KR960003660B1 - 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로 - Google Patents

포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로 Download PDF

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Abstract

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Description

포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로
제1도는 본 발명의 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로도.
제2도는 본 발명에 적용되는 트랜스 코어의 자화특성도.
제3도는 제1도의 발진단자에서 출력되는 위상지연전압의 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 열림전압 조정부 2 : 트랜스 구동제어부
3 : 닫힘전압 조정부 VR1,VR2 : 가변저항
R1-R3 : 저항 T : 트랜스
SCR : 에스시알 D1,D2 : 다이오드
C1-C3 : 콘덴서
본 발명은 포화리액터의 자체 자화곡선 특성을 이용한 전기광학적 큐-스위칭 구동소자에 관한 것으로, 특히 레이저 공진기용 크리스탈의 편광을 제어하기 위한 고전압 펄스를 생성하는 스위칭 구동회로를 구현함에 있어서, 수명을 연장시키고 포화 리액터를 이용하여 고속동작이 가능하게 하며, 레이저 발진시 프리레이징(Prelasing) 현상을 방지하는데 적당하도록 한 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로에 관한것이다.
일반적으로 전기광학적 큐(Q)-스위칭 구동회로에 있어서는 진공관(Vacu-um tube), 콜드 캐소드 가스튜브(Cold cathode gas tude), 하이드로겐 다이나트론, 애벌런취 트랜지스터 그리고 반도체 스위치등을 이용하여 짧은 위상지연 고전압 펄스를 발생시키도록 하였으나 비교적 수명이 짧고 동작속도가 늦으며, 프리레이징 현상이 발생되는 등의 결함이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 결함을 해결하기 위하여 수명이 길고, 동작속도가 빠르며, 프레이징 현상을 방지할 수 있는 스위칭 구동회로를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 가변저항(VR1), 저항(R1)으로 구성되어 트랜스(T)의 1차측 코일에 공급되는 열림전압을 조정하는 열림전압 조정부(1)와, 상기 열림전압 조정부(1)에 의해 설정되는 전압을 저장하여 트랜스(T)의 1차측 코일에 공급하고, 트랜스의 일차측 코일과 관련하여 그 트랜스(T)를 포화영역까지 이용할 수 있게 하는 용량값을 갖는 콘덴서(C1)와, 상기 트랜스(T)의 역기전력에 의해 에스씨알(SCR)이 파손되는 것을 방지하기 위한 다이오드(D1)와, 에스씨알(SCR), 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)로 구성되어 상기 트랜스(T)의 구동을 제어하는 트랜스 구동제어부(2)와, 상기 트랜스(T)의 2차측 코일의 임피던스를 조정하여 발진단자(CP)의 전압변화를 충실히 반영하기 위한 저항(R2)과, 닫힘전압을 트랜스(T)의 2차측과 분리시키는 콘덴서(C3)와, 가변저항(VR2) 및 저항(R3)으로 구성되어 상기 콘덴서(C3)에 저장되는 닫힘전압을 조정하는 닫힘전압 조정부(3)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제2도 및 제3도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
가변저항(VR1) 및 저항(R1)에 의해 콘덴서(C1)에 충전되는 닫힘전압이 조정되고, 외부로부터 입력되는 트리거신호(TRG)에 의해 에스씨알 (SCR)이 온될때, 그 열림전압이 트랜스(T)의 1차측 코일을 통해 방전되면서 2차측 코일에 전압이 유기된다.
일반적으로 트랜스 코어의 자화곡선은 제2도에서와 같이, 크게 선형영역(ⓐ과 포화영역ⓑ)으로 구분되며, 전압을 승압 또는 강압하기 위한 용도로 사용되는 경우에는 즉, 권선비에 의해 입출력전압을 변화시키는 용도로 사용되는 경우에는 선형영역(ⓐ)만을 사용하게 된다.
그러나, 본 시스템에 있어서는 빠른 전압변화와 변화된 값으로 일정한 시간동안 유지하도록 하기 위해 자화곡선의 포화영역(ⓑ)까지 이용하게 되는데, 이를 위해 콘덴서(C1)의 용량과 트랜스(T)의 1차측 인덕턴스를 적절히 설정해야 되며, 이렇게 함으로써 제2도와 같은 자화특성곡선을 얻을 수 있게 된다.
상기 트랜스(T)는 2차측으로 전달되는 에너지 이외의 잔여 전기에너지에 의해 포화되어 전압 상승시간이 단축되고, 전압 변화후에도 변화된 전압으로 일정시간 유지하게 된다.
그리고, 상기 트랜스(T)는 2차측 코일에 접속된 다이오드(D1)는 그 트랜스(T)의 역기전력에 의해 발진단자(PC)에 접속되는 발진자(Pockel Cell)의 파손을 방지하기 위해 사용된 것이다. 그리고, 상기 에스씨알(SCR)의 게이트측에 접속된 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)는 그 에스씨알(SCR)의 게이트단자를 보호하고 잡음을 제거하기 위해 사용된 것이다.
상기 에스씨알(SCR)이 턴온되면 트랜스(T)의 포화리액터에 의하여 발진단자(PC)에 제3도와 같은 위상지연전압이 나타나는데, 이에 도시한 바와 같이 포로프로이즘 공진기의 고손실 상태를 위한 닫힘전압을 유지하다가 트리거신호(TRG)가 입력되면 저손실을 위한 열림전압으로 변환된다. 위상 지연을 위한 상기 열림전압 펄스의 변화시간은 약 100ns이고, 그 열림전압은 자체 포화곡선의 특성에 의해 약 500ns 동안 유지된다.
또한, 닫힘전압으로의 변화구간(T2)에서는 자속밀도의 감소로 인한 역기전력을 다이오드(D1)를 통해 방전시킴으로써 앞부분이 급격히 상승되며, 뒤부분은 콘덴서(C3)를 통한 전원전압의 충전에 따른 것이다.
제3도에서와 같이 초기 닫힘위상 지연전압이 유지되면서 레이저 발진시 프리레이징 현상이 방지되고, 또한 포화 리액터의 자체 자화곡선 특성에 의해 열림상태에서 닫힘위상전압으로 빨리 복귀되는 특성이 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 포화리액터의 자체 자화 곡선 특성을 이용한 큐-스위칭 구동소자를 설계 제작함으로써 기존의 구동 소자에 비하여 수명이 반영구적이고 큐-스위칭 열림 위상전압으로 급속히 전환되며, 큐-스위칭 열림 위상전압이 수 백 나노세컨드 유지된다. 또한 고반복률 동작이 가능하며, 기존의 구동자들에 비하여 제작이 간편하고, 초기 닫힘위상지연전압이 유지되며 레이저 발진시 프리레이징 현상이 방지되며, 포화리액터의 자체 자화곡선 특성에 의해 열림상태에서 닫힘위상 전압으로 급속히 복귀되는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 트랜스(T)의 1차측 코일에 공급되는 열림전압을 조정하는 열림전압 조정부(1)와, 상기 열람전압 조정부(1)에 의해 설정되는 전압을 저장하여 트랜스(T)의 1차측 코일에 공급하고, 상기 트랜스(T)의 일차측 코일과 관련하여 그 트랜스(T)를 포화영역까지 이용할 수 있게 하는 용량값을 갖는 콘덴서(C1)와, 상기 트랜스(T)의 역기전력에 의해 에스씨알 (SCR)이 파손되는 것을 방지하기 위한 다이오드(D1)와, 상기 트랜스(T)의 구동을 제어하는 트랜스 구동제어부(2)와, 상기 트랜스(T)의 2차측 코일의 임피던스를 조정하여 발진단자(PC)의 전압변화를 충실히 반영하기 위한 저항(R2)과, 닫힘 전압을 트랜스(T)의 2차측과 분리시키는 콘덴서(C3)와, 상기 콘덴서(C3)에 저장되는 닫힘전압을 조정하는 닫힘전압 조정부(3)로 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로.
  2. 제1항에 있어서, 열림전압 조정부(1)는 전원단자(SV)에 가변저항(VR1) 및 저항(R1)을 직렬접속하고, 상기 가변저항(VR1) 및 저항(R1)의 공통접속점을 콘덴서(C1)에 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로.
  3. 제1항에 있어서, 콘덴서(C1)는 일측을 트랜스(T)의 1차측코일의 일측에 접속하고, 타측을 접지에 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로.
  4. 제1항에 있어서, 다이오드(D1)는 상기 트랜스(T)의 일차측 코일에 병렬접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기 광학적 큐-스위칭 구동회로.
  5. 제1항에 있어서, 트랜스 구동제어부(2)는 상기 트랜스(T)의 1차측 코일에 에스씨알(SCR)을 직렬접속하고, 상기 에스씨알(SCR)의 게이트에 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)를 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로.
  6. 제1항에 있어서, 저항(R2)는 상기 트랜스(T)의 2차측 코일에 병렬접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로.
  7. 제1항에 있어서, 콘덴서(C3)는 일측을 상기 트랜스(T)의 2차측 코일의 일측에 접속하고, 타측을 발진단자(PC)에 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로.
  8. 제1항에 있어서, 닫힘전압 조정부(3)는 전원단자(SV)에 가변저항(VR2) 및 저항(R3)을 직렬접속하고, 상기 가변저항(VR2) 및 저항(R3)의 공통접속점을 콘덴서(C3)에 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 포로프리즘 레이저 공진기용 전기광학적 큐-스위칭 구동회로.
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