フラッシュランプ励起 – 最適放電回路設計

固体レーザーの励起源に用いられているフラッシュランプは、LC回路で通常動作している。単層のLC回路の場合、動作電圧で要求されている蓄積エネルギーに対してキャパシタンスを選択し、フラッシュランプの爆発を妨げるためにインダクタンスを選択する。
フラッシュランプ管が線形抵抗の場合は回路設計に何ら問題はないが、抵抗が非線形であった場合には、高電流領域でのランプの電圧－電流特性として、ランプのパルス動作における式１を電圧Vについて書き直すと次式のようになる。

(式１)

右辺の符号は電流と同じ向きを選択すれば良い。K₀は放電インピーダンスパラメータで、ランプのパルス動作における式１の関係からK₀の次元はΩA^1/2である。放電長が等しく直径が各々dとd’の2つの放電柱を想定し、電流密度がJで、さらに2つの各々の放電円柱における電位降下が等しいとした場合、関係式として次式のようになる。

(式２)

ここで、Iはアーク長である。また、係数K₀がd²ではなくdに反比例していることに注目したい。定数 はガスの種類やガス圧等にのみ依存するパラメータである。K₀或いはkのようなパラメータは、フラッシュランプの高電流電気特性を記述する時のみ必要なパラメータである。これらの値は、通常ランプの製造元から与えられる数値を用いる。
ランプの放電回路として図１に示すような単純なRLC回路を考える。この回路方程式は非線形微分方程式となり、次式のようになる。