"Appareil à laser"
Priorité de la demande de brevet déposée au Japon le
lr mai 1981 sous le n[deg.] 56-65241, et de la demande de modèle d'utilité déposée au Japon le 21 novembre 1981 sous le
n[deg.] 56-174008, toutes deux au nom de la Société susdite.
La présente invention concerne un appareil à laser et, plus particulièrement, un nouvel appareil à laser pulsé comportant un dispositif constituant une source d'alimentation pulsée du type à convertisseur courant continu/courant continu.
En règle générale, comme on le sait, les appareils à laser à gaz sont conçus pour produire une oscillation de laser en imprimant une haute tension à un tube de décharge de laser afin d'exciter un milieu de laser.
Pour ces appareils à laser, on a utilisé des sources d'alimentation à haute tension de différents types. Parmi ces différents types, il y a une source d'alimentation dans laquelle on utilise un convertisseur courant continu/courant continu. Dans une source d'alimentation de ce type, du côté primaire, c'est-à-dire du côté basse tension d'un transformateur à haute fréquence, un courant continu est branché à grande vitesse par un élément de commutation pour produire une haute tension
du côté secondaire du transformateur. Ensuite, ce courant est redressé et acheminé à un tube de décharge de laser.
Une source d'alimentation de ce type offre un avantage du fait qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser
le transformateur à haute tension de fréquence commerciale non plus qu'un condensateur à haute tension, etc., permettant ainsi de réduire sensiblement les dimensions de l'appareil à laser.
Toutefois, l'appareil à laser comportant une source d'alimentation du type classique à convertisseur courant continu/courant continu offre un inconvénient du fait qu'il ne permet pas d'obtenir, de manière stable, un faisceau de laser pulsé à crête élevée.
En conséquence, afin d'obtenir un faisceau de laser puisé à crête élevée, il a été nécessaire de recourir à un appareil à laser du type à commutateur de gain
qui est habituellement connu.
Dans ce type d'appareil à commutateur de gain,
un élément de commutation de courant important résistant aux hautes tensions tel qu'un thyratron prévu sur le côté secondaire d'un transformateur haute tension, est conçu pour brancher un courant à haute tension à grande vitesse, imprimant ainsi une tension pulsée dans un tube de décharge de laser. Toutefois, ce système de laser à commutateur de gain présente certains inconvénients, à savoir : cet appareil à laser a de plus grandes dimensions ; il est indispensable d'utiliser un élément à tube sous vide tel qu'un thyratron ou analogues, raccourcissant ainsi la durée de vie de l'appareil ; il faut prévoir une longue période d'échauffement ; la consommation d'énergie par le dispositif de chauffage réduit l'efficacité globale de l'appareil_ ; etc.
Un autre inconvénient réside dans le fait qu'un système de ce type ne permet pas de régler un courant à haute tension
à une valeur désirée. En conséquence, il se produit un flux de courant excessivement important vers le commutateur de gain, donnant ainsi lieu à un faible rendement.
La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients ci-dessus de l'appareil à laser classique.
En conséquence, un objet de l'invention est de fournir un appareil à laser dont les dimensions peuvent être réduites en utilisant une source d'alimentation pulsée du type à convertisseur courant continu/courant continu, cet appareil étant en même temps conçu pour produire une sortie de laser pulsée d'une puissance à crête élevée en utilisant la caractéristique de résistance négative d'un tube de décharge de laser.
Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil à laser dans lequel la puissance maximale de la sortie du laser, la largeur des impulsions et leur période d'émission sont réglables et contrôlables.
Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil à laser pouvant produire sans difficulté un faisceau de laser à onde continue.
Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil à laser pouvant fonctionner constamment avec une efficacité à peu près maximale, quelle que soit la valeur de la sortie du laser.
Ces différents objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d'une forme de réalisation préférée donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est un schéma du circuit d'une forme de réalisation de l'invention ; la figure 2 est un diagramme de forme d'onde illustrant les effets de chaque élément de cette forme de réalisation ; la figure 3 est un diagramme de forme d'onde illustrant un effet de multiplication et de redressement de tension ; la figure 4 est un schéma d'un circuit d'attaque à courant de base du type illustré en figure 1.
Une forme de réalisation de la présente invention est illustrée dans un schéma de circuit en figure 1. Comme le montre cette figure, cette forme de réalisation comporte deux transistors de commutation 2 et 2A. Les collecteurs de ces transistors de commutation sont raccordés au côté primaire d'un transformateur haute fréquence 3. La borne du côté négatif d'une source d'alimentation de courant continu basse tension 1 est raccordée au point de raccordement de l'émetteur de chacun des deux transistors 2 et 2A. Par ailleurs, la borne située du côté positif de cette source d'alimentation 1 est raccordée à un point neutre
de l'enroulement primaire du transformateur 3.
Lorsque les transistors 2 et 2A sont alternativement branchés, des courants de polarités différentes passent
<EMI ID=1.1>
le décrira ci-après plus en détail. En d'autres mots, lorsque les transistors ci-dessus 2 et 2A sont alternativement branchés à grande vitesse, des impulsions d'un courant à haute fréquence sont émises à l'enroulement secondaire du transformateur 3.
Comme représenté en (A) en figure 2, un oscillateur 8 émet des impulsions répétitives d'une largeur T1 à des périodes cycliques T2 (que l'on appellera ci-après "impul-
<EMI ID=2.1>
circuit d'attaque à courant de base 4. La largeur Tl des impulsions d'attaque peut être réglée à une valeur désirée au moyen d'une résistance variable 10. La période T2 peut également être réglée par un élément approprié.
Par ailleurs, un nombre n d'impulsions de commutation SI - Sn sont émises à une largeur tl et à des périodes t2 (Tl � t2) uniquement lors de l'émission des impulsions d'attaque mentionnées ci-dessus. Dans la référence (D)
de la figure 2, les impulsions de commutation représentent un train d'impulsions constitué du nombre n d'impulsions SI - Sn qui sont maintenues en oscillation au cours d'une période Tl de façon à être émises par intermittence à des périodes T2.
Les impulsions de commutation sont réglées en impulsions à deux phases différentes de 180[deg.] l'une de l'autre comme indiqué en (E) et (F) en figure 2, puis elles sont acheminées à la base de chacun des transistors
2 et 2A. Lorsque les impulsions de commutation sont ainsi émises, un courant à haute fréquence analogue à une impulsion est produit à l'enroulement primaire du transformateur haute fréquence 3. Ce courant analogue à une impulsion engendre, du côté secondaire du transformateur haute fréquence 3, une tension à haute fréquence qui est amplifiée autant de fois qu'un rapport de transformation. La largeur des impulsions de commutation peut être réglée au moyen d'une résistance variable 9.
Du côté secondaire du transformateur haute fréquence 3, est prévu un circuit multiplicateur de tension 5 comprenant plusieurs condensateurs et diodes. Dans cet exemple particulier, ce multiplicateur de tension 5 comprend quatre
<EMI ID=3.1>
conçu pour faire office de circuit quadrupleur de tension
à deux alternances.
Lorsque la tension pulsée à haute fréquence au côté secondaire du transformateur haute fréquence ci-dessus 3 (dont la forme d'onde est illustrée en figure 3) est acheminée au circuit quadrupleur de tension illustré en figure 1, à la première alternance positive indiquée par <EMI ID=4.1>
secondaire du transformateur devient positive, faisant ainsi passer le courant vers la diode D3 et le condensateur C2. Ensuite, le condensateur C2 se charge à la polarité indiquée dans le dessin.
Ensuite, à la première alternance négative indiquée par le symbole de référence b en figure 3, la borne P2 devient positive et ainsi, le courant passe vers le conden-
<EMI ID=5.1>
polarité indiquée dans le dessin. Ensuite, en présence de la deuxième alternance positive indiquée par le symbole c
<EMI ID=6.1>
lieu à l'apparition d'une différence de potentiel V entre
<EMI ID=7.1>
une différence de potentiel de 2V, le condensateur C3 se charge à la polarité indiquée dans le dessina
Enfin, en présence de la deuxième alternance négative indiquée par le symbole d en figure 3, la borne
P2 redevient positive. Lorsque le courant passe par le condensateur C2 et la diode D4, une tension de 2V apparaît alors à la sortie du condensateur C2 tandis que, avec la différence de potentiel de 2V, le condensateur C4 se charge à la polarité indiquée.
De la sorte, on obtient une tension de courant continu de 4V à la borne de sortie du circuit multiplicateur de tension illustré en figure 1. En supposant que l'on utilise un circuit multiplicateur de tension de m fois
et que la tension de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur haute fréquence 3 est Vh, on obtient généralement une tension de sortie de courant continu Vo d'une valeur mVh, comme le comprendra du reste l'homme de métier.
A la borne de sortie du circuit multiplicateur de tension 5, est raccordé directement un tube de décharge de laser 7 sans intercaler aucune résistance de charge entre eux. En conséquence, lorsque le tube de décharge de laser 7 est dans un état de non-décharge, il reçoit une tension
de courant continu de Vo = 4Vh. Il va sans dire que, dans
ce cas, la tension imprimée est réglée à une valeur supérieure à une tension de démarrage de décharge Vp.
Aux deux extrémités du tube de décharge de laser 7, sont prévus deux miroirs réfléchissants Ml et M2 conçus pour former un résonateur de laser. Ce résonateur de laser est, par exemple, un résonateur de laser au C02 connu.
Dans le dessin, le chiffre de référence 6 désigne
un détecteur de courant conçu pour détecter la valeur
moyenne du courant du tube de décharge de laser 7. Ce détecteur de courant 6 émet un signal de détection vers
le circuit d'attaque à courant de base mentionné ci-dessus 4. Dans ce circuit 4. la largeur des impulsions de commutation est réglée en fonction des variations survenant dans le signal de détection, contrôlant et stabilisant ainsi le courant du tube. De plus, en réglant la largeur des impulsions de commutation grâce au réglage de la résistance variable 9, on utilise le signal de détection comme référence.
On décrira ci-après plus en détail le circuit d'attaque à courant de base 4 en se référant à la figure 4.
Comme représenté dans cette figure, les impulsions d'attaque émises par l'oscillateur 8 sont acheminées à une borne d'entrée 18 d'un comparateur 13 via une résistance 15. Les signaux émis par la résistance variable 9 et le détecteur de courant 6 sont acheminés respectivement à un amplificateur d'erreurs 11 qui émet alors un signal de sortie amplifié de manière différentielle. Ce signal est réglé à une valeur appropriée au moyen d'une résistance variable 12 avant d'être acheminé à la borne d'entrée 18 du comparateur précité 13.
Par ailleurs, un signal désiré d'onde triangulaire est émis à des périodes prédéterminées t2 par un générateur d'ondes triangulaires 14 et ce signal est acheminé à l'autre borne d'entrée 19 du comparateur précité 13. La période
du signal d'onde triangulaire est variable et peut être réglée au moyen d'une résistance variable 20. Dans le comparateur 13, les signaux captés via les bornes d'entrée
18 et 19 sont comparés l'un avec l'autre afin de déterminer un signalée sortie.
En d'autres mots, le signal d'onde triangulaire est acheminé à la borne 19 à des périodes t2, tandis qu'un
<EMI ID=8.1>
résistance variable 12, les impulsions d'attaque précitées, etc., est acheminé à la borne 18 et ces deux signaux sont comparés l'un avec l'autre. Lorsque les deux signaux ont été comparés dans le comparateur 13, des impulsions de commutation d'une largeur tl sont émises à des périodes
t2. Cette largeur des impulsions de commutation est déterminée par une tension de signal fournie à la borne d'entrée 18. En d'autres mots, on peut régler la largeur des impulsions en réglant la résistance variable précitée
9. Etant donné que la borne 18 reçoit les impulsions d'attaque d'une largeur Tl et d'une période T2, les impulsions de commutation émises par le comparateur 13 forment un train d'impulsions se produisant par intermittence à des périodes T2.
Les impulsions de commutation émises par le comparateur 13 sont acheminées à un circuit logique 16 dans lequel ces impulsions sont réglées en impulsions de commutation à deux phases différentes l'une de l'autre. Ces impulsions de commutation sont respectivement amplifiées par des amplificateurs 17 et 17' et elles assurent des commutations alternées aux transistors 2 et 2A.
En se référant à présent à la figure 2, on donnera ci-après des détails complémentaires relatifs à la mise
en oeuvre de cette forme de réalisation : comme indiqué
en (A) en figure 2, l'oscillateur 8 émet les impulsions d'attaque d'une largeur Tl et d'une période T2. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, ces impulsions d'attaque sont acheminées à une borne 18 du comparateur 13.
De plus, la borne 18 capte également le signal obtenu par amplification différentielle, au moyen de l'amplificateur d'erreur 11, des signaux émis par la résistance variable 9 et le détecteur de courant 6 (comme indiqué en (B) en figure 2). Dans ce cas, lorsque la résistance variable 9 est réglée, on peut modifier continuellement la valeur du signal de sortie. En figure 2 (B), la ligne en trait plein VI représente un état de haute tension, tandis que la ligne en traits discontinus V2 représente un état de basse tension. Dans le cas du courant du tube, il se produit également une variation
de la même manière.
Le générateur d'ondes triangulaires 14 émet un signal d'onde triangulaire indiqué par (C) en figure 2.
Ce signal se répète à des périodes t2 ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus et il est acheminé à l'autre borne 19 du comparateur précité 13.
Les deux signaux ci-dessus sont comparés l'un avec l'autre dans le comparateur 13 qui émet alors les impulsions de commutation indiquées par (D) en figure 2. En d'autres mots, un nombre n d'impulsions de commutation Sl-Sn d'une largeur tl et d'une période t2 sont émises uniquement lors de l'émission des impulsions d'attaque.
Il va sans dire que le train d'impulsions constitué des impulsions de commutation Sl-Sn est émis par intermittence à la période cyclique T2. Dans ce cas, on peut régler la largeur des impulsions de commutation en réglant la résistance variable 9. Par exemple, les impulsions de commutation sont représentées par la ligne en trait plein
<EMI ID=9.1>
par la ligne en traits discontinus, lorsque la tension est V2. De plus, la période des impulsions de commutation émises par le comparateur 13 est variable et contrôlable en réglant cette résistance variable 20. Les impulsions de commutation émises par le comparateur 13 sont acheminées au circuit logique 16. Dans ce circuit logique 16, les impulsions de commutation sont transformées en impulsions
à deux phases se différenciant l'une de l'autre ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus. Ensuite, elles sont respective-
<EMI ID=10.1>
Les impulsions de commutation sont alors acheminées aux bases des transistors 2 et 2A respectivement. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, les impulsions de commutation Sl-Sn sont émises par le circuit d'attaque à courant de base 4.
A la réception des impulsions de commutation, les transistors 2 et 2A commencent à effectuer alternativement des commutations. Suite à ces commutations, des impulsions d'un courant à haute fréquence inversant alternativement
la polarité sont acheminées à l'enroulement primaire du transformateur haute fréquence 3. Ces impulsions sont amplifiées autant de fois que le rapport de transformation et, dès lors, elles sont transmises au côté secondaire du transformateur 3, pour se transformer ensuite en un nombre
n d'impulsions d'une tension à haute fréquence Vh comme indiqué en (G) en figure 2,
Etant donné que les impulsions de tension à haute fréquence mentionnées ci-dessus sont émises en fonction des impulsions de commutation précitées, ces impulsions de tension à haute fréquence ont une largeur tl et une période t2. Elles sont évidemment émises en synchronisme avec les impulsions d'attaque précitées.
Comme on le constate à la lecture de la description ci-dessus, au circuit multiplicateur de tension 5, un condensateur se charge dans chaque demi-période des impulsions à haute fréquence. Lorsque le circuit multiplicateur de tension est un circuit multiplicateur de tension de m fois, constitué d'un nombre m de condensateurs, un processus de charge pour tous ces condensateurs est achevé au cours d'une période m.t2/2. En d'autres mots, la tension de courant continu Vo = mVh peut être imprimée au tube de décharge de laser 7 au cours d'une période m.t2/2.
Dans ce cas, le nombre n d'impulsions à haute fréquence que doit comporter un train d'impulsions, doit être réglé à une valeur supérieure à un nombre suffisant pour charger chaque condensateur du circuit multiplicateur de tension 5. En d'autres mots, un train d'impulsions doit être constitué de plus d'un nombre m/2 d'impulsions à haute fréquence. Par ailleurs, la tension mVh devant être imprimée au tube de décharge de laser 7 est réglée à une valeur supérieure à la tension de démarrage de décharge Vp.
Il est bien connu que le tube de décharge de laser 7 est un certain type de tube de décharge et que, dès lors, il comporte une résistance négative. En conséquence, dès que la décharge commence en réponse à la tension de démarrage Vp, la tension du tube diminue suivant que le courant
de ce tube augmente.
En d'autres mots, l'impédance du tube de décharge diminue suivant que le courant de ce tube augmente. De plus, lorsque le courant du tube augmente, la décharge luminescente se transforme en une décharge en arc suite à une décharge luminescente anormale. En présence d'une décharge luminescente anormale, comme on le sait, le tube de décharge présente une caractéristique de résistance positive.
Lorsque la tension de sortie de courant continu Vo du circuit multiplicateur ci-dessus est appliquée au tube de décharge de laser 7 possédant cette caractéristique, ce tube se comporte de la manière suivante :
Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, un condensateur se charge au cours de la demi-période des impulsions à haute fréquence. Dans ce cas, lorsque le circuit est chargé,
la constante de temps L de ce circuit est de C.Zs (où Zs représente l'impédance interne du transformateur). En conséquence, la tension de démarrage de décharge Vp est
<EMI ID=11.1>
Etant donné que ce processus a lieu à vide, l'élévation de la tension Vo est très abrupte comme indiqué en (H) en figure 2.
On décrira à présent le courant de tube It en se référant à (I) en figure 2 : une décharge électrique commence lorsque la tension de sortie Vo du circuit multiplicateur
de tension atteint une valeur correspondant à la tension de démarrage de décharge Vp. Ensuite, étant donné que l'impédance interne du tube de décharge de laser diminue suivant que le courant It du tube augmente ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, ce courant It augmente rapidement davantage.
L'accroissement du courant du tube donne lieu à une réduction complémentaire de l'impédance, ce qui a pour effet d'accroître davantage le courant It du tube. Etant donné que les impulsions à haute fréquence sont émises de manière séquentielle comme indiqué en (G) en figure 2, la tension
Vo imprimée au tube de décharge de laser diminue à un degré relativement moindre. A cet égard, le courant It du. tube s'élève dans une très forte mesure comme indiqué en (I)
en figure 2.
Dès lors, le courant It du tube augmente de plus
en plus vite en raison d'un certain phénomène de réaction positive. Toutefois, étant donné que la tension Vo diminue continuellement à mesure que le courant It du tube augmente
<EMI ID=12.1>
peut conserver sa vitesse initiale d'accroissement et il se sature à un certain point.
On obtient ainsi une valeur de courant de crête Ip.
<EMI ID=13.1>
déterminée par la différence entre la tension de démarrage de décharge Vp et une valeur de tension minimale Vm.,
Ensuite, la tension Vo recommence à s'élever progressivement alors que le courant It commence à diminuer de manière correspondante. Si la tension Vo diminue à une valeur inférieure à une tension de maintien de décharge,
la décharge est interrompue et le courant retombe à zéro. Toutefois, dans le cas de la présente invention, les différentes constantes du circuit sont sélectionnées de telle sorte que la tension imprimée ci-dessus Vo ne tombe jamais en dessous de la tension de maintien de décharge aussi longtemps que les impulsions à haute fréquence sont émises.
Lorsque toutes les impulsions à haute fréquence du nombre n ont été émises, la tension de sortie de courant continu Vo tombe brusquement et le courant It tombe à zéro de manière correspondante. Au cours du processus mentionné ci-dessus, le tube de décharge de laser reçoit un courant analogue à une impulsion. Ensuite, lorsque le circuit d'attaque 4 a émis un autre train d'impulsions de commutation, le processus se répète exactement de la même manière que celle décrite ci-dessus.
Un faisceau de sortie de laser est engendré en fonction du courant du tube. Toutefois, étant donné que
ce faisceau est influencé par l'effet modérateur, il se transforme en un faisceau pulsé comme indiqué en (J) en figure 2. Il va sans dire que la largeur des impulsions du faisceau de laser pulsé est déterminée par la largeur des impulsions d'attaque mentionnées ci-dessus.
Comme on le comprendra aisément, un système
dans lequel l'oscillateur 8 produira une tension de courant continu (c'est-à-dire des impulsions d'attaque d'une largeur extrêmement importante ), fournira une sortie d'onde continue comme indiqué par la ligne en traits discontinus en figure 2.
Dans le système décrit ci-dessus, le courant
It du tube est déterminé de manière inconditionnelle par l'impédance de fonctionnement Zt du tube de décharge de
<EMI ID=14.1>
la largeur tl des impulsions à haute fréquence, par la période t2 des impulsions, etc.
<EMI ID=15.1>
et la période t2 des impulsions peuvent être aisément contrôlées de l'extérieur. Toutefois, le réglage de la période t2 donne lieu à un changement des caractéristiques de l'appareil, ce qui n'est évidemment pas souhaitable. Compte tenu de cette caractéristique, il est préférable
de régler la largeur tl des impulsions de commutation en réglant la résistance variable 9, modifiant ainsi la largeur tl des impulsions à haute fréquence pour produire un changement dans la quantité de charge électrique du multiplicateur de tension, permettant ainsi de modifier
la vitesse de réduction de la tension de sortie de courant continu Vo. En conséquence, la valeur Ip du courant de crête allant au tube de décharge de laser 7 varie de telle sorte que l'on puisse modifier en conséquence la puissance de sortie du laser.
Comme on le sait, dans un appareil à laser à gaz, la zone opératoire doit toujours être maintenue dans un état de décharge luminescente. En règle générale, la transition entre une décharge luminescente et une décharge en arc varie en fonction des paramètres suivants :
1) la forme du tube de décharge
2) la matière dont sont constituées les électrodes
du tube de décharge
3) la pression du milieu gazeux à l'intérieur du
tube de décharge 4) le type de milieu gazeux que renferme le tube
de décharge
5) l'impédance interne d'une source d'excitation
6) l'intensité du courant du tube de décharge
7) la période au cours de laquelle se poursuit
le flux de courant du tube de décharge.
Parmi ces différents facteurs, ceux que l'on peut contrôler à partir de la source d'excitation du tube de décharge sont les facteurs (5) à (7). En conséquence,
afin d'empêcher la formation de la décharge en arc, il convient de déterminer, en relation avec le tube de décharge de laser 7., différentes conditions telles que le circuit multiplicateur de tension 5 et la tension Vh à l'enroulement secondaire du transformateur haute fréquence 3, etc.
Comme le comprendra l'homme de métier, le réglage de la tension Vh de cet enroulement secondaire à une haute valeur permet de produire une tension supérieure à la tension de démarrage de décharge Vp, donnant ainsi lieu à une décharge uniforme du tube de décharge si le nombre d'échelons de multiplication du circuit multiplicateur de tension 5 n'est pas important. Toutefois, lorsque le circuit multiplicateur de tension est conçu pour quelques échelons de multiplication seulement alors que la tension Vh de l'enroulement secondaire est réglée à une haute valeur, lorsque le tube de décharge de laser commence à être déchargé par la tension de sortie Vh produiteà cet enroulement secondaire, le tube de décharge de laser a tendance à recevoir directement un courant sans charger
les condensateurs comme c'était le cas antérieurement. Suite aux expériences qu'elle a effectuées, la Demanderesse a trouvé que ce phénomène se produisait de manière plus prononcée lorsque le nombre d'échelons de multiplication
de tension ne dépasse pas 2. En présence de ce phénomène, la décharge luminescente se transforme très rapidement
en une décharge en arc. Ce phénomène peut avoir deux causes :
1) Etant donné que, au moment de la charge/décharge, le circuit multiplicateur de tension 5 peut être considéré comme l'équivalent d'un circuit en série constitué de plusieurs condensateurs, l'impédance, du tube de décharge 7 vers la source d'alimentation (c'est-à-dire l'impédance
de la source d'alimentation), dépend du nombre de condensateurs ou du nombre d'échelons multiplicateurs de tension.
En conséquence, cette impédance de la source d'alimentation devient plus faible à mesure que le nombre d'échelons multiplicateurs de tension diminue et également à mesure que la capacité des condensateurs augmente.
2) Dans le circuit de décharge, il est nécessaire que l'impédance de la source d'alimentation à partir du tube de décharge soit importante et que la relation tension/ courant ait une caractéristique de limitation de courant constante. Si l'on réduit le nombre d'échelons multiplicateurs de tension à une valeur inférieure à un certain nombre, l'impédance de la source d'alimentation devient trop faible pour obtenir la caractéristique requise mentionnée ci-dessus.
Sur la base des résultats des expériences et des considérations ci-dessus, on a trouvé que, dans le circuit du type représenté en figure 1, le circuit multiplicateur de tension devait comporter au moins trois échelons multiplicateurs pour obtenir une décharge luminescente stable.
Toutefois, lorsque ce nombre d'échelons multiplicateurs de tension est 10 ou à peu près 10, la perte due au chevauchement des condensateurs, des diodes, etc., devient importante. En conséquence, si l'on prend également en considération le facteur sécurité de la décharge luminescente, le nombre d'échelons multiplicateurs de tension est réglée de préférence, à une valeur de 4 à 8.
En supposant que la tension de fonctionnement du tube de décharge de laser 7 soit Vd, si la tension Vh de l'enroulement secondaire du transformateur 3 est relativement proche de la tension de fonctionnement Vd, le courant de l'enroulement secondaire arrive également directement au tube de décharge de laser 7 de la même manière que dans le cas décrit ci-dessus. Lorsque la tension Vh à l'enroulement secondaire devient supérieure à à peu près la moitié de la tension de fonctionnement Vd, ce phénomène apparaît de manière remarquable, donnant ainsi lieu à une décharge en arc.
En conséquence, afin d'éviter ce phénomène, la tension Vh à l'enroulement secondaire doit être..réglée
à une valeur ne dépassant pas la moitié de la tension de
<EMI ID=16.1>
si la tension à l'enroulement secondaire est réglée à une valeur excessivement faible, on ne pourrait guère obtenir une sortie constante en obtenant une sortie d'onde continue, encore que cette sortie dépende de la capacité des condensateurs. En conséquence, si l'on prend également en considération le facteur sécurité de la décharge luminescente, il est préférable de régler la tension Vh à l'enroulement secondaire à une valeur comprise entre environ 1/3 et 1/4 de la tension de fonctionnement Vd.
La capacité C des condensateurs du circuit multiplicateur de tension 5 est réglée à une valeur donnant une valeur désirée pour la capacité de conduction de courant
de l'appareil et l'impédance de la source d'alimentation.
Bien que le circuit multiplicateur de tension 5 utilisé dans la forme de réalisation décrite ci-dessus soit du type à redressement à deux alternances, il peut évidemment être remplacé par un circuit multiplicateur de tension du type à redressement à une seule alternance, encore que ce dernier donne un rendement un peu moins
bon.
Comme on le constate d'après la description cidessus, l'appareil à laser suivant la présente invention est caractérisé par les points suivants :
1) Un train d'impulsions constitué d'un nombre n d'impulsions à haute fréquence est émis par intermittence, puis amplifié et redressé par un circuit multiplicateur
de tension avant d'être appliqué directement au tube du laser.
2) La caractéristique de résistance négative du tube du laser est utilisée pour obtenir un faisceau de laser pulsé à crête élevée.
3) On peut obtenir une décharge luminescente stable en prévoyant au moins trois échelons multiplicateurs dans le circuit multiplicateur de tension et en réglant
la tension Vh à l'enroulement secondaire du transformateur haute fréquence à une valeur ne dépassant pas environ la moitié de la tension de fonctionnement Vd du tube du laser.
4) On peut régler la largeur des impulsions du faisceau de laser pulsé en réglant la durée ou la mise en service du train d'impulsions constitué des impulsions à haute fréquence. De plus, la puissance maximale du faisceau de laser pulsé est réglable et contrôlable en faisant varier la largeur des impulsions à haute fréquence.
La présente invention fournit un appareil à laser d'une structure simple qui, non seulement, permet d'obtenir un faisceau de laser pulsé à crête élevée, mais qui permet également de régler aisément la puissance maximale, la largeur des impulsions, etc. En outre, l'appareil suivant l'invention permet d'obtenir un faisceau de laser à onde continue. En outre, suivant l'invention, l'appareil peut fonctionner à une valeur proche de la valeur du courant
de décharge à laquelle on peut obtenir un rendement à peu près maximum du tube du laser dans tout un intervalle de conditions opératoires allant de l'état d'une faible sortie à l'état de sortie maximale de cet appareil.
REVENDICATIONS
1. Appareil à laser, caractérisé en ce qu'il comprend :
une source d'alimentation pulsée émettant, par intermittence, un train d'impulsions constitué de plusieurs impulsions successives à haute fréquence ;
un circuit multiplicateur de tension de m fois amplifiant de m fois la valeur de tension des impulsions
à haute fréquence émises par cette source d'alimentation pulsée, tout en redressant ces impulsions à haute fréquence ;et
un tube de décharge de laser raccordé directement
à la borne de sortie de courant continu de ce circuit multiplicateur de tension de m fois,
le nombre m d'échelons multiplicateurs de ce
circuit multiplicateur de tension étant d'au moins 3, tandis que la valeur de tension des impulsions à haute fréquence
ne dépasse pas à peu près la moitié de la tension de fonctionnement de ce tube de décharge de laser.