放电激发型脉冲激光装置制造方法及图纸

一种放电激发型脉冲激光装置，包括主放电电极和辅助放电电极。一电抗器串联连接到第一充电电容器，它由第一可饱和电抗器１９构成，第二可饱和电抗器附加串接到第二充电电容器。在开关的杂散电感和电阻分量变成最小后，可饱和电抗器的电感首先降低，然后继之以第一可饱和电抗器的电感量降低。用于电晕放电和主放电的电压上升的陡峭度可以设置在一个较高的值，由此加速预电离，允许主放电均匀地产生。并使注入到主放电的能量增加，提高了激光输出功率和振荡效率。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及诸如准分子激光器之类的放电激发型脉冲激光装置，尤其涉及一种专用于该类放电激发型脉冲激光装置的脉冲发生电路。为了全面地理解本专利技术，首先较详细地评价本专利技术的背景或相关技术。附图说明图17是一个电路图，它表示迄今为止已知的传统准分子激光装置的一个脉冲发生电路，这种电路在例如1985年11月1日出版的“OPTICS COMMUNICATIONS”第56卷第1期第51页上已作了披露。参见该图，在以气密性灌注了激光器气体(例如XeCl气体)的激光器腔室1里面，容纳了具有外突放电曲面的第一主放电电极2；与第一主放电电极2相对设置的第二主放电电极3，该电极3由金属网形成，以呈现一个向电极2突出的曲面；以及一个辅助放电电极(作为一个预电离电极)4，从第一主放电电极2来看，该电极4设置在第二主放电电极3的背面。辅助放电电极4的背面涂覆一绝缘件5。充电端6经由充电电阻器7连接到开关装置8的一个电极，该开关装置8例如由火花隙开关构成，其另一个电极连接到第二主放电电极3并接地电位。另外，第一充电电容器9a和9b分别串联连接到相关的电抗器10a和10b，并插入在上述开关装置8的另一个电极与第一主放电电极2之间，其中，串联连接的第一充电电容器9a和电抗器10a与串联连接的第一充电电容器9b和电抗器10b并联连接。另一方面，第二充电电容器11a和11b分别连接在第二主放电极3与前述第一充电电容器9a和9b与电抗器10a和10b之间相连接的接点之间。此外，第二充电电容器12连接在开关装置8的另一个电极与辅助放电电极4之间，而峰化电容器13则连接在第一和第二主放电电极2与3之间。两者，作为第一充电电路元件的电阻器14并联连接到位于第一和第二主放电电极2与3之间的峰化电容器13。另外，用作第二充电电路元件的电阻器15插接在第二主放电电极3与辅助放电电极4之间，电阻器14和15共同构成一个充电电路。现在将参照图18和19的波形图，直接描述上述结构的准分子激光装置的脉冲发生电路的工作原理。首先，将直流电压由电源(未图示)加到充电端6，由此经由充电电阻器7向电容器9a、9b、11a、11b和12充电。由于电阻器14和15插接在第一和第二充电电极2与3之间，上述电容器9a、9b、11a、11b和12的每一个都被施加一个足够高的电压，以对这些电容器完全充电。在这一点上，注意由火花隙开关装置8、电抗器10a和10b以及电容器9a、9b、11a和11b共同构成一个迄今为众所周知的LC逆变器电路。因此，当完成了对电容器9a、9b、11a和11b的充电而在开关装置8的火花隙中产生放电时，位于电容器9a、9b、11a和11b两端的诸电压相互重叠，如图18中的波形1所示，结果，有一个脉冲状高压加在第一和第二主放电电极2与3之间。此外，与开关装置8闭合的同时，第二充电电容器12也放电。结果，一个脉冲状波形电压(诸如图18中波形2所示的那样)被施加在第二主放电电极3与辅助放电电极4之间。响应于上述脉冲状电压的产生，在第二主放电电极3与辅助放电电极4之间首先产生电晕放电16。结果，通过网状结构的第二主放电电极3，由电晕放电16产生的紫外线辐照在第一和第二主放电电极2与3之间所限定的空间，由此，实现了上述电极之间空间的预电离。顺便说一下，绝缘件5用以防止电晕放电16转变为弧光放电。随着加在第一和第二主放电电极2与3两端的脉冲状电压之峰值的增高，由于在上述电极间空间产生的预电离所形成的电子之间的碰撞而产生电离作用。结果，在第一和第二主放电电极2与3之间产生了主放电17，由此触发激光器振荡。采用此种结构，由于所谓的电容性跃迁，峰化电容器13起到了提高加在第一和第二主放电电极2与3之间的电压峰值的作用。众所周知，当加在第二主放电电极3与辅助放电电极4之间的脉冲状电压以高速率升高时，促进了电晕放电16而形成的预电离作用，由此提高了主放电17的均匀度，这有助于增大激光输出功率。在这方面，尤其可以参考例如1983年10月出版的“J.Appln.Phys”第54(10)期第5672—5675页上发表的文章。采用此种结构，注意电路中加到辅助放电电极4上的脉冲状电压的估计率在很大程度上取决于杂散电感分量和电阻分量。尤其是，流经主放电17电路的一定比例的电流可以流入分布于开关装置8两端的杂散电感分量和电阻分量，其造成的电压降将涉及到电晕放电16电路中的电压上升过程中的延迟。因此，当主放电17电路之电流通过增大电抗器10a和10b的容量(capacity)而受到抑制时，电晕放电16之电路中的电压上升将伴随产生一个相应的时滞(参见图18所示的波形2)。从以上所述可见，采用上述传统放电激发型脉冲激光装置的结构，当通过增大电抗器10a和10b的容量而使在电晕放电影响下加速预电离时，主放电17电路中电压脉冲的升高将伴随产生一个时滞或延迟，从图18中所示的波形1可见。因而，取决于主放电电压(V)—时间(t)特性曲线的主放电起始电压(点火电位)VB变低，并导致注入能量的相应减少，使其难以或不可能增大激光输出功率。根据上述现有技术状态，本专利技术的目的在于提供一种放电激发型脉冲激光装置，通过加速提升辅助放电电极与第二主放电电极两端所加电压，不用降低两个主放电电极之间的放电起始电压(点火电位)即可增大其输出功率。随着以下进一步的描述，本专利技术的上述和其它目的将变得更加明显。根据本专利技术的第一方面，提供一种放电激发型脉冲激光装置，它包括相互相对设置的一对第一和第二主放电电极，用以在其间产生主放电；设置在第二主放电电极附近的辅助放电电极，用以在第二主放电极电与辅助放电电极之间产生电晕放电；连接到第一和第二主放电电极的第一脉冲发生电路，用以施加一个脉冲状电压，在第一和第二主放电电极之间产生主放电；连接到第二主放电电极和辅助放电电极的第二脉冲发生电路，用以施加一个脉冲状电压，在第二主放电电极与辅助放电电极之间产生电晕放电；一开关装置，用以控制由第一脉冲发生电路加到第一和第二主放电电极之电压以及由第二脉冲发生电路加到第二主放电电极和辅助放电电极之电压的施加和中断；连接在开关装置与第一脉冲发生电路之间的第一可饱和电抗器；以及连接在开关装置与第二脉冲发生电路之间的第二可饱和电抗器。在上述结构的放电激发型脉冲激光装置中，在插接在开关装置与第一脉冲发生电路之间的第一可饱和电抗器中断第一脉冲发生电路的输出，而插接在开关装置与第二脉冲发生电路之间的第二可饱和电抗器中断第二脉冲发生电路的输出这一段时间内，开关装置闭合而处于全导通状态。结果，存在于开关装置两端和其它部分的杂散电感和电阻分量将减至最小。其次，第二可饱和电抗器变成磁饱和其电感非线性急剧减少，由此允许第二脉冲发生电路输出的电压上升。在该时刻，在开关装置的杂散电感和电阻分量为最小的情况下，第一可饱和电抗器继续维持在一个较大的电感值。因此，可以急剧地升高由第二脉冲发生电路输出的脉冲状电压。之后，第一可饱和电抗器处于磁饱和其电感量非线性减少，由此允许第一脉冲发生电路输出的脉冲状电压上升。这样，用于电晕放电和主放电两者的电压上升的陡峭度可以分别呈现较大的值，由此加速了预电离而使主放电更为均匀。注入主放电的能量同样可以增加。从总的效果上来看，激光输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放电激发型脉冲激光装置，其特征在于包括：相互相对设置的一对第一和第二主放电电极，用以在其间产生主放电；设置在所述第二主放电电极附近的辅助放电电极，用以在所述第二主放电电极与所述辅助放电电极之间产生电晕放电；连接到所述第一和第 二主放电电极的第一脉冲发生电路，用以在所述第一与第二主放电电极之间施加一个脉冲状电压以产生主放电；连接到所述第二主放电电极和所述辅助放电电极的第二脉冲发生电路，用以在所述第二主放电电极与所述辅助放电电极之间施加一个脉冲状电压以产生电晕放 电；开关装置，用以控制由所述第一脉冲发生电路施加到所述第一和第二主放电电极之电压以及由所述第二脉冲发生电路施加到所述第二主放电电极和所述辅助放电电极之电压的施加和切断；连接在所述开关装置与所述第一脉冲发生电路之间的第一可饱和电抗器； 以及连接在所述开关装置与所述第二脉冲发生电路之间的第二可饱和电抗器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：南谷靖史，中谷元，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]