JPH04348574A - パルスレーザ装置 - Google Patents
パルスレーザ装置Info
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- JPH04348574A JPH04348574A JP3121006A JP12100691A JPH04348574A JP H04348574 A JPH04348574 A JP H04348574A JP 3121006 A JP3121006 A JP 3121006A JP 12100691 A JP12100691 A JP 12100691A JP H04348574 A JPH04348574 A JP H04348574A
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- discharge electrodes
- peaking
- saturable reactor
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- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
-
- 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
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- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、パルスレーザ装置、
特にその励起回路に関するものである。
特にその励起回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は例えば電気学会技術報告（ＩＩ
部）第２１７号（短波長レーザ技術の現状）第５頁に開
示された従来のパルスレーザ装置としてのエキシマレー
ザの励起回路を示す回路図である。図において、１，２
は相対する一対の主放電電極、３はこれら主放電電極１
，２に並列に取付けられたピーキングコンデンサ、４は
パルス発生用コンデンサであって、その一方の端子が主
放電電極１に接続されている。５はパルス発生用コンデ
ンサ４の他方の端子と主放電電極２の間に接続されたス
イッチであって、この従来例ではサイラトロンである。 ６はピーキングコンデンサ３と並列に接続された充電用
リアクトル、そして７はパルス発生用コンデンサ４の他
方の端子に接続された充電端子である。
部）第２１７号（短波長レーザ技術の現状）第５頁に開
示された従来のパルスレーザ装置としてのエキシマレー
ザの励起回路を示す回路図である。図において、１，２
は相対する一対の主放電電極、３はこれら主放電電極１
，２に並列に取付けられたピーキングコンデンサ、４は
パルス発生用コンデンサであって、その一方の端子が主
放電電極１に接続されている。５はパルス発生用コンデ
ンサ４の他方の端子と主放電電極２の間に接続されたス
イッチであって、この従来例ではサイラトロンである。 ６はピーキングコンデンサ３と並列に接続された充電用
リアクトル、そして７はパルス発生用コンデンサ４の他
方の端子に接続された充電端子である。
【０００３】次に従来の励起回路の動作を、各部の電圧
，電流の波形を示す図１４を参照しながら説明する。 充電端子７に正の高電圧が印加されると、充電用リアク
トル６を通してパルス発生用コンデンサ４は充電される
。スイッチ５がｔ＝ｔ０ において閉じると、ｔ０≦ｔ
≦ｔ１においてパルス発生用コンデンサ４に蓄えられた
電荷はピーキングコンデンサ３に移行し、ｔ＝ｔ１ に
おいて主放電電極１，２間で放電が開始する。エキシマ
レーザでは主放電に先立ち予備電離放電が必要であるが
、このための電極及び回路は図１３を初めとしてこの発
明では説明を省略してある。ｔ１≦ｔ≦ｔ２においてピ
ーキングコンデンサ３から主放電電極１，２間で発生す
る主放電にエネルギーが注入され、レーザが発振する。 エキシマレーザのように放電抵抗の小さい（例えば０．
２Ω）レーザにおいては、ピーキングコンデンサ３の両
端間の電圧は振動波形となり、逆極性の電圧Ｖｒが発生
する（図１４のｔ＝ｔ２ ）。
，電流の波形を示す図１４を参照しながら説明する。 充電端子７に正の高電圧が印加されると、充電用リアク
トル６を通してパルス発生用コンデンサ４は充電される
。スイッチ５がｔ＝ｔ０ において閉じると、ｔ０≦ｔ
≦ｔ１においてパルス発生用コンデンサ４に蓄えられた
電荷はピーキングコンデンサ３に移行し、ｔ＝ｔ１ に
おいて主放電電極１，２間で放電が開始する。エキシマ
レーザでは主放電に先立ち予備電離放電が必要であるが
、このための電極及び回路は図１３を初めとしてこの発
明では説明を省略してある。ｔ１≦ｔ≦ｔ２においてピ
ーキングコンデンサ３から主放電電極１，２間で発生す
る主放電にエネルギーが注入され、レーザが発振する。 エキシマレーザのように放電抵抗の小さい（例えば０．
２Ω）レーザにおいては、ピーキングコンデンサ３の両
端間の電圧は振動波形となり、逆極性の電圧Ｖｒが発生
する（図１４のｔ＝ｔ２ ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の励起回路は以上
のように構成されているので、ピーキングコンデンサの
両端間に逆極性の電圧が発生し、これにより主放電電流
が逆転する（図１４のＩｒ）。このように主放電電流が
反転すると、主放電電極の表面に放電の集中する輝点が
でき易くなり、その結果電極表面がスポット的に加熱さ
れて蒸発し、電極の寿命が短くなる。高繰返し発振を行
う場合にはこの輝点の発生が著しくなり、電極の消耗を
早めるとともに、均一な放電ができなくなるので、パル
ス当たりのレーザ出力エネルギーが低下するという問題
点があった。なお、上述した主放電電流の反転周期は３
０ｎｓ程度と短いので、電気回路上の対策は従来なされ
ていなかった。
のように構成されているので、ピーキングコンデンサの
両端間に逆極性の電圧が発生し、これにより主放電電流
が逆転する（図１４のＩｒ）。このように主放電電流が
反転すると、主放電電極の表面に放電の集中する輝点が
でき易くなり、その結果電極表面がスポット的に加熱さ
れて蒸発し、電極の寿命が短くなる。高繰返し発振を行
う場合にはこの輝点の発生が著しくなり、電極の消耗を
早めるとともに、均一な放電ができなくなるので、パル
ス当たりのレーザ出力エネルギーが低下するという問題
点があった。なお、上述した主放電電流の反転周期は３
０ｎｓ程度と短いので、電気回路上の対策は従来なされ
ていなかった。
【０００５】この発明は、上述したような問題点を解決
するためになされたもので、電極の寿命を長くでき、高
繰返し発振のできるパルスレーザ装置を得ることを目的
とする。
するためになされたもので、電極の寿命を長くでき、高
繰返し発振のできるパルスレーザ装置を得ることを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明のパルスレーザ
装置は、相対する一対の主放電電極各々の長手方向に分
散して配置されかつ上記一対の主放電電極と並列に接続
される複数個のピーキングコンデンサと、これらピーキ
ングコンデンサが最初に充電される方向に対して非導通
の向きとなるように上記ピーキングコンデンサと並列に
接続されかつ上記各主放電電極の長手方向に分散して配
置された複数個のダイオードとを設けたものである。
装置は、相対する一対の主放電電極各々の長手方向に分
散して配置されかつ上記一対の主放電電極と並列に接続
される複数個のピーキングコンデンサと、これらピーキ
ングコンデンサが最初に充電される方向に対して非導通
の向きとなるように上記ピーキングコンデンサと並列に
接続されかつ上記各主放電電極の長手方向に分散して配
置された複数個のダイオードとを設けたものである。
【０００７】また、この発明は、上述したピーキングコ
ンデンサと、これらピーキングコンデンサの一端と一対
の主放電電極のうちの一方の主放電電極との間に接続さ
れた可飽和リアクトルとを設けたものである。
ンデンサと、これらピーキングコンデンサの一端と一対
の主放電電極のうちの一方の主放電電極との間に接続さ
れた可飽和リアクトルとを設けたものである。
【０００８】更に、この発明は、上述したピーキングコ
ンデンサ、ダイオードおよび可飽和リアクトルを組み合
わせたものである。
ンデンサ、ダイオードおよび可飽和リアクトルを組み合
わせたものである。
【０００９】また、一対の主放電電極と並列に可飽和リ
アクトル動作安定用回路素子を設けたり、ダイオードと
直列に抵抗を設けたりする。
アクトル動作安定用回路素子を設けたり、ダイオードと
直列に抵抗を設けたりする。
【００１０】
【作用】この発明におけるダイオードはピーキングコン
デンサに発生する逆極性の電圧を抑える働きをし、この
ダイオードとピーキングコンデンサから成る閉ループ回
路のインダクタンスが小さくなることにより、ピーキン
グコンデンサに現れる逆電荷を速やかにダイオードを通
じて消費する。従って、主放電電流の逆方向の電流がな
くなり、放電集中による輝点もなくなるので、電極の消
耗が抑えられる。また、高繰返し発振時における放電の
集中が緩和されるので、高繰返し動作時においても出力
エネルギーが低下しない。
デンサに発生する逆極性の電圧を抑える働きをし、この
ダイオードとピーキングコンデンサから成る閉ループ回
路のインダクタンスが小さくなることにより、ピーキン
グコンデンサに現れる逆電荷を速やかにダイオードを通
じて消費する。従って、主放電電流の逆方向の電流がな
くなり、放電集中による輝点もなくなるので、電極の消
耗が抑えられる。また、高繰返し発振時における放電の
集中が緩和されるので、高繰返し動作時においても出力
エネルギーが低下しない。
【００１１】また、この発明における可飽和リアクトル
は、主放電電流が反転するのをブロックするので、同様
にして、放電の輝点がなくなり電極の消耗が抑えられる
。また、高繰返し発振時における放電の集中が緩和され
るので、高繰返し動作時においても出力エネルギーが低
下しない。
は、主放電電流が反転するのをブロックするので、同様
にして、放電の輝点がなくなり電極の消耗が抑えられる
。また、高繰返し発振時における放電の集中が緩和され
るので、高繰返し動作時においても出力エネルギーが低
下しない。
【００１２】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明に係るパルスレーザ装置を示す立
体回路図であって、１，２，４，５および７は図１３に
ついて説明したものと同じである。なお、ピーキングコ
ンデンサ３はこの場合は相対する一対の主放電電極１，
２各々の長手方向に分散して配置されかつ一対の主放電
電極１，２と並列に接続されているピーキングコンデン
サ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇから成る
。８，９は主放電電極１，２とピーキングコンデンサ３
ａ〜３ｇとを接続する導体板、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈは各主放電
電極１，２の長手方向に分散して配置されたダイオード
であって、その向きはピーキングコンデンサ３ａ〜３ｇ
が最初に充電される方向に対して非導通となるようにピ
ーキングコンデンサ３ａ〜３ｇと並列に接続されている
。１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは各主放電
電極１，２の長手方向に分散して配置されかつ各ダイオ
ードと直列に接続された抵抗である。従って、ダイオー
ドと各抵抗の直列体がそれぞれ各ピーキングコンデンサ
と並列に接続されることになる。
する。図１はこの発明に係るパルスレーザ装置を示す立
体回路図であって、１，２，４，５および７は図１３に
ついて説明したものと同じである。なお、ピーキングコ
ンデンサ３はこの場合は相対する一対の主放電電極１，
２各々の長手方向に分散して配置されかつ一対の主放電
電極１，２と並列に接続されているピーキングコンデン
サ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇから成る
。８，９は主放電電極１，２とピーキングコンデンサ３
ａ〜３ｇとを接続する導体板、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈは各主放電
電極１，２の長手方向に分散して配置されたダイオード
であって、その向きはピーキングコンデンサ３ａ〜３ｇ
が最初に充電される方向に対して非導通となるようにピ
ーキングコンデンサ３ａ〜３ｇと並列に接続されている
。１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは各主放電
電極１，２の長手方向に分散して配置されかつ各ダイオ
ードと直列に接続された抵抗である。従って、ダイオー
ドと各抵抗の直列体がそれぞれ各ピーキングコンデンサ
と並列に接続されることになる。
【００１３】図１の立体回路を回路図で示したのが図２
である。回路定数は、この実施例ではピーキングコンデ
ンサ３の容量Ｃ２ ＝１０ｎＦ、抵抗１１の値はＲ＝１
Ωである。１２はピーキングコンデンサ３と主放電電極
１，２とから成る閉ループの漂遊インダクタンスＬ２
でこの場合６ｎＨである。そして１３はピーキングコン
デンサ３とダイオード１０、抵抗１１とから成る閉ルー
プの漂遊インダクタンスＬｄでこの場合１０ｎＨである
。
である。回路定数は、この実施例ではピーキングコンデ
ンサ３の容量Ｃ２ ＝１０ｎＦ、抵抗１１の値はＲ＝１
Ωである。１２はピーキングコンデンサ３と主放電電極
１，２とから成る閉ループの漂遊インダクタンスＬ２
でこの場合６ｎＨである。そして１３はピーキングコン
デンサ３とダイオード１０、抵抗１１とから成る閉ルー
プの漂遊インダクタンスＬｄでこの場合１０ｎＨである
。
【００１４】次に動作について説明する。充電端子７に
正の高電圧が印加されると、パルス発生用コンデンサ４
はダイオードおよび抵抗１１を通して充電される。スイ
ッチ５が閉じたあとのピーキングコンデンサ３の両端間
の電圧Ｖ２、主放電電流Ｉの時間変化を示したものが図
３である。ｔ＝ｔ１ において主放電電極１，２間で放
電が発生し、ｔ＝ｔ′以降、ピーキングコンデンサ３の
両端間の電圧Ｖ２ はわずかに逆転する。逆極性の電圧
を完全にゼロにできないのは、ダイオード１０自体に浮
遊容量が存在し、応答時間に遅れが発生するためである
。放電励起パルスレーザのように高電圧を印加する場合
には、これに適用するダイオードの遅れ時間は１０〜５
０ｎｓと長くなる。エキシマレーザのように、放電周期
の短いレーザでは（例えばこの発明では、
正の高電圧が印加されると、パルス発生用コンデンサ４
はダイオードおよび抵抗１１を通して充電される。スイ
ッチ５が閉じたあとのピーキングコンデンサ３の両端間
の電圧Ｖ２、主放電電流Ｉの時間変化を示したものが図
３である。ｔ＝ｔ１ において主放電電極１，２間で放
電が発生し、ｔ＝ｔ′以降、ピーキングコンデンサ３の
両端間の電圧Ｖ２ はわずかに逆転する。逆極性の電圧
を完全にゼロにできないのは、ダイオード１０自体に浮
遊容量が存在し、応答時間に遅れが発生するためである
。放電励起パルスレーザのように高電圧を印加する場合
には、これに適用するダイオードの遅れ時間は１０〜５
０ｎｓと長くなる。エキシマレーザのように、放電周期
の短いレーザでは（例えばこの発明では、
【００１５】
【数１】
）、この遅れ時間は無視できなくなる。この発明では、
ピーキングコンデンサ３に発生する逆極性の電圧を小さ
くするために、ダイオード１０と抵抗１１を互いに直列
に接続した上で各主放電電極１，２の長手方向に分散し
て配置しかつピーキングコンデンサ３と並列に接続し、
漂遊インダクタンス１３を小さくし、ピーキングコンデ
ンサ３の逆極性の電荷を速やかにダイオード１０を通し
て抵抗１１に流している。その結果、図３の主放電電流
Ｉの逆方向成分は従来例よりも少なくなった。
ピーキングコンデンサ３に発生する逆極性の電圧を小さ
くするために、ダイオード１０と抵抗１１を互いに直列
に接続した上で各主放電電極１，２の長手方向に分散し
て配置しかつピーキングコンデンサ３と並列に接続し、
漂遊インダクタンス１３を小さくし、ピーキングコンデ
ンサ３の逆極性の電荷を速やかにダイオード１０を通し
て抵抗１１に流している。その結果、図３の主放電電流
Ｉの逆方向成分は従来例よりも少なくなった。
【００１６】漂遊インダクタンス１３の値Ｌｄが漂遊イ
ンダクタンス１２の値Ｌ２ よりかなり大きくなると、
ダイオード１０としてたとえ高速応答の素子を用いても
漂遊インダクタンス１３のために時間遅れが生じ、ピー
キングコンデンサ３の逆極性の電荷をダイオード１０と
抵抗１１で有効に吸収できなくなる。この実施例では、
ダイオード１０、抵抗１１とピーキングコンデンサ３と
から成る閉ループの周期は
ンダクタンス１２の値Ｌ２ よりかなり大きくなると、
ダイオード１０としてたとえ高速応答の素子を用いても
漂遊インダクタンス１３のために時間遅れが生じ、ピー
キングコンデンサ３の逆極性の電荷をダイオード１０と
抵抗１１で有効に吸収できなくなる。この実施例では、
ダイオード１０、抵抗１１とピーキングコンデンサ３と
から成る閉ループの周期は
【００１７】
【数２】
であり、ピーキングコンデンサ１３と主放電電極１，２
とから成る閉ループの周期
とから成る閉ループの周期
【００１８】
【数３】
とほぼ同じ値となっている。また、ダイオード１０の等
価抵抗値はこの場合１Ωであった。ピーキングコンデン
サ３とダイオード１０、抵抗１１とから成る閉ループ回
路が極端に振動すると、ピーキングコンデンサ３の電圧
Ｖ２ が振動し、放電にアークが発生することがある。 従って、閉ループの等価抵抗値ｒは、臨界条件を示す
価抵抗値はこの場合１Ωであった。ピーキングコンデン
サ３とダイオード１０、抵抗１１とから成る閉ループ回
路が極端に振動すると、ピーキングコンデンサ３の電圧
Ｖ２ が振動し、放電にアークが発生することがある。 従って、閉ループの等価抵抗値ｒは、臨界条件を示す
【
００１９】
００１９】
【数４】
【００２０】より、極端に小さくならないように選ぶ必
要がある。なお、この実施例では、ｒ＝２Ω（＝ダイオ
ード抵抗＋Ｒ）、Ｃ２ ＝１０ｎＦ、Ｌｄ＝１０ｎＨで
あり、臨界条件を丁度満たすように抵抗１１の値Ｒを選
んだ。ダイオード１０の等価抵抗が大きい場合は、ダイ
オード１０が抵抗１１の役目も果すので、抵抗１１は不
要となる。
要がある。なお、この実施例では、ｒ＝２Ω（＝ダイオ
ード抵抗＋Ｒ）、Ｃ２ ＝１０ｎＦ、Ｌｄ＝１０ｎＨで
あり、臨界条件を丁度満たすように抵抗１１の値Ｒを選
んだ。ダイオード１０の等価抵抗が大きい場合は、ダイ
オード１０が抵抗１１の役目も果すので、抵抗１１は不
要となる。
【００２１】実施例２．この発明の他の実施例を図４の
回路図について説明する。図において、１４は主放電電
極１とピーキングコンデンサ３の間に接続された可飽和
リアクトル、そして１５は主放電電極１，２間に接続さ
れた可飽和リアクトル動作安定用回路素子、この場合は
抵抗（抵抗値Ｒ０ ）である。この実施例の場合のピー
キングコンデンサ３の両端間の電圧Ｖ２ 、主放電電極
１，２間の電圧Ｖ３ 、主放電電流Ｉ、およびＶ２ −
Ｖ３ の時間変化を示したものが図５である。ｔ０ ≦
ｔ≦ｔ１ において、ピーキングコンデンサ３に電圧が
印加されると、抵抗１５を通して可飽和リアクトル１４
に電流が流れ、図４の矢印Ａで示す方向に可飽和リアク
トル１４は飽和する。これを可飽和リアクトル１４のＢ
−Ｈカーブで示したのが図６である。主放電が開始する
までに可飽和リアクトル１４は、図６のＢ−Ｈカーブ上
のポイントＰ点から移動し、Ｑ点近辺にセットされる。 主放電がｔ＝ｔ１ 以降発生し、ｔ＝ｔＰ で主放電電
流Ｉはピーク値に達し、ｔ＝ｔ２ 以降主放電電流Ｉは
反転する。可飽和リアクトル１４のもれ電流により、逆
方向の電流を完全にはゼロにできず、最大Ｉｒまで流れ
る。このＩｒの値は、可飽和リアクトル１４の動作する
周波数により変化し、エキシマレーザのように高速応答
を要求される場合には図６に示す量Ｈｌが大きくなり、
従ってもれ電流Ｉｒは無視できなくなる。この実施例に
おいては、可飽和リアクトル１４は、放電後に図４の点
線矢印Ｂで示す方向には飽和しないように、可飽和リア
クトル１４の飽和磁束Ｂｓと断面積Ｓが選ばれている。 すなわち
回路図について説明する。図において、１４は主放電電
極１とピーキングコンデンサ３の間に接続された可飽和
リアクトル、そして１５は主放電電極１，２間に接続さ
れた可飽和リアクトル動作安定用回路素子、この場合は
抵抗（抵抗値Ｒ０ ）である。この実施例の場合のピー
キングコンデンサ３の両端間の電圧Ｖ２ 、主放電電極
１，２間の電圧Ｖ３ 、主放電電流Ｉ、およびＶ２ −
Ｖ３ の時間変化を示したものが図５である。ｔ０ ≦
ｔ≦ｔ１ において、ピーキングコンデンサ３に電圧が
印加されると、抵抗１５を通して可飽和リアクトル１４
に電流が流れ、図４の矢印Ａで示す方向に可飽和リアク
トル１４は飽和する。これを可飽和リアクトル１４のＢ
−Ｈカーブで示したのが図６である。主放電が開始する
までに可飽和リアクトル１４は、図６のＢ−Ｈカーブ上
のポイントＰ点から移動し、Ｑ点近辺にセットされる。 主放電がｔ＝ｔ１ 以降発生し、ｔ＝ｔＰ で主放電電
流Ｉはピーク値に達し、ｔ＝ｔ２ 以降主放電電流Ｉは
反転する。可飽和リアクトル１４のもれ電流により、逆
方向の電流を完全にはゼロにできず、最大Ｉｒまで流れ
る。このＩｒの値は、可飽和リアクトル１４の動作する
周波数により変化し、エキシマレーザのように高速応答
を要求される場合には図６に示す量Ｈｌが大きくなり、
従ってもれ電流Ｉｒは無視できなくなる。この実施例に
おいては、可飽和リアクトル１４は、放電後に図４の点
線矢印Ｂで示す方向には飽和しないように、可飽和リア
クトル１４の飽和磁束Ｂｓと断面積Ｓが選ばれている。 すなわち
【００２２】
【数５】
【００２３】この実施例では巻数Ｎ＝１である。右辺の
積分項は図５のＤ中で斜線を施した部分の面積に対応す
る。
積分項は図５のＤ中で斜線を施した部分の面積に対応す
る。
【００２４】放電開始前に、可飽和リアクトル１４の動
作ポイントが飽和開始点Ｑに来るように可飽和リアクト
ル動作安定用回路素子である抵抗１５の値は
作ポイントが飽和開始点Ｑに来るように可飽和リアクト
ル動作安定用回路素子である抵抗１５の値は
【００２５
】
】
【数６】
【００２６】となるように選ばれている。ここでＶＰ
はピーキングコンデンサ３の放電開始直前、Ｎは可飽和
リアクトル１４の巻数、Ｈ１ は可飽和リアクトル１４
の飽和開始点のＨの値（図６のＱ点でのＨの値）、ｌは
可飽和リアクトル１４の磁路長である。
はピーキングコンデンサ３の放電開始直前、Ｎは可飽和
リアクトル１４の巻数、Ｈ１ は可飽和リアクトル１４
の飽和開始点のＨの値（図６のＱ点でのＨの値）、ｌは
可飽和リアクトル１４の磁路長である。
【００２７】抵抗１５を主放電電極１，２の間ではなく
、ピーキングコンデンサ３の両端に接続すると（図示し
ない）、可飽和リアクトル１４は図６において、ポイン
トＰ点から始まり、主放電開始後（ｔ≧ｔ１ ）、点線
で示すカーブＤを通り飽和に至る。カーブＣで示す実線
上を動かないのは主放電電流の半周期が約２５ｎｓと短
く、高周波なため、可飽和リアクトル１４が応答できな
いためである。この場合、回路のロスが増加し、レーザ
出力が低下する。従って、可飽和リアクトル動作安定用
回路素子１５は主放電電極１，２間に接続する方が良い
。
、ピーキングコンデンサ３の両端に接続すると（図示し
ない）、可飽和リアクトル１４は図６において、ポイン
トＰ点から始まり、主放電開始後（ｔ≧ｔ１ ）、点線
で示すカーブＤを通り飽和に至る。カーブＣで示す実線
上を動かないのは主放電電流の半周期が約２５ｎｓと短
く、高周波なため、可飽和リアクトル１４が応答できな
いためである。この場合、回路のロスが増加し、レーザ
出力が低下する。従って、可飽和リアクトル動作安定用
回路素子１５は主放電電極１，２間に接続する方が良い
。
【００２８】可飽和リアクトル動作安定用回路素子１５
として、抵抗の代りにコンデンサやリアクトルのような
回路素子を用いても良い。ただし、コンデンサやリアク
トルはエネルギー蓄積素子であるため、例えば、ピーキ
ングコンデンサ３に逆極性の電圧が発生して放電の悪化
を招くように、設計によっては悪影響を及ぼすことがあ
る。従って、コンデンサやリアクトルの値Ｃ０ ，Ｌ０
は以下に述べるような値にするのが望ましい。
として、抵抗の代りにコンデンサやリアクトルのような
回路素子を用いても良い。ただし、コンデンサやリアク
トルはエネルギー蓄積素子であるため、例えば、ピーキ
ングコンデンサ３に逆極性の電圧が発生して放電の悪化
を招くように、設計によっては悪影響を及ぼすことがあ
る。従って、コンデンサやリアクトルの値Ｃ０ ，Ｌ０
は以下に述べるような値にするのが望ましい。
【００２９】
【数７】
【００３０】（４）式，（５）式において、係数＝１．
０の時、ｔ＝ｔ１において、飽和開始点Ｑ点に来る。係
数０．５もしくは２．０と２倍の余裕を見ているのは、
動作条件、使用材料の定数のバラツキの変動があっても
安定に動作させるためである。
０の時、ｔ＝ｔ１において、飽和開始点Ｑ点に来る。係
数０．５もしくは２．０と２倍の余裕を見ているのは、
動作条件、使用材料の定数のバラツキの変動があっても
安定に動作させるためである。
【００３１】また、可飽和リアクトル動作安定用素子１
５を用いる代わりに、可飽和リアクトル１４に２次巻線
を設けても良い。
５を用いる代わりに、可飽和リアクトル１４に２次巻線
を設けても良い。
【００３２】図４を部分的に立体回路図で示したものが
図７である。可飽和リアクトル１４は、レーストラック
状のコア１６と導体１７から成る。導体１７は主放電電
極１の長手方向とほぼ同じ長さの形状となっている。こ
の実施例では、コア１６は、アモルファスの薄いテープ
をレーストラック状に多重に巻いたものを用いている。
図７である。可飽和リアクトル１４は、レーストラック
状のコア１６と導体１７から成る。導体１７は主放電電
極１の長手方向とほぼ同じ長さの形状となっている。こ
の実施例では、コア１６は、アモルファスの薄いテープ
をレーストラック状に多重に巻いたものを用いている。
【００３３】アモルファスコア１６は、アモルファステ
ープ間を絶縁したり、または油中で使用したりとか、使
いづらい面があるので、これを避けるために、フェライ
トコアを図８のように分割したものをレーストラック形
状にして用いても良い。１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６
ｄ，１６ｅ，１６ｆは直線状のフェライトコア、１６ｇ
，１６ｈは半円状のフェライトコアである。フェライト
の方がアモルファスよりも飽和磁束密度が小さいので、
コア断面を大きくとる必要があり、このため漂遊インダ
クタンス１６がその分大きくなり、レーザ発振効率が低
下するが、使い勝手が良くなるというメリットがある。 更に、安価にするために図９のような配置も考えられる
。１６ｉ〜１６ｎはドーナツ形状のフェライトコア、１
７ｉ〜１７ｎは導体で、例えばフェライトコア１６ｉと
導体１７ｉで可飽和リアクトル１４ｉが形成される。１
４ｊ〜１４ｎも可飽和リアクトルであり、お互いに並列
に接続されている。図７に示す導体１７よりも図９に示
す並列接続された導体１７ｉ〜１７ｎの方がインダクタ
ンスが大きくなるため、図９の構成にすると、漂遊イン
ダクタンス１２が大きくなり、その分レーザ発振効率が
低下するが、ドーナツ形状のフェライトコア１６ｉ〜１
６ｎは安価に入手できるというメリットがある。
ープ間を絶縁したり、または油中で使用したりとか、使
いづらい面があるので、これを避けるために、フェライ
トコアを図８のように分割したものをレーストラック形
状にして用いても良い。１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６
ｄ，１６ｅ，１６ｆは直線状のフェライトコア、１６ｇ
，１６ｈは半円状のフェライトコアである。フェライト
の方がアモルファスよりも飽和磁束密度が小さいので、
コア断面を大きくとる必要があり、このため漂遊インダ
クタンス１６がその分大きくなり、レーザ発振効率が低
下するが、使い勝手が良くなるというメリットがある。 更に、安価にするために図９のような配置も考えられる
。１６ｉ〜１６ｎはドーナツ形状のフェライトコア、１
７ｉ〜１７ｎは導体で、例えばフェライトコア１６ｉと
導体１７ｉで可飽和リアクトル１４ｉが形成される。１
４ｊ〜１４ｎも可飽和リアクトルであり、お互いに並列
に接続されている。図７に示す導体１７よりも図９に示
す並列接続された導体１７ｉ〜１７ｎの方がインダクタ
ンスが大きくなるため、図９の構成にすると、漂遊イン
ダクタンス１２が大きくなり、その分レーザ発振効率が
低下するが、ドーナツ形状のフェライトコア１６ｉ〜１
６ｎは安価に入手できるというメリットがある。
【００３４】実施例３．図１０はこの発明の更に他の実
施例を示す回路図である。これは上述した２つの実施例
を同時に盛り込んだものである。既に説明したように、
ダイオード１０には応答時間の遅れがあるため、ピーキ
ングコンデンサ３に発生する逆電圧を完全にゼロにする
ことはできない。また、ピーキングコンデンサ３にかか
る逆電圧を主放電電極１，２間に印加させないようにす
るには、可飽和リアクトル１４の断面積Ｓを（２）式で
決まる値より大きくする必要がある。このため、漂遊イ
ンダクタンス１２は可飽和リアクトル１４を入れること
により必ず増大し、その結果レーザ発振効率は低下する
。そこで図１０に示すようにダイオード１０と可飽和リ
アクトル１４を組合せて用いることにより以下のような
メリットが生ずる。ダイオード１０の応答遅れ時間によ
り発生した逆電圧は、可飽和リアクトル１４がブロック
するので、主放電電極１，２間に流れる逆電流は、可飽
和リアクトル１４の漏れ電流の値まで抑制される。また
ダイオード１０によりピーキングコンデンサ３に発生す
る逆電圧が小さくなる。図１１はこの時の各部の電圧、
電流を示す波形図である。ダイオード１０が無い場合の
図５の波形と比較すると明らかなように（Ｖ２ −Ｖ３
）の値が小さくなっている。従って、（２）式で決ま
る可飽和リアクトル１４のコア断面積Ｓを小さくできる
ので、漂遊インダクタンス１２も小さくできる。この結
果、レーザ発振効率をあまり低下させることなく、主放
電電極１，２間に流れる逆電流を最小にすることができ
る。この構成は、フェライトのように飽和磁束密度の低
いコア材料を用いて可飽和リアクトル１４を構成する場
合にはより効果的である。図１２は図１０の部分的な立
体回路図である。
施例を示す回路図である。これは上述した２つの実施例
を同時に盛り込んだものである。既に説明したように、
ダイオード１０には応答時間の遅れがあるため、ピーキ
ングコンデンサ３に発生する逆電圧を完全にゼロにする
ことはできない。また、ピーキングコンデンサ３にかか
る逆電圧を主放電電極１，２間に印加させないようにす
るには、可飽和リアクトル１４の断面積Ｓを（２）式で
決まる値より大きくする必要がある。このため、漂遊イ
ンダクタンス１２は可飽和リアクトル１４を入れること
により必ず増大し、その結果レーザ発振効率は低下する
。そこで図１０に示すようにダイオード１０と可飽和リ
アクトル１４を組合せて用いることにより以下のような
メリットが生ずる。ダイオード１０の応答遅れ時間によ
り発生した逆電圧は、可飽和リアクトル１４がブロック
するので、主放電電極１，２間に流れる逆電流は、可飽
和リアクトル１４の漏れ電流の値まで抑制される。また
ダイオード１０によりピーキングコンデンサ３に発生す
る逆電圧が小さくなる。図１１はこの時の各部の電圧、
電流を示す波形図である。ダイオード１０が無い場合の
図５の波形と比較すると明らかなように（Ｖ２ −Ｖ３
）の値が小さくなっている。従って、（２）式で決ま
る可飽和リアクトル１４のコア断面積Ｓを小さくできる
ので、漂遊インダクタンス１２も小さくできる。この結
果、レーザ発振効率をあまり低下させることなく、主放
電電極１，２間に流れる逆電流を最小にすることができ
る。この構成は、フェライトのように飽和磁束密度の低
いコア材料を用いて可飽和リアクトル１４を構成する場
合にはより効果的である。図１２は図１０の部分的な立
体回路図である。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、この発明は、相対する一
対の主放電電極各々の長手方向に分散して配置されかつ
上記一対の主放電電極と並列に接続される複数個のピー
キングコンデンサと、これらピーキングコンデンサが最
初に充電される方向に対して非導通の向きとなるように
上記ピーキングコンデンサと並列に接続されかつ上記各
主放電電極の長手方向に分散して配置された複数個のダ
イオード、または／およびピーキングコンデンサの一端
と一対の主放電電極のうちの一方の主放電電極との間に
接続された可飽和リアクトルとを備えているので、放電
集中による放電輝点の発生がなくなって電極寿命が長く
かつ高繰返し発振時にもレーザ発振効率の低下しない高
効率パルスレーザ装置を得ることができるという効果を
奏する。
対の主放電電極各々の長手方向に分散して配置されかつ
上記一対の主放電電極と並列に接続される複数個のピー
キングコンデンサと、これらピーキングコンデンサが最
初に充電される方向に対して非導通の向きとなるように
上記ピーキングコンデンサと並列に接続されかつ上記各
主放電電極の長手方向に分散して配置された複数個のダ
イオード、または／およびピーキングコンデンサの一端
と一対の主放電電極のうちの一方の主放電電極との間に
接続された可飽和リアクトルとを備えているので、放電
集中による放電輝点の発生がなくなって電極寿命が長く
かつ高繰返し発振時にもレーザ発振効率の低下しない高
効率パルスレーザ装置を得ることができるという効果を
奏する。
【図１】この発明の一実施例の立体回路図である。
【図２】この発明の一実施例の回路図である。
【図３】この発明の一実施例の回路動作を説明するため
の各部の電圧，電流を示す波形図である。
の各部の電圧，電流を示す波形図である。
【図４】この発明の他の実施例の回路図である。
【図５】この発明の他の実施例の回路動作を説明するた
めの各部の電圧，電流を示す波形図である。
めの各部の電圧，電流を示す波形図である。
【図６】この発明の他の実施例における可飽和リアクト
ルの動作を説明するためのＢ−Ｈ特性カーブ図である。
ルの動作を説明するためのＢ−Ｈ特性カーブ図である。
【図７】この発明の他の実施例の立体回路図である。
【図８】この発明の他の実施例における可飽和リアクト
ルのコアの平面図である。
ルのコアの平面図である。
【図９】この発明の他の実施例における可飽和リアクト
ルの立体配置図である。
ルの立体配置図である。
【図１０】この発明の更に他の実施例の回路図である。
【図１１】この発明の更に他の実施例の回路動作を説明
するための各部の電圧，電流を示す波形図である。
するための各部の電圧，電流を示す波形図である。
【図１２】この発明の更に他の実施例の立体回路図であ
る。
る。
【図１３】従来のパルスレーザ装置の回路図である。
【図１４】従来のパルスレーザ装置の回路動作を説明す
るための外部の電圧，電流を示す波形図である。
るための外部の電圧，電流を示す波形図である。
１ 主放電電極
２ 主放電電極
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ
ピーキングコンデンサ １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０
ｆ，１０ｇ，１０ｈダイオード １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ
抵抗 １４ 可飽和リアクトル
ピーキングコンデンサ １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０
ｆ，１０ｇ，１０ｈダイオード １１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ
抵抗 １４ 可飽和リアクトル
Claims (5)
- 【請求項１】 相対する一対の主放電電極と、これら
主放電電極各々の長手方向に分散して配置されかつ上記
一対の主方電電極と並列に接続される複数個のピーキン
グコンデンサと、これらピーキングコンデンサが最初に
充電される方向に対して非導通の向きとなるように上記
ピーキングコンデンサと並列に接続されかつ上記各主放
電電極の長手方向に分散して配置された複数個のダイオ
ードとを備えたことを特徴とするパルスレーザ装置。 - 【請求項２】 相対する一対の主放電電極と、これら
主放電電極各々の長手方向に分散して配置されかつ上記
一対の主放電電極と並列に接続された複数個のピーキン
グコンデンサと、これらピーキングコンデンサの一端と
上記一対の主放電電極のうちの一方の主放電電極との間
に接続された可飽和リアクトルとを備えたことを特徴と
するパルスレーザ装置。 - 【請求項３】 上記ピーキングコンデンサが最初に充
電される方向に対して非導通の向きとなるように上記ピ
ーキングコンデンサと並列に接続されかつ上記各主放電
電極の長手方向に分散して配置された複数個のダイオー
ドを備えたことを特徴とする請求項２のパルスレーザ装
置。 - 【請求項４】 上記一対の主放電電極と並列に接続さ
れた可飽和リアクトル動作安定用回路素子を備えたこと
を特徴とする請求項２または３のパルスレーザ装置。 - 【請求項５】 上記ダイオードと直列に接続された抵
抗を備え、上記ダイオードと上記抵抗の直列体が上記ピ
ーキングコンデンサと並列に接続されたことを特徴とす
る請求項１，３または４のパルスレーザ装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3121006A JP2738990B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | パルスレーザ装置 |
| TW081104061A TW209324B (ja) | 1991-05-27 | 1992-05-25 | |
| CA002069368A CA2069368C (en) | 1991-05-27 | 1992-05-25 | Pulsed laser |
| EP92304801A EP0516397B1 (en) | 1991-05-27 | 1992-05-27 | Pulsed laser |
| US07/888,614 US5267253A (en) | 1991-05-27 | 1992-05-27 | Pulsed laser |
| KR1019920009054A KR960005579B1 (ko) | 1991-05-27 | 1992-05-27 | 펄스레이저장치 |
| DE69202301T DE69202301T2 (de) | 1991-05-27 | 1992-05-27 | Gepulster Laser. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3121006A JP2738990B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | パルスレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04348574A true JPH04348574A (ja) | 1992-12-03 |
| JP2738990B2 JP2738990B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=14800459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3121006A Expired - Fee Related JP2738990B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | パルスレーザ装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5267253A (ja) |
| EP (1) | EP0516397B1 (ja) |
| JP (1) | JP2738990B2 (ja) |
| KR (1) | KR960005579B1 (ja) |
| CA (1) | CA2069368C (ja) |
| DE (1) | DE69202301T2 (ja) |
| TW (1) | TW209324B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010092892A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Gigaphoton Inc | パルスレーザ用電源装置 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2701606B1 (fr) * | 1993-02-10 | 1995-04-14 | Sat | Laser impulsionnel à gaz, à impulsion de durée allongée. |
| GB9318359D0 (en) * | 1993-09-04 | 1993-10-20 | Secr Defence | Pulsed gas lasers |
| US5822343A (en) * | 1994-08-26 | 1998-10-13 | Psc Inc. | Operating and control system for lasers useful in bar code scanners |
| US5612529A (en) * | 1994-10-31 | 1997-03-18 | Psc Inc. | System for bar code reading and scanning with automatic gain control |
| US5834750A (en) * | 1995-02-28 | 1998-11-10 | Psc, Inc. | Bar code scanning system for automatically maintaining constant the amplitude of light reflected from a bar code |
| US5914974A (en) * | 1997-02-21 | 1999-06-22 | Cymer, Inc. | Method and apparatus for eliminating reflected energy due to stage mismatch in nonlinear magnetic compression modules |
| DE19845586B4 (de) * | 1997-10-03 | 2008-04-03 | Komatsu Ltd. | Entladungsschaltung für einen Impulslaser mit einer Impulsleistungsquelle |
| US6650679B1 (en) | 1999-02-10 | 2003-11-18 | Lambda Physik Ag | Preionization arrangement for gas laser |
| US6456643B1 (en) | 1999-03-31 | 2002-09-24 | Lambda Physik Ag | Surface preionization for gas lasers |
| US6757315B1 (en) | 1999-02-10 | 2004-06-29 | Lambda Physik Ag | Corona preionization assembly for a gas laser |
| JP3775469B2 (ja) * | 2000-03-15 | 2006-05-17 | ウシオ電機株式会社 | ＡｒＦエキシマレーザ装置、ＫｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置 |
| WO2001084678A2 (en) * | 2000-04-18 | 2001-11-08 | Lambda Physik Ag | Stabilization technique for high repetition rate gas discharge lasers |
| US6763049B1 (en) | 2000-06-15 | 2004-07-13 | Lambda Emi | Very high repetition rate power supply system and method |
| US6671302B2 (en) | 2000-08-11 | 2003-12-30 | Lambda Physik Ag | Device for self-initiated UV pre-ionization of a repetitively pulsed gas laser |
| DE10042292B4 (de) * | 2000-08-29 | 2004-08-12 | Tuilaser Ag | Verfahren zum Betreiben eines Excimer-Laser |
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| JPS6313387A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Nec Corp | パルスガスレ−ザ装置 |
| JPS63136679A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-08 | Toshiba Corp | ガスレ−ザ発振装置 |
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| US4722091A (en) * | 1986-02-24 | 1988-01-26 | Rca Corporation | Hybrid laser power supply |
| JPH03504429A (ja) * | 1988-04-20 | 1991-09-26 | シーメンス アクチェンゲゼルシヤフト | 特にｔｅガスレーザー用の高出力の高電圧パルス発生装置および方法 |
| US4975921A (en) * | 1989-03-29 | 1990-12-04 | Lasertechnics, Inc. | Integrated prepulse circuits for efficient excitation of gas lasers |
-
1991
- 1991-05-27 JP JP3121006A patent/JP2738990B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-25 CA CA002069368A patent/CA2069368C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-25 TW TW081104061A patent/TW209324B/zh active
- 1992-05-27 US US07/888,614 patent/US5267253A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-27 EP EP92304801A patent/EP0516397B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-27 DE DE69202301T patent/DE69202301T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-27 KR KR1019920009054A patent/KR960005579B1/ko not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6313387A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-20 | Nec Corp | パルスガスレ−ザ装置 |
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| JP2010092892A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Gigaphoton Inc | パルスレーザ用電源装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| CA2069368C (en) | 1996-03-05 |
| KR960005579B1 (ko) | 1996-04-26 |
| EP0516397B1 (en) | 1995-05-03 |
| TW209324B (ja) | 1993-07-11 |
| JP2738990B2 (ja) | 1998-04-08 |
| DE69202301T2 (de) | 1996-02-08 |
| CA2069368A1 (en) | 1992-11-28 |
| KR920022604A (ko) | 1992-12-19 |
| US5267253A (en) | 1993-11-30 |
| DE69202301D1 (de) | 1995-06-08 |
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