EXCITATION CIRCUIT FOR LASER SYSTEMS, PARTICULARLY FOR A HIGH-ENERGY TE LASER, WITH PRE-IONIZING ADJUSTMENT MEANS

Abstract: To adjust the priming time of the gas discharge of the laser, there is provided, in the energization circuit, the possibility of adjusting the time relationship between, on one hand, the supply of high voltage pulses to laser electrodes (EL) and, on the other hand, the supply of ignition pulses to the poles of the pre-ionization device. This is achieved by a variable connection of the high voltage supply for the auxiliary mounting of the pre-ionization device, to at least one of the three different points (A, A* or A') of the pulse generator network (PFn1). A first connection point (A) is provided on the high voltage input of the pulse generator network, the second point (A*) is provided at a high level branching point, between the high voltage switch (SL) and a capacitor (CF), while the third point (A') is provided directly on the supply conductor of the high level electrode (EL) of the laser. The ground conductor of the auxiliary mounting is connected to the ground line (B) of the pulse generator network (PFN1).

Description: Anregungskreis für Lasersysteme, 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. FUr den Betrieb von TE-Laseroder 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 C02, 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 Überschlagabstand, insbesondere achsparallel zu den langgestreckten Laser-Elektroden, angeordnet, und zwar dabei insbesondere als sogenannte Vorionisierungs-Stäbe je einer der einander gegenUber- liegenden 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 An sprüche 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 Ausfünrungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, diese noch näher erläutert. Darin zeigt in vereinfachten Schaltbildern: Fig. 1 die Hilfsschaltung einer Vorionisierungs Einrichtung mit einer schematisch angedeuteten Gleitfunkenstrecke und einem Blümlein-Schalt- kreis; Fig. 2 ein Schaltbild für den Laser-Anregungskreis mit bei A, A* und A' sowie bei B anschliess barer Hilfsschaltung nach Fig. 1 und mit Puls aufladung 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 Schal tungspunkten A, A* und A' sowie B; Fig. 5 ein Anregungskreis mit BlUmlein-Schaltkreis des pulsformenden Netzwerkes und Pulsaufladung so wie einer anderen Ausführung der Vorionisie rungs-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 ge strichelt eingerahmten Schaltungsteile näher ausgestaltet sind und der AnschluB der Hilfs schaltung an den Schaltungspunkten A' und B 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 An schluss der Hilfsschaltung an die Schaltungspunk te A oder A* über eine Vorimpedanz erfolgt; Fig.8a eine dritte Ausführung für die Vorionisierungs Einrichtung mit Vorionisierungsstäben, die im Vergleich zu Fig. 7 und Fig. 8 stark verein facht ist, wobei der Anschluss ebenfalls an 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 aus geführt und hochspannungsseitig an den Schal tungspunkten A oder A* über eine Vorimpedanz ebenso wie im Beispiel nach Fig. 8 angeschlos sen sind; Fig.10 eine fünfte Ausführung für die Vorionisierungs Einrichtung mit Vorionisierungsstäben, bei der der Anschluss der Hilfsschaltung an die Schal tungspunkte A' und B des Netzwerkes nach Fig.5 oder Fig. 6 erfolgt; ; Fig.11 eine im Vergleich zu Fig. 10 weiter ausgestal tete 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. 5 oder Fig. 6 erfolgt; Fig.12 eine an die Hochspannung des Hauptkreises ange schlossene und dessen Hochspannungsschalter mitbenutzende Hilfsschaltung für eine Gleitfun kenstrecke, wobei der Haupt- bzw. Anregungs kreis in BlUmlein-Schaltung ausgeführt ist; Fig.13 den Gegenstand nach Fig. 12, wobei die Hilfs schaltung für die Gleitfunkenstrecke durch Parallelschaltung einer Zusatzkapazität zu einer zweiten Blümlein-Schaltung ergänzt ist; Fig. 14 den Gegenstand nach Fig. 12, wobei jedoch der Hauptkreis bzw. der Anregungskreis ein puls formendes Netzwerk aufweist, welches eine Charge-Transfer-Schaltung bildet; Fig.15 den Gegenstand nach Fig. 14, bei dem die Hilfs schaltung für die Vorioni8ierungs-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 Vor ionisierungs-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, z.B. KrF, XeCl, XeF oder C02, abzustimmen, und aus Kostengründen sollte die Vorionisierung mit möglichst geringem Aufwand bei geringem Energiebedarf betrieben werden können. Fig. 1 zeigt die prinzipielle elektrische Verschaltung einer Vorionisierungs-Einrichtung VE, wie sie in P 30 35 702.9 beschrieben 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 BlUmlein- Schaltung verwandt wird und eine Pulsaufladung der Kondensatoren durch die Hochspannung HV erfolgt, wie sie bei Verwendung von Wasser als Dielektrikum erfor derlich ird. Die Laserelektroden der Laserkammer LK sind mit t bezeichnet, die parallel zur Laser-Entladungsstrecke geschaltete hochohmige Impedanz, insbesondere ein Widerstand, mit , die Bandleiter-Kondensatoren mit CF, C; ; der Hochspannungsschalter mit SL, die Erdpotentialschiene 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 Cpi Sp und 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 b liegt, A* am hochliegenden Verzweigungspunkt zum Hochspannungsschalter t und zum einen Bandleiterkondensator CF sowie A' unmittelbar an der Zuleitung der hochliegenden Laser Elektrode EL' 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 to) ein Spannungswert U den Kondensatoren C1, C2 zuzuordnen ist. Zum Zeitpunkt t0+F 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 Vorioni sierungszeitpunkt, der vor dem Schliessen des Schalters Q liegt, variieren. Dies gilt sinngemäss auch für den Anschluss von HS 1 an A*, wobei gegenüber dem Anschluss an A eine kleine Verzögerung der Zündung von s eintritt. 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 derBeitpunkt durch Einstellen der Zündspannung des Schalters S vorgegeben werden kann. - Bei der Schaltungsvariante einer Hilfsschaltung HS 2 riach 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 sinnge mäss 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 Bltlmlein- Schaltung eingesetzt und der Einfachheit halber nur Je eine Hilfselektrode h der Vorionisierungs-Einrichtung VE, H gezeichnet ist, die einer Laserelektrode t zugeordnet ist. Fig. 6 zeigt dieselbe grundsätzliche Anordnung der Vorionisierungs-Einrichtung VE, H mit einem Charge-Transferkreis als pulsformendes Netzwerk PFN 2 des Lasers, wobei gleiche Teile wieder gleiche Bezugszeichen tragen, vgl. auch Fig. 4. Um die Massnahmen zur Verbesserung der Vorionisierung 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 Blümlein- als auch für den Charge-Transfer-Kreis als pulsformendes 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 Zündelektroden bzw. Vorionisierungsstäbe h werden Jeweils kleine Funkenstrecken F, z.B. Uberspannungsableiter, eingefügt, die durch kleine Kapazitäten C' überbrückt sein können. Vor Durchbrechen der Funkenstrecke Fç bleibt das Potential des Innenleiters aufgrund der kapazitiven Kopplungen der Innenleiter der Zündelektrode mit der benachbarten Elektrode h (siehe Uberschlagab- stand U)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 ZUndelektro- de h und der benachbarten Elektrode t an. Durch Variation der Durchbruchspannung der Funkenstrecke F lässt sich der Zeitpunkt der Vorionisierung verschieben. Diese Hilf sschaltung 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. Uber eine Impedanz Rv1 , die als Kondensator, Induktivi- tät oder ohmscher Widerstand ausgebildet ist, wird vom Punkt A* der Pulsaufladevorrichtung der Kondensator cl 0 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 dieser Pa rallelschaltung ist die Reihenschaltung aus C' und F 0 parallelgeschaltet, wobei die Zuleitung der Pulsspannung über RV1 an der Verbindungsstelle zwischen CO und F erfolgt. Statt A* kann auch A als Anschlusspunkt gewählt werden, falls der Zündimpuls für VE noch eher kommen soll. Die beiden Hälften der Hilfsschaltung HS 4 entsprechenden im übrigen der Schaltung HS 2. Eine Variation der Schaltung nach Fig. 8 besteht darin, den Innenleiter der Zündelektrode h direkt mit den Punkten A* eder 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 Elektrode EL zu erzielen, wobei auch bei der Anordnung in Fig. 9 die Vorionisierung vor Schliessen des Schalters SL erfolgt. Die Hilfsschaltungshälften sind als Blümlein-Schaltkreise ausgeführt; die den Schaltungselementen Row C1, C2 und S nach Fig. 1 entsprechenden Schaltungselemente sind mit R3, C2, C11 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 t. Ein Vergleich mit Fig. 8 zeigt, dass bei der Hilfsschaltung HS 7 die Schaltung elemente R4, Fs C31 und RV3 den Schaltungselementen R2, F, CO und 1 nach Fig. 8 (HS 4) entsprechen, wobei Jedoch die die Vorschalt-Impedanz 3 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, c4, C2l, F und W 2 nach Fig. 9 entsprechenden Schaltungselemente sind in Fig. 11 mit R5, C4, C5', F und RV4 bezeichnet. Die Zweige mit Rv4 sind statt Anschlusses an A oder A* sinnge mäss 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 Ausführungsbei- spiel nach Fig. 13, bei der die Hilfsschaltung HS 10 eine Blümlein-Schaltung ist. 10 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 - 5L angeschlossen ist. Weitere Variationen zeigen Fig. 14, bei der dem Hauptentladungskreis eine Charge-Transfer-Schaltlng 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-Schal- tung) 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 Hilfsschaltungen sind insbesondere für C02-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 HS 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: Patentansprüche 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 Achse des Laserkopfes sich erstrecken und bevorzugt einen in dieser Rich tung ausgedehnten Vollquerschnitt aufweisen; - mindestens einem schnellen Hochspannungsschalter, durch dessen Aktivierung bzw. Zündung über ein ange schlossenes pulsformendes Netzwerk die Hochspan nungsimpulse an den Laser-Elektroden erzeugbar sind; - dem genannten, insbesondere als Blümlein- oder Charge-Transfer-Schaltkreis aufgebauten, pulsfor menden Netzwerk mit dem Hochspannungsschalter und dem Laserkopf zugeordneten ersten und zweiten Bandleiter kondensatoren sowie zugehörigen Ersatz-Induktivi täten -- und den Laser-Elektroden zugeordneten Vorionisierungs Einrichtungen mit innerhalb des Gasraumes des Laser kopfes angeordneten Gleitentladungsstrecken oder Vorionisierungsstäben und daran angeschlossenen Hilfsschaltungen, d a d u r c h g e k e n n zeichnet, -dass alle Hilfsspannungen und -ströme zum Betrieb der Vorionisierungs-Einrichtungen (VE) durch Anschluss ihrer Hilfsschaltungen (HS 1 bis HS 12) an das puls formende 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 Anregungs kreises 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. 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 Vorionisierungs-Einrichtungen (VE) mit schnellen Hochspannungsschaltern (S, SL) zusammenarbeiten, wobei in Reihe zur Parallelschaltung aus Gleitfunkenstrecke (G) und hochohmiger Impedanz (Row R1, Ru10) zumindest eine LaEekapazität (C2, C; ; C20) und eine Impedanz, insbe sondere Induktivität (Lv, L20), , geschaltet ist und wo- bei die Kapazitäten (C2, C, C20) und Induktivitäten (LV, L20) der Hilfsschaltung klein gegenüber den entsprechenden Kapazitäten (CF, CK) und Induktivitäten (Lp, L10) des pulsformenden Netztwerkes (PFN 1, PFN 2) sind. 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 seinem Hochspannungsanschluss an den Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus der Induktivität (LV) und eine der Kapazitäten (C2 bzw. C) angeschlossen ist. 4. Anregungskreis nach Anspruch 1, mit Vorionisierungs Stäbe 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 a) die Vorionisierungsstäbe (h) der Vorionisierungs Einrichtungen (H) Seweils mit Uberschlagabstand (ü) zu der zugehörigen Laser-Elektrode (E,) angeordnet sind, dass b) die Hilfsschaltung (HS 3, HS 4, HS 6 bis HS 8) ein die Impulsdurchschaltung zu den Vorionisierungs stäben (h) steuerndes Schaltelement (F) mit einstell barem Zündzeitpunkt bzw. einstellbarer Durchbruch spannung umfasst und dass c) der Zündzeitpunkt des Schaltelementes (F) ferner steuerbar ist durch Anschluss der Hochspannungsver sorgung der Hilfsschaltung (HS 3, HS 4, HS 6 bis HS 8) ausser an das Massepotential (B) des puls formenden 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. 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 Puls aufladung seiner Bandleiterkondensatoren C (CF, CK) arbeitet und hierzu das pulsformende Netzwerk ein gangsseitig über eine Pulsinduktivität (Lp) und einen Pulsschalter (Sp) an eine Pulsladekapazität (Cp) angeschlossen ist. 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 Schaltkreis mit einem schnellen Hochspannungsschalter (S bzw. F bzw. SL) ist (Fig. 1, Fig. 9, Fig. 11, Fig. 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 e t , dass das Schaltelement der an Vorionisierungsstäbe (h) angeschlossenen Hilfsschaltungen (HS 3, HS 4, HS 6, HS 7 und KS 8) eine kleine Funkenstrecke (F), insbesondere ein Uberspannungsableiter, ist, der vorzugsweise durch eine kleine Kapazität (C', C 0, C 2' C13 und C 5) über- 5 brückt ist (Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11). 8. Anregungskreis nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 5 bis 7, soweit dieser auf Anspruch 4 rückbezogen sind, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Hilfsschaltungen (HS 4, HS 6) der Vorionisierungs-Einrichtungen (VE) an den Schaltungspunkt (A*) des hochspannungsseitigen Einganges des pulsformenden Netzwerkes über eine R-, L- oder C-Impedanz (RV1 bzw. RV2) angeschlossen sind (Fig. 8, Fig. 9). 9. Anregungskreis nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, 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, 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. 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 dass den Hilfsschaltungen (HS 9 bis HS 12) der Gleit funkenstrecken (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 dem selben Schaltungspunkt (A*) wie auch der des pulsformenden Netzwerkes (PFN 1, PFN 2) erfolgt. 12. Anregungskreis nach Anspruch 11, wobei die Hilfsschaltung eine Blümlein-Schaltung ist, d a d u r c h g e k ein 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.

Inventors: CIRKEL, HANS-JURGEN, DR., MULLER, REINHARD, MULLER-HORSCHE, ELMAR, Cirkel, Hans-Jürgen, Dr., Müller, Reinhard, Müller-Horsche, Elmar
Applicants: KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: H01S3
IPC codes: H01S3