DE3314157A1 - Anregungskreis fuer lasersysteme, insbesondere fuer te-hochenergielaser, mit einstellung der vorionisierung - Google Patents

Anregungskreis fuer lasersysteme, insbesondere fuer te-hochenergielaser, mit einstellung der vorionisierung

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DE3314157A1
DE3314157A1 DE19833314157 DE3314157A DE3314157A1 DE 3314157 A1 DE3314157 A1 DE 3314157A1 DE 19833314157 DE19833314157 DE 19833314157 DE 3314157 A DE3314157 A DE 3314157A DE 3314157 A1 DE3314157 A1 DE 3314157A1
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Hans-Jürgen Dr. Cirkel
Reinhard Müller
Elmar Dipl.-Phys. 8520 Erlangen Müller-Horsche
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    • 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
    • H01S3/09713Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation

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Description

  • Anregungskreis für Lasersystem, insbesondere für
  • TE-Hochenergielaser, mit Einstellung der Vorionisierung Die Erfindung bezieht sich auf einen Anregungskreis für Lasersysteme, insbesondere für TE-Hochenergielaser, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein solcher Anregungskreis ist z.B. in der älteren Anmeldung P 31 28 206.7 vom 16.07.1981 vorgeschlagen worden und - allerdings ohne Darstellung von Vorionisierungs-Einrichtungen - durch die DE-OS 29 32 781 bekannt. Geeignete Vorionisierungs-Einrichtungen sind z.B. durch die DE-OS 30 35 702 mit Gleitentladungsstrecken und durch die DE-OS 30 35 730 mit Vorionisierungs-Stäben bekannt. Für den Betrieb von TE-Laser-oder TE-Hochenergielaser-Systemen sind effektiv arbeitende Vorionisierungs-Einrichtungen nach den vorgenannten deutschen Offenlegungsschriften von besonderer Bedeutung. Der Einsatzzeitpunkt der Vorionisierung ist nämlich auf jedes Lasersystem, z.B. KrF, XeCl, XeF oder Co2, abzustimmen, und aus Kostengründen sollte die Vorionisierung mit möglichst geringem Aufwand bei geringem Energiebedarf betrieben werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anregungskreis für Lasersysteme mit der ihm zugeordneten Vorionisierungs-Einrichtung so auszubilden, daß er den vorerwähnten gestellten Anforderungen auf besonders effektive Weise Rechnung trägt, d.h., bei dem der Aufwand an Schaltungsmaßnahmen klein gehalten werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Anregungskreis für Lasersysteme gemäß Gattungsbegriff durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale in der Hauptsache gelöst. Die Erfindung ist sowohl für Gleitfunkenstrecken als Vorionisierungs-Einrichtungen geeignet, als auch für Vorionisierungs-Einrichtungen, die mit Zündelektroden arbeiten, welche mit einem geringen Uberschlagabstand, insbesondere achsparallel zu den langgestreckten Laser-Elektroden, angeordnet, und zwar dabei insbesondere als sogenannte Vorionisierungs-Stäbe Je einer der einander gegenUberliegenden Laser-Elektroden zugeordnet sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 angegeben. Dabei befassen sich die Gegenstände der Ansprüche 2, 3, 11 und 12 speziell mit Hilfsschaltungen und ihren Anschlüssen bei Gleitfunkenstrecken, während die Gegenstände der Ansprüche 4, 7, 8, 9 und 10 Vorionisierungs-Stäbe und ihre Hilfsschaltungen betreffen. Die Gegenstände der Ansprüche 5 und 6 beziehen sich auf beide Arten der Vorionisierung.
  • Im folgenden wird anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, diese noch näher erläutert. Darin zeigt in vereinfachsten Schaltbildern: Fig. 1 die Hilfsschaltung einer Vorionisierungs-Einrichtung mit einer schematisch angedeuteten Gleitfunkenstrecke und einem BlUmlein-Schaltkreis; Fig. 2 ein Schaltbild fUr den Laser-Anregungskreis mit bei A, A* und A' sowie bei B anschlie8-barer Hilfsschaltung nach Fig. 1 und mit Pulsausladung für das pulsformende Netzwerk, wel- chem eine Blümlein-Schaltung zugrunde liegt; Fig. 3 eine vereinfachte Hilfsschaltung nach Fig. 1 ohne den dort dargestellten Kondensator C1; Fig. 4 das pulsformende Netzwerk für den Laser mit Pulsaufladung in einer Ausführung als Charge-Transfer-Schaltkreis, ebenfalls mit den Schaltungspunkten A, A* und A' sowie B; Fig. 5 ein Anregungskreis mit Blümlein-Schaltkreis des pulsformenden Netzwerkes und Pulsaufladung sowie einer anderen Ausführung der orionisierungs-Einrichtung mit Vorionisierungsstäben; Fig. 6 eine zu Fig. 5 gleichartige Vorionisierungs-Einrichtung, jedoch mit einem pulsformenden Netzwerk als Charge-Transfer-Schaltkreis; Fig. 7 eine erste Ausführung für die grundsätzliche Vorionisierungs-Einrichtung nach Fig. 5 und Fig. 6, wobei die in den Figuren 5 und 6 gestrichelt einger ten Schaltungsteile näher ausgestaltet sind und der Anschluß der Hilfsschaltung an den Schaltungspunkten A' und 3 erfolgt; Fig. 8 eine zweite Ausführung für die Vorionisierungs-Einrichtung mit Vorionisierungsstäben nach Fig, 5 und Fig. 6, in entsprechender Darstellung zu Fig. 7, wobei der hochspannungsseitige Anschluß der Hilfsschaltung an die Schaltungspunkte A oder A* über eine Vorimpedanz erfolgt; Fig.81 eine dritte Ausführung für die Vorionisierungs-Einrichtung mit Vorionisierungsstäben, die im Vergleich zu Fig. 7 und Fig 8 stark vereinfacht ist, wobei der Anschluß ebenfalls on den Schaltungspunkten A oder A* und B erfolgt; Fig. 9 eine vierte Ausführung für die Vorionisierungs-Einrichtung mit Vorionisierungsstäben, bei der die den beiden Laser-Elektroden zugeordneten Hilfsschaltungen als Blümlein-Schaltkreis ausgeführt und hochspannungsse£tig -an - den Schaltungspunkten Aoder A* über eine Vorimpedanz ebenso wie im Beispiel nach Fig. 8 angeschlossen sind; Fig. 10 eine fünfte Ausführung für die Vorionis'ierungs' Einrichtung mit Vorionisierungsstäben, der der der Anschluß der Hilfsschaltung an die Schaltungspunkte A' und B des Netzwerkes nach Fig.5 oder Fig. 6 erfolgt; Fig.11 eine im Vergleich zu Fig. 10 weiter ausgestaltete Hilfsschaltung mit Blümlein-Schaltkreisen, bei der ebenso wie im Beispiel nach Fig. 10 der Anschluß an den Schaltungspunkten A' und B des Netzwerkes nach Fig. oder Fig. 6. erfolgt; Fig.12 eine an die Hochspannung des Hauptkreises angeschlossene und dessen Hochspannungsschalter mitbenutzende Hilfsschaltung für eine Gleitfunkenstrecke, wobei der Haupt-.- bzw. Anregungskreis in Blümlein-Schaltung ausgeführt ist; Fig.13 den Gegenstand nach Fig. 12, wobei die Hilfsschaltung für die Gleitfunkenstrecke. durch Parallelschaltung einer Zusatzkapazkapazität zu einer zweiten Blümlein-Schaltung ergänzt ist; Fig. 14 den Gegenstand nach Fig.. 2,- wobei jedoch der Hauptkreis bzw. der Anregungskreis ein pulsformendes Netzwerk aufweist, welches eine Charge-Transfer-Schaltung bildet; Fig.15 den Gegenstand nach Fig. 14, bei .dem die Hilfsschaltung für die Vorionisierungs-Einrichtung durch Parallelschalten einer Zusatzkapazität@@ zu einer Blümlein-Schaltung ergänzt ist; und Fig.16 ein Diagramm, in welchem über-.der-Zeitachse t die verschiedenen Zündeinsatzbereiche der Vorionisierungs-Einrichtungen aufgetragen sind.
  • Für den Betrieb von TE-Lasern ist eine effektive Vorionisierungsvorrichtung, wie sie z.B. in P 30 35 702.9 und P 30 35 730.3 beschrieben wurde, von besonderer Bedeutung. Der Einsatzzeitpunkt der Vorionisierung ist auf jedes Lasersystem, a.B. KrF, XeCl, XeF oder CO2, abzustimmen, und aus Kostengründen sollte die Vorionisierung mit möglichst geringen Aufwand bei gerimgem Energiebedarf betrieben werden können.
  • Fig. 1 zeigt die prinzipielle elektrische Verschaltung einer Vorionisierungs-Einrichtung VE, wie sie in P 30 35 702.9 beschricben ist. C1, C2 sind Kondensatoren eines Blümlein-Schaltkreises, G ist die Gleitfunkenstrecke mit den beiden Polen g und S ein Schaltelement, z.B. eine Funkenstrecke. Die Schaltung ist über die Induktivität LV oder einen Widerstand RV (gestrichelt als Alternative dargestellt) an die Hochspannungsversorgung HV angeschlossen. Um Kosten zu sparen, soll die Spannungsversorgung des Laserkopfes mitbenutzt werden. Ro ist eine hochohmige Impedanz, insbesondere ein Widerstand, der parallel zur Gleitfunkenstrecke G geschaltet ist. Hochohmig bedeutet hochohmig im Vergleich zum Widerstand der gezündeten Gleitfunkenstrecke G.
  • In Fig. 2 ist das Schaltbild eines TE-Lasers dargestellt, in dem als pulsformendes Netzwerk die Blümlein-Schaltung verwandt wird und eine Pulsaufladung der Kondensatoren durch die Hochspannung HV erfolgt, wie sie bei Verwendung von Wasser als Dielektrikum erforderlich wird. Die Laserelektroden der Laserkammer LK sind mit EL bezeichnet, die parallel zur Laser-Entladungsstrecke geschaltete hochohmige Impedanz, insbesondere ein Widerstand,mit RK, die Bandleiter-Kondensatoren mit CF, CK; der Hochspannungsschalter mit SL, die Erdpotentialschienen des pulsformenden Netz- werkes PFN 1 mit B sowie die am Eingang des pulsformenden Netzwerkes PFN1 an dieses angeschlossenen Schaltkreiselemente der Pulsladekapazität, des Pulsschalters und der Längsinduktivität mit Cp, Q und Lp.
  • Zweckmäßigerweise läßt sich die Hochspannungsversorgung für die Vorionisierung an den Punkten A oder A* oder A' abgreifen, wobei A am hochspannungsseitigen Eingang von PFN1 zwischen Sp und LP liegt, A* am hochliegenden Verzweigungspunkt zum Hochspannungsschalter SL und zum einen Bandleiterkondensator CF sowie A' unmittelbar an der Zuleitung der hochliegenden Laser-Elektrode t.
  • Wird der Punkt A als Anzapfpunkt für die Vorionisierung gewählt, so erfolgt die Aufladung der Kondensatoren C1, C2 in Fig. 1, während die Kondensatoren CF und CK (Fig. 2) aufgeladen werden. Der Aufladevorgang erfolgt dabei nach den allgemein bekannten Gesetzmässigkeiten, so daß zu Jedem Zeitpunkt t0+t nach Schliessen des Schalters SP (Zeitpunkt t t0) ein Spannungswert U den Kondensatoren C1, C2 zuzuordnen ist.
  • Zum Zeitpunkt tO+# ist die maximale Ladespannung der Kondensatoren CF und CK erreicht, und durch Schließen des Schalters SL (Fig. 2) ) wird eine Spannung über den Elektroden EL der Laserkammer LK aufgebaut. Wird die Zündspannung des Schalters S erreicht, so bricht die Gleitfunkenstrecke G durch. Durch Variation der Zündspannung des Schalters S läßt sich somit der Vorionisierungszeitpunkt, der vor dem Schließen des Schalters SL liegt, variieren. Dies gilt sinngemäß auch für den Anschluß von HS 1 an A*, wobei gegenüber dem Anschluß an A eine kleine Verzögerung der ZUndung von S ein tritt.
  • Durch den Anschluß der Vorionisierungseinrichtung am Punkt A' (Fig. 2) erfolgt die Aufladung der Kondensatoren C1, C2 (Fig. 1) während die Spannung an die Laserelektroden angelegt wird. Die Gleitfunkenstrecke G (Fig. 1) bricht bei dieser Variante nach Zünden des Schalters SL durch, wobei der/Zeitpunkt durch Einstellen der Zündspannung des Schalters S vorgegeben werden kann. - Bei der Schaltungsvariante einer Hilfsschaltung HS 2 nach Fig. 3 ist im Vergleich zu Fig. 1 die Kapazität C1 weggelassen; dabei entspricht C der Kapazität C2 und R1 der Impedanz Ro. Die Steuerung des Einsatzzeitpunktes der Vorionisierung erfolgt bei dieser Hilfsschaltung HS 2 entsprechend zur Hilfsschaltung HS 1 nach Fig. 1.
  • Wird als pulsformendes Netzwerk für den Laserkreis eine Charge-Transfer-Schaltung PFN 2, wie sie in Fig.4 dargestellt ist, verwandt, so lassen sich die beschriebenen Maßnahmen zur vorionisierungssteuerung sinngemaß anwenden. Gleiche Teile zu Fig. 2 tragen die gleichen Bezugszeichen.
  • Auch für die Vorionisierungsanordnung, die in P 30 35 730.3 beschrieben wurde, werden im folgenden Möglichkeiten angegeben, den Einsatzzeitpunkt frei zu wählen und die Vorionisierung bei geringem Energieverbrauch zu verstärken. Fig. 5 zeigt das pulsformende Netzwerk PFN 1 nach Fig. 2 und im übrigen den Schaltkreis für die Vorionisierung entsprechend P 30 35 730.
  • 3, wobei als PFN für den Laserkreis eine Blümlein-Schaltung eingesetzt und der Einfachheit halber nur je eine Hilfselektrode h der Vorionisierungs-Einrichtung VE, H gezeichnet ist, die einer Laserelektrode EL zugeordnet ist.
  • Fig. 6 zeigt dieselbe grundsätzliche Anordnung der Vorionisierungs-Einrichtung VE, H mit einem Charge-Transferkreis als pulsfonnendes Netzwerk PFN 2 des Lasers, wobei gleiche Teile wieder gleiche Bezugszeichen tragen, vgl. auch Fig. 4.
  • Um die Maßnahmen zur Verbesserung der Voriontsierung zu erläutern, werden die Teile der Schaltungen in Fig. 5 und Fig. 6 betrachtet, die in dem gestrichelten Kasten gezeichnet sind. Die im folgenden beschriebenen Maßnahmen sind sowohl für den BlfUlein- als auch für den Charge-Transfer-Kreis als pul sformendes Netzwerk PFN 1 bzw. PFN 2 für die Laseranregung anwendbar.
  • Fig. 7 zeigt anhand einer Hilfsschaltung HS 3, die aus zwei, für Jede Elektrode EL gleichartigen Hilfsschaltungshälften besteht eine Möglichkeit, die es erlaubt, den Zündzeitpunkt der Vorionisierung herauszuschieben.
  • In die Zuleitungen der Innenleiter der ZUndelektroden bzw. Vorionisierungsstäbe h werden Jeweils kleine Funkenstrecken F, z.B. Überspannungsableiter, eingefügt, die durch kleine Kapazitäten C' Uberbruckt sein kbnnen. Vor Durchbrechen der Funkenstrecke F bleibt das Potential des Innenleiters aufgrund der kapazitiven Kopplungen der Innenleiter der Ztlndelektrode mit der benachbarten Elektrode EL (siehe Überschlagabstand ü) nahezu auf dem Potential der benachbarten Elektrode, so daß sich eine Potentialdifferenz an beiden Elektroden der Funkenstrecke F ausbildet. Erst bei Durchbrechen der Funkenstrecke liegt die volle Potentialdifferenz zwischen Innenleiter der Zündelektrode h und der benachbarten Elektrode EL an. Durch Variation der Durchbruchspannung der Funkenstrecke F läßt sich der Zeitpunkt der Vorionisierung verschieben.
  • Diese Hilfsschaltung HS 3 wird direkt an den Schaltungspunkt A' angeschlossen, vgl. Fig. 5 und Fig. 6.
  • Fig. 8 beschreibt eine Hilfsschaltung HS 4, die es erlaubt, vor Schließen des Schalter SL des pulsformenden Netzwerkes PFN 1 bzw. PFN 2 vorzuionisieren.
  • Über eine Impedanz RV1, die als Kondensator, Induktivität oder oscher iderstand ausgebildet ist ird vom Punkt A* der Pulsaufladevorrichtung der Kondensator C'o geladen. Sobald die Zündspannung der Funkenstrecke F überschritten ist, liegt zwischen dem Innenleiter der Zündelektrode h und der benachbarten Elektrode EL eine hohe Potentialdifferenz, die die Vorionisierung bewirkt. Hierbei liegt parallel zur Entladungsstrecke h - EL die hochohmige Impedanz R2, und zu diekser Parallelschaltung ist die Reihenschaltung aus C'@ und F parallelgeschaltet, wobei die Zuleitung der Pulsspannung über RV1 an der Verbindungsstelle zwischen C'o und F erfolgt. Statt A* kann auch A als Anschlußpunkt gewählt werden falls der Zündimpuis für VE noch eher kommen soll. Die beiden Hälften der Hilfsschaltung HS 4 entsprechenden im übrigen der Schaltung ES 2. Eine Variation der Schaltung nach Fig. 8 besteht darin, den Innenleiter der Zündelektrode h direkt mit den Punkten A* oder A zu verbinden (Fig. 8a).
  • Fig. 9 zeigt eine Variante der Hilfsschaltung HS 4 nach Fig. 8. Diese Hilfsschaltung HS 6 erlaubt eine höhere Potentialdifferenz zwischen Innenleiter der Zündelektrode h und benachbarter Elktrode E1 zu erzielen, wobei auch bei der Anordnung in Fig. 9 die Vorionisie vor Schließen des Schalters SL erfolgt. Die Rilfsschaltungshälften sind als Blümlein-Schaltkreise ausgeführt; die den Schaltungselementen RO, C1, C2 und S nach Fig. 1 entsprechenden Schaltungselemente Sind mit R3, C'2, C'1 und F bezeichnet.
  • Die in Fig. 10 dargestellte Hilfsschaltung HS 7 erlaubt die Vorionisierung auf einen Zeitpunkt nach Schließen des Schalters SL einzustellen. Nach Schließen des Schalters SL wird über eine Impedanz RV3 (Kapazität, Induktivität oder ohmscher Widerstand) die Kapazität C31 geladen bis die Funkenstrecke F durchbricht. Daraufhin liegt eine entsprechende Potentialdifferenz zwischen dem Innenleiter der Zündelektrode h und der benachbarten Elektrode EL . Ein Vergleich mit Fig. 8 zeigt, daß bei der Hilfsschaltung HS 7 die Schaltungselemente R4> F, C3> und W 3 den Schaltungselementen R2, F, C'O und RV1 nach Fig. 8 (HS 4) entsprechen, wobei jedoch die die Vorschalt-Impedanz RV3 enthaltenden Leitungen nicht an A oder A** sondern an A'bzw B gelegt sind.
  • Eine im Vergleich zu HS 7 höhere Spannung zu erzielen erlaubt die in Fig. 11 dargestellte Hilfsschaltung HS 8.
  • In Fig. 11 liegt den Hilfsschaltungshälften der Vorionisierungs-Einrichtung VE, H wieder eine Blümlein-Schaltung zugrunde, wie sich durch einen Vergleich mit Fig. 9 ergibt. Dadurch läßt sich die Spannung, die zwischen der Zündelektrode H und der zugehörigen Laser-Elektrode EL Jeweils aufbaut, praktisch verdoppeln.. Die den Schaltungselementen R3, C1', C2, F und W 2 nach Fig. 9 entsprechenden Schaltungselemente sind in Fig.
  • 11 mit R5, C, Cn, F und N 4 bezeichnet. Die Zweige mit RV4 sind statt Anschlusses an A oder A* sinngemäß zu Fig. 10 an A' oder B angeschlossen.
  • Bei den Ausführungsbeispielen mit Gleitfunkenstrecke G nach den Figuren 12 bis 15 sind Jeweils die L, C-Werte L20, C20 des Hilfskreises, welcher zur Ankopplung der Gleitfunkenstrecke G an den Hauptkreis dient, klein bzw. sehr klein gegenüber den L, C-Werten im Hauptentladungskreis des Lasers, d.h. gegenüber den C-Werten der Bandleiterkondensatoren CK und CF und gegenüber den L-Werten der Impedanz RK und gegenüber sonstigen im Hauptentladungskreis enthaltenen Induktivitäten, die sich insbesondere aus der Eigeninduktivität des Laserkopfes, der Zuleitungen und der Bandleiterkondensatoren ergeben und die durch die Ersatzinduktivität L10 symbolisiert sind. Aufgrund der kleineren LC-Werte der Hilfsschaltung HS 9 arbeitet die Vorionisierungs-Einrichtung nach Fig. 12 schneller als die Hauptentladung. Dies trifft auch zu für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 13, bei der die Hilfsschaltung HS 10 eine Blümlein-Schaltung ist. RV10 ist eine parallel zur Gleitfunkenstrecke G, g geschaltete Impedanz bzw. ein Widerstand, der hochohmig im Vergleich zum Widerstandswert der gezündeten Gleitfunkenstrecke F, g ist. Die Hilfsschaltung HS 9 nach Fig. 12 ist ein in Reihe zur Gleitfunkenstrecke geschalteter Serienresonanzkreis, der an den Schaltungspunkt A* angeschlossen ist. In Fig. 13 ist die Hilfsschaltung HS 9 zur Hilfsschaltung HS 10, einer Blümlein-Schaltung, durch die Parallelkapazität C10 ergänzt, wobei die Anschlußstelle der Hilfsschaltung bezüglich A* das innere Ende der Induktivität L20 ist und ihr äußeres Ende an die Verzweigung L10 - Sl angeschlossen ist.
  • Weitere Variationen zeigen Fig. 14, bei der dem Hauptentladungskreis eine Charge-Transfer-Schaltung zugrunde liegt. Die Hilfsschaltung nach Fig, 14, die derjenigen nach Fig. 12 entspricht, ist gemäß Fig. 15 zu einer Blümlein-Schaltung entsprechend der Fig. 13 ergänzt.
  • Man erkennt aus Fig. 12 bis 15, daß das Schaltelement SL der pulsformenden Netzwerke PFN 1 (Blümlein-Schaltung) bzw. PFN 2 (Charge-Transfer-Kreis) als Schalt- element der Vorionisierungs-Hilfsschaltungen HS 9 bis HS 12 mitbenutzt ist. Die zum zeitgerechten Zünden der Gleitfunkenstrecken G erforderlichen Bemessungen der Schaltungselemente L20> C20, C10 der Hilfsschaltungen HS 9 bis HS 12 sind in Relation zu den Schaltungselementen L10, CF, CK des Hauptkreises durch Ungleichungen angegeben. Diese Hilfaschaltungen sind insbesondere für CO2-Laser geeignet, bei denen ein nicht so schnelles Ansprechen der Vorionisierungs-Einrichtungen wie z.B. bei Excimer-Lasern erforderlich ist.
  • Fig. 16 zeigt noch ein Diagramm zur Illustration des möglichen Einsatzzeitpunktes der Zündung der Vorionisierungs-Einrichtungen VE in Abhängigkeit vom Anschluß ihrer Hilfsschaltungen an die Schaltungspunkte A, A* oder A'. Alles Nähere geht aus den Erklärungen des Diagramms hervor. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Vorionisierungsstäbe h aufweisenden Vorionisierungs-Einrichtungen VE, H, HS 3 bis lis 8 nach dem Prinzip der Koronaentladung arbeiten und hierzu aus einem stabförmigen, elektrisch leitenden Elektrodenkern und einem isolierenden dielektrischen Mantel bestehen.
  • 12 Patentansprüche 16 Figuren

Claims (12)

  1. Patent ansprüche 1. Anregungskreis für Lasersysteme, insbesondere für TE-Hochenergielaser, mit Anregung durch möglichst homogene lichtbogenfreie Kondensatorentladung im Gasraum eines Laserkopfes zwischen mindestens zwei, mit Abstand einander gegenüberliegenden Laser-Elektroden, bestehend aus - dem Laserkopf mit den Laser-Elektroden, welche jeweils parallel zur optischen Aehse des Laserkopfes sich erstrecken und bevorzugt einen in dieser Richtung ausgedehnten Vollquerschnitt aufweisen; - mindestens einem schnellen Hochspannungsschalter, durch dessen Aktivierung bzw. Zündung über ein angeschlossenes pulsformendes Netzwerk die Hochspannungsimpulse an den Laser-Elektroden erzeugbar sind; - dem genannten, insbesondere als BlUmlein- oder Charge-Transfer-Schaltkreis aufgebauten, pulsformenden Netzwerk mit dem Hochspannungsschalter und dem Laserkopf zugeordneten ersten und zeiten Bandleiter kondensatoren sowie zugehörigen Ersatz-Induktivitäten - und den Laser-Elektroden zugeordneten Vorionisierungs-Einrichtungen mit innerhalb des Gasraumes des Laserkopfes angeordneten Gleitentladungsstrecken oder Vorionisierungsstäben und daran angeschlossenen Hilfsschaltungen, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , -daß alle Hilfsspannungen und -ströme zum Betrieb der Vorionisierungs-Einrichtungen (VE) durch Anschluß ihrer Hilfsschaltungen (HS 1 bis HS 12) an das pulsformende Netzwerk (PFN) des Lasersystems gewonnen werden und -daß zur Steuerung des Einsatzzeitpunktes der Laser-Gasentladung die Zeitrelation zwischen dem Anlegen des Hochspannungsimpulses an die Laserelektroden (EL) einerseits und dem Anlegen.des Zündimpulses an die Pole (g,h) der Vorionisierungs-Einrichtungen (VE) andererseits ihre Hilfsschaltungen (HS 1 bis HS 12) außer an das Massepotential (B) des Anregungskreises anschließbar sind an mindestens einen von drei diskreten Schaltungspunkten (A, A*, A'), wovon der erste Schaltungspunkt (A) am hochspannungsseitigen Eingang des pulsformenden Netzwerkes (PFN), der zweite Schaltungspunkt (A*) am hochliegenden Verzweigungspunkt des Hochspannungsschalters (SL) und des einen Bandleiterkondensators (CF) und der dritte Schaltungspunkt (A) unmittelbar an der Zuleitung der hochliegenden Laserelektrode (EL) liegt.
  2. 2. Anregungskreis nach Anspruch 1, mit Gleitfunkenstrecken aufweisenden Vorionisierungs-Einrichtungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hilfsschaltungen (HS 1, HS 2; HS 9 bis HS 12) der Vorionisienungs-Einrichtungen (VE) mit schnellen Hochspannungsschaltern (S, SL) zusammenarbeiten, wobei in Reihe zur Parallelschaltung aus Gleitfunkenstrecke (G) und hochohmiger Impedanz (R0, R1, RV10) zumindest eine Ladekapazität (C2, C; C20) und eine Impedanz, insbesondere Induktivität (LV, L20) geschaltet ist und wobei die Kapazitäten (c2, C, C20) und Induktivitäten (LV, L20) der Hilfsschaltung klein gegenüber den entsprechenden Kapazitäten (CF, CK) und Induktivitäten (LP, L100 des pulsformenden Netztwerkes (PFN 1, PFN 2) sind.
  3. 3. Anregungskreis nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Hilfsschaltung (HS 1, HS 2) der Gleitfunkenstrecke (G) mit ihrem eigenen schnellen Hochspannungsschalter (S) versehen ist und dieser Hochspannungsschalter (s) mit s seinem Hochspannungsanschluß an den Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus der Induktivität (W) und eine der Kapazitäten (C2 bzw. C) angeschlossen ist.
  4. 4. Anregungskreis nach Anspruch 1, mit Vorionisierungs-Stäbe aufweisenden Vorionisierungs-Einrichtungen, d a d u r zu c h g e k e n n z zu e i c h n e t , daß a) die Vorionisierungsstäbe (h) der Vorionisierungs-Einrichtungen (H) jeweils mit Überschlagabstand (ü) zu der zugehörigen Laser-Elektrode (EL) angeordnet sind, daß b) die Hilfsschaltung (HS 3, HS 4, HS 6 bis HS 8) ein die Impulsdurchschaltung zu den Vorionisierungsstäben (h) steuerndes Schaltelement (F) mit einstellbarem Zündzeitpunkt bzw. einstellbarer Durchbruchspannung umfaßt und daß c) der Zündzeitpunkt des Schaltelementes (F) ferner steuerbar ist durch Anschluß der Hochspannungsversorgung der Hilfsschaltung (HS 3, HS 4, HS 6 bis HS 8) außer an das Massepotential (B) des pulsformenden Netzwerkes (PFN 1, PFN 2) an mindestens den Schaltungspunkt (A'), welcher unmittelbar an der Zuleitung der hochliegenden Laser-Elektrode (EL) liegt (Fig. 5 bis 8, Fig. 9 bis 11).
  5. 5. Anregungskreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem flüssigen Dielektrikum, insbesondere chemisch reinem Wasser, für die Bandleiterkondensatoren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das pulsformende Netzwerk (PFN 1, PFN 2) mit Pulsaufladung seiner Bandleiterkondensatoren (CF, CK) arbeitet und hierzu das pulsformende Netzwerk eingangsseitig über eine Pulsinduktivität (Lp) und einen Pulsschalter (Sp) an eine Pulsladekapazität (Cp) angeschlossen ist.
  6. 6. Anregungskreis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hilfsschaltung (HS 1, HS 6, HS 8, HS 10, HS 12) der Vorionisierungs-Einrichtung (VE) ein Blümlein- @@@@ @@@@@@ mit einem @@h@ellen H@ (S bzw. F bzw. S) ist (Figo 1, Fig0 9, Figo 11, Fig0 13, Fig. 15) ist 7. Anregungskreis nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n zu e t , daß das Schaltelement der an Vorionisierungsstäbe (h) angeschlossenen Hilfsschaltungen (HS 3, HS 4, HS 6, HS 7 und ES 8) eine kleine Funkenstrecke (F), insbesondere ein Überspannungsableiter, ist, der vorzugsweise durch eine kleine Kapazität (C', C'O, C'2, C'3 und C'5) überbrückt ist (Fig.
  7. 7, Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11).
  8. 8. Anregungskreis nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 7, soweit dieser auf Anspruch 4 rückbezogen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hilfaschaltungen (HS 4, HS 6) der Vorionisierungs-Einrichtungen (E) an den Schaltungspunkt (A*) des hochspannungsseitigen Einganges des pulsformenden Netzwerkes über eine R-, L- oder C-Impedanz (RV1 bzw.
  9. RV2) angeschlossen sind (Fig. 8, Fig. 9).
  10. 99 Anregungskreis nach Anspruch 4 oder Anspruch 52 soweit dieser auf Anspruch 4 rückbezogen ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Innenleiter der Vorionisierungsstäbe (h) direkt mit dem Schaltungspunkt (A*) des hochspannungsseitigen Einganges des pulsformenden Netzwerkes (PFN 1 1, PFN 2) verbunden ist (Fig. 8a), 10. Anregungskreis nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Vorionisierungsstäbe (h) der Vorionisierungs-Einrichtung (VE;H, HS 3 bis HS 8) nach dem Prinzip der Korona-Entladung arbeiten und hierzu aus einem stabförmigen, elektrisch leitenden Elektrodenkern und einem isolierenden dielektrischen Mantel bestehen.
  11. 11. Anregungskreis nach Anspruch 1 oder 2, mit Gleitfunkenstrecken aufweisenden Vorionisierungs-Einrichtungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ç daß den Hilfsschaltungen (HS 9 bis HS 12) der Gleitfunkenstrecken (G) der schnelle Hochspannungsschalter (SL) mit dem pulsformenden Netzwerkt (PFN 1, PFN 2) des Hauptentladungskreises gemeinsam ist und daß der Anschluß der Hilfsschaltungen (HS 9 bis HS 12) an demselben Schaltungspunkt (A*) wie auch der des pulsformenden Netzwerkes (PFN 1, PFN 2) erfolgt.
  12. 12. Anregungskreis nach Anspruch 11, wobei die Hilfsschaltung eine Blümlein-Schaltung ist, d a -d u r c h g e k e.n n z e i c h n e t , daß der Anschluß dieser Hilfsschaltung (HS 10, HS 12) an den Anschlußpunkt (A*) am Verzweigungspunkt der Parallelkapazität (C10), der Induktivität (L20) und der Kapazität (C20) der Hilfs-Blümleinschaltung und der Anschluß an das pulsformende Netzwerk (PFN 1, PFN 2) mit dem äußeren Ende der Induktivität (L20) an den Verzweigungspunkt (SL - L10) erfolgt.
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