(57)【要約】  複数の並列接続された一次巻線（２１、４１．１〜４１．１２、４３．１〜４３．１２）、及び同軸でトロイダル磁心（５２）周りに巻回される二次巻線（２３．１）を有し、一次巻線の少なくとも一部（４１．１〜４１．１２、４３．１〜４３．１２）は、二次巻線（２３．１）の対応する部分が巻き込まれる管部の形をしているパルストランスを含む、レーザ励起パルス化システム。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の並列接続された一次巻線、及び同軸でトロイダル磁心周りに巻回される二次巻線を有し、前記一次巻線の少なくとも一部は、前記二次巻線の対応する部分が巻き込まれる管部の形をしているパルストランスを含む、レーザ励起パルス化システム。
【請求項２】
前記一次巻線の前記管部は、内管部及び外管部を含み、前記内管部は、中心領域周りに並行に離間して、円環状に配置される、請求項１に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項３】
前記一次巻線の前記管部の前記外管部は、並行に離間され、前記内管部周りに径方向に配置される、請求項２に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項４】
前記トロイダル磁心は、前記一次巻線の前記管部の内管部と外管部との間に設置される、請求項３に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項５】
前記パルストランスの一次巻線に接続された固体スイッチを有するスイッチ装置を含む、請求項１に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項６】
前記固体スイッチは、サイリスタ、金属酸化膜電解効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＭＯＳＦＥＴ）若しくは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）スイッチの中の何れか１つである、請求項５に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項７】
前記固体スイッチは、サイリスタであり、該サイリスタが、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ｇａｔｅ  ｔｕｒｎ−ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ＧＴＯ）である、請求項６に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項８】
ＬＣ反転トポロジで配置されたＬＣ回路を含み  前記スイッチと前記パルストランスとの間に接続される、請求項７に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項９】
前記システムは、前記パルストランスに接続される少なくとも１つの磁気パルス圧縮段を含む、請求項８に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの磁気パルス圧縮段の第１番目は、前記スイッチと、前記パルストランスの前記一次巻線との間に接続される、請求項９に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１１】
前記第１磁気パルス圧縮段は、前記ＬＣ反転回路と前記パルストランスの前記一次巻線との間に接続される、請求項１０に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１２】
第２磁気パルス圧縮段を含み、該第２磁気パルス圧縮段は、前記パルストランスの前記二次巻線に接続される、請求項１０に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１３】
前記第２磁気パルス圧縮段は、前記パルストランスの二次巻線とレーザの放電ギャップとの間に接続される、請求項１２に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１４】
前記パルストランスと前記２つの磁気圧縮段は其々、リセット巻線を含む、請求項１２に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１５】
前記リセット巻線は、前記巻線が周りに設けられる磁心のためのリセット信号を提供するように構成される単一巻き巻線の形である、請求項１４に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１６】
前記リセット巻線は、互いに直列に接続され、単一のリセット電源によって駆動される、請求項１５に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか一項に記載のレーザ励起パルス化システムを含む、レーザ。
【請求項１８】
実質的に、本明細書に記載され、図示されたような、請求項１に記載のレーザ励起パルス化システム。
【請求項１９】
実質的に、本明細書に記載され、図示されたような、請求項１７に記載のレーザ。
【請求項２０】
実質的に、本明細書に記載されたような新規のレーザ励起パルス化システム。
【請求項２１】
実質的に、本明細書に記載されたような新規のレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ技術に関する。特に、本発明は、レーザ励起パルス化システム及びレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の記載は、単に一般的な背景情報用に提供され、クレームに記載された主題の範囲を決定する際に援用されることを意図するものではない。
【０００３】
高圧ガスレーザ、特にＴＥＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ：横方向大気圧励起）二酸化炭素（ＣＯ２）レーザに用いられる従来のレーザ励起システムは、スパークギャップ又はサイラトロンをスイッチング素子として使用し、該スイッチング素子は、これらのレーザに必要な数十ｋＶの高電圧を直接切り換えることができ、レーザガス媒体において安定した、均質の容積放電を発生させるのに必要なレーザの電極で１００ｎｓ程度の立上り時間で電圧パルスを提供できる。スパークギャップは、通常、比較的低い繰返し率でのみ動作可能なため、低パワー、低繰返し率の用途にだけ用いられることができる。
【０００４】
サイラトロンは、高パワー、高い繰返し率の用途に適している；しかしながら、入手可能性が限定的で、高価で、耐用年数が限られており、その結果、運用コストが高くなる。また、サイラトロンは、故障することが多く、故障により、産業用途で最も重要な、長期に亘るシステムの信頼性が低下してしまう。サイラトロンの寿命、及びそれに伴うシステムの信頼性は、サイラトロンに対する厳しい運転条件を多少緩和する磁気パルス圧縮技術をある程度使用することで、改善できる。しかしながら、そうした技術を用いるレーザシステムの運用コストは、サイラトロンを交換するためのコストによって依然として影響を受ける。
【０００５】
サイラトロンは、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ｇａｔｅ  ｔｕｒｎ−ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ＧＴＯ）、金属酸化膜電解効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＭＯＳＦＥＴ）若しくは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）等、固体の、又は半導体スイッチング素子を使用して、纏めて排除されることができる。これらの装置は、比較的費用が易く、仕様範囲内で使用された場合は、極めて寿命が長い（実際には、無限）。しかしながら、一般に、これらの装置は、最大動作電圧及び電流立上り時間に関して、其々略数ｋＶ及びｋＡ／μｓと制限される。これらの値は、直接スイッチングに必要で、サイラトロンから得られる値とは程遠い。そのために、固体スイッチは、（１）電圧をスイッチの安全運転レベルから高回路電圧まで上昇させる昇圧トランス／パルストランスと、（２）スイッチによって処理可能なパルス時間から、安定的な放電を発生させるのに必要なパルス時間まで圧縮するパルス圧縮回路とを組合せてのみ使用されることがある。
【０００６】
固体スイッチに基づく回路は、満足に機能し、今日多くの商用エキシマレーザシステム及びＴＥＡ  ＣＯ２レーザシステムで使用されているが、該回路は、トランスコア及び圧縮回路コア用に磁性材料を大量に使う傾向があり、そのためシステムの体積、重量及びコストを増大させてしまう。これらのシステムは、比較的複雑になりがちで、その結果信頼性に問題を生じる傾向がある。多くの異なる回路トポロジや、様々な種類の選択可能な固体スイッチだけでなく、異なる設計の最適化戦略が存在し、回路の設計は、極めて複雑な仕事になっている。
【０００７】
また、特定の構成の選択は、励起システムによって供給されるべきパルスエネルギ、ピーク電圧及び電圧パルスの立上り時間等のレーザ仕様に応じて決まる。レーザ励起システムの設計における制限部品は、固体スイッチであるが、これは、固体スイッチが、第１伝達ループ中の入力電圧及び電流パルスを制限し、その結果要求される回路出力の仕様を達成するのに必要な回路の要求される電圧ゲイン及び圧縮比が決まるためである。
【０００８】
第２制部品は、電圧パルストランスであるが、電圧パルストランスは、漏れインダクタンスのために、回路に導入され、其々の電流ループの伝達時間に強い影響を与え、そのために、どの回路トポロジが採用され得るかが決まるからである。インダクタンスが低いパルストランスの設計は、高昇圧率が要求される場合は、複雑で、高度な技術を要する仕事である。しかしながら、昇圧率が高く、漏れインダクタンスが低いパルストランスを実現できれば、その設計は、効率が高く、コンパクトなレーザ励起パルス化システムを産出すことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の態様は、そうした短所の幾つかを解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書のこの[発明の概要]及び[要約]は、以下の[発明を実施するための形態]で詳細に記載される、幾つかの概念を簡略化した形で紹介するために、提供される。この[発明の概要]及び[要約]は、クレームに記載された主題に関する重要な特徴及び本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、またクレームに記載された主題の範囲を決定する際に援用されることを意図するものでもない。クレームに記載された主題は、[背景]で注目した何れの又は全ての欠点を解決する実装に限定されない。
【００１１】
本発明の第１態様によると、複数の並列接続された一次巻線、及び同軸でトロイダル磁心周りに巻回される二次巻線を有し、一次巻線の少なくとも一部は、二次巻線の対応する部分が巻き込まれる管部の形をしているパルストランスを含む、レーザ励起パルス化システムが提供される。
【００１２】
レーザ励起パルス化システムは、エキシマレーザ又はＴＥＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙ  Ｅｘｃｉｔｅｄ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ：横方向大気圧励起）二酸化炭素（ＣＯ２）レーザ用のものとしてもよい。
【００１３】
一次巻線の管部は、内管部及び外管部を含んでもよく、内管部は、中心領域周りに並行に離間して、円環状に配置されてもよい。
【００１４】
一次巻線の管部の外管部は、並行に離間されてもよく、内管部周りに径方向に配置されてもよい。
【００１５】
トロイダル磁心は、一次巻線の管部の内管部と外管部との間に設置されてもよい。
【００１６】
パルストランスの一次巻線と二次巻線の一方又は両方の一部は、プリント基板（ＰＣＢ）上に実装されてもよい。
【００１７】
レーザ励起パルス化システムは、パルストランスの一次巻線に接続された固体スイッチを有するスイッチ装置を含んでもよい。
【００１８】
固体スイッチは、サイリスタ、金属酸化膜電解効果トランジスタ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＭＯＳＦＥＴ）及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＩＧＢＴ）スイッチの中の何れか１つとしてもよい。一実施形態では、固体スイッチは、サイリスタであり、該サイリスタは、ゲートターンオフサイリスタ（ｇａｔｅ  ｔｕｒｎ−ｏｆｆ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ＧＴＯ）としてもよい。
【００１９】
スイッチは、電圧１ｋＶ以上６．５ｋＶ以下で動作可能になるように構成されてもよい。より詳細には、スイッチは、電圧２ｋＶ以上３．３ｋＶ以下で動作可能になるように構成されてもよい。
【００２０】
スイッチは、電流転送時間を１０μｓ未満とするように構成されてもよい。より詳細には、スイッチは、電流転送時間を６．９μｓ又は７μｓ未満とするように構成されてもよい。スイッチ装置は、単一のスイッチを含んでもよい。
【００２１】
レーザ励起パルス化システムは、ＬＣ回路を含んでもよく、ＬＣ回路は、ＬＣ反転トポロジで配置され、スイッチとパルストランスとの間に接続されてもよい。
【００２２】
システムは、パルストランスに接続される少なくとも１つの磁気パルス圧縮段を含んでもよい。
【００２３】
少なくとも１つの磁気パルス圧縮段の第１番目は、スイッチと、パルストランスの一次巻線との間に接続されてもよい。特に、第１磁気パルス圧縮段は、ＬＣ反転回路とパルストランスの一次巻線との間に接続されてもよい。
【００２４】
レーザ励起パルス化システムは、第２磁気パルス圧縮段を含んでもよく、該第２磁気パルス圧縮段は、パルストランスの二次巻線に接続されてもよい。
【００２５】
第２磁気パルス圧縮段は、パルストランスの二次巻線とレーザの放電ギャップとの間に接続されてもよい。
【００２６】
パルストランスと２つの磁気圧縮段は其々、リセット巻線を含んでもよい。リセット巻線は、巻線が周りに設けられる磁心のためのリセット信号を提供するように構成される単一巻き巻線の形としてもよい。
【００２７】
リセット巻線は、互いに直列に接続されてもよく、単一のリセット電源によって駆動されてもよい。
【００２８】
本発明の別の態様によれば、記載されたようなレーザ励起パルス化システムを含む、レーザが提供される。
【００２９】
次に、本発明の態様について、一例として、添付の線図を参照して、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一態様によるレーザ励起パルス化システムの概略回路レイアウトを示している。
【図２】図１のレーザ励起パルス化システムのパルストランスに関する配置図を示しており、矢印は、パルストランスの一次巻線を通る電流の流れを表している。
【図３】図２のパルストランスの配置図を示しており、矢印は、パルストランスの二次巻線を通る電流の流れを表している。
【図４】図２のパルストランスの略断面図を示している。
【図５】図２のパルストランスに関する別の実施形態例の立体図を示している。
【図６】図５のパルストランスの立体断面図を示している。
【図７】図１のレーザ励起パルス化システムの一部に関する断面図を示している。
【図８】図１のレーザ励起パルス化システムの一部に関する立体図を示している。
【図９】レーザ励起パルス化システムの動作中に測定された電圧及び電流トレースに関するグラフを示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図面では、参照番号１０は、概して本発明の一態様によるレーザ励起パルス化システムを表している。より詳細には、この実施例では、システム１０は、高電圧、高繰返し率のパルス化システムであり、該システムは、エキシマレーザ又はＴＥＡ  ＣＯ２レーザの励振に使用されることができる。システム１０の回路レイアウトが、図１に示されている。
【００３２】
この実施例では、所望されるシステム１０の出力仕様は：ピークパルス電圧が、約４４ｋＶ；電圧立上り時間が、１２０ｎｓ未満；パルス出力エネルギが、約１３Ｊ；及びパルス繰返し数が、最大約６００Ｈｚである。当然ながら、これらの仕様は、一例示的実施形態だけに対するものである。本発明の態様を有する他のシステムは、異なる出力仕様を備えてもよい。また、成分値が提供されるが、そうした成分値は、単なる例示であり、成分値は、システムの他の所望される動作特性を得るために変わるかも知れない。
【００３３】
システム１０は、スイッチＳ１、ＬＣ反転回路／トポロジ１２、第１磁気パルス圧縮段１４（５巻き、１ｘファインメット２１０ｘ１０２ｘ２５ｍｍ）、パルストランス１６、及び第２磁気パルス圧縮段１８（４巻き、２ｘファインメット２１０ｘ１０２ｘ２５ｍｍ）を含む。
【００３４】
スイッチＳ１は、３．３ｋＶ及び直流１．５ｋＡに定格されたＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）の形をしている。しかしながら、比較的短いパルスがシステム１０によって発生されるため、スイッチＳ１のこれらのパラメータは、比較的安全に、２〜３倍に増大されることができる。従来のサイリスタよりむしろＩＧＢＴを使用する利点の１つは、ＩＧＢＴは、能動的にスイッチオフされることができ、システム１０の動作が、一層信頼できるものになる点である。よく用いられる直列接続した複数のスイッチよりむしろ、単一のスイッチＳ１を使用することによって、システム１０の回路複雑さが低減されるだけでなく、信頼性も向上できる。スイッチＳ１は、電圧２．０ｋＶ及び電流転送時間６．９μｓで動作される結果、ピーク電流が３．３ｋＡとなる。
【００３５】
ＬＣ反転回路／トポロジ１２は、図１に示されているように、スイッチＳ１に接続される。ＬＣ反転回路／トポロジ１２は、蓄電用キャパシタＣ１とＣ２、及び反転インダクタＬ０（３巻き、直径１００ｍｍｘ長さ５５ｍｍ）から成り、キャパシタＣ１とＣ２の電圧ＶＣ１＋Ｃ２を誘導し、スイッチＳ１の電圧ＶＳ１を２倍にする（スイッチＳ１が開状態のとき）ように構成される。従って、ＬＣ反転回路／トポロジ１２は、スイッチＳ１の２ｋＶから４ｋＶに増大させ、それにより所望のピークパルス電圧を生成するのに必要なパルストランス１６の必要昇圧率を低下させられる。キャパシタＣ１及びＣ２の値は、其々３．７４μＦ及び３．３０μＦである。
【００３６】
２つの磁気パルス圧縮段１４、１８の主な目的は、パルスの立上り時間を短くするために、初めにスイッチＳ１によって生成されるパルスを圧縮し、出力仕様を満足するために、ピーク電流をそれに比例して増大させることである。
【００３７】
パルストランス１６の特定の設計については、以下で詳述するが、該設計の結果、インダクタンスが比較的低くなる、つまりパルストランス１６は、第１磁気パルス圧縮段１４後に挿入されることができるようになる。その結果、第１磁気パルス圧縮段１４は、低電圧で動作し（パルストランス１６の前に配置されるため）、それにより第１磁気パルス圧縮段１４の効率を大幅に向上でき、圧縮率が高くなる。また、低電圧で動作することにより、第１磁気パルス圧縮段１４は、より小さい磁心で動作可能にもなる。従って、低電圧で動作することにより、第１磁気パルス圧縮段１４の磁心の必要体積を低減できる。第１磁気パルス圧縮段１４は、パルス時間を短縮するため、結果的に、パルストランス１６は、断面がより小さく、体積がより小さい磁心を必要とする。
【００３８】
第１磁気パルス圧縮段１４後にパルストランス１６を挿入する利点の１つは、パルストランス１６が、より短いホールドオフ時間を必要とするため、より小さい磁心を必要とする点（即ち、パルストランス１６の磁心の必要体積を低減する点）である。しかしながら、パルス時間が短くなるため、パルストランス１６は、漏れインダクタンスが低い設計を必要とする。漏れインダクタンスを低減させるために、パルストランス１６のトランスの巻線の一部は、同軸伝送線路トランスに類似させる。
【００３９】
パルストランス１６の巻線構成は、図２乃至図４に図式的に示されている（パルストランス１６を示す図５乃至図７も参照）。巻線構成は、一次巻線２１（図２を参照）及び二次巻線２３（図３を参照）を含む。一次巻線２１は、１巻きの一次巻線であり、１２の並行接続部分３７．１〜３７．１２を有し、該部分は、リング状の磁心５２周りに巻き込まれる。二次巻線２３は、一次巻線２１の並行接続部分３７．１〜３７．１２に沿って巻き込まれる１２の直列接続された巻きを含み、その結果１２巻きの昇圧率となる。詳述すると、部分３７．１〜３７．１２は、中心点周りに周方向に離間された１２の内管部４１．１〜４１．１２を含み、該内管部４１．１〜４１．１２周りに周方向に離間された１２の外管部４３．１〜４３．１２を含む。リング状の磁心５２は、内管部４１と外管部４３との間に設置／配置される。内管部４１．１〜４１．１２の上端部は、板部材４５によって互いに接続され、板部材４５には、パルストランス１６の出力部５１が接続される。同様に、外管部４３．１〜４３．１２の上端部は、板部材４９によって互いに接続され、板部材４９には、パルストランス１６の入力部４７が接続される。内管部４１及び外管部４３の下端部は、板５３によって互いに接続される。図２及び図３の矢印は其々、一次巻線２１及び二次巻線２３を通る電流の流れを示す。二次巻線２３は、管部４１及び４３を通して同軸で巻き込まれる。インダクタンスを減少させるために、一次巻線２１の外管部４３の数は、例えば、全部で２４部分に、増加させることができる（図５〜図７を参照）。その場合、二次巻線２３は、外管部４３の一部のみを通して、即ち全部で１２の外管部４３を通して巻き込まれる。構造を簡素化するために、トランス１６は、一次巻線２１と二次巻線２３其々に別々のプリント基板（ＰＣＢ）を利用し、それにより確実に十分な高圧絶縁を行う。磁心５２の寸法は、第１磁気パルス圧縮段１４の磁心だけでなく、第２磁気パルス圧縮段１８の磁心とも同じとする。一次巻線２１及び二次巻線２３は、其々一次側アース５６及び二次側アース５８によって、アースされる（図４を参照）。図４の矢印１１１及び１１３は其々、一次巻線２１及び二次巻線２３を通り流れる電流を示している。テフロン絶縁スリーブ５４（図４を参照）は、二次巻線２３．１の部分周りに嵌装され、該部分は、内管部４１及び外管部４３を通して巻き込まれる。
【００４０】
計算電磁気学（ＣＥＭ）のシミュレーションによって、このアプローチが、５〜１０倍で漏れインダクタンスを低減できることが分かったが、これは高レベルの磁場封じ込めが達成されることを示すものである。上述したパルストランス１６の設計では、漏れインダクタンスが比較的小さく、十分な高圧絶縁を提供し、比較的簡単な構造を有する。
【００４１】
第２磁気パルス圧縮段１８は、出力電流のパルス持続時間を１５０ｎｓに圧縮できるが、１５０ｎｓは、１００ｎｓ未満の電圧立上り時間（１０〜９０％）に相当する。第１磁気パルス圧縮段１４及び第２磁気パルス圧縮段１８は、カゴ型構造の導体を有するプリント基板（ＰＣＢ）を使用して設計される。２圧縮段１４、１８の磁心及びパルストランス１６のリセットは、各部品用の１巻き巻線によって提供される。巻線は、直列に接続されるため、単一のリセット電源だけを必要とする。
【００４２】
全システム１０は、高圧絶縁を提供するために、絶縁用トランス油内に設置され、トランス油は、システム１０の様々な部品を冷却するように、システム１０を通り循環される（図７を参照）。矢印３２、３４及び３６は、油がどのようにシステムに流入し（矢印３４を参照）、分配され（矢印３２を参照）、システムから流出するか（矢印３６を参照）を示している。参照番号３０は、コンプレッサ１０用の円筒状の取付け管を表す。取付け管３０は、油と空気をシステム１０から漏出可能にするために、溝を付けられる。矢印４０は、第１磁気パルス圧縮段１４の入力を表し、矢印４２は、システム１０に接続されるレーザに通じる、システム１０の出力を表す。
【００４３】
次に、回路の動作について、図１を参照して説明する。スイッチング電源２０は、初めに、抵抗Ｒ１及び反転インダクタＬ０を通して、蓄電用キャパシタＣ１及びＣ２を、動作電圧Ｖ０（即ち、｜ＶＣ１｜＝｜ＶＣ２｜＝Ｖ０）に充電するために、使用される。キャパシタＣ１及びＣ２を初期充電する間、スイッチＳ１は開状態とする。Ｃ２を充電するための接地帰還経路は、第１磁気パルス圧縮段１４及びパルストランス１６の一次巻線２１を通り延在する。抵抗Ｒ１（１０Ω−５００Ｗ）及びダイオードＤ１（４ｘ１２００Ｖ−９００Ａ（２ｘＤＳＥＩ２ｘ１０１））は、電圧反転及び過電流に対して電源／電荷供給を保護する役目を果たす。
【００４４】
初めに、キャパシタＣ１とＣ２は、互いに反対の電圧に充電され、その結果第１磁気パルス圧縮段１４とパルストランス１６の一次巻線２１の合成電圧ＶＣ１＋Ｃ２はゼロになる。スイッチＳ１が閉状態になると、電流は、スイッチＳ１から成るループで流れることができ、インダクタＬ０及びキャパシタＣ１は、時間内にＣ１の電圧を反転し、その結果、第１磁気パルス圧縮段１４とパルストランス１６の一次巻線２１の合成電圧（ＶＣ１＋Ｃ２）が−２ｘＶ０となり、それにより初期の充電電圧を効率的に２倍にできる。
【００４５】
第１磁気パルス圧縮段１４は、２つのキャパシタＣ１及びＣ２の最大電圧（ＶＣ１＋Ｃ２）に達した際に、飽和するように設計／構成され、その結果、第１磁気パルス圧縮段１４が、インダクタンスが低い状態に切り換わり、それにより２つのキャパシタＣ１及びＣ２からパルス圧縮器１８の一次巻線２１及び二次巻線２３を通り、キャパシタＣ３に共鳴エネルギを伝達可能になる。エネルギ伝達時間は、第１磁気パルス圧縮段１４の合成飽和インダクタンス及びパルストランス１６の漏れインダクタンスによって決定される。キャパシタＣ３の電圧ＶＣ３は、パルストランス１６の昇圧率だけ、２ｘＶ０からシステム１０の要求出力電圧より若干高い（即ち、４４ｋＶより若干高い）値にまで増大される。
【００４６】
次に、第２磁気パルス圧縮段１８は、キャパシタＣ３への電荷移動が完了し、キャパシタＣ３の電圧（ＶＣ３）が最大値に達した時点で、飽和状態になるよう設計／構成される。第２磁気パルス圧縮段１８が飽和状態になると、別のエネルギ伝達が行われ、キャパシタＣ３における電荷が、レーザの放電ギャップ２２に並列接続されるキャパシタＣ４に移動される。一旦キャパシタＣ４の電圧（ＶＣ４）が、放電ギャップ２２の絶縁破壊電圧に達すると、グロー放電が、レーザのレーザガス中で開始され、エネルギが、Ｃ４から放電ギャップ２２に伝達される。キャパシタＣ３及びＣ４の値は、其々１３．６０ｎＦ及び１３．０２ｎＦである。
【００４７】
絶縁破壊前に確実にガス量を自動的に事前にイオン化する更なる必要回路部品については、一般的に周知であり、より詳細には言及しない。
【００４８】
如何なる実用的なレーザ励起システムでも、キャパシタＣ４から浮遊回路インダクタンス（特に図示せず）を通ったインピーダンスを、放電ギャップ２２のインピーダンスに一致させることはできない。その結果、エネルギ伝達が不完全になり、エネルギが、システム１０に戻される。関連電圧は、従って、システム１０を通り反対方向に伝達され、２つキャパシタの電圧振動（ＶＣ１＋Ｃ２）及びスイッチＳ１の電圧振動（ＶＳ１）が大きくなることがある。これは、スイッチＳ１の動作に有害なことがあり、深刻な場合は、損傷に繋がりかねない。
【００４９】
この問題を解決するために、所謂スナバ回路が提供され、該スナバ回路は、スナバ用抵抗Ｒ２（１０Ω−５００Ｗ）及び反転ダイオードＤ２（４ｘ１２００Ｖ−９００（２ｘＤＳＥＩ２ｘ１０１））から成り、スイッチＳ１を安全にスイッチオフし、システム１０を高繰返し率で動作可能にするために、システム１０の入力側で電圧振動を減衰させる。実用的な実験では、システム１０が構築され、様々な電圧及び電流トレースが測定された。図１０では、これらの測定値を示している（ｌＳ１は、スイッチＳ１を通る電流について表している）。
【００５０】
発明者らは、本発明によるシステム１０が、発明者らが認識した他の既存のシステムと比べて、より少ない部品数及び小さな磁心体積（即ち、より小さい磁心）を必要とするものと確信している。システム１０は、従って、他のシステムと比べると、よりコンパクトで、信頼性があり、製造コストが安く、優れた性能を提供する。
【００５１】
本主題について、特定の環境、構造上の特徴及び／又は方法論的行為を対象とする専門用語で説明したが、当然ながら、付記したクレームで規定された主題は、判示された通り、上記の環境、特定の特徴、又は行為に限定されない。むしろ、上記の環境、特定の特徴及び行為は、クレームを実施する実施例の形として開示されるものとする。
【符号の説明】
【００５２】
１０        レーザ励起パルス化システム
１２        ＬＣ反転回路／トポロジ
１４        第１磁気パルス圧縮段
１６        パルストランス
１８        第２磁気パルス圧縮段
２１        一次巻線
２２        放電ギャップ
２３        二次巻線
３０        取付け管
３７        並行接続部分
４１        内管部
４３        外管部
４５、４９  板部材
４７        入力部
５１        出力部
５２        磁心
５３        板
５４        絶縁スリーブ
５６        一次側アース
５８        二次側アース
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４  キャパシタ
Ｄ１        ダイオード
Ｒ１        抵抗
Ｓ１        スイッチ
Ｌ０        反転インダクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図７】
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【図９】
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【国際調査報告】
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