JPS6018154B2 - 高エネルギ−レ−ザ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は無アークコンデンサ放電によって励起される
高エネルギーレーザーを対象とする。

この種のレーザー装置は例えば いＯｐｔｏＥｌｅｃｔ
−ｍｎｉｃｓ″，４ｐ．４３一４９（１９７２）および
、、Ａｐｐ−ｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ戊ｔｔｅ岱〆，２
５〔１２〕ｐ．７０３−７０５（１９７４）に記載され
ている。これらの装置およびその他の装置においてもし
ーザ−煤質ガスの励起には低インダクタンスコンデンサ
に蓄積されたエネルギーが使用される。このコンデンサ
は帯状導体として構成されその蓄積エネルギーは高速度
スイッチ例えば火花間隙を通してレーザー管の放電室電
極に導かれる。この種のレーザー励起には多くの問題が
あるが特にコンデンサにできるだけ大きな電気エネルギ
ーを蓄積することと、レーザー管の励起電極の間にアー
ク放電の発生を避けて規定の電界においてレーザーガス
を一様に励起することとの一つの問題が重要である。第
一の問題に対して帯状導体の容量が例えば長さ１机の放
電路の場合０．０１仏Ｆと０．１仏Ｆの間にあることが
限界となりこの限界は高エネルギーレーザーに要求され
る値よりも遥に低い。第二の問題の解決に対しては既に
特殊な形態の帯状導体コンデンサと放電表面を多数の並
列刃形とすることが提案されている。しかしこのような
電極表面形状はしーザーの連続運転に対しては不適当で
ある。この発明の目的は「冒頭に挙げた高エネルギーレ
ーザーを改良して帯状導体コンデンサに比べて大容量の
キャパシタンスがエネルギー供給に使用され、しかもレ
ーザーガスの一様な励起が連続動作に際しても保証され
るようにすることである。

この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙げた構
成とすることによって達成される。この発明の展開とそ
れによる有利な実施態様は特許請求の範囲第２項以下に
示されている。それによればコンデンサ電極と放電電極
の間の結合はィンダクタンスが著しく低い形態のものと
することができる。空間的にこの系に組合わされた火花
間隙についても同様である。次に図面に示した実施例に
ついてこの発明を更に詳細に説明する。

第１図はこの発明の装置に使用されるコンデンサの構成
を示す断面図である。このコンデンサの外観は第２図以
下に示されている。第１図は第２図の１−１線に沿う断
面を示している。電力コンデンサ１は一点鎖線で示した
レーザー管軸に垂直に絶縁盤６をはさんで積み重ねられ
た金属電極層２および４から構成されている。これらの
金属電極は第２図以下に示されているような形状に切り
とられていて空室７を形成する。この空室内にコンデン
サ電極層２の部分面３と電極層４の部分面５が突出しこ
れらの部分面は橋絡片２３および４５によって連結され
ている。充電電源と負荷（今の場合これはしーザー管で
ある）はこの部分に接続される。これらの橋絡片目体を
放電電極としてそれによってコンデンサ蓄積エネルギー
の総導導体を省略し、同時に電極層に蓄積されたエネル
ギーをレーザー管の放電電極に一様に分布して導くこと
ができる。このように構成されたコンデンサに可能な容
量の大きさを次の数値例によって明らかにする。

金属層２と４が大きく見て半径０．５机の円形であると
し空室７の半径を０．１５の、絶縁層６の厚さを１柵と
すればコンデンサの長さｌｍに対して全面積は約５３０
〆、容量はｌｍ当り１４山Ｆとなるから充電電圧を５皿
Ｖとすればコンデンサに蓄積されるエネルギーは１８０
００Ｊである。コンデンサの外半径を１肌とすればｌｍ
当りの容量は約６２山Ｆとなり印加電圧５皿Ｖのときの
蓄積エネルギーは８０×１ぴＪに上昇する。この数値例
からこのコンデンサ構造が適当なしーザー煤質に対して
高出力レーザー発振を可能にすることは明らかである。
第２図はこの発明の簡単な実施例を示す。

し−ザー管８はコンデンサ１の空室７内内に設置されコ
ンデンサ電極層の部分面３と５がレーザー管内に突き出
ている。この場合これらの部分面を連結する橋絡片は必
要ではなく、同じ極性の金属層間の結合はコンデンサー
の外表面で行なうことができる。この結合部は図面に示
されていない。櫛状に構成された電極３１と５１の間の
印加電圧の正確な制御に対してはコンデンサーの充電電
圧をレーザー管８の放電開始電圧よりも低く保ち、放電
を開始させるための点火電極８４を一方の電極５１の近
くでレーザー管８の壁に固定する。コンデンサ１を放電
させるため図に示すように補助高圧電源９６を設け、そ
の一極は電極３１に、池極は高速スイッチ９６を介して
点火電極８４に結合する。スイッチ９６を閉結すると点
火電極８４に火花放電が発生し荷電体を放電室に供給し
紫外線の作用で電離を起させるからコンデンサ１に蓄積
されていたエネルギーが極めて急激に且つアーク放電を
起すことなく放出される。この発明の第二の実施例を第
３図に示す。

ここでもレーザー管８はコンデンサ１の電極４５と２３
の間に置かれている。これらの電極はコンデンサ電極層
の部分面５および３の橋絡片でありレーザー管８内に突
き出している。レーザー管８の内室は補助電極８２と８
３により上下に重った三つの分室８５，８６および８７
に分割され、補助電極８３とコンデンサ電極４５には電
極層９１，９２とその間に置かれた絶縁層９４から成る
帯状導体コンデンサ９が接続されている。これらの電極
層の間に高速度スイッチ例えばサィラトロン９３がレー
ザー起動用として挿入されている。この装置は次のよう
に動作する。室８６にはしーザー嬢質例えばコンデンサ
放電によって励起されるガスを入れる。このガスの放電
始電圧はコンデンサ１の充電電圧より低くする。放電の
点火前は電極８２と８３間の電位差が封入ガスの放電開
始電圧以下である。能動レーザー空間の上下にある分室
８５と８７にもガス封入されているがこのガスの圧力と
電極間隔は印加電圧による破壊放電が起らないように選
ばれている。これらの室を真空火花間隙として構成する
ことも可能である。中間電極８３には帯状電極層９２が
接続され、他方の帯状電極層９１はコンデンサ電極４５
に接続されている。コンデンサーを放電させるにはスイ
ッチ９３（例えばサィラトロン）を短絡する。

これにより電極８３の電位が上昇し電極２３との間の破
壊放電を誘起し、電極８３をコンデンサ電極２３と等電
位に置く。その結果電極８２と８３の間および電極８２
と４５の間の電界が破壊放電電界値以上となり、コンデ
ンサの急激な一様放電が開始される。この発明の第三の
実施例を第４図に示す。

第３図の実施例が三放電室系と呼ぶことができるのに対
して第４図の実施例は二放電室系である。下の室８９が
実際のレーザー室であって上方の室８８は第３図の実施
例の分室８７と８５と同様な開閉火花間隙である。室８
Ｍこは第２図の実施例と同様に点火電極８４が設けられ
帯状導体コンデンサ９の電極層９１に接続されている。
他方の電極層９２はコンデンサ電極２３に接続される。
電極２３はこの場合一方のレーザー電極となり、中間に
設けられた補助電極８１が他方のレーザー電極となる。
レーザー嬢質ガスは放電室８９に入れ、補助電極８１と
コンデンサ電極２３の間の電位差は破壊放電電圧以下と
する。また室８８内の電界も自発放電を誘起しない値に
する。ここで帯状導体コンデンサに設けられたスイッチ
９３を閉結すると点火電極８４の電位が変化し、直ちに
電極４５に向って火花放電が起り、この電極の電位が補
助電極８１の電位まで低下する。その結果コンデンサの
全電圧が補助電極８１とコンデンサ電極２３の間にかか
り、そこの電界が破壊放電電界値を超え、放電が起って
レーザー煤質を励起する。上記の実施例においてコンデ
ンサの充電電圧を５０ｋＶとするときコンデンサ１を土
２球Ｖに充電するのが有効であり、これによって周囲に
対する電気絶縁の問題が簡単となる。スイッチング火花
間隙の充填ガスには電気陰性ガス例えばＳＦ６を加える
ことができる。このようなコンデンサとしーザーとの組
合せは放電電極の全長に亘つてのエネルギーのほぼ完全
に一様な放出を可能にし、不均等な電流分布に塞く電極
間のアーク放電の発生を避けることができる。この発明
に対しては上記以外の実施例も当然可能であるが、この
発明の特徴である電力コンデンサの使用によって可能と
なる高出力レーザの運転は上記の実施例によって充分明
にされている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置に使用されるコンデンサの断面
図、第２図と第３図と第４図はそれぞれこの発明の異な
る実施例の見取図である。 第２図において１は電力コンデンサ、７はこのコンデン
サの空室、８はしーザー管、９５は高速度スイッチ、９
６は補助高圧電源である。Ｆｉ９．１ Ｆｉｇ．２ Ｆｉｇ．３ Ｆｉ９ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 横に向つて口を明けた形の切り込みを持ちレーザー
   軸に垂直に拡がる多数の金属電極層２，４が間に絶縁盤
   をはさんでレーザー軸方向に積み重ねられて構成された
   コンデンサ内にレーザー管８が空間的に組み込まれてい
   ること、コンデンサ電極層から出て電極層の切込みによ
   つて形成された空室７に対向して突き出した電極３と５
   ；２３と４５がレーザー管８に結合されていることを特
   徴とするレーザーの光学軸に垂直に拡がるコンデンサ電
   極層とコンデンサ電極層の切り込み内に置かれたレーザ
   ー管を備え、無アークコンデンサ放電によつて励起され
   る高エネルギーレーザー。 ２ コンデンサ電極層２，４から出て電極２３，４５を
   形成する部分面３，５がレーザー管８の放電室内にくし
   形に突出していること、放電の発生のために放電室の全
   長に亘つて拡がる点火電極８４が一つの電極系５１の近
   くにおいてレーザー管壁に設けられ、高速度スイツチ９
   ５を介して補助の高電圧源に結ばれていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の高エネルギーレーザー
   。 ３ レーザー管内に突出したコンデンサ電極２３，４５
   の間に二つの補助電極８２，８３が設けられレーザー管
   を上下に重なつた三つの室８５，８６，８７に分割する
   こと、補助電極８３と電極４５が二つの電極層９１，９
   ２とその間に置かれた絶縁層９４から成り電極層９１，
   ９２の間に高速度スイツチ９３が短絡スイツチとして設
   けられている帯状導体コンデンサ９に接続されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高エネルギ
   ーレーザー。 ４ レーザー管８が一つの補助電極８１によつて二つの
   室８８，８９に分割されていること、室８９はコンデン
   サ電極２３を備えて本来のレーザー空間を構成し、室８
   ９は点火電極８４とコンデンサ電極４５を備えて開閉火
   花間隙を構成すること、この火花間隙は一方の電極層９
   １が点火電極結ばれ他方の電極層９２がコンデンサ電極
   ２３に結ばれ短絡スイツチを備える条帯コンデンサ９に
   よつて放電を発生することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の高エネルギーレーザー。