JPS6110290A - パルス・レーザに用いる電力スイツチング回路 - Google Patents
パルス・レーザに用いる電力スイツチング回路Info
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- JPS6110290A JPS6110290A JP60129080A JP12908085A JPS6110290A JP S6110290 A JPS6110290 A JP S6110290A JP 60129080 A JP60129080 A JP 60129080A JP 12908085 A JP12908085 A JP 12908085A JP S6110290 A JPS6110290 A JP S6110290A
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- laser
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/12—Modifications for increasing the maximum permissible switched current
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
- H03K17/601—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors using transformer coupling
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- Lasers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明はパルス・レーザーに用いるスイッチング回路、
特にパルス・トランス及びトランジスタを用いたスイッ
チング回路に関する。
特にパルス・トランス及びトランジスタを用いたスイッ
チング回路に関する。
［従来の技術］
従来技術のパルス・レーザーにおいては、レーザー・パ
ルスにエネルギーを蓄積させるために、レーザー管のア
ノードに接続されたＬＣ回路を用いたパルス形成回路（
以下ＰＦＮという）が用いられている。
ルスにエネルギーを蓄積させるために、レーザー管のア
ノードに接続されたＬＣ回路を用いたパルス形成回路（
以下ＰＦＮという）が用いられている。
トリガ回路はレーザー管内にアルゴン・ガスを電離する
レーザー管のまわりに巻かれたコイルにトリガ・パルス
を供給する。これによって、レーザー管内にレーザーを
発生させるカソードに該レーザー管を介して、Ｐ Ｆ
Ｎにおいて蓄積されたエネルギーの放電路を設けること
かできる。しかしながら、レーザーのパルス幅はＰＦＮ
のＬＣ定数によって固定され、パルスくり返し周波数は
トリガ回路によって制御されるがそのパルス幅は固定さ
れたままである。
レーザー管のまわりに巻かれたコイルにトリガ・パルス
を供給する。これによって、レーザー管内にレーザーを
発生させるカソードに該レーザー管を介して、Ｐ Ｆ
Ｎにおいて蓄積されたエネルギーの放電路を設けること
かできる。しかしながら、レーザーのパルス幅はＰＦＮ
のＬＣ定数によって固定され、パルスくり返し周波数は
トリガ回路によって制御されるがそのパルス幅は固定さ
れたままである。
虹採切開術のような穿通法を実行する場合、あらかじめ
決められたパルス幅をもつ有限数の高出力パルスを発生
させることが必要とされる。また、凝固のような熱によ
る方法を実行する場合、供給されるエネルギーを制御す
るためにパルス幅とパルスくり返し周波数の菖る組み合
わせが要求され、比較的低電力なレベルにおけるほぼ持
続波管動作に近い動作が必要とされる。穿通法に対して
、パルス幅は固定され最適化されるので、一般に凝固法
に対しては最適化されない。従って、比較的広い範囲に
わたって変化するパルス幅とパルスくり返し周波数をも
つレーザー・パルスを出力するパルス・レーザーが要求
される。
決められたパルス幅をもつ有限数の高出力パルスを発生
させることが必要とされる。また、凝固のような熱によ
る方法を実行する場合、供給されるエネルギーを制御す
るためにパルス幅とパルスくり返し周波数の菖る組み合
わせが要求され、比較的低電力なレベルにおけるほぼ持
続波管動作に近い動作が必要とされる。穿通法に対して
、パルス幅は固定され最適化されるので、一般に凝固法
に対しては最適化されない。従って、比較的広い範囲に
わたって変化するパルス幅とパルスくり返し周波数をも
つレーザー・パルスを出力するパルス・レーザーが要求
される。
［発明の目的コ
本発明の目的は、比較的広い範囲にわたって変化するパ
ルス幅とパルスくり返し周波数をもつレーザー・パルス
を出力するパルス・レーザーに用いる電力スイッチング
回路を提供することにある。
ルス幅とパルスくり返し周波数をもつレーザー・パルス
を出力するパルス・レーザーに用いる電力スイッチング
回路を提供することにある。
［発明の構成］
本発明はレーザーに駆動パルス信号を出力するための電
力スイッチング回路に関するものである。
力スイッチング回路に関するものである。
本回路は、電力トランジスタを用いた出力回路及び該出
力回路にパルス幅が可変なスイッチング信・号を出力す
る鉄共振トランス回路から成る。好ましい例においては
、レーザーが空冷され、１２０μ秒の最大パルス幅をも
ち、パルス幅の変化範囲が、少なくとも４対ｌである。
力回路にパルス幅が可変なスイッチング信・号を出力す
る鉄共振トランス回路から成る。好ましい例においては
、レーザーが空冷され、１２０μ秒の最大パルス幅をも
ち、パルス幅の変化範囲が、少なくとも４対ｌである。
鉄共振トランス回路において、１対の第１の１次巻線が
あり、該第１の１次巻線は、スイッチを介して、入力端
子と上記出力回路に接続される該巻線に結合する１対の
２次巻線と接続される。本回路においては、さらに、入
力端子に抵抗を介して接続される、第１の１次巻線の極
性に対して逆極性を６つ１対の第２の１次巻線を備えて
いる。
あり、該第１の１次巻線は、スイッチを介して、入力端
子と上記出力回路に接続される該巻線に結合する１対の
２次巻線と接続される。本回路においては、さらに、入
力端子に抵抗を介して接続される、第１の１次巻線の極
性に対して逆極性を６つ１対の第２の１次巻線を備えて
いる。
入ツノ端子に連続的に供給され、抵抗と１対の第２の１
次巻線を介して供給される電流源によってに記トランス
は飽和状懇のある一方向にバイアスされる。制御パルス
は１対の第１の１次巻線のスイッチの動作を制御する。
次巻線を介して供給される電流源によってに記トランス
は飽和状懇のある一方向にバイアスされる。制御パルス
は１対の第１の１次巻線のスイッチの動作を制御する。
すなわち、制御パルスによってオンとされるスイッチを
介して印加される１次巻線の電圧は、第２の１次巻線に
印加される電圧より高くなり、それによって電圧パルス
を２次巻線を介して該出力回路に出力する。１対の第２
の１次巻線によって逆バイアスをかけ、さらに、単一の
巻線の代わりに、１次と２次のｌ対の巻線を用いること
によって、比較的広いパルス幅を実現することができる
。
介して印加される１次巻線の電圧は、第２の１次巻線に
印加される電圧より高くなり、それによって電圧パルス
を２次巻線を介して該出力回路に出力する。１対の第２
の１次巻線によって逆バイアスをかけ、さらに、単一の
巻線の代わりに、１次と２次のｌ対の巻線を用いること
によって、比較的広いパルス幅を実現することができる
。
各１次巻線の両端に並列に接続される抵抗は、該出ツノ
回路に出力されるスイッチング信号の立下り波形を制御
するために用いられている。該出力回路においては、２
次巻線にそれぞれ接続されているベースとレーザー管の
カソードにそれぞれ接続されているコレクタをもち、そ
れぞれ並列に接続された３つの電力トランジスタを備え
ている。
回路に出力されるスイッチング信号の立下り波形を制御
するために用いられている。該出力回路においては、２
次巻線にそれぞれ接続されているベースとレーザー管の
カソードにそれぞれ接続されているコレクタをもち、そ
れぞれ並列に接続された３つの電力トランジスタを備え
ている。
この３つのトランジスタは、カソードに１５０〔Ａ３以
上の電流を供給できる。高電流のレーザー駆動信号が突
然しゃ断された時、該出力回路とカソードとの間に接続
されている比較的長い接続導線のインダクタンスによる
効果から該出力回路をしゃへいするために、クランプ回
路が、該導線の近傍の出力回路の出力端に接続されてい
る。このクランプ回路は、グイオートと小容量のコンデ
ンサから成る。
上の電流を供給できる。高電流のレーザー駆動信号が突
然しゃ断された時、該出力回路とカソードとの間に接続
されている比較的長い接続導線のインダクタンスによる
効果から該出力回路をしゃへいするために、クランプ回
路が、該導線の近傍の出力回路の出力端に接続されてい
る。このクランプ回路は、グイオートと小容量のコンデ
ンサから成る。
第４図は＋００で示されている従来技術におけるパルス
・レーザーのブロック・ダイヤグラムである。この回路
においてカソード１０６とアノード１０４をもつアルゴ
ン・レーザー管１０２を備えている。電圧源１０８の電
圧■がカソード１０６に、また、ＰＦＮＩＩＯを介して
アノード１０４に加えられている。インダクタ１１２と
ダイオード１１４は電圧源１０８とＰＦ’Ｎｌｌ０の一
端子間に直列に接続されている。さらに、レーザー＋０
０において、レーザー管１０２のまわりに巻かれている
線コイル＋２２に接続しているトリガ回路１２０を備え
ている。
・レーザーのブロック・ダイヤグラムである。この回路
においてカソード１０６とアノード１０４をもつアルゴ
ン・レーザー管１０２を備えている。電圧源１０８の電
圧■がカソード１０６に、また、ＰＦＮＩＩＯを介して
アノード１０４に加えられている。インダクタ１１２と
ダイオード１１４は電圧源１０８とＰＦ’Ｎｌｌ０の一
端子間に直列に接続されている。さらに、レーザー＋０
０において、レーザー管１０２のまわりに巻かれている
線コイル＋２２に接続しているトリガ回路１２０を備え
ている。
ＰＦＮＩＩＯは、従来から用いられているインダクタと
コンデンサから成るＬＣフィルタ回路である。インダク
タンスし、キヤパシタンスＣを適当に選択することによ
って、レーザー・パルスのパルス幅を決定することがで
きる。しかしながら、いったん該ＰＦＮＩＩＯか設計さ
れると、そのパルス幅は固定される。
コンデンサから成るＬＣフィルタ回路である。インダク
タンスし、キヤパシタンスＣを適当に選択することによ
って、レーザー・パルスのパルス幅を決定することがで
きる。しかしながら、いったん該ＰＦＮＩＩＯか設計さ
れると、そのパルス幅は固定される。
ＰＦＮＩＩＯにおいて、電圧源１０８からある一定量の
エネルギーか蓄積される。トリガ回路１２０はコイル＋
２２の両端に電圧パルスを印加することによって、レー
ザー管１０２内のアルゴンガスを電離する。電離された
ガスは、ＰＦＮ！１０におけるエネルギーがカソード１
０６から、アノード１０４に放電できる通過路を形成し
、該回路におけるエネルギーがなくなるまでレーザーを
発生させる。ＰＦＮＩＩＯは、再度エネルギーの蓄積を
開始するが、トリガ回路がコイルに再びパルスを出力す
るまで放電することはない。トリガ回路１２０によって
パルスのくり返し周波数が決定されている時、レーザー
の出力パルスのパルス幅は固定され、パルス幅はＰＦ’
Ｎ １１０のＬＣ定数によって固定され決定される。パ
ルスのくり返し周波数をＰＦＮＩＩＯの設計によって決
定される最大くり返し周波数の極限までトリガ・パルス
によって変化させることができる。
エネルギーか蓄積される。トリガ回路１２０はコイル＋
２２の両端に電圧パルスを印加することによって、レー
ザー管１０２内のアルゴンガスを電離する。電離された
ガスは、ＰＦＮ！１０におけるエネルギーがカソード１
０６から、アノード１０４に放電できる通過路を形成し
、該回路におけるエネルギーがなくなるまでレーザーを
発生させる。ＰＦＮＩＩＯは、再度エネルギーの蓄積を
開始するが、トリガ回路がコイルに再びパルスを出力す
るまで放電することはない。トリガ回路１２０によって
パルスのくり返し周波数が決定されている時、レーザー
の出力パルスのパルス幅は固定され、パルス幅はＰＦ’
Ｎ １１０のＬＣ定数によって固定され決定される。パ
ルスのくり返し周波数をＰＦＮＩＩＯの設計によって決
定される最大くり返し周波数の極限までトリガ・パルス
によって変化させることができる。
第２図は、２００で示されているカソード１０６とアノ
ード１０４をもつ第４図におけるレーザー管＋０２と電
圧源＋０８を備えたパルス・レーザーのブロック・ダイ
ヤグラムである。さらに、本回路においては、新しい電
力トランジスタを用いたスイッチング回路２１０と、第
４図におけるフィル１２２をもつトリガ回路１２０とを
備えている。電力スイッチング回路２１０は、第４図に
おけるＰＦＮＩＩＯとインダクタ＋１２とダイオード１
１４の直列回路とおき替わっている。この電力スイッチ
ング回路２１０を用いることによって、パルス幅が可変
なレーザー出力パルスを発生させることができる。また
、パルスくり返し周波数が電力スイッチング回路２１０
によって決定されると、トリガ回路１２０においてガス
を電離するために一度パルスが出力され、その後、グロ
ー・モートにおける低電力レベルで、連続的にパルスが
出力される。
ード１０４をもつ第４図におけるレーザー管＋０２と電
圧源＋０８を備えたパルス・レーザーのブロック・ダイ
ヤグラムである。さらに、本回路においては、新しい電
力トランジスタを用いたスイッチング回路２１０と、第
４図におけるフィル１２２をもつトリガ回路１２０とを
備えている。電力スイッチング回路２１０は、第４図に
おけるＰＦＮＩＩＯとインダクタ＋１２とダイオード１
１４の直列回路とおき替わっている。この電力スイッチ
ング回路２１０を用いることによって、パルス幅が可変
なレーザー出力パルスを発生させることができる。また
、パルスくり返し周波数が電力スイッチング回路２１０
によって決定されると、トリガ回路１２０においてガス
を電離するために一度パルスが出力され、その後、グロ
ー・モートにおける低電力レベルで、連続的にパルスが
出力される。
電力スイッチング回路２１０において、いくつかの重要
な要求条件がある。第１にパルス幅が可変なレーザーを
出力させる能力である。パルス幅の可変範囲は、レーザ
ーの所望の動作モードによ−）で決められる。例えば、
虹採切開のような穿通法に用いるパルス・レーザーを使
用する時は、１２０μ秒のパルス幅をもつ各パルス列が
容易に得られることが見い出された。
な要求条件がある。第１にパルス幅が可変なレーザーを
出力させる能力である。パルス幅の可変範囲は、レーザ
ーの所望の動作モードによ−）で決められる。例えば、
虹採切開のような穿通法に用いるパルス・レーザーを使
用する時は、１２０μ秒のパルス幅をもつ各パルス列が
容易に得られることが見い出された。
また、凝固法を実行する時、３０μ秒のパルス幅のよう
な上記の手法に比へ狭いパルス幅をもつ比較的速いパル
スくり返し周波数が必要とされろ。
な上記の手法に比へ狭いパルス幅をもつ比較的速いパル
スくり返し周波数が必要とされろ。
この３０μ秒のパルス幅では穿通を生じさせることはで
きないとされている。従って、少なくとも３０μ秒から
１２０μ秒までの間において可変な幅のパルスを出力さ
せることが必要である。第２に、電力スイッチング回路
２１０は、レーザー発生中に、レーザー管１０２に大電
流（例えば１００（Ａ））を供給できる必要がある。該
電流はレーザー管１０２のインピーダンスとレーザー管
の両端に加えられる電圧Ｖの関数である。典型的にはレ
ーザー管のインピーダンスは、純抵抗４〔Ω〕であり、
その電圧は５００〔ｖ〕である。最後に、トランスはパ
ルスの立下り時において負電圧をもつ鋭いパルス波形を
出力するので、電力トランジスタを駆動するために、パ
ルス・トランスを用いることが必要である。
きないとされている。従って、少なくとも３０μ秒から
１２０μ秒までの間において可変な幅のパルスを出力さ
せることが必要である。第２に、電力スイッチング回路
２１０は、レーザー発生中に、レーザー管１０２に大電
流（例えば１００（Ａ））を供給できる必要がある。該
電流はレーザー管１０２のインピーダンスとレーザー管
の両端に加えられる電圧Ｖの関数である。典型的にはレ
ーザー管のインピーダンスは、純抵抗４〔Ω〕であり、
その電圧は５００〔ｖ〕である。最後に、トランスはパ
ルスの立下り時において負電圧をもつ鋭いパルス波形を
出力するので、電力トランジスタを駆動するために、パ
ルス・トランスを用いることが必要である。
第１図は、第２図における電力スイッチング回路２ｊＯ
の詳細な回路図である。本回路２１０において、スイッ
チ３０６を介して入力端子３０１と３０３の両端に接続
されている１対の第１の１次巻線３０２及び３０４と、
１対の第１の１次巻線とは反対に巻かれ入力端子に接続
されている１対の第２の１次巻線３０８及び３１０と、
１対の２次巻線３１２及び３１４と、鉄心３１６及び３
１８とを備えた３００で示されている鉄共振トランス回
路を備えている。２次巻線３１２及び３１４は、直列接
続され、その両端は３つの並列接続された電力トランジ
スタ３２２，３２４及び３２６からなる出力回路に接続
されている。
の詳細な回路図である。本回路２１０において、スイッ
チ３０６を介して入力端子３０１と３０３の両端に接続
されている１対の第１の１次巻線３０２及び３０４と、
１対の第１の１次巻線とは反対に巻かれ入力端子に接続
されている１対の第２の１次巻線３０８及び３１０と、
１対の２次巻線３１２及び３１４と、鉄心３１６及び３
１８とを備えた３００で示されている鉄共振トランス回
路を備えている。２次巻線３１２及び３１４は、直列接
続され、その両端は３つの並列接続された電力トランジ
スタ３２２，３２４及び３２６からなる出力回路に接続
されている。
トランス回路３００の機能はスイッチ３０６に印加され
るパルス制御信号に応答して、パルス幅が可変であるス
イッチング信号を該トランジスタ回路に出力することに
ある。トランジスタ回路を駆動するために、６〔ｖ〕、
１５〜２０〔Ａ〕であるスイッチング信号が必要とされ
る。上述のようにパルス幅は、少なくとも３０μ秒から
１２０μ秒の範囲にわたって可変であることか必要であ
る。
るパルス制御信号に応答して、パルス幅が可変であるス
イッチング信号を該トランジスタ回路に出力することに
ある。トランジスタ回路を駆動するために、６〔ｖ〕、
１５〜２０〔Ａ〕であるスイッチング信号が必要とされ
る。上述のようにパルス幅は、少なくとも３０μ秒から
１２０μ秒の範囲にわたって可変であることか必要であ
る。
トランスから出力される最大パルス幅は、電圧と時間の
関数である。パルスで駆動されるトランスは、そのトラ
ンスのある基本的な限界値で飽和する。例えば、アルゴ
ンを用いたパルス・レーザー・システムにおいては好適
なパルス・トランスは３０μ秒のパルス幅において飽和
する。パルス幅を２倍にするために、１対の１次巻線３
０２及び３０４並びにそれに結合される２次巻線３１２
及び３１４が、それぞれ用いられる。どれによって、飽
和状態となるまでに各巻線の両端における電圧が２等分
され、全パルス幅を２倍とし、６０μ秒となる。鉄共振
トランスは磁気ヒステリシス曲線の特性をもつことから
、パルス幅を再び２倍の１２０μ秒にすることが可能で
ある。ここで、単極の半分の方向に対してのみくり返し
パルスが出力されると、ヒステリシス曲線は鉄心が飽和
する前まで使用され、従って、パルス幅は、全ヒステリ
シス曲線が利用されている時に出力されるパルス幅の半
分となる。鉄心をある一方向に飽和させることかできる
が、逆方向のエネルギーが巻線に供給されないので、パ
ルスとパルスの間においてはその逆方向の飽和状態にな
ることはない。
関数である。パルスで駆動されるトランスは、そのトラ
ンスのある基本的な限界値で飽和する。例えば、アルゴ
ンを用いたパルス・レーザー・システムにおいては好適
なパルス・トランスは３０μ秒のパルス幅において飽和
する。パルス幅を２倍にするために、１対の１次巻線３
０２及び３０４並びにそれに結合される２次巻線３１２
及び３１４が、それぞれ用いられる。どれによって、飽
和状態となるまでに各巻線の両端における電圧が２等分
され、全パルス幅を２倍とし、６０μ秒となる。鉄共振
トランスは磁気ヒステリシス曲線の特性をもつことから
、パルス幅を再び２倍の１２０μ秒にすることが可能で
ある。ここで、単極の半分の方向に対してのみくり返し
パルスが出力されると、ヒステリシス曲線は鉄心が飽和
する前まで使用され、従って、パルス幅は、全ヒステリ
シス曲線が利用されている時に出力されるパルス幅の半
分となる。鉄心をある一方向に飽和させることかできる
が、逆方向のエネルギーが巻線に供給されないので、パ
ルスとパルスの間においてはその逆方向の飽和状態にな
ることはない。
本発明において、５０（Ｖ）の電圧が連続的に入力端子
３０１及び３０３に印加される。スイッチ３０６が開い
ているとき、５０（Ｖ）の電圧が５００〔Ω〕の抵抗３
２０を介して、１対の第２の１次巻線３０８及び３１０
に印加される。これによって、鉄心３１６及び３１８は
ある一方向の飽和状態にバイアスされる。該１次巻線３
０８及び３１０は、１次巻線３０２及び３０４とは反対
方向に巻かれているので、レーザー回路にパルスを出力
するため、パルス制御信号がトランジスタを用いた電力
スイッチング回路２１０に印加される時、所望のパルス
幅の期間、スイッチ３０６は閉じられ、５０［Ｖ）の電
圧が該１次巻線３０２及び３０４に印加される。鉄心３
１６及び３１８が該１次巻線３０８及び３１０によって
、ある一方向の飽和状態に駆動されているので、制御パ
ルスがスイッチ３０６に印加されるとき、１対の第１の
１次巻線３０２及び３０４の巻かれている方向の飽和状
態に、鉄心３１６及び３１８を駆動するのに、２倍の時
間を必要とする。従って、第１図に示す回路を用いるこ
とにより、３０μ秒よりも狭いパルス幅から１２０μ秒
のパルス幅までの範囲のパルス幅を実現することが可能
である。
３０１及び３０３に印加される。スイッチ３０６が開い
ているとき、５０（Ｖ）の電圧が５００〔Ω〕の抵抗３
２０を介して、１対の第２の１次巻線３０８及び３１０
に印加される。これによって、鉄心３１６及び３１８は
ある一方向の飽和状態にバイアスされる。該１次巻線３
０８及び３１０は、１次巻線３０２及び３０４とは反対
方向に巻かれているので、レーザー回路にパルスを出力
するため、パルス制御信号がトランジスタを用いた電力
スイッチング回路２１０に印加される時、所望のパルス
幅の期間、スイッチ３０６は閉じられ、５０［Ｖ）の電
圧が該１次巻線３０２及び３０４に印加される。鉄心３
１６及び３１８が該１次巻線３０８及び３１０によって
、ある一方向の飽和状態に駆動されているので、制御パ
ルスがスイッチ３０６に印加されるとき、１対の第１の
１次巻線３０２及び３０４の巻かれている方向の飽和状
態に、鉄心３１６及び３１８を駆動するのに、２倍の時
間を必要とする。従って、第１図に示す回路を用いるこ
とにより、３０μ秒よりも狭いパルス幅から１２０μ秒
のパルス幅までの範囲のパルス幅を実現することが可能
である。
すべてのトランジスタ回路は同一であり、その一つの回
路３２２について詳細に説明する。回路３２２は、１つ
のモトローラ製ＭＪ１００１６である電力トランジスタ
３３０を備えている。そのトランジスタのベースは、１
対のダイオード３３２及び３３４とＯｌＯ〔Ω〕である
抵抗３３６を介して、１対の２次巻線３１２及び３１４
の出力端子３３７に接続されている。トランジスタ３３
０のエミッタは、０．０２ （Ω〕の抵抗３３８を介し
て、２次巻線対のもう一方の出力端子３３９に接続され
ている。そのコレクタは、レーザー管のカソードに接続
され、また、ダイオード３４０を介して抵抗３３６に接
続されている。さらに、そのベースは、ダイオード３４
２を介して、う回路として抵抗３３６に接続されている
。
路３２２について詳細に説明する。回路３２２は、１つ
のモトローラ製ＭＪ１００１６である電力トランジスタ
３３０を備えている。そのトランジスタのベースは、１
対のダイオード３３２及び３３４とＯｌＯ〔Ω〕である
抵抗３３６を介して、１対の２次巻線３１２及び３１４
の出力端子３３７に接続されている。トランジスタ３３
０のエミッタは、０．０２ （Ω〕の抵抗３３８を介し
て、２次巻線対のもう一方の出力端子３３９に接続され
ている。そのコレクタは、レーザー管のカソードに接続
され、また、ダイオード３４０を介して抵抗３３６に接
続されている。さらに、そのベースは、ダイオード３４
２を介して、う回路として抵抗３３６に接続されている
。
そのコレクタに接続されているダイオード３４０とその
ベースに接続されている１対のダイオード３３２及び３
３４は、ダーリントン・トランジスタ回路を形成するた
めに、トランジスタ３３０に接続されたトランジスタと
して疑似的に動作する。従来技術においてよく知られて
いるように、第２のｌ・ランジスタ（この場合電力トラ
ンジスタ３３０）は、第１のトランジスタ（この場合ダ
イオード対３４０及び３３２又は３３４）の動作によっ
て飽和することを妨げられている。従って、これによっ
てトランジスタ回路がターン・オフとなった時より速い
スイッチング動作か行なわれることになる。
ベースに接続されている１対のダイオード３３２及び３
３４は、ダーリントン・トランジスタ回路を形成するた
めに、トランジスタ３３０に接続されたトランジスタと
して疑似的に動作する。従来技術においてよく知られて
いるように、第２のｌ・ランジスタ（この場合電力トラ
ンジスタ３３０）は、第１のトランジスタ（この場合ダ
イオード対３４０及び３３２又は３３４）の動作によっ
て飽和することを妨げられている。従って、これによっ
てトランジスタ回路がターン・オフとなった時より速い
スイッチング動作か行なわれることになる。
ベースに接続されているダイオード３４２は、入力パル
スが負極性となるとき、蓄積されたベースの電荷を放電
することによってターン・オフ時におけるスイッチング
時間を減少させる。
スが負極性となるとき、蓄積されたベースの電荷を放電
することによってターン・オフ時におけるスイッチング
時間を減少させる。
」二連のように、典型的には、レーザー管は９０（Ａ）
と１５０（Ａ）の量変化しながら＋００（Ａ）の電流を
必要とする。トランジスタ３３０は、約１０の強制電流
利得をしって駆動されている。鉄共振トランスは、６〔
■〕、１５〜２０（Ａ）のベース駆動信号を出力する。
と１５０（Ａ）の量変化しながら＋００（Ａ）の電流を
必要とする。トランジスタ３３０は、約１０の強制電流
利得をしって駆動されている。鉄共振トランスは、６〔
■〕、１５〜２０（Ａ）のベース駆動信号を出力する。
各回路３２２．３２４及び３２６の各トランジスタのコ
レクタはカソード１０６に接続される接続点３５０に接
続されている。従って、トランジスタはレーザー管の電
流に関する必要条件を満足することができる。
レクタはカソード１０６に接続される接続点３５０に接
続されている。従って、トランジスタはレーザー管の電
流に関する必要条件を満足することができる。
眼科用パルス・レーザー・ソステムにおいて、レーザー
の駆動パルスに対して最大限の制御を行うことができる
ことが強く要求されている。例えば、パルス・トランス
駆動の長所の１つとして、入力電圧がしゃ断された時ト
ランスの出力電圧はトランジスタをしゃ断させ、急激に
負極性となる。
の駆動パルスに対して最大限の制御を行うことができる
ことが強く要求されている。例えば、パルス・トランス
駆動の長所の１つとして、入力電圧がしゃ断された時ト
ランスの出力電圧はトランジスタをしゃ断させ、急激に
負極性となる。
しかしながら、逆電圧が高すぎるとトランジスタを破損
させるので、その電圧を制御する必要がある。このこと
は、１次巻線３０２及び３０４ 、！：並列にそれぞれ
接続されている７５〔Ω〕の抵抗３６０及び３６２を用
いることによって防止することができる。これらの抵抗
の値を変化することによって、第３図に示すスイッチン
グ信号４００の負極性の立下り部分４０２の深さを調整
することができる。上述したように、トランジスタのタ
ーン・オフ応答特性はまた、ベースに蓄積される電荷の
放電のためのダイオード３４２によって改善される。
させるので、その電圧を制御する必要がある。このこと
は、１次巻線３０２及び３０４ 、！：並列にそれぞれ
接続されている７５〔Ω〕の抵抗３６０及び３６２を用
いることによって防止することができる。これらの抵抗
の値を変化することによって、第３図に示すスイッチン
グ信号４００の負極性の立下り部分４０２の深さを調整
することができる。上述したように、トランジスタのタ
ーン・オフ応答特性はまた、ベースに蓄積される電荷の
放電のためのダイオード３４２によって改善される。
基板上のｌ・ランジスタを用いたスイッチング回路２１
０からレーザー管のカソード１０６に接続されている導
線３７０は、有限の長さを有し、その導線の長さに対応
したインダクタンスを有する。
０からレーザー管のカソード１０６に接続されている導
線３７０は、有限の長さを有し、その導線の長さに対応
したインダクタンスを有する。
トランジスタがターン・オフしたためにこの導線に流れ
る大電流が突然消滅したとき、電圧の過渡現象がこの導
線によるインダクタンスによって生じる。この過渡現象
は回路３２２．３２４及び３２６にお（Ｊる電力トラン
ジスタを破損させるおそれがある。これを改善するた坑
に、ダイオード３８２とコンデンサ３８４から成るクラ
ンプ回路３８０が回路３２２．３２４及び３２６の出力
端に接続されている。過渡現象によって生じるエネルギ
ーはコンデンサ３８４において蓄積され、そのコンデン
サはパルスとパルスの間においてそのエネルギーをゆっ
くりと主電力供給装置におけるコンデンサへ放電さＵる
。ある小容量のコンデンサ（０１〔μｌ）を、トランジ
スタ回路用の基板上のトランジスタ近傍に設けることに
よって、小インダクタンスがクランプ回路と関係させ、
過渡現象をトランジスタから回避させることができる。
る大電流が突然消滅したとき、電圧の過渡現象がこの導
線によるインダクタンスによって生じる。この過渡現象
は回路３２２．３２４及び３２６にお（Ｊる電力トラン
ジスタを破損させるおそれがある。これを改善するた坑
に、ダイオード３８２とコンデンサ３８４から成るクラ
ンプ回路３８０が回路３２２．３２４及び３２６の出力
端に接続されている。過渡現象によって生じるエネルギ
ーはコンデンサ３８４において蓄積され、そのコンデン
サはパルスとパルスの間においてそのエネルギーをゆっ
くりと主電力供給装置におけるコンデンサへ放電さＵる
。ある小容量のコンデンサ（０１〔μｌ）を、トランジ
スタ回路用の基板上のトランジスタ近傍に設けることに
よって、小インダクタンスがクランプ回路と関係させ、
過渡現象をトランジスタから回避させることができる。
［発明の効果］
以上詳述したように、比較的広い範囲にわたって変化す
るパルス幅とパルスくり返し周波数をもつレーザー・パ
ルスを出力するパルス・レーザーを実現できたので、眼
科用パルス・レーザー・ノステムにおいて、虹採切開術
のような穿通法と凝固のような熱による方法の両方法を
１つのパルス・レーザーを用いて実行することができる
。
るパルス幅とパルスくり返し周波数をもつレーザー・パ
ルスを出力するパルス・レーザーを実現できたので、眼
科用パルス・レーザー・ノステムにおいて、虹採切開術
のような穿通法と凝固のような熱による方法の両方法を
１つのパルス・レーザーを用いて実行することができる
。
第１図は本発明の一実施例を示すパルス・レーザーに用
いる電力スイッチング回路の回路図、第２図は上記パル
ス・レーザーを示すブロック・ダイヤグラム、第３図は
第１図の電力スイッチング回路のスイッチング出力波形
を示す図、第４図は、従来技術におけるパルス・レーザ
ーを示すブロック・ダイヤグラムである。 １００・・従来技術におけるパルス・レーザーのブロッ
ク・ダイヤグラム、 １０２・アルゴン・レーザー管、 １０４・ アノード、 １０６ カソード、 １０８ 電圧源、 １１０ パルス形成回路（ＰＦＮ）、 １１２ インダクタ、 １１４ ダイオード、 １２０ トリガ回路、 １２２・線コイル、 ２００・・パルス・レーザーのブロック・ダイヤグラム
、 ２１０・ トランジスタを用いた電力スイッチノブ回路
、 ３００ 鉄共振トランス回路、 ３０１．３０３ 入力端子、 ３０２．３０４・第１の１次巻線、 ３０６・スイッチ、 ３０８．３１０・・第２の１次巻線、 ３１２．３１４・ ２次巻線、 ３１６．３１８ 鉄心、 ３２０ 抵抗、 ３２２．３２４．３２６・・トランジスタ回路、３３０
トランジスタ、 ３３２．３３４・・グイオート、 ３３６・・・抵抗、 ３３７．３３９・・・２次巻線の出力端、３３８ 抵抗
、 ３４０．３４２・・ダイオード、 ３５０ 接続点、 ３６０．３６２・・抵抗、 ３８０ クランプ回路、 ３８２・・グイオート、 ３８４・ コンデンサ、 ４００・スイッチング信号、 ４０２・スイッチング信号の負極性の立下り部分。
いる電力スイッチング回路の回路図、第２図は上記パル
ス・レーザーを示すブロック・ダイヤグラム、第３図は
第１図の電力スイッチング回路のスイッチング出力波形
を示す図、第４図は、従来技術におけるパルス・レーザ
ーを示すブロック・ダイヤグラムである。 １００・・従来技術におけるパルス・レーザーのブロッ
ク・ダイヤグラム、 １０２・アルゴン・レーザー管、 １０４・ アノード、 １０６ カソード、 １０８ 電圧源、 １１０ パルス形成回路（ＰＦＮ）、 １１２ インダクタ、 １１４ ダイオード、 １２０ トリガ回路、 １２２・線コイル、 ２００・・パルス・レーザーのブロック・ダイヤグラム
、 ２１０・ トランジスタを用いた電力スイッチノブ回路
、 ３００ 鉄共振トランス回路、 ３０１．３０３ 入力端子、 ３０２．３０４・第１の１次巻線、 ３０６・スイッチ、 ３０８．３１０・・第２の１次巻線、 ３１２．３１４・ ２次巻線、 ３１６．３１８ 鉄心、 ３２０ 抵抗、 ３２２．３２４．３２６・・トランジスタ回路、３３０
トランジスタ、 ３３２．３３４・・グイオート、 ３３６・・・抵抗、 ３３７．３３９・・・２次巻線の出力端、３３８ 抵抗
、 ３４０．３４２・・ダイオード、 ３５０ 接続点、 ３６０．３６２・・抵抗、 ３８０ クランプ回路、 ３８２・・グイオート、 ３８４・ コンデンサ、 ４００・スイッチング信号、 ４０２・スイッチング信号の負極性の立下り部分。
Claims (9)
- （１）レーザーに接続される電力トランジスタ出力回路
と、上記出力回路にパルス幅が可変なパルスのスイッチ
ング信号を出力する鉄共振トランス回路とを備え、パル
ス制御信号に応答してレーザーにパルス駆動信号を出力
することを特徴とする電力スイッチング回路。 - （２）上記パルス・レーザーが空冷されている特許請求
の範囲第１項記載の電力スイッチング回路。 - （３）上記スイッチング信号のパルス幅が少なくとも４
対１の範囲にわたって可変な特許請求の範囲第１項記載
の電力スイッチング回路。 - （４）上記スイッチング信号の最大パルス幅が約１２０
μ秒である特許請求の範囲第３項記載の電力スイッチン
グ回路。 - （５）電源に接続された入力端子と、上記入力端子に制
御信号によって動作するスイッチを介して接続された１
対の第１の１次巻線と、上記第１の１次巻線に結合し、
上記出力回路に接続される２次巻線と、上記鉄共振トラ
ンス回路を飽和状態のある一方向に連続的にバイアスす
るために、上記第１の１次巻線の極性と逆の極性をもち
、上記入力端子に接続される１対の第２の１次巻線とを
備えた特許請求の範囲第１項記載の鉄共振トランス回路
。 - （６）上記スイッチング信号の立下り波形を調整するた
めに上記各第１の１次巻線の両端に並列に抵抗をさらに
備えた特許請求の範囲第５項記載の鉄共振トランス回路
。 - （７）コレクタが上記レーザーのカソードに並列に接続
され、ベースが上記２次巻線に接続された複数の電力ト
ランジスタを備えた特許請求の範囲第１項記載のトラン
ジスタ出力回路。 - （８）レーザーにおけるアノード端子の接続導線のイン
ダクタンスによって生じるエネルギー反射から上記トラ
ンジスタをしゃへいするために、上記並列接続されたト
ランジスタのコレクタ・エミッタ出力両端に接続される
しゃへい手段を備えた特許請求の範囲第７項記載のトラ
ンジスタ出力回路。 - （９）上記トランジスタの近傍に設けたコンデンサとダ
イオードを含むクランプ回路を備えたしゃへい手段を備
えた特許請求の範囲第８項記載のトランジスタ出力回路
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/620,291 US4635265A (en) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | Power switching circuit for a pulsed laser |
| US620291 | 1984-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110290A true JPS6110290A (ja) | 1986-01-17 |
Family
ID=24485356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60129080A Pending JPS6110290A (ja) | 1984-06-13 | 1985-06-12 | パルス・レーザに用いる電力スイツチング回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4635265A (ja) |
| EP (1) | EP0164752A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6110290A (ja) |
| HU (1) | HUT38782A (ja) |
| PL (1) | PL148152B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016151796A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | 高電圧パルス発生装置及びガスレーザ装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8602303A (nl) * | 1986-09-12 | 1988-04-05 | Philips Nv | Werkwijze voor het in pulsmode aansturen van een halfgeleiderlaser, aanstuurinrichting voor een halfgeleiderlaser en laserschrijfapparaat voorzien van een dergelijke aanstuurinrichting. |
| US4996494A (en) * | 1989-06-15 | 1991-02-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Droop compensated PFN driven transformer for generating high voltage, high energy pulses |
| US5258994A (en) * | 1990-06-20 | 1993-11-02 | Mitsubishi Denki K.K. | Discharge-excited laser apparatus |
| US5305338A (en) * | 1990-09-25 | 1994-04-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Switch device for laser |
| JP2913957B2 (ja) * | 1990-12-27 | 1999-06-28 | 松下電器産業株式会社 | 放電励起ガスレーザ装置 |
| US5307337A (en) * | 1992-07-17 | 1994-04-26 | Maxoptix Corporation | Optical disk drive having a low-emission high-bandwidth laser driver |
| US10892140B2 (en) * | 2018-07-27 | 2021-01-12 | Eagle Harbor Technologies, Inc. | Nanosecond pulser bias compensation |
| CN110364922B (zh) * | 2019-07-30 | 2021-07-20 | 苏州创鑫激光科技有限公司 | 一种激光器控制方法及其相关设备 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3928815A (en) * | 1961-08-01 | 1975-12-23 | Hughes Aircraft Co | Method and apparatus for operating laser |
| US3481340A (en) * | 1965-06-17 | 1969-12-02 | William B Mcknight | Rapid firing laser surgical device |
| US4161436A (en) * | 1967-03-06 | 1979-07-17 | Gordon Gould | Method of energizing a material |
| US4053845A (en) * | 1967-03-06 | 1977-10-11 | Gordon Gould | Optically pumped laser amplifiers |
| US3971382A (en) * | 1973-12-11 | 1976-07-27 | Krasnov Mikhail M | Method of non-surgical treatment of cataracts |
| US3988662A (en) * | 1974-12-13 | 1976-10-26 | North Electric Company | Variable flux-reset ferroresonant voltage regulator |
| US4262245A (en) * | 1979-01-30 | 1981-04-14 | Rca Corp. | High frequency ferroresonant transformer |
| DE3069080D1 (en) * | 1979-11-28 | 1984-10-04 | Lasag Ag | Observation device for eye-treatment |
-
1984
- 1984-06-13 US US06/620,291 patent/US4635265A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-06-12 EP EP85107281A patent/EP0164752A3/en not_active Withdrawn
- 1985-06-12 JP JP60129080A patent/JPS6110290A/ja active Pending
- 1985-06-12 HU HU852317A patent/HUT38782A/hu unknown
- 1985-06-13 PL PL1985253951A patent/PL148152B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016151796A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 国立大学法人長岡技術科学大学 | 高電圧パルス発生装置及びガスレーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0164752A2 (en) | 1985-12-18 |
| PL253951A1 (en) | 1986-05-06 |
| EP0164752A3 (en) | 1988-05-04 |
| PL148152B1 (en) | 1989-09-30 |
| HUT38782A (en) | 1986-06-30 |
| US4635265A (en) | 1987-01-06 |
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