JPH0413872B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0413872B2 JPH0413872B2 JP17753981A JP17753981A JPH0413872B2 JP H0413872 B2 JPH0413872 B2 JP H0413872B2 JP 17753981 A JP17753981 A JP 17753981A JP 17753981 A JP17753981 A JP 17753981A JP H0413872 B2 JPH0413872 B2 JP H0413872B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- transformer
- silent discharge
- power
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、無声放電励起レーザ装置にかかるも
のであり、特に電力供給回路の改良に関するもの
である。
のであり、特に電力供給回路の改良に関するもの
である。
従来の無声放電励起レーザ装置としては、例え
ば第１図に示すものがある。この図において、電
源１の出力側は、表面が誘電体に覆れた一対の電
極２Ａ，２Ｂに接続されている。これらの電極２
Ａ，２Ｂは、レーザ媒質ガス３を満たしたレーザ
発振器４内に配設され、これらの電極２Ａ，２Ｂ
間に無声放電５が発生するようになつている。
ば第１図に示すものがある。この図において、電
源１の出力側は、表面が誘電体に覆れた一対の電
極２Ａ，２Ｂに接続されている。これらの電極２
Ａ，２Ｂは、レーザ媒質ガス３を満たしたレーザ
発振器４内に配設され、これらの電極２Ａ，２Ｂ
間に無声放電５が発生するようになつている。
そして、全反射鏡６及び部分透過鏡７が上記無
声放電５を挟んで対向して配設されると、レーザ
発振が起こり、レーザ光８が出力される。
声放電５を挟んで対向して配設されると、レーザ
発振が起こり、レーザ光８が出力される。
次に、第２図は第１図の電極部分の断面を示し
たもので、電極２Ａ，２Ｂは、導体９Ａ，９Ｂ及
び誘電体１０Ａ，１０Ｂによつて構成され、導体
９Ａ，９Ｂが電源１の出力に各々接続されてい
る。そしてこの電源１の出力電圧を上げると、上
述したように電極２Ａ，２Ｂ間に無声放電５が生
ずる。
たもので、電極２Ａ，２Ｂは、導体９Ａ，９Ｂ及
び誘電体１０Ａ，１０Ｂによつて構成され、導体
９Ａ，９Ｂが電源１の出力に各々接続されてい
る。そしてこの電源１の出力電圧を上げると、上
述したように電極２Ａ，２Ｂ間に無声放電５が生
ずる。
また第３図には、無声放電５が発生している電
極２Ａ，２Ｂの電気的な等価回路が示されてい
る。
極２Ａ，２Ｂの電気的な等価回路が示されてい
る。
この図において、１１Ａ，１１Ｂは誘電体１０
Ａ，１０Ｂの静電容量、１３は無声放電５の等価
抵抗である。
Ａ，１０Ｂの静電容量、１３は無声放電５の等価
抵抗である。
しかしながら、以上のような従来技術には、以
下のような問題点がある。
下のような問題点がある。
一般に電源１の出力は、10KHz以上の交流であ
り、電源１の出力電流は誘電体の静電容量１１
Ａ，１１Ｂと等価抵抗１３の直列インピーダンス
により決定されてしまう。そのため、誘電体の静
電容量１１Ａ，１１Ｂのインピーダンスが高い
と、電源１の出力電流が流れず、等価抵抗１３に
投入される放電電力が制限されてしまう。
り、電源１の出力電流は誘電体の静電容量１１
Ａ，１１Ｂと等価抵抗１３の直列インピーダンス
により決定されてしまう。そのため、誘電体の静
電容量１１Ａ，１１Ｂのインピーダンスが高い
と、電源１の出力電流が流れず、等価抵抗１３に
投入される放電電力が制限されてしまう。
また出力電流の力率が悪くなり、大きな容量の
電源１が必要になるという問題点もある。
電源１が必要になるという問題点もある。
この発明は、上記のような従来技術の問題点を
除去するためになされたもので、電源回路内にリ
アクトルを接続して直列共振回路とすることによ
り、電源から最大の電力を無声放電電力として取
出すことができる高出力の無声放電励起レーザ装
置を提供することを目的としている。
除去するためになされたもので、電源回路内にリ
アクトルを接続して直列共振回路とすることによ
り、電源から最大の電力を無声放電電力として取
出すことができる高出力の無声放電励起レーザ装
置を提供することを目的としている。
本発明は、電源回路の昇圧トランスの低圧側に
リアクトルを接続するとともに、このリアクトル
及び昇圧トランスの有するインダクタンスを利用
して、電極誘電体の静電容量に対し、投入電力の
周波数による直列共振が生ずるようにしたことを
特徴とするものである。
リアクトルを接続するとともに、このリアクトル
及び昇圧トランスの有するインダクタンスを利用
して、電極誘電体の静電容量に対し、投入電力の
周波数による直列共振が生ずるようにしたことを
特徴とするものである。
本発明によれば、電源回路が直列共振の状態と
なり、負荷インピーダンスは抵抗成分となる。こ
のため、電源の電力は良好な力率で負荷に印加さ
れる。
なり、負荷インピーダンスは抵抗成分となる。こ
のため、電源の電力は良好な力率で負荷に印加さ
れる。
リアクトルのインダクタンスは、リアクトルが
昇圧トランスの低圧側に接続されており、また、
昇圧トランスのもれリアクタンスが利用されるた
め、比較的小さな容量のものでよい。
昇圧トランスの低圧側に接続されており、また、
昇圧トランスのもれリアクタンスが利用されるた
め、比較的小さな容量のものでよい。
以下、本発明の実施例について、添付図面を参
照しながら説明する。なお、上述した従来技術と
同一の構成要素については、同一の符号を用いる
こととする。
照しながら説明する。なお、上述した従来技術と
同一の構成要素については、同一の符号を用いる
こととする。
まず、第４図ないし第５図を参照しながら、本
発明の基本的な原理について説明する。第４図に
おいて、１４はリアクトルで、このリアクトル１
４は電極２Ａ，２Ｂと直列に接続されている。
発明の基本的な原理について説明する。第４図に
おいて、１４はリアクトルで、このリアクトル１
４は電極２Ａ，２Ｂと直列に接続されている。
第５図は、第４図の電気的な等価回路である。
ここで、上記リアクトル１４と各静電容量１１
Ａ，１１Ｂの直列回路が電源１の出力周波数に直
列共振するようにリアクトル１４の値を選ぶと、
このリアクトル１４と静電容量１１Ａ，１１Ｂの
直列インピーダンスはゼロとなり、第６図に示す
ように電源１の負荷は無声放電の等価抵抗１３の
みとなつて、電源１の出力電圧は全て無声放電電
圧となり、最大の電力が電源１より無声放電に投
入される。
ここで、上記リアクトル１４と各静電容量１１
Ａ，１１Ｂの直列回路が電源１の出力周波数に直
列共振するようにリアクトル１４の値を選ぶと、
このリアクトル１４と静電容量１１Ａ，１１Ｂの
直列インピーダンスはゼロとなり、第６図に示す
ように電源１の負荷は無声放電の等価抵抗１３の
みとなつて、電源１の出力電圧は全て無声放電電
圧となり、最大の電力が電源１より無声放電に投
入される。
以上のように、本発明は、直列共振の現象を利
用するものである。以下、本発明の実施例につい
て説明する。
用するものである。以下、本発明の実施例につい
て説明する。
無声放電は一般に高電圧が必要であるので、第
７図に示すように昇圧トランス１６を使用する場
合が多いが、昇圧トランス１６の低圧側にリアク
トル１４を接続すれば、リアクトル１４のインダ
クタンスは、第４図に示した電極２Ａ，２Ｂに直
接接続したものに比べてさらに小さな値で済む。
７図に示すように昇圧トランス１６を使用する場
合が多いが、昇圧トランス１６の低圧側にリアク
トル１４を接続すれば、リアクトル１４のインダ
クタンスは、第４図に示した電極２Ａ，２Ｂに直
接接続したものに比べてさらに小さな値で済む。
上記リアクトル１４には、電源１より電極２
Ａ，２Ｂまでの配線のインダクタンスや、昇圧ト
ランス１６のもれインダクタンスが必要に応じて
含まれる。
Ａ，２Ｂまでの配線のインダクタンスや、昇圧ト
ランス１６のもれインダクタンスが必要に応じて
含まれる。
第８図は、昇圧トランス１６の１次側における
等価インピーダンスを示すものである。
等価インピーダンスを示すものである。
ここで、トランスの１次側に対する２次側の巻
数比をｎとすると、静電容量１７は静電容量１１
Ａ，１１Ｂの直列容量のn2倍、抵抗１８は等価抵
抗１３の１／n2になる。これらの値をそれぞれ
n2C，Ｒ／n2とし、リアクトル１４のインダンタ
ンスをＬ、電源１の出力電圧をＥとすれば、抵抗
１８に消費される電力Ｗは Ｗ＝（Ｅ／jωLＲ／n2＋１／jωn2c）
2・Ｒ／n2＝RE2／｛Ｒ／ｎ＋ｊ（ωnL−１／ωnc）｝2
…(1) と表すことができる。
数比をｎとすると、静電容量１７は静電容量１１
Ａ，１１Ｂの直列容量のn2倍、抵抗１８は等価抵
抗１３の１／n2になる。これらの値をそれぞれ
n2C，Ｒ／n2とし、リアクトル１４のインダンタ
ンスをＬ、電源１の出力電圧をＥとすれば、抵抗
１８に消費される電力Ｗは Ｗ＝（Ｅ／jωLＲ／n2＋１／jωn2c）
2・Ｒ／n2＝RE2／｛Ｒ／ｎ＋ｊ（ωnL−１／ωnc）｝2
…(1) と表すことができる。
この時、電力Ｗが最大になる条件は、分母の虚
数部 （ωnL−１／ωnc）＝０の時である。
数部 （ωnL−１／ωnc）＝０の時である。
よつて巻数比ｎが
ｎ＝１／ω√Lc …(2)
のとき電力Ｗは
Ｗ＝n2E2／Ｒ …(3)
となる。
また上記式(2)を書き直すと
ωL＝１／ωn2c
となり、リアクタンスＬと静電容量n2cとの直列
共振の条件を満たしている。そのため、リアクト
ル１４の静電容量１７の直列インピーダンスはゼ
ロとなり、第８図は第９図のように書き直すこと
ができる。すなわち巻数比ｎ＝１／ω√Lcとなるよ うな値を選ぶことにより、リアクトル１４と静電
容量１１Ａ，１１Ｂを直列共振させることができ
る。
共振の条件を満たしている。そのため、リアクト
ル１４の静電容量１７の直列インピーダンスはゼ
ロとなり、第８図は第９図のように書き直すこと
ができる。すなわち巻数比ｎ＝１／ω√Lcとなるよ うな値を選ぶことにより、リアクトル１４と静電
容量１１Ａ，１１Ｂを直列共振させることができ
る。
以上説明したように、この実施例によれば、電
源回路内のうち、昇圧トランスの低圧側にリアク
トルを接続し、このリアクトルのリアクタンス
と、昇圧トランスのもれリアクタンスとの合計の
リアクタンスと、電極の誘電体の静電容量とに対
して、直列共振を行うこととしたので、電源の電
力が有効にレーザ出力として取出され、力率の改
善も行われる。
源回路内のうち、昇圧トランスの低圧側にリアク
トルを接続し、このリアクトルのリアクタンス
と、昇圧トランスのもれリアクタンスとの合計の
リアクタンスと、電極の誘電体の静電容量とに対
して、直列共振を行うこととしたので、電源の電
力が有効にレーザ出力として取出され、力率の改
善も行われる。
更に、電源やリアクトルの容量が低減されて、
装置の小型化を図ることができる。
装置の小型化を図ることができる。
なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば直列共振を行うリアクタンス
として、電源１から電極２Ａ，２Ｂまでの配線の
インダクタンスを含めるようにしてもよい。
のではなく、例えば直列共振を行うリアクタンス
として、電源１から電極２Ａ，２Ｂまでの配線の
インダクタンスを含めるようにしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、昇圧ト
ランスの低圧側にリアクトルを接続し、このリア
クトルと昇圧トランスのインダクタンスによつ
て、電極の静電容量に対し直列共振が生ずるよう
にしたので、以下のような効果がある。
ランスの低圧側にリアクトルを接続し、このリア
クトルと昇圧トランスのインダクタンスによつ
て、電極の静電容量に対し直列共振が生ずるよう
にしたので、以下のような効果がある。
電源の電力が有効に無声放電電力として投入
され、良好にレーザ出力を得ることができる。
され、良好にレーザ出力を得ることができる。
力率が改善される。
同一のレーザ出力を得るための電源出力が低
減され、電源容量の低減化を図ることができ、
装置の小型化を図ることができる。
減され、電源容量の低減化を図ることができ、
装置の小型化を図ることができる。
昇圧トランスのもれインダクタンスが有効に
活用されるとともに、リアクトルの容量が低減
化される。
活用されるとともに、リアクトルの容量が低減
化される。
直列共振の条件を満たす回路定数の設定を、
種々の昇圧トランスに対して容易に行うことが
できる。
種々の昇圧トランスに対して容易に行うことが
できる。
第１図ないし第３図はそれぞれ従来のレーザ装
置を示したもので、第１図はその構成を説明する
図、第２図は断面図、第３図は電気的な等価回路
図、第４図ないし第６図はそれぞれこの発明によ
るレーザ装置の基本的な構成を示したもので、第
４図はその原理を説明する図、第５図は電気的な
等価回路図、第６図は等価回路の動作を説明する
図、第７図〜第９図はそれぞれこの発明の実施例
を説明する構成図である。 図において、１は電源、２Ａ，２Ｂは電極、３
はレーザ媒質ガス、４はレーザ発振器、５は無声
放電、６は全反射鏡、７は部分透過鏡、８はレー
ザ光、９Ａ，９Ｂは導体、１０Ａ，１０Ｂは誘電
体、１１Ａ，１１Ｂは誘電体の静電容量、１３は
無声放電の等価インピーダンス、１４はリアクト
ル、１６は昇圧トランス、１７，１８は昇圧トラ
ンス１６の１次側より見た電極の等価インピーダ
ンスである。なお、図中同一符号は同一又は相当
部分を示す。
置を示したもので、第１図はその構成を説明する
図、第２図は断面図、第３図は電気的な等価回路
図、第４図ないし第６図はそれぞれこの発明によ
るレーザ装置の基本的な構成を示したもので、第
４図はその原理を説明する図、第５図は電気的な
等価回路図、第６図は等価回路の動作を説明する
図、第７図〜第９図はそれぞれこの発明の実施例
を説明する構成図である。 図において、１は電源、２Ａ，２Ｂは電極、３
はレーザ媒質ガス、４はレーザ発振器、５は無声
放電、６は全反射鏡、７は部分透過鏡、８はレー
ザ光、９Ａ，９Ｂは導体、１０Ａ，１０Ｂは誘電
体、１１Ａ，１１Ｂは誘電体の静電容量、１３は
無声放電の等価インピーダンス、１４はリアクト
ル、１６は昇圧トランス、１７，１８は昇圧トラ
ンス１６の１次側より見た電極の等価インピーダ
ンスである。なお、図中同一符号は同一又は相当
部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ媒質ガス中に対向配置されており、そ
の表面に誘電体が設けられている電極間に、昇圧
トランスにより昇圧された交流電力を印加して無
声放電を行うことによつて、前記レーザ媒質ガス
を励起し、レーザ出力を得る無声放電励起レーザ
装置において、 前記昇圧トランスの低圧側にリアクトルを接続
し、このリアクトルのインダクタンス及び前記昇
圧トランスのもれインダクタンスを各々利用し
て、前記誘電体の静電容量に対し、前記交流電力
の周波数による直列共振が生ずるように回路定数
を設定したことを特徴とする無声放電励起レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17753981A JPS5879784A (ja) | 1981-11-05 | 1981-11-05 | 無声放電励起レ−ザ−装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17753981A JPS5879784A (ja) | 1981-11-05 | 1981-11-05 | 無声放電励起レ−ザ−装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5879784A JPS5879784A (ja) | 1983-05-13 |
| JPH0413872B2 true JPH0413872B2 (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=16032704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17753981A Granted JPS5879784A (ja) | 1981-11-05 | 1981-11-05 | 無声放電励起レ−ザ−装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5879784A (ja) |
-
1981
- 1981-11-05 JP JP17753981A patent/JPS5879784A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5879784A (ja) | 1983-05-13 |
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