JPH06260706A - 放電型レーザ発生装置とその高電圧発生装置 - Google Patents

放電型レーザ発生装置とその高電圧発生装置

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JPH06260706A
JPH06260706A JP5045195A JP4519593A JPH06260706A JP H06260706 A JPH06260706 A JP H06260706A JP 5045195 A JP5045195 A JP 5045195A JP 4519593 A JP4519593 A JP 4519593A JP H06260706 A JPH06260706 A JP H06260706A
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JP
Japan
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transformer
pulse voltage
pulse
voltage generator
polarity
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Pending
Application number
JP5045195A
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English (en)
Inventor
Takeshi Yamamura
豪 山村
Hiroyuki Sugawara
宏之 菅原
Yoshio Midorikawa
義男 緑川
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Hitachi Ltd
Hitachi Nuclear Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Nuclear Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低い耐圧のトランスを用いてこの耐圧以上の
高電圧を発生させる。 【構成】 2つのパルス電圧発生装置3,4と、各パル
ス電圧発生装置3,4から同期した同一周期,同一パル
ス幅のパルス電圧を発生させる手段5と、各パルス電圧
発生装置3,4対応に設けられ夫々の1次巻線6e,7
eが対応パルス電圧発生装置3,4の出力に接続される
極性以外の特性が等しい順極性及び逆極性の2つのトラ
ンス6,7とで高電圧発生装置を構成し、この順極性ト
ランス6の2次巻線6fのプラス端子6cをレーザ発振
用放電管2のアノード2bに接続し、逆極性トランス7
のマイナス端子7cをカソード2cに接続し、各トラン
ス6,7の他端子6d,7dをアースに接続する。これ
により、各トランス6,7のそれぞれの耐圧の2倍の高
電圧を放電管のアノード,カソード間に印加することが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属蒸気レーザ等の放電
型レーザ発生装置に係り、特に、大出力のパルスレーザ
を発生させるのに好適な放電型レーザ発生装置とこれに
用いる高電圧発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属蒸気レーザ発生装置等の放電型レー
ザ発生装置を動作させる場合、放電管に印加する電圧を
高くしてレーザ出力の大出力化を図る一方、放電開始を
良好に行う必要がある。放電開始を良好に行わせる従来
技術として、例えば特開平1−149493号公報記載
のものがある。この従来技術では、スイッチング電源の
出力をトランスで昇圧し、放電管を放電させてパルスレ
ーザを得ている。即ち、1つのトランスのコアに巻き付
けた1次巻線をスイッチング電源の出力に接続し、この
コアに巻き付けた放電用2次巻線に現れる正の高電圧を
放電管のアノードに印加して放電管を放電させている。
しかし、この構成のみでは、放電開始がうまくいかない
ため、放電用2次巻線と同一コアに巻き付けたトリガ用
2次巻線に放電用2次巻線とは逆極性の負の高電圧を放
電開始時のみの短期間のみ発生させ、この負の高電圧を
放電管のカソードに印加し、放電開始時のみアノード・
カソード間に印加される電圧を高め、放電開始を容易に
している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
放電開始の改良に係るものであり、放電開始時のみアノ
ード・カソード間に高電圧が印加され、実際に放電が開
始してから得られるレーザ出力は、放電用2次巻線から
アースとアノード間に印加される電圧値のみに依存する
ことになる。近年、大出力のレーザが求められ、このた
め、放電管のアースとアノード間に100kVの電圧を
印加する試みがなされている。しかし、100kVをア
ース・アノード間に印加しようとしても、トランス自体
の絶縁耐性がないため、容易でない。このため、特別に
専用の高耐圧トランスや放電管周りの絶縁設備を開発し
なければならないという問題がある。
【0004】本発明の目的は、既存設備や既存のトラン
スを使用して大出力レーザを得ることの可能な放電型レ
ーザ発生装置とこれに用いる高電圧発生装置を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、2つのパル
ス電圧発生装置と、各パルス電圧発生装置から同期した
同一周期,同一パルス幅のパルス電圧を発生させる手段
と、各パルス電圧発生装置対応に設けられ夫々の1次巻
線が対応パルス電圧発生装置の出力に接続される極性以
外の特性が等しい順極性及び逆極性の2つのトランス
と、順極性トランスの2次巻線のプラス端子がアノード
に接続され逆極性トランスのマイナス端子がカソードに
接続され各トランスの他端子がアースに接続されるレー
ザ発振用放電管とを設けることで、達成させる。
【0006】
【作用】順極性トランスの2次電圧を+Aボルトとして
これを放電管のアノードに接続し、逆極性トランスの2
次電圧を−Bボルトとしてこれを放電管のカソードに接
続すると、アノード・カソード間の電圧はA−(−B)
=A+Bとなる。現在の技術として絶縁耐性50kVの
ものは完成された技術として存在するので、絶縁耐性5
0kVの2つのトランスを用いることで、レーザ発振用
放電管に100kVの高電圧を印加することが可能とな
る。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明の第1実施例に係る高電圧発生
装置とこれを用いた放電型レーザ発生装置の要部構成図
である。本実施例に係る放電型レーザ発生装置は、高電
圧発生装置1と、レーザ発振用放電管2を備える。高電
圧発生装置1は、2つのパルス電圧発生装置3,4と、
パルス電圧発生装置3,4間の同期をとる同期手段5
と、2つのトランス6,7からなる。
【0008】パルス電圧発生装置3,4は同一構成のた
め、装置3の構成についてのみ説明し、装置4について
は装置3に同一サフックスの符号を付けてその説明を省
略する。パルス電圧発生装置は、入力端子3a,3b
と、出力端子3c,3dを備え、入力端子3aと出力端
子3cとが、直列接続された順方向ダイオード3e及び
キャパシタ3fで接続され、入力端子3bと出力端子3
dとが直接接続されると共に、該入力端子3d(出力端
子3d)と順方向ダイオード3eのアノード(キャパシ
タアfとの接続側)とがサイラトロン等のスイッチ素子
3gで接続されている。
【0009】同期手段5は、パルス発生装置3のスイッ
チ素子3gと、パルス発生装置4のスイッチ素子4gと
が同時にスイッチオンとなるように動作する。
【0010】トランス6,7は極性が異なる以外は構成
が同一の別個のトランスであり、トランス6は入力端子
6a,6bと、出力端子6c,6dを備え、入力端子6
a,6bが一次巻線6eが接続され、出力端子6c,6
dが二次巻線6fに接続されている。トランス7はトラ
ンス6と同一構成であるため、トランス6と同一サフッ
クスの符号を付けてその説明を省略する。
【0011】レーザ発振用放電管2は、導体でなる筒体
2aと、筒体2a内の一方に配置されたアノード2b
と、他方に配置されたカソード2cを備える。
【0012】パルス電圧発生装置3,4の夫々の入力端
子3a,3b及び4a,4bは図示しない電源に接続さ
れる。出力端子3c,3d及び4c,4dは夫々トラン
ス6,7の入力端子6a,6b及び7a,7bに接続さ
れる。トランス6のプラス端子つまり端子6cは放電管
2のアノード2bに接続され、トランス7のマイナス端
子つまり端子7cは放電管2のカソード2cに接続さ
れ、トランス6,7の端子6d,7dは共に放電管2の
導電性筒体2aに接続され、この筒体2aがアースに接
続される。
【0013】上述した構成の放電管型レーザ発生装置の
動作について説明する。パルス電圧発生装置3とトラン
ス6の系統では、スイッチ3gが解放状態のとき、端子
3aから、順方向ダイオード3e→キャパシタ3f→端
子3c→端子6a→一次巻線6e→端子6b→端子3d
→端子3bと電流が流れ、キャパシタ3fが充電され
る。同様に、パルス電圧発生装置4のキャパシタ4fも
充電される。
【0014】同期手段5の作用により両スイッチ素子3
g,4gが同時に閉状態になると、キャパシタ3fの充
電電荷は、キャパシタ3f→端子3c→端子6a→一次
巻線6e→端子6b→端子3d→スイッチ素子3g→キ
ャパシタ3fの閉ループをパルス的に流れ、同時に、キ
ャパシタ4fの充電電荷は、キャパシタ4f→端子4c
→端子7a→一次巻線7e→端子7b→端子4d→スイ
ッチ素子4g→キャパシタ4fの閉ループをパルス的に
流れる。
【0015】トランス6では、上記した閉ループにパル
ス電流が流れることで、二次巻線6fの出力端子6d,
6c間に例えば50kVのパルス電圧が誘起し、トラン
ス7では、上記した閉ループにパルス電流が流れること
で、二次巻線7fの出力端子7d,7c間に例えば−5
0kVのパルス電圧が誘起する。トランス6の出力端子
dはアースに接続され、出力端子6cは放電管2のアノ
ード2bに接続されているため、アノード2bには前記
パルス電圧と同一パルス幅の+50kVのパルス電圧が
印加されることになる。トランス7の出力端子7dはア
ースに接続され、出力端子が放電管2のカソード2cに
接続されているため、カソード2cには−50kVのパ
ルス電圧が印加されることになる。このため、カソード
2cとアノード2aの間に印加されるパルス電圧は合計
で100kVとなる。この100kVのパルス電圧が繰
り返しアノード2b,カソード2c間に印加されること
で、放電管2内でレーザが発振する。
【0016】この様に、本実施例によれば、50kV耐
圧の2つのトランスを用いレーザ発振用放電管のアノー
ド,カソード間に100kVのパルス電圧を印加するこ
とができ、高出力のレーザを得ることが可能となる。
【0017】図2は、本発明の放電型レーザ発生装置に
用いる第2実施例に係る高電圧発生装置の構成図であ
る。本実施例に係る高電圧発生装置は、同一構成のパル
ス電圧発生装置8,9と、順極性トランス6と、逆極性
トランス7と、同期手段5からなる。図1に示す高電圧
発生装置と異なる点は、パルス発生装置8,9の内部構
成のみであるので、パルス電圧発生装置8についてのみ
その構成と動作を説明する。
【0018】本実施例に係るパルス電圧発生装置8は、
公知の倍電圧回路を採用しており、入力端子8a,8b
と、出力端子8c,8dを備え、入力端子8a接続点A
とを順方向ダイオード8eで接続し、接続点Aと出力端
子8cとを、直列接続したキャパシタ8f及び可飽和リ
アクトル8gで接続し、入力端子8bと接続点Aとをキ
ャパシタ8iで接続し、入力端子8bと接続点Aとを、
直列接続したスイッチ素子8k及び可飽和リアクトル8
jで接続し、入力端子8c,8d間をコイル8hで接続
している。
【0019】スイッチ素子8kが解放状態のとき、入力
端子8aに接続された図示しない電源から電流がパルス
電圧発生装置に電流が供給されると、キャパシタ8f,
8iが充電される。スイッチ素子8kが閉状態になる
と、キャパシタ8iに蓄積されている電荷は、キャパシ
タ8i−スイッチ素子8k−可飽和リアクトル8jのル
ープで振動を開始し、半周期で、キャパシタ8iは最初
の状態と逆方向に充電される。この半周期が終了するま
での間、可飽和リアクトル8gは磁束が飽和しない値に
設定されているため開状態となっており、キャパシタ8
fの蓄積電荷は移動しない。この半周期がすぎたとき、
可飽和リアクトル8gの磁束が飽和して閉状態になる
と、キャパシタ1個の場合に比べて2倍の電圧がトラン
ス6の一次巻線6eの入力端子6a,6b間に加わり、
二次巻線出力端子6c,6d間にパルス電圧が発生す
る。パルス発生装置9でもパルス発生装置8と同期して
同一パルス幅の逆極性のパルス電圧が二次巻線出力端子
7c,7d間に発生する。
【0020】このようにして発生した高電圧のパルス電
圧を放電管のアノード・カソード間に印加することで、
高出力のレーザを得ることが可能になる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、低い耐圧のトランス2
つを用いてこの耐圧の倍の高電圧を発生させることが可
能となる。また、この高電圧を利用してレーザ発振を起
こさせるため、設備設備を用いて高効率にレーザ出力を
得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る高電圧発生装置とこれ
を用いた放電管型レーザ発生装置の要部構成図である。
【図2】本発明の別実施例に係る高電圧発生装置の構成
図である。
【符号の説明】
1…高電圧発生装置、2…放電管,2a…アノード、2
b…カソード、3,4,8,9…パルス電圧発生装置、
5…同期手段、6…順極性トランス、7…逆極性トラン
ス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 宏之 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 緑川 義男 茨城県日立市幸町三丁目2番2号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つのパルス電圧発生装置と、各パルス
    電圧発生装置から同期した同一周期,同一パルス幅のパ
    ルス電圧を発生させる手段と、各パルス電圧発生装置対
    応に設けられ夫々の1次巻線が対応パルス電圧発生装置
    の出力に接続される極性以外の特性が等しい順極性及び
    逆極性の2つのトランスと、順極性トランスの2次巻線
    のプラス端子がアノードに接続され逆極性トランスのマ
    イナス端子がカソードに接続され各トランスの他端子が
    アースに接続されるレーザ発振用放電管とを設けること
    を特徴とする放電型レーザ発生装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、パルス電圧発生装置
    とトランスが磁気圧縮回路を構成することを特徴とする
    放電型レーザ発生装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、パルス電圧発生装置
    は倍電圧発生回路であることを特徴とする放電型レーザ
    発生装置。
  4. 【請求項4】 2つのパルス電圧発生装置と、各パルス
    電圧発生装置から同期した同一周期,同一パルス幅のパ
    ルス電圧を発生させる手段と、各パルス電圧発生装置対
    応に設けられ夫々の1次巻線が対応パルス電圧発生装置
    出力に接続される極性以外の特性が等しい順極性及び逆
    極性の2つのトランスであって、順極性トランスの2次
    巻線のプラス端子と逆極性トランスのマイナス端子が出
    力端子となり各トランスの他端子が共通にアースに接続
    される2つのトランスとからなることを特徴とする高電
    圧発生装置。
JP5045195A 1993-03-05 1993-03-05 放電型レーザ発生装置とその高電圧発生装置 Pending JPH06260706A (ja)

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