JPS639675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 気体レーザは、気密容器に封入したガスをガス
放電によつて励起し、励起状態のガス分子やガス
原子の発光を共振させるもので、単色性が優れ、
コヒーレンスが質的に異なる光が得られる。

強度の大きなレーザを得るために、ガス放電は
共振器内の光路に沿つて同時に均一に発生させな
ければならない。このため所望のガスを封入した
気密容器内に狭い間隙をもつ２つの平行な電極を
設けたレーザ管を用いる。

このようなレーザ管は、封入ガスの圧力が比較
的低いときは電極に沿つて均一な放電を生じるが
高いときはストリーマ状のアーク放電、すなわち
電極の一部において局部的な放電を生ずる。

このような局部的な放電を防止し、電極に沿つ
て均一な放電を生じるため、前述の狭い間隙をも
つ２つの平行な電極（以下主放電電極という）の
他に、上記主放電電極に沿つて補助放電電極を設
け、上記主放電電極による放電に先立つて、補助
放電電極を放電させ、十分なイオンを発生した後
に主放電電極を放電する方法が用いられていた。

以下に第１図、第２図および第３図を用いて、
本発明に係るレーザ管の構造を説明する。

第１図はレーザ管２０の縦断面図で有底円筒状
の気密容器２５内に直線状の電極２６および２７
が円筒軸に平行に、かつ円筒軸付近に設けられて
いる。上記電極２６と２７は主放電電極である。
このレーザ管２０には、クリプトン５％、ヘリウ
ム94.8％、フツ素0.2％（圧力比）の混合ガスが
2.5気圧封入されている。２８は補助放電電極で、
第１図Ａ―Ａ断面図である第２図に示す主放電電
極２６と２７との間隙を最大視角で見る気密容器
２５の内壁に設けられている。第３図は、補助放
電電極の構造を示す縦断面図で、電気絶縁性の基
板２９の第１の面に長手方向に連続した導電層３
０を設け、上記導電層３０は上記基板２９の一端
で、第２の面の導電層３１に接続すると共に第２
の面上に島状の導電層３２…３９が電気的に弧立
して一列に配列してある。補助放電電極２８は、
島状の導電層３２…３９を主放電電極２６と２７
の間隙に対向し、導電層３０を気密容器２５の内
壁に対向して気密容器２５に固定し、導電層３０
に導入線４０を、導電層３１から最も遠い位置に
ある島状の電極３９に導入線４１を接続して、気
密容器２５の外から電圧を加えることができるよ
うにしてある。導入線４０と導入線４１に直流高
電圧を加えたとき、最初に島状の導電層３９と３
８の間で放電し、順次放電が発展し、島状の導電
層３１から３９までの隣接する島状の導電層の間
で放電し、封入気体をイオン化する。

上述のようなレーザ管において、主放電電極２
６と２７の間にレーザ光を発生するために25キロ
ボルト以上の高圧を印加するが、このとき補助放
電電極２８は主放電電極２６，２７に平行して設
けられ、通常主放電電極２６あるいは２７のいず
れかの電位と同一の電位を与えられているから、
補助放電電極２８と１つの主放電電極との間で放
電が起こり易く、そのとき主放電電極２６と２７
の間で放電が発生しないか、極めて弱い放電が発
生するため、レーザ光を発生することができな
い。

本発明は上述のように欠点を除いたレーザ管の
放電電極回路に関するものである。

本発明は、前述のように補助放電電極と主放電
電極との間に不要な放電を生ずる恐れのないレー
ザ管の放電電源回路である。

第４図に示した従来のレーザ管の放電電源回路
と第６図に示した本発明のレーザ管の放電電源回
路とを対比して本発明を詳細に説明する。第４図
において、２０はレーザ管で、２６と２７はその
主放電電極、３１と３９はその補助放電電極であ
る。１は５マイクロヘンリの第１のインダクタ、
２は16ナノフアラツドの第１のキヤパシタ、３も
16ナノフアラツドの第２のキヤパシタで、第１の
インダクタ１と第１のキヤパシタ２と第２のキヤ
パシタ３は直列に接続され、閉回路を構成する。
第１のインダクタの両端はレーザ管２０の主放電
電極２６と２７にそれぞれ接続してある。第２の
キヤパシタ３の両端には、例えばトリガードスパ
ークギヤツプのような高電圧に耐える第１のスイ
ツチ４と25キロボルトの電圧を出力する第１の直
流高圧電源５が接続してある。上述の回路は主放
電電源回路を構成し、第１のスイツチ４のトリガ
端子にトリガ信号が入力したとき、第１のキヤパ
シタ２と第２のキヤパシタ３に蓄積された電荷が
第１のインダクタ１を流れてその両端に高電圧が
発生する。８は６ナノフアラツドの第３のキヤパ
シタ、６は10マイクロヘンリの第２のインダク
タ、９はトリガードスパークギヤツプのような高
電圧に耐える第２のスイツチで、第３のキヤパシ
タ８と第２のインダクタ６と第２のスイツチ９
は、上記の順に直列に接続され閉回路を構成す
る。第２のインダクタ６の両端はレーザ管２０の
補助放電電極３１と３９にそれぞれ接続してあ
る。第２のスイツチ９の両端に20キロボルトの電
圧を出力する第２の直流高圧電源１０が接続して
ある。上述の回路は補助放電電源回路を構成し、
第２のスイツチ９のトリガ端子にトリガ信号が入
力したとき、第３のキヤパシタ８に蓄積された電
荷が第２のインダクタ６を流れて、第２のインダ
クタ６の両端に高電圧が発生する。

次にレーザ発光するときの動作の説明をする。

最初にスイツチ９にトリガ信号を入力すると、
補助放電電極３１と３９の間に高圧パルスが加え
られトリガ信号から約0.1マイクロ秒遅れて補助
放電電極３１と３９の間を放電電流が流れる。こ
れによつて補助放電電極の周囲の封入ガスがイオ
ン化され約１マイクロ秒の後に拡散して主放電電
極の間隙に達する。このときスイツチ４にトリガ
信号を入力すると主放電電極２６と２７に高圧パ
ルスが加えられ、主放電電極に沿つて均一な放電
が発生し、ガス分子や原子のエネルギ状態が反転
分布の状態となり、励起状態のガス分子や原子が
基底状態に戻るとき発生する光が図示してない反
転鏡からなる共振器の中でレーザ発振する。

ところで、第５図は主放電電極２７を基準とし
た各電極の電位を示すグラフである。各電極の電
位の曲線を第４図の各電極を示す符号と同一符号
で示してある。同図において0.1マイクロ秒のと
きに示す極値は、補助放電を生ずるための補助放
電電極の電位である。また１マイクロ秒のときに
示す極値は主放電を生ずるための主放電電極の電
位である。すなわち１マイクロ秒のとき補助放電
電極と主放電電極２６との間に最大50キロボルト
が加えられ、その間に放電が生じることがある。
このとき主放電電極２６と主放電電極２７との間
に放電が生じないか、生じても極めて弱く、レー
ザ発光を生ずることができない。

第６図は、本発明のレーザ管の放電電源回路の
具体例を示す図で、第４図に示した従来のレーザ
管の放電電源回路において、さらに、主放電電源
回路の第１のインダクタ１と第１のキヤパシタ２
との接続点と補助放電電源回路の第３のキヤパシ
タ８と第２のインダクタ６との接続点とを２マイ
クロヘンリの第４のインダクタ１１を介して接続
すると共に第２のインダクタ６の上記接続点と異
なる端子を第３のインダクタ７を介して直流高圧
電源の間に挿入したものである。第６図に示した
回路において、第２のスイツチ４にトリガ信号が
入力して主放電電極２６と２７の間に最大50キロ
ボルトの電圧が加わる。このとき、主放電電極２
６は第４のインダクタ１１と第２のインダクタ６
と第３のインダクタ７を介して接地されているの
で、補助放電電極３１と補助放電電極３９には最
大50キロボルトを、上記第４のインダクタ１１と
第２のインダクタ６と第３のインダクタ７のイン
ピーダンスによつて分割された電位が与えられ
る。すなわち、第７図に第６図における各電極の
電位を同一符号を付した曲線で示すように補助放
電電極３１の電位は42キロボルト、補助放電電極
３９の電位は４キロボルトとなり、補助放電電極
３１と主放電電極２６との間の電圧は８キロボル
ト、補助放電電極３９と主放電電極２７との間の
電圧は４キロボルトに減少する。従つて補助放電
電極と主放電電極の間に放電が生じなくなり、安
定にレーザ発光を得ることができる。

以上、具体的に説明したように本発明は、第１
のインダクタ１と第１のキヤパシタ２と第２のキ
ヤパシタ３を直列に接続して閉回路を形成し、上
記第１のインダクタ１の両端の各々レーザ管２０
の主放電電極２６と２７に接続し、上記第１のキ
ヤパシタ２または第２のキヤパシタ３の両端にス
イツチ４を接続し、上記第１のキヤパシタ２また
は第２のキヤパシタ３の両端に直流高圧電源５を
接続した主放電電源回路と、第３のキヤパシタ８
と第２のインダクタ６と第３のインダクタ７とス
イツチ９を上記順序で直列に接続して閉回路を形
成し、上記第２のインダクタ６の両端を各々レー
ザ管２０の補助電極３１と３９に接続し、上記ス
イツチ９の両端に第２の直流高圧電源１０を接続
した補助放電電源回路と上記第１のインダクタ１
と上記第１のキヤパシタ２との接続点と、第３の
キヤパシタ８と第２のインダクタ６との接続点と
を第４のインダクタ１１を介して接続したことを
特徴とするレーザ管の放電電源回路で、補助放電
電極と主放電電極との間の放電を防ぎ、安定なレ
ーザ発光を得ることができるものである。

なお上述の回路において、第３のインダクタ７
を第４のインダクタ１１より大きくした場合は、
補助放電のための電流が、補助放電電極３１と補
助放電電極３９との間を流れなくなり、補助放電
を極めて弱くするので、適当でない。

また第６図において第１のキヤパシタ２と第２
のキヤパシタ３に対して第１のインダクタ１は第
４のインダクタ１１と第２のインダクタ６と第３
のインダクタ７からなる直列インダクタンス回路
と並列に接続され、第１のインダクタ１のインダ
クタンスは、第４のインダクタ１１と第２のイン
ダクタ６と第３のインダクタ７のインダクタンス
とほぼ等しいからこれを省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ管の縦断面構造図、第２図は第
１図のレーザ管のＡ―Ａ断面構造図、第３図は第
１図のレーザ管の補助放電電極２８の縦断面構造
図、第４図は従来のレーザ管の放電電源の回路
図、第５図は第４図に示す従来のレーザ管の放電
電源によつてレーザ管によつてレーザ管に電圧を
加えたときの各電極の電位を示す図、第６図は本
発明のレーザ管の放電電源の回路図、第７図は第
６図に示す本発明のレーザ管の放電電源によつて
レーザ管に電圧を加えたときの各電極の電位を示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１のインダクタと第１のキヤパシタ２と第
   ２のキヤパシタ３を直列に接続し、第１のキヤパ
   シタ２と第２のキヤパシタ３の両端を各々レーザ
   管２０の主放電電極２６と２７に接続し、上記第
   １のキヤパシタ２または第２のキヤパシタ３の両
   端にスイツチ４を接続し、上記第１のキヤパシタ
   ２または第２のキヤパシタ３の両端に直流高圧電
   源５を接続した主放電電源回路と、第３のキヤパ
   シタ８と第２のインダクタ６と第３のインダクタ
   ７とスイツチ９を上記順序で直列に接続して閉回
   路を形成し、上記第２のインダクタ６の両端を
   各々レーザ管２０の補助電極３１と３９に接続
   し、上記スイツチ９の両端に第２の直流高圧電源
   １０を接続した補助放電電源回路と、上記放電管
   ２０の主放電電極２６と上記第１のキヤパシタ２
   との接続点と第３のキヤパシタ８と第２のインダ
   クタ６との接続点とを第４のインダクタ１１を介
   して接続したことを特徴とするレーザ管の放電電
   源回路。 ２ 特許請求の範囲１のレーザ管の放電電源回路
   において第４のインダクタ１１のインダクタンス
   は、第３のインダクタ７のインダクタンスより大
   きいことを特徴とするレーザ管の放電電源回路。