CN1260614A

CN1260614A - 激光装置

Info

Publication number: CN1260614A
Application number: CN00100966A
Authority: CN
Inventors: 川村浩二
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2000-07-19
Also published as: EP1020968A3; US6330258B1; EP1020968A2; JP2000208841A; KR20000053399A; JP4107532B2

Abstract

一个沸腾电路,包括将沸腾电流供给激励灯的电源部件,和控制沸腾电流的电流值的控制部件。在该控制部件中,从电流传感器发出的电流检测信号通过用于阻抗转换的缓冲放大器送至运算放大器的非反向输入端,进行信号放大。根据从三个开关中选择那一个开关的不同,运算放大器的放大系数不同。一个电流控制电路,根据从CPU发出的控制信号,对沸腾电流进行通/断控制;并且将电流检测信号与一个参考电流值K1进行比较使误差为零。

Description

激光装置

本发明一般涉及一种激光装置；更具体地说，涉及一种利用一个灯作为激光激励装置，用以形成脉冲激光束的重复式振荡输出的固态激光装置。

一般，这种形式的固态激光装置可使一个微小的等待放电电流(standbydischarge current)，所谓沸腾电流(simmer current)，在等待期间(不使激光振荡)，通过该激励灯，以便在激光振荡时，改善该激励灯的开始发光过程。尽管有等待期间，该沸腾电流可在该激励灯内形成一个放电通道，使得用于该激励灯发光(激光振荡)的该灯所固有的电流，可容易地从一个主要激光电源流过该激励灯，从而有可能实现高速的重复式脉冲振荡。

本发明者进行的研究结果证明，当脉冲激光束产生重复式的振荡输出时，该沸腾电流可以影响该激励灯的工作寿命，和激光输出的稳定性。即：沸腾电流越大，则该激励灯的工作寿命越短；而沸腾电流越小，则当高速重复时，激光输出越不稳定。

然而，这种传统的固态激光装置，不论脉冲振荡的重复速率如何，使用电流值都是固定的沸腾电流。由于这个原因，有时会出现问题，即：甚至在所有时间内工作脉冲的重复速率都较低，或通常工作时的重复速率较低的情况下，该激励灯在较早阶段就消耗了；或者是，当增加脉冲重复速率时，激光输出不稳定。

本发明是考虑到上述问题而提出的。因此，本发明的目的是通过适当控制沸腾电流的电流值，来提供一种可以尽可能地延长激励灯使用寿命，和改善激光输出稳定性的激光装置。

为了达到上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种具有一个激励灯的激光装置，在等待期间过程中，一个沸腾电流通过该激励灯，并且当激光振荡时，一个脉冲波形的灯电流流入该激励灯中，使所述激励灯产生脉冲式发光，该脉冲式光的光学能量激励一个固态的激光介质，振荡式地输出脉冲式激光束；所述激光装置包括：一种可根据所述脉冲式激光束的重复速率或脉冲间隔，控制所述沸腾电流的电流值变化的装置。

根据本发明的第二个方面，提供了一种具有一个激励灯的激光装置，在等待期间过程中，一个沸腾电流通过该激励灯，并且当激光振荡时，一个脉冲波形的灯电流流入该激励灯中，使所述激励灯产生脉冲式发光，该脉冲式光的光学能量激励一个固态的激光介质，振荡式地输出脉冲式激光束；所述激光装置包括：一个区域形成装置，用于形成所述脉冲激光束的多个重复速率或脉冲间隔区；一个沸腾电流设定装置，用于为所述多个区中的每一个区，单独设定所述沸腾电流的电流值；一个区域判断装置，用于判断与所述振荡式的脉冲激光束输出相应的区域；一个沸腾电流控制装置，用于控制所述的沸腾电流，使它的电流值与由所述为区域判断装置判断的区域相互适应。

该区域判断装置可以包括根据先前对于所述脉冲激光束的振荡输出决定的顺序，判断所述相应区域的装置。

另外，该区域判断装置可包括：测量装置，用与根据在任何时间发出的预先确定的外部信号，测量所述脉冲激光束振荡输出的重复速率或脉冲间隔；和根据所述测量装置获得的测量值，判断所述相应区域的装置。

该沸腾电流控制装置最好包括含有一个开关元件，用于将所述沸腾电流送至所述激励灯的一个沸腾电源电路；一个用于检测所述沸腾电流，产生一个表示沸腾电流电流值的电压信号的沸腾电流检测装置；一个放大器，它能够对于所述多个区中的每一个区域，选择以相应方式决定的多个放大系数中的任何一个放大系数；所述放大器能够以所选择的所述多个放大系数的一个放大系数，放大从所述电流检测装置发出的所述电压信号；一个放大系数切换装置，用于切换所述放大器，使所述放大系数与由所述区域判断装置判断的一个相应区域相适应；和一个脉冲宽度控制装置，用于将从所述放大器来的输出信号，与事先决定的参考电流值进行比较；并利用具有可使比较误差趋于零的脉冲宽度，和一定频率的切换脉冲，对所述切换元件进行切换控制。

根据以上所述的本发明的激光装置，可以通过根据脉冲激光束的脉冲重复速率，控制沸腾电流的电流值的变化，保证上述激励灯的使用寿命尽可能的长，并且可以改善激光输出的稳定性。

本发明的上述和其他一些目的、方面、特点和优点，从下面结合附图进行的详细说明中将会更加清楚。其中：

图1为表示根据本发明的一个实施例的一种钇铝石榴石(YAG)激光束加工装置的主要部分的整个结构的方框图；

图2为表示上述实施例的沸腾电路的电路结构的方框图；

图3为在本实施例的第一种情况下，利用CPU进行处理，提供沸腾电流的变化控制的程序的流程图；

图4为用图形表示在上述第一种情况下，每一部分的定时和波形的时序图；

图5为表示在本实施例的第二种情况下，利用CPU进行处理，提供沸腾电流的变化控制的程序流程图；

图6为用图形表示在上述第二种情况下，每一部分的定时和波形的时序图；

图7为表示在本实施例的第三种情况下，利用CPU进行处理，提供沸腾电流的变化控制程序的流程图；

图8为用图形表示的、在上述第三种情况下，每一部分的定时和波形的时序图；和

图9为表示根据本发明的沸腾电路的另一个实施例的方框图。

现在将结合表示本发明的优选实施例的附图来说明本发明。这些优选实施例是非限制性的。

图1表示根据本发明的一个实施例的一种YAG激光束加工装置的总的主要结构。该YAG激光束加工装置主要包括：一个激光振荡部件10，一个激光电源部件12，一个控制部件14，一个输入/输出接口部件16和一个沸腾电路18。

该激光振荡部件10包括一个激励灯22和一个钇铝石榴石(YAG)杆24，该灯22和YAG杆24在一个腔20内，互相靠近并列放置，另外还包括排列在该腔20外面，该YAG杆24的光学轴线上的二个光学谐振反射镜26和28。

上述激光电源部件12将具有脉冲波形的一个灯电流I_R送至该激励灯22上，用于进行脉冲式发光。当该激励灯22脉冲式发光时，其光学能量激励该YAG杆24，使从该YAG杆24二端，沿着其光学轴线射出的一束光，在二个光学谐振反射镜26和28之间重复式地反射，进行放大；然后以脉冲激光束LB的形式，从输出反射镜26上射出。在离开该输出反射镜26之后，该脉冲式激光束LB，通过一个没有示出的相应激光传输系统，输送至一个没有示出的激光处理区域，然后再照射至一个没有示出的工件上。

该激光电源部件12包括：一个储存送往上述激光振荡部件10，供激光振荡用的电能的电容器30；一个将商业上的交流电，例如，三相交流电源的电压(U，V，W)转换为将该电容器30充电至一个预先确定的直流电压的充电电路32；一个作为连接在该电容器30和上述激光振荡部件10的激励灯22之间的一个开关元件的晶体管34；和一个用于以高频(例如，20KHz)切换该晶体管34的驱动电路36。

该控制部件14包括：一个控制整个装置及其各部分工作的CPU(微处理器)38；一个用于贮存不同程序，不同的设定值或计算数据，使该CPU 38执行预先确定的处理的存储器40；和各种不同的、用于测量脉冲式激光束LB的输出，或与该输出相应的，上述激光电源部件12内的电气参数的测量装置42～46。

对于电源部件12，该CPU 38给上述充电电路32，送出一个以设定电压使该电容器30充电的充电的控制信号CF；和给上述驱动电路36，送出一个波形控制的切换控制信号SW。

为了进行波形控制，CPU 38将从一个激光输出测量部件42送出的一个激光输出测量值S_L，从一个电压测量电路44送出的一个灯电压测量值S_V，或从一个电流测量电路46送出的一个灯电流测量值S_I，或从上述灯电压测量值S_V和灯电流测量值S_I得到的一个灯功率测量值S_P(S_V·S_I)，与用于波形控制的一个预先决定的参考波形进行比较；找出一个比较误差并产生一个具有一定脉冲宽度的脉冲宽度控制信号，作为开关控制信号S_W，使该比较误差趋于零。

这种反馈控制系统提供的控制，可使从上述激光振荡部件10振荡式输出的该脉冲激光束LB的激光输出，或与它相应的上述激光电源部件12内的电气参数(灯电流，灯功率，灯电压)，跟随用于波形控制的相应的参考波形变化。

应当理解，CPU 38的上述脉冲宽度控制功能，可以用一个单独的CPU或一个专门的控制电路实现。

上述输入/输出接口部件16包括一个输入部件48，一个显示部件50，和一个通讯接口电路(I/F)52。该输入部件48例如具有一个键盘和鼠标，用于输入不同条件下的设定值，或与给定的激光加工一致的各种参数。在本实施例中，相对于上述沸腾电路18的各种不同的设定值，也可通过该输入部件48输入。该显示部件50例如可由一个液晶显示器(LCD)或一个发光二极管(LED)构成，用于显示各种设定值、测量值、判断值等。该通讯接口电路(I/F)52用于与一个没有示出的外部装置，例如一台激光加工的搬运机器人，或一个控制器，互相交换信号或数据。

上述沸腾电路18用于在该激光装置接通，但没有产生激光振荡的等待模式中，将预先放电用的一个沸腾电流I_S供给上述激励灯22。在本实施例中，该沸腾电路18可以在CPU 38控制下，根据该激光振荡部件10或该激光电源部件12的状态，相应地改变(切换)沸腾电流I_S的电流值。

图2表示本实施例中的该沸腾电路18的电路结构。这个沸腾电路18包括一个将沸腾电流I_S供给该激励灯22的一个电源部件54，和控制该沸腾电流I_S的电流值的控制部件56。

该电源部件54包括一个整流电路58，利用该整流电路可将送至输入端57上的一个商业上使用的交流电压E例如250伏，转换为一个预先确定电压的直流电流。该整流电路58的输出端，通过一个例如FET(场效应晶体管)形式的开关元件60，与一个升压变压器62的初级线圈连接。该开关元件60在下面将要说明的控制部件56的开关控制作用下，以例如50KHz的频率接通/断开。这可使同样频率的一个脉冲电流，流过该升压变压器62的初级线圈，因此，电磁感应通过该变压器的次级线圈，给出具有相同的脉冲波形的升高的次级交流电压。再利用整流电路64，将该次级交流电压转换为一个预先确定电压的直流电流，而从该整流电路64出来的直流电压，则通过一个扼流线圈66和一个阻止反向电流的二极管68，加在上述激励灯22上，使一个直流的沸腾电流I_S流过封闭的回路。

在控制部件56中，一个与上述电源部件54连接的电流传感器例如霍耳CT70，检测通过该激励灯22的沸腾电流I_S，并发出一个表示电流值大小的电压信号(电流检测信号)V_S。

从该霍耳CT电流传感器70送出的电流检测信号V_S，利用由一个运算放大器72及其周边(输入/反馈)电阻74～80组成的一个缓冲放大器进行阻抗转换后，送至一个运算放大器82的非反向的输入端，进行信号放大。

该运算放大器82的一个可反向的输入端，利用多个(在这个例子中为3个)并联的模拟开关84、86和88，电气上与一个串联的电阻电路90的连接点连接。更具体地说，该串联的电阻电路90，由串联在该运算放大器82的一个输出端和一个接地端之间的4个电阻92、94、96和98组成；而开关84连接在电阻92和94之间的连接点上，开关86连接在电阻94和96之间的连接点上，开关88连接在电阻96和98之间的连接点上。

在CPU 38的控制下，三个开关84、86和88中，只有一个开关是有选择地接通的，而其他开关断开。

如果选择开关84接通，则电阻92成为该运算放大器82的输入电阻，而电阻94、96和98成为该运算放大器82的反馈电阻。若令R92，R94，R96和R98分别为电阻92，94，96和98的电阻值，则在这种情况下，运算放大器82的放大至系数μl为(R92+R94+R96+R98)/R92。

如果选择开关86接通，则电阻92和94成为输入电阻，而电阻96和98成为反馈电阻。在这种情况下，该运算放大器82的放大系数μ2为(R92+R94+R96+R98)/(R92+R94)。

如果选择开关88接通，则电阻92，94和96成为输入电阻，而电阻98成为反馈电阻。在这种情况下，该运算放大器82的放大系数μ3为(R92+R94+R96+R98)/(R92+R94+R96)。

这样，根据从三个开关84，86和88中选择不同的一个开关接通，运算放大器82可得到不同的放大系数μ。选择开关84接通，放大系数μ1最大；选择开关86接通，放大系数μ2是次大；而选择开关88接通，放大系数μ3最小。

为了使沸腾电流I_S的电流值可以多级切换，本实施例对运算放大器82设置了多级(在本例子中为三级)切换的放大系数μ。

从表示脉冲重复速率形成区，和与该区相应的沸腾电流设定值之间的关系的表1中可以看出，本实施例将脉冲激光束LB，以振荡方式重复式地输出的速率f(脉冲振荡重复速率)，分隔成三个区，即：“低速区”(f＜2pps(脉冲/秒))，“中速区”(2pps≤f≤200pps)和“高速区”(f＞200pps)；同时“低速区”、“中速区”和“高速区”的沸腾电流设定值分别为0.3A，2A和5A。这些设定值，作为数据，通过上述输入部件48，输入CPU 38中；并储存在存储器40内一个预先确定的存储区域中。表1

脉冲重复速率f的区域	沸腾电流设定值
脉冲重复速率f的区域	沸腾电流设定值	低速区(f＜2pps)	0.3A
中速区(2pps≤f≤200pps)	2A	低速区(f＜2pps)	0.3A
中速区(2pps≤f≤200pps)	2A	高速区(f＞200pps)	5A

当将沸腾电流I_S切换至“低速区”的0.3A时，CPU 38选择开关84接通；当将沸腾电流I_S切换至“中速区”的2A时，CPU 38选择开关86接通；而当将沸腾电流切换至“高速区”的5A时，CPU 38选择开关88接通。

选择运算放大器82的三级放大系数μ1，μ2和μ3，分别为与沸腾电流的三个不同设定值0.3A，2A和5A相适应的值。更具体地说，应该这样选择运算放大器82的放大系数；即：使得沸腾电流的设定值与放大系数相乘(0.3μ1，2μ2，5μ3)，总是得出一个常数K。

这就使得，不论该沸腾电流的设定值如何，电流检测信号μVs都出现在上述运算放大器82的输出端。该电流检测信号μVs的电压电平，处在与上述常数K相应的一个参考电压KI附近。一个电流控制电路100接受从该运算放大器82送出的该电流检测信号μVs。

该电流控制电路100，根据从CPU 38发出的一个控制信号，对沸腾电流I_S进行通/断控制；并且在“接通”期间，将从运算放大器82来的电流检测信号μVs，与从一个参考电流值设定部件102送出的参考电流值KI进行比较，形成一个沸腾电流控制信号，使比较误差变成零。在本实施例中，该电流控制电路100带有一个没有示出的可产生例如50KHz的参考脉冲的脉冲发生电路。该电路100发出脉冲宽度被上述比较误差调制的参考脉冲，作为一个开关控制信号EG。根据该开关控制信号，利用一个驱动电路104，该电路100可对电源部件54的开关元件60进行通/断控制。

再参见图3～图8来说明本实施例中的沸腾电流控制系统的工作。

根据激光加工的要求，本实施例的YAG激光束加工装置选择诸如脉冲激光束LB的波形、输出(激光束强度)，重复速率和脉冲数一类的各种条件。在这些条件中，一些脉冲本身所固有的条件例如波形和输出，预先就设定好，并输入激光加工装置中。然而，一些与时间有关，或与定时有关的条件例如脉冲重复速率和脉冲数可以预先设定和输入激光加工装置中；或者另一种办法是，可由从外部装置发出的一个指令信号(开始信号、停止信号等)决定。

在从外部装置发出指令信号的情况下，可以在用下述三种情况中的任何一种情况下，来振荡式地输出一系列的脉冲激光束LB。第一种情况是，外部指令信号，只在开始时刻，给该激光装置发出指令，振荡式地输出一系列脉冲激光束LB，此后就全部使用预先设定在该激光装置中的一定的脉冲序列。第二种情况是，该外部指令信号在开始时刻和停止时刻都给该激光装置发出指令，因此，该激光装置可利用上述二个时刻之间的脉冲序列。第三种情况是，该外部指令信号，可对脉冲振荡定时，发出任意的指令，给每一个单独的脉冲激光束LB。

图3表示在上述第一种情况下，为了控制沸腾电流的变化，利用CPU 38进行的处理过程。图4用图形表示在第一种情况下，该激光装置每一部分的定时和波形。

在接通电源后，或在预先确定的复位后立即进行的初始化步骤(步骤S1)中，CPU 38从存储器40中检索所希望的脉冲序列和条件的设定值，并从这些检索数据中，辨识沸腾电流的初值。一般，在接通电源或复位后，发出外部开始信号的时刻是不确定的，可能需要一段延长的等待时间，因此，可将该沸腾电流的初值选择成“低速区”的最小电流设定值(0.3A)。

CPU 38选择运算放大器82的放大系数μ，保证从沸腾电路18送往上述激励灯22的沸腾电流I_S的电流值，与沸腾电流的初值一致。在这个例子中，选择接通“低速区”的开关84(步骤S2)。

这可使包括电流传感器70、运算放大器82、电流控制电路100、参考电流值设定部件102和开关元件60的恒定电流反馈控制回路，作用在沸腾电路18上，从而使沸腾电流I_S保持为其初值(0.3A)。

当通过接口电路I/F52，接收到一个外部开始信号ST时(步骤S3)，CPU38从与所准备的脉冲序列有关的脉冲重复速率f的设定值中，判断出一个相应的区域，并将沸腾电流I_S的电流值，切换至与该相应区域相应的设定值(步骤S4)。例如，如果脉冲重复速率f的设定值为15pps(脉冲/秒)，则将沸腾电流切换至“中速区”的设定值(2A)。为此，要选择接通运算放大器82的相应开关86。

又例如，若脉冲重复速率f的设定值为300pps，则将沸腾电流I_S切换至“高速区”的设定值(5A)。为此，要接通运算放大器82的相应开关88。另外，可能会有(例如)脉冲重复速率f的设定值为1pps，或一个单一的脉冲激光束LB以振荡方式发出的应用场合。在这种情况下，要将沸腾电流I_S的电流值保持为其初值(0.3A)。这样，要接通相应的开关84。

由于该恒定电流反馈控制回路的作用，以后，在该沸腾电路18内，沸腾电流I_S保持为所选择(切换)的设定值。

在这样的沸腾电流I_S作用下，CPU 38根据上述脉冲序列，控制上述激光电源部件12，使具有预先确定的脉冲波形的灯电流I_R，送入上述激光振荡部件10的激励灯22中。在该激光振荡部件10中，每次当该激励灯22以脉冲方式发光时，上述钇铝石榴石(YAG)杆24被激励，使具有预先确定波形的脉冲激光束LB，以激荡方式，从该光学谐振器的输出反射镜26输出。应当指出，当由于送入灯电流I_R，该激励灯22以脉冲方式发光时，由于灯电压，作为反向的偏压，加在沸腾电路18的保护二极管68上，因此，沸腾电流I_S被暂时断开。

在激光加工区域，工件受到经过一个输出部件聚集的脉冲激光束LB的作用，因此可利用该脉冲激光束LB的激光能量，进行例如，焊接，切割或穿孔的激光加工。

本实施例的YAG激光束加工装置，可使沸腾电流I_S在该激励灯22中，形成预先放电通道；其相应的放电电流值，与在重复的脉冲激光振荡的保持时间过程中的脉冲重复速率相适应；因此，可使该激励灯22的重复脉冲式发光稳定，使该激光振荡部件10中的重复式脉冲激光振荡稳定，从而可得到具有稳定输出(激光束强度)的脉冲激光束LB。这样，就使激光束加工的加工质量改善。

根据从测量装置42～46发出的测量值信号，CPU 38计算从激光振荡部件10，以振荡方式输出的脉冲激光束LB的数目(步骤S5，S6)。如果计算(累加的)数值达到设定值N_S(步骤S7)，则CPU 38结束在那个时刻的程序运行，并使沸腾电流I_S的电流值返回其初值(步骤S8，S2)。

这样，在一系列重复式脉冲激光振动开始前，或该一系列激光振荡结束后的等待或保持时间过程中，该沸腾电流I_S以其最小设定值流动；因此，可以尽可能地延长该触发灯22的寿命，和将该灯耗损恶化的进展速度减至最小。

图5表示在上述第二种情况下，为了控制沸腾电流的变化，利用CPU 38进行处理的过程。在这种情况下，除了停止程序运行的过程以外，与在上述第一种情况下的处理过程相同。

在停止程序运行的情况下，停止信号由外部装置，通过接口I/F52送入。当接收到这个停止信号时(步骤S9)，CPU 38判断在该时刻，脉冲激光束LB是否有振荡输出。如果没有振荡输出，则CPU 38立即停止程序运行，并使沸腾电流I_S的电流值返回至初值(步骤S10，S12)。如果有振荡输出，则CPU 38在这些脉冲激光束LB的振荡输出结束时，如图6所示，停止程序运行，将沸腾电流I_S的电流值返回至其初值(步骤S11，S12)。

图7表示在上述第三种情况下，为了控制沸腾电流的变化，利用CPU 38进行处理的过程。图8用图形表示在该第三种情况下，激光装置每一部分的定时和波形。

在这种情况下，与第一和第二种情况一样，在电源接通以后或复位以后的等待过程中，沸腾电流I_S保持为一个预先确定的初值(步骤B1～B2)。然而，当接收到一个外部开始信号ST时，CPU 38控制该激光装置，振荡输出其波形是事先由该激光电源部件12和激光振荡部件10决定的第一个脉冲激光束LB(步骤B3，B4)。

由于在这个时刻，脉冲重复速率f是不确定的，CPU 38等待下一个外部开始信号ST的来临(步骤B6，B9)。然后，当接收到下一个外部开始信号ST时(步骤B9，B10)，CPU 38控制该激光装置，振荡输出第二个脉冲激光束LB(步骤B4)，并测量第一个外部开始信号ST和第二个外部开始信号ST之间的时间差(时间间隔)t₁；再从这个时间差t₁中，求出脉冲重复速率(1/t₁)(步骤B7)。然后，CPU再判断与求出的脉冲重复速率f相应的区域，并将沸腾电流I_S的电流值，切换至该相应区域的设定值(步骤B8)。

从这里开始，CPU 38重复以上的处理过程(步骤B9→B10→B4→B5→B7→B8→B9→B10→……)，根据外部开始信号ST的定时，对沸腾电流I_S的变化进行实时控制。

当接收到最近的外部开始信号ST后，在预先确定的时间极限T_L过去之后，还没有接收到下一个外部开始信号ST时，则初始的等待状态恢复(步骤B11，B12)；沸腾电流I_S返回至其初值(步骤B2)。

虽然，在这个例子中，对于外部开始信号ST的每一个时间间隔，都求出脉冲重复速率f(l/t)，但脉冲重复速率f也可从多个时间间隔的平均值或运动平均值求出。

虽然在图3，图5和图7中没有示出，当电源断开，或发生了异常情况时，CPU 38输出一个断开电流的控制信号给沸腾电路18的电流控制电路100，断开沸腾电流I_S。

在上述的第一至第三种情况中的每一种情况中，脉冲激光束LB是根据从外部装置发出的指令信号而振荡式输出的。自然，也可以通过该激光装置的输入部件48，输入与上述外部指令信号相应的指令，以进行如在第一或第二种情况中相同的动作。

当重复式的激光振荡或单一一个激光的振荡的所有顺序都在该激光装置中被编程时，则预先求出脉冲重复速率随时间变化的顺序转换(变化)是可行的；从而可对沸腾电流的变化，进行比利用上述的外部指令的方法更灵活和精确的控制。

考虑到激光振荡输出的稳定性的特点，如果例如一系列重复式激光振荡的脉冲重复速率f，与“高速区”相关联，则在先前的等待期间过程中，可以有选择地将该沸腾电流的初值，设定为“中速区”的设定值(2A)，或设定为“高速区”的设定值(5A)。在这方面来说，任何时候都可以改变沸腾电流的初值。这种在任何时候，可将沸腾电流的初值改变为例如较大的电流值的方法，自然也适用于上述利用外部指令的情况。

图9表示沸腾电路18的电路结构的另一个实施例。如图所示，这个实施例包括一个控制部件56′，它是第一个实施例中的控制部件56的一种变型形式(参见图2)。该控制部件的结构是：电流控制电路100直接从电流传感器70接收一个输出信号(电流检测信号)V_S，并同时从一个可变电流值设定部件110，接收一个可控制其变化的电流设定值KC。该电流控制电路100将该二个输入(V_S，KC)互相比较，求出一个比较误差(差值)，并发出一个PWM控制信号EG，使该比较误差趋于零，从而对电源部件54的开关元件60进行开关控制。

代替在上述第一个实施例中的，通过对开关84，86和88进行通/断控制，以改变运算放大器82的放大系数μ的作法，在本实施例中，CPU 38只给出一个指令，使得在任何时候，都能将一个希望的沸腾电流设定值赋与上述可变化的电流值设定部件110。这就有可能不但提供一种阶跃式的变量控制，而且可提供一种连续的变量控制。

然而，由于从电流传感器70出来的电流检测信号V_S，没有经过放大器的规范化处理(电平标定)，而直接送入电流控制电路100，因此，在该电流控制电路100内进行信号处理比较困难。这样，在沸腾电流I_S的电流值较小的情况下，例如当使用“低速区”的电流值(0.3A)时，信号处理或电流控制的精度可能较低。

在这方面来说，第一个实施例的控制部件56，尽管需要一些硬件电路例如，运算放大器，电阻和模拟开关，但可以减轻电流控制电路100的负担，电流控制精度较高。

应当理解，在上述各个实施例中的不同的设定值(例如，表1中的数字值)只是作为一个例子举出的，可以选择任意的设定值。

本发明并不局限于上述的实施例，在本发明的范围内，可以作各种各样的其他的改进。

Claims

1.一种具有一个激励灯的激光装置，在等待期间过程中，一个沸腾电流通过该激励灯，并且当激光振荡时，一个脉冲波形的灯电流流入该激励灯中，使所述激励灯产生脉冲式发光，该脉冲式光的光学能量激励一个固态的激光介质，振荡式地输出脉冲式激光束；所述激光装置包括：

可根据所述脉冲式激光束的重复速率或脉冲间隔，控制所述沸腾电流的电流值变化的装置。

2.一种具有一个激励灯的激光装置，在等待期间过程中，一个沸腾电流通过该激励灯，并且当激光振荡时，一个脉冲波形的灯电流流入该激励灯中，使所述激励灯产生脉冲式发光，该脉冲式光的光学能量激励一个固态的激光介质，振荡式地输出脉冲式激光束；所述激光装置包括：

区域形成装置，用于形成所述脉冲激光束的多个重复速率或脉冲间隔区；

沸腾电流设定装置，用于为所述多个区中的每一个区，单独设定所述沸腾电流的电流值；

区域判断装置，用于判断与所述振荡式的脉冲激光束输出相应的区域；

沸腾电流控制装置，用于控制所述的沸腾电流，使它的电流值与由所述为区域判断装置判断的区域相适应。

3.如权利要求2所述的激光装置，其中，所述区域判断装置包括根据先前对于所述脉冲激光束的振荡输出决定的顺序，判断所述相应区域的装置。

4.如权利要求2所述的激光装置，其中，所述区域判断装置包括：

测量装置，用与根据在任何定时发出的预先确定的外部信号，测量所述脉冲激光束振荡输出的重复速率或脉冲间隔；和

根据所述测量装置获得的测量值，判断所述相应区域的装置。

5.如权利要求2～4中任何一条所述的激光装置，其中，

所述沸腾电流控制装置包括：

含有开关元件，用于将所述沸腾电流送至所述激励灯的沸腾电源电路；

用于检测所述沸腾电流，产生一个表示沸腾电流电流值的电压信号的沸腾电流检测装置；

放大器，它能够对于所述多个区中的每一个区域，选择以相应方式决定的多个放大系数中的任何一个放大系数；所述放大器能够以所选择的所述多个放大系数的一个放大系数，放大从所述电流检测装置发出的所述电压信号；

放大系数切换装置，用于切换所述放大器，使所述放大系数与由所述区域判断装置判断的一个相应区域相适应；和

脉冲宽度控制装置，用于将从所述放大器来的输出信号，与事先决定的参考电流值进行比较；并利用具有可使比较误差趋于零的脉冲宽度，和一定频率的切换脉冲，对所述切换元件进行切换控制。

6.如上述权利要求中任何一条所述的激光装置，它还包括：

在一系列所述脉冲激光束没有振荡输出的期间过程中，保持所述沸腾电流为其所希望的设定值的装置。