JPS6343297A - 放電管の点灯方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、放電管にパルス状の放電電流を供給して点
灯させるときの放電電流の文上りを急峻にして高い動翼
を発揮できる放電管の点灯方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

現在、加工用固体レーザとしては、発振の接定性が良好
であるこきや、比較的に大出力が得やすいことからＮｄ
：ＹＡＧがレーザ媒質として多用されている。このレー
ザ媒質としてのＮｄ：ＹＡＧはイツトリウム・アルミニ
ウム・ガーネットと呼ばれている光学結晶に１％程度の
ネオジウムｒＮｄ）を含有させたもので、これを棒状に
形成して両端を鏡面研磨したのち無反射コーティングを
施し。

側面はすりガラス状にして励起光が棒全体に吸収されや
すくしており、これを一般にＹＡＧ棒と称している。

このＹＡＧ棒は、波長が５００〜ｇＱＱ　ｎｍの光を吸
収していわゆる励起状態となり、波長が１．０６μ慣付
近のレーザ光を発振する。そしてその出力形態は連続繰
返しのノーマルパルスである。これは。

ごく短い時間にパルス的に集中されたレーザ光であって
、切れ味を良くするためにエネルギー密度を大きくして
いる。

千ノような連ＶＣ繰返しのノーマルパルスは、励起ラン
プをパルス的に点灯させ、このランプ点灯時間さランプ
電流値を制御することで得られるのセあるが、このよう
にして得られるノーマルパルスのパルス幅は０．１〜２
０ミｌ＋秒程度、パルス繰返し周波数は速いもので毎秒
２００パルス程度となる。

上述のようなレーザ光を発生させるための励起用ランプ
としては、寿命・信頼性・使いやすさなどの観点から、
希ガス、たとえばキセノンガスあるいはクリプトンガス
を用いた直管形の放電管が使用されるのであるが、高い
周波数のノーマルパルスのレーザ光を得るためには、放
電管の素早い放電文上りと短い消弧時間とが必要である
。

第２図は固体レーザ発振層の放電管をパルス的に点灯さ
せるための電源装置の従来例を示す回路図である。この
第２図において、符号２なる交流電源からの交流電力は
サイリスタ整流器３に人力されて直流に変換されるので
あるが、このサイリスタ整流器３と平滑コンデンサ４と
で直流電源を形成している。

弧スイ、チ５とスイッチ素子としての短絡スイッチ８と
を閉路すると、直流電源→ｔ′ｖｐ、スイッチ５→リア
クトル７→短絡スイ、チ８→直流電源の経路で電流が流
れることにより、リアクトル７に工オルギーが蓄えられ
るので、適切な時点で煙路スイッチ８を開路させると、
リアクトル７に蓄積されたエネルギーはＶ上りの急激な
大電流となり、阻止ダイオード１２とトリガ変圧器１５
とを介して放電管９に流入してこれを放電させる。次い
で電源スィッチ５を開路して直流電源からのエネルギー
供給を遮断しても、リアクトル７に蓄潰されたエネルギ
ーにより、リアクトル７→阻止ダイオード】２→トリガ
変圧器１５→放電管９→フリーホイールダイオード６→
リアクトル７の経路で電流が循環し、放電管９は放電を
継続する。次いで、適切な時期に短絡スイッチ８を閉路
すると、放電管９は短絡されて消弧し、リアクトル７の
残余のエネルギーはりアクトルア→短、格スイッチ８→
フリーホイールダイオード６→リアクトル７の経路で循
環して消耗することとなる。

放電管９の放電又上りを素早く、かつ速やかな消弧を実
現するために、放電管９にはパルス点灯を休止している
期間でも僅かな電流による放電を継続させておく、いわ
ゆるシマー・モードの状態を維持させるのであるか、そ
のためにシマー電源１１、阻止ダイオード１３．トリガ
回路１４ならびにトリガ変圧器１５とで構成されている
シマー回路が用意され、トリガ変圧器１５が放電管９に
直列に接続されていて、このシマー回路により放電管９
にシマー電流を供給してシマー〇モードの維持を図って
いる。

このシマー電流は、通常は０．１アンペア程度の電流で
あって、この電流で放電管９を放電させるシマー・モー
ドにより、放電立上りと消弧の促進の他に、パルス放電
開始時のショックを軽減して当該放電管９の長寿命化に
も有用であり、とくに高頻度での放電にさいして大きな
効果を発揮する。

第３図は放電管に流す電流の理想的な波形を示す波形図
であって、常時は０．１アンペア程度のシマー電流が流
れており、立上りと豆下りとが急激な矩形波状のパルス
電流を供給することで放電管を放電させるならば、最高
の効率でレーザ媒質を励起させることができる。しかし
ながら現実の放電［流涙形はこの第３図に示すような矩
形波にはならない。

第４図は第２図ｉこ示す従来例回路により放電管をパル
ス放電させたときの電流の変化をあられした波形図であ
って、シマー電流が流れている状態で、ｔｏなる時刻に
短絡スイッチ８を開路してリアクトル７に蓄積されてい
たエネルギーを放電管９に与えたときの１１１流の１上
りには傾遇があって。

最大電流値に到達するまでに時間遅れがある。このため
ＹＡＧ棒などのレーザ媒質を励起してパルス状のレーザ
光を出力させるときの効率低下などの不都合を生ずる。

〔発明の目的〕

この発明は、リアクトル蓄積エネルギーにより放電管を
パルス放電させるときの電流文上りの時間遅れを改善す
ることができる放電管の点灯方法を提供することを目的
とする。

〔発明の要点〕

この発明は、リアクトルに蓄積されたエネルギーを放電
管に与えてパルス放電を開始させるときのＶｔ流流上上
の時間遅れは、当該放電管にシマー・モードを開始させ
るために、この放電管に直列接続されているシマー回路
のインダクタンス、具体的にはトリガ変圧器のインダク
タンスが原因であることに着目したものであって、放電
管がシマー・モードになった後はこのトリガ変圧器に別
途設けられた直流電源から直流励磁を与えることでトリ
ガ変圧器を飽和させ、そのインダクタンスを零にするこ
とでパルス放電時の電流！上り特性を改善しようとする
ものである。

〔発明の実施例］ 第１因は本発明の実施例を示す回路図である。

この第１図において、符号２なる交流電源からの交流電
力は半導体スイッチ素子、たとえばサイリスタで構成さ
れているサイリスタ整流器３により直流に変換されるの
であるが、このサイリスタ整流器３と平滑コンデンサ４
とで直流電源を形成し、電源スィッチ５と、スイッチ素
子としての短絡スイッチ８とを閉路するならば、上述の
直流電源からリアクトル７へ電流が流れてエネルギーが
蓄えられるので、直流電源側への電流の逆流を阻止する
阻止ダイオード１２を介してこのエネルギーを放電管９
に与えてパルス放電させることにより、図示されていな
いレーザ媒質たとえばＹＡＧ棒を励起させてパルス状の
レーザ光を出力させる。ここで符号６は電流を循環させ
るためのフリーホイールダイオードである。

なお、電源スィッチ５と短絡スイッチ８とは動作状態が
わかり易いように接点式で図示しているが、これらのス
イッチは大電流をきわめて高速で投入あるいは遮断しな
ければならないことから。

実際には接点式のスイッチではなく、サイリスタあるい
はゲートターンオフサイリスタのような半導体スイッチ
ング素子が使用される、 直流電源側から送込まれるパルス電流により放電管９を
パルス放電させるのに先Ｘりで、当該放電管９は０．１
アンペア程度の小電流での放電状態。

いわゆるシマー・モードの状態にしておくのであるが、
そのために、シマー電源１】、阻止ダイオード１３．ｉ
Ｊガ回路１４ならびにトリガ変圧器２１とで構成された
シマー回路が用意されている。すなわちトリガ回路１４
を作動させることで放電管９に直列接続されているトリ
ガ変圧器２１に高電圧を誘起させるとともに、シマー電
源１１から逆流を阻止するための阻止ダイオード１３と
トリガ変圧器２１とを介してシマー電流を供給すること
によりシマｍ−モードを開始させる。

このシマー・モードは、これ以後はシマー電源１】から
シマー電流を供給することでｔａＦｊｊｃできるので、
パルス放電を休止している期間であってもシマー・モー
ドは継続される。

このようなシマー−モードの存在により、放電管９はパ
ルス放電の二上り時間と放電の消弧時間とを短かくでき
るし、さらに放′亀文上り時のショ７りを軽減して当該
放電管９の寿命を延長させる効果を有するので、とくに
高頻度での放電を繰返す場合に有効である。

放電管９が上述のシマー・モードにあるとき、電源スイ
ッチ５と短絡スイッチ８とを閉路すると、リアクトル７
にはこのリアクトル７のインダクタンス値と直流電源の
電圧とで定まる傾斜に従って急速に増大する電流が流れ
るので、この電流が放電管９を放電させるのに十分な所
定値に到達した瞬間に短絡スイッチ８を開放すると、こ
の電流が阻止ダイオード１２とトリガ変圧器２１とを経
て放電管９に流入して放電を開始させる。

この電流が所定の上限値に達すれば電源スィッチ５を開
路して直流電源からの電流の供給を遮断するのであるが
、フリーホイールダイオード６が導通して電流を循環さ
せろことにより、放電管９はその放電を継続する。この
放電が所定時間継続した時点で短絡スイッチ８を再び閉
路すれば、放電管９はこの短絡スイッチ８で短絡される
ことになるので、その放電は速やかに終息して再びシマ
ー・モード状態に戻る。

上述の動作により、放電管９はそのパルス放電の１サイ
クルを終了するのであるが、適宜の休止時間を経て再び
パルス放電を繰返す。

上述のようにして放電管９がパルス放電を繰返すときの
放電電流の立上りには、放電管９に直列接続されている
シマー回路のトリガ変圧器２１が有するインダクタンス
のために時間遅れを生じるのでアルが１本発明において
は、このインダクタンスを零にする手段、具体的にはト
リガ変圧器２１に直流励磁用の第３巻線を設け、これに
Ｍ流動磁電源ｎから励磁スイッチｎを介して直流励磁電
流を流して鉄心を飽和させる。トリガ変圧器２１は、前
述したように放電管９をシマー・モードにさせるときに
のみ使用すればよいので、シマー・モードが開始された
のちは、励磁スイッチ沼を閉路しておくことにより、ト
リガ変圧器２１のインダクタンスをほぼ零に、従りて放
電開始時の電流車上りを急速にすることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、直流電源からりアクドルに蓄えられ
たエネルギーを放電管にみいてこの放電管をパルス放電
させるさいに、尚該放電管に直列接続されているシマー
回路が有するインダクタンスのために、放電電流の立上
りに時間遅れを生ずるのを、別途設けた直流励磁電源か
らの直流励ｌ電流をシマー回路に導いてインダクタンス
を有するコイルの鉄心を飽和させることにより、前述の
インダクタンスをほぼ零にすることができる。従って放
電電流の立上りを急速にできて放゛に管の点灯性能を向
上させ、したがってこの放電管で励起されるレーザ媒質
から効率よくレーザ光を出力させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図であり。 第２図は固体レーザ発振用の放電管をパルス的に点灯さ
せるための電源装置の従来例を示す回路図。 第３図は放電管に流す電流の理想的な波形を示す波形図
であり、第４図は第２図に示す従来例回路により放電管
をパルス放電させたときの電流の変化をあられした波形
図である。 ２・・・交流電源、３・・・サイリスタ整流器、４・・
・平滑コンデンサ％５・・・電源スイッチ、６・・・フ
リーホイールダイオード、７・・・リアクトル、８・・
・スイッチ素子としての短絡スイッチ、９・・・放電管
。 １】・・・シマー電源、１２　、１３・・・阻止ダイオ
ード。 １４・・・トリガ回路、１５．２１・・・トリガ変圧器
、ｎ・・・直流励磁電源、ｎ・・・励磁スイッチ。 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）インダクタンスを有するトリガ回路と放電管との直
   列回路を直流電源に接続し、このトリガ回路を作動させ
   ることによりシマー電源から前記トリガ回路を介して前
   記放電管へのシマー電流供給を継続させておき、前記直
   流電源から立上りの急激な大電流を前記放電管に与えて
   これを点灯させるようにしている放電管の点灯方法にお
   いて、前記トリガ回路の動作によりシマー電流の供給が
   開始されたのちは、当該トリガ回路のインダクタンスを
   直流励磁により零にすることを特徴とする放電管の点灯
   方法。