JPH04324985A - Pulse laser power supply device - Google Patents
Pulse laser power supply deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】［発明の目的］[Object of the invention]
【０００２】0002
【産業上の利用分野】本発明は、電源回路構成に改良を
施したパルスレーザ用電源装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulsed laser power supply device having an improved power supply circuit configuration.
【０００３】0003
【従来の技術】放電励起方式のガスレーザ装置では、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ＣＯ２ 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、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困難である。このため、グ
ロー放電点弧に先立って予備電離を行うと共に、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
が一般的である。[Prior Art] In discharge excitation type gas laser devices, laser oscillation is obtained by generating a spatially uniform glow discharge in a laser gas, but pulsed lasers such as lateral excitation pulsed CO2 lasers and excimer lasers In the oscillator, the laser gas pressure is higher than atmospheric pressure and further contains gas components with strong electron adhesion properties, so it is difficult to uniformly ignite the glow discharge. For this reason, it is common to perform preliminary ionization prior to glow discharge ignition and to apply a high-speed pulse voltage to the discharge portion to form a glow discharge.
【０００４】図３は、従来のパルスレーザ用電源装置の
一例を示したものである。即ち、一対の主電極１，２が
対向して配設され、主電極１，２で囲まれた空間内にレ
ーザガスが充填されている。また、主電極１，２間には
、予備電離用のコンデンサＣｐがギャップ３を介して並
列に接続され、主電極２は接地されている。さらに、前
記予備電離用コンデンサＣｐには、可飽和リアクトルＳ
２ とコンデンサＣ２ から成る梯子型回路が接続され
ており、また、コンデンサＣ２ には可飽和リアクトル
Ｓ１ とコンデンサＣ１ から成る梯子型回路が接続さ
れている。さらに、コンデンサＣ１ は、インダクタン
スＬとサイリスタスイッチＴ１ 及びコンデンサＣ０
から成る閉回路を構成している。また、コンデンサＣ０
は抵抗Ｒを介して高圧電源（図示せず）に接続されて
いる。FIG. 3 shows an example of a conventional pulse laser power supply device. That is, 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. Further, a capacitor Cp for preliminary ionization is connected in parallel between the main electrodes 1 and 2 via a gap 3, and the main electrode 2 is grounded. Furthermore, the pre-ionization capacitor Cp includes a saturable reactor S.
A ladder circuit consisting of a saturable reactor S1 and a capacitor C1 is connected to the capacitor C2. Furthermore, capacitor C1 is composed of inductance L, thyristor switch T1 and capacitor C0.
It constitutes a closed circuit consisting of. Also, capacitor C0
is connected to a high voltage power supply (not shown) via a resistor R.
【０００５】なお、これらのコンデンサ、インダクタン
ス及び可飽和リアクトル類は、一つもしくは複数個が並
列に接続されて構成されている。また、主電極１，２間
の紙面垂直方向には、光共振器（図示せず）が配設され
ている。Note that one or more of these capacitors, inductances, and saturable reactors are connected in parallel. Further, an optical resonator (not shown) is arranged between the main electrodes 1 and 2 in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
【０００６】この様に構成された従来のパルスレーザ用
電源装置の動作を、図３及び図４に基づいて説明する。
即ち、初期状態においてはサイリスタスイッチＴ１ は
開いており、高圧電源−充電抵抗Ｒ−コンデンサＣ０
−接地の経路でコンデンサＣ０ は充電されている。一
方、コンデンサＣ１ 、Ｃ２ 、Ｃｐは充電されていな
いので、主電極１は接地電位となっている。次いで、サ
イリスタスイッチＴ１ が閉じられると、コンデンサＣ
０ の電荷は、サイリスタスイッチＴ１ 、インダクタ
ンスＬを介して、コンデンサＣ１ に移行する。The operation of the conventional pulsed laser power supply device configured as described above will be explained based on FIGS. 3 and 4. That is, in the initial state, the thyristor switch T1 is open, and the connection between the high voltage power supply, the charging resistor R, and the capacitor C0
- Capacitor C0 is charged through the ground path. On the other hand, since the capacitors C1, C2, and Cp are not charged, the main electrode 1 is at ground potential. Then, when the thyristor switch T1 is closed, the capacitor C
The charge of 0 is transferred to the capacitor C1 via the thyristor switch T1 and the inductance L.
【０００７】コンデンサＣ１ の電圧Ｖ１ が可飽和リ
アクトルＳ１ の動作電圧に達するまでは、可飽和リア
クトルＳ１ のインピーダンスが大きいため、コンデン
サＣ０ の電荷のほとんどはコンデンサＣ１ に流れ、
コンデンサＣ２ には移行しない。次に、コンデンサＣ
１ の電圧Ｖ１ が可飽和リアクトルＳ１ の動作電圧
に達すると、可飽和リアクトルＳ１ のインピーダンス
は急激に低下するため、コンデンサＣ１ の電荷はコン
デンサＣ２ に移行する。Until the voltage V1 of the capacitor C1 reaches the operating voltage of the saturable reactor S1, most of the charge in the capacitor C0 flows to the capacitor C1 because the impedance of the saturable reactor S1 is large.
It does not transfer to capacitor C2. Next, capacitor C
When the voltage V1 of 1 reaches the operating voltage of the saturable reactor S1, the impedance of the saturable reactor S1 rapidly decreases, so that the charge of the capacitor C1 is transferred to the capacitor C2.
【０００８】ここで、各コンデンサの容量が等しい場合
は、可飽和リアクトルＳ１ の動作時のインダクタンス
をインダクタンスＬの値よりも小さくすると、図４に示
した様に、コンデンサＣ２ の電圧Ｖ２ の立ち上がり
時間は、コンデンサＣ１ の電圧Ｖ１ の立ち上がり時
間よりも速くなる。Here, if the capacitance of each capacitor is equal, if the inductance during operation of the saturable reactor S1 is made smaller than the value of the inductance L, the rise time of the voltage V2 of the capacitor C2 will be as shown in FIG. becomes faster than the rise time of the voltage V1 of the capacitor C1.
【０００９】次に、コンデンサＣ２ の電圧Ｖ２ が可
飽和リアクトルＳ２ の動作電圧に達すると、可飽和リ
アクトルＳ２ のインピーダンスは急激に低下するため
、コンデンサＣ２ の電荷は予備電離用コンデンサＣｐ
に移行する。この際、予備電離用コンデンサＣｐ間のギ
ャップ３にスパーク放電が発生し、ここから出る紫外線
によって主電極１，２間のレーザガスが予備電離される
。この場合、予備電離用コンデンサＣｐの電圧波形は、
図４のＶｐに示した様に変化し、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に達した時点で、
主電極１，２間にグロー放電が形成され、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。Next, when the voltage V2 of the capacitor C2 reaches the operating voltage of the saturable reactor S2, the impedance of the saturable reactor S2 rapidly decreases, so that the charge of the capacitor C2 is transferred to the preionization capacitor Cp.
to move to. At this time, a spark discharge occurs in the gap 3 between the pre-ionization capacitor Cp, and the laser gas between the main electrodes 1 and 2 is pre-ionized by the ultraviolet rays emitted from the gap 3. In this case, the voltage waveform of the preionization capacitor Cp is
The voltage changes as shown by Vp in FIG. 4, and when the voltage applied between the main electrodes 1 and 2 reaches the discharge breakdown voltage of the laser gas,
A glow discharge 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 due to the action of an optical resonator (not shown).
【００１０】0010
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た様な従来のパルスレーザ用電源装置においては、時刻
ｔ２ で主電極１，２間にグロー放電が形成され、消滅
した後に、各コンデンサに残留する電荷の影響で、再び
可飽和リアクトルが動作し、図４中Ｖｐ２ ，Ｖｐ３
で示した様な電圧が主電極１，２間に加わる場合がある
。その結果、時刻ｔ４ ，時刻ｔ５ で主電極１，２間
にアーク放電が発生し、電極の消耗を引き起こし、また
、レーザ出力の低下を招いていた。そのため、長期間に
わたる繰り返し運転が困難となり、また、長寿命化が実
現できなかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional pulsed laser power supply device as described above, a glow discharge is formed between the main electrodes 1 and 2 at time t2, and after disappearing, a glow discharge remains in each capacitor. Due to the influence of the charge, the saturable reactor operates again, and Vp2 and Vp3 in Fig. 4
There are cases where a voltage as shown in is applied between the main electrodes 1 and 2. As a result, arc discharge occurred between the main electrodes 1 and 2 at time t4 and time t5, causing wear of the electrodes and a decrease in laser output. Therefore, repeated operation over a long period of time became difficult, and longer life could not be achieved.
【００１１】本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解
決するために提案されたもので、その目的は、グロー放
電発生後に主電極間に不要な電圧が発生することを防止
し、安定した動作を実現することができるパルスレーザ
用電源装置を提供することにある。The present invention was proposed to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and its purpose is to prevent unnecessary voltage from being generated between the main electrodes after glow discharge occurs, and to stabilize the voltage. An object of the present invention is to provide a power supply device for a pulsed laser that can realize the following operation.
【００１２】［発明の構成］[Configuration of the invention]
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、対向して配置
された一対の主電極間に予備電離用のコンデンサを接続
し、前記予備電離用のコンデンサに可飽和リアクトルと
コンデンサとから成る梯子型回路を複数段接続したパル
スレーザ用電源装置において、前記複数段の梯子型回路
の端部に、前記主電極と並列に、２つのＧＴＯサイリス
タスイッチを互いに逆方向となるように接続したことを
特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] The present invention connects a pre-ionization capacitor between a pair of main electrodes arranged opposite to each other, and connects the pre-ionization capacitor to a ladder consisting of a saturable reactor and a capacitor. In a pulse laser power supply device in which a plurality of ladder type circuits are connected, two GTO thyristor switches are connected to the ends of the plurality of ladder type circuits in parallel with the main electrode and in opposite directions. This is a characteristic feature.
【００１４】[0014]
【作用】本発明のパルスレーザ用電源装置においては、
グロー放電発生・消滅後に、各コンデンサに残留する電
荷によって可飽和リアクトルが動作した場合であっても
、回路端部に互いに逆方向となるように設けた２つのＧ
ＴＯサイリスタスイッチによって、充電電圧と正逆いず
れの方向の不要電圧も吸収されるので、主電極間に不要
な電圧が発生することを防止できる。[Operation] In the pulsed laser power supply device of the present invention,
Even if the saturable reactor operates due to the charge remaining in each capacitor after glow discharge occurs and disappears, two Gs provided at the ends of the circuit in opposite directions
Since the TO thyristor switch absorbs unnecessary voltages in either the forward or reverse direction of the charging voltage, it is possible to prevent unnecessary voltages from being generated between the main electrodes.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２に基
づいて具体的に説明する。なお、図３及び図４に示した
従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省
略する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be explained in detail below with reference to FIGS. 1 and 2. Note that the same members as those of the conventional type shown in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００１６】本実施例においては、図１に示した様に、
可飽和リアクトルＳ２ と予備電離用コンデンサＣｐの
接続点と接地電位間に、２つのＧＴＯサイリスタスイッ
チＴ２ ，Ｔ３ が互いに逆方向となるように接続され
ている。その他の構成は図３に示した従来型と同様であ
る。In this embodiment, as shown in FIG.
Two GTO thyristor switches T2 and T3 are connected between the connection point of the saturable reactor S2 and the pre-ionization capacitor Cp and the ground potential so as to be in opposite directions. The other configurations are the same as the conventional type shown in FIG.
【００１７】この様な構成を有する本実施例のパルスレ
ーザ用電源装置においては、以下に述べる様にして、グ
ロー放電発生後に主電極間に不要な電圧が発生すること
を防止できる。In the pulsed laser power supply device of this embodiment having such a configuration, as described below, it is possible to prevent unnecessary voltage from being generated between the main electrodes after glow discharge occurs.
【００１８】即ち、コンデンサＣｐに並列に接続された
２つのＧＴＯサイリスタスイッチＴ２ ，Ｔ３ を、グ
ロー放電消滅後、不要電圧発生前（時刻ｔ３ ）に点弧
する。
すると、時刻ｔ２ で主電極１，２間にグロー放電が形
成され、消滅した後、各コンデンサに電荷が残留し、こ
の電荷によって再び可飽和リアクトルが動作することが
あっても、充電電圧と正逆いずれの方向の不要電圧もＧ
ＴＯサイリスタスイッチＴ２ ，Ｔ３ によって吸収さ
れるので、主電極１，２間に大きな電圧が加わることは
ない。
そのため、グロー放電発生・消滅後においては、主電極
１，２間にアーク放電が発生することはなくなる。That is, the two GTO thyristor switches T2 and T3 connected in parallel to the capacitor Cp are turned on after the glow discharge disappears and before the unnecessary voltage is generated (time t3). Then, at time t2, a glow discharge is formed between the main electrodes 1 and 2, and after it disappears, charge remains in each capacitor, and even if this charge causes the saturable reactor to operate again, the charge voltage and positive Unnecessary voltage in either direction is G
Since it is absorbed by the TO thyristor switches T2 and T3, no large voltage is applied between the main electrodes 1 and 2. Therefore, after glow discharge occurs and disappears, arc discharge will no longer occur between the main electrodes 1 and 2.
【００１９】この様に、本実施例によれば、可飽和リア
クトルＳ２ と予備電離用コンデンサＣｐの接続点と接
地電位間に、２つのＧＴＯサイリスタスイッチＴ２ ，
Ｔ３ を互いに逆方向となるように接続することによっ
て、グロー放電発生・消滅後に、主電極間に不要な電圧
が発生することを防止できる。As described above, according to this embodiment, two GTO thyristor switches T2,
By connecting T3 in opposite directions, it is possible to prevent unnecessary voltage from being generated between the main electrodes after glow discharge occurs and disappears.
【００２０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、２つのＧＴＯサイリスタスイッチＴ２
，Ｔ３ と抵抗とを直列に接続したものを、可飽和リ
アクトルＳ２ と予備電離用コンデンサＣｐの接続点と
接地電位間に接続しても同様の効果が得られる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but includes two GTO thyristor switches T2.
, T3 and a resistor connected in series can be connected between the connection point of the saturable reactor S2 and the preionization capacitor Cp and the ground potential to obtain the same effect.
【００２１】さらに、上記の実施例は、本発明を紫外線
予備電離方式のパルスレーザ発振装置に適用したもので
あるが、Ｘ線予備電離方式、コロナ予備電離方式等のパ
ルスレーザ発振装置に適用することもできる。Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a pulsed laser oscillation device using an ultraviolet preionization method, but it can also be applied to a pulsed laser oscillation device using an X-ray preionization method, a corona preionization method, etc. You can also do that.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、複数
段の梯子型回路の端部に、主電極と並列に、２つのＧＴ
Ｏサイリスタスイッチを互いに逆方向となるように接続
することによって、グロー放電発生後に、主電極間に不
要な電圧が発生することを防止し、安定した動作を実現
することができるパルスレーザ用電源装置を提供するこ
とができる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, two GT
A power supply device for a pulsed laser that can prevent unnecessary voltage from being generated between the main electrodes after a glow discharge occurs by connecting the O thyristor switches in opposite directions, and achieve stable operation. can be provided.
【図１】本発明のパルスレーザ用電源装置の一実施例を
示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the pulse laser power supply device of the present invention.
【図２】本発明のパルスレーザ用電源装置の電圧波形を
示す図[Fig. 2] A diagram showing voltage waveforms of the pulsed laser power supply device of the present invention.
【図３】従来のパルスレーザ用電源装置の一例を示す回
路図[Figure 3] Circuit diagram showing an example of a conventional pulsed laser power supply device
【図４】従来のパルスレーザ用電源装置の電圧波形を示
す図[Figure 4] Diagram showing the voltage waveform of a conventional pulsed laser power supply device
１，２…主電極
３…ギャップ
Ｃｐ…予備電離用コンデンサ
Ｃ１ ，Ｃ２ ，Ｃ０ …コンデンサ
Ｓ１ ，Ｓ２ …可飽和リアクトル
Ｔ１ …サイリスタスイッチ
Ｔ２ ，Ｔ３ …ＧＴＯサイリスタスイッチＬ…インダ
クタンス
Ｒ…抵抗1, 2...Main electrode 3...Gap Cp...Capacitor for preionization C1, C2, C0...Capacitor S1, S2...Saturable reactor T1...Thyristor switch T2, T3...GTO thyristor switch L...Inductance R...Resistance
Claims (1)
予備電離用のコンデンサを接続し、前記予備電離用のコ
ンデンサに可飽和リアクトルとコンデンサとから成る梯
子型回路を複数段接続したパルスレーザ用電源装置にお
いて、前記複数段の梯子型回路の端部に、前記主電極と
並列に、２つのＧＴＯサイリスタスイッチを互いに逆方
向となるように接続したことを特徴とするパルスレーザ
用電源装置。1. A pulse pulse in which a capacitor for pre-ionization is connected between a pair of main electrodes arranged facing each other, and a plurality of ladder-type circuits each consisting of a saturable reactor and a capacitor are connected to the capacitor for pre-ionization. A power supply device for a pulsed laser, characterized in that two GTO thyristor switches are connected to the ends of the plurality of stages of the ladder circuit in parallel with the main electrode and in opposite directions. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9565991A JP2868924B2 (en) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Power supply for pulse laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9565991A JP2868924B2 (en) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Power supply for pulse laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04324985A true JPH04324985A (en) | 1992-11-13 |
| JP2868924B2 JP2868924B2 (en) | 1999-03-10 |
Family
ID=14143621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9565991A Expired - Lifetime JP2868924B2 (en) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | Power supply for pulse laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868924B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6389049B2 (en) | 1997-10-03 | 2002-05-14 | Komatsu Ltd. | Discharge circuit for pulsed laser and pulsed power source |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP9565991A patent/JP2868924B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6389049B2 (en) | 1997-10-03 | 2002-05-14 | Komatsu Ltd. | Discharge circuit for pulsed laser and pulsed power source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2868924B2 (en) | 1999-03-10 |
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