Observation of the Preionization effect and Operational Characteristics of a Nitrogen Laser by a Pulse type high Voltage Power Supply

We constructed a TEA $N_2$ laser which consists of spark gap, pulse type high voltage power supply, Blumlein transmission line circuit, laser tube with Ernst electrode. We observed the self-preionization with an optical fiber in the spark gap and laser tube. The higher voltage power supplied to the Blumlein transmission line circuit, the better preionization was. An U-type transformer yielded better stability and output power than an I-type transformer. The discharge time after triggering a spark gap for the U-type transformer was also short. We obtained the stability of $2.7\%$ and output power of $36{\mu}J$ when the optimum conditions of the laser operation were spark gap distance of 6.0 mm, electrode distance in laser tube of 5.0 mm, $N_2$ gas flow rate in spark gap of 1500 cc/min, $N_2$ gas flow rate in laser tube of 4 ${\iota}$/min, output window reflectivity of $40\%$ and repetition rate of 10 Hz.

펄스형 고전압 전원에 의한 선전리 현상의 관측과 질소레이저의 동작 특성

본 논문에서는 I자형과 U자형의 변압기를 각각 사용한 펄스형 고전압 전원에 의해 대기압에서 동작되는 파장 337.1 nm인 질소레이 저의 방전간극과 레이저 관에 각각 광섬유를 설치하고, 이를 통해 나오는 빛을 핀 다이오드를 이용하여 선전리 현상을 직접 관측하고 출력특성을 조사하였다. 레이저 출력이 안정되고 높아질수록 선전리 현상을 뚜렷이 관측할 수 있었고, 레이저 출력은 I자형 변압기보다는 U자형의 변압기를 사용하였을 때 높은 출력과 안정성을 얻었으며, 또한 펄스 방전의 예비동작 시간도 U자형이 1/3 정도 짧았다. U자형의 변압기를 사용하고 출력창의 반사율 $40\%$, 반복율 10 Hz, 레이저 관내에서 질소기체의 유동률이 4 ${\iota}$/min, 방전간극 내에서 질소기체의 유동율이 1500 cc/min, 방전간극 전극 거리 3.0 mm, 레이저 관 내 전극거리 5.0 mm 일 때, 안정성이 $2.7\%$인 $36{\mu}J$의 출력을 얻었다.