JPH0626261B2 - レーザ励起装置 - Google Patents
レーザ励起装置Info
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- JPH0626261B2 JPH0626261B2 JP24455987A JP24455987A JPH0626261B2 JP H0626261 B2 JPH0626261 B2 JP H0626261B2 JP 24455987 A JP24455987 A JP 24455987A JP 24455987 A JP24455987 A JP 24455987A JP H0626261 B2 JPH0626261 B2 JP H0626261B2
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- charging
- discharging
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- laser
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Links
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 30
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 9
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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)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ励起装置に関し、特に金属蒸気をレーザ
媒質とする金属蒸気レーザにおいて、大出力レーザ光を
安定に発生させることができるレーザ励起装置に関す
る。
媒質とする金属蒸気レーザにおいて、大出力レーザ光を
安定に発生させることができるレーザ励起装置に関す
る。
近年、高いくり返し周波数を持ち、高効率で高出力を発
生させることのできる金属蒸気をレーザ媒質とするレー
ザが、レーザを用いたウラン濃縮やレーザによる医療な
どの分野で応用されつつある。金属蒸気としては、例え
ば銅（レーザ波長５１１ｎｍ，５７８ｎｍ）、金（６２
８ｎｍ）などが挙げられる。
生させることのできる金属蒸気をレーザ媒質とするレー
ザが、レーザを用いたウラン濃縮やレーザによる医療な
どの分野で応用されつつある。金属蒸気としては、例え
ば銅（レーザ波長５１１ｎｍ，５７８ｎｍ）、金（６２
８ｎｍ）などが挙げられる。
これらの金属蒸気レーザは、第２図に示すような励起回
路の構成をとっていた。例えば銅蒸気レーザに関し、第
２図を用いてその動作概要を説明する。充電用電源１の
直流電源Ｖ０からの出力電荷は充電用コンデンサＣに蓄
積され、さらに充電用インダクタンスＬ，ダイオード２
２，充電用抵抗２の経路をたどって放電用コンデンサ２
３に蓄えられる。放電用コンデンサ２３が充電されたあ
と、パルス発生器２０から出力されグリッド駆動回路２
１により所定の電圧に整形された信号がスイッチング素
子２４のグリッドに入力され、上記スイッチング素子２
４を導通せしめる。放電用コンデンサ２３に蓄積された
電荷は、この導通によりピーキングコンデンサ４に充電
されるが、通常、ピーキングコンデンサ４の値は放電用
コンデンサ２３の値の数分の１に設定されるため、ピー
キングコンデンサ４の両端に発生した電圧は放電用コン
デンサ２３の充電電圧より数倍多くなる。これによりレ
ーザ管３の中に封じ込めらた放電用バッファーガスが電
離される。
路の構成をとっていた。例えば銅蒸気レーザに関し、第
２図を用いてその動作概要を説明する。充電用電源１の
直流電源Ｖ０からの出力電荷は充電用コンデンサＣに蓄
積され、さらに充電用インダクタンスＬ，ダイオード２
２，充電用抵抗２の経路をたどって放電用コンデンサ２
３に蓄えられる。放電用コンデンサ２３が充電されたあ
と、パルス発生器２０から出力されグリッド駆動回路２
１により所定の電圧に整形された信号がスイッチング素
子２４のグリッドに入力され、上記スイッチング素子２
４を導通せしめる。放電用コンデンサ２３に蓄積された
電荷は、この導通によりピーキングコンデンサ４に充電
されるが、通常、ピーキングコンデンサ４の値は放電用
コンデンサ２３の値の数分の１に設定されるため、ピー
キングコンデンサ４の両端に発生した電圧は放電用コン
デンサ２３の充電電圧より数倍多くなる。これによりレ
ーザ管３の中に封じ込めらた放電用バッファーガスが電
離される。
電離されたバッファーガスは、その中に含まれる金属蒸
気を衝突励起してレーザー動作を形成せしめる。ここで
重要なことは、レーザ媒質である金属蒸気のレーザ上準
位の寿命は数１０ナノ秒程度と短いため、有効な励起を
行なうためには、バッファーガズの電離すなわちレーザ
管の放電を上記の時間値と同等もしくはより短い時間に
行なわれなければならないことである。このため、放電
用コンデンサ２３およびピーキングコンデンサ４，スイ
ッチング素子２４は短時間動作に適したものを選び、さ
らにレーザ管３および蒸気コンデンサ、スイッチング素
子からなる回路の構成も短時間動作に適したもので構成
される。ピーキングコンデンサ４の設置もそのための１
つの手段とされている。
気を衝突励起してレーザー動作を形成せしめる。ここで
重要なことは、レーザ媒質である金属蒸気のレーザ上準
位の寿命は数１０ナノ秒程度と短いため、有効な励起を
行なうためには、バッファーガズの電離すなわちレーザ
管の放電を上記の時間値と同等もしくはより短い時間に
行なわれなければならないことである。このため、放電
用コンデンサ２３およびピーキングコンデンサ４，スイ
ッチング素子２４は短時間動作に適したものを選び、さ
らにレーザ管３および蒸気コンデンサ、スイッチング素
子からなる回路の構成も短時間動作に適したもので構成
される。ピーキングコンデンサ４の設置もそのための１
つの手段とされている。
以上説明した金属蒸気レーザの励起回路におけるスイッ
チング素子２４として現在最もよく使用されているもの
はサイラトロンである。サイラトロンは高電圧・大電流
のスイッチング素子としてよく知られている。
チング素子２４として現在最もよく使用されているもの
はサイラトロンである。サイラトロンは高電圧・大電流
のスイッチング素子としてよく知られている。
上述した従来のレーザ励起装置には、しかしながら次の
ような問題がある。すなわち、サイラトロンを実際の金
属蒸気レーザにおいて典型的な動作条件である１０〜２
０にＶ程度の高圧かつ数１０ナノ秒程度の短時間で動作
させる時、サイラトロンが取り扱える電力容量は現状で
はせいぜい１０ｋｗ程度が最大であるといわれている。
したがって金属蒸気レーザの大出力化を図る場合、その
出力の上限はサイラトロンによって制限されてしまうと
いう欠点がある。
ような問題がある。すなわち、サイラトロンを実際の金
属蒸気レーザにおいて典型的な動作条件である１０〜２
０にＶ程度の高圧かつ数１０ナノ秒程度の短時間で動作
させる時、サイラトロンが取り扱える電力容量は現状で
はせいぜい１０ｋｗ程度が最大であるといわれている。
したがって金属蒸気レーザの大出力化を図る場合、その
出力の上限はサイラトロンによって制限されてしまうと
いう欠点がある。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、１個あたり電力
容量が小さいサイラトロンをスイッチング素子として利
用しても大電力のレーザ管の放電が可能なレーザ励起装
置を提供することにある。
容量が小さいサイラトロンをスイッチング素子として利
用しても大電力のレーザ管の放電が可能なレーザ励起装
置を提供することにある。
本発明のレーザ励起装置は、それぞれが放電用コンデン
サと逆流防止用ダイオードとスイッチング素子とを備え
るとともに励起すべきレーザ管に並列に配置された充電
用抵抗とピーキングコンデンサを共有し充電用電源と前
記レーザ管との間に並列に配置された複数の充・放電回
路と、前記複数の充・放電回路の有する各スイッチング
素子を駆動する複数のスイッチング素子駆動回路と、こ
のスイッチング素子駆動回路の動作のタイミングを前記
複数の充・放電回路の特性の変動分を補償するように調
節する複数の遅延回路とを備えて構成される。
サと逆流防止用ダイオードとスイッチング素子とを備え
るとともに励起すべきレーザ管に並列に配置された充電
用抵抗とピーキングコンデンサを共有し充電用電源と前
記レーザ管との間に並列に配置された複数の充・放電回
路と、前記複数の充・放電回路の有する各スイッチング
素子を駆動する複数のスイッチング素子駆動回路と、こ
のスイッチング素子駆動回路の動作のタイミングを前記
複数の充・放電回路の特性の変動分を補償するように調
節する複数の遅延回路とを備えて構成される。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。第１図
に示す実施例は充電用電源１，充電用抵抗２，レーザ管
３，ピーキングコンデンサ４，レーザ管３に放電するた
めの電荷を蓄積するための放電用コンデンサ５〜７，上
記各コンデンサに充電するための充電用インダクタンス
Ｌおよび充電用抵抗２，上記放電用コンデンサ５〜７に
蓄積された電荷が逆流しないようにする逆流防止用ダイ
オード８〜１０と，放電用コンデンサ５〜７に蓄積され
た電荷を放電するためのスイッチング素子１１〜１３，
レーザ管３に充電電圧より高い電圧を印加する役目をす
るピーキングコンデンサ４，逆流防止用ダイオード８〜
１０と放電用コンデンサ５〜６とスイッチング素子１１
〜１３とから構成される並列接続の充・放電回路を複数
個，本実施例の場合は３個、含んで構成される充・放電
回路２５，スイッチング素子１１〜１３を駆動するスイ
ッチング素子駆動回路１７〜１９，前記スイッチング素
子駆動回路の動作のタイミングを調整する遅延回路１４
〜１６，およびパルス発生器２０を備えて構成されてい
る。
に示す実施例は充電用電源１，充電用抵抗２，レーザ管
３，ピーキングコンデンサ４，レーザ管３に放電するた
めの電荷を蓄積するための放電用コンデンサ５〜７，上
記各コンデンサに充電するための充電用インダクタンス
Ｌおよび充電用抵抗２，上記放電用コンデンサ５〜７に
蓄積された電荷が逆流しないようにする逆流防止用ダイ
オード８〜１０と，放電用コンデンサ５〜７に蓄積され
た電荷を放電するためのスイッチング素子１１〜１３，
レーザ管３に充電電圧より高い電圧を印加する役目をす
るピーキングコンデンサ４，逆流防止用ダイオード８〜
１０と放電用コンデンサ５〜６とスイッチング素子１１
〜１３とから構成される並列接続の充・放電回路を複数
個，本実施例の場合は３個、含んで構成される充・放電
回路２５，スイッチング素子１１〜１３を駆動するスイ
ッチング素子駆動回路１７〜１９，前記スイッチング素
子駆動回路の動作のタイミングを調整する遅延回路１４
〜１６，およびパルス発生器２０を備えて構成されてい
る。
次に本実施例のレーザ励起装置の動作について説明す
る。スイッチング素子が１個ではレーザ管３を励起する
に必要な電力容量を扱い切れない場合、上述したように
複数個のスイッチング素子と含む充・放電回路を付加す
ることにより所要の電力をレーザ管３に供給できる。こ
こでそれぞれの充・放電回路は、構成する逆流防止用ダ
イオード８〜１０や、放電用コンデンサ５〜７や、スイ
ッチング素子１１〜１３の性能のバラツキにより若干の
タイミングずれが発生することがある。これを改善する
には、それぞれのスイッチング素子のスイッチの時刻を
同期するために上記スイッチング素子駆動回路１７〜１
９に入力される信号を適切な遅延回路を用いて時刻調整
すればよい。これを実現するのが遅延回路１４〜１６で
ある。また、この場合、レーザ管３から見た充・放電回
路のインダクタンスは、複数個の充・放電回路が並列に
接続されているため単一の場合にも低くなる。したがっ
て、立ち上りの早い、すなわち短時間でのレーザー管の
放電が得られ、レーザ動作にとって好適である。また逆
流防止用ダイオード８〜１０は、他の充・放電回路のス
イッチング素子が誤って導通しても、当該充・放電回路
の放電用コンデンサに蓄積された電荷がダイオードによ
って阻止されて流れないため、誤って導通したスイッチ
ング素子の破壊を防ぐことができる。
る。スイッチング素子が１個ではレーザ管３を励起する
に必要な電力容量を扱い切れない場合、上述したように
複数個のスイッチング素子と含む充・放電回路を付加す
ることにより所要の電力をレーザ管３に供給できる。こ
こでそれぞれの充・放電回路は、構成する逆流防止用ダ
イオード８〜１０や、放電用コンデンサ５〜７や、スイ
ッチング素子１１〜１３の性能のバラツキにより若干の
タイミングずれが発生することがある。これを改善する
には、それぞれのスイッチング素子のスイッチの時刻を
同期するために上記スイッチング素子駆動回路１７〜１
９に入力される信号を適切な遅延回路を用いて時刻調整
すればよい。これを実現するのが遅延回路１４〜１６で
ある。また、この場合、レーザ管３から見た充・放電回
路のインダクタンスは、複数個の充・放電回路が並列に
接続されているため単一の場合にも低くなる。したがっ
て、立ち上りの早い、すなわち短時間でのレーザー管の
放電が得られ、レーザ動作にとって好適である。また逆
流防止用ダイオード８〜１０は、他の充・放電回路のス
イッチング素子が誤って導通しても、当該充・放電回路
の放電用コンデンサに蓄積された電荷がダイオードによ
って阻止されて流れないため、誤って導通したスイッチ
ング素子の破壊を防ぐことができる。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、逆流防止用ダイオ
ードと放電用コンデンサとスイッチング素子とから成る
充・放電回路を負荷であるレーザ管と並列に複数個接続
することにより、１個あたりの電力容量が小さいスイッ
チング素子によっても大電力のレーザ管の放電を行なう
ことができるという効果がある。
ードと放電用コンデンサとスイッチング素子とから成る
充・放電回路を負荷であるレーザ管と並列に複数個接続
することにより、１個あたりの電力容量が小さいスイッ
チング素子によっても大電力のレーザ管の放電を行なう
ことができるという効果がある。
第１図は本発明のレーザ励起装置の一実施例を示す構成
図、第２図は従来のレーザ励起装置の典型的な構成を示
す構成図である。 １……充電用電源、２……充電用抵抗、３……レーザ
管、４……ピーキングコンデンサ、５〜７……放電用コ
ンデンサ、８〜１０……逆流防止用ダイドード、１１〜
１３……スイッチング素子、１４〜１６……遅延回路、
１７〜１９……スイッチング素子駆動回路、２０……パ
ルス発生器、２１……グリッド駆動回路、２２……ダイ
オード、２３……放電用コンデンサ、２４……スイッチ
ング素子、２５……充・放電回路。
図、第２図は従来のレーザ励起装置の典型的な構成を示
す構成図である。 １……充電用電源、２……充電用抵抗、３……レーザ
管、４……ピーキングコンデンサ、５〜７……放電用コ
ンデンサ、８〜１０……逆流防止用ダイドード、１１〜
１３……スイッチング素子、１４〜１６……遅延回路、
１７〜１９……スイッチング素子駆動回路、２０……パ
ルス発生器、２１……グリッド駆動回路、２２……ダイ
オード、２３……放電用コンデンサ、２４……スイッチ
ング素子、２５……充・放電回路。
Claims (1)
- 【請求項１】それぞれが放電用コンデンサと逆流防止用
ダイオードとスイッチング素子とを備えるとともに励起
すべきレーザ管に並列に配置された充電用抵抗とピーキ
ングコンデンサを共有し充電用電源と前記レーザ管との
間に並列に配置された複数の充・放電回路と、前記複数
の充・放電回路の有する各スイッチング素子を駆動する
複数のスイッチング素子駆動回路と、このスイッチング
素子駆動回路の動作のタイミングを前記複数の充・放電
回路の特性の変動分を補償するように調節する複数の遅
延回路とを備えて成ることを特徴とするレーザ励起回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24455987A JPH0626261B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | レーザ励起装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24455987A JPH0626261B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | レーザ励起装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6484765A JPS6484765A (en) | 1989-03-30 |
| JPH0626261B2 true JPH0626261B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=17120511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24455987A Expired - Lifetime JPH0626261B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | レーザ励起装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626261B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628244B2 (ja) * | 1987-12-09 | 1994-04-13 | 株式会社東芝 | レーザ増幅器装置の励起制御装置 |
| WO1993025319A1 (en) * | 1992-06-17 | 1993-12-23 | Yoshino Kogyosho Co., Ltd. | Spout hole for pump |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP24455987A patent/JPH0626261B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6484765A (en) | 1989-03-30 |
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