JPH069267B2 - パルスガスレ−ザ - Google Patents
パルスガスレ−ザInfo
- Publication number
- JPH069267B2 JPH069267B2 JP17594187A JP17594187A JPH069267B2 JP H069267 B2 JPH069267 B2 JP H069267B2 JP 17594187 A JP17594187 A JP 17594187A JP 17594187 A JP17594187 A JP 17594187A JP H069267 B2 JPH069267 B2 JP H069267B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inductor
- capacitor
- terminal
- laser
- side electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パルス幅の長いレーザ光が得られるパルスガ
スレーザに関するものである。
スレーザに関するものである。
パルス幅の長いレーザ光は、レーザ光の単色性の向上を
可能にするので種々の応用が考えられる。パルス幅の長
いレーザ光が得られる従来のパルスガスレーザについて
は、文献「アプライド・フィジックス・レター（Appl.P
hys.Lett.）」1985年，７月号，第47巻，第２号に詳細
に記載されている。この文献に記載されている従来のパ
ルスガスレーザを第３図に示す。
可能にするので種々の応用が考えられる。パルス幅の長
いレーザ光が得られる従来のパルスガスレーザについて
は、文献「アプライド・フィジックス・レター（Appl.P
hys.Lett.）」1985年，７月号，第47巻，第２号に詳細
に記載されている。この文献に記載されている従来のパ
ルスガスレーザを第３図に示す。
このパルスガスレーザは、ピーク値の高いパルス電圧を
高電圧側電極11と接地側電極12からなる主放電電極対間
に印加する回路と、パルス幅の長いパルス電流を主放電
電極対に流す回路とを含む励起回路を有しており、図
中、13はコンデンサ、14はスパークギャップ、15はパル
ストランス、16はコンデンサ、17は可飽和インダクタで
ある。
高電圧側電極11と接地側電極12からなる主放電電極対間
に印加する回路と、パルス幅の長いパルス電流を主放電
電極対に流す回路とを含む励起回路を有しており、図
中、13はコンデンサ、14はスパークギャップ、15はパル
ストランス、16はコンデンサ、17は可飽和インダクタで
ある。
このような従来のパルスガスレーザでは、前記文献に記
載されているように立上がりが早く、ピーク値の高いパ
ルス電圧で主放電電極対である高電圧側電極11と接地側
電極12間のレーザガスをブレークダウンさせた後、パル
ス幅の長いパルス電流を主放電電極対に流しパルス幅の
長いレーザ光を得ている。
載されているように立上がりが早く、ピーク値の高いパ
ルス電圧で主放電電極対である高電圧側電極11と接地側
電極12間のレーザガスをブレークダウンさせた後、パル
ス幅の長いパルス電流を主放電電極対に流しパルス幅の
長いレーザ光を得ている。
パルス幅の長いレーザ光が得られる従来のパルスガスレ
ーザは、立上がりが早く、ピーク値の高いパルス電圧を
主放電電極対間に印加する回路と、パルス幅の長いパル
ス電流を主放電電極対に流す回路とに各々高電圧電源が
必要である。このため、パルスガスレーザの大型化を招
き、励起回路の構成も複雑である欠点があった。
ーザは、立上がりが早く、ピーク値の高いパルス電圧を
主放電電極対間に印加する回路と、パルス幅の長いパル
ス電流を主放電電極対に流す回路とに各々高電圧電源が
必要である。このため、パルスガスレーザの大型化を招
き、励起回路の構成も複雑である欠点があった。
本発明の目的は、励起回路の簡素で小型化が計れパルス
幅の長いレーザ光が得られるパルスガスレーザを提供す
ることにある。
幅の長いレーザ光が得られるパルスガスレーザを提供す
ることにある。
本発明は、ＵＶ（紫外線）スパークギャップとピーキン
グコンデンサとからなるピーキングコンデンサ部と充電
用コンデンサから形成される容量移行型紫外線自動予備
電離回路（以下、励起回路）と、レーザ励起の放電を得
るための高電圧側電極と接地側電極からなる主放電電極
対とを少なくとも備えたパルスガスレーザにおいて、 前記励起回路に補助コンデンサと第１および第２のイン
ダクタと可飽和インダクタとスイッチング素子とを付加
し、前記主放電電極対に前記補助コンデンサを並列に接
続し、前記高電圧側電極に前記可飽和インダクタおよび
前記第１のインダクタの各々の一方の端子を接続し、前
記第１のインダクタの他方の端子と前記接地側電極との
間に前記ピーキングコンデンサ部を接続し、また前記第
１のインダクタと前記ピーキングコンデンサ部との接続
点と前記可飽和インダクタの他方の端子との間に前記第
２のインダクタを接続し、さらに前記第２のインダクタ
と前記可飽和インダクタとの接続点に前記充電用コンデ
ンサの一方の端子を接続し、前記充電用コンデンサの他
方の端子を前記スイッチング素子の一方の端子に接続
し、前記スイッチング素子の他方の端子を前記接地側電
極に接続したことを特徴としている。
グコンデンサとからなるピーキングコンデンサ部と充電
用コンデンサから形成される容量移行型紫外線自動予備
電離回路（以下、励起回路）と、レーザ励起の放電を得
るための高電圧側電極と接地側電極からなる主放電電極
対とを少なくとも備えたパルスガスレーザにおいて、 前記励起回路に補助コンデンサと第１および第２のイン
ダクタと可飽和インダクタとスイッチング素子とを付加
し、前記主放電電極対に前記補助コンデンサを並列に接
続し、前記高電圧側電極に前記可飽和インダクタおよび
前記第１のインダクタの各々の一方の端子を接続し、前
記第１のインダクタの他方の端子と前記接地側電極との
間に前記ピーキングコンデンサ部を接続し、また前記第
１のインダクタと前記ピーキングコンデンサ部との接続
点と前記可飽和インダクタの他方の端子との間に前記第
２のインダクタを接続し、さらに前記第２のインダクタ
と前記可飽和インダクタとの接続点に前記充電用コンデ
ンサの一方の端子を接続し、前記充電用コンデンサの他
方の端子を前記スイッチング素子の一方の端子に接続
し、前記スイッチング素子の他方の端子を前記接地側電
極に接続したことを特徴としている。
〔作用〕 本発明によるパルスガスレーザにおいて、スイッチング
素子を導通させると充電用コンデンサが放電し、大部分
の放電電流は第２のインダクタとＵＶスパークギャップ
を介してピーキングコンデンサに流れ込みピーキングコ
ンデンサを充電する。また、放電電流の一部は可飽和イ
ンダクタを通し補助コンデンサに流れる。可飽和インダ
クタは、流れる電流により作られる磁場の強さが可飽和
インダクタの特性で決まる値を越えると磁束密度が飽和
し、インダクタが非常に低下する。このため、可飽和イ
ンダクタの磁束密度が飽和すると、補助コンデンサに急
激に電流が流れ補助コンデンサに立上がりが早くピーク
値の高い電圧が発生する。このため、補助コンデンサと
並列に接続されている主放電電極対に立上がりが早くピ
ーク値の高い電圧が印加され、前記文献に述べられてい
るように高い電圧で主放電電極対のレーザガスがブレー
クダウンする。レーザガスがブレークダウンした後は、
ピーキングコンデンサから第１のインダクタを通して流
れるパルス幅の長い電流と、可飽和インダクタを通して
充電用コンデンサから流れる電流とが主放電電極対に流
れ込みレーザ励起の放電が得られる。この結果、前記文
献に記載されているようにパルス幅の長いレーザ光を得
ることができる。
素子を導通させると充電用コンデンサが放電し、大部分
の放電電流は第２のインダクタとＵＶスパークギャップ
を介してピーキングコンデンサに流れ込みピーキングコ
ンデンサを充電する。また、放電電流の一部は可飽和イ
ンダクタを通し補助コンデンサに流れる。可飽和インダ
クタは、流れる電流により作られる磁場の強さが可飽和
インダクタの特性で決まる値を越えると磁束密度が飽和
し、インダクタが非常に低下する。このため、可飽和イ
ンダクタの磁束密度が飽和すると、補助コンデンサに急
激に電流が流れ補助コンデンサに立上がりが早くピーク
値の高い電圧が発生する。このため、補助コンデンサと
並列に接続されている主放電電極対に立上がりが早くピ
ーク値の高い電圧が印加され、前記文献に述べられてい
るように高い電圧で主放電電極対のレーザガスがブレー
クダウンする。レーザガスがブレークダウンした後は、
ピーキングコンデンサから第１のインダクタを通して流
れるパルス幅の長い電流と、可飽和インダクタを通して
充電用コンデンサから流れる電流とが主放電電極対に流
れ込みレーザ励起の放電が得られる。この結果、前記文
献に記載されているようにパルス幅の長いレーザ光を得
ることができる。
次に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。第１図
は、本発明を用いたパルスガスレーザの一実施例であ
る。このパルスガスレーザは、レーザ励起の放電を得る
ための高電圧側電極８と接地側電極９からなる主放電電
極対と、ＵＶ（紫外線）スパークギャップ７とピーキン
グコンデンサ６とからなるピーキングコンデンサ部と、
充電用コンデンサ５から形成される容量移行型紫外線自
動予備電離回路（以下、励起回路）に、補助コンデンサ
４と、第１および第２のインダクタ３，２と、可飽和イ
ンダクタ１と、スイッチング素子であるサイラトロン10
とを付加している。主放電電極対に補助コンデンサ４を
並列に接続し、高電圧側電極８に可飽和インダクタ１お
よび第１のインダクタ３の各々の一方の端子を接続し、
第１のインダクタ３の他方の端子と接地側電極９との間
にピーキングコンデンサ部を接続し、また第１のインダ
クタ３とピーキングコンデンサ部との接続点と可飽和イ
ンダクタ１の他方の端子との間に第２のインダクタ２を
接続し、さらに第２のインダクタ２と可飽和インダグタ
１との接続点に充電用コンデンサ５の一方の端子を接続
し、充電用コンデンサの他方の端子をサイラトロン10の
一方の端子に接続し、サイラトロンの他方の端子を接地
側電極９に接続し、充電用コンデンサ５およびサイラト
ロン10の直列回路に並列に充電用インダクタ18を接続
し、サイラトロン10に並列に高電圧電源19を接続してい
る。
は、本発明を用いたパルスガスレーザの一実施例であ
る。このパルスガスレーザは、レーザ励起の放電を得る
ための高電圧側電極８と接地側電極９からなる主放電電
極対と、ＵＶ（紫外線）スパークギャップ７とピーキン
グコンデンサ６とからなるピーキングコンデンサ部と、
充電用コンデンサ５から形成される容量移行型紫外線自
動予備電離回路（以下、励起回路）に、補助コンデンサ
４と、第１および第２のインダクタ３，２と、可飽和イ
ンダクタ１と、スイッチング素子であるサイラトロン10
とを付加している。主放電電極対に補助コンデンサ４を
並列に接続し、高電圧側電極８に可飽和インダクタ１お
よび第１のインダクタ３の各々の一方の端子を接続し、
第１のインダクタ３の他方の端子と接地側電極９との間
にピーキングコンデンサ部を接続し、また第１のインダ
クタ３とピーキングコンデンサ部との接続点と可飽和イ
ンダクタ１の他方の端子との間に第２のインダクタ２を
接続し、さらに第２のインダクタ２と可飽和インダグタ
１との接続点に充電用コンデンサ５の一方の端子を接続
し、充電用コンデンサの他方の端子をサイラトロン10の
一方の端子に接続し、サイラトロンの他方の端子を接地
側電極９に接続し、充電用コンデンサ５およびサイラト
ロン10の直列回路に並列に充電用インダクタ18を接続
し、サイラトロン10に並列に高電圧電源19を接続してい
る。
以上の構成のパルスガスレーザにおいて、高電圧電源19
によって充電された充電用コンデンサ５を、サイラトロ
ン10を導通させることにより放電させると、大部分の放
電電流は第２のインダクタ２とＵＶスパークギャップ７
を通してピーキングコンデンサ６に流れ込みピーキング
コンデンサ６を充電する。また、放電電流の一部は可飽
和インダクタ１を通して補助コンデンサ４に流れる。こ
の可飽和インダクタ１を流れる電流で可飽和インダクタ
１の磁束密度が飽和すると可飽和インダクタ１のインダ
クタンスが非常に小さくなり、充電用コンデンサ５から
補助コンデンサ４に急激に電流が流れ込み補助コンデン
サ４に立上がりが早くピーク値の高い電圧が発生する。
このため、レーザガスのブレークダウン電圧は、前記文
献でも述べられているように高くなる。また、同時にＵ
Ｖスパークギャップ７のアーク放電により発生する紫外
線で主放電電極対間のレーザガスを予備電離する。これ
により、主放電電極対間のレーザガスがブレークダウン
し、さらに、レーザガスがブレークダウンした後は、第
１のインダクタ３を通してピーキングコンデンサ６から
流れるパルス幅の長い電流と可飽和インダクタ１を通し
て充電用コンデンサ５から流れる電流が高電圧側電極８
と接地側電極９からなる主放電電極対に流れ込み、レー
ザ励起の放電が生じパルス幅の長いレーザ光を得ること
ができる。
によって充電された充電用コンデンサ５を、サイラトロ
ン10を導通させることにより放電させると、大部分の放
電電流は第２のインダクタ２とＵＶスパークギャップ７
を通してピーキングコンデンサ６に流れ込みピーキング
コンデンサ６を充電する。また、放電電流の一部は可飽
和インダクタ１を通して補助コンデンサ４に流れる。こ
の可飽和インダクタ１を流れる電流で可飽和インダクタ
１の磁束密度が飽和すると可飽和インダクタ１のインダ
クタンスが非常に小さくなり、充電用コンデンサ５から
補助コンデンサ４に急激に電流が流れ込み補助コンデン
サ４に立上がりが早くピーク値の高い電圧が発生する。
このため、レーザガスのブレークダウン電圧は、前記文
献でも述べられているように高くなる。また、同時にＵ
Ｖスパークギャップ７のアーク放電により発生する紫外
線で主放電電極対間のレーザガスを予備電離する。これ
により、主放電電極対間のレーザガスがブレークダウン
し、さらに、レーザガスがブレークダウンした後は、第
１のインダクタ３を通してピーキングコンデンサ６から
流れるパルス幅の長い電流と可飽和インダクタ１を通し
て充電用コンデンサ５から流れる電流が高電圧側電極８
と接地側電極９からなる主放電電極対に流れ込み、レー
ザ励起の放電が生じパルス幅の長いレーザ光を得ること
ができる。
次に、この時の主放電電極対に印加される電圧ｖおよび
放電電流のｉの波形の計算値の一例を第２図に示す。こ
こでは、パルスレーザとしてエキシマレーザを仮定し、
充電用コンデンサ５の容量を100ｎＦ、高電圧電源19に
よる充電電圧を30ｋＶ、ピーキングコンデンサ６の容量
を80ｎＦ、補助コンデンサ４の容量を１ｎＦ、第１のイ
ンダクタ３のインダクタンスを５μＨ、第２のインダク
タ２のインダクタンスを２μＨ、磁束密度が非飽和の時
の可飽和インダクタ１のインダクタンスを20μＨ、飽和
時の可飽和インダクタンス１のインダクタンスを0.3μ
Ｈ、飽和電流を130Ａとした。また、レーザガスのブレ
ークダウン後の主放電電極対の抵抗を一般的な値である
0.5Ωとし、主放電電極対に印加される最大電圧をレー
ザガスのブレークダウンと仮定した。第２図から分かる
ように主放電電極対の電圧ｖは、可飽和インダクタ１が
飽和してから約50ｎｓ後に約48ｋＶまで立ち上がる。ま
た、放電電流ｉのパルス幅は半値全幅で約400ｎｓと広
く、上記文献に記載されているパルスガスレーザのよう
にパルス幅の長いレーザ光を発振させることが可能であ
る。このように、本実施例のパルスガスレーザは従来の
パルスガスレーザと異なり一つの高電圧電源でパルス幅
の長いレーザ光を発振させることが可能で、また励起回
路も簡素である。
放電電流のｉの波形の計算値の一例を第２図に示す。こ
こでは、パルスレーザとしてエキシマレーザを仮定し、
充電用コンデンサ５の容量を100ｎＦ、高電圧電源19に
よる充電電圧を30ｋＶ、ピーキングコンデンサ６の容量
を80ｎＦ、補助コンデンサ４の容量を１ｎＦ、第１のイ
ンダクタ３のインダクタンスを５μＨ、第２のインダク
タ２のインダクタンスを２μＨ、磁束密度が非飽和の時
の可飽和インダクタ１のインダクタンスを20μＨ、飽和
時の可飽和インダクタンス１のインダクタンスを0.3μ
Ｈ、飽和電流を130Ａとした。また、レーザガスのブレ
ークダウン後の主放電電極対の抵抗を一般的な値である
0.5Ωとし、主放電電極対に印加される最大電圧をレー
ザガスのブレークダウンと仮定した。第２図から分かる
ように主放電電極対の電圧ｖは、可飽和インダクタ１が
飽和してから約50ｎｓ後に約48ｋＶまで立ち上がる。ま
た、放電電流ｉのパルス幅は半値全幅で約400ｎｓと広
く、上記文献に記載されているパルスガスレーザのよう
にパルス幅の長いレーザ光を発振させることが可能であ
る。このように、本実施例のパルスガスレーザは従来の
パルスガスレーザと異なり一つの高電圧電源でパルス幅
の長いレーザ光を発振させることが可能で、また励起回
路も簡素である。
上記実施例において、主放電電極対に印加される電圧お
よび放電電流の波形の計算値において、充電用コンデン
サ５の容量を100ｎＦ、充電電圧を30ｋＶ、ピーキング
コンデンサ６の容量を80ｎＦ、補助コンデンサ４の容量
を１ｎＦ、第１のインダクタ３のインダクタンスを５μ
Ｈ、第２のインダクタ２のインダクタンスを２μＨ、磁
束密度が非飽和の時の可飽和インダクタ１のインダクタ
ンスを20μＨ、飽和時の可飽和インダクタ１のインダク
タンスを0.3μＨ、飽和電流を130Ａ、また、レーザガス
のブレークダウン後の主放電電極対の抵抗を0.5Ω、主
放電電極対に印加される最大電圧をレーザガスのブレー
クダウン電圧としたが、本発明はこれらの値に限定され
るものではない。
よび放電電流の波形の計算値において、充電用コンデン
サ５の容量を100ｎＦ、充電電圧を30ｋＶ、ピーキング
コンデンサ６の容量を80ｎＦ、補助コンデンサ４の容量
を１ｎＦ、第１のインダクタ３のインダクタンスを５μ
Ｈ、第２のインダクタ２のインダクタンスを２μＨ、磁
束密度が非飽和の時の可飽和インダクタ１のインダクタ
ンスを20μＨ、飽和時の可飽和インダクタ１のインダク
タンスを0.3μＨ、飽和電流を130Ａ、また、レーザガス
のブレークダウン後の主放電電極対の抵抗を0.5Ω、主
放電電極対に印加される最大電圧をレーザガスのブレー
クダウン電圧としたが、本発明はこれらの値に限定され
るものではない。
以上述べたように、本発明によれば励起回路の簡素化、
パルスガスレーザの小型化が可能となる。
パルスガスレーザの小型化が可能となる。
第１図は本発明のパルスガスレーザの一実施例を示す
図、 第２図は第１図に示したパルスガスレーザの主放電電極
対の電圧および放電電流の波形の計算値例を示す図、 第３図は従来のパルスガスレーザを示す図である。 １・・・・・可飽和インダクタ ２・・・・・第２のインダクタ ３・・・・・第１のインダクタ ４・・・・・補助コンデンサ ５・・・・・充電用コンデンサ ６・・・・・ピーキングコンデンサ ７・・・・・ＵＶスパークギャップ ８，11・・・高電圧側電極 ９，12・・・接地側電極 10・・・・・サイラトロン 19・・・・・高電圧電源
図、 第２図は第１図に示したパルスガスレーザの主放電電極
対の電圧および放電電流の波形の計算値例を示す図、 第３図は従来のパルスガスレーザを示す図である。 １・・・・・可飽和インダクタ ２・・・・・第２のインダクタ ３・・・・・第１のインダクタ ４・・・・・補助コンデンサ ５・・・・・充電用コンデンサ ６・・・・・ピーキングコンデンサ ７・・・・・ＵＶスパークギャップ ８，11・・・高電圧側電極 ９，12・・・接地側電極 10・・・・・サイラトロン 19・・・・・高電圧電源
Claims (1)
- 【請求項１】ＵＶ（紫外線）スパークギャップとピーキ
ングコンデンサとからなるピーキングコンデンサ部と充
電用コンデンサから形成される容量移行型紫外線自動予
備電離回路（以下、励起回路）と、レーザ励起の放電を
得るための高電圧側電極と接地側電極からなる主放電電
極対とを少なくとも備えたパルスガスレーザにおいて、 前記励起回路に補助コンデンサと第１および第２のイン
ダクタと可飽和インダクタとスイッチング素子とを付加
し、前記主放電電極対に前記補助コンデンサを並列に接
続し、前記高電圧側電極に前記可飽和インダクタおよび
前記第１のインダクタの各々の一方の端子を接続し、前
記第１のインダクタの他方の端子と前記接地側電極との
間に前記ピーキングコンデンサ部を接続し、また前記第
１のインダクタと前記ピーキングコンデンサ部との接続
点と前記可飽和インダクタの他方の端子との間に前記第
２のインダクタを接続し、さらに前記第２のインダクタ
と前記可飽和インダクタとの接続点に前記充電用コンデ
ンサの一方の端子を接続し、前記充電用コンデンサの他
方の端子を前記スイッチング素子の一方の端子に接続
し、前記スイッチング素子の他方の端子を前記接地側電
極に接続したことを特徴とするパルスガスレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17594187A JPH069267B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | パルスガスレ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17594187A JPH069267B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | パルスガスレ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6420683A JPS6420683A (en) | 1989-01-24 |
| JPH069267B2 true JPH069267B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=16004934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17594187A Expired - Lifetime JPH069267B2 (ja) | 1987-07-16 | 1987-07-16 | パルスガスレ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH069267B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04221869A (ja) * | 1990-12-21 | 1992-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | エキシマレーザ装置 |
-
1987
- 1987-07-16 JP JP17594187A patent/JPH069267B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6420683A (en) | 1989-01-24 |
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