JPH0645710A - 金属蒸気レーザー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高圧電源の出力電圧をＬＣ反転回路とパルスト
ランスからなる放電回路により数倍に昇圧してレーザー
発振管に印加し、レーザー出力の増大と、レーザー発振
の効率および安定性が向上した金属蒸気レーザー装置を
提供する。 【構成】高圧電源７と、この出力を入力するスイッチ素
子１とインダクタンス８および直列接続したコンデンサ
９，10と可飽和リアクトル11からなる電圧逓倍のＬＣ反
転回路と、このＬＣ反転回路からの出力電圧を逓増する
パルストランス13からなる放電回路と、この放電回路に
接続したレーザー発振管６を備えたことを特徴とする。
また放電回路に適用する可飽和リアクトル11，14にヒス
テリシス損失の小さいアモルファスコアを使用する。さ
らに、放電回路を構成する機器を同一のボックス16に収
めると共に、絶縁性液体で冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高電圧放電を利用した
金属蒸気レーザー装置に係り、特に50kV以上の高電圧を
レーザー発振管に印加する必要性のある大口径の金属レ
ーザー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より高電圧をレーザー発振管に印加
する大口径の金属レーザー装置には、例えば色素レーザ
ーの励起用として使用される銅蒸気レーザー装置等があ
る。

【０００３】図２は金属蒸気レーザー装置の回路構成図
で、一般的にこの放電回路は電荷移行型放電回路と呼ば
れていて、スイッチ素子１と並列にメインコンデンサ２
と第１のインダクタンス３、およびピーキングコンデン
サ４の直列回路を接続すると共に、この直列回路の内の
ピーキングコンデンサ４と並列に第２のインダクタンス
５と金属蒸気レーザー発振管６の直列回路を接続してい
る。さらに、前記スイッチ素子１には高電圧電源７を接
続して構成されている。

【０００４】この金属蒸気レーザー装置は、メインコン
デンサ２が高電圧電源７によって充電され、この後にス
イッチ素子１をＯＮすることにより、メインコンデンサ
２に蓄えられていた電荷エネルギーがピーキングコンデ
ンサ４を通して金属蒸気レーザー発振管６に出力され
る。金属蒸気レーザー発振管６においては、前記高電圧
電源７よりメインコンデンサ２に印加された電圧と同等
の電圧で放電を起こさせるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に金属蒸気レーザ
ー装置で、特にレーザー出力が 300Ｗを超えるような口
径８cm以上の銅蒸気レーザー装置においては、放電電圧
として50kV以上が必要であり、レーザー出力は、この放
電電圧の増加により比例的に増加させることができる。

【０００６】しかしながら、従来の電荷移行型放電回路
では、金属蒸気レーザー発振管６に印加できる電圧は、
高圧電源７によりメインコンデンサ２に初期充電される
電圧と同等程度が限界となっている。

【０００７】そのため例えば50kVを超えるような高電圧
での放電が必要となる大口径の金属蒸気レーザー装置で
は、構成するスイッチ素子１にも同等の耐電圧性が要求
されるため、スイッチ素子１の直列数を増加する等の必
要性が生じて、これによりスイッチ素子１における大型
化と内部抵抗およびインダクタンスが大きくなり、これ
により大きな電力損失を生じて、レーザー発振効率が低
下する等の要因となっていた。

【０００８】本発明の目的とするところは、高圧電源の
出力電圧をＬＣ反転回路とパルストランスからなる放電
回路により数倍に昇圧してレーザー発振管に印加し、レ
ーザー出力の増大と、レーザー発振の効率および安定性
が向上した金属蒸気レーザー装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】高圧電源と、この出力を
入力するスイッチ素子とインダクタンスおよび直列接続
したコンデンサと可飽和リアクトルからなる電圧逓倍の
ＬＣ反転回路と、このＬＣ反転回路からの出力電圧を逓
増するパルストランスからなる放電回路と、この放電回
路に接続したレーザー発振管を備えたことを特徴とす
る。

【００１０】また上記放電回路に適用する可飽和リアク
トルにヒステリシス損失の小さいアモルファスコアを使
用する。さらに、放電回路を構成する機器を同一のボッ
クスに収めると共に、絶縁性液体で冷却する。

【００１１】

【作用】高圧電源からの高電圧は、スイッチ素子とイン
ダクタンスおよび直列接続した２つのメインコンデンサ
によるＬＣ反転回路で約２倍の電圧に上昇される。さら
に、パルストランスにより逓増されて極めて高い電圧を
得ることができる。従って、この高圧をレーザー発振管
に印加することにより、レーザー出力が増大すると共
に、レーザー発振の効率および安定性が向上する。

【００１２】また放電回路の構成機器を同一ボックスに
収めて絶縁性液体で冷却することにより高電圧印加部の
露出部分を少なくし、また冷却効果により、素子に加わ
る熱負荷が低減する。

【００１３】

【実施例】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、上記した従来技術と同じ構成部分につい
ては同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００１４】図１の回路構成図に示すように金属蒸気レ
ーザー装置は、スイッチ素子１と並列にインダクタンス
８と第１のメインコンデンサ９の直列回路を接続すると
共に、前記第１のメインコンデンサ９と並列に、第２の
メインコンデンサ10と第１の可飽和リアクトル11および
第１のピーキングコンデンサ12の直列回路を接続する。

【００１５】さらに、この第１のピーキングコンデンサ
12と並列にパルストランス13の１次側が接続し、２次側
には第２の可飽和リアクトル14と第２のピーキングコン
デンサ15の直列回路を接続し、この第２のピーキングコ
ンデンサ15と並列に金属蒸気レーザー発振管６を接続し
ている。なお、前記スイッチ素子１には高電圧電源７を
接続して構成されている。次に上記構成による作用につ
いて説明する。

【００１６】第１のメインコンデンサ９および第２のメ
インコンデンサ10は、高電圧電源７によって充電され
る。充電後にスイッチ素子１をＯＮすることにより、第
１のメインコンデンサ９とインダクタンス８のループで
電流が流れるが、このＬＣ反転回路により第１のメイン
コンデンサ９に印加される電圧は反転する。

【００１７】この時に第１のメインコンデンサ９および
第２のメインコンデンサ10と、第１の可飽和リアクトル
11および第１のピーキングコンデンサ12を含むループで
は、第１の可飽和リアクトル11の磁気スイッチ効果によ
り一定時間電流が流れずに保持されるため、第１のメイ
ンコンデンサ９と第２のメインコンデンサ10間に印加さ
れる電圧は２倍程度に増加される。

【００１８】また第１の可飽和リアクトル11が飽和状態
になった時に、第１のピーキングコンデンサ12とパルス
トランス13を含むループで電流が流れ、この時のパルス
トランス13の昇圧効果により、さらに高い電圧が次段の
第２のピーキングコンデンサ15に印加される。

【００１９】なお、この時のパルストランス13により電
流立ち上がり特性が低減することを考慮し、最終ループ
の中に第２の可飽和リアクトル14が備えてあるため、こ
の第２の可飽和リアクトル14の磁気スイッチ効果によ
り、電流を圧縮して立ち上がり特性を改善し、当初第１
のメインコンデンサ９および第２のメインコンデンサ10
への印可電圧の数倍に及ぶ高電圧が金属蒸気レーザー発
振管６に加わることから、極めて高い電圧で放電を起こ
させることができる。前記第１および第２の可飽和リア
クトル11，14に、ヒステリシス損失の小さいアモルファ
スコアを使用すると電圧逓昇に際しての電力損失が低下
する。

【００２０】さらに、この放電電源回路を構成する機器
は、ボックス16に収容して、絶縁油等の絶縁性液体で冷
却することにより、高電圧露出部の遮蔽と、素子等機器
の冷却が良好行こなわれ、安全性も高い。

【００２１】従って、本発明では高圧電源７の出力を比
較的低い電圧として所定の高電圧を得ることも、従来程
度の電源電圧で数倍の高電圧を得ることも容易であるこ
とから、スイッチ素子１の耐圧対策も簡易で金属蒸気レ
ーザー発振管６に極めて高い電圧を供給できるので、高
いレーザー発振効率と安定したレーザー発振出力が得ら
れると共に、素子等の冷却効果が向上して長寿命で小形
化が容易である。なお、本発明の実施態様項としては以
下のものがある。 (1) 放電回路の可飽和リアクトルが、ヒステリシス損失
の小さいアモルファスコアを使用することを特徴とする
請求項１記載の金属蒸気レーザー装置。 (2) 放電回路を構成する機器を同一のボックスに収納す
ると共に、絶縁性液体で冷却することを特徴とする請求
項１記載の金属蒸気レーザー装置。

【００２２】

【発明の効果】以上本発明によれば、スイッチ素子にお
ける構成の簡略化と電力損失の低減が可能となり、レー
ザー発振管における放電電圧の上昇によりレーザー出力
を増大させることができる。従って、高いレーザー発振
効率と安定したレーザー発振出力が得られる効果があ
る。また冷却効果の向上と高電圧露出部が削減されたこ
とにより、小形化と安全性の向上、さらに長寿命化が容
易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の金属蒸気レーザー装置
の回路構成図。

【図２】従来の金属蒸気レーザー装置の回路構成図。

【符号の説明】

１…スイッチ素子、６…金属蒸気レーザー発振管、７…
高圧電源、８…インダクタンス、９…第１のメインコン
デンサ、10…第２のメインコンデンサ、11…第１の可飽
和リアクトル、12…第１のピーキングコンデンサ、13…
パルストランス、14…第２の可飽和リアクトル、15…第
２のピーキングコンデンサ、16…ボックス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧電源と、この出力を入力するスイッ
   チ素子とインダクタンスおよび直列接続したコンデンサ
   と可飽和リアクトルからなる電圧を逓倍するＬＣ反転回
   路と、このＬＣ反転回路からの出力電圧を逓増するパル
   ストランスからなる放電回路と、この放電回路に接続し
   たレーザー発振管を備えたことを特徴とする金属蒸気レ
   ーザー装置。