ＝（１／２）・Ｅｂ］となり、スイッチ７
で扱うスイッチングエネルギーは、従来例の５０％に低
下する。また、この時の電圧値Ｖｐは従来例の電圧値Ｖ
ｂの１／２となり、動作電圧も１／２となる。このよう
に、本実施例において、スイッチ７の動作責務は大幅に
軽減される。

【００４４】次に、本実施例におけるエネルギー移行効
率の増加について述べる。なお、ここでは、説明の簡略
化のために、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１の電荷量
が、第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２の電荷量より大きい
場合について説明する。

【００４５】まず、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１の電
荷量Ｑｐは、次の式（４）で与えられる。 Ｑｐ＝Ｃｐ・Ｖｐ … 式（４） これに対し、第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２の電荷量Ｑ
ｄは、次の式（５）で与えられる。 Ｑｄ＝Ｃｄ・Ｖｄ … 式（５） ここで、一方のコンデンサにかかる電圧が０となった時
点でグロー放電が消滅すると仮定すると、グロー放電点
弧後の第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１の残留電荷量Ｑｐ
´は、次の式（６）で表される。 Ｑｐ´＝Ｑｐ−Ｑｄ … 式（６） また、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１の残留エネルギー
Ｅｄ´は、次の式（７）で表される。 Ｅｄ´＝（ＣｐＶｐ−ＣｄＶｄ）² ／（２Ｃｐ） … 式（７） 従って、第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２の電圧Ｖｄを、
外部の制御回路２８により、次の式（８）を満たすよう
に制御することにより、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１
の残留エネルギーを最小（＝０）にできるので、エネル
ギー移行効率を向上できる。

【００４６】 Ｖｄ＝（Ｃｐ／Ｃｄ）・Ｖｐ … 式（８） さらに、予備電離光の発生時間を外部の制御回路２８で
制御することができるため、グロー放電１１の放電開始
時刻を最適にすることができる。本実施例においては、
コンデンサ（Ｃｓ）５に蓄えられた電荷が全て第１のコ
ンデンサ（Ｃｐ）２１に移行した時点でグロー放電１１
が発生するように設定できるため、この点からも、エネ
ルギー移行効率を向上できる。その上、予備電離光が発
生する時点で、主電極１，２間には常に電界が印加され
ているので、予備電離電子の増加が進みやすく、グロー
放電１１が均一に発生し、また、グロー放電の放電開始
電圧Ｖｂを低下させることができる。

【００４７】このように、本実施例においては、グロー
放電を発生させるのに必要な全電圧のうちの一部の電圧
を、直流充電した第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２から主
電極１，２間に供給し、残りの電圧を、直流充電したコ
ンデンサ（Ｃｓ）５のスイッチングによりパルス充電し
た第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１から、主電極１，２間
に供給することができる。従って、従来技術に比べてス
イッチング電圧を低減できる上、スイッチ７を流れる電
流ピーク値を低減できるため、スイッチ７の動作責務を
大幅に軽減することができ、スイッチングエネルギー損
失を大幅に低減することができる。

【００４８】このため、スイッチの寿命が大幅に長くな
り、また、パルス充電側のコンデンサ容量及びパルス充
電電圧を自由に組合せることができるので、スイッチン
グ電流の波高値や変化率も自由に選択でき、使用可能な
スイッチ素子の動作範囲及び種類が従来より拡大され、
従来使用できなかったスイッチ素子の使用が可能にな
る。さらに、レーザ発振動作に合わせて充電パルス波形
を調整することができるため、レーザ発振の大出力化が
容易である。そして、このようなスイッチ素子の動作範
囲や種類の拡大、及びレーザ発振の大出力化の結果、レ
ーザの動作領域の拡大を実現できる。具体的には、繰り
返し運転や長寿命運転といった、産業応用上必要な運転
動作を実現することが可能となる。

【００４９】また、本実施例においては、制御回路２８
によって、グロー放電１１の放電開始時刻を最適に制御
した上で、第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２の電圧を制御
し、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１の残留エネルギーを
最小にすることにより、放電部に注入されるエネルギー
の移行効率を向上できるので、発振効率を大幅に向上す
ることができる。さらに、安定したグロー放電を発生す
ることができるという利点もある。

【００５０】（２）第２実施例…図３ 図３は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部構
成及び励起電源回路の第２実施例を示す構成図である。
この第２実施例は、前記第１実施例の変形例である。す
なわち、図３に示すように、対向配置される一対の主電
極のうちの一方が、断面Ｕ字形の板状の主電極３０とし
て構成され、その背面側には、主電極２，３０間に短波
長光を照射する装置の一例として、Ｘ線源３１が配設さ
れている。さらに、前記主電極２，３０間には、第１の
コンデンサ（Ｃｐ）２１と第２のコンデンサ（Ｃｄ）２
２が直列に接続され、両コンデンサの接続点は接地され
ている。

【００５１】一方の主電極２は、充電抵抗８を介して直
流の高圧電源（ＨＶＡ）２３に接続されると共に、抵抗
３２を介して接地されている。また、他方の主電極２９
は、スイッチ７を介してコンデンサ（Ｃｓ）５の一端に
接続されている。このコンデンサ（Ｃｓ）５の一端は、
充電抵抗８を介して高圧電源（ＨＶ）９に接続されてお
り、コンデンサ（Ｃｓ）５の他端は接地されている。さ
らに、高圧電源９，２３、スイッチ７、及びＸ線源３１
は、制御回路２８によって動作制御されるようになって
いる。なお、以上のコンデンサ、抵抗、及びインダクタ
ンス類は、単体で構成されるか、あるいは、複数個が並
列に接続されて構成されている。

【００５２】このような構成を有する本実施例のパルス
レーザ発振装置は、以下に述べるように作用する。な
お、主電極２，３０間に加わる電圧の変化は、図２に示
した特性と同様になる。すなわち、まず、初期状態にお
いては、スイッチ７は開いており、コンデンサ（Ｃｓ）
５は、［高圧電源（ＨＶ）９−充電抵抗８−コンデンサ
（Ｃｓ）５−接地］という経路で、負極性に充電されて
いる。一方、第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２は、［高圧
電源（ＨＶＡ）２３−充電抵抗８ー第２のコンデンサ
（Ｃｄ）２２−接地］という経路で、正極性に直流充電
されている。また、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１は、
初期状態では充電されていないので、主電極２９は接地
電位となっている。

【００５３】続いて、制御回路２８からの信号により、
スイッチ７が閉じられると、コンデンサ（Ｃｓ）５に蓄
えられた電荷は、コンデンサ（Ｃｓ）５から第１のコン
デンサ（Ｃｐ）２１に高速で移行し、第１のコンデンサ
（Ｃｐ）２１がパルス充電される。そして、一定の時間
が経過し、コンデンサ（Ｃｓ）５の電荷が第１のコンデ
ンサ（Ｃｐ）２１に移行を完了した時点で、制御回路２
８からの信号により、Ｘ線源３１が動作すると、パルス
状のＸ線３３が主電極２９を透過して主電極２，３０間
のレーザガスに照射され、主電極２，３０間のレーザガ
スが予備電離されて、主電極２，３０間の電子密度が増
加していく。

【００５４】図２に示したように、時刻ｔ₀ においてス
イッチ７が閉じられると、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２
１の電圧Ｖｐは、［１−ｃｏｓ（２πｔ／γｄ）］の変
化率で負極性側に上昇する。次いで、時刻ｔ₁ でＸ線源
３１が動作すると、Ｘ線３３によりレーザガスが電離さ
れ、また、主電極２，３０間の電界により電子数が増加
する。一方、主電極２，３０間には、第１のコンデンサ
（Ｃｐ）２１の電圧Ｖｐと第２のコンデンサ（Ｃｄ）２
２の電圧Ｖｄの合計電圧値（Ｖｐ＋Ｖｄ）が加わり、こ
の合計電圧値（Ｖｐ＋Ｖｄ）が、時刻ｔ₂ において、主
電極２，３０間の放電破壊電圧Ｖｂに達すると、主電極
２，３０間にグロー放電１１が形成され、レーザガスが
励起されて、図示していない光共振器の作用によりレー
ザ光が紙面垂直方向に出射される。

【００５５】この場合のスイッチングエネルギーは、前
述した第１実施例と同様に、従来のスイッチングエネル
ギーの５０％に低下する。また、この時の電圧値Ｖｐは
従来例の電圧値Ｖｂの１／２となり、動作電圧も１／２
となる。すなわち、本実施例においては、グロー放電を
発生させるのに必要な全電圧のうちの一部の電圧を、直
流充電した第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２から主電極
１，２間に供給し、残りの電圧を、直流充電したコンデ
ンサ（Ｃｓ）５のスイッチングに基づく第１のコンデン
サ（Ｃｐ）２１のパルス充電により、供給することがで
きる。従って、前記第１実施例と同様に、従来技術に比
べてスイッチング電圧を低減できる上、スイッチ７を流
れる電流ピーク値を低減できるため、スイッチ７の動作
責務を大幅に軽減することができ、スイッチングエネル
ギー損失を大幅に低減することができる。そして、この
結果、利用できるスイッチ素子の動作範囲及び種類が従
来より拡大されるため、レーザの動作領域の拡大を実現
できる。

【００５６】また、前記第１実施例と同様に、制御回路
２８によって、グロー放電１１の放電開始時刻を最適に
制御した上で、第２のコンデンサ（Ｃｄ）２２の電圧を
制御し、第１のコンデンサ（Ｃｐ）２１の残留エネルギ
ーを最小にすることにより、放電部に注入されるエネル
ギーの移行効率を向上できるので、発振効率を大幅に向
上することができる。加えて、安定したグロー放電を発
生できる点も、前記第１実施例と同様である。すなわ
ち、予備電離光が発生する時点で、主電極２，３０間に
は常に電界が印加されているので、予後電離電子の増加
が進みやすく、グロー放電１１が均一に発生し、また、
グロー放電の放電開始電圧Ｖｂを低下させることができ
る。

【００５７】（３）第３実施例…図４ 図４は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部構
成及び励起電源回路の第３実施例を示す構成図である。
この第３実施例は、請求項２の発明に従う実施例であ
り、前記第１実施例と同様に、前記第１従来例の改良技
術に相当する。なお、第３実施例の基本的な構成は、前
記第１実施例とほとんど同様であるが、主電極間に接続
する第２のコンデンサとして、可変コンデンサを使用し
た点に特徴を有している。すなわち、図４に示すよう
に、主電極１，２間には、第１、第２のコンデンサとし
て、コンデンサ（Ｃｐ）３４と可変コンデンサ（Ｃｄ）
３５が直列に接続され、両コンデンサ３４，３５の接続
点は接地されている。また、制御回路２８は、高圧電源
（ＨＶＡ）２３を制御する代わりに、可変コンデンサ
（Ｃｄ）３５を制御するように接続されている。

【００５８】より詳細には、本実施例において、制御回
路２８は、２つの高圧電源９，２７と、２つのスイッチ
７，２４、及び可変コンデンサ（Ｃｄ）３５との間に、
制御ライン２９を有しており、高圧電源９，２７の電圧
を制御し、スイッチ７，２４の投入動作を制御すると共
に、可変コンデンサ（Ｃｄ）３５の容量を制御する機能
を有している。従って、本実施例の制御回路２８は、請
求項２における第１の制御手段及び第２の制御手段の機
能を併せ持つ装置である。なお、他の構成については、
前記第１実施例と全く同様であるため、その説明は省略
する。

【００５９】このような構成を有する本実施例のパルス
レーザ発振装置の作用は、前記第１実施例とほぼ同様で
あるが、放電後のコンデンサの残留エネルギーを最小に
するための制御が異なる。すなわち、前記第１実施例
は、高圧電源（ＨＶＡ）２３を制御し、第２のコンデン
サ（Ｃｄ）２２の電圧Ｖｄを制御することにより、第１
のコンデンサ（Ｃｐ）２１の残留エネルギーの最小化を
図る構成であったが、本実施例においては、可変コンデ
ンサ（Ｃｄ）３５の容量を制御することにより、コンデ
ンサ（Ｃｐ）３４の残留エネルギーを最小にできる。よ
り具体的には、可変コンデンサ（Ｃｄ）３５の容量Ｃｄ
を、次の式（９）を満たすように制御することにより、
コンデンサ（Ｃｐ）３４の残留エネルギーを最小にし、
エネルギー移行効率を向上することができる。 Ｃｄ＝（Ｖｐ／Ｖｄ）・Ｃｐ … 式（９） なお、本実施例において、主電極間１，２に加わる電圧
の変化は、図２に示した特性と同様になる。

【００６０】すなわち、本実施例においては、グロー放
電を発生させるのに必要な全電圧のうちの一部の電圧
を、直流充電した可変コンデンサ（Ｃｄ）３５から主電
極１，２間に供給し、残りの電圧を、直流充電したコン
デンサ（Ｃｓ）５のスイッチングによりパルス充電した
コンデンサ（Ｃｐ）３４から、主電極１，２間に供給す
ることができる。従って、前記第１実施例と同様に、従
来技術に比べてスイッチング電圧を低減できる上、スイ
ッチ７を流れる電流ピーク値を低減できるため、スイッ
チ７の動作責務を大幅に軽減することができ、スイッチ
ングエネルギー損失を大幅に低減することができる。そ
して、この結果、利用できるスイッチ素子の動作範囲及
び種類が従来より拡大されるため、レーザの動作領域の
拡大を実現できる。

【００６１】また、本実施例においては、制御回路２８
によって、グロー放電１１の放電開始時刻を最適に制御
した上で、可変コンデンサ（Ｃｄ）３５の電圧を制御
し、コンデンサ（Ｃｐ）３４の残留エネルギーを最小に
することにより、放電部に注入されるエネルギーの移行
効率を向上できる。従って、前記第１実施例と同様に、
発振効率を大幅に向上することができる。さらに、予備
電離光の発生時間を制御して、グロー放電１１の放電開
始時刻を最適にでき、安定したグロー放電を発生するこ
とができる点も、前記第１実施例と同様である。

【００６２】（４）第４実施例…図５ 図５は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部構
成及び励起電源回路の第４実施例を示す構成図である。
この第４実施例は、前記第３実施例と同様に、請求項２
の発明に従う実施例であり、前記第１従来例の改良技術
に相当する。なお、第４実施例の基本的な構成は、前記
第２実施例とほとんど同様であるが、前記第３実施例と
同様に、主電極間に接続する第２のコンデンサとして、
可変コンデンサを使用した点に特徴を有している。すな
わち、図５に示すように、主電極１，２間には、第１、
第２のコンデンサとして、コンデンサ（Ｃｐ）３４と可
変コンデンサ（Ｃｄ）３５が直列に接続され、両コンデ
ンサ３４，３５の接続点は接地されている。また、制御
回路２８は、高圧電源（ＨＶＡ）２３を制御する代わり
に、可変コンデンサ（Ｃｄ）３５を制御するように接続
されている。なお、他の構成については、前記第２実施
例と全く同様であるため、その説明は省略する。

【００６３】以上のような構成を有する本実施例におい
ては、前記第３実施例と同様に、グロー放電を発生させ
るのに必要な全電圧のうちの一部の電圧を、直流充電し
た可変コンデンサ（Ｃｄ）３５から主電極１，２間に供
給し、残りの電圧を、直流充電したコンデンサ（Ｃｓ）
５のスイッチングに基づくコンデンサ（Ｃｐ）３４のパ
ルス充電により、供給することができる。従って、本実
施例においても、前記第１実施例と同様に、従来技術に
比べてスイッチング電圧を低減できる上、スイッチ７を
流れる電流ピーク値を低減できるため、スイッチ７の動
作責務を大幅に軽減することができ、スイッチングエネ
ルギー損失を大幅に低減することができる。そして、こ
の結果、利用できるスイッチ素子の動作範囲及び種類が
従来より拡大されるため、レーザの動作領域の拡大を実
現できる。

【００６４】また、本実施例において、放電後のコンデ
ンサの残留エネルギーを最小にするための制御は、前記
第３実施例と同様である。すなわち、本実施例において
は、制御回路２８によって、グロー放電１１の放電開始
時刻を最適に制御した上で、可変コンデンサ（Ｃｄ）３
５の電圧を制御し、コンデンサ（Ｃｐ）３４の残留エネ
ルギーを最小にすることにより、放電部に注入されるエ
ネルギーの移行効率を向上できる。従って、前記第１実
施例と同様に、発振効率を大幅に向上することができ
る。さらに、安定したグロー放電を発生することができ
る点も、前記第１実施例と同様である。

【００６５】（５）第５実施例…図６ 図６は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部構
成及び励起電源回路の第５実施例を示す構成図である。
この第５実施例は、請求項３の発明に従う実施例であ
り、前記第２従来例の改良技術に相当する。すなわち、
図６に示すように、レーザガスを気密充填した図示して
いない容器内に、一対の主電極１，２が対向して配設さ
れており、これら主電極１，２間には、コンデンサ（Ｃ
ｐ）１３及びコンデンサ（Ｃ２）３６が、直列に接続さ
れ、両コンデンサ１３，３６の接続点は接地されてい
る。コンデンサ（Ｃｐ）１３の両側には、インダクタン
ス（Ｌ）１４が接続されると共に、コンデンサ（Ｃ１）
１５及びスイッチ（ＳＷ）１６が直列接続されている。
さらに、コンデンサ（Ｃ１）１５及びスイッチ（ＳＷ）
１６の接続点は、充電抵抗（Ｒ１）１７を介して高圧電
源（ＨＶ１）１８に接続されている。

【００６６】一方、コンデンサ（Ｃ２）３６の主電極２
との接続点は、充電抵抗（Ｒ２）３７を介して高圧電源
（ＨＶ２）３８に接続されている。そして、制御回路２
８は、高圧電源（ＨＶ１）１８，（ＨＶ２）３８との間
に、制御ライン２９を有すると共に、主電極１，２との
間に、測定ライン３９を有している。すなわち、制御回
路２８は、請求項３における制御手段に相当する要素で
あり、主電極１，２間に発生する放電の主放電電流及び
主電極間電圧を測定して、高圧電源（ＨＶ１）１８，
（ＨＶ２）３８の出力電圧を制御する機能を有してい
る。より具体的には、制御回路２８は、高圧電源（ＨＶ
１）１８，（ＨＶ２）３８の電圧極性が、同極性となる
ように、これらの電圧を制御する。また、以上のコンデ
ンサ、抵抗、及びインダクタンス類は、単体で構成され
るか、あるいは、複数個が並列に接続されて構成されて
いる。そして、主電極１，２の対向軸に直交する方向
（紙面に対して垂直な方向）には光共振器（図示せず）
が配設されている。

【００６７】以上のような構成を有する本実施例のパル
スレーザ発振装置は、以下に述べるように作用する。ま
ず、初期状態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開い
ており、コンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ
１）１８−充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）
１５−インダクタンス（Ｌ）１４−接地］という経路で
充電されている。一方、コンデンサ（Ｃ２）３６は、
［高圧電源（ＨＶ２）３８−充電抵抗（Ｒ２）３７−コ
ンデンサ（Ｃ２）３６−接地］という経路で充電されて
いる。この時点において、主電極１は接地電位になって
いる。

【００６８】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５に充電され
た電圧Ｖ０はコンデンサ（Ｃｐ）１３に加わり、コンデ
ンサ（Ｃｐ）１３の端子間電圧が上昇していく。一方、
コンデンサ（Ｃ２）３６と接地電位間の電圧は、主電極
２と接地電位間の電圧に等しい。そして、主電極１，２
間に加わる電圧波形は、コンデンサ（Ｃｐ）１３とコン
デンサ（Ｃ２）３６の端子間電圧の和となる。

【００６９】この場合、主電極２の電圧Ｖ２は、主電極
１と主電極２間の放電破壊電圧以下に設定されているの
で、時刻ｔ＝０ではグロー放電は発生しない。この後、
コンデンサ（Ｃｐ）１３の端子間電圧が時刻と共に増加
していき、主電極１，主電極２間に加わる電圧がレーザ
ガスの放電破壊電圧以上に達すると、主電極１，２間に
グロー放電１１が形成され、レーザガスが励起されて、
図示していない光共振器の作用によりレーザ光が紙面垂
直方向に出射される。

【００７０】なお、本実施例において、高圧電源（ＨＶ
１）１８及び高圧電源（ＨＶ２）３８の出力電圧は、任
意に設定できるが、コンデンサ（Ｃ１）１５及びコンデ
ンサ（Ｃ２）３６に充電したエネルギーを効率良くグロ
ー放電１１に注入するためには、高圧電源（ＨＶ１）１
８及び高圧電源（ＨＶ２）３８の出力電圧値を最適化す
る必要がある。本実施例では、制御回路２８によりグロ
ー放電１１の主放電電流及び電圧を測定し、主放電電流
が反転しないように、高圧電源の出力電圧を調整すると
共に、主放電電流及び電圧からグロー放電１１への注入
エネルギーを計算し、注入エネルギーが最大となるよう
に、出力電圧を調整することができる。

【００７１】このように、本実施例においては、グロー
放電を発生させるのに必要な全電圧のうちの一部の電圧
を、直流充電したコンデンサ（Ｃ２）３６から主電極
１，２間に供給し、残りの電圧を、直流充電したコンデ
ンサ（Ｃ１）１５のスイッチングによりパルス充電した
コンデンサ（Ｃｐ）１３から、主電極１，２に供給する
ことができる。従って、前記第１実施例と同様に、従来
技術に比べてスイッチング電圧を低減できる上、スイッ
チ（ＳＷ）１６を流れる電流ピーク値を低減できるた
め、スイッチ（ＳＷ）１６の動作責務を大幅に軽減する
ことができ、スイッチングエネルギー損失を大幅に低減
することができる。そして、この結果、利用できるスイ
ッチ素子の動作範囲及び種類が従来より拡大されるた
め、レーザの動作領域の拡大を実現できる。

【００７２】また、本実施例においては、制御回路２８
によって、主電極１，２間に発生する放電の主放電電流
及び主電極間電圧を測定して、これらの値に基づいて、
高圧電源（ＨＶ１）１８，（ＨＶ２）３８の出力電圧を
制御することにより、コンデンサ（Ｃ２）３６の直流充
電電圧及びコンデンサ（Ｃｐ）１３のパルス充電電圧の
値を適切に決定して、放電部に注入されるエネルギーの
移行効率を最大にできる。従って、前記第１実施例と同
様に、発振効率を大幅に向上することができる。さら
に、安定したグロー放電を発生することができる点も、
前記第１実施例と同様である。

【００７３】（６）第６実施例…図７、図８ 図７は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部構
成及び励起電源回路の第６実施例を示す構成図である。
この第６実施例は、請求項４乃至６の発明に従う実施例
であり、前記第３従来例の改良技術に相当する。すなわ
ち、図７に示すように、レーザガスを気密充填した図示
していない容器内に、一対の主電極１，２が対向して配
設され、これら主電極１，２間には、インダクタンス
（Ｌ）１４とコンデンサ（Ｃ３）４０が直列に接続さ
れ、両者の接続点は接地されている。

【００７４】インダクタンス（Ｌ）１４の両側には，コ
ンデンサ（Ｃ１）１５，（Ｃ２）１９が直列に接続さ
れ、両者の接続点はスイッチ（ＳＷ）１６を介して接地
されると共に、充電抵抗（Ｒ１）１７を介して高圧電源
（ＨＶ１）１８に接続されている。また、コンデンサ
（Ｃ３）４０の主電極２との接続点は、充電抵抗（Ｒ
２）４１を介して高圧電源（ＨＶ２）４２に接続されて
いる。なお、以上のコンデンサ、抵抗、及びインダクタ
ンス類は、単体で構成されるか、あるいは、複数個が並
列に接続されて構成されている。そして、主電極の対向
軸に直交する方向（紙面に対して垂直な方向）には光共
振器（図示せず）が配設されている。また、高圧電源
（ＨＶ１）１８と高圧電源（ＨＶ２）４２の電圧極性は
同極性である。

【００７５】以上のような構成を有する本実施例のパル
スレーザ発振装置は、以下に述べるように作用する。ま
ず、初期状態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開い
ており、コンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ
１）１８−充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）
１５−接地］という経路で充電されている。また、コン
デンサ（Ｃ２）１９は、［高圧電源（ＨＶ１）１８−充
電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ２）１９−インダ
クタンス（Ｌ）１４−接地］という経路で充電されてい
る。この時点において、主電極１は接地電位になってい
る。一方、コンデンサ（Ｃ３）４０は、［高圧電源（Ｈ
Ｖ２）４２−充電抵抗（Ｒ２）４１−コンデンサ（Ｃ
３）４０−接地］という経路で充電されている。

【００７６】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５とスイッチ
（ＳＷ）１６によって形成されるループ内を電流が流
れ、コンデンサ（Ｃ１）１５とコンデンサ（Ｃ２）１９
の接続点の電位は変化する。この場合、主電極１の電位
は、コンデンサ（Ｃ１）１５の端子間電圧とコンデンサ
（Ｃ２）１９の端子間電圧との和になるので、コンデン
サ（Ｃ１）１５の端子間電圧の変化が主電極１に表れ
る。そして、コンデンサ（Ｃ１）１５の端子間電圧が初
期充電状態と逆転したときに、主電極１に加わる電圧
は、高圧電源（ＨＶ１）１８の電圧Ｖ０に対して、電圧
極性は逆で、電圧値は約２倍になる。また、コンデンサ
（Ｃ３）４０には、高圧電源（ＨＶ２）４２より充電さ
れた電圧が加わっているので、主電極１，２間に加わる
電圧は、コンデンサ（Ｃ１）１５、コンデンサ（Ｃ２）
１９、及びコンデンサ（Ｃ３）４０のそれぞれの端子間
電圧の和になる。

【００７７】さらに、主電極１及び主電極２の対地間電
圧波形は、図８のようになる。この図８に示すように、
主電極１の電圧Ｖ１は、ピーク時には、高圧電源ＨＶ１
の電源電圧Ｖ０の約２倍になる。また、主電極２の電圧
Ｖ２は、高圧電源ＨＶ２の電源電圧Ｖ０２の電圧に対応
している。主電極２の電圧Ｖ２は、主電極１と主電極２
間の放電破壊電圧以下に設定されているので、時刻ｔ＝
０ではグロー放電は発生しない。この後、主電極１の電
圧Ｖ１が時刻と共に増加していき、主電極１，２間に加
わる電圧がレーザガスの放電破壊電圧以上に達すると、
主電極１，２間にグロー放電１１が形成され、レーザガ
スが励起されて、図示していない光共振器の作用により
レーザ光が紙面垂直方向に出射される。

【００７８】このように、本実施例においては、グロー
放電を発生させるのに必要な全電圧の一部の電圧を、直
流充電したコンデンサ（Ｃ３）４０から主電極１，２間
に供給し、残りの電圧を、コンデンサ（Ｃ１）１５及び
コンデンサ（Ｃ２）１９からなる電圧増倍型のコンデン
サ回路によりパルス充電したインダクタンス（Ｌ）１４
から供給することができる。従って、従来技術に比べて
スイッチング電圧を低減できる上、スイッチ（ＳＷ）１
６を流れる電流ピーク値を低減できるため、スイッチ
（ＳＷ）１６の動作責務を大幅に軽減することができ、
スイッチングエネルギー損失を大幅に低減することがで
きる。

【００７９】このため、スイッチの寿命が大幅に長くな
り、また、パルス充電側のコンデンサ容量及びパルス充
電電圧を自由に組合せることができるので、スイッチン
グ電流の波高値や変化率も自由に選択でき、使用可能な
スイッチ素子の動作範囲及び種類が従来より拡大され、
従来使用できなかったスイッチ素子の使用が可能にな
る。さらに、レーザ発振動作に合わせて充電パルス波形
を調整することができるため、レーザ発振の大出力化が
容易である。そして、このようなスイッチ素子の動作範
囲や種類の拡大、及びレーザ発振の大出力化の結果、レ
ーザの動作領域の拡大を実現できる。具体的には、繰り
返し運転や長寿命運転といった、産業応用上必要な運転
動作を実現することが可能となる。

【００８０】（７）第７実施例…図９ 図９は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部構
成及び励起電源回路の第７実施例を示す構成図である。
この第７実施例は、前記第６実施例の変形例であり、主
電極１，２間に接続するインピーダンス素子として、コ
ンデンサ（Ｃ４）４３を使用し、さらにインダクタンス
（Ｌｓ）４４を付加したものである。すなわち、図７に
示した第６実施例の構成に加えて、図９に示すように、
インダクタンス（Ｌ）１４と主電極１との間にインダク
タンス（Ｌｓ）４４を接続すると共に、主電極１と接地
電位との間にコンデンサ（Ｃ４）４３を接続した点に特
徴を有している。なお、他の構成については、前記第６
実施例と全く同様であるため、その説明は省略する。

【００８１】このような構成を有する本実施例のパルス
レーザ発振装置は、以下に述べるように作用する。ま
ず、初期状態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開い
ており、コンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ
１）１８−充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）
１５−接地］という経路で充電されている。また、コン
デンサ（Ｃ２）１９は、［高圧電源（ＨＶ１）１８−充
電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ２）１９−インダ
クタンス（Ｌ）１４−接地］という経路で充電されてい
る。この時点において、主電極１は接地電位になってい
る。一方、コンデンサ（Ｃ３）４０は、［高圧電源（Ｈ
Ｖ２）４２−充電抵抗（Ｒ２）４１−コンデンサ（Ｃ
３）４０−接地］という経路で充電されている。

【００８２】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５とスイッチ
（ＳＷ）１６によって形成されるループ内を電流が流
れ、コンデンサ（Ｃ１）１５とコンデンサ（Ｃ２）１９
の接続点の電位は変化する。この場合、コンデンサ（Ｃ
１）１５とコンデンサ（Ｃ２）１９の接続点の電圧は、
時刻の経過と共に反転し、コンデンサ（Ｃ１）１５とコ
ンデンサ（Ｃ２）１９の端子間電圧の和は、高圧電源
（ＨＶ１）１８の充電電圧と逆極性で、電圧値は約２倍
になる。本実施例においては、この和電圧により、コン
デンサ（Ｃ４）４３がパルス充電される。

【００８３】また、コンデンサ（Ｃ３）には、高圧電源
（ＨＶ２）４２より充電された電圧が加わっているの
で、主電極１，２間に加わる電圧は、コンデンサ（Ｃ
４）４３とコンデンサ（Ｃ３）４０の端子間電圧の和に
なる。なお、主電極２の電圧Ｖ２は、主電極１と主電極
２間の放電破壊電圧以下に設定されているので、スイッ
チ（ＳＷ）１６が閉じる前にグロー放電１１は発生しな
い。この後、主電極１の電圧Ｖ１が時刻と共に増加して
いき、主電極１，２間に加わる電圧がレーザガスの放電
破壊電圧以上に達すると、主電極１，２間にグロー放電
１１が形成され、レーザガスが励起されて、図示してい
ない光共振器の作用によりレーザ光が紙面垂直方向に出
射される。

【００８４】このように、本実施例においては、グロー
放電を発生させるのに必要な全電圧の一部の電圧を、直
流充電したコンデンサ（Ｃ３）４０から主電極１，２間
に供給し、残りの電圧を、コンデンサ（Ｃ１）１５及び
コンデンサ（Ｃ２）１９からなる電圧増倍型のコンデン
サ回路によりパルス充電したコンデンサ（Ｃ４）４３か
ら供給することができる。従って、前記第６実施例と同
様の優れた作用効果を得ることができる。

【００８５】（８）第８実施例…図１０ 図１０は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部
構成及び励起電源回路の第８実施例を示す構成図であ
る。この第８実施例は、請求項７及び８の発明に従う実
施例であり、前記第４従来例の改良技術に相当する。す
なわち、図１０に示すように、レーザガスを気密充填し
た図示していない容器内に、一対の主電極１，２が対向
して配設されている。これら主電極１，２間には、イン
ダクタンス（Ｌ）１４とコンデンサ（Ｃ２）４５、及び
ギャップ（Ｇ）４６が、直列に接続されており、インダ
クタンス（Ｌ）１４とコンデンサ（Ｃ２）４５の接続点
は接地されている。

【００８６】そして、インダクタンス（Ｌ）１４の両側
には、コンデンサ（Ｃ１）１５とスイッチ（ＳＷ）１６
が直列に接続され、両者の接続点は、充電抵抗（Ｒ１）
１７を介して高圧電源（ＨＶ１）１８に接続されてい
る。また、コンデンサ（Ｃ２）４５とギャップ（Ｇ）４
６の接続点は、充電抵抗（Ｒ２）４７を介して高圧電源
（ＨＶ２）４８に接続されている。なお、以上のコンデ
ンサ、抵抗、及びインダクタンス類は、単体で構成され
るか、あるいは、複数個が並列に接続されて構成されて
いる。そして、主電極の対向軸に直交する方向（紙面に
対して垂直な方向）には光共振器（図示せず）が配設さ
れている。また、高圧電源（ＨＶ１）１８と高圧電源
（ＨＶ２）４８の電圧極性は同極性である。

【００８７】以上のような構成を有する本実施例のパル
スレーザ発振装置は、以下に述べるように作用する。ま
ず、初期状態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開い
ており、コンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ
１）１８−充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）
１５−インダクタンス（Ｌ）１４−接地］という経路で
充電されている。また、コンデンサ（Ｃ２）４５は、
［高圧電源（ＨＶ２）４８−充電抵抗（Ｒ２）４７−コ
ンデンサ（Ｃ２）４５−接地］という経路で充電されて
いる。この時点において、主電極１は接地電位になって
いる。

【００８８】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５に充電され
た電圧Ｖ０はインダクタンス（Ｌ）１４に加わる。イン
ダクタンス（Ｌ）１４に加わる電圧は、主電極１と接地
電位間の電圧Ｖ１に等しく、また、コンデンサ（Ｃ２）
４５と接地電位間の電圧は、主電極２と接地電位間の電
圧Ｖ２に等しい。そして、主電極１，２間及びギャップ
（Ｇ）４６に加わる電圧は、Ｖ１とＶ２の和電圧ＶＤと
なる。

【００８９】この場合、主電極２の電圧Ｖ２は、主電極
１と主電極２間及びギャップ（Ｇ）４６の放電破壊電圧
の和電圧以下に設定されているので、時刻ｔ＝０ではグ
ロー放電は発生しない。しかしながら、スイッチ（Ｓ
Ｗ）１６が閉じて、主電極１の電圧Ｖ１が時刻と共に増
加していくと、ギャップ（Ｇ）４６が導通し、主電極
１，主電極２間にＶ１とＶ２の和電圧が加わる。そし
て、最終的に、和電圧ＶＤがレーザガスの放電破壊電圧
以上に達すると、主電極１，２間にグロー放電１１が形
成され、レーザガスが励起されて、図示していない光共
振器の作用によりレーザ光が紙面垂直方向に出射され
る。

【００９０】このように、本実施例においては、グロー
放電を発生させるのに必要な全電圧の一部の電圧を、直
流充電したコンデンサ（Ｃ２）４５から主電極１，２間
に供給し、残りの電圧を、直流充電したコンデンサ（Ｃ
１）１５のスイッチングによりパルス充電したインダク
タンス（Ｌ）１４から供給することができる。そのた
め、従来技術に比べてスイッチング電圧を低減できる。
特に、本実施例においては、主電極１，２の間に直列に
ギャップ（Ｇ）４６を挿入したので、直流充電するコン
デンサ（Ｃ２）４５の充電電圧を高くすることができ、
その分だけ、スイッチ（ＳＷ）１６の動作電圧をさらに
低減することができる。加えて、スイッチ（ＳＷ）１６
を流れる電流ピーク値を低減することができる。従っ
て、スイッチ（ＳＷ）１６の動作責務を大幅に軽減する
ことができ、スイッチングエネルギー損失を大幅に低減
することができる。

【００９１】このため、スイッチの寿命が大幅に長くな
り、また、パルス充電側のコンデンサ容量及びパルス充
電電圧を自由に組合せることができるので、スイッチン
グ電流の波高値や変化率も自由に選択でき、使用可能な
スイッチ素子の動作範囲及び種類が従来より拡大され、
従来使用できなかったスイッチ素子の使用が可能にな
る。さらに、レーザ発振動作に合わせて充電パルス波形
を調整することができるため、レーザ発振の大出力化が
容易である。そして、このようなスイッチ素子の動作範
囲や種類の拡大、及びレーザ発振の大出力化の結果、レ
ーザの動作領域の拡大を実現できる。具体的には、繰り
返し運転や長寿命運転といった、産業応用上必要な運転
動作を実現することが可能となる。

【００９２】（９）第９実施例…図１１ 図１１は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部
構成及び励起電源回路の第９実施例を示す構成図であ
る。この第９実施例は、前記第８実施例の変形例であ
り、主電極１，２間に接続するインピーダンス素子とし
て、コンデンサ（Ｃｐ）４９を使用したものである。す
なわち、図１０に示した第８実施例の構成に加えて、図
１１に示すように、インダクタンス（Ｌ）１４と並列
に、コンデンサ（Ｃｐ）４９を接続した点に特徴を有し
ている。なお、その他の構成については、前記第８実施
例と全く同様である。

【００９３】このような構成を有する本実施例におい
て、コンデンサ（Ｃ１）１５の電荷は、コンデンサ（Ｃ
ｐ）４９に移行する。すなわち、本実施例においては、
グロー放電を発生させるのに必要な全電圧の一部の電圧
を、直流充電したコンデンサ（Ｃ２）４５から主電極
１，２間に供給し、残りの電圧を、直流充電したコンデ
ンサ（Ｃ１）１５のスイッチングによりパルス充電され
たコンデンサ（Ｃｐ）４９から、主電極１，２間に供給
することができる。従って、本実施例においても、前記
第８実施例と同様の優れた作用効果を得ることができ
る。

【００９４】（１０）第１０実施例…図１２ 図１２は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部
構成及び励起電源回路の第１０実施例を示す構成図であ
る。この第１０実施例は、前記第８実施例の変形例であ
り、高圧電源（ＨＶ２）４８を省略したものである。す
なわち、図１０に示した第８実施例の構成から、図１２
に示すように、高圧電源（ＨＶ２）４８を省略し、単一
の高圧電源（ＨＶ１）１８によって、充電抵抗（Ｒ１）
１７を介してコンデンサ（Ｃ１）１５を充電すると共
に、充電抵抗（Ｒ２）４７を介してコンデンサ（Ｃ２）
４５を充電するように構成した点に特徴を有している。
なお、その他の構成については、前記第８実施例と全く
同様である。このような構成を有する本実施例において
は、充電電源が１個のみとなるため、回路構成を簡略化
できる利点がある。そして、本実施例においても、前記
第８実施例と同様の優れた作用効果を得ることができ
る。

【００９５】（１１）第１１実施例…図１３ 図１３は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部
構成及び励起電源回路の第１１実施例を示す構成図であ
る。この第１１実施例は、前記第８実施例の変形例であ
り、インダクタンス（Ｌ）１４の代わりにトランス
（Ｔ）５０を接続したものである。また、その他の構成
については、前記第８実施例と全く同様である。このよ
うな構成を有する本実施例においては、トランス（Ｔ）
５０の巻線比を２次側で大きくすることにより、コンデ
ンサ（Ｃ１）１５の充電電圧の巻線比倍の電圧を発生さ
せることができるため、コンデンサ（Ｃ１）１５の充電
電圧を主電極１に比較して、巻線比分の１に大きく低減
することができる。このため、スイッチ（ＳＷ）１６の
動作電圧をさらに低減することができ、スイッチでのエ
ネルギー損失をさらに大幅に低減することができる。そ
の他の作用効果は、前記第８実施例と同様である。

【００９６】（１２）第１２実施例…図１４、図１５ 図１４は、本発明によるパルスレーザ発振装置の放電部
構成及び励起電源回路の第１２実施例を示す構成図であ
る。この第１２実施例は、請求項４の発明に従う実施例
であり、前記第４従来例の改良技術に相当する。すなわ
ち、図１４に示すように、レーザガスを気密充填した図
示していない容器内に、一対の主電極１，２が対向して
配設されている。そして、これら主電極１，２間には、
インダクタンス（Ｌ）１４とコンデンサ（Ｃ２）５１が
直列に接続されており、インダクタンス（Ｌ）１４とコ
ンデンサ（Ｃ２）５１の接続点は接地されている。

【００９７】また、インダクタンス（Ｌ）１４の両側に
は、コンデンサ（Ｃ１）１５とスイッチ（ＳＷ）１６が
直列に接続され、両者の接続点は、充電抵抗（Ｒ１）１
７を介して高圧電源（ＨＶ１）１８に接続されている。
一方、コンデンサ（Ｃ２）５１と主電極２の接続点は、
充電抵抗（Ｒ２）５２を介して高圧電源（ＨＶ２）５３
に接続されている。なお、以上のコンデンサ、抵抗、及
びインダクタンス類は、単体で構成されるか、あるい
は、複数個が並列に接続されて構成されている。そし
て、主電極の対向軸に直交する方向（紙面に対して垂直
な方向）には光共振器（図示せず）が配設されている。
また、高圧電源（ＨＶ１）１８と高圧電源（ＨＶ２）５
３の電圧極性は同極性である。

【００９８】以上のような構成を有する本実施例のパル
スレーザ発振装置は、以下に述べるように作用する。ま
ず、初期状態においては、スイッチ（ＳＷ）１６は開い
ており、コンデンサ（Ｃ１）１５は、［高圧電源（ＨＶ
１）１８−充電抵抗（Ｒ１）１７−コンデンサ（Ｃ１）
１５−インダクタンス（Ｌ）１４−接地］という経路で
充電されている。また、コンデンサ（Ｃ２）５１は、
［高圧電源（ＨＶ２）５３−充電抵抗（Ｒ２）５２−コ
ンデンサ（Ｃ２）５１−接地］という経路で充電されて
いる。この時点において、主電極１は接地電位になって
いる。

【００９９】続いて、この状態からスイッチ（ＳＷ）１
６が閉じられると、コンデンサ（Ｃ１）１５に充電され
た電圧Ｖ０はインダクタンス（Ｌ）１４に加わる。この
ように、インダクタンス（Ｌ）１４に加わる電圧は、主
電極１と接地電位間の電圧Ｖ１に等しく、その経時変化
は、図１５中に示すようになる。一方、コンデンサ（Ｃ
２）５１と接地電位間の電圧は、主電極２と接地電位間
の電圧Ｖ２に等しく、その経時変化は、図１５中に示す
ようになる。そして、主電極１，２間に加わる電圧波形
は、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の和電圧となる。

【０１００】この場合、主電極２の電圧Ｖ２は、主電極
１，２間の放電破壊電圧以下に設定されているので、時
刻ｔ＝０ではグロー放電は発生しない。しかしながら、
スイッチ（ＳＷ）１６が閉じて、主電極１の電圧Ｖ１が
時刻と共に増加していき、主電極１，２間に加わる電圧
が、最終的にレーザガスの放電破壊電圧以上に達する
と、主電極１，２間にグロー放電１１が形成され、レー
ザガスが励起されて、図示していない光共振器の作用に
よりレーザ光が紙面垂直方向に出射される。

【０１０１】このように、本実施例においては、グロー
放電を発生させるのに必要な全電圧の一部の電圧を、直
流充電したコンデンサ（Ｃ２）５１から主電極１，２間
に供給し、残りの電圧を、直流充電したコンデンサ（Ｃ
１）１５のスイッチングによりパルス充電したインダク
タンス（Ｌ）１４から供給することができる。従って、
前記第６実施例と同様に、従来技術に比べてスイッチン
グ電圧を低減できる上、スイッチ（ＳＷ）１６を流れる
電流ピーク値を低減することができるため、スイッチ
（ＳＷ）１６の動作責務を大幅に軽減することができ、
スイッチングエネルギー損失を大幅に低減することがで
きる。そして、この結果、利用できるスイッチ素子の動
作範囲及び種類が従来より拡大されるため、レーザの動
作領域の拡大を実現できる。

【０１０２】（１３）他の実施例 なお、本発明は、前記各実施例に限定されるものではな
く、例えば、紫外線予備電離方式に限らず、Ｘ線予備電
離方式、コロナ予備電離方式等のパルスレーザに広く適
用可能なことはいうまでもない。また、グロー放電を利
用したパルスレーザに限らず、フラッシュランプ等のグ
ロー放電以外の放電を利用した機器にも同様に適用可能
である。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、放電を発生させるのに必要な全電圧のうちの一部の
電圧を、直流充電したコンデンサから主電極間に供給
し、残りの電圧を、パルス充電したコンデンサまたはそ
の他のインピーダンス素子から供給することにより、放
電を発生させるのに必要なパルス充電電圧を低減できる
ため、スイッチの動作責務を従来よりも大幅に軽減し、
レーザの動作領域の拡大を実現可能な、優れたパルスレ
ーザ発振装置を提供することができる。また、一定の制
御手段を設けることにより、適切な外部制御が可能とな
り、発振効率を向上することができるという効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパルスレーザ発振装置の第１実施
例を示す構成図。

【図２】図１のパルスレーザ発振装置の動作を示す波形
図。

【図３】本発明によるパルスレーザ発振装置の第２実施
例を示す構成図。

【図４】本発明によるパルスレーザ発振装置の第３実施
例を示す構成図。

【図５】本発明によるパルスレーザ発振装置の第４実施
例を示す構成図。

【図６】本発明によるパルスレーザ発振装置の第５実施
例を示す構成図。

【図７】本発明によるパルスレーザ発振装置の第６実施
例を示す構成図。

【図８】図７のパルスレーザ発振装置の動作を示す波形
図。

【図９】本発明によるパルスレーザ発振装置の第７実施
例を示す構成図。

【図１０】本発明によるパルスレーザ発振装置の第８実
施例を示す構成図。

【図１１】本発明によるパルスレーザ発振装置の第９実
施例を示す構成図。

【図１２】本発明によるパルスレーザ発振装置の第１０
実施例を示す構成図。

【図１３】本発明によるパルスレーザ発振装置の第１１
実施例を示す構成図。

【図１４】本発明によるパルスレーザ発振装置の第１２
実施例を示す構成図。

【図１５】図１４のパルスレーザ発振装置の動作を示す
波形図。

【図１６】従来のパルスレーザ発振装置の一例（第１従
来例）を示す構成図。

【図１７】従来のパルスレーザ発振装置の一例（第２従
来例）を示す構成図。

【図１８】従来のパルスレーザ発振装置の一例（第３従
来例）を示す構成図。

【図１９】図１８のパルスレーザ発振装置の動作を示す
波形図。

【図２０】従来のパルスレーザ発振装置の一例（第４従
来例）を示す構成図。

【図２１】図２０のパルスレーザ発振装置の動作を示す
波形図。

【符号の説明】

１，２…主電極 ３ａ，３ｂ…予備電離電極 ４…ギャップ ５…コンデンサ（Ｃｓ） ６…充電用インダクタンス ７…スイッチ ８…充電抵抗 ９…高圧電源（ＨＶ） １０…コンデンサ（Ｃｂ） １１…グロー放電 １２…放電容器 １３…コンデンサ（Ｃｐ） １４…インダクタンス（Ｌ） １５…コンデンサ（Ｃ１） １６…スイッチ（ＳＷ） １７…充電抵抗（Ｒ１） １８…高圧電源（ＨＶ１） １９…コンデンサ（Ｃ２） ２１…第１のコンデンサ（Ｃｐ） ２２…第２のコンデンサ（Ｃｄ） ２３…高圧電源（ＨＶＡ） ２４…スイッチ ２５…コンデンサ（Ｃｔ） ２６…分流コイル ２７…高圧電源（ＨＶＢ） ２８…制御回路 ２９…制御ライン ３０…主電極 ３１…Ｘ線源 ３２…抵抗 ３３…Ｘ線 ３４…コンデンサ（Ｃｐ） ３５…可変コンデンサ（Ｃｄ） ３６…コンデンサ（Ｃ２） ３７…充電抵抗（Ｒ２） ３８…高圧電源（ＨＶ２） ３９…測定ライン ４０…コンデンサ（Ｃ３） ４１…充電抵抗（Ｒ２） ４２…高圧電源（ＨＶ２） ４３…コンデンサ（Ｃ４） ４４…インダクタンス（Ｌｓ） ４５…コンデンサ（Ｃ２） ４６…ギャップ（Ｇ） ４７…充電抵抗（Ｒ２） ４８…高圧電源（ＨＶ２） ４９…コンデンサ（Ｃｐ） ５０…トランス（Ｔ） ５１…コンデンサ（Ｃ２） ５２…充電抵抗（Ｒ２） ５３…高圧電源（ＨＶ２）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザガスを気密充填した容器内に対向
   配置された一対の主電極と、前記主電極間に接続された
   コンデンサを有し、前記コンデンサの充電により前記主
   電極間に放電を発生させて前記レーザガスを励起し、レ
   ーザ発振を行うパルスレーザ発振装置において、 前記コンデンサを、第１のコンデンサと第２のコンデン
   サに２分割して直列接続し、その接続点を接地すると共
   に、前記第１のコンデンサをパルス充電する第１の電源
   回路と、前記第２のコンデンサを直流充電する第２の電
   源回路と、前記放電の放電開始時刻を外部より制御する
   第１の制御手段と、前記第２の電源回路の電源電圧を制
   御する第２の制御手段を設けたことを特徴とするパルス
   レーザ発振装置。
2. 【請求項２】 レーザガスを気密充填した容器内に対向
   配置された一対の主電極と、前記主電極間に接続された
   コンデンサを有し、前記コンデンサの充電により前記主
   電極間に放電を発生させて前記レーザガスを励起し、レ
   ーザ発振を行うパルスレーザ発振装置において、 前記コンデンサを、第１のコンデンサと第２のコンデン
   サに２分割して直列接続し、その接続点を接地すると共
   に、前記第１のコンデンサをパルス充電する第１の電源
   回路と、前記第２のコンデンサを直流充電する第２の電
   源回路と、前記放電の放電開始時刻を外部より制御する
   第１の制御手段と、前記第２のコンデンサの容量を制御
   する第２の制御手段を設けたことを特徴とするパルスレ
   ーザ発振装置。
3. 【請求項３】 レーザガスを気密充填した容器内に対向
   配置された一対の主電極と、前記主電極間に接続された
   コンデンサを有し、前記コンデンサの充電により前記主
   電極間に放電を発生させて前記レーザガスを励起し、レ
   ーザ発振を行うパルスレーザ発振装置において、 前記コンデンサを、第１のコンデンサと第２のコンデン
   サに２分割して直列接続し、その接続点を接地すると共
   に、前記第１のコンデンサをパルス充電する第１の電源
   回路と、前記第２のコンデンサを直流充電する第２の電
   源回路と、前記主電極間に発生する放電の主放電電流及
   び主電極間電圧を測定して、前記第１及び第２の電源回
   路の出力電圧を制御する制御手段を設けたことを特徴と
   するパルスレーザ発振装置。
4. 【請求項４】 レーザガスを気密充填した容器内に対向
   配置された一対の主電極と、前記主電極間に接続された
   インピーダンス素子と、前記インピーダンス素子をパル
   ス充電する第１の電源回路を有し、前記インピーダンス
   素子のパルス充電により前記主電極間に放電を発生させ
   て前記レーザガスを励起し、レーザ発振を行うパルスレ
   ーザ発振装置において、 前記主電極間に、前記インピーダンス素子と直列にコン
   デンサを接続し、前記コンデンサを直流充電する第２の
   電源回路を設けたことを特徴とするパルスレーザ発振装
   置。
5. 【請求項５】 前記第１の電源回路が、電圧増倍型のコ
   ンデンサ回路であることを特徴とする請求項４に記載の
   パルスレーザ発振装置。
6. 【請求項６】 前記インピーダンス素子が、インダクタ
   ンス、第２のコンデンサ、またはトランスであることを
   特徴とする請求項４に記載のパルスレーザ発振装置。
7. 【請求項７】 レーザガスを気密充填した容器内に対向
   配置された一対の主電極と、前記主電極間に接続された
   インピーダンス素子と、前記インピーダンス素子をパル
   ス充電する第１の電源回路を有し、前記インピーダンス
   素子のパルス充電により前記主電極間に放電を発生させ
   て前記レーザガスを励起し、レーザ発振を行うパルスレ
   ーザ発振装置において、 前記主電極間に、前記インピーダンス素子と直列にコン
   デンサ及びギャップを接続し、前記コンデンサを直流充
   電する第２の電源回路を設けたことを特徴とするパルス
   レーザ発振装置。
8. 【請求項８】 前記インピーダンス素子が、インダクタ
   ンス、第２のコンデンサ、またはトランスであることを
   特徴とする請求項７に記載のパルスレーザ発振装置。