JPS63501183A - ガスレ−ザ用電気的励起回路 - 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】 ガスレーザ用電気的励起回路 発明の背景 本発明は、電気的パルスシステムに関し、特に繰返し率の高いガスレーザ用のパ ルス電力回路に関する。つまり本発明は、混合ガスを励起してレーザ動作を行わ せるために、高電力、高電圧で立上り時間が早くしかも幅の狭い電気的パルスに よって電気的エネルギーを供給する回路に関する 希ガスエキシマ、ダイマ、及び電荷転送レーザのような電子遷移レーザは、紫外 線及び可視光の波長領域において出力の増加が可能な高エネルギー光子の発生源 となる。これらのレーザ、容積、圧力、及びレーザ空調中に封入されている高圧 の希ガス−ハロゲン混合ガス中へのエネルギーの供給を増加させることによって 、高パルスエネルギーへ出力を増加させることができる。

希ガス−ハロゲン電子遷移レーザは、幾つがの基本原理に基づいて動作する。ま ず第１に、希ガスと僅かな比率の分子添加物との混合ガスを励起するために、電 子励起用の強力な電源が使用される。

電子励起のためのエネルギーは最初は希ガスのイオン化や励起に費やされるので 、選択された希ガスは混合ガスの重要な成分である。

第２に、これらのレーザを効果的に動作させるために、高い全圧が必要である。

しかし、高圧グロー放電は急速に不安定になってアーク放電に移行し易いので、 特別の予防措置をとらない限り、大容積で自己持続性のグロー放電を行わせるこ とは極めて困難である。アーク放電は小さな波光に収斂し、これによって正常な レーザ動作に必要な容積励起を除去してしまう。従って、希ガス−ハロゲン系電 子遷移レーザのための効率的な高圧電気放電は、容積を有し且つ安定な放電によ って特徴づけられる（即ち、収斂したアークには衰退しない）、第３に、放電中 の電子エネルギーは十分な希ガスイオンや準安定状態が得られる程に十分高（な ければならない。総ての分子添加物を反応させるのに必要な時間よりも短い時間 で、十分な数の励起された希ガス種を得るためには、電流密度もまた十分に高く なければならない。これら３つの基準条件を満たすためには、アークを防いで放 電を安定させるための手法を組み込んだ高出力、高電圧の放電回路が必要である 。高圧希ガス緩衝混合物に要求される高い電子温度を得るために必要な放電回路 を実現するのに、これまでに多（の問題が生じている。典型的な問題は、余りに も低い電圧でガスが絶縁破壊を生じ易いということである。また、放電パルスが 非常に急峻な立上り時間（１００ｎ５ｅｃ以下）ではなかったり、その持続時間 がアーク形成時間または総ての分子添加物を反応させる時間よりも短くない場合 には、レーザの効率的なボンピングに必要な電子エネルギーでの放電はアークに 収斂し易い。絶縁破壊後のガスはインピーダンスが非常に低い（即ち、数Ω以下 ）ので、レーザ負荷に十分なエネルギーを供給するためには低インピーダンスの 放電回路が必要である。レーザ負荷へ最適なエネルギーを転送するために急峻な 電圧の立上り時間または十分に低い出力インピーダンスの何れかを具備するには 、高電圧充電回路のインピーダンスは高過ぎる。従って、これらのレーザに関連 した問題を解決する手ががりは二電子エネルギーをレーザ負荷へ供給するための 、高効率、長寿命、高絶縁耐力及び高信頼性を有し且つ経済的に優れた手法を開 発することにある。パルス立上り時間の整形、パルス幅の減少、及びインピーダ ンス整合の機能を備えた本発明の電気的励起回路は、上記の問題を効果的に解決 する。

米国特許第４．２７５．３１７号は、パルスの立上りが比較的遅いが高出力、高 電圧の充電回路からレーザ負荷へエネルギーを効率的に転送することを目的とし ている回路を開示している。この回路は１つ以上の可飽和誘導子スイッチを備え ており、各々のスイッチは関連する分布容量エネルギー蓄積デバイスを有してい る。エネルギーは、電源によって分布容量エネルギー蓄積デバイスへ供給され・ 可飽和ｔｇ　２１子スイツチによってこの分布容量エネルギー蓄積デバイスに包 含される。蓄積されたエネルギーが所定のレベルに達すると、可飽和誘導子スイ ッチは飽和して、このスイッチを通じてエネルギーを次段の中間の容量エネルギ ー蓄積デバイスまたはレーザ負荷へ転送する。

米国特許第４．２７５，３１７号に開示されているこの回路の基本動作は、メル ビルライン（ａ　Ｍｅｌｖｉｌｌｅ　１ｉｎｅ）の基本動作である。

Ｗ、Ｓ、Ｍｅｌｖｉｌｌｅ、　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｔｈｅ　Ｉｎ５ ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎ−ｇｉｎｅｅｒｓ、　ｖｏｌ 、９８．　Ｐａｒｔ　ｌＩ［、Ｎｕｍｂｅｒ　５３＋　ＰＰ、１８５〜２０７＋ 　Ｍａｙ＋　１９５１゜第１を参照して説明すると、コンデンサＣ１は外部充電 回路によって比較的ゆっくりと充電され、可飽和誘導子Ｌ＋　はコンデンサＣ。

でのピーク電圧で飽和する。可飽和誘導子り、が飽和して低インピーダンスにな ると、コンデンサＣ２は同じ電圧の近（までより急速に充電される。可飽和誘導 子り、は、コンデンサＣｔでのピーク電圧で飽和し、これによって、小容量のコ ンデンサＣ１をより短時間で充電し、そして誘導子ＬＤを通じて放電電流をレー ザ負荷へ供給する。

不飽和インピーダンスの大きさは無限ではないので、米国特許第４．２７５．３ １７号に開示されている回路のレーザ負荷間にはある程度のプレパルス電圧が発 生する。コンデンサＣ３を使用する目的は、レーザの絶縁破壊を防ぐためにプレ パルスの大きさを低減させることにある。プレパルスの増幅度及び電圧の立上り 時間は、両方ともコンデンサＣ３の容量値に逆比例する。このために、プレパル スと立上り時間との間には平衡点が生じる。充電と放電とで電流が逆にならない ので、本発明で使用されているような、レーザ負荷に分岐接続される磁気ダイオ ードは、米国特許第４，２７５．３１７号に開示されている回路に対しては実用 的でない。本発明による電気的励起回路は、立上り時間を増大させることな（、 レーザ負荷間のプレパルスの大きさを低減させる。

レーザの放電が始まると、米国特許第４，２７５，３１７号の回路では、放電電 流の大半がコンデンサＣ２から可飽和誘導子Ｌ２を通じて流れる。従って、実効 的なレーザ放電インピーダンスは、ＬＩ。

＋Ｌ２　（飽和状態）である。最適なレーザ性能を得るためには、放電ループに おける全インダクダンスを最小にしなければならない。

可飽和誘導子Ｌｔ　（飽和状態）のインダクダンスは、空心値を幾分上回るが、 注意深く構成すれば数ｎＨ程度に低くすることができる。

可飽和誘導子Ｌ２のインダクダンスを無視すれば、放電ループのインダクダンス 又は典型的には数ｎＨであるので、可飽和誘導子り。

は全ループのインダクダンスをかなり増加させる。本発明によれば、放電ループ に如何なるインダクダンスも付加されない電気的励起回路が提供される。

米国特許第４，２７５，３１７号は、電子遷移レーザに要求される高電圧で且つ 幅の狭いパルスを供給するためには、分布容量エネルギー蓄積デバイスを使用し なければならないことを開示している。

使用可能な分布容量エネルギー蓄積デバイスは、パルス整形回路網を形成するた めに、同軸線、多重同軸線、平行平板伝送線路、または関連した固有の若しくは 付加されたインダクダンスを有する２個以上の並列コンデンサを含んでいる。

米国特許第４．２７５．３１７号は更に、レーザを効率的に動作させるためには 、立上り時間が１０ｎｓｅｃ以下で持続時間が１００ｎ　ｓｅｃの範囲であるパ ルスを供給するパルス整形回路を使用しなければならず、またこのために、可飽 和誘導子スイッチは従来の可飽和誘導子スイッチとはある意味で異なる特性を有 し且つ構成されていなければならないと開示している。即ち、可飽和誘導子スイ ッチは、パルスの所望の立上り時間に対応する周波数において極めて高い透磁率 を有し且つ表皮深さのオーダの断面厚みを有する材料で形成されていなければな らない。多くの型式のレーザに対しては、立上り時間１０ｎｓｅｃの高電圧パル スが望まれており、従って、表皮深さの基準は材料の厚みが１〜２μｍオーダで ある必要がある。この厚みを有する磁性材料の１膜は、プラスチック絶縁体の裏 当て上に析出させることによって得ることができる。これらの裏当てはテープ状 に形成することができ、適当な非磁性コア材料に巻回きすることによって、可飽 和誘導子スイッチを製作することができる。

米国特許第４，２７５．３１７号に開示されている回路では、特定のレーザ構成 のために製作する必要がありしかも製作が容易でなく且つ高価な分布容量エネル ギー蓄積デバイスと可飽和誘導子スイッチとが必要である。本発明によれば、異 なるレーザ構成に対して調整可能であり、容易に利用可能な市販の部品を用いて 大部分が製作され、しかもそれほど高価ではない電気的励起回路が提供される。

発明の要約 本発明は、所定のエネルギーレベルのパルスを発生するためのパルス形成回路網 を含む電気的励起回路を提供する。この回路網は、充電されると、予め選択され たパルス幅の間隔内で充電エネルギーを放電することができる。回路網の充電は 、要求されるパルス幅を超えた充電期間に亘って行われ、またパルス放電電流よ りも低い充電電流を用いて行われる。ゆっくり充電されたエネルギーは、所望の 高エネルギーパルスを得るために、可飽和誘導子スイッチの形式でパルス形成回 路網中に組込まれているスイッチングデバイスによって急速に放電される。この 可飽和誘導子スイッチは、放電ループ中でレーザ負荷には接続されない。

本発明は、極めて短い立上り時間と持続時間とを有するレーザ負荷用の高電圧パ ルスを効率的に生成することができる電気的励起回路を提供する。本発明による 電気的励起回路は、電源とレーザ負荷との間でパルス形成回路網と直列に接続さ れてい°る充電回路手段を含んでいる。このパルス形成回路網は、レーザ負荷に 接続されている少な（とも１個のコンデンサ、好ましくは個別部品のセラミック コンデンサを含んでいる。可飽和誘導子スイッチが少なくとも１個のコンデンサ に結合されているので、このコンデンサが充電されるとき、不飽和スイッチが飽 和するまで極く僅かな量のエネルギーしかこのスイッチに吸収されない。可飽和 誘導子スイッチが飽和する蓄積されているエネルギーがレーザ負荷へ移される。

本発明によれば、ガスレーザ用であって電源とレーザ負荷との間に接続される電 気的励起回路が提供される。この電気的励起回路は、上記電源に接続される充電 回路手段と、この充電回路手段及び上記レーザ負荷に接続されるパルス形成回路 網とを具備している。このパルス形成回路網は、（ａ）不飽和状態と飽和状態と を二者択一的に存すると共に上記充電回路手段から分路されている可飽和誘導子 スイッチと（ｂ）この可飽和誘導子スイッチから分路されると共に上記レーザ負 荷に接続され、上記可飽和誘導子スイッチが上記不飽和状態のときに上記充電回 路手段によって充電され、また上記可飽和誘導子スイッチが上記飽和状態に転じ た時に上記レーザ負荷を通じて放電される少なくとも１個のコンデンサとを具備 している。上記可飽和誘導子スイッチの動作点はバイアス回路によって制御され ているのが好ましく、このことによって、容易に利用可能な部品で上記可飽和誘 導子スイッチを構成することができるのみならず、所定のレーザ負荷に対して動 作点を調整することができる。上記可飽和誘導子スイッチは、上記レーザ負荷の 放電ループ中には含まれていない、このためにこの電気的励起回路は、低インピ ーダンスであり且つ高電圧と大電流とを切り換えることができるというガスレー ザに使用するための基本的要求を満たしている。

上記パルス形成回路網は、上記少なくとも１個のコンデンサと上記レーザ負荷と の間に接続される第２のコンデンサと、上記レーザ負荷から分路されている磁気 ダイオード充電誘導子とを更に備えていることが好ましい。この第２のコンデン サは上記可飽和誘導子スイッチが上記不飽和状態の時に、上記充電回路手段によ って上記磁気ダイオード充ＴＨ，誘導子を通じて充電され、また上記可飽和誘導 子スイッチが上記飽和状態に転じた時に、上記少なくとも１個のコンデンサに対 して直列である上記レーザ負荷を通じて放電される。これは、レーザ負荷に印加 される放電電圧を２倍にする電圧を効率的に供給する。従って、比較的ゆっくり 充電が行われる充電回路手段をより低い電圧で動作させることができ、このため にこの充電回路手段の構成が簡易になると共に構成部品に加わるストレスが軽減 される。上記磁気ダイオード充電誘導子は、上記第２のコンデンサ用の充電路を 提供し、これと同時にレーザガスのプレパルス（絶縁破壊）を防ぐ。上記磁気ダ イオード充電誘導子の動作点はバイアス回路によって制御されているのが好まし く、このことによって、容易に利用可能な部品で上記磁気ダイオード充電誘導子 を構成することができるのみならず、所定のレーザ負荷に対して動作点を調整す ることができる。しかしながら、電気的励起回路の上記基本的構成におけるよう に、可飽和誘導子スイッチは放電ループ中には含まれておらず、磁気ダイオード 充電誘導子も同様にして放電ループ中には含まれていない。

本発明による電気的励起回路の一実施例においては、電気的励起回路に含まれて いる充電回路手段は、電源から分路されると共に直列接続のチョークと充電用ダ イオードとを介して並列回路に接続されている電源用コンデンサを具備すること ができる。上記の並列回路は、１つの分岐回路としてのトリガ可能なサイラトロ ンと、別の分岐回路としての充電用コンデンサ及び誘導子とを具備している。

これらの充電用コンデンサ及び誘導子は、電気的励起回路のパルス形成回路網に 含まれている可飽和誘導子スイッチと直列になっている。パルス形成回路網に含 まれている少なくとも１個のコンデンサは、サイラトロンがトリガされた時に充 電される。

本発明による電気的励起回路の別の実施例においては、電気的励起回路に含まれ ている充電回路手段は、直列接続のチョーク、可飽和昇圧変圧器の１次側巻線及 び電源用コンデンサを、電源から分路されているトリガ可能なＳＣＲとの並列回 路で具備することができる。上記可飽和昇圧変圧器の動作点はバイアス回路によ って制御されているのが好ましく、このことによって、容易に利用可能な部品で 上記可飽和昇圧変圧器を構成することができるのみならず、所定のレーザ負荷に 対して動作点を調整することができる。充電用コンデンサと充電用ダイオードと は、昇圧変圧器の２次側巻線に直列に接続されている。コンデンサと可飽和誘導 子スイッチとを有する少な（とも１個の可飽和誘導子スイッチ回路は、充電用コ ンデンサとパルス形成回路網との間に接続されており、電気的励起回路のパルス 形成回路網に含まれている可飽和誘導子スイッチから分路されている。各々の可 飽和誘導子スイッチ回路の動作点は関連するバイアス回路によって制御されてい るのが好ましく、このことによって、容易に利用可能な部品で各々の可飽和誘導 子スイッチ回路を構成することができるのみならず、所定のレーザ負荷に対して 動作点を調整することができる。複数の可飽和誘導子スイッチ回路を充電用コン デンサとパルス形成回路網との間にカスケード接続することができ、その場合は 、付加されている可飽和誘導子スイッチ回路の各々はパルスの圧縮及び整形の度 合いを更に強める。

レーザの電極間に均一な放電が生ずるように、レーザの混合ガスを調整するため のプレイオン化手段が本発明の電気的励起回路に含まれているのが好ましい。そ してこのプレイオン化手段は、Ｘ線回路であるのが好ましい、その代わりに、コ ロナプレーイオン化回路が含まれていてもよい。

レーザの電気的放電システムにおける本発明の電気的励起回路は、ガスレーザの 効率と寿命との何れをも改良する。この電気的回路は、レーザガス中への電気的 エネルギーの供給を高速化することによってレーザの効率を改良している。電源 とガスレーザとの間に上記の電気的励起回路を接続することによって、電圧の立 上り時間は数百ｎ５ｅＣｓ例えば２００　ｎ５ｅｃから、数＋ｎ５ｅｃｓ例えば ３０ｎｓｅｃへ低減する。この短い立上り時間は、ガス中での均一な（即ち、ア ークの生じない）放電を起こすために必要であり、またこのような放電は電気的 入力の大部分を光学的出力へ変換するために必要である。

図面の簡単な説明 本発明の上述の及び他の特徴と付随する利点とは、添付図面に関連して以下に記 載されている好ましい実施例の説明によって当業者に更に十分に理解され且つ評 価されると思われる。図面において、第１図は、本発明による電気的励起回路の 特徴と利点とを理解するのに有益な、レーザ負荷を励起するために充電回路に接 続されている従来のパルス整形回路網の概略図である。

第２図は、電源をレーザ負荷に接続させるための本発明による電気的励起回路の 一実施例の概略図である。

第３図は、第２図の回路に含まれている可飽和磁気素子の動作の理解を容易にす るためにＢ−Ｈ曲線を図示している。

第４図は、電源をレーザ負荷に接続させるための本発明による電気的励起回路の 別の実施例の部分的概略的である。

第５図は、可飽和磁気素子の好ましい構成を示している斜視図である。

第６図は第５図の６−６線に沿う断面図である。

第７図は、第２図に含まれるのが好ましいＸｖＡプレイオン化回路の概略図であ る。

第８図は、第２図の回路にＸ線プレイオン化回路の代わりに含まれるコロナプレ イオン化回路の概略図である。

好ましい実施例の説明 路を提供するものである。第２図は、広く符号１ｏで指示さている本発明の電気 的励起回路の簡易概略図である。

第２回から明らかなように、電気的励起回路１ｏは高電圧、高インピーダンスの 電源１２と比較的低インピーダンスのレーザ負荷１４との間の電気的なインター フェースを提供している。電気的励起回路１０は、パルス形成回路網１８を充電 する充電回路１６を含んでいる。パルス形成回路網１８は、蓄積されたエネルギ をレーザ負荷１４へ迅速に開放する。

電ａ１２は、直流電流電源であるのが好ましい。電源１２は、例えば１２ｋＶの 直流整流電源である。

第２図に示されている電気的励起回路に含まれている充電回路１６は、電源１２ から分路されている電源用コンデンサｃ１を含んでいる。充電回路１６は充電用 変圧器またはチョークＬ１と、分離用または充電用ダイオードＤ１とをも含んで おり、これらは電源１２と第１の端子または接続点ＴＰ、との間に直列に接続さ れている。

チョークＬ１と充電用ダイオードＤ１とは、パルス形成回路網１８から電源１２ を分離している。サイラトロンｓ１は、第１の接続点ＴＰ、と接地つまり共通端 子との間に接続された状態で充電回路１６に含まれている。サイラトロンの制御 用電極は、パルス発生回路２０によって発生される入力トリガ信号の発生源に接 続されている。

最後に、充電回路１６は、第１の接続点ＴＰ、と第２の端子または接続点Ｔ　Ｐ 　ｔとの間で誘導子Ｌ２に直列に接続されている充電用コンデンサＣ３を含んで いる。コンデンサＣ２はコンデンサｃ１よりも容量値が格段に大きい。

第２図に示されている電気的励起回路１０に含まれているパルス形成回路網１８ は、第２の接続点Ｔ　Ｐ　ｚと共通端子との間に接続されている可飽和誘導子ス イッチｓ２を含んでいる。パルス形成回路網１８には可飽和誘導子スイッチｓ２ 用のバイアス回路２２が含まれており・このバイアス回路２２は可飽和誘導子ス イッチのバイアス側巻線に直列に接続されているＳ２バイアス用電源とチョーク Ｌ４とを有している。Ｓｚバイアス用Ｔｔ’６ｆＡは、バイアス電源が可飽和誘 導子スイッチＳ２のバイアス側巻線を第２図において上方から下方へ流れるよう に接続されている調整可能な直流電源である。チョークＬ４は可飽和誘導子スイ ッチＳｔのバイアス側巻線において変圧器の作用に□よって生じる高電圧パルス からＳ、バイアス用電源を分離している。パルス形成回路網１８は、可飽和誘導 子スイッチｓ２から分路されている第１のパルス形成回路網用コンデンサＣ３を も含んでいる。第２のパルス形成回路網用コンデンサＣ４が、第２の接続点ＴＰ 、と第３の端子または接続点ＴＰ、との間に接続された状態でパルス形成回路網 １８に含まれている。更に、パルス形成回路網１８は、第３の接続点ＴＰ、と共 通端子との間に接続されている充電用磁気ダイオード誘導子Ｌ３を含んでいる。

最後に、パルス形成回路網１８は充電用磁気ダイオード誘導子り、のためのバイ アス回路２４を含んでおり、このバイアス回路２４は充電用磁気ダイオード誘導 子のバイアス側巻線に直列に接続されているし３バイアス用電源とチョークＬ、 とを備えている。Ｌ３バイアス用電源は、バイアス電流が充電用磁気ダイオード 誘導子Ｌ３のバイアス側巻線を第２図において下方から上方へ流れるように接続 されている調整可能な直流電源である。チョークＬ、は充電用磁気ダイオード誘 導子り、のバイアス側巻線において変圧器の作用によって生ずる高電圧パルスか らし３バイアス用電源を分離している。

第２図に示されているように、レーザ負荷１４は第３の接続点ＴＰ３と共通端子 との間に接続されている。インダクタンスＬＤは、レーザ負荷１４の電極構成物 ２６の分布インダクタンスを表している。パルス形成回路網１８に蓄積されたエ ネルギーが開放されて電極２６間の混合ガス中へ供給される時に、均一な放電が 生じて、波光に収斂するアーク放電が生じないように混合ガスを調整するために 、プレイオン化回路２８がレーザ中に含まれているのが好ましい。

電気的励起回路１０は、４つの割合に独立している動作を行う。

即ち、共振による充電用コンデンサＣ２のゆっくりとした充電、パルス形成回路 ｍ１Ｂの中位の速度の充電、パルス形成回路網のほぼ半分の構成における電圧の 反転、そして最後はレーザ放電である。

これらの動作については後に順次に説明する。可飽和誘導子スイッチＳ２や充電 用磁気ダイオード誘導子り、のような可飽和磁気素子について最初に説明する。

これらは、通電やバイアスによって決定される高インダクタンス（不飽和）状態 かまたは低インダクタンス（飽和）状態かにある。これらの可飽和磁気素子の機 能については、電気的励起回路１０の動作の理解を容易にするためにある程度詳 細に述べる。

一般に、僅かな電流が可飽和誘導素子に供給される時には、その透磁率、従って そのインピーダンスは高い。しかし、ある電流レベルで素子は飽和する。すると 透磁率及びインピーダンスが急速に低下してスイッチング効果が生じ、レーザの 場合には、例えば、蓄積されたエネルギーがレーザガス中へ供給される。第３図 は、強磁性体の典型的なり−Ｈ曲線を示している。この曲線上には数点がプロッ トされており、これらに関して論することにする。まず最初に、インダクタンス についてＮ潔に述べる。

（空心よりもむしろ）強磁性体のコアを有する誘導子のインダクタンスは、動作 点におけるＢ−Ｈ曲線の傾斜に比例している（１．ＱＣΔＢ／ΔＨ）。線型領域 （即ち、傾斜＝Ｍ、）で動作する時には、このインダクタンスは空心値よりもか なり大きい。磁化が飽和点（±ＢＳＡＴ）まで増加すると、Ｂ　−Ｈ曲線の傾斜 はインダクタンスの低下に応じてより低い値（Ｍ２）へ変化する。これらの傾斜 （Ｍ＋とＭＺ）及び対応するインダクタンスの大きさは、磁性材料のタイプや動 作周波数を含む多数の因子に依存する。一般に、適切に構成された可飽和誘導子 の飽和インダクタンスは、空心値の１〜２倍である。

可飽和誘導子のスイッチとしての動作には、電圧印加後の特定時間にスイッチン グ作用が生じることが必要である。コアを飽和させるのに必要な時間は、次の関 係式から得られる。

ここでＮはコアの周囲の導線の巻数、Ａはコアの断面積、Ｅは印加電圧の積分値 、またΔＢは磁化での有効変化分である。最大の柔軟性を持たせるために、スイ ッチング時間Ｔを変えずに印加電圧を変化させ得ることが望ましい。既定のコア に対しては巻数Ｎと断面積Ａとが固定されているので、ΔＢを調整する必要があ る。

既定の材料に対するΔＢの値は、静止動作点によって決定される。

バイアスが印加されていなければ、この値はＢ　ＲｔＭとなる（コアがリセット されていればＢ　＊ＥＳｔアとなる）。

バイアス電流を可飽和誘導子へ供給することによって、コアの動作立を任意の静 止点（ＢＯ、ＨＱ　）へ変化させることができる。バイアス電流の大きさは次式 から得られる。

ここでｌは磁路の長さ、Ｎはバイアス側巻線での巻数、またΔＨは静止動作点を 設定するだめの磁界強度における所要変化分である。

動作点を±ＢＥＡＴ間の任意の位置に設定するために、可変電流源を使用するこ とができる。これによって、材料における公差を許容するのみならず、異なる印 加電圧を補償するように、ΔＢの値を調整することができる。

可飽和誘導子を磁気ダイオードとして動作させるには、バイアス点を飽和状態に 設定することが必要である。電流を一方向へ流すと、可飽和誘導子は飽和状態と なって低インダクタンスとなる。一方、逆方向の電流を流すと、可飽和誘導子の 動作領域は高インダクタンスの線型＄１域へ移る。

第２図に示した電気的励起回路１ｏの動作の最初の段階は、充電回路１６に含ま れている充電用コンデンサｃｔを時間的にゆっくりと共振充電することである。

電源１２がら供給されてコンデンサｃ１に現れる１２ｋＶＤＣの電圧が共振充電 回路において２倍になった時に、レーザ放電の反復が開始する。なおこの共振充 電回路は、コンデンサＣＩ、チョーク貼、分離用ダイオードＤＩ％コンデンサｃ ２、誘導子Ｌｔ、及び可飽和誘導子スイッチｓ２を備えている。コンデンサＣ２ での電圧が２４ｋＶに達するのに必要な１．２ｍ５ｅｃの間、可飽和誘導子スイ ッチＳ２は低インピーダンスであるので、第２の接続点ＴＰ、で電圧は０の近く にクランプされている。この時、ｓ２バイアス電源からチョークＬ４と可飽和誘 導子スイッチのバイアス側巻線とを通って第２図の上方から下方へ流れる電流に よって可飽和誘導子スイッチＳ２は、バイアスされて低インダクタンス（飽和） 状態になりている。ピーク値が１．９Ａである正弦波光ＮＮ流も、可飽和誘導子 スイッチＳ２を通して上方から下方へ流れている。（使用されている総ての電流 は、フランクリン電流であり電子電流ではない。即ち、電流は正極から負極へと 流れる。）この電流の方向は可飽和誘導子スイッチＳ２を流れているバイアス電 流と同方向であり、その効果は可飽和誘導子スイッチの静止磁化バイアス点では 無視できる。第１の接続点ＴＰＩでの電圧が２４．ｋＶに達すると、電流がチョ ークＬ＋　を流れなくなると共に、分離用ダイオードＤＩ　（逆バイアスされて いる）がターン・オフする。サイラトロンＳｌがスイッチ・オンとなるまで、コ ンデンサＣ２は充電電圧２４ｋＶｆｃＪ’Ｊｔ持している。

第２図に示した電気的励起回路１０の次の段階の動作は、パルス形成回路網１８ を中程度の速度で充電することである。コンデンサＣ２が２４ｋＶに充電されて いる状態で、サイラトロンＳＩはパルス発生２０からのトリガ信号によってスイ ッチ・オンされる。コンデンサＣ２が２４ｋＶに充電されていると、このコンデ ンサＣ２からはビーチ値が３２００Ａの正弦波電流が流れる。電流の一部が可飽 和誘導子スイッチＳ、を第２図の下方から上方へ流れることによって、スイッチ Ｓ２は飽和状態から脱して高インピーダンス（不飽和）状態になる。電流の大部 分は、コンデンサＣ１と直列接続の充電用磁気ダイオード誘導子り、及びコンデ ンサＣ４とを流れる。このためにコンデンサＣ３とＣ１とは、１μｓｅｃで第２ の接続点Ｔ　Ｐ　ｚが負極性のほぼ２４ｋＶの電圧に充電される。一部分の電流 が充電用磁気ダイオード銹導子り、を流れることによって、電流２６間には、充 電用磁気ダイオード誘導子のインダクタンスに比例するプレパルス電圧が発生す る。このプレパルス電圧は、レーザガスの絶縁破壊を防止するのに十分なほど低 く維持されていなければならない。Ｌ３バイアス電源からチョークＬＳと充電用 磁気ダイオード誘導子のバイアス側巻線とを通じて第２図の下方から上方へ流れ ている電流によって、充電用磁気ダイオード誘導子り、は、磁気的にバイアスさ れて低インダクタンス（飽和）状態になっている。更に、コンデンサＣ４の充電 中に共通端子から第３の接続点ＴＰ、へ流れる電流が、充電用磁気ダイオード充 電誘導子り、を低インダクタンス状態に維持しているバイアス電流に加わる。こ のことは、レーザガスの絶縁破壊を引き起こすプレパルスを回避するのに好適で ある。

共通端子と第２の接続点ＴＰ２との間の電圧が増加して（ｉ　−ｃｏｓ（ωｔ） の関数として）ピークに達すると、可飽和誘導子スイッチＳ２は飽和状態、即ち 逆方向の飽和状態に転じる。このために電流は、通電量が圧倒的に多いバイアス 電流とは反対に、可飽和誘導子スイッチを第２図の下方から上方へと流れる。可 飽和誘導子スイッチＳ２を逆方向に飽和させるのに必要な時間は、電圧をピーク にするのに必要な時間と一致し、可飽和誘導子スイッチ間の電圧と可飽和誘導子 スイッチのバイアス側巻線を通るバイアス電流とによって決定される。このバイ アス電流を調整すれば、そのピークで常に飽和が生じる電圧の範囲に亘る動作が 可能となる。

第２図に示した電気的励起回路１０の次の段階の動作は、パルス形成回路網１８ のうちのほぼ半分の構成において電圧を反転させることである。可飽和誘導子ス イッチＳ２が逆方向に飽和して低インダクタンス状態に切り換わると、コンデン サＣ１から電流が流れる。

電流の一部が誘導子Ｌ２を逆流してコンデンサＣ２を低い逆電圧に充電すると、 サイラトロンＳ、の回復が助長される。電流の一部がコンデンサＣ４と充電用磁 気ダイオード誘導子り、とを流れようとすると、コンデンサＣ４は放電され、ま たレーザ出力は生じない。

しかし、この電流は充電用磁気ダイオード誘導子り、を流れるバイアス電流とは 逆方向であるので、充電用磁気ダイオード誘導子は高インダクタンス状態を呈す る（可飽和誘導子り、は磁気ダイオードとして機能する。）。これによって、コ ンデンサＣ４での充電損失が最小になる。可飽和誘導子スイッチＳ２を流れる電 流の大半はコンデンサＣ３の一方の端子から他方の端子へ流れるので、０．１ｍ ５ｅｃの間でコンデンサＣ３の電圧は逆電圧となる。

コンデンサＣ３の電圧の極性が逆転すると、電極２６間には４８ｋＶに近い電圧 が加わる。この電圧はレーザガスを絶縁破壊させるのに十分であるので、コンデ ンサＣ３、Ｃ４と分布インダクタンスＬＤとを有する放電ループを電流が流れる 。

第２図に示した電気的励起回路１０の動作の最終段階は、レーザ放電である。コ ンデンサＣ３、Ｃ４の直列の組合せからの電流の一部は、依然として高インダク タンス状態にある充電用磁気ダイオード誘導子り、を流れて消滅する。コンデン サＣ３の電圧がピーク値を過ぎる時に゛、電流は可飽和誘導子スイッチＳ２中で 逆転し、このためにスイッチＳ２が飽和状態から高インダクタンス状態へ戻って 、可飽和誘導子スイッチで消失される電流が最小になる。電流の大半は０．１ｍ ５ｅｃの間にレーザガスを通して流れ、これによってレーザパルスが発生する。

電圧の立上り時間は、放電回路スイッチ（飽和している可飽和誘導子スイッチ） のインダクタンスに比例する。放電時間は、放電ループのインダクタンスＬＤに 比例する。従って電気的励起回路１０は、多くのレーザに望まれているような、 負荷における速い電圧の立上り時間と比較的長い放電時間とを有している。

電気的励起回路１０に含まれているパルス形成回路網１８は、スパークギャップ またはサイシトロンスイッチに対置されるように可飽和誘導子スイッチＳ２を含 んでいる。低インダクタンスの可飽和誘導子スイッチＳ２はコンデンサＣ８の電 圧を反転させるもので、その機能は、いずれも比較的高いインダクタンスを有し ているスパークギャップまたはサイシトロンスイッチを使用することによって普 通に実現される。

更に、コンデンサＣ１の電圧の反転は、ピーク電圧で反転するスイッチを介して 正弦波電流が流れることによる。この場合、負荷電流の大半はスイッチを介して 分流する。可飽和誘導子スイッチは、電流の逆流した時に不飽和状態になって高 インピーダンスに切り換えられるので、スパークギャップよりもむしろ可飽和誘 導子スイッチＳ２を用いることによって損失を回避することができる。このため に、蓄積されたエネルギーのうちのより多くの部分がレーザ負荷１４中へ供給さ れる。

可飽和誘導子スイッチＳ２は、従来のスパークギャップスイッチに比べて更に種 々の利点を有している。これらの利点には、長寿命、高パルス繰返し率の動作及 び構成の簡易性が含まれている。

電気的励起回路１０に含まれているパルス形成回路網１８は、線型誘導子に対置 されるように充電用磁気ダイオード誘導子を含んでいる。上述したように、充電 用磁気ダイオード誘導子り、は、コンデンサＣ４を充電できるようにレーザ負荷 １４間に接続されている。

ように十分低くなければならない。

理想的な誘導子のインダクタンスは、コンデンサＣ４の充電の際にはゼロであり 、レーザ放電の際には無限大である。レーザ放電の際にインダクタンスが低けれ ば放電から電流が分流して、レーザ効率が低下する。線形−価誘導子は、極端に 高いインダクタンスと極端に低いインダクタンスとの間における妥協にしか過ぎ ない。

充電用磁気ダイオード誘導子Ｌ３ば、強磁性体の不飽和時に高インダクタンスと なり、また強磁性体の飽和時に低インダクタンスとなる特性を有している。典型 的には、インダクタンスの高低の比率は１００：１である。コンデンサＣ４の充 電とレーザ放電とで充電用磁気ダイオード誘導子Ｌ３中の電流が反転することに よって、充電用磁気ダイオード誘導子は飽和（低インダクタンス）状態から不飽 和（高インダクタンス）状態へ転する。このため、この誘導子はほぼ理想的な誘 導子であると言える。

本発明による電気的励起回路の別の実施例では、第４図に示すカスケード式磁気 充電回路３０が第２図と一緒に上述し　充電回路１６と置き換わっている。第４ 図から明らかなように、カスケード式磁気充電回路３０が電源１２′に接続され ている。電源１２′は、第２図と一諸に述べた電源１２に比べて比較的低電圧の 電源である。

電源１２′は、例えば１ｋＶの直流整流電源であってよい。

第４図に示したカスケード式磁気充電回路３０はまた、充電用変圧器またはチョ ークＬ１　′と可飽和昇圧変圧器Ｘ　Ｆ　Ｍ　Ｒｒの１次側巻線と電源用コンデ ンサＣ３゛とを含んでおり、これらは電源１２′と共通端子との間に直列に接続 されている。可飽和昇圧変圧器ＸＦＭＲ，は、例えば変圧比１：２５の変圧器で あってよい。カスケード式磁気充電回路３０は、更に可飽和昇圧変圧器ＸＦＭＲ ，用バイアス回路３１を含んでおり、このバイアス回路３１は、可飽和昇圧変圧 器のバイアス側巻線に直列に接続されているＸＦＭＲ，バイアス電源とチョーク Ｌ、とを備えている。ＸＦＭＲＩバイアス電源は、バイアス電流が可飽和昇圧変 圧器ＸＦＭＲ，のバイアス側巻線を第４図の下方から上方へ流れるように接続さ れている調整可能な直流電源である。チョークＬ、は、可飽和昇圧変圧器ＸＦＭ Ｒ，のバイアス側Ｓｋｉにおいて変圧器の作用によって生じる高電圧パルスから バイアス電源を分離している。カスケード式磁気充電回路３０に含まれているシ リコン制御整流器ＳＣＲ，は、チョークコイルＬ＋’、可飽和昇圧変圧器ＸＦＭ Ｒ，の１次側＠線、及びコンデンサｃ１がら分路されており、このシリコン制御 整流器のゲートは、パルス発生回路２０′によって発生される入力トリガ信号の 発生源に接続されている。

カスケード式磁気充電回路３０は、可飽和昇圧変圧器Ｘ　Ｆ　Ｍ　Ｒ＋の２次側 巻線と第１の端子または接続点Ｔ　Ｐ　ｒ　″との間には接続されているコンデ ンサＣｔ　′を更に含んでいる。カスケード式磁気充電回路３０に含まれている 分離用または充電用ダイオードＤ、′は、第１の接続点ＴＰＩ　”と共通端子と の間に接続されている。

カスケード式磁気充電回路３０は、第１の接続点ＴＰ、’と第２図に示した第２ の接続点ＴＰ、に対応している第２の接続点ＴＰ。

との間に接続されている可飽和誘導子スイッチＳ、のみならず、第１の接続点Ｔ Ｐ、’と共ｉ１１端子との間に接続されているコンデンサＣｓを備えている可飽 和誘導子スイッチ回路３４のような少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路 ３２を最後に含んでいる。可飽和誘導子スイッチ回路３４はまた可飽和誘導子ス イッチＳ、用のバイアス回路３５を備えていることが好ましい、このバイアス回 路３５は、可飽和誘導子スイッチのバイアス（［ｌｊ巻線に直列に接続されてい るＳ、バイアス電源とチョークＬ７とを備えている。Ｓ、バイアス電源は、バイ アス電源が可飽和誘導子スイッチＳ３のバイアス側巻線を第４図の左方から右方 へ流れるように接続されている調整可能な直流電源である。チョークＬ７は、可 飽和誘導子スイッチＳ］のバイアス側巻線において変圧器の作用で生じる高電圧 パルスから３３バイアス電源を分離している。

第４図から明らかなように、第２の可飽和誘導子スイッチ回路３６は、可飽和誘 導子スイッチＳ、と第２の接続点ＴＰ、との間に接続されている可飽和誘導子ス イッチＳ４のみならず、可飽和誘導子スイッチＳ３と共通端子との間に接続され ているコンデンサＣ４をも備えている。可飽和誘導子スイッチ回路３６は、可飽 和誘導子スイッチＳ４用のバイアス回路３７をも備えていることが好ましい。

このバイアス回路３７は、可飽和誘導子スイッチのバイアス側巻線に直列に接続 されているＳ４バイアス電源とチョークＬ８とを備えているＳ４バイアス電源は 、バイアス電源が可飽和誘導子スイッチＳ４のバイアス側ｔＪｉを第４図で左方 から右方へ流れるように接続されている調整可能な直流電源である。チョークＬ Ｉｌは、可飽和誘導子スイッチＳ、のバイアス側巻線において変圧器の作用によ って発生する高電圧パルスからＳ、バイアス電源を分離している。

種々の可飽和誘導子スイッチ回路３２は、第２図に示したパルス形成回路網１８ へ供給するパルスを、徐々に中挟にし且つシャープにするためにカスケード接続 されている。第４図に示した各々の可飽和誘導子スイッチＳ、　、Ｓ、等は、１ ホールド・オフ”デバイスとして使用されている。“ホールド・オフ”期間の経 過後、即ち、可飽和誘導子スイッチの飽和後は、可飽和誘導子がもはや存在して いないように関連するコンデンサＣｓ　、ｃ６等からそれぞれ放ＢＮ流が流れて 、次段の可飽和誘導子スイッチのコンデンサが充電される。最終段の可飽和誘導 子スイッチ回路３２の出力端子は、第２の接続点Ｔ　Ｐ　ｚと共通端子との間に 接続されている。

第４図に示した電ａ１２′及びカスケード式磁気充電回路３０は、第２図に示し た電源１２及び充電回路１６と置換させることができる。つまり、第２図に示し た電気的励起回路１０を４−４線に沿ってまず分断する。そして、電源１２及び 充電回路１６を分怨する。

その後、第４図に示した最終段の可飽和誘導子スイッチ回路３２の出力端子を、 置換のために、第２図に示した可飽和誘導子スイッチＳ２から分路させる。

カスケード式磁気充電回路３０を用いれば、スパーク・ギャップもサイラトロン も含まない電気的励起回路ｌＯを椋供することができる。即ち、この電気的励起 回路１０は、スイッチとしてシリコン制御整流器ＳＣＲ，と可飽和誘導子としか 含んでおらず、このために長寿命である。更に、可飽和誘導子ｔＡ　Ｂ　Ｘ　Ｆ 　Ｍ　Ｒｌ　は、電気的励起回路１０以外で生じる高電圧から比較的低圧の電源 １２′を分離している。

第４閏に示したカスケード式磁気充電回路３ｏを含んでいる電気的励起回路１０ の第１段階の動作で、電流が１ｋＶ電源１２′からチョークＬ、゛及び可飽和昇 圧変圧器Ｘ　Ｆ　Ｍ　Ｒ＋の１次側巻線を通じてこの１次側巻線を第４図の上方 から下方へ流れることによって電源用コンデンサＣ１゛が充電される。可飽和昇 圧変圧器ＸＦＭＲ。

の１側側及び２次側巻線は、２次側巻線での電流の方向が１次側巻線での電流の 方向と逆になるように構成されている。充電用ダイオードＤ１は、電源用コンデ ンサＣｒ”の充電の間は、充電用コンデンサ０２　′の充電を実質的に阻止する 。

電源用コンデンサＣＩ　”が十分に充電されると、パルス発生回路２０′はトリ ガ信号を発生してシリコン制御整流器ＳＣＲ，を駆動させる。電流は、電源用コ ンデンサＣ＋”がら可飽和昇圧変圧器ＸＦＭＲ，の１次側巻線を通じて第４図の 下方から上方へ流れる。可飽和昇圧変圧器の２次側巻線間に電圧が誘起され、こ れによって充電用コンデンサＣｔ　′及び充電用ダイオードＤ１　′を通じての みならず、２次側巻線を第４図の下方から上方へ電流が流れる。電源用コンデン サＣＩ　′の放電時間は、可飽和昇圧変圧器Ｘ　Ｆ　Ｍ　Ｒ＋のバイアス側巻線 を流れるバイアス電流のレベルによってｍｌｌされており、６０μｓｅｃである 。放電時間の終わりには、充電用コンデンサ０２　′は２５ｋＶのピーク電圧に 充電されている。

充電用コンデンサ０２　′での電圧がピーク電圧に・達すると、可飽和昇圧変圧 器Ｘ　Ｆ　Ｍ　ＲＩは飽和する。この結果、充電用コンデンサ０２　′は、可飽 和昇圧変圧器Ｘ　Ｆ　Ｍ　Ｒ＋の２次側巻線を介して放電すると共に、初段の可 飽和誘導子スイッチ回路３４に含まれているコンデンサＣ１を第１の接続点ＴＰ 、側を負極性にして充電する。

放電時間は可飽和誘導子Ｓ、のバイアス側巻線を流れるバイアス電流のレベルに よって調整されているので、コンデンサＣ５の電圧がピークになると可飽和誘導 子スイッチ回路３４に含まれている可飽和誘導子スイッチＳ、が飽和し、これに よって、次段の可飽和誘導子スイッチ回路３６に含まれているコンデンサＣ１に コンデンサＣ１の電圧が転送される。同様にして、放電時間は可飽和誘導子ｓ４ のバイアス側巻線を流れるバイアス電流のレベルによって調整されているので、 コンデンサＣｈの電圧がピークになると可飽和誘導子スイッチ回路３６に含まれ ている可飽和誘導子スイッチＳ４が飽和し、これによって、第２図に示したパル ス形成回路網１８へコンデンサＣ２の電圧が転送される。

第４図に示したカスケード式可飽和誘導子スイッチ回路３２の各々が、パルス立 上り時間の整形とパルス幅の圧縮とを行う。第４図に示した充電用コンデンサ０ ２　′へ転送される電圧のパルス幅が６０μｓｅＣであるのに対して、第２図に 示したパルス形成回路網１８へコンデンサＣ６から転送される電圧のパルス幅は 、例えば８００μｓｅｃである。第２図に示したパルス形成回路網１８は、前述 の方法で動作して電気的エネルギをレーザ負荷１４へ供給する。

１例として、第２図に示した電気的励起回路１０は、キセノン−塩化物エキシマ レーザ負荷を励起するために通用したものである。

第２図においては、種々の回路素子の値と型式とを表Ｉに示すように選択した。

Ｄ、　５ＩＫＷ４８ＫＡ４ Ｓχ　１．９μＨ（不飽和） Ｃｓ、Ｃａ　３２ｎＦ Ｌ３　６０μＨ（不飽和） Ｌ４．ＬＳ　１００μＨ またこの代わりとして、第４図に示したカスケード式磁気充電回路３０を、第２ 図に示した充電回路１６と置換した。この場合、種種の回路素子の値と型式とを 表Ｈに示すように選択した。

表−１ ＳＣＲＩ　Ｔ７ＳＨ１６４６２４ＤＮ Ｌ＋’　１０μＨ ＸＦＭＲ，１；２５昇圧 ４１０　ｐ　Ｈ（ｉ色和） Ｃ＋’　４０μＦ Ｃｔ　’　＋　Ｃｓ　＋　Ｃｂ　６０　ｎ　ＦＤ＋　’　５ＩＫＷ４８ＫＡ４ Ｓ３　３０　μ　Ｈ（会色和） ３４　１．５μＨ（飽和） ３２　１．９　μＨ（不飽和） Ｃｓ、Ｃａ　３２ｎＦ Ｌ３　６０μＨ（不飽和） Ｌ、、Ｌ、　１００μＨ Ｌ＆、Ｌｙ＋　Ｌｓ　１５０μＨ コンデンサは個別部品のセラミックコンデンサであるのが好ましい。しかし、高 電圧アークや腐食が生ずるというきらいはあるが、ウォーターラインコンデンサ （ｗａｔｅｒ　１ｉｎｅ　ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ）も使用できる。

第２図に示した可飽和誘導子スイッチＳｔ及び充電用磁気ダイオード誘導子り、 は、第５図に図示するように構成することができ、ハウジング４２で支持されて いる不導体管４０を取り囲んでいるインダクタンス素子３８を含んでいる。不導 体管４０は、ポリ塩化ビニルのような絶縁性材料で構成されている。ハウジング ４２は、第２図に示したパルス形成回路Ｍ４１８の残りの回路素子を含むことが でき、ポリ塩化ビニルのような絶縁性材料で構成されている。バイアスｔｍは、 第５図に示されているように不導体管４０の内部に配されている導体４４を流れ る。

第６図は、第５図に示した６−６線に沿う断面図であり、インダクタンス素子３ ８の構成を可成り詳細に図示している。インダクタンス素子３８は、鋼管４８の 外寸内に包含されている複数個のコアを含んでいる。インダクタンス素子３８中 には、例えば３Ｃ８フエロキシキユーブコア（Ｆｅｒｒｏｘｃｕｂｅ　ｃｏｒｅ ）のようなものを２４個含むことができる。ポリプロピレンシートのような絶縁 材料のシート５０が、コア４６に巻回されている。一般に符号５２で指示されて いる端コア４６にカプトンテープ（Ｋａｐｔｏｎ　ｔａｐｅ）絶縁材が適用され ているのが好ましい。銅管５４の内径は、絶縁材料５０が巻回されているコア４ ６と不導体管４０との間である。外側の銅管４８は、内側の銅管５４と一方の端 部（即ち、第６図の左方）で接続されている。外側の導管４８は、他方の端部（ 即ち、第６図の右方）において、第２図に示したパルス形成回路網１８の接続点 ＴＰ、またはＴＰｌのいずれかに接続されている。内側の導管５４は、他方の端 部（即ち、第６図の右方）で共通端子に接続されている。

第６区のバイアス側巻線は、単巻のバイアス供給導体４４として図示されている 。第４図に示した可飽和誘導子スイッチＳ３及びＳ。

も、第５図及び第６図に示したように構成することができる。

前述の電気的励起回路１０は、第２図に示したようにレーザガス調整用のプレイ オン化手段２８を含んでいるのが好ましい。プレイオン化手段は、第７図に示さ れているようなＸ線回路であるのが好ましい、このＸ線回路は、符号６２で指示 されているＡｕ膜が内側に被着されており陽極酸化された相当の長さのアルミニ ウム管６０を陽極としており、カーボンフェルト６４を陰極としている。高電圧 パルス電源６６は、電極２６間でレーザガスをイオン化させるＸ線を発生させる ために、陽極と陰極との間に接続されている。アルミニウム管６０は、動作中は ５×１０−’ｍｍ１ｇの圧力に排気されている。

第２図に示したプレイオン化手段２８は、第８図に示されているようなコロナプ レイオン化回路であってもよい。コロナプレイオン化回路は、電極２６の最上位 の近傍に配置されている石英管の中に含まれている心線で形成されているコロナ 素子６８と、このコロナ素子６８中の心線を共通端子に接続している心線７０と を備えている。コロナプレイオン化回路では、付加的な電源は不要である。

本発明によって提供される電気的励起回路を組み込んでいるレーザは、多チャン ネルアークスイッチ（レールギャップ）、サイラトロン、スパークギャップ、ま たはイグナイトロンのようなスイッチを含む従来のパルス整形回路網に比べて多 くの利点を有している。

本発明による電気的励起回路は高パルス繰返し率、高出力及び高電圧で動作可能 であり、また従来のレーザ放電回路に比、て極めて長寿命である。

本発明は詳細に記述され且つ図示されているが、この詳細は、図示及び実例とし てのみ解釈されるべきであって限定として解釈されるべきものでないことが明確 に理解されるべきである。従って、本発明の精神及び範囲は、添付されている請 求の範囲を参照することによってのみ確かめることができる。

ＦＩＧ、　８ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源とレーザ負荷との間に接続可能なガスレーザ用電気的励起回路であって 、 前記電源に接続されている充電回路手段と、この充電回路手段と前記レーザ負荷 とに接続されており、（ａ）不飽和状態と飽和状態とを二者択一的に有すると共 に前記充電回路手段から分路されている可飽和誘導子スイッチと、（ｂ）前記可 飽和誘導子スイッチから分路されると共に前記レーザ負荷に接続されており、前 記可飽和誘導子スイッチが上記不飽和状態の特に前記充電回路手段によって充電 され且つ前記可飽和誘導子スイッチが前記飽和状態へ転じた時に前記レーザ負荷 を通じて放電される少なくとも１個のコンデンサとを有するバル久形成回路網と を夫々具備するガスレーザ用電気的励起回路。、 ２、前記少なくとも１個のコンデンサが個別部品のセラミフクコンデンサである 請求の範囲第１項に記載の電気的励起回路。 ３、前記可飽和誘導子スイッチの動作点がバスアス回路によって制御されており 、これによって所定のレーザ負荷に対して前記動作点を調整するようにした請求 の範囲第１項に記載の電気的励起回路。 ４、（ｃ）前記少なくとも１個のコンデンサと前記レーザ負荷との間に接続され ている第２のコンデンサと、（ｄ）前記レーザ負荷から分路されている充電用磁 気ダイオード誘導子とを更に具備し、 前記第２のコンデンサが、前記可飽和誘導子スイッチが前記不飽和状態の時に前 記充電用磁気ダイオード誘導子を通じて前記充電回路手段によって充電され、ま た前記可飽和誘導子スイッチが前記飽和状態へ転じた時に前記少なくとも１個の コンデンサと直列の前記レーザ負荷を通じて放電され、 これによって前記レーザ負荷間の放電電圧を増加させるようにした請求の範囲第 １項に記載の電気的励起回路。 ５、前記第２のコンデンサが個別部品のセラミックコンデンサである請求の範囲 第４項に記載の電気的励起回路。 ６、前記充電用磁気ダイオード誘導子の動作点がバイアス回路によって制御され ており、これによって所定のレーザ負荷に対して前記動作点を調整するようにし た請求の範囲第４項に記載の電気的励起回路。 ７、前記充電回路手段は、前記電源から分路されると共に直列接続のチョーク及 び充電用ダイオードを介して並列回路に接続さており、この並列回路は、トリガ 可能なサイラトロンを一方の分岐として、また充電用コンデンサ及び誘導子を他 方の分岐として有しており、これらの充電用コンデンサ及び誘導子は前記可飽和 誘導子スイッチに直列になっており、前記サイラトロンがトリガされた時に前記 少なくとも１個のコンデンサが充電されるようにした請求の範囲第１項に記載の 電気的励起回路。 ８、前記充電回路手段は、前記電源から分路されると共に直列接続のチョーク及 び充電用ダイオードを介して並列回路に接続されており、この並列回路は、トリ ガ可能なサイラトロンを一方の分岐として、また充電用コンデンサ及び誘導子を 他方の分岐として有しており、これらの充電用コンデンサ及び誘導子は前記可飽 和誘導子スイッチに直列になっており、前記サイラトロンがトリガされた時に前 記少なくとも１個のコンデンサが充電されるようにした請求の範囲第４項に記載 の電気的励起回路。 ９、前記充電回路手段は、直列接続のチョーク、可飽和昇圧変圧器の一次側巻線 、及び電源用コンデンサを、電源から分路されているトリガ可能なＳＣＲと並列 に具備し、また更に前記昇圧変圧器の２次側巻線に直列接続されている充電用コ ンデンサ及び充電用ダイオードと少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路と を具備し、この可飽和誘導子スイッチ回路は、前記充電用コンデンサと前記バル ス形成回路網との間に接続されているコンデンサと可飽和誘導子スイッチとを備 え、この少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路が前記バルス形成回路網に 含まれている前記可飽和誘導子スイフチから分路されている請求の範囲第１項に 記載の電気的励起回路。 １０、複数の可飽和誘導子スイフチ回路が前記充電用コンデンサと前記バルス整 形回路網との間にカスケード接続されおり、付加されている可飽和誘導子スイッ チ回路の各々がバルスの圧縮と整形との度合いを更に強めるようにした請求の範 囲第９項に記載の電気的励起回路。 １１、前記充電回路手段は、直列接続のチョーク、可飽和昇圧変圧器の一次側巻 線、及び電源用コンデンサを、電源から分路されているトリガ可能なＳＣＲと並 列に具備し、また更に前記昇圧変圧器の２次側巻線に直列接続されている充電用 コンデンサ及び充電用ダイオードと少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路 とを具備し、この可飽和誘導子スイッチ回路は、前記充電用コンデンサと前記バ ルス形成回路網との間に接続されているコンデンサと可飽和誘導子スイッチとを 備え、この少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路が前記バルス形成回路網 に含まれている前記可飽和誘導子スイッチから分路されている請求の範囲第４項 に記載の電気的励起回路。 １２、前記充電用コンデンサと前記バルス整形回路網との間に複数の可飽和誘導 子スイッチ回路がカスケード接続されており、付加されている可飽和誘導子スイ ッチ回路の各々がバルスの圧縮と整形との度合いを更に強めるようにした請求の 範囲第１項に記載の電気的励起回路。 １３、前記レーザの電極間で均一な放電が生ずるようにレーザガス調整用のプレ イオン化手段を更に具備している請求の範囲第１項に記載の電気的励起回路。 １４、前記プレイオン化手段がＸ線回路である請求の範囲第１３項に記載の電気 的励起回路。 １５、前記プレイオン化手段がコロナプレイオン化手段である請求の範囲第１３ 項に記載の電気的励起回路。 １６、電源とレーザ負荷との間に接続可能なガスレーザ用電気的励起回路であっ て、 前記電源から分路されている電源用コンデンサと、前記電源と第１の接続点との 間に接続さている直列接続のチョーク及び充電用ダイオードと、 前記第１の接続点と共通端子との間に接続されており、且つ前記直列接続のチョ ーク及び充電用ダイオードと直列接続された状態で前記電源用コンデンサから分 路されているトリガ可能なサイラトロンと、 前記第１の接続点と第２の接続点との間に接続されている直列接続の充電用コン デンサ及び誘導子と、 前記第２の接続点と共通端子との間に接続されている可飽和誘導子スイッチと、 前記第２の接続点と共通端子との間に接続されている第１のバルス形成回路網用 コンデンサと、 前記第２の接続点と第３の接続点との間に接続されている第２のバルス形成回路 網用コンデンサと、 前記第３の接続点と共通端子との間に接続されており、前記第２のバルス形成回 路網用コンデンサと直列接続された状態で前記第１のバルス形成回路網用コンデ ンサから分路されており、且つ前記レーザ負荷から分路されている充電用磁気ダ イオード誘導子とを夫々具備すろガスレーザ用電気的励起回路。 １７、前記可飽和誘導子スイッチと前記充電用磁気ダイオード誘導子との動作点 がバイアス回路によって制御されており、これによって所定のレーザ負荷に対し て前記動作点を調整するようにした請求の範囲第１６項に記載の電気的励起回路 。 １８、前記レーザの電極間で均一な放電が生ずるようにレーザガス調整用のプレ イオン化手段を更に具備している請求の範囲第１６項に記載の電気的励起回路。 １９、電源とレーザ負荷との間に接続可能なガスレーザ用電気的励起回路であっ て、 電源から分路されているＳＣＲと、 前記電源と共通端子との間に接続されると共に前記ＳＣＲから分路されている直 列接続のチョーク、可飽和昇圧変圧器の１次側巻線、及び電源用コンデンサと、 前記可飽和昇圧変圧器の２次側巻線と第１の接続点との間に接続されている充電 用コンデンサと、 前記第１の接続点と共通端子との間に接続されており、且つ前記充電用コンデン サと直列接続された状態で前記可飽和昇圧変圧器の前記２次側巻線から分路され ている充電用ダイオードと、前記第１の接続点と第２の接続点との間に接続され ている少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路と、前記第２の接続点と共通 端子との間に接続されている可飽和誘導子スイッチと、 前記第２の接続点と共通端子との間に接続されている第１のバルス形成回路網用 コンデンサと、 前記第２の接続点と第３の接続点との間に接続されている第２のバルス形成回路 網用コンデンサと、 前記第３の接続点と共通端子との間に接続されており、前記第２のバルス形成回 路網用コンデンサと直列接続された状態で前記第１のバルス形成回路網用コンデ ンサから分路されており、且つ前記レーザ負荷から分路されている充電用磁気ダ イオード誘導子とを夫々具備するガスレーザ用電気的励起回路。 ２０、前記第１の接続点と前記第２の接続点との間に複数の可飽和誘導子スイッ チ回路がカスケード接続されており、付加されている可飽和誘導子スイッチ回路 の各々がバルスの圧縮と整形との度合いを更に強めるようにした請求の範囲第１ ９項に記載の電気的励起回路。 ２１、前記少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路、可飽和誘導子スイッチ 、及び充電用磁気ダイオード誘導子の動作点がバイアス回路によって制御されて おり、これによって所定の負荷に対して前記動作点を調整するようにした請求の 範囲第１９項に記載の電気励起回路。 ２２、前記レーザの電極間で均一な放電が生ずるようにレーザガス調整用のプレ イオン手段を更に具備している請求の範囲第１９項に記載の電気的励起回路。 ２３、電源に接続されているガスレーザを電気的に励起させる方法であって、前 記レーザの負荷に接続されており、且つ不飽和状態と飽和状態とを二者択一的に 有する可飽和誘導子スイッチから分路されており、この可飽和誘導子スイッチが 前記不飽和状態の時に充電される少なくとも１個のコンデンサを充電する工程と 、前記可飽和誘導子スイッチが前記飽和状態へ転じた時に前記レーザの負荷を通 じて前記コンデンサを放電する工程とを夫々具備するガスレーザを電気的に励起 する方法。 ２４、前記可飽和誘導子スイッチの動作点をバイアス回路で制御する工程を更に 具備し、これによって所定のレーザ負荷に対して前記動作点を調整するようにし た請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２５、前記少なくとも１個のコンデンサと前記レーザの負荷との間に接続されて おり、前記可飽和誘導子スイッチが前記不飽和状態の時に、前記レーザの負荷か ら分路されている充電用磁気ダイオード誘導子を通じて充電される第２のコンデ ンサを充電する工程と、前記可飽和誘導子スイッチが前記飽和状態へ転じた時に 、前記少なくとも１個のコンデンサに直列の前記レーザの負荷を通じて前記第２ のコンデンサを放電する工程とを更に具備し、これによって前記レーザの負荷の 放電電圧を増加させるようにした請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２６、前記充電用磁気ダイオード誘導子の動作点をバイアス回路によって制御す る工程を更に具備し、これによって所定のレーザの負荷に対して前記動作点を調 整するようにした請求の範囲第２５項に記載の方法。 ２７、前記レーザの電極間で均一な放電が生ずるように前記レーザのガスをプレ イオン化する工程を更に具備する請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２８、前記少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路の前記可飽和誘導子スイ ッチの動作点がバイアス回路によって制御され、これによって所定のレーザ負荷 に対して前記動作点を調整するようにした請求の範囲第９項に記載の電気的励起 回路。 ２９、前記少なくとも１個の可飽和誘導子スイッチ回路の前記可飽和誘導子スイ ッチの動作点がバイアス回路によって制御され、これによって所定のレーザ負荷 に対して前記動作点を調整するようにした請求の範囲第１１項に記載の電気的励 起回路。