JPH04211185A - レーザ発振器 - 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】

［０００１１

【産業上の利用分野］この発明の第１の発明はレーザ発
振器に関し、特にその装置構造改良に関するものである
。また、この発明の第２および第３の発明は、例えばＴ
ＥＡ　　ＣＯ２レーザやエキシマレーザ等の立上がりの
速いパルスを必要とするレーザ発振器に使用する可飽和
リアクトルに関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】図１３は例えばＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ、Ｖｏｌ、４８．Ｎｏ、２３．
１５７４（１９８６）に掲載された従来のレーザ発振器
を示す断面構成図で、１はレーザガスを封入したレーザ
チャンバ、２，３は第１、第２の主電極で、レーザチャ
ンバ１内に相対向して配設されている。４はレーザ励起
放電、５はレーザチャンバ１と隣接し、絶縁油が入れら
れ、レーザ励起放電４を生成する放電励起回路の一部を
絶縁油に浸漬して収容する回路部品用チャンバ、６はレ
ーザチャンバ１と回路部品用チャンバ５との境界壁をな
す第１の絶縁板、７は第２の主電極に高電圧を導伝する
ための導伝板、８は第１、第２の主電極２，３間にパル
ス高電圧を印加し、励起放電を開始するための第１のコ
ンデンサ、９は第１のコンデンサ８を充電するための第
１の充電バンク、１０は励起放電に対して励起エネルギ
を供給する第２のコンデンサ、１１は第２のコンデンサ
１０を構成する誘電体、１２は第２のコンデンサ１０を
充電するための第２の充電バンク、１３は励起放電が開
始するまで第２のコンデンサ１０のエネルギを止めてお
くための可飽和リアクトルである。 ［０００３］次に、動作について説明する。レーザチャ
ンバ１にレーザガスを入れておく。第２の充電バンク１
２を動作させ第２のコンデンサ１０をパルス充電する。 次に第１の充電バンク９を動作させ第１のコンデンサ８
をパルス充電する。この時、第１のコンデンサ８は第１
、第２の主電極２，３と並列に接続されているため、第
１のコンデンサ８の充電電圧は第１．第２の主電極２，
３間にも印加される。第１．第２の主電極２，３間の電
圧がその放電開始電圧に達すると第１のコンデンサ８に
蓄えられた電荷が一気に第１．第２の主電極２，３間で
放出されレーザ励起放電４が形成される。この際、事前
に励起放電４が起こる領域をＸ線、ｕｖ光等で予備電離
することにより、レーザ励起放電４はレーザ励起に適し
た均一な放電となる。レーザ励起放電４が開始されると
、可飽和リアクトル１３がスイッチングし、第２のコン
デンサ１０に蓄えられた電荷がレーザ励起放電部に流れ
込み、レーザ発振が開始される。 ［０００４］さて、このレーザ発振器において、レーザ
チャンバ１内にはレーザガスが封入されており、また励
起回路（電気回路部品）の一部を入れた回路部品用チャ
ンバ５の中には高電圧に対する絶縁の観点から絶縁油が
入れられている。このためレーザチャンバ１と回路部品
用チャンバ５の間にはなんらかの境界壁が必要であり、
また高電圧を第２の主電極３に供給する必要から、絶縁
材料からなる絶縁板６が必要となる。レーザが紫外域で
発振するエキシマレーザの場合は、レーザガスが腐食性
であるため、絶縁材料としてはテフロン、塩化ビニル樹
脂等を使う必要がある。 ［０００５］　ここで、図１３に示した従来のレーザ発
振器に用いられる可飽和リアクトル１３について詳細に
説明する。図１４は従来の可飽和リアクトルの一例の構
造を示す一部切り欠き斜視図であり、１４は磁気コア、
１５は磁気コア１４に囲まれるように配設される第１の
導体、１６は負荷を介して第１の導体１５と接続され磁
気コア１４を囲むように配設される第２の導体で、第１
の導体１５とで導体巻線を構成している。１７は磁気コ
ア１４の初期状態を決める制御巻線である。 ［０００６］次に動作について説明する。図において磁
気コア１４は強磁性体である薄い金属テープと絶縁物テ
ープを重ねて、多層に巻きつけた物で、それを囲むよう
に第１の導体１５、負荷（図示せず）、第２の導体１６
の順に電気的に直列接続することにより可飽和リアクト
ルを形成する。 ［０００７］図１５は可飽和リアクトルに使用する磁気
コア１４の磁気特性を示したものである。磁気コアは、
最初制御巻線１７に電流−Ｉｂを流すことにより、例え
ばＢＢｂ、Ｈ＝−Ｈｂの点（ａ）にある。そこで導体巻
線に電流Ｉを流して行くと磁気コア１４には、コアの磁
路長をＬｌ　とすると、電流■に比例した磁化力Ｈ（−
２πＩ／Ｌ＋）が発生し、磁気コア１４の磁性体は磁化
力Ｈに対応して磁化され、磁性体の性質で決まる磁束密
度Ｂが生じ、磁性体と動作周波数で決まる保磁力Ｈｃを
経由して、　（ｂ）点までほぼ直線的に増加する。この
時磁気コア１４のインダクタンスＬｕｓは磁気コアの比
透磁率μ５＝ｄＢ／ｄＨに比例し、磁気コアが保持する
電圧はＶ＝Ｌｕ　ｓ　・（ｄ　Ｉ／ｄ　ｔ）となる。Ｂ
が飽和磁束密度Ｂｓの（ｂ）点に達すると、それ以上Ｈ
を増加させてもほとんど増加せず、即ちＢが飽和して磁
気コアの比透磁率μｒは１となるため、磁気コアのイン
ダクタンスＬｓは激減し、磁気コアが保持する電圧はほ
とんど０となり、負荷に電圧が発生する。この様に可飽
和リアクトルはインダクタンスを急速に低下させること
により、負荷に電圧を印加するための一種のスイッチと
して働く。

【０００８】ところで、実際の可飽和リアクトルのイン
ダクタンスは、磁気コアのインダクタンスと磁気コア以
外の浮遊のインダクタンスＬｓｔｒａｙとの和で表され
る。即ち、磁気コアが非飽和の場合には ［０００９］

【数１】 Ｌｔｏｔａｌ　　＝　　Ｌｕｓ　　＋　　Ｌｓｔｒａｙ
　　　（数式１）［００１０］磁気コアが飽和した場合
には、［００１１］

【数２】 Ｌｔｏｔａｌ　　＝　　Ｌｓ　　＋　　Ｌｓｔｒａｙ　
　　　（数式ＩＩ＞［００１２］　となる。可飽和リア
クトルのスイッチとしての特性は、上記（数式■）と（
数式ＩＩ）の比で決定され、　（数式Ｉ）／（数式ＩＩ
）が大きい方が特性が良い。 ［００１３］図１６の（ａ）　　（ｂ）は各々これを定
量的に示す為のもので、図１６の（ａ）は横断面図、図
１６の（ｂ）は縦断面説明図である。図において、Ｒ１
は第一の導体１５の外径、Ｒ２は第二の導体１６の内径
、Ｌは可・飽和リアクトルの長さを示す。第一の導体１
５と第二の導体１６が作る断面積Ａｓは、　（Ｒ２Ｒ１
）　　・Ｌとなる。磁気コア１４が飽和してμｒ＝１と
なった時、可飽和リアクトルのインダクタンスは（Ｒ２
−Ｒ１）　＞＞Ｒ１の条件において、Ｒ０を真空の透磁
率とすると、［００１４］

【数３】 Ｌｔｏｔａｌ　　＝　　μｔｒ　　−Ａｓ　／　２ｙｔ
　　・　Ｒ１＜数式ＩＩＩ＞［００１５］　となる。一
方、磁気コアが非飽和状態、即ちμｒ〉〉■の時には可
飽和リアクトルのインダクタンスは磁気コアのインダク
タンスが支配的となり［００１６］

【数４】 Ｌｔｏｔａｌ　　＝　、ｆＪｏ　Ｘ　μｒ　　Ｘ　Ａｍ
　／　Ｌ＋＋μｏ　Ｈ（Ａｓ−Ａｍ）／　２ｙｔ　　・
Ｒ＋　　　　（数式ＩＶ）［００１７］　となる。Ａｍ
は磁気コアの実効断面積である。ここで２π・Ｒ１勾Ｌ
＋　　とおいて、上記（数式ＩＩＩ）と（数式ＩＶ）の
比をとって整理すると、［００１８］

【数５】 （μｒ　１）　　・　（Ａｍ／Ａｓ）　　＋　１　　　
　　　　＜数式Ｖ）［００１９］が可飽和リアクトルの
スイッチとしての特性を示すことになる。 ［００２０１図１４に示した従来の可飽和リアクトルで
は制御巻線１７を配設するために、磁気コア１４と第１
の導体１５および第２の導体１６との間に空隙を設ける
必要があり、Ａｍに比べてＡｓが大きいものとなる。し
たがって、このような可飽和リアクトルでは、Ａｍ／Ａ
ｓ＝０゜５程度であるため、スイッチング特性は半減す
る。さらに、磁性体の比透磁率は使用周波数が高くなる
ほど低下する特性があるため、電流の周波数領域が非常
に高いようなパルスレーザで用いる可飽和リアクトルで
は、磁性体の比透磁率μｒが数百〜千に低下するため、
磁気コア以外の浮遊のインダクタンスＬｓｔｒａｙが磁
気コアのインダクタンスＬｓｕに比べて十分に小さくな
ければ、スイッチング特性は非常に悪いものとなる。 ［００２１］図１７の（ａ）　　（ｂ）はそれぞれ例え
ば雑誌（Ｗ、Ｓ、ＭＥＬＶＩＬＬＥ；ＲＡＤＩＯ５ＥＣ
ＴＩＯＮ、Ｐａｐａｅｒ　Ｎｏ、１０３４（１９５１）
　ｐ１８５）に示された従来の可飽和リアクトルの他の
例を示す一部切り欠き平面図および断面図である。図に
おいて、１８はレーストラック状磁気コア、１９は絶縁
部材、２０は導体巻線、２１は磁気コア１８側面と絶縁
部材１９との間に設けられた冷却用タクトである。 ［００２２１次に動作について説明する。図においてレ
ーストラック状磁気コア１８は磁性体である薄い金属テ
ープと絶縁物テープを重ねて、多層に巻きつけた物で、
そのまわりに絶縁部材１９をおき、それに導体巻線２０
を巻くことにより可飽和リアクトルを形成する。磁気コ
ア１８の冷却は磁気コア１８の側面と絶縁部材１９との
間に空隙を設けてダクト２１を形成し、冷却媒質をこの
ダクト２１に沿って流すことにより行う。 ［００２３］　ここで、レーストラック状磁気コア１８
は図１５に示した磁気特性を示し、図１７に示す可飽和
リアクトルは、先に述べた様に、インダクタンスが急速
に低下する一種のスイッチとして働く。この時、磁気コ
アの損失として保磁力Ｈｃと飽和磁束密度Ｂｓの積の約
２倍の鉄損が生じ、この損失により磁気コアは発熱する
。ＨＣは動作周波数領域が高くなるのに従い増加するた
め、ＴＥＡ　　ＣＯ２レーザやエキシマレーザに用いる
高速のスイッチングを必要とする可飽和リアクトルでは
発熱景が非常に大きくなる。この様に可飽和リアクトル
の磁気コアは鉄損による発熱が生じてコア温度が上昇す
るため、冷却媒質により冷却してコア温度が磁性体によ
り決まるある一定温度以下に保持する必要がある。図１
７に示す従来の可飽和リアクトルにおけるレーストラッ
ク状磁気コア１８は、コアの側面にダクト２１を設け、
コアに沿って冷却媒質を流すことによりレーストラツク
状磁気コア１８全体を冷却していた。 ［００２４］

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振器は
以上のように構成されているので、絶縁油がテフロン、
塩化ビニル樹脂等からなる第１の絶縁板６を浸透し、レ
ーザチャンバ１内に入り込み、レーザガスを劣化させる
という課題があった。また、レーザチャンバ１内の内圧
をうけるため、テフロン、塩化ビニル樹脂等からなる第
１の絶縁板６では、その機械的強度を保持するのが難し
いという課題があった。 ［００２５］また、従来の可飽和リアクトルは以上のよ
うに構成されており、制御巻線１７を設置するために、
磁気コア１４と第１の導体１５および第２の導体１６と
の間に空隙を設ける必要があり、この空隙による浮遊イ
ンダクタンスが大きく、特に速い立上がりのパルスを必
要とするパルスレーザに用いるような高周波数領域で動
作する可飽和リアクトルでは、スイッチング特性が悪化
するという課題があった。 ［００２６］さらに、従来の他の可飽和リアクトルは以
上のように構成されていたので、冷却媒質と接するコア
巻層の一番外側（および内側）からしか熱がとれず、中
心に近いコア巻層で生じた熱は内、外周側への磁性体の
金属テープと絶縁物テープを介した径方向の熱伝導によ
り取ることになる。一般に絶縁物テープの熱伝導は悪く
、これら熱伝導により冷却効率が制限される。また、た
とえコア端面に沿って（即ち絶縁層と磁性層が積層する
積層方向に沿って）冷却媒質を流しても、冷却媒質の流
路の全長がコア磁路長の２倍と長く、かつ流路の断面積
が小さいため、大きな圧力損失により多量の冷却媒質を
流すことができず、冷却媒質が流れるに従い冷却媒質の
温度が上昇して冷却効果が低下するため、冷却媒質の入
口部と出口部のコア温度に大きな温度不均一が生ずると
いった課題があった。 ［００２７］　この様な課題を解決するために特願平１
−２７８５０１号明細書で、絶縁層と磁性層の積層方向
と平行に、磁気コアの半周ずつを周方向に独立して冷却
媒質を流し、冷却する方法が提案されている。ところが
、これでも冷却媒質の流路を十分に短くできず、その流
量も大幅に増やすことができず、冷却媒質の入口部と出
口部のコア温度に生ずる温度不均一を十分には解消でき
てない。 特に速い立上がりのパルスを発生するためのスイッチン
グ素子に用いるような高周波数領域で動作する可飽和リ
アクトルでは、磁気コアを充分に冷却することができず
、繰返し動作を高くできない等の課題があった。 ［００２８］　この発明の第１の発明は、上記のような
課題を解消するためになされたもので、レーザガスの劣
化を防ぐとともに、第１の絶縁板への負荷を低減し、機
械的強度不足を補い、長寿命で信頼性の高いレーザ発振
器を得ることを目的とする。 ［００２９］また、この発明の第２の発明は、上記のよ
うな課題を解消するためになされたもので、スイッチン
グ特性を向上させて、パルスレーザで用いるような速い
立上がりのパルスを発生しうる可飽和リアクトルを実現
することを目的とする。

【００３０】さらに、この発明の第３の発明は、上記の
ような課題を解消するためになされたもので、冷却能力
を飛躍的に向上させて、高繰返し、かつ高周波数領域で
動作する可飽和リアクトルを実現することを目的とする
。 ［００３１］

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係るレーザ発振器は、第１の絶縁板を介してレーザガス
を封入したレーザチャンバに隣接して設けられ、絶縁油
が入れられ、励起回路の一部を上記絶縁油に浸漬して収
容する回路部品用チャンバを、第２の絶縁板により上記
レーザチャンバに隣接する第１室と離隔した第２室に仕
切り、上記第１室に絶縁性ガスを封入し、第２室に絶縁
油を入れたものである。 ［００３２］また、この発明の第２の発明に係わる可飽
和リアクトルは、第１、第２の導体の少なくとも一方に
切り欠きまたは貫通孔を設け、この切り欠きまたは貫通
孔に上記第１及び第２の導体とは電気的に絶縁して制御
巻線を配設する構造にしたものである。 ［００３３］さらに、この発明の第３の発明に係わる可
飽和リアクトルは、磁気コアの内周側から外周側へ、あ
るいは上記磁気コアの外周側から内周側へ、上記磁気コ
アを横切り径方向に冷却媒質が流れるように、ダクト及
び冷却媒質導出入口を形成したものである。 ［００３４］

【作　用】この発明の第１の発明におけるレーザ発振器
は絶縁性のガスを封入した回路部品用チャンバの第１室
はレーザチャンバへの絶縁油の浸透を防ぎ、レーザガス
の劣化を防ぐとともに、上記第１室に封入する絶縁性ガ
スの圧力をレーザチャンバ内のレーザガスの圧力と釣り
合わすことにより、第１の絶縁板へのレーザガスによる
機械強度的負荷を低減できる。 ［００３５］また、この発明の第２の発明における可飽
和リアクトルは、導体の一部に切り欠き又は貫通孔を設
け、その部分に導体とは電気的に絶縁された制御巻線を
設ける構造にしたので、制御巻線を設置するため、導体
と磁気コアとの間に必要であった隙間をなくすことがで
き、磁気コア以外の浮遊のインダクタンスを少なくする
ことができるので、非飽和時と飽和時のインダクタンス
の比を大きくすることができ、可飽和リアクトルのスイ
ッチング特性が向上する。 ［００３６］さらに、この発明の第３の発明における可
飽和リアクトルは、磁気コアを横切り径方向に冷却媒質
が流れるようにダクト及び冷却媒質導出入口を形成した
ので、コアの側面に加えて、コア端面からも熱を取るこ
とができ、流路の断面積も大きくなり多量の冷却媒質を
流すことができ、冷却能力が飛躍的に向上する。 ［００３７］

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１は、この発明の第１の発明によるレーザ発振器
の第１実施例を示す断面構成図であり、図において図１
３に示した従来のレーザ発振器と同一または相当部分は
同一符号を付し、その説明を省略する。図において、３
０は回路部品用チャンバ５をレーザチャンバ１に隣接す
る第１室５ａと離隔した第２室５ｂに仕切る第２の絶縁
板で、この場合は第１の絶縁板６と平行に設けられてい
る。また、第１室５ａにはレーザチャンバ１内のレーザ
ガスの圧力と釣り合うように絶縁性ガスが封入され、第
２室５ｂには絶縁油が入れられており、励起回路部品は
第２室５ｂに収容されている。 ［００３８］次に、上記この発明の第１の発明による第
１実施例の動作について説明する。基本的な動作は図１
３に示した従来のレーザ発振器と同一である。しかしな
がら、絶縁性ガスを封入した回路部品用チャンバの第１
室５ａの存在により、回路部品用チャンバの第２室５ｂ
に入れられた絶縁油がレーザチャンバ１内に入り込み、
レーザガスを劣化させることはなくなった。また、回路
部品用チャンバの第１室５ａに封入した絶縁性ガスをレ
ーザチャンバ１内のレーザガスの圧力と釣り合わせてい
るので、第１の絶縁板６としてテフロン、塩化ビニル樹
脂等の比較的機械的強度が弱い材料を用いた場合も問題
はなくなった。絶縁性ガスとしては、電界に対する絶縁
破壊強度の高いＳＦｅガスが望ましいが、通常手に入り
やすい、空気、Ｎ２等のガスを用いても無論良い。なお
、従来のチャンバ構成で、絶縁油の代わりに回路部品用
チャンバ内に絶縁性ガスを封入して用いることも考えら
れる。ところが、この場合ガス圧が３気圧（絶対圧）を
越えて必要となり、強固な構造のチャンバを必要とする
ばかりでなく、油の方が沿面の絶縁に有効であり、回路
部品を冷却し易いという利点を有するため、絶縁性ガス
のみで絶縁するのは実用的ではない。この発明の第１の
発明は、沿面の絶縁に有効で、回路部品を冷却し易いと
いう絶縁油の利点を活かし絶縁性能を低下させることな
く、絶縁性ガスを封入した回路部品用チャンバの第１室
によりレーザチャンバ内への絶縁油の侵入を阻止してレ
ーザガスの劣化を防ぐとともに、絶縁板への機械強度的
負荷を低減し、その機械的強度不足を補って装置の信頼
性を向上している。 ［００３９］なお、第１の発明の上記第１実施例では励
起回路（電気回路部品）の一つである第１のコンデンサ
８を回路部品用チャンバの第２室５ｂに入れた例を示し
たが、図２の断面構成図に示す第１の発明の第２実施例
のレーザ発振器のように回路部品用チャンバの第１室５
ａの中に設置しても良い。この場合、第１のコンデンサ
８と励起放電４との間の構造的インダクタンスが低減さ
れ、レーザ励起放電４が安定化する利点がある。また、
他の電気回路部品を回路部品用チャンバの第１室５ａの
中に設置しても良い。 ［００４０１また、図３の第１の発明の第３実施例のレ
ーザ発振器を示す断面構成図のように、回路部品用チャ
ンバ５の外壁を構成する第３の絶縁板３１を第１、第２
の絶縁板と並列に配設して、第２のコンデンサ１０を回
路部品用チャンバ５の外に設置してもよい。さらに、第
２のコンデンサ１０で示した誘電体１１の代わりに、第
１のコンデンサ８で示したような通常のドアノブコンデ
ンサを用いても無論良い。さらにまた、この第１の発明
の上記第１、第２および第３実施例ではレーザチャンバ
１、回路部品用チャンバの第１室５ａ、第２室５ｂがそ
れぞれ別々の部品で構成されている場合について示して
いるが、それらが一体の部品で構成されていてもよく、
この発明の機能が達成されることは言うまでもない。

【００４１］図４はこの発明の第２の発明による可飽和
リアクトルの第１実施例を示す一部切り欠き斜視図であ
る。図において、１４〜１７は図１４に示した従来の可
飽和リアクトルと同等である。３２は第１の導体１５に
設けられた切り欠き部■、３３は第２の導体１６に設け
られた切り欠き部ＩＩ、３４は第１および第２の導体１
５．１６と制御巻線１７とを絶縁するため切り欠き部Ｉ
、　ｌｌ３２．３３に配設された絶縁部材で、例えば塩
化ビニルやプラスチック類が用いられる。 ［００４２］次に動作について説明する。可飽和リアク
トルのスイッチング特性は、可飽和リアクトルを使用す
る周波数領域における磁気コア１４の比透磁率と、磁気
コア１４の断面積と磁気コア１４を含む可飽和リアクト
ルの全断面積との比で決まることは既に述べた。そこで
、第１の導体１５の一部に切り欠き部Ｉ３２を設け、そ
の部分に第１の導体１５とは電気的に絶縁された制御巻
線１７を設ける構造をとることにより、制御巻線１７を
設置するため、第１の導体１５と磁気コア１４との間に
必要であった隙間をなくし、第一の導体１５の外径を磁
気コア１４の内径とほぼ一致させることができる。さら
に、特性向上を図るために、第２の導体１６についても
同様な切り欠き部ｌｌ３３を設けて、制御巻線１７を第
２の導体１６とは電気的に絶縁して設けることにより、
制御巻線１７を設置するため、第２の導体１６と磁気コ
ア１４との間に必要であった隙間をなくし、第２の導体
１６の内径と磁気コア１４の外径をも一致させることが
できる。このため、可飽和リアクトルにおける磁気コア
１４以外の空間は、磁気コア１４を冷却するために必要
な磁気コア１４間の僅かな隙間のみとすることができる
。即ち、Ａｓ拗Ａｍとなるので、磁気コア１４以外の浮
遊のインダクタンスを少なくすることができるので、非
飽和時と飽和時のインダクタンスの比を大きくすること
ができ、可飽和リアクトルのスイッチング特性が飛躍的
に向上する。 ［００４３］なお、この第２の発明の上記第１実施例で
は、第１および第２の導体１５．１６各々に切り欠き部
Ｉ、　ＩＩを設けたものについて示したが、図５のこの
発明の第２の発明による第２実施例の断面図に示すよう
に、第１および第２の導体１５．１６双方に切り欠き、
この場合凹状の溝３５を設けて、この溝３５に絶縁部材
３４を配し、第１および第２の導体１５．１６と電気的
に絶縁して制御巻線１７を設ける構造や、図６のこの発
明の第２の発明による第３実施例の断面図に示すように
、第１および第２の導体１５．１６双方に貫通孔３６を
設けて、この貫通孔３６に絶縁部材３４を配し、第１お
よび第２の導体１５．１６と電気的に絶縁して制御巻線
１７を設ける構造としても同様の効果が得られる。また
、高電圧で用いる可飽和リアクトルで磁気コア１４と第
１および第２の導体１５．１６とを電気的に絶縁する必
要がある場合には、図７の第２の発明の第４実施例の断
面図に示すように、磁気コア１４と第１および第２の導
体１５．１６との間に磁気コア１４と第１および第２の
導体１５．１６とを電気的に絶縁するための薄い絶縁シ
ート３７を設ければよい。さらに、図８の第２の発明の
第５実施例の断面図に示すように、制御巻線１７として
被覆電線３８を用いることにより、絶縁部材３４を省い
て、構造的に簡単なものとすることができる。 ［００４４］また、この発明の第２の発明の上記第１〜
第５実施例では、磁気コア１４として環状のものについ
て示したが、レーストラック状磁気コア３９についても
図９の断面図に示すように同様の構造をとることにより
、スイッチング特性を改善することができる。さらに、
この第２の発明の上記各実施例においては、金属テープ
を絶縁物のテープと多数重巻きした磁気コア１４につい
て示したが、磁気コア１４として金属テープに絶縁物を
コーティングしたものや、フェライトを用いた可飽和リ
アクトルについても、この第２の発明の上記各実施例と
同様の効果がある。 ［００４５］図１０の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれこの発
明の第３の発明による可飽和リアクトルの第１実施例を
示す一部切り欠は斜視図、一部切り欠は平面図および横
断面図であり、図において、１８は絶縁部材１９で全面
被覆されたレーストラック状磁気コア、２０は導体巻線
で、４０は磁気コア１８を取りまくように磁気コア１８
と絶縁部材１９との間に設けられた冷却媒質を流すダク
ト、４１は磁気コア１８内周側の絶縁部材１９に設けら
れダクト４０と連通ずる冷却媒質導入口、４２は磁気コ
ア１８外周側の絶縁部材１９に設けられダクト４０と連
通ずる冷却媒質導出口である。 ［００４６］次に動作について説明する。可飽和リアク
トルの磁気コア１８は、スイッチングに伴い鉄損による
発熱が生じてコア温度が上昇するため、冷却媒質により
冷却してコア温度が磁性体により決まるある一定温度以
下に保持する必要があることは既に述べた。そこで、磁
気コア１８の内周側に設けられた冷却媒質導入口４１か
ら冷却媒質を流しこむことにより、冷却媒質は磁気コア
１８の端面を横切るように径方向に流れ、磁気コア１８
の外周側へと流れ出る。この時、冷却媒質は磁気コア１
８の熱を取去り、磁気コア１８を冷却するわけであるが
、冷却媒質はコア１８端面との接触面から熱を奪いとり
、コア１８内部の熱は絶縁物テープを介さず、金属テー
プ内の熱伝導によって奪いとられる。また、冷却媒質の
流れは磁気コア１８に沿ってではなく磁気コア１８は横
切れば良いため、流路の断面積は非常に大きく、一方流
路の長さは短く、多量の冷却媒質を流す事ができ、冷却
媒質の流れに伴う冷却媒質の温度上昇は少なくて済み、
これらが相俟って冷却能力が飛躍的に向上する。このよ
うに磁気コア１８を効率よく冷却し、低温かつ均一温度
に維持できるようになったので、短パルスを発生させる
ため、高周波領域で動作する可飽和リアクトルを高い繰
返しで動作させることができる。 ［００４７］なお、この第３の発明における上記第１実
施例では、レーストラック状磁気コア１８として、金属
テープと絶縁物テープとを多数層型巻したものについて
示したが、レーストラック状磁気コア１８としてフェラ
イトを用いても良い。また、この第３の発明における上
記第１実施例では、導体巻線２０を巻く絶縁部材１９を
冷却媒質を流すダクトとして用いたが、導体巻線が１タ
ーンで、内部導体４３と外部導体躬で構成される高速ス
イッチング用可飽和リアクトルでは、図１１の（ａ）　
　（ｂ）に示すように、内部導体４３、外部導体４４に
中空部４５を設け、その一部分にスリット４６を設けて
磁気コア１８へ冷却媒質を流す構造をとることによりコ
ンパクト化が図れる。ここで図１１の（ａ）　　（ｂ）
はそれぞれこの発明の第３の発明による可飽和リアクト
ルの第２の実施例を示すもので、図１１の（ａ）は図１
１（ｂ）のＸＩＡ−ＸＩＡ線断面図、図１１の（ｂ）は
図１１（ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢ線断面図であり、４７は
磁気コツ１８周囲に形成されるコアダクトで、コアダク
ト４７、スリット４６及び中空部４５でダクトが構成さ
れ、冷却媒質は矢印に示すように流れる。なお、内部導
体４３、外部導体４４の両方に中空部を設けた場合につ
いて示したが、いずれか一方であっても良い。 ［００４８］さらに、高電圧で用いる場合には図１２の
（ａ）　　（ｂ）に示すように、内部導体４３、外部導
体４４と磁気コア１８との間に挿入した絶縁部材１９と
の間に空隙部４８を設け、絶縁部材１９にスリット４６
を設けて磁気コア１８へ冷却媒質を流すようにしても良
い。ここで図１２の（ａ）　　（ｂ）はそれぞれこの発
明の第３の発明による可飽和リアクトルの第３実施例を
示すもので、図１２の（ａ）は縦断面図で図１２の（ｂ
）のＸＩＩＡ−ＸＩＩＡ線断面図、図１２の（ｂ）は横
断面図で図１２の（ａ）のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ線断面図
であり、４９はガイドで、コアダクト４７、スリット４
６及び空隙部４８でダクトが構成され、冷却媒質は矢印
に示すように流れる。 ［００４９］ 【発明の効果】以上のように、この発明の第１の発明に
よるレーザ発振器によれば、第１の絶縁板を介してレー
ザガスを封入したレーザチャンバに隣接して設けられ、
絶縁油が入れられ、励起回路の一部を上記絶縁油に浸漬
して収容する回路部品用チャンバを、第２の絶縁板によ
り上記レーザチャンバに隣接する第１室と離隔した第２
室に仕切り、上記第１室に絶縁性ガスを封入し、第２室
に絶縁油を入れることにより、上記第１室によりレーザ
チャンバへの絶縁油の侵入を防ぎレーザガスの劣化を防
ぐとともに、上記第１室に封入する絶縁性のガスの圧力
をレーザチャンバ内のレーザガスの圧力と釣り合わすこ
とにより、第１の絶縁板へのレーザガスによる機械強度
敵負荷を低減できるので、長寿命で信頼性が向上すると
いう効果がある。 ［００５０１また、この発明の第２の発明による可飽和
リアクトルによれば、磁気コア第１、第２の導体の少な
くとも一方に切り欠きまたは貫通孔を設け、この切り欠
きまたは貫通孔に上記第１及び第２の導体とは電気的に
絶縁して制御巻線を配設したので、磁気コア以外の浮遊
のインダクタンスを少なくでき、パルスレーザに用いる
ような速い立上がりを必要とする場合においても、良好
なスイッチング特性が得られる効果がある。 ［００５１１さらに、この発明の第３の発明による可飽
和リアクトルによれば、磁気コアと、この磁気コアを巻
回する導体巻線を有する可飽和リアクトルにおいて、上
記磁気コアの内周側から外周側へ、あるいは上記磁気コ
アの外周側から内周側へ、上記磁気コアを横切り径方向
に冷却媒質が流れるように、ダクト及び冷却媒質導出入
口を設けたので、磁気コアの冷却能力が飛躍的に向上し
、短パルスを発生させるため、高周波数領域で動作する
可飽和リアクトルを高い繰り返しで動作させることがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の発明によるレーザ発振器の第
１実施例を示す断面図である。

【図２】この発明の第１の発明によるレーザ発振器の第
２実施例を示す断面図である。

【図３】この発明の第１の発明によるレーザ発振器の第
３実施例を示す断面図である。

【図４】この発明の第２の発明による可飽和リアクトル
の第１実施例を示す一部切り欠き斜視図である。

【図５】この発明の第２の発明による可飽和リアクトル
の第２実施例を示す断面図である。

【図６】この発明の第２の発明による可飽和リアクトル
の第３実施例を示す断面図である。

【図７】この発明の第２の発明による可飽和リアクトル
の第４実施例を示す断面図である。

【図８】この発明の第２の発明による可飽和リアクトル
の第５実施例を示す断面図である。

【図９】この発明の第２の発明による可飽和リアクトル
の第６実施例を示す断面図である。

【図１０１　　（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれこの発明の第
３の発明による可飽和リアクトルの第１実施例を示す一
部切り欠き斜視図、一部切り欠き平面図および断面図で
ある。 【図１１１　　（ａ）はこの発明の第３の発明による可
飽和リアクトルの第２実施例を示す一断面図であり、　
（ｂ）は図１１の（ａ）のＸＩＢ−ＸＩＢ線に沿った断
面図である。 【図１２１　　（ａ）はこの発明の第３の発明による可
飽和リアクトルの第３実施例を示す一断面図であり、　
（ｂ）は図１２の（ａ）のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ線に沿っ
た断面図である。 【図１３】従来のレーザ発振器を示す断面図である。

【図１４】従来の可飽和リアクトルの一例を示す一部切
り欠き斜視図である。

【図１５】可飽和リアクトルに使用する磁気コアの磁束
密度と磁化力との関係を示す特性図である。

【図１６１　　（ａ）、　　（ｂ）はそれぞれ可飽和リ
アクトルのスイッチ特性を定量的に説明するための横断
面図および縦断面図である。 【図１７１　　（ａ）、　　（ｂ）はそれぞれ従来の可
飽和リアクトルの他の例を示す一部切り欠き平面図およ
び断面図である。 【符号の説明】 １　　レーザチャンバ ２　　第１の主電極 ３　　第２の主電極 ４　　レーザ励起放電 ５　　回路部品用チャンバ ５ａ　第１室 ５ｂ　第２室 ６　　第１の絶縁板 ８　　第１のコンデンサ １０　　　第２のコンデンサ １３　　　可飽和リアクトル １４　　磁気コア １５　　　第１の導体 １６　　　第２の導体 １７　　　制御巻線 １８　　　レーストラック状磁気コア １９　　　絶縁部材 ２０　　　導体巻線 ３０　　　第２の絶縁板 ３２　　切り欠き部Ｉ ３３　　切り欠き部ＩＩ 別　　絶縁部材 ３６　　　貫通孔 ４０　　　ダクト ４１　　　冷却媒質導入口 ４２　　　冷却媒質導出口 ４３　　　内部導体 ４　　外部導体 ４５　　　ダクトを構成する中空部 ４６　　　ダクトを構成するスリット ４７　　　ダクトを構成するコアダクト４８　　　ダク
トを構成する空隙部

【図１】

【図２】

【図５】

【図６】

【図３】

【図４】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１５】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１６】

【図１７】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザガスを封入したレーザチャンバ
   、このレーザチャンバ内に相対向して配設される主電極
   対、この主電極対に高電圧を印加し両者間にレーザ励起
   放電を発生させる第１のコンデンサおよびこのレーザ励
   起放電部に励起エネルギをパルス状に供給しレーザ発振
   を発生させる第２のコンデンサと可飽和リアクトルを有
   する励起回路、及び第１の絶縁板を介して上記レーザチ
   ャンバに隣接して設けられ、絶縁油が入れられ、上記励
   起回路の少なくとも一部を上記絶縁油に浸漬して収容す
   る回路部品用チャンバを備えるレーザ発振器において、
   上記回路部品用チャンバを第２の絶縁板により上記レー
   ザチャンバに隣接する第１室と離隔した第２室に仕切り
   、上記第１室に絶縁性ガスを封入し、第２室に絶縁油を
   入れたことを特徴とするレーザ発振器。
2. 【請求項２】　磁気コア、この磁気コアに囲まれるよう
   に配設される第１の導体及び負荷を介して第１の導体と
   接続され上記磁気コアを囲むように配設される第２の導
   体からなる導体巻線、並びに制御巻線を備える可飽和リ
   アクトルにおいて、上記第１、第２の導体の少なくとも
   一方に切り欠きまたは貫通孔を設け、この切り欠きまた
   は貫通孔に上記第１及び第２の導体とは絶縁して上記制
   御巻線を配設したことを特徴とする可飽和リアクトル。
3. 【請求項３】　環状、又は長径と短径が異なる偏平形状
   に成型されたレーストラック状磁気コア、及びこの磁気
   コアを巻回する導体巻線を有する可飽和リアクトルにお
   いて、上記磁気コアの内周側から外周側へ、あるいは上
   記磁気コアの外周側から内周側へ、上記磁気コアを横切
   り径方向に冷却媒質が流れるように、ダクト及び冷却媒
   質導出入口を形成したことを特徴とする可飽和リアクト
   ル。