JPH0529690A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、インダクタンス成分を少なくしてレ
ーザ発振効率を高くするものである。 【構成】ガスレーザ管内に配置された一対の主電極にそ
れぞれ各ピーキングコンデンサを介して各ピン電極を接
続したガスレーザ発振装置において、各ピーキングコン
デンサに対して緩慢に充電を行う緩慢充電回路(26,27)
と、各ピーキングコンデンサを短絡して充電電圧のほぼ
倍の電圧を主電極間に印加する倍電圧印加回路(28,29,3
0)とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスレーザ発振装置の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４はガスレーザ発振装置の構成図であ
る。ガスレーザ管の内部には一対の主電極１、２が対向
配置されている。これら主電極１、２のうち主電極１は
陰極であり、主電極２は陽極として作用する。又、これ
ら主電極１、２にはそれぞれ複数のピーキングコンデン
サ３、４及び５、６が接続され、さらにこれらピーキン
グコンデンサ３、４及び５、６に各ピン電極７、８が接
続されている。一方、高電圧電源ＨＶが充電抵抗９及び
充電用コンデンサ１０を介して主電極１、各ピーキング
コンデンサ３、４及び充電用コイル１１の一端に接続さ
れている。又、スイッチ１２の一端が充電用コンデンサ
１０に接続されるとともに他端が各リターンライン１
３、１４を介して主電極２に接続されている。これらリ
ターンライン１３、１４にはレーザガスの流路Ｑに当た
る部分に格子又はメッシュが形成されている。なお、充
電用コイル１１の他端はリターンライン１４に接続され
ている。

【０００３】かかる構成であれば、レーザ用ガスが主電
極１、２間に供給され、又高電圧電源ＨＶから電流が充
電抵抗９、充電コンデンサ及び充電用コイル１１に流れ
て充電コンデンサ１０に充電が行われる。この充電が終
了すると、スイッチ１２が閉じられ、これにより充電用
コンデンサ１０に蓄えられた電荷はスイッチ１２及び各
リターンライン１３、１４を通して各ピーキングコンデ
ンサ３、４及び５、６に移行し、これらピーキングコン
デンサ３、４及び５、６は充電される。この充電により
各ピン電極７、８には電圧が加わってスパーク放電が発
生し、このスパーク放電により主電極１、２の間は予備
電離される。この予備電離が進み、さらにピーキングコ
ンデンサ３、４及び５、６への電荷の移行が進むと、主
電極１、２間の電圧が高くなってこれら主電極１、２間
にはグロー放電が発生する。しかして、光共振器におい
て光共振が発生し、この光共振器からレーザ光が出力さ
れる。

【０００４】ところで、レーザ発振効率の改善策として
次の方法が採られている。第１に各ピーキングコンデン
サ３，５、ピン電極７及び主電極１、２により形成され
る閉回路、つまり放電部ヘッドのインダクタンス成分を
極力小さくすることである。なお、上記閉回路と各ピー
キングコンデンサ４，６、ピン電極８及び主電極１、２
により形成される閉回路とが並列に接続されているの
で、放電部ヘッドのインダクタンスは２分の１としてい
る。

【０００５】第２にスイッチ１２、充電コンデンサ１
０、各ピーキングコンデンサ３〜６、各ピン電極７，８
及び各リターンライン１３、１４から成る充電回路のイ
ンダクタンス成分を少なくして放電開始電圧を高くする
ことである。

【０００６】このようなレーザ発振効率の改善策が採ら
れているが、このうち第２の方法ではスイッチ１２及び
充電コンデンサ１０の大きさによりインダクタンスを少
なくするのに制約があるとともに、リターンライン１
３，１４は各ピン電極７，８に対して所定の絶縁距離を
取って配置しなければならないなど制約がある。このた
め、充電回路のインダクタンスは 150ｎＨ以下にするの
が困難となっている。この充電回路のインダクタンスが
大きいと、充電コンデンサ１０に蓄えられた電荷は全て
ピーキングコンデンサ３〜６に移行せず、レーザ光出力
に寄与しない無駄な続電流が流れるのみで、レーザ発振
効率は低下する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように充電回路
のインダクタンス成分を少なくすることができず、レー
ザ発振効率を高くできない。そこで本発明は、インダク
タンス成分を少なくしてレーザ発振効率を高くできるガ
スレーザ発振装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガスレーザ管
内に配置された一対の主電極にそれぞれ各ピーキングコ
ンデンサを介して各ピン電極を接続したガスレーザ発振
装置において、各ピーキングコンデンサに対して緩慢に
充電を行う緩慢充電回路と、各ピーキングコンデンサを
短絡して充電電圧のほぼ倍の電圧を主電極間に印加する
倍電圧印加回路とを備えて上記目的を達成しようとする
ガスレーザ発振装置である。

【０００９】

【作用】このような手段を備えたことにより、主電極に
接続された各ピーキングコンデンサに対して緩慢充電回
路により緩慢に充電を行い、この充電の後に倍電圧印加
回路により各ピーキングコンデンサを短絡して充電電圧
のほぼ倍の電圧を主電極間に印加する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１１】図１はガスレーザ発振装置の構成図であ
り、図２は同装置の等価回路図である。ガスレーザ管の
内部には一対の主電極２０，２１が対向配置されてい
る。これら主電極２０，２１のうち主電極２０は陰極と
して作用し、主電極２１は陽極として作用する。又、予
備電離を行うために主電極２１の表面はメッシュ状に形
成され、かつその背面には絶縁物２１ａ及び予備電離用
電極２１ｂが設けられている。又、これら主電極２０，
２１のうち主電極２０には各ピーキングコンデンサ２
２，２３が接続されるとともに主電極２１には各ピーキ
ングコンデンサ２４，２５が接続されている。

【００１２】一方、高電圧電源ＨＶ（ 15kＶ）が設けら
れ、この高電圧電源ＨＶに充電抵抗２６を介して各ピー
キングコンデンサ２２，２３が接続されるとともに主電
極２０、充電用コイル２７を介して各ピーキングコンデ
ンサ２４、２５が接続されて緩慢充電回路を形成してい
る。この場合、各ピーキングコンデンサ２２〜２５への
充電電圧は主電極２０，２１の間に放電が発生しないよ
う同電位の電圧に設定されている。

【００１３】又、倍電圧印加回路が形成されており、こ
の倍電圧印加回路は各ピーキングコンデンサ２２、２３
の電圧を反転させて充電電圧のほぼ２倍の電圧を主電極
２０，２１間に印加するものである。この倍電圧印加回
路の構成は次の通りとなっている。すなわち、スイッチ
２８の一端が主電極２０及び各ピーキングコンデンサ２
２，２３に接続されるとともに他端が各リターンライン
２９、３０を介して各ピーキングコンデンサ２４，２５
に接続されている。ここで、リターンライン２９、３０
にはレーザ用ガスの流路Ｑに当たる部分に格子又はメッ
シュ２９ａ、３０ａが形成されている。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。

【００１４】レーザ用ガスが主電極２０，２１間に供給
され、又高電圧電源ＨＶから電流が充電抵抗２６から各
ピーキングコンデンサ２２，２３に流れるとともに主電
極２０、充電用コイル２７、主電極２１を通して各ピー
キングコンデンサ２４，２５に流れる。これにより、各
ピーキングコンデンサ２２〜２５は充電される。なお、
図示極性（＋）（−）は各ピーキングコンデンサ２２〜
２５の充電極性を示しており、各主電極２０、２１は共
に同電位の正電圧が加わっている。この場合、各ピーキ
ングコンデンサ２２〜２５への充電は充電抵抗２６の値
によって緩慢に、例えば 100マイクロ秒程度の充電時間
で行われる。

【００１５】この充電が終了すると、スイッチ２８が閉
じられる。このスイッチ２８が閉じられることにより、
各ピーキングコンデンサ２２、２３に蓄積された電荷は
スイッチ２８、各リターンライン２９、３０を通して放
電し、この放電によってこれらピーキングコンデンサ２
２、２３の電圧は反転する。尚、この電位の反転時間は
およそ50nsである。この電圧反転により主電極２０には
図３に示すように各ピーキングコンデンサ２２、２３の
充電電圧の反転電圧（−15kＶ）が加わる。かくして、
主電極２０，２１の間には図３に示すように高電圧電源
ＨＶの出力電圧のほぼ２倍の電圧（ 30kＶ）が加わる。

【００１６】又、主電極２０の電位が反転するとき、予
備電離用電極２１ｂにはリード３１を通して予備電離用
電極２１ｂと主電極２１と間には絶縁物２１ａを介して
高電界が加わり、トリガ電流が流れる。この高電界によ
り主電極２１の表面にはコロナ放電が発生する。このコ
ロナ放電によりＵＶ光が生じて主電極２０，２１の間は
予備電離される。

【００１７】しかるに、主電極２０の電位が反転したと
き、各主電極２０，２１の間に主電流が流れてグロー放
電が発生する。このグロー放電の発生により光共振器に
おいて光共振が発生し、この光共振器からレーザ光が出
力される。

【００１８】このように上記一実施例においては、主電
極２０，２１に接続された各ピーキングコンデンサ２２
〜２５に対して緩慢に充電を行い、この充電の後に各ピ
ーキングコンデンサ２２、２３の電圧を反転させて充電
電圧のほぼ２倍の電圧を主電極２０，２１間に印加する
構成としたので、充電用コンデンサをなくすことができ
てインダクタンス成分を大幅に減少できる。これにより
主電極２０，２１の間に50nsという短時間で約 30kＶの
高電圧を印加でき、かつ放電開始電圧を従来装置と比較
して 1.2倍に高くでき、又予備電離電極２１ａに急激に
変化する電圧が印加して非常に強いコロナ放電を発生す
ることができて均一でグロー放電を行うに十分な予備電
離を行うことができる。この結果、放電開始電圧を２０
％増加でき、予備電離を強くして均一なグロー放電を得
ることができる。又、無駄な電流をなくすことができ
る。これにより、レーザ発振効率が大幅に４％ぐらい向
上する。

【００１９】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を逸脱しない範囲で変形してもよ
い。例えば、上記一実施例では予備電離としてコロナ放
電を用いたが、ＵＶ光やＸ線を用いてもよい。又、スイ
ッチ２８はギャップスイッチやサイラトロン、半導体ス
イッチ、磁気スイッチ等でもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、イ
ンダクタンス成分を少なくしてレーザ発振効率を高くで
きるガスレーザ発振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスレーザ発振装置の一実施例を
示す構成図。

【図２】同装置の等価回路図。

【図３】同装置における各部の波形図。

【図４】従来装置の構成図。

【符号の説明】

２０，２１…主電極、２２〜２５…ピーキングコンデン
サ、２６…充電抵抗、２８…スイッチ、２９，３０…リ
ターンライン、２７…充電コイル、３１…リード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ガスレーザ管内に配置された一対の主電
   極にそれぞれ各ピーキングコンデンサを介して各ピン電
   極を接続したガスレーザ発振装置において、前記各ピー
   キングコンデンサに対して緩慢に充電を行う緩慢充電回
   路と、前記各ピーキングコンデンサを短絡して充電電圧
   のほぼ倍の電圧を前記主電極間に印加する倍電圧印加回
   路とを具備したことを特徴とするガスレーザ発振装置。