JPH02130884A - Pulse laser oscillator - Google Patents

Pulse laser oscillator

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JPH02130884A
JPH02130884A JP28384488A JP28384488A JPH02130884A JP H02130884 A JPH02130884 A JP H02130884A JP 28384488 A JP28384488 A JP 28384488A JP 28384488 A JP28384488 A JP 28384488A JP H02130884 A JPH02130884 A JP H02130884A
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JP
Japan
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capacitor
electrode
switch
voltage
gap
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Application number
JP28384488A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yasuoka
康一 安岡
Toru Tamagawa
徹 玉川
Hiromichi Kono
広道 河野
Tsutomu Sumino
努 角野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH02130884A publication Critical patent/JPH02130884A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Plasma & Fusion (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To reduce switching energy and to largely increase the lifetime of a switch by supplying part of total electric energy to be supplied to a glow discharge from a DC-charged capacitor, and supplying the remaining energy from a pulse-charged capacitor. CONSTITUTION:When a switch 7 is closed, the voltage of a capacitor Ca5 is applied to a preliminary ionization electrode 3b to a shunt coil 12. Since a preliminary ionization electrode 3a is of ground potential, a high voltage is applied to a gap 4, and a spark discharge is generated in the gap 4. Currents are shunted to the plurality of the gaps 4 by the operation of a shunt coil 12, and all the gaps are spark discharged. A laser gas is preliminarily ionized between main electrodes 1 and 2 with an ultraviolet ray generated by the spark discharge. Charge stored in the capacitor Ca5 is fed in a circuit of the capacitor Ca5-the switch 7-the coil 12-the electrode 3b-the gap 4-the electrode 3a-the main electrode 1-the capacitor Cp13 to charge the capacitor Cp13.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、パルスレーザ発振装置に係り、特に、その放
電部および電源構成に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a pulsed laser oscillation device, and particularly to its discharge section and power supply configuration.

(従来の技術) 放電励起方式のガスレーザでは、レーザガス中で空間的
に均一なグロー放電を発生させてレーザ発振を得ている
が、横方向励起パルスCO,レーザやエキシマレーザを
始めとするパルスレーザ−発振装置では、レーザガス圧
力が大気圧以上であり。
(Prior art) In discharge excitation type gas lasers, laser oscillation is obtained by generating a spatially uniform glow discharge in the laser gas, but pulsed lasers such as lateral excitation pulsed CO, lasers, and excimer lasers - In the oscillator, the laser gas pressure is above atmospheric pressure.

さらに電子付着性の強いガス成分を含んでいるため、上
記グロー放電を均一に点弧することは難しい、このため
、グロー放電点弧に先立って予備電離を行うとともに、
高速のパルス電圧を放電部に印加して、グロー放電を形
成するのが普通である。
Furthermore, it is difficult to ignite the above glow discharge uniformly because it contains a gas component with strong electron adhesion.For this reason, preliminary ionization is performed prior to ignition of the glow discharge, and
It is common to apply a high-speed pulsed voltage to a discharge portion to form a glow discharge.

第5図は、従来のパルスレーザ発振装置の放電部構造と
励起電源回路を示す一例である。(例えば、レーザ研究
、第13巻、第10号、P814 (1980)などに
示された方式)一対の主電極1,2が対向して配設され
、主電極1,2で囲む空間内にレーザガスが充填されて
いる。主電極2は接地されている。
FIG. 5 is an example showing a discharge section structure and an excitation power supply circuit of a conventional pulsed laser oscillation device. (For example, the method shown in Laser Research, Vol. 13, No. 10, P814 (1980), etc.) A pair of main electrodes 1 and 2 are arranged facing each other, and a space surrounded by the main electrodes 1 and 2 is Filled with laser gas. Main electrode 2 is grounded.

主電極1には予備電離電極3aが接続され、電気的に同
電位になっている。予備電離電極3aと予備電離電極3
bはギャップ4を介して対向し、レーザガス中に配設さ
れている。予備電離電極3bは主電極1と絶縁されてレ
ーザガス中から引き出され、コンデンサC,5に接続さ
れている。充電用インダクタンス6の一端は予備電離型
t4ii3bとコンデンサCa5に共通接続され、他端
は接地されている。
A preliminary ionization electrode 3a is connected to the main electrode 1 and is electrically at the same potential. Pre-ionization electrode 3a and pre-ionization electrode 3
b are opposed to each other with a gap 4 in between, and are placed in the laser gas. The pre-ionization electrode 3b is insulated from the main electrode 1, drawn out from the laser gas, and connected to capacitors C and 5. One end of the charging inductance 6 is commonly connected to the pre-ionization type t4ii3b and the capacitor Ca5, and the other end is grounded.

コンデンサC,5はスイッチ7を介して接地されるとと
もに、充電抵抗8を介して高圧電源HV9に接続されて
いる。主電極1,2間にはコンデンサCblOが接続さ
れている。以上のコンデンサ及びインダクタンス類は1
個もしくは複数個が並列接続されて構成されている。ま
た、紙面垂直方向には図示していない光共振器が配設さ
れている。
The capacitors C and 5 are grounded via a switch 7 and connected via a charging resistor 8 to a high voltage power supply HV9. A capacitor CblO is connected between main electrodes 1 and 2. The above capacitors and inductances are 1
It is constructed by connecting one or more in parallel. Further, an optical resonator (not shown) is arranged in the direction perpendicular to the plane of the paper.

以上の様に構成された従来のパルスレーザ発振装置の動
作を説明する。初期状態ではスイッチ7は開いており、
高圧電源HV9−充電抵抗8−コンデンサCa5−充電
用インダクタンス6−接地の経路でコンデンサCa5は
充電されている。コンデンサCblOは充電されていな
いので、主電極1は接地電位になっている。スイッチ7
が閉じられると、コンデンサCa5のスイッチ7側の電
位は接地電位となるので、コンデンサCa5の予備電離
電極3b側の電位はコンデンサCa5に充電された極性
と逆の極性で予備電離電極3bに加わる。予備電離電極
38は接地電位なので、ギャップ41?Jllには高電
圧が加わり、ギャップ4でスパーク放電が発生する。こ
のスパーク放電により発生する紫外線で主電極1゜2間
のレーザガスが予備電離される。コンデンサCa5に蓄
えられた電荷は、スイッチ7−コンデンサCa5−予備
電離電極3b−ギャップ4−子i電離電極3a−主電極
1−コンデンサCblOの経路で流れコンデンサcbt
oが充電されていく。コンデンサCb10の電圧が上昇
して主電極1,2間に加わる電圧がレーザガスの放電破
壊電圧以上に達すると、土竜wA1.2間にグロー放電
11が形成され、レーザガスが励起されて図示していな
い光共振器の作用でレーザ光が紙面垂直方向に出射され
る。
The operation of the conventional pulsed laser oscillation device configured as described above will be explained. In the initial state, switch 7 is open,
The capacitor Ca5 is charged through the path of high voltage power supply HV9 - charging resistor 8 - capacitor Ca5 - charging inductance 6 - ground. Since the capacitor CblO is not charged, the main electrode 1 is at ground potential. switch 7
When closed, the potential on the switch 7 side of the capacitor Ca5 becomes the ground potential, so that the potential on the pre-ionization electrode 3b side of the capacitor Ca5 is applied to the pre-ionization electrode 3b with the polarity opposite to the polarity charged in the capacitor Ca5. Since the pre-ionization electrode 38 is at ground potential, the gap 41? A high voltage is applied to Jll, and a spark discharge occurs in gap 4. The laser gas between the main electrodes 1.degree. 2 is pre-ionized by ultraviolet light generated by this spark discharge. The charge stored in the capacitor Ca5 flows through the path of switch 7 - capacitor Ca5 - pre-ionization electrode 3b - gap 4 - ionization electrode 3a - main electrode 1 - capacitor CblO, and flows to capacitor cbt.
o is being charged. When the voltage of the capacitor Cb10 increases and the voltage applied between the main electrodes 1 and 2 reaches the discharge breakdown voltage of the laser gas or higher, a glow discharge 11 is formed between the earth dragons wA1 and 2, and the laser gas is excited (not shown). Laser light is emitted in a direction perpendicular to the paper surface by the action of the optical resonator.

(発明が解決しようとする課題) このような、従来のパルスレーザ発振装置においては、
コンデンサCa5の充電電圧を数10kV以上とし、ま
た、コンデンサCblOを充電する速度を高めてギャッ
プ4で形成される予備電離放電の発生時間とグロー放電
11が形成される時間間隔を短くすることが必要である
。このため、スイッチ7を流れる電流の最大値及び時間
変化率は非常に大きく、使用可能なスイッチの種類が限
定されるだけでなく、スイッチ7の寿命も短くなり、さ
らに、スイッチ7の特性で決まる許容電流最大値および
許容電流変化率以上には充電電圧をあげることができな
かった。このように、利用できるスイッチの動作範囲及
び種類が限定されるため、繰り返し運転や、長寿命運転
といった。産業応用上必要な運転動作を実現することは
困難であった。
(Problem to be solved by the invention) In such a conventional pulsed laser oscillation device,
It is necessary to set the charging voltage of the capacitor Ca5 to several tens of kV or higher, and to increase the rate of charging the capacitor CblO to shorten the time interval between the occurrence of the pre-ionization discharge formed in the gap 4 and the time interval between the formation of the glow discharge 11. It is. For this reason, the maximum value and time rate of change of the current flowing through the switch 7 are extremely large, which not only limits the types of switches that can be used, but also shortens the life of the switch 7, which is determined by the characteristics of the switch 7. It was not possible to raise the charging voltage above the maximum allowable current value and allowable current change rate. In this way, the operating range and types of switches that can be used are limited, such as repeated operation or long-life operation. It has been difficult to realize the driving motion required for industrial applications.

そこで1本発明は以上の欠点を除去するために提案され
たもので、その目的は、スイッチの動作責務を大幅に低
減し、レーザの動作領域の拡大を実現できるパルスレー
ザ発振装置を提供することにある。
Therefore, the present invention was proposed in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a pulsed laser oscillation device that can significantly reduce the operational duty of the switch and expand the operating range of the laser. It is in.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明のパルスレーザ発振装置は、主電極間に直列接続
した第1のコンデンサおよび第2のコンデンサを接続し
、これらのコンデンサの接続点を接地し、第1のコンデ
ンサをスイッチの作用でパルス充電し、第2のコンデン
サを直流充電するように構成したものである。
(Means for Solving the Problems) The pulse laser oscillation device of the present invention includes a first capacitor and a second capacitor connected in series between main electrodes, a connection point of these capacitors being grounded, and a first capacitor connected in series between main electrodes. The second capacitor is pulse-charged by the action of a switch, and the second capacitor is charged with direct current.

(作  用) 上記のような構成の本発明によれば、グロー放電に供給
する全電気エネルギーの一定の部分を直流充電した第2
のコンデンサから供給し、残りのエネルギーをパルス充
電した第1のコンデンサから供給することができるので
、スイッチで制御するスイッチングエネルギーを低減す
ることが可能になる。
(Function) According to the present invention configured as described above, a certain part of the total electrical energy supplied to the glow discharge is used to charge the second
Since the remaining energy can be supplied from the pulse-charged first capacitor, the switching energy controlled by the switch can be reduced.

(実 施 例) 以下本発明の一実施例を第1図、第2図および第3図に
基ずいて具体的に説明する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

第1図に放電部と励起電源回路を示す。一対の主電極1
,2は、レーザガスが充填された気密されたレーザチャ
ンバー内に対向して配設されている。主電極1には予6
’ff電離電極3aが接続され、電気的に同電位になっ
ている。予備電離電極3aと予備電離電極3bはギャッ
プ4を介して対向し、レーザガス中に配設されている。
Figure 1 shows the discharge section and excitation power supply circuit. A pair of main electrodes 1
, 2 are disposed facing each other in an airtight laser chamber filled with laser gas. The main electrode 1 has a pre-six
'ff The ionization electrode 3a is connected and has the same electrical potential. The pre-ionization electrode 3a and the pre-ionization electrode 3b face each other with a gap 4 in between and are placed in the laser gas.

予備電離電極3bは主電極1と絶縁されてレーザガス中
から引き出され。
The pre-ionization electrode 3b is insulated from the main electrode 1 and drawn out from the laser gas.

分流コイル12に接続されている。分流コイル12はス
イッチ7を介してコンデンサCa5に接続され、コンデ
ンサCa5の一方は充電抵抗8を介して負極性の高圧電
源HV9に接続され、他端は接地されている。主電極1
,2間にはコンデンサC,13とコンデンサCd14が
直列に接続され、両コンデンサの接続点は接地されてい
る。主電極2は充電抵抗15を介して高圧電源HVA1
6に接続されるとともに、高抵抗17を介して接地され
ている。高圧電源HVA16の電圧極性は高圧電源HV
9の電圧極性と逆極性で。
It is connected to the shunt coil 12. The shunt coil 12 is connected to a capacitor Ca5 via a switch 7, one end of the capacitor Ca5 is connected to a negative high voltage power supply HV9 via a charging resistor 8, and the other end is grounded. Main electrode 1
, 2, a capacitor C, 13 and a capacitor Cd14 are connected in series, and the connection point of both capacitors is grounded. The main electrode 2 is connected to the high voltage power supply HVA1 via a charging resistor 15.
6 and is also grounded via a high resistance 17. The voltage polarity of high voltage power supply HVA16 is high voltage power supply HV.
9 voltage polarity and opposite polarity.

この実施例では正極性であるが、高圧電源HV9の極性
が負の場合は、高圧電源HVA16の極性は正になる6
以上のコンデンサ、抵抗及びインダクタンス類は1個も
しくは複数個が並列接続されて構成されている。また1
紙面垂直方向には図示していない光共振器が配設されて
いる。
In this embodiment, the polarity is positive, but if the polarity of the high voltage power supply HV9 is negative, the polarity of the high voltage power supply HVA16 is positive6.
One or more of the above capacitors, resistors, and inductances are connected in parallel. Also 1
An optical resonator (not shown) is arranged in a direction perpendicular to the plane of the paper.

以上の様に構成されたパルスレーザ発振装置の作用を説
明する。
The operation of the pulsed laser oscillation device configured as above will be explained.

初期状態ではスイッチ7は開いており、高圧電源HV9
−充電抵抗8−コンデンサCa5−接地の経路でコンデ
ンサCa5は充電されている。また、コンデンサCb1
4は高圧電源HVA16−充電抵抗15−コンデンサC
b14−接地の経路で充電されている。コンデンサC,
13は充電されていないので、主電極1は接地電位にな
っている。スイッチ7が閉じられると、コンデンサC,
5の電圧が分流コイル12を介して予備電離電極3bに
加わる。予備電離電極3aは接地電位なので、ギャップ
4間には高電圧が加わり、ギャップ4でスパーク放電が
発生する。複数個あるギャップ4には分流コイル12の
作用で電流が分流し、すべてのギャップ4がスパーク放
電する。このスパーク放電により発生する紫外線で主電
極1,2間のレーザガスが予備電離される。また、この
ときコンデンサCa5に蓄えられた電荷は、コンデンサ
Ca5−スイッチ7−分流コイル12−予備電離電極3
b−ギャップ4−子備電離電極3a−主電極1−コンデ
ンサC,13の経路で流れコンデンサC,13が充電さ
れていく。この様子を第2図に示す。
In the initial state, switch 7 is open and high voltage power supply HV9
The capacitor Ca5 is charged through the path of - charging resistor 8 - capacitor Ca5 - ground. In addition, capacitor Cb1
4 is high voltage power supply HVA16-charging resistor 15-capacitor C
It is charged through the b14-ground path. capacitor C,
13 is not charged, the main electrode 1 is at ground potential. When switch 7 is closed, capacitor C,
5 voltage is applied to the preionization electrode 3b via the shunt coil 12. Since the pre-ionization electrode 3a is at ground potential, a high voltage is applied across the gap 4, and a spark discharge occurs in the gap 4. Current is shunted into the plurality of gaps 4 by the action of the shunt coil 12, and all the gaps 4 generate spark discharge. The laser gas between the main electrodes 1 and 2 is pre-ionized by the ultraviolet rays generated by this spark discharge. Further, at this time, the charge stored in the capacitor Ca5 is divided into the following: capacitor Ca5 - switch 7 - shunt coil 12 - pre-ionization electrode 3
The flow continues to charge the capacitor C, 13 through the path b - gap 4 - secondary ionization electrode 3a - main electrode 1 - capacitor C, 13. This situation is shown in FIG.

スイッチ7が閉じられる時刻をtoとすると、これ以前
では、コンデンサCd14の電圧: Vdeは高圧電源
HVA16から充電された電圧Vdであり、コンデンサ
Cp13の電圧: Vpgは0である。時刻t。でスイ
ッチ7が閉じられると、コンデンサCP13の電圧が負
側に上昇して1時刻t8でvPに達する。コンデンサC
,13とコンデンサCd14の電圧の電計値(=Vd+
 V、)が主電極1,2間に加わり、この合計電圧が主
電極1,2間の放電数i[圧(=vb)以上に達すると
、主電極1,2間にグロー放電11が形成され、レーザ
ガスが励起されて図示していない光共振器の作用でレー
ザ光が紙面垂直方向に出射される。高抵抗17は主電極
2の電位を安定化する作用をもつ。
Assuming that the time when the switch 7 is closed is to, before this time, the voltage Vde of the capacitor Cd14 is the voltage Vd charged from the high voltage power supply HVA16, and the voltage Vpg of the capacitor Cp13 is 0. Time t. When the switch 7 is closed, the voltage of the capacitor CP13 rises to the negative side and reaches vP at one time t8. Capacitor C
, 13 and the voltage value of the capacitor Cd14 (=Vd+
V,) is applied between the main electrodes 1 and 2, and when this total voltage reaches the number of discharges i [pressure (=vb)] between the main electrodes 1 and 2, a glow discharge 11 is formed between the main electrodes 1 and 2. The laser gas is excited, and a laser beam is emitted in a direction perpendicular to the plane of the paper by the action of an optical resonator (not shown). The high resistance 17 has the function of stabilizing the potential of the main electrode 2.

以下に、第5図に示した従来例と比較して本発明の特徴
をさらに詳しく述べる。従来例との比較が容易なように
、コンデンサC,10の容量値とコンデンサC,13と
コンデンサCd14の直列容量値が等しく、また主電極
1,2間の放電破壊電圧:vdがコンデンサC,13の
電圧:vPとコンデンサCd14の電圧:Vdの合計値
(= Vd+ Vp)と等しい場合について説明する6
以上の関係は■式、■式のようになる。
Below, the features of the present invention will be described in more detail in comparison with the conventional example shown in FIG. To facilitate comparison with the conventional example, the capacitance value of capacitor C, 10 and the series capacitance value of capacitor C, 13 and capacitor Cd14 are equal, and the discharge breakdown voltage: vd between main electrodes 1 and 2 is equal to capacitor C, 6 to explain the case where the voltage of No. 13: vP and the voltage of capacitor Cd14: Vd are equal to the total value (= Vd + Vp)
The above relationships are as shown in the formula ■ and the formula ■.

Cp”Cp ” Cd/ (Cp+Cd)      
  ・・・ ■Vb=V、+Vd          
   ・・・  ■また、コンデンサC,10に蓄えら
れる電気エネルギーとコンデンサCP13とコンデンサ
Cd14に蓄えられる電気エネルギーの合計が等しいと
して、0式%式% ■、■、■式からコンデンサC,13とコンデンサCd
14の電圧とコンデンサCp10の電圧との関係および
、コンデンサCd13のスイッチングエネルギー:E、
とコンデンサc、ioのスイッチングエネルギー:Eb
の関係はに)、■、e式のようになる。
Cp"Cp" Cd/ (Cp+Cd)
... ■Vb=V, +Vd
... ■Also, assuming that the electric energy stored in the capacitor C, 10 is equal to the sum of the electric energy stored in the capacitors CP13 and Cd14, the capacitor C, 13 and the capacitor Cd
14 and the voltage of capacitor Cp10, and the switching energy of capacitor Cd13: E,
and switching energy of capacitors c and io: Eb
The relationship is as follows.

第3図(a) 、 (b)にこの様子を示す、電圧はコ
ンデンサCPIOの電圧■bで規格化した値を示す5ス
イッチングエネルギーは同じくコンデンサC,10に蓄
えられるエネルギーで規格化した。第3図から、コンデ
ンサC,13とコンデンサCd14の容量値が等しい場
合はvd= vpとなり必要な電圧は従来の50%に低
下できる。また、スイッチングエネルギーEPは従来方
式のスイッチングエネルギーEbの50%になる。コン
デンサCd14の容量値をコンデンサCP13の容量値
に対して大きくすると、 VP、 EPは従来方式に比
較して50%以下に低下し、スイッチの動作責務は大幅
に軽減される。この動作条件は、レーザガス圧力等が高
く、放電開始電圧が高い場合に、スイッチの動作電圧を
低減する上で非常に効果がある。逆に、コンデンサCd
14の容量値をコンデンサCp13の容量値に対して大
きくすると、パルス充電する側の電圧及びエネルギーは
増していくが、その場合においてもスイッチエネルギー
従来例より小さく、スイッチの動作責務は大幅に改善さ
れている。
This situation is shown in FIGS. 3(a) and 3(b), where the voltage is a value normalized by the voltage 2b of the capacitor CPIO.5 The switching energy is also normalized by the energy stored in the capacitors C and 10. From FIG. 3, when the capacitance values of capacitor C, 13 and capacitor Cd14 are equal, vd=vp, and the required voltage can be reduced to 50% of the conventional voltage. Furthermore, the switching energy EP is 50% of the switching energy Eb of the conventional system. When the capacitance value of the capacitor Cd14 is made larger than the capacitance value of the capacitor CP13, VP and EP are reduced to 50% or less compared to the conventional system, and the operational responsibility of the switch is significantly reduced. This operating condition is very effective in reducing the operating voltage of the switch when the laser gas pressure and the like are high and the firing voltage is high. Conversely, capacitor Cd
If the capacitance value of capacitor Cp14 is made larger than that of capacitor Cp13, the voltage and energy on the pulse charging side will increase, but even in that case, the switch energy will be smaller than in the conventional example, and the operational responsibility of the switch will be greatly improved. ing.

以上■、■、■式の成立条件での動作であるが、これ以
外の動作条件としてレーザ出力を増す場合には、Cd側
のエネルギーを増していくことにより簡単に大出力化が
図れるなど、本方式は従来方式に比較して回路構成の自
由度が大きい。
The operation is performed under the conditions where formulas ■, ■, and ■ hold true above, but if you want to increase the laser output under other operating conditions, you can easily increase the output by increasing the energy on the Cd side. This method has a greater degree of freedom in circuit configuration than conventional methods.

次に本発明の他の実施例を第4図に基ずいて具体的に説
明する。
Next, another embodiment of the present invention will be explained in detail based on FIG.

第4図に放電部と励起電源回路を示す、主電極1.2お
よび予備電離電極3a、 3bの構成は前記実施例と同
一である。予備電離電極3bは主電極1と絶縁されてレ
ーザガス中から引き出され、コンデンサCa5に接続さ
れている。主電極1は高抵抗17で接地されている。充
電用インダクタンス6の一端は予備電離電極3bとコン
デンサCa5に共通接続され、極端は接地されている。
The configuration of the main electrode 1.2 and the preliminary ionization electrodes 3a, 3b, whose discharge section and excitation power supply circuit are shown in FIG. 4, is the same as in the previous embodiment. The pre-ionization electrode 3b is insulated from the main electrode 1, drawn out from the laser gas, and connected to the capacitor Ca5. The main electrode 1 is grounded through a high resistance 17. One end of the charging inductance 6 is commonly connected to the preliminary ionization electrode 3b and the capacitor Ca5, and its terminal end is grounded.

コンデンサCa5はスイッチ7を介して接地されるとと
もに、充電抵抗8を介して高圧電源HV9に接続されて
いる。主電極1,2間にはコンデンサC,13とコンデ
ンサCd14が直列に接続され、両コンデンサの接続点
は接地されている。主電極2は充電抵抗15を介して高
圧電源HVA16に接続されるとともに、高抵抗17を
介して接地されている。高圧電源HVA16の電圧極性
は高圧電源HV9の電圧極性と同極性である。この実施
例では正極性であるが、負極性でもよい。
Capacitor Ca5 is grounded via switch 7 and connected via charging resistor 8 to high voltage power supply HV9. Capacitors C and 13 and capacitor Cd14 are connected in series between the main electrodes 1 and 2, and the connection point of both capacitors is grounded. The main electrode 2 is connected to a high voltage power supply HVA 16 via a charging resistor 15 and is grounded via a high resistor 17. The voltage polarity of the high voltage power supply HVA16 is the same as the voltage polarity of the high voltage power supply HV9. In this embodiment, the polarity is positive, but it may be negative polarity.

以上のコンデンサ、抵抗及びインダクタンス類は1個も
しくは複数個が並列接続されて構成されている。また、
紙面垂直方向には図示していない光共振器が配設されて
いる。
One or more of the above capacitors, resistors, and inductances are connected in parallel. Also,
An optical resonator (not shown) is arranged in a direction perpendicular to the plane of the paper.

以上の様に構成されたパルスレーザ発振装置の作用を説
明する。
The operation of the pulsed laser oscillation device configured as above will be explained.

初期状態ではスイッチ7は開いており、高圧電源HV9
−充電抵抗8−コンデンサC,5−接地の経路でコンデ
ンサCa5は充電されている。また、コンデンサCd1
4は高圧電源HVA16−充電抵抗15−コンデンサC
d14−接地の経路で充電されている。コンデンサCP
13は充電されていないので、主電極1は接地電位にな
っている。スイッチ7が閉じられると、コンデンサCa
5のスイッチ7側の電位は接地電位となるので、コンデ
ンサCa5の予備電離電極3b側の電位はコンデンサC
,5に充電された電圧極性と逆の極性で子離電離電極3
bに加わる。予備電離型fi3aは接地電位なので、ギ
ャップ4間には高電圧が加わり、ギャップ4でスパーク
放電が発生する。このスパーク放電により発生する紫外
線で主電極1,2間のレーザガスが予備電離される。
In the initial state, switch 7 is open and high voltage power supply HV9
The capacitor Ca5 is charged through the path of - charging resistor 8 - capacitor C, 5 - ground. In addition, capacitor Cd1
4 is high voltage power supply HVA16-charging resistor 15-capacitor C
d14-Charged through the ground path. Capacitor CP
13 is not charged, the main electrode 1 is at ground potential. When switch 7 is closed, capacitor Ca
Since the potential on the switch 7 side of the capacitor Ca5 becomes the ground potential, the potential on the pre-ionization electrode 3b side of the capacitor Ca5 becomes the ground potential.
, 5 with the polarity opposite to the voltage polarity charged to the ionization electrode 3
join b. Since the pre-ionization type fi3a is at ground potential, a high voltage is applied across the gap 4, and a spark discharge occurs in the gap 4. The laser gas between the main electrodes 1 and 2 is pre-ionized by the ultraviolet rays generated by this spark discharge.

コンデンサCa5に蓄えられた電荷は、スイッチ7−コ
ンデンサCa5−予備電離電極3b−ギャップ4−子備
電離電極3a−主電極1−コンデンサCp13の経路で
流れコンデンサC,13が充電されていく。コンデンサ
C,13の電圧が上昇して、コンデンサCP13とコン
デンサCd14の電圧の和が主電極1,2間の放電破壊
電圧以上に達すると、主電極1,2間にグロー放電11
が形成され、レーザガスが励起されて図示していない光
共振器の作用でレーザ光が紙面垂直方向に出射される。
The charge stored in the capacitor Ca5 flows through the path of the switch 7, the capacitor Ca5, the preliminary ionization electrode 3b, the gap 4, the secondary ionization electrode 3a, the main electrode 1, and the capacitor Cp13, and the capacitors C and 13 are charged. When the voltages of the capacitors C and 13 rise and the sum of the voltages of the capacitors CP13 and Cd14 reaches the discharge breakdown voltage between the main electrodes 1 and 2 or higher, a glow discharge 11 occurs between the main electrodes 1 and 2.
is formed, the laser gas is excited, and a laser beam is emitted in a direction perpendicular to the paper surface by the action of an optical resonator (not shown).

この場合の電圧波形は第2図に示した前記実施例と同様
である。高抵抗17は主電極1および主電極2の電位を
安定化する作用をもつ。
The voltage waveform in this case is similar to the previous embodiment shown in FIG. The high resistance 17 has the function of stabilizing the potentials of the main electrode 1 and the main electrode 2.

以上の実施例は紫外線予備電離方式のパルスレーザに適
用した例であるが、紫外線予備電離方式に限らず、X線
予備電離方式、コロナ予備電離方式等のパルスレーザに
適用可能なことは言うまでもない。また、パルスレーザ
に限らず、フラッシュランプ等のグロー放電以外の放電
を利用した機器にも適用可能である。
The above embodiments are examples of application to ultraviolet pre-ionization type pulsed lasers, but it goes without saying that the application is not limited to ultraviolet pre-ionization type pulsed lasers, but can also be applied to X-ray pre-ionization type pulse lasers, corona pre-ionization type pulsed lasers, etc. . Furthermore, the present invention is not limited to pulsed lasers, and can also be applied to devices that utilize discharge other than glow discharge, such as flash lamps.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記のような構成の本発明によれば、グロー放電に供給
する全電気エネルギーの一定の部分を直流充電したコン
デンサから供給し、残りのエネルギーをパルス充電した
コンデンサから供給することができるので、スイッチン
グするエネルギーを大幅に低減でき、スイッチの寿命を
大幅に長くすることができる。また、パルス充電側のコ
ンデンサ容量およびパルス充電電圧を自由に組み合わせ
ることができるので、スイッチング電流の波高値や変化
率も自由に選択でき、使用可能なスイッチ素子が大幅に
広がり、これまで使用できなかったスイッチ素子の使用
も可能になる。さらに、レーザ発振動作に合わせて充電
パルス波形を調整することができるため、レーザ発振の
大出力化が容易である。
According to the present invention configured as described above, a certain part of the total electrical energy supplied to the glow discharge can be supplied from the DC-charged capacitor, and the remaining energy can be supplied from the pulse-charged capacitor. The energy consumed by the switch can be significantly reduced, and the life of the switch can be significantly extended. In addition, since the capacitor capacity and pulse charging voltage on the pulse charging side can be freely combined, the peak value and rate of change of the switching current can also be freely selected, greatly expanding the range of usable switching elements, which was previously unavailable. It also becomes possible to use other switching elements. Furthermore, since the charging pulse waveform can be adjusted in accordance with the laser oscillation operation, it is easy to increase the output of laser oscillation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のパルスレーザ発振装置の一実施例を示
す回路図、第2図および第3図(a)、 (b)は本発
明の回路動作を説明する波形図、第4図は本発明の他の
実施例を示す回路図、第5図は従来のパルスレーザ装置
を示す回路図である。 l・・・主l!極、     2・・・主電極、3・・
・スパーク放電ピン、4・・・ギャップ、5・・・コン
デンサC3, 6・・・充電用インダクタンス 7・・・スイッチ、     8・・・充電抵抗、9・
・・高圧電源HV、     10・・・コンデンサc
b。 11・・・グロー放電、   12・・・分流コイル、
13・・・コンデンサc、、   14・・・コンデン
サCd。 15・・・充電抵抗、16・・・高圧電源HVA、17
・・・高抵抗。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同  第子丸 健 第2図 第1図 Cd/CP Cd/Cρ (bン 第 図 第 図
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the pulsed laser oscillation device of the present invention, FIGS. 2 and 3 (a) and (b) are waveform diagrams explaining the circuit operation of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional pulse laser device. l...Lord l! Pole, 2... Main electrode, 3...
・Spark discharge pin, 4... Gap, 5... Capacitor C3, 6... Charging inductance 7... Switch, 8... Charging resistor, 9...
...High voltage power supply HV, 10...Capacitor c
b. 11... Glow discharge, 12... Shunt coil,
13... Capacitor c, 14... Capacitor Cd. 15...Charging resistor, 16...High voltage power supply HVA, 17
...High resistance. Agent Patent Attorney Yudo Ken Chika Ken Daishimaru Figure 2 Figure 1 Cd/CP Cd/Cρ (b Figure Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  一対の対向する主電極間にコンデンサを接続したパル
スレーザ発振装置に於て、前記コンデンサを直列に2分
割接続し、一方のコンデンサを直流充電し、他方のコン
デンサをパルス充電することを特徴とするパルスレーザ
発振装置。
In a pulse laser oscillation device in which a capacitor is connected between a pair of opposing main electrodes, the capacitor is connected in series into two parts, one capacitor is charged with direct current, and the other capacitor is charged with pulses. Pulsed laser oscillation device.
JP28384488A 1988-11-11 1988-11-11 Pulse laser oscillator Pending JPH02130884A (en)

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