JPH03207110A - パルス発生回路 - 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】 ［産業上の利用分野１ この発明は、パルス発生回路に関するものであり、特に
、パルス・レーザ等に好適に使用されるパルス発生回路
に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は、例えばｍ誌ｒｃＯＰＰＥＲ　Ｖ八ＰＯＲ　Ｌ
ＡＳＥＲＳＣＯＭＥ　ＯＦ　Ａ（：Ｅ，＋（ＬＡＳＥＲ
　Ｆｏｃｕｓ，　ＪＵＬＹ．　１９８２）に記載されて
いるような、従来の銅蒸気レーザ用のパルス発生回路で
ある。以下、この発明に間する説明は、この銅蒸気レー
ザ用のパルス発生回路を例にとって行うことにする。

この第４図において、（１）は高圧電源、（２）は充電
用リアクトル、（３）は充電用ダイオード、（４）は充
放電を行う主コンデンサ、（５）は充電用抵抗、（６）
はサイラトロン・スイッチ、そして、（７）はレーザ・
チューブである。

次に、上記従来例の動作について説明する。高圧電源（
１）から発生される高圧の電圧（数ＫＶ〜数十ＫＶ）に
より、充電用リアクトル（２）．充電用ダイオード（３
）および充電用抵抗（５〉を備えた経路に含まれている
主コンデンサ（４）の充電が行われる．ここでサイラト
ロン・スイッチ（６）が導通すると、主コンデンサ（４
）に蓄積されている電荷に基づく電圧が、このサイラト
ロン・スイッチ（６）を介してレーザ・チューブ（７）
に加えられる．そして、このときのレーザ・チューブ（
７〉のインピーダンスは、充電用抵抗（５）の抵抗値よ
りも遥かに小さくなるために、サイラトロン・スイッチ
（６）を流れる電流の大部分はレーザ・チューブ（７）
を流れる６かくして、レーザ・チューブ（７）が励起さ
れて、レーザ発振を生じることになる。

ところで、一般的に、このようなｉｉ４蒸気レーザの場
合には、より急峻なパルス電圧をレーザ・チューブ（７
）に加えると、より高いレーザ出力を得ることができる
ことから、スイッチとして使用されるサイラトロン・ス
イッチ（６）には数＋ｎｓｅｅものスイッチングが要求
されることになる。

ここで、スイッチ部分について考察すると、当該スイッ
チの安定性を向上させるとともに、これを寿命レスのも
のく即ち、交換についての考慮を払うことが事実上不要
になるもの）にするためには、真空管であるサイラトロ
ンによるスイッチに代えて、半導体化されたスイッチを
用いることが必要とされる。しかるに、サイラトロンに
おいては実現が可能であった数十ＫＶ、数ＫＡ、数十ｎ
ｌｉｅｅなるスイッチング操作を、単一の半導体スイッ
チで実現させたものは存在しないのが現状である．例え
ば、ｔ流だけについてみれば、数ＫＡ〜数十ＫＡの電流
をサイリスタ等で実現することができるけれども、電圧
やスイッチング速度については不可能である６また、Ｆ
ＥＴやＳＩＴによればスイッチング速度は大きいけれど
も電流や電圧が全く不足してしまう、そこで、このよう
な半導体を用いて、サイラトロンを用いた場合に匹敵す
るスイッチを実現するためには、前記ＦＥＴやＳＩＴの
ような高速半導体を直並列に接続させることが必要とな
る。

なお、このように高速半導体を直並列に接続させたもの
は、例えば、特願平１−１３６３３４号「パルス発生回
路ｊ等で既に出願されているものであり、これについて
は第５図に例示されている。

この第５図において、主コンデンサ（４）に蓄積されて
いる電荷に基づく電圧が、導通しているスイッチ（８）
を介して、放ｔ管としてのレーザ・チューブ（７）に加
えられたときには、このレーザ・チューブく７）の負荷
状態によってはいわゆる放電ノ＜ルス回路に振動が生じ
る条件を満たすことになる．なお、前記第５図において
、第４図の従来例において付された符号と同一の符号が
付されたものは、同一または相当のものを指示しており
、ここでは、改めて説明することを省略する。

そして、このような場合には、スイッチ（８）を構成す
るＦＥＴ（９）の寄生ダイオードのために、レーザ・チ
ューブ（７）には、第６図に示されているような振動電
流（１つ）が流れる。ところで、レーザ光＜Ｌ＞は一般
的には同図に示されているような位相をもって出力され
ることから、レーザ光が出力された後での振動電流（前
記第６図において斜線が付与されて“いる部分〉は、レ
ーザ発振のためには全く寄与するところがない。むしろ
、過大な入力が放電管としてのレーザ・チューブ（７）
に加えられることにより、レーザ効率の低下を招く恐れ
がある． ［発明が解決しようとする課題］ 上記されたような鋼蒸気レーザ等のために用いられた従
来のパルス発生回路においては、レーザ・チューブ（７
〉に供給するパルス電圧をより急峻にしてレーザ効率の
向上を図るために、パルス発生回路で用いられるスイッ
チとしては、大電力用であって数＋ｎｓｅｅでスイッチ
ングすることが可能なサイラトロン・スイッチ（６）が
選択されていた。

しかしながら、このサイラトロン・スイッチ（６）は真
空管であることから寿命が短く、頻繁に交換することが
必要であるという問題点があった。また、このサイラト
ロン・スイッチ〈６）は手作り品であることから、レー
ザ効率に影響する電流の立ち上がりやスイッチング時間
にバラツキがあり、その品質の安定性に不安があるとい
う問題点もあった． この発明は、上記された各種の問題点を解決するために
なされたものであって、寿命が長く、安定性に富むとと
もに、信頼性の高いパルス発生回路を得ることを目的と
する． ［課題を解決するための手段］ この発明に係るパルス発生回路は： 充放電用の主コンデンサ； 上記主コンデンサの電圧をスイッチングするための，磁
性体または半導体からなるスイッチ；および、 上記主コンデンサからの電圧印加に基づく放電電流を生
戒するための放電管； を備えてなるものにおいて： 上記主コンデンサと直列に振動抑制用ダイオードを挿入
するようにしたものである。

［作用１ この発明においては、その槽或要素としてのスイッチが
磁性体または半導体のものであることから、寿命が長く
、安定性に富むとともに、信頼性の高いという利点があ
る。また、主コンデンサと直列に振動抑制用ダイオード
が接続されていることから、放ｉｔ流が正・負に振動し
ようとするときに、前記のダイオードにより負に向かう
電流が抑制され、その結果としてレーザ発振終了以降の
振動電流が消滅して、レーザ発振には無効な放電エネル
ギが加わることがなくなり、レーザ装置の効率が向上す
ることになる。

「実施例］ 以下、この発明の一実施例であるパルス発生回路につい
て、関連の図面を参照しながら説明する．まず、第１図
は、上記実施例を示す概略構成図である．この第１図に
おいて、（８）はスイッチ、（９）は前記スイッチ（８
）を構成するＰＥＴ、（ｌＯ）は振動抑制用のダイオー
ド、そして、（１１）は前記振動抑制用ダイオード〈１
０〉と並列にされたバイパス抵抗である。なお、この第
１図において、前記第４図および第５図の従来例におい
て付された符号と同一の符号が付されたものは、同一ま
たは相当のものを指示しており、ここでは、改めて説明
することを省略する． この第１図を参照すれば明らかであるように、振動抑制
用ダイオード（１０）は主コンデンサ（４）と直列にな
るように設けられている．また、この振動抑制用ダイオ
ード（１０）と並列になるようにバイパス抵抗（１１〉
が設けられていることがら、高圧電源（１〉を用いて主
コンデンサ（４）の充電を行うときには、充電電流がバ
イパス抵抗（１１）によってバイパスされることにより
、主コンデンサ（４）に対する充電が正常に行われるこ
とになる。

そして、主コンデンサ（４）に蓄積されている電荷に基
づく電圧を、ＦＥＴ（９）からなるスイッチ（８）を介
して、放電管としてのレーザ　チューブ（７）に加える
ときには、まず、主コンデンサ（４）からスイッチ（８
）へ、次いで、レーザ・チューブ（７）を経由してから
、振動抑制用ダイオード（１０）のアノードからカソー
ドへという経路に沿って電流が流れるようになる。

また、放電管としてのレーザ・チューブ（７）の負荷状
態等に依存して、上記実施例の回路が振動条件を満たす
よう゛になったときには、振動抑制用ダイオード（１０
）によって逆電流が阻止されるとともに、バイパス抵抗
（■１〉の十分に大きい抵抗値のために、レーザ・チュ
ーブ（７）にはレーザ発振後の振動電流が流れることは
ない．第２図には、このときの波形図が示されている．
この結果として、過大な入力の印加が確実に防止される
とともに、レーザ効率の向上を図ることができる。

なお、上記実施例においては、スイッチ（８）がＦＥＴ
（９）により構成されている場合についての説明がなさ
れたけれども、これに限られるものではなく、磁性体に
よるスイッチを用いても同様な効果を奏することができ
る。第３図は、磁性体によるスイッチを用いて構成され
た、この発明の他の実施例であるパルス発生回路を示す
図である。

この第３図において、（１２）はサイリスタ、（１３）
は＃１コンデンサ、（工４）は昇圧トランス、（１５）
は＃２コンデンサ、〈ｌ６）は＃１磁気スイッチ、（１
７）は＃２磁気スイッチである６なお、充放電を行うた
めの主コンデンサ（４）および放電管としてのレーザ・
チューブ（７）は、既に説明されたものと同様のもので
ある。

この第３図において、サイリスタ（１２）．．＃１コン
デンサ（１３）．昇圧トランス（１４）および＃２コン
デンサ（１５）により時間幅の長いパルスが゛発生され
るが、この時間幅の長いパルスは＃ｌ磁気スイッチ（１
６）によって時間的に圧縮されてから、主コンデンサ（
４）を充電するために使用される。ここで、＃２磁気ス
イッチ（１７）が導通していると、主コンデンサ（４）
における蓄Ｎ電荷に基づく電圧が放電管としてのレーザ
　チューブ（７）に加えられることになるが、この場合
には、たとえ回路が振動条件を満たす状態にあるとして
も、振動抑制用ダイオード〈１０〉の働きにより逆電流
が流れることは防止される。そして、この結果として、
過大な入力の印加が確実に防止されるとともに、レーザ
効率の向上を図ることができる。

［発明の効果１ 以上説明されたように、この発明のパルス発生回路によ
れば、振動抑制用ダイオードを主コンデンサと直列に設
けるように構成されていることから、回路内に無用の振
動電流が流れることはなく、その結果として、レーザ効
率が大幅に向上するという効果が奏せられる．

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明の一実施例であるパルス発生回路の
概略楕戊図、第２図は、上記実施例の動作を説明するた
めの波形例示図、第３図は、この発明の他の実施例を示
す概略構成図、第４図は、この発明における従来例であ
るパルス発生回路の概略構成図、第５図は、上記従来例
に関連するパルス発生回路の概略楕或図、第６図は、上
記従来例の動作を説明するための波形例示図である。 （１　は高圧電源、 （２　は充電用リアクトル、 （３　は充電用ダイオード、 （４　は充放電用主コンデンサ、 （５　は充電用抵抗、 （７はレーザ・チューブ、 （８）はスイッチ、 （９）はＦＥＴ、 （１０）は振動抑制用ダイオード、 （１１〉はバイパス抵抗、 なお、図中で、同一の符号は同一または相当の部分を示
すものである．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）充放電用の主コンデンサ； 上記主コンデンサの電圧をスイッチングするための、磁
   性体または半導体からなるスイッチ；および、 上記主コンデンサからの電圧印加に基づく放電電流を生
   成するための放電管； を備えてなるパルス発生回路において： 上記主コンデンサと直列に振動抑制用ダイオードを挿入
   するようにしたことを特徴とするパルス発生回路。