JPH0247868B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はTE型の高出力ガスレーザーにエネ
ルギーを供給する条導体コンデンサに関する。

このガスレーザーはその光軸に平行に拡がつた
少くとも二つの互に間隔を保つて対向する電極の
間に発生するできるだけ一様な無弧光コンデンサ
放雷によつて励起され、レーザー電極は条導体コ
ンデンサの金属電極層と高速度高電圧遮断間隙の
電極とに結ばれ、条導体コンデンサの金属電極
層、その間に置かれた誘電層はコンデンサの重ね
方向に対してほぼ垂直に拡がり、コンデンサの重
ね方向はレーザーの光軸に平行になるように高出
力レーザーと組合わされ、レーザー室の第一電極
は条導体コンデンサを通して高電圧パルス源に接
続され、対向する第二電極は接地電位に置かれ
る。

この種の条導体コンデンサは特開昭56−29387
号公報により公知である。この明細書中には高出
力ガスレーザーにエネルギーを供給するための実
施例が記載されている。高出力ガスレーザーに対
する適当な予備イオン化装置も既に特開昭57−
88789号公報により提案されている。

この種のTEレーザー（横励起レーザー）はコ
ストの点で有利な構成と高い平均光出力をもつも
のが光化学の分野特に工業的の方面で要求されて
いる。このレーザーの駆動に対してはパルス発生
回路網の波動インピーダンスができるだけ低くし
かも電流上昇速度が高いことが有利である。この
ことは励起回路のインダクタンスとパルス発生回
路の容量との適当な組合せによつて達成される。
この場合励起回路はパルス発生回路とレーザーヘ
ツドを組合せたものを指している。TEレーザー
の多くの応用方面ではその上レーザーパルス長が
できるだけ長いことが望まれる。この要望は励起
パルスと矩形のパルス即ち急峻な上昇線とできる
だけ広く平坦な頂上部と急峻な下降線を持つパル
スを使用することによつて最も効果的に満たすこ
とができる。この発明の目的はこのような要求を
できるだけ広範囲に満足する励起パルスをパルス
発生回路内で作ることができる条導体コンデンサ
を提供することである。

この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として
挙げた構造とすることによつて達成される。この
発明による条導体コンデンサの具体的の実施形態
は特許請求の範囲第２項以下に示されている。こ
の発明によつて得られる利点の主なものはコンデ
ンサの金属電極層に作られた切り込みによつてメ
アンダー形、ら旋形又は環形となつた電流路が遅
延回路網を構成して放電持続時間を延長すること
である。コンデンサ電極の充電容量は切り込みに
よつて僅かに低下するだけであるのに対してコン
デンサの容積は増大の必要がない。

この発明の実施例を示した図面についてこの発
明を更に詳細に説明する。これらの実施例には図
を簡単にするためこの発明を理解する上に必ずし
も必要としない部分は除いてある。

第１図、第２図、第８図および第９図は既に特
開昭56−29387号公報中に使用されているがこの
発明の説明に適当なものであるからここでも採用
する。

第１図に示したブリユームライン回路は電極
E_L1とE_L2を持つレーザー室LKと電極E_F1，E_F2を
持つ高速度高電圧遮断間隙Ｆから構成される。こ
の遮断間隙Ｆは保持電圧、遮断速度、尖頭電流お
よび平均遮断電力に関してパルス発生回路網の要
求を満たしているものでなければならない。この
要求は火花間隙、サイラトロンあるいはプラズマ
開閉器およびそれらのデバイスの並列接続を使用
することによつて満たされる。遮断間隙Ｆは後で
説明する接続によりレーザー室LKの電極E_L1と
E_L2の間にガス放電点火用の高電圧パルスを加え
る。間隙Ｆに並列に第一条導体コンデンサC_Fが
接続され、このコンデンサの金属電極層１，２は
接続片ａ１，ａ２によつて遮断間隙Ｆに接続され
ている。レーザー室LKに並列に第二条導体コン
デンサC_Kが接続され、コンデンサC_FとC_Kの金属
電極層２と３は互に結合されて高電圧電源HVの
高電位側に接続される。接地電位側には間隙Ｆの
電極E_F1、レーザー室LKの電極E_L2および第一コ
ンデンサC_Fの金属電極層１が互に結合されて接
続される。レーザー室LKの電極E_L1と第二コンデ
ンサC_Kの金属電極層４は点火したプラズマの抵
抗値に比べて高い値のインピーダンスを通して接
地電位に接続される。

パルス発生回路網は第２図および第４図に示す
ような立体構造となり、第一および第二の条導体
コンデンサC_F，C_Kの金属電極層１乃至４とそれ
らの間に置かれた誘電層ｄはレーザー室LKの光
軸ｏに対してほぼ垂直に拡がつている。これらの
金属電極層１乃至４は更にレーザー室LKの光軸
ｏに平行に重ねられてコンデンサ堆積を形成し側
方につき出した接続片ｆ（第４図）によつてレー
ザー室電極E_L1，E_L2に接続される。第２図のC_FK
は最小の容量単位を表わし、この単位がｎ個レー
ザー軸に平行に積み重ねられてレーザー室に接触
している。レーザー室LKと遮断間隙Ｆは第２図
には単に管状の物体として示したが第４図にはそ
れらの簡単な具体的形状を示す。第１図と第２図
の比較から第２図の励起系もブリユームライン回
路を基本にしていることが明らかである。従つて
第一と第二の条導体コンデンサC_F，C_Kの金属電
極層が第１図と同じ番号１，２，３，４で示され
ている。誘電層ｄは動作中異つた電位に接続され
るコンデンサ金属電極層１と２および３と４の間
に置かれる。二つの容量単位C_F,Kの間の中間室ｚ
においては金属電極層４，４と２，３は等電位で
あるから（これらは共にレーザー室LKの電極E_L1
に接続されている）互に結合して単一の金属電極
層とすることができる。金属電極層４，４と２，
３の集積構造は液体誘電体例えば化学的純水を使
用する場合考慮される。

この発明においては条導体コンデンサの極板と
レーザー室LKの電極E_L1，E_L2ならびにパルス発
生装置の電極との間の低インダクタンス結合が重
要な問題となる。第４図に示した立体図によれば
コンデンサC_Fの金属電極層１が二つの接触片ｆ
１を介して遮断火花間隙Ｆを包む電極E_F1に接触
する。電極E_F1は外側の二つの脚ｅ１１，ｅ１１
と中央脚ｅ１２を持つＥ形断面である。レーザー
室の電極に対しては耐ハロゲン性の金属例えば合
金鋼又はアルミニウムが使用される。電極材料で
作られていないレーザー室壁部分はレーザーガス
と紫外線に侵されない耐熱性の合成樹脂例えばフ
ツ化ポリビニリデン（PVDF）によつて相互間な
らびに電極との間が結合され、レーザー室LK内
の混合ガスを所望の圧力（通常50mbarから数bar
の間）に保つことができる。レーザー室LKの絶
縁性壁部分は第４図にw_Lとして示されている。
遮断間隙Ｆにもこれに対応する壁部分があるがこ
の部分はこの発明には直接関係しない。誘電層ｄ
を形成する板又は膜は金属電極層１，２，３，４
の縁端からつき出し沿面放電の発生を防止する。
コンデンサC_Fの金属電極層１の縁は第４図に太
い線で示され、金属電極層２の縁は部分的に線１
の内部にある破線２で示されている。金属電極層
２は接触片ｆ２によつて遮断間隙Ｆの極に結ばれ
る。コンデンサ電極層４は第３図に点破線で示さ
れ、接触片ｆ４によつてレーザー室LKの壁部分
w_Lに結合された電極E_L1に接触する。レーザー室
LKの他方の電極E_L2は両外側脚ｅ２１，ｅ２１と
中央脚ｅ２２から構成されほぼＥ形の断面を持
つ。中央脚ｅ２２は本来の電極E_L2であり対電極
E_L1と間隔を保つて対向する。両電極脚ｅ２１，
ｅ２１にはコンデンサC_Fの電極層１が二つの接
触片ｆ１によつて接触する。レーザー室LK内に
は一般的にＨとして示した予備イオン化棒がレー
ザー電極E_L1，E_L2に平行に小さい間隔をもつて設
けられる。ここで二つの予備イオン化棒Ｈ２は電
極E_L2に所属し、二つの予備イオン化棒Ｈ１は電
極E_L1に所属する。この種の予備イオン化棒はこ
の発明に直接関係を持つていないのでその詳細な
説明は省略する。第２図の２３は両コンデンサ電
極層２，３の導電結合用の幅広い接触片である。
しかし電極層２，３は一枚の板を図面に示す形状
に曲げたものであつてもよい。

この発明は第２図においてレーザー室LKの第
一電極E_L1が接続されている条導体コンデンサC_K
のコンデンサ電極層４の特殊な構成に関するもの
である。この電極層４には第３図と第４図に示す
ように放電電流が流れる電流路の長さを数倍にす
るための切り込み５が作られている。放電電流I_L
は第３図にベクトル群によつて示されている。切
り込み５は対向辺4.1，4.2から層の側辺の方向１
に間隔ａ１を置いて交互に出発して内部に進み、
それによつてメアンダ形の電流路６が電極層面に
沿つて層の第三の辺4.3にある電極接触面（接触
片f4.3）にまで達している。この接触片f4.3はレ
ーザー電極E_L1の接触片f4と接触するかそれと一
体となつている。

条導体コンデンサC_F，C_Kの電極層の基底面形
状としては円形、楕円形、一般的の多角形等種々
のものが考えられるがいずれの場合にも適当な切
り目を入れることにより電流路の長さを数倍に延
長することができる。このようにして作られた遅
延回路網の特性は切り込みの長さ、その相互間隔
と層の縁端からの間隙および切り込み相互間の角
度、層縁端に対する角度によつて決まる。遅延回
路網を構成する電流路６に基くパルス形成は切り
込み５の位置と形状の外電極層４の面形状即ちそ
の長さl₁と高さh₁（第３図）によつて影響される。
第４図に示した励起系に対しては層４の基底面を
ほぼ矩形とし、更に切り込み５は両対向辺4.1，
4.2から内部に向つて伸ばし、電極接触面f4.3を短
辺4.3の側に設けるのが特に有利である。

第５図に示した第二実施例では問題となるコン
デンサ電極層は４０でありこれに切り込み５０が
設けられている。図に示すように切り込み５０は
二つの対向辺から対となつて層の中央部に伸びそ
の間に電流路区分７が残される。電極層の側辺の
方向１において各切り込み対５０，５０はａ２だ
けずらして設けられる。この実施例においても第
３，４図の実施例と同様に切り込み５０は互に平
行している。電極層の高さはｈ１、側辺方向の長
さは１₁であり、切り込みの両端辺４．３，４．
４からの距離と相互間隔はａ２となつている。更
に切り込みの幅はｂ１であり電流路区分７の幅は
ｃ１である。放電電流の流路は電極接触面ｆ４．
３に向つて進む曲線６′で示される。中央の電流
路区分７に沿つて各電極層区分４０．１からの電
流を合せた集合電流が流れる。図に見られるよう
に切り込み５０の相互間隔ａ２、従つて電極層区
分４０．１の幅が電極接触面ｆ４．３に向つて次
第に増大している。電極層区分４０．１には電極
層４０の左端から始めて順次に符号Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄがつけられている。Ｄは最も広い区分、Ａは最
も狭い区分である。この実施例においてもコンデ
ンサ型の遅延回路の電気特性はａ２，ｂ１，ｃ
１，ｌ１，ｈ１という量によつて調整され、レー
ザーの要求に適合させることができる。電極層区
分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの容量を低下させないため第５
図の左上部に示すように切り込み５０の形を変え
て細いＬ型切り込み５０′とすることができる。

第６図に示した第三実施例ではほぼ矩形のコン
デンサ電極層４００にその外縁から始まつて中心
部に達するら旋形の切り込み１０が作られ、中心
部から右外側の電極接触面ｆ４．３に達するら旋
状電流路６″が形成される。この電流路は電極層
の長手方向の脚Ａ１乃至Ｅ１とそれらを連結する
垂直方向の連結路AB，BC，CD，DE，EFから
構成される。この場合互に平行する枝線を持つ多
重切り込みを設けることも可能である。又基底面
の形状が円形、楕円形、多角形等の電極層に対し
てもら旋状の切り込みは有利である。

第７図に示した第四実施例においてもほぼ矩形
の電極層に切り込み１００が設けられている。電
極層の一方の側縁の近くにある連絡溝１０１から
ほぼＬ形の切り込み１０２，１０３，１０４が左
側に伸び、それらの間に互に平行する電流路区分
６０が作られ、共通の電極接触面ｆ４．３に導く
上下の集合電流路部分６００に続いている。第７
図には特にＬ形切り込み群Ｌ１とＬ２が電極接触
面ｆ４．３を通る対称軸８に対して鏡映対称に配
置されているものが示されている。これによつて
電流路６０，６００も鏡映対称配置となる。

第６図と第７図の場合電極層の基底がほぼ矩形
であるためら旋形又はＬ形の切り込みも角形にな
つているが、これは平面にフライス削り又は切断
によつて作ることができるから製作技術上有利で
ある。

第１図の回路の動作情況を簡単に説明する。ま
ずコンデンサC_FとC_Kを高電圧HVによつて充電す
る。レーザー室LKは高抵抗R_Kを通して接地して
おく。スイツチＦを閉結するとレーザー室の電極
の間に高電圧がかかり、レーザーガスの絶縁破壊
が起つてレーザー光が放出される。この発明の条
導体コンデンサを使用すれば光放出中レーザー室
の電極にかかる励起パルス電圧は持続時間の長い
矩形パルスとなり種々の応用方面において望まれ
ているものとなる。

第８図には第１図のブリユームライン回路と同
様にレーザー励起用の高電圧パルス発生に使用さ
れる電荷転送回路と呼ばれている回路を示す。第
１図と対応する部分には同じ符号がつけてある
が、コンデンサ電極層に対しては番号にダツシユ
をつけ１′，２′，３′，４′となつている。

第９図は第８図の回路の立体構成図である。こ
の発明によつて切り込みが作られるコンデンサ電
極層は２′，３′であり、これらはレーザー室LK
の電極E_L2に結ばれる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第８図はこの発明による条導体コンデ
ンサを使用する二種類のパルス発生回路、第２図
と第９図はこれらのパルス発生回路に使用される
条導体コンデンサの構成を示す立体図、第３図は
この発明の第一実施例の平面図、第４図は第２図
の実施例の透視図、第５図と第６図と第７図はそ
れぞれこの発明の第二、第三、第四の実施例の平
面図である。 LK……レーザー室、E_L1，E_L2……レーザー室
電極、Ｆ……高電圧遮断間隙、E_F1，E_F2……遮断
間隙の電極、C_F……第一条導体コンデンサ、C_K
……第二条導体コンデンサ、１，２，３，４，
１′，２，３′，４′……条導体コンデンサの金属
電極層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザー室の第一電極に接続された条導体コ
   ンデンサの金属電極層に放電電流路の長さを数倍
   にする切り込みが作られていることを特徴とする
   レーザーの光軸に平行に拡がつた少くとも二つの
   対向電極の間に発生する無電弧コンデンサ放電に
   よつて励起され、これらの電極が条導体コンデン
   サの金属電極層と高速高電圧遮断間隙の電極とに
   結ばれ、条導体コンデンサの金属層とその間に置
   かれた誘電層がコンデンサの重ね方向にほぼ垂直
   であり高出力レーザーと組合わされた条導体コン
   デンサの重ね方向がレーザー光軸に平行であり、
   レーザー室の第一電極が条導体コンデンサを通し
   て高圧パルス電源に接続され、第二電極が接地電
   位に接続されている高出力レーザーにエネルギー
   を供給する条導体コンデンサ。 ２ 金属電極層の切り込みがその両対向側辺から
   この側辺の方向にある間隔をずらして交互に層の
   内部に向つて切り込まれ、それによつてメアンダ
   形の電流路が金属電極層に沿つてその第三の辺に
   置かれた電極接触面に至るまで作られていること
   を特徴とする特許請求の範囲の第１項記載の条導
   体コンデンサ。 ３ 金属電極層の切り込みがその両対向辺から互
   に対向して一つの対を構成するように側辺の方向
   に間隔を保つて切り込まれ、それぞれの一対とな
   つて対向する切り込みの間に電流路区分が残され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の条導体コンデンサ。 ４ 切り込みが互いに平行していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第３項の一つに記
   載の条導体コンデンサ。 ５ 金属電極層の基底面がほぼ矩形であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の一
   つに記載の条導体コンデンサ。 ６ 切り込みが層の対向する二つの長辺から始ま
   つて内部に向つて伸び、電極接触面は一方の短辺
   に設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第５項記載の条導体コンデンサ。 ７ 切り込みの間隔が層の長辺方向に電極接触面
   に向つて次第に広くなつていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項又は第３項記載の条導体コ
   ンデンサ。 ８ 切り込みが外側辺から層内部に向つてら旋状
   に伸び、それによつて層内部から外側の電極接触
   面に達するら旋状の電流路が作られていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の条導体コ
   ンデンサ。 ９ 層の縁端近くに設けられた共通連結路から層
   内部に向つてほぼＬ形の切り込みが作られ、それ
   らの間に形成された互に平行する部分電流路が最
   も大きいＬ形切り込みの外側にあつて電極接触面
   に達する集電路に連絡していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の条導体コンデンサ。 １０ 二つのＬ形切り込み群が層の電極接触面を
   通る対称軸に対して対称的に配置されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第９項記載の条導体
   コンデンサ。 １１ 層の基底面がほぼ矩形でありら旋形切り込
   みも直角に折り曲がつた形状であることを特徴と
   する特許請求の範囲第８項乃至第１０項の一つに
   記載の条導体コンデンサ。