KR950000118B1 - 펄스레이저장치 - Google Patents

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KR950000118B1
KR950000118B1 KR1019910701050A KR910701050A KR950000118B1 KR 950000118 B1 KR950000118 B1 KR 950000118B1 KR 1019910701050 A KR1019910701050 A KR 1019910701050A KR 910701050 A KR910701050 A KR 910701050A KR 950000118 B1 KR950000118 B1 KR 950000118B1
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capacitor
pulse
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parallel
voltage
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KR1019910701050A
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하지메 나까따니
아쯔시 스기따쯔
야스시 미나미따니
Original Assignee
미쯔비시덴끼 가부시끼가이샤
시기 모리야
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    • 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

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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
펄스레이저장치
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 종래의 펄스 레이저장치의 구성도.
제 2 도는 제 1 도의 동작을 도시한 전압파형도.
제 3 도는 종래의 다른 펄스 레리저장치의 구성도.
제 4 도는 제 3 도의 동작을 도시한 전압파형도.
제 5 도는 본 발명의 1실시예를 도시한 펄스 레이저장치의 구성도.
제 6 도는 제 5 도의 동작을 도시한 전압파형도.
제 7 도 내지 제 9 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 구성도.
[발명의 상세한 설명]
[배경기술]
제 1 도는 예를 들면 전기학회 기술보고(Ⅱ부) 제217호(단파장레이저의 현상) 5페이지에 도시된 종래의 엑사이머 레이저의 여기회로이다. 도면에 있어서, (1), (2)는 상대하는 한쌍의 주방전 전극, (3)은 주방전 전극 (1), (2)에 병렬로 설치된 피킹 콘덴서, (4)는 펄스 발생용 콘덴서로서, 한쪽의 단자는 주방전 전극(1)에 접속되어 있다. (5)는 펄스 발생용 콘덴서(4)의 다른쪽 끝과 주방전 전극(2) 사이에 접속된 스위치로서, 이 종래예에서는 사이러트론으로 이루어진다. (6)은 충전용 리액터, (7)은 충전단자이다.
다음에 동작에 대해서 설명한다. 충전단자(7)에 정의 고전압이 인가되어 충전용 리액터(6)을 통해서 펄스 발생용 콘덴서(4)가 충전된다. 스위치(5)가 t=to에 있어서 폐쇄된 후의 펄스 발생용 콘덴서(4)와 피킹콘덴서(3)의 양끝의 전압의 시간변화를 도시한 것이 제 2 도이다. to≤t≤t1에 있어서 펄스 발생용 콘덴서(4)에 축적된 전하는 피킹콘덴서(3)으로 이행하고, t=t1에 있어서 주방전 전극(1), (2) 사이에서 방전이 개시된다. 엑사이머 레이저에서는 주방전에 앞서 예비 전리방전이 필요하지만, 이를 위한 전극 및 회로는 제 1 도를 비롯해서 이 특허의 설명에서는 생략하고 있다. t1≤t≤t2에 있어서 피킹콘덴서(3)에서 주방전 전극(1), (2)사이에서 발생하는 주방전에 에너지가 주입되면 레이저가 발진한다. 엑사이머 레이저와 같이 방전저항이 작은(예를들면 0,2Ω) 레이저에 있어서는 피킹콘덴서(3)의 양끝의 전압은 진동파형으로 되어 역극성의 전압이 발생한다.(제 2 도 t=t2), 진동이 거의 종료된 시점에 있어서 펄스 발생용 콘덴서(4)의 양끝에는 충전시와는 역극성의 전압(제 2 도 (a)의 Vr로 나타낸다)이 발생한다.
종래의 펄스 레이저 여기회로의 다른 예를 제 3 도에 도시한다. 이 예에서 펄스 발생용 콘덴서(4)의 전하는 가포화 리액터(8)을 통해서 피킹콘덴서(3)으로 이행된다. 소위 MPC회로라 불리우는 회로로 사이러트론 스위치(5)에서의 로스를 저감시키기 위해 다른 펄스 발생용 콘덴서(9), 전류 억제용 리액터(10)을 마련하고 있다. 이 회로의 동작파형을 도시한 것이 제 4 도이고 앞서의 종래에와 마찬가지로 t=t1에 있어서 주방전 전극(1), (2) 사이에서 방전이 개시된 후 전류는 진동하고, 최종적으로 펄스 발생용 콘덴서(4)의 양끝에는 초기와는 역극성의 전압 Vr이 발생한다.
종래의 펄스 레이저 여기회로는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 펄스 발생용 콘덴서의 양 끝에 역극성의 전압이 발생하고, 이 에너지(=l/2cVr2)은 주방전이 발생하고 난 후(예를들면, 1μs정도후)에 주방전 전극에서 아크 또는 스트리머로 되어 소비된다. 소위 아프터 커런트라 불리우는 것으로서, 레이저발생에는 기여하지 않고, 주방전 전극을 손상시켜 전극의 수명을 짧게한다는 문제점이 있었다. 또, 아프터 커런트가 흐르면 고반복발진을 할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 전극의 수명을 길게할 수 있고, 고반복발진을 할 수 있는 펄스 레이저 여기회로를 얻는 것이다.
[발명의 개시]
본 발명에 관한 펄스 레이저 여기회로는 펄스 발생용 콘덴서와 병렬로 인가전압과는 역방향으로 도통하도록 다이오드를 배치한 것으로서, 이 다이오드는 펄스 발생용 콘덴서에 발생하는 역극성의 전압을 도통해서 펄스 발생용 콘덴서에 역극성의 전압이 인가되는 것을 방지한다.
[발명을 실시하기 위한 최적한 형태]
이하 본 발명의 1실시예를 도면에 따라서 설명한다. 제 5 도에 있어서, (11)은 다이오드이고, (12)는 저항이며, 다이오드(11)과 저항(12)의 직렬체는 펄스 발생용 콘덴서(4)와 병렬로 접속되어 있다. 또, 다이오드(11)의 방향은 충전단자(7)로부터의 충전극성에 대해서는 비도통상태의 방향으로 되도록 접속되어 있다. (13)은 펄스 발생용 콘덴서(4)와 사이러트론으로 이루어지는 스위치(5) 사이에 접속된 가포화 리액터로 이루어지는 스위치이다. 이 경우, 주방전 전극(1), (2)와 병렬로 펄스 발생용 콘덴서(4)와 스위치의 직렬체가 접속되어 있어, 스위치는 사이러트론(5)와 가포화 리액터(13)의 직렬체로 구성되어 있다.
t=to에 있어서 사이러트론 스위치(5)에 트리거가 인가되면 가포화리액터(13)의 전압×시간곱으로 결정되는 시간이 경과된 후(제 6 도의 t=t'o)펄스 발생용 콘덴서(4)에서 피킹콘덴서(3)으로 전하가 이행된다. 전압파형을 제 6 도에 도시한다. t=t1에 있어서 주방전 전극(1), (2)사이에서 주방전이 개시되고, t=t2에 있어서 피킹콘덴서(3)의 전압은 반전한다. t=t2이후 펄스 발생용 콘덴서(4)에 역전압이 발생하려고 하지만, 펄스 발생용 콘덴서(4)에는 병렬로 다이오드(11)과 저항(12)가 접속되어 있으므로, 펄스 발생용 콘덴서(4)에 역전압은 발생하지 않고, 방전후의 진동의 결과 발생하는 여분의 에너지는 저항(12)에서 소비된다. 이 결과, 주방전 전극(1), (2)사이에 흐르는 아프터 커런트가 없어지므로, 아크 또는 스트리머는 발생하지 않게 된다. 이 실시예에 있어서 가포화 리액터(13)을 접속하는 것에 의해 다이오드(11)에 요구되는 응답속도는 느려도 좋다는 장점이 생긴다. 이것은 다음의 이유에 의한다.
제 5 도의 가포화 리액터(13)은 도면에 도시한 실선의 화살표 방향으로 포화하고 있으므로, 일단 펄스 발생용 콘덴서(4)에 역전하가 모이면, 이 가포화 리액터(13)이 블럭상태로 되어 그후의 전하의 진동을 방지한다. 가포화 리액터가 블럭되고 있는 비교적 긴 시간 (예를 들면, 200ns)내에 다이오드(11)은 천천히 역전하를 저항(12)를 통해서 흐르게 하면 좋으므로, 다이오드(11)의 응답속도는 느려도 좋고, 또 피크전류도 작게할 수 있다. 따라서, 저렴한 다이오드라도 사용할 수 있다.
제 5 도와는 달리 고속, 대전류 다이오드를 사용하는 경우의 실시예를 제 7 도에 도시한다. 이 경우, 가포화 리액터는 사용하지 않아도 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
제 3 도에 도시한 종래예에 대한 본 발명의 실시예를 도시한 것이 제 8 도이다. 주방전 전극(1), (2)사이에 병렬로 가포화 리액터(8)로 이루어지는 스위치와 펄스 발생용 콘덴서(4)의 직렬체가 접속되고, 이 펄스 발생용 콘덴서(4)와 병렬로 다이오드(11)과 저항(12)의 직렬체가 접속되어 있다. 다른 펄스 발생용 콘덴서(9)에 충전된 전하가 사이러트론 스위치(5)에 의해 펄스 발생용 콘덴서(4)로 용량 이행되지만, 이 최초에 펄스 발생용 콘덴서(4)가 충전되는 전압의 극성에 대해서 다이오드(11)은 비도통상태로 되는 방향으로 접속되어 있다. 이 경우도 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 나타낸다.
또한, 상기 실시예에서는 피킹콘덴서(3)을 사용하는 경우를 나타냈지만, 피킹콘덴서(3)을 사용하지 않는 경우(예를 들면, 제 9 도에 도시한 실시예)라도 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시예에서는 펄스 발생용 콘덴서(4)와 병렬로 다이오드(11), 저항(12)의 직렬체를 접속하는 경우를 나타냈지만, 다이오드(11)의 내부저항이 큰 경우에는 저항(12)를 생략해도 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시예에서는 스위치(5)로서 사이러트론을 나타냈지만, 반도체스위치(사이리스터, SIT, 트랜지스터, FET, IGB등)의 직병렬체라도 좋고, 또는 불꽃갭, 레일스위치와 같은 스위치라도 좋다. 또, 충전단자(7)에서는 정극성으로 충전한다고 했지만, 부극성이라도 좋다. 어느것으로 하더라도 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 레이저로서 엑사이머 레이저에 대해서 설명했지만, 방전저항이 작고, 방전전류가 진동하는 레이저라면 어떠한 펄스 레이저라도 실시가능하며, 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시예의 콘덴서 대신에 분포 정수회로인 펄스정형회로를 사용해도 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시예에 있어서 충전용 리액터(6)은 저항등의 다른 충전용 회로소자라도 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명에 의하면 펄스 발생용 콘덴서에 발생하는 역전압 에너지를 이 펄스 발생용 콘덴서와 병렬로 접속한 다이오드를 통해서 소비하여 주방전 전극 사이에서 아크 및 스트리머가 발생되지 않게 되므로, 주방전 전극의 수명이 길어지고, 또 고반복발진을 할 수 있는 펄스 레이저를 얻는다는 효과가 있다.

Claims (2)

1쌍의 주방전 전극, 충전용 회로소자 및 피킹콘덴서를 병렬로 접속하고, 펄스 발생용 콘덴서의 전하를 상기 피킹콘덴서로 이행해서 상기 양 주방전 전극에 주방전을 발생시키는 펄스 레이저장치에 있어서, 상기 펄스 발생용 콘덴서가 최초에 충전되는 전압의 방향에 대해서 비도통의 방향으로 다이오드를 상기 펄스 발생용 콘덴서와 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 펄스 레이저장치.
1쌍의 주방전 전극, 충전용 회로소자 및 제 1의 펄스 발생용 콘덴서를 병렬로 접속하고, 제 2의 펄스 발생용 콘덴서의 전하를 상기 제 1의 펄스 발생용 콘덴서로 이행해서 상기 주방전 전극간에 주방전을 발생시키는 펄스 레이저장치에 있어서, 상기 제 1의 펄스 발생용 콘덴서가 최초에 충전되는 전압의 방향에 대해서 비도통의 방향으로 다이오드를 상기 제 1의 펄스 발생용 콘덴서와 병렬로 접속한 것을 특징으로 하는 펄스 레이저장치.
KR1019910701050A 1991-02-08 1991-02-08 펄스레이저장치 KR950000118B1 (ko)

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