JPH01241880A - Laser device - Google Patents
Laser deviceInfo
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- JPH01241880A JPH01241880A JP6811688A JP6811688A JPH01241880A JP H01241880 A JPH01241880 A JP H01241880A JP 6811688 A JP6811688 A JP 6811688A JP 6811688 A JP6811688 A JP 6811688A JP H01241880 A JPH01241880 A JP H01241880A
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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
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は金属蒸気又はガスをレーザ媒質とするレーザ装
置に係り、特に、放電を発生させる電気回路を改良した
レーザ装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a laser device using metal vapor or gas as a laser medium, and particularly relates to a laser device with an improved electric circuit for generating electric discharge. .
(従来の技術)
従来、この種のレーザ装置は、第3図に示すように耐熱
性に優れたセラミック製の放電管1を中心に構成されて
いる。(Prior Art) Conventionally, this type of laser device has been constructed mainly of a ceramic discharge tube 1 having excellent heat resistance, as shown in FIG.
放電管1はその内部の放電部2にガス供給系3からHe
、 Ne等の放電用バッファガスが供給されると共に、
ロータリポンプ4により排気され、陰極5と陽極6とを
両端部に対向配置している。The discharge tube 1 is supplied with He from the gas supply system 3 to the discharge section 2 inside the discharge tube 1.
, while a discharge buffer gas such as Ne is supplied,
It is evacuated by a rotary pump 4, and a cathode 5 and an anode 6 are disposed facing each other at both ends.
陰極5と陽極6との間にはパルス高電圧電源7からのパ
ルス高電圧が印加され、2極間でパルス放電を行なって
放電プラズマを発生する。このパルス高電圧は電圧が数
kV〜10数kV、繰返し周波数がkHz〜10数kH
zである。A pulsed high voltage from a pulsed high voltage power supply 7 is applied between the cathode 5 and the anode 6, and a pulsed discharge is performed between the two electrodes to generate discharge plasma. This pulsed high voltage has a voltage of several kV to 10-odd kV and a repetition frequency of kHz to 10-odd kHz.
It is z.
放電管1内には複数の金属粒子8が配置され、この金属
粒子8が放電プラズマと接触して放電管1が非常な高温
状態に加熱されて金属粒子8が蒸発することにより、レ
ーザ媒質となる金属蒸気が生成される。A plurality of metal particles 8 are arranged inside the discharge tube 1, and when the metal particles 8 come into contact with the discharge plasma, the discharge tube 1 is heated to a very high temperature and the metal particles 8 evaporate, thereby forming a laser medium. metal vapor is produced.
金属蒸気は放電管1内に10゛4〜10”n/cn?の
密度で一様に分布し、放電プラズマ中の自由電子により
励起されることによって、その金属特有の波長を光を発
光し、この光が外囲容器であるケーシング9の窓9aを
通して、放電管1の両側に置かれた出力ミラー10と全
反射ミラー11とで構成される光共振器を往復する間に
増幅され、出力ミラー10側よりレーザ光となって出力
される。The metal vapor is uniformly distributed in the discharge tube 1 at a density of 10゛4~10''n/cn?, and when excited by free electrons in the discharge plasma, it emits light at a wavelength unique to the metal. This light passes through the window 9a of the casing 9, which is an envelope, and is amplified while reciprocating through an optical resonator consisting of an output mirror 10 and a total reflection mirror 11 placed on both sides of the discharge tube 1, and output. The laser beam is output from the mirror 10 side.
パルス高電圧電源7は、陰極5と陽極6に並列に充電抵
抗RおよびピーキングコンデンサC2が接続され、陰極
5には充電コンデンサC1と直列にサイラトロン12が
接続されている。サイラトロン12のアノードは、ダイ
オードDおよびチョークLを経て高圧直流電源の正側に
接続され、グリッドはトリガ回路(図示省略)に接続さ
れいてる。In the pulsed high voltage power supply 7, a charging resistor R and a peaking capacitor C2 are connected in parallel to the cathode 5 and an anode 6, and a thyratron 12 is connected to the cathode 5 in series with the charging capacitor C1. The anode of the thyratron 12 is connected to the positive side of a high voltage DC power supply via a diode D and a choke L, and the grid is connected to a trigger circuit (not shown).
(発明が解決しようとする課題)
金属蒸気又はガスをレーザ媒体とするレーサ発振装置で
は、単機の発振能力は放電管の容量によって基本的には
決まるが、その能力を効率よくとり出すには、電圧×電
流×放電くり返し周波数の値を大きくすることが条件と
なる。(Problems to be Solved by the Invention) In a laser oscillation device that uses metal vapor or gas as a laser medium, the oscillation capacity of a single device is basically determined by the capacity of the discharge tube, but in order to efficiently extract that capacity, it is necessary to The condition is to increase the value of voltage x current x discharge repetition frequency.
ここで、放電くり返し周波数を向上させるには、単純に
周波数を上げても、サイラトロン12の充電および放電
容量や時定数で制限がある。このために従来レーザ装置
で高出力を得るためには、複数台のレーザ装置を組合せ
ることが一般的であった。Here, in order to improve the discharge repetition frequency, even if the frequency is simply increased, there are limitations due to the charging and discharging capacity and time constant of the thyratron 12. For this reason, in order to obtain high output with a conventional laser device, it has been common to combine a plurality of laser devices.
しかしこの場合、台数が増加することは装置の大型化を
招き、設置スペース乃至は建設価格の増大をもたらして
いた。However, in this case, an increase in the number of devices leads to an increase in the size of the device, resulting in an increase in installation space and construction cost.
本発明の目的は、レーザ装置の台数を増加することなく
レーザ出力を増大することができるレーザ装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a laser device that can increase laser output without increasing the number of laser devices.
(課題を解決するための手段)
本発明においては、内包されたガスが放電加熱されて気
体レーザの発光源となる放電管と、この放電管の両端側
にそれぞれ配設された陰陽各電極と、これらの各電極間
に接続されたパルス高電圧電源と、このパルス高電圧電
源を励起するトリガ回路とを有するレーザ装置にあって
、これに電極間に並列接続された複数のパルス高電圧電
源と、定められた時間間隔にて各パルス高電圧電源を順
次繰返し励起するトリガ回路とを具備させた。(Means for Solving the Problems) The present invention includes a discharge tube in which the gas contained therein is heated by discharge and becomes a light emission source of a gas laser, and negative and negative electrodes respectively disposed on both ends of the discharge tube. , a laser device has a pulsed high voltage power supply connected between each of these electrodes, and a trigger circuit that excites this pulsed high voltage power supply, and a plurality of pulsed high voltage power supplies connected in parallel between the electrodes. and a trigger circuit that sequentially and repeatedly excites each pulsed high voltage power source at predetermined time intervals.
(作 用)
パルス高電圧電源は、−旦励起されてパルス高電圧を発
生した後、再び励起されて次のパルス高電圧を発生でき
るようになるまでには一定の回復時間を要するが、−本
の放電管に並列接続された複数のパルス高電圧電源をト
リガ回路によって順次励起して行き、これを繰返すよう
にしたので、個々のパルス高電圧電源の回復時間は変ら
なくても、放電管の放電繰返し周波数は複数個の個数倍
高くすることができるので、1台のレーザ装置を用いな
がらレーザ出力を増大することができる。(Function) After a pulsed high voltage power supply is excited once and generates a pulsed high voltage, it requires a certain recovery time before it can be excited again and generate the next pulsed high voltage. Multiple pulsed high-voltage power supplies connected in parallel to the discharge tube are sequentially excited by a trigger circuit, and this is repeated, so even if the recovery time of each pulsed high-voltage power supply does not change, the discharge tube Since the discharge repetition frequency of can be made higher than the number of the plurality of lasers, the laser output can be increased while using one laser device.
(実施例)
以下本発明の一実施例を第1図および第2図を参照して
説明する。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
第1図は本発明の一実施例をパルス高電圧電源の回路図
を併用して示す断面図であり、第1図におけるパルス高
電圧電源7を除く放電管1等の部分は第3図に示したも
のと同様であり、第3図と同一符号を付してその説明を
省略する。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention together with a circuit diagram of a pulsed high voltage power supply, and parts such as the discharge tube 1 other than the pulsed high voltage power supply 7 in FIG. 1 are shown in FIG. They are the same as those shown in FIG. 3, and are given the same reference numerals as in FIG. 3, and their explanation will be omitted.
第1図において、放電管1に付されている陰極5と陽極
6の間には、充電抵抗RとピーキングコンデンサC2が
並列に接続されている。また陰極5と陽極6の間には、
充電コンデンサC1−1とサイラトロンT1が直列とさ
れたものが接続されている。サイラトロンT1のアノー
ドはダイオードD1およびチョークL1の直列回路を経
て高圧直流電源HVに接続されている。高圧直流電源の
負側は接地GNDとされ、サイラトロンT1のカソード
、および陽極6に接続されている。サイラトロンT1の
グリッドはトリガ回路13に接続されている。In FIG. 1, a charging resistor R and a peaking capacitor C2 are connected in parallel between a cathode 5 and an anode 6 attached to a discharge tube 1. Moreover, between the cathode 5 and the anode 6,
A charging capacitor C1-1 and a thyratron T1 connected in series are connected. The anode of the thyratron T1 is connected to a high voltage DC power supply HV through a series circuit of a diode D1 and a choke L1. The negative side of the high voltage DC power supply is grounded GND and connected to the cathode and anode 6 of the thyratron T1. The grid of thyratron T1 is connected to a trigger circuit 13.
さらにこれに加えて陰極5と接地GNDの間には、上述
したサイラトロンT1に関連する回路と同一に構成され
た充電コンデンサC1−2、サイラトロンT2、ダイオ
ードD2およびチョークL2からなる回路を始めとし、
充電コンデンサC1−n、サイラトロンTn、ダイオー
ドDnおよびチョークLnからなる回路までに至るn−
1個の回路が並列に接続され、サイラトロンT2乃至サ
イラトロンTnまでの各グリッドも、それぞれトリガ回
路13に接続されている。ここにnの数値はたとえば5
等適宜に設定することができる。Furthermore, in addition to this, between the cathode 5 and the ground GND, there is a circuit including a charging capacitor C1-2, a thyratron T2, a diode D2, and a choke L2, which are configured the same as the circuit related to the thyratron T1 described above.
n- up to a circuit consisting of a charging capacitor C1-n, a thyratron Tn, a diode Dn, and a choke Ln.
One circuit is connected in parallel, and each grid from Thyratron T2 to Thyratron Tn is also connected to the trigger circuit 13, respectively. Here, the value of n is, for example, 5
etc. can be set as appropriate.
トリガ回路13の詳細は、第2図に示すように、一定周
期のトリガ同期信号TRGが与えられると、これを1/
nに分周してサイラトロンT1のグリッドに与えらるト
リガパルスTglを発生するとともに、これにトリガ同
期信号TRGの周期だけ遅れてサイラトロンT2のグリ
ッドに与えられる1/n1/nに分周されてサイラトロ
ンTに与えられるトリガパルスTgを、Tgnに至るま
で発生できるようにされている。The details of the trigger circuit 13 are as shown in FIG.
It generates a trigger pulse Tgl which is frequency-divided into 1/n1/n and applied to the grid of thyratron T1 with a delay of the period of the trigger synchronization signal TRG. The trigger pulse Tg applied to the thyratron T can be generated up to Tgn.
次にこれの作用について述べる。Next, the effect of this will be described.
一定周期の1−リガ同期信号TRGをトリガ回路13に
与えることにより、第2図に示すように、トリガパルス
Tgl、Tg2・Tgnが順次等間隔に発生し、サイラ
トロンT1乃至サイラトロンTnの各グリッドに与えら
れるので、サイラトロンT1乃至サイラトロンTnは順
次放電し、その度毎に放電管1を高圧パルスで励起し、
これを繰返して第2図最下段に示すようにレーザ発振が
生ずる。個々のサイラトロンの放電による高圧パルス発
生作用は、周知のものと同様であるので説明を省略する
。By applying a 1-trigger synchronization signal TRG of a constant period to the trigger circuit 13, trigger pulses Tgl, Tg2 and Tgn are generated sequentially at equal intervals as shown in FIG. Therefore, the thyratrons T1 to Tn sequentially discharge, each time exciting the discharge tube 1 with a high-voltage pulse,
By repeating this process, laser oscillation occurs as shown in the bottom row of FIG. The high-voltage pulse generation action by the discharge of each thyratron is similar to that known in the art, so a description thereof will be omitted.
ここで各サイラトロンの放電後には、前述したように一
定の回復時間を要するが、トリガパルスTgl、Tg2
・等の各周期をこの回復時間より長く設定しておくこと
によって、第2図の中段を参照すれば明らかなように、
1個のサイラトロンTについては、その回復時間を過ぎ
てから次のトリガパルスTgを与えられるにもかかわら
ず、放電管1は、第2図の最下段に示すように、サイラ
トロンT1乃至Tnが順次放電していく間の短い周期で
励起され、したがって大きなレーザ出力を得ることがで
きる。Here, after the discharge of each thyratron, a certain recovery time is required as described above, but the trigger pulses Tgl, Tg2
By setting each period such as ・ etc. longer than this recovery time, as is clear from the middle row of Figure 2,
Although the next trigger pulse Tg is applied to one thyratron T after its recovery time has passed, the discharge tube 1 receives thyratrons T1 to Tn sequentially, as shown in the bottom row of FIG. It is excited in a short period during discharge, and therefore a large laser output can be obtained.
本実施例によれば次のような効果が得られる。According to this embodiment, the following effects can be obtained.
1)1個の放電管で従来得ることのできなかった高出力
のレーザ出力が得られる。1) High laser output that could not be obtained conventionally can be obtained with a single discharge tube.
2)高出力のレーザ出力を得るために、複数の放電管を
含むレーザ装置のレーザビームを合成する必要がないの
で、光学系が簡単になリレーザ光の質が向上する。2) Since it is not necessary to combine the laser beams of the laser device including a plurality of discharge tubes in order to obtain a high-power laser output, the optical system is simplified and the quality of the laser beam is improved.
3)小型のパルス高電圧電源を使用して比較的高出力の
レーザ出力が得られる。3) Relatively high laser output can be obtained using a small pulsed high voltage power supply.
なお上述した実施例は金属蒸気レーザについて説明した
が、これらはエキシマレーザ、炭酸ガスレーザ等につい
ても同様に適用できる。Note that although the above-mentioned embodiments have been described with respect to metal vapor lasers, these can be similarly applied to excimer lasers, carbon dioxide lasers, and the like.
本発明によれば、比較的簡易な構成追加によって単一放
電管のレーザ装置から良質で高出力のレーザ光を得るこ
とができるという効果がある。According to the present invention, it is possible to obtain high-quality, high-output laser light from a single discharge tube laser device by adding a relatively simple configuration.
第1図は本発明の一実施例を回路図と併用して示す断面
図、第2図は第1図の作用を説明するタイミングチャー
ト図、第3図は従来のレーザ装置を回路図と併用して示
す断面図である。
1 放電管 5・・陰極
6・陽極 7・・・パルス高電圧電源13・
・1へリガ回路
一8=
L−一−J
第1図Fig. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention in combination with a circuit diagram, Fig. 2 is a timing chart diagram explaining the operation of Fig. 1, and Fig. 3 is a conventional laser device used in combination with a circuit diagram. FIG. 1 Discharge tube 5.. Cathode 6. Anode 7.. Pulse high voltage power supply 13.
・1 Heliga circuit 18 = L-1-J Fig. 1
Claims (1)
なる放電管と、この放電管の両端側にそれぞれ配設され
た陰陽各電極と、これらの各電極間に接続それたパルス
高電圧電源と、このパルス高電圧電源を励起するトリガ
回路とを有するレーザ装置において、前記電極間に並列
接続された複数の前記パルス高電圧電源と、定められた
時間間隔にて前記各パルス高電圧電源を順次繰返し励起
する前記トリガ回路とを設けたことを特徴とするレーザ
装置。A discharge tube in which the gas contained therein is heated by discharge and becomes the light source of the gas laser, Yin and Yang electrodes installed at both ends of the discharge tube, and a pulsed high voltage power supply connected between these electrodes. and a trigger circuit for exciting this pulsed high voltage power source, the plurality of pulsed high voltage power sources connected in parallel between the electrodes, and each of the pulsed high voltage power sources being activated at predetermined time intervals. 1. A laser device comprising: the trigger circuit that sequentially and repeatedly excites the trigger circuit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6811688A JPH01241880A (en) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6811688A JPH01241880A (en) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01241880A true JPH01241880A (en) | 1989-09-26 |
Family
ID=13364449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6811688A Pending JPH01241880A (en) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01241880A (en) |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP6811688A patent/JPH01241880A/en active Pending
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