JP2509638B2 - 高周波放電励起レ―ザ装置 - Google Patents
高周波放電励起レ―ザ装置Info
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- JP2509638B2 JP2509638B2 JP62274405A JP27440587A JP2509638B2 JP 2509638 B2 JP2509638 B2 JP 2509638B2 JP 62274405 A JP62274405 A JP 62274405A JP 27440587 A JP27440587 A JP 27440587A JP 2509638 B2 JP2509638 B2 JP 2509638B2
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属などの切断加工等に用いる大出力用の高
周波放電励起レーザ装置に関し、特に安定した高周波放
電励起ができる高周波放電励起レーザ装置に関する。
周波放電励起レーザ装置に関し、特に安定した高周波放
電励起ができる高周波放電励起レーザ装置に関する。
従来の高周波励起軸流レーザは高出力でビーム品質が
よく、安定性が高く、高速制御が可能などの理由から、
用途が急速に拡がりつつある。
よく、安定性が高く、高速制御が可能などの理由から、
用途が急速に拡がりつつある。
従来の軸流型高周波放電励起レーザ装置の例を第６図
に示す。図において、１は放電管であり、図では４本の
放電管セグメントで構成した例を示しているが、出力に
応じて種々の本数が選択され、放電管セグメントを直
列、並列に配置する。２は全反射鏡、３は出力鏡であ
り、２個の鏡は正確に位置が決められている。４は出力
であるレーザ光を示す。放電管の各セグメントにはガス
の出入口が設けられており、それは１台のルーツブロー
ワ７に結合されている。５及び６は熱交換器であり、放
電及びルーツブロワ７の圧縮作用で発熱したレーザガス
を冷却する。放電管及びガス送風管内のガス流の方向は
矢印で示してある。8a、8b〜11a、11bは電極であり、そ
れぞれの高周波電源12、13、14及び15に接続されてい
る。放電管１内のガス流速は約100m/秒であり、高周波
電源12〜15からの高周波電圧によって放電が行われ、レ
ーザビームが発振、増幅される。
に示す。図において、１は放電管であり、図では４本の
放電管セグメントで構成した例を示しているが、出力に
応じて種々の本数が選択され、放電管セグメントを直
列、並列に配置する。２は全反射鏡、３は出力鏡であ
り、２個の鏡は正確に位置が決められている。４は出力
であるレーザ光を示す。放電管の各セグメントにはガス
の出入口が設けられており、それは１台のルーツブロー
ワ７に結合されている。５及び６は熱交換器であり、放
電及びルーツブロワ７の圧縮作用で発熱したレーザガス
を冷却する。放電管及びガス送風管内のガス流の方向は
矢印で示してある。8a、8b〜11a、11bは電極であり、そ
れぞれの高周波電源12、13、14及び15に接続されてい
る。放電管１内のガス流速は約100m/秒であり、高周波
電源12〜15からの高周波電圧によって放電が行われ、レ
ーザビームが発振、増幅される。
しかし、このような複数の放電管セグメントをそれぞ
れ個別の高周波電源で駆動する高周波放電励起レーザ装
置では、レーザ出力が数ヘルツの程度の周期で変動す
る。このレーザ出力変動の状態を第７図に示す。図にお
いて、横軸は時間であり、縦軸はレーザ出力である。図
に示すように、約1000Wのレーザ出力に対して、30W程度
の出力変動が生じる。
れ個別の高周波電源で駆動する高周波放電励起レーザ装
置では、レーザ出力が数ヘルツの程度の周期で変動す
る。このレーザ出力変動の状態を第７図に示す。図にお
いて、横軸は時間であり、縦軸はレーザ出力である。図
に示すように、約1000Wのレーザ出力に対して、30W程度
の出力変動が生じる。
本発明は、上記問題点を解決し、出力変動の少ない安
定した高周波放電励起ができる高周波放電励起レーザ装
置を提供すること目的とするものである。
定した高周波放電励起ができる高周波放電励起レーザ装
置を提供すること目的とするものである。
上記の問題点を解決するために、 放電管に高周波電圧を印加してレーザ発振を生起させ
る高周波放電励起レーザ装置において、 前記放電管を構成する複数の放電管セグメントと、 前記放電管セグメントごとに高周波電圧を供給する高
周波電源と、 前記互いに隣接する放電管セグメント間に配置され、
導電性の材料で構成され、一定の電位に保たれた隔壁
と、 を有することを特徴とする高周波放電励起レーザ装置
が、 提供される。
る高周波放電励起レーザ装置において、 前記放電管を構成する複数の放電管セグメントと、 前記放電管セグメントごとに高周波電圧を供給する高
周波電源と、 前記互いに隣接する放電管セグメント間に配置され、
導電性の材料で構成され、一定の電位に保たれた隔壁
と、 を有することを特徴とする高周波放電励起レーザ装置
が、 提供される。
上記の問題点の原因は、各放電管セグメント間に存在
する浮遊容量による相互電流にある。この電流の影響
を、放電管セグメントの間に隔壁を設置し、一定の電位
に保つことによりなくする。
する浮遊容量による相互電流にある。この電流の影響
を、放電管セグメントの間に隔壁を設置し、一定の電位
に保つことによりなくする。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、放電管セグメント間の干渉について述べる。第
８図に放電管セグメント間の電流を説明するための図を
示す。図において、放電管セグメントが並列に配置され
た例を示し、1a及び1bは放電管セグメントであり、それ
ぞれ、電極8a、8b及び9a、9bの電極に高周波電源12及び
13から高周波電圧が印加される。Cfは放電管セグメント
1aと1b間に存在する浮遊容量を示す。
８図に放電管セグメント間の電流を説明するための図を
示す。図において、放電管セグメントが並列に配置され
た例を示し、1a及び1bは放電管セグメントであり、それ
ぞれ、電極8a、8b及び9a、9bの電極に高周波電源12及び
13から高周波電圧が印加される。Cfは放電管セグメント
1aと1b間に存在する浮遊容量を示す。
第８図の等価回路を第９図に示す。ここで、I1は第８
図の高周波電源12の回路の電流であり、I2は同じく高周
波電源13の回路電流であり、I0は両回路の干渉電流とす
る。Z0は前記の浮遊容量Cfによるインピーダンスであ
る。
図の高周波電源12の回路の電流であり、I2は同じく高周
波電源13の回路電流であり、I0は両回路の干渉電流とす
る。Z0は前記の浮遊容量Cfによるインピーダンスであ
る。
Z1、Z2は放電管セグメント1a及び1bのインピーダンス
である。
である。
ここで、高周波電源12の電圧をe1、角周波数をω１と
し、高周波電源13の電圧をe2、角周波数ω２とし、両者
の位相差をθ０とすると、 e1＝E1sinω1 t e2＝E2sin（ω2t＋θ０） と表せ、 但し、 θ１＝ω1t−ω2t−θ０＋θａ−θｂ θａ＝Arg｛（Z0＋Z1）/Z0 Z1｝ θｂ＝Arg（1/Z0） θ２＝（1/2）（ω1t＋ω2t＋θ０＋θａ＋θｂ） ｋ＝｛（Ia−Ib）／（Ia＋Ib）｝・tan（θ1/2） Ia＝｜（Z0＋Z1）/Z0 Z1|・E1 Ib＝|1/Z0|・E2 となり、他方の電圧e2の影響が表されている。
し、高周波電源13の電圧をe2、角周波数ω２とし、両者
の位相差をθ０とすると、 e1＝E1sinω1 t e2＝E2sin（ω2t＋θ０） と表せ、 但し、 θ１＝ω1t−ω2t−θ０＋θａ−θｂ θａ＝Arg｛（Z0＋Z1）/Z0 Z1｝ θｂ＝Arg（1/Z0） θ２＝（1/2）（ω1t＋ω2t＋θ０＋θａ＋θｂ） ｋ＝｛（Ia−Ib）／（Ia＋Ib）｝・tan（θ1/2） Ia＝｜（Z0＋Z1）/Z0 Z1|・E1 Ib＝|1/Z0|・E2 となり、他方の電圧e2の影響が表されている。
ここで、浮遊容量Z0による結合をなくす、つまりZ0→
∽とすると、 Ib→０ Ia→E1/|Z1| となり、 I1＝E1/|Z1|sin（ω1t＋θa1） θa1＝Arg（1/Z1） が得られ、電圧e2の影響が解消される。
∽とすると、 Ib→０ Ia→E1/|Z1| となり、 I1＝E1/|Z1|sin（ω1t＋θa1） θa1＝Arg（1/Z1） が得られ、電圧e2の影響が解消される。
以上のように、放電管セグメント1aと1bの間で両者が
直接結合する浮遊容量をなくすることにより、互いの放
電管セグメント1aと1bの間の干渉を防止できることが分
かる。
直接結合する浮遊容量をなくすることにより、互いの放
電管セグメント1aと1bの間の干渉を防止できることが分
かる。
次に本発明の一実施例の概念図を第３図に、またその
等価回路を第４図に示す。図中の記号はそれぞれ第８図
及び第９図と同一である。第３図において、放電管セグ
メント1a及び1bの中間に隔壁Ｂが示されており、Ｐ点で
高周波回路のアースに接地されている。この隔壁Ｂによ
って、放電管セグメント1aと1bの間に存在した浮遊容量
はCf1、Cf2で示される隔壁Ｂとの間の浮遊容量となり、
隔壁Ｂがアースに接地されていることから、その等価回
路は第４図のようになり、相互電流の流れる経路はなく
なる。インピーダンスZ01、Z02はそれぞれの浮遊容量Cf
1、Cf2のインピーダンスを示す。図より明らかなよう
に、 I1＝e1/Z1 ＝｛E1/|Z1|｝sin（ω1t＋θa1） θa1＝Arg（1/Z1） となり、他方の電圧e2の影響はない。
等価回路を第４図に示す。図中の記号はそれぞれ第８図
及び第９図と同一である。第３図において、放電管セグ
メント1a及び1bの中間に隔壁Ｂが示されており、Ｐ点で
高周波回路のアースに接地されている。この隔壁Ｂによ
って、放電管セグメント1aと1bの間に存在した浮遊容量
はCf1、Cf2で示される隔壁Ｂとの間の浮遊容量となり、
隔壁Ｂがアースに接地されていることから、その等価回
路は第４図のようになり、相互電流の流れる経路はなく
なる。インピーダンスZ01、Z02はそれぞれの浮遊容量Cf
1、Cf2のインピーダンスを示す。図より明らかなよう
に、 I1＝e1/Z1 ＝｛E1/|Z1|｝sin（ω1t＋θa1） θa1＝Arg（1/Z1） となり、他方の電圧e2の影響はない。
第１図に本発明の一実施例の放電管の構成を示す。図
において、放電管セグメント1a及び1bが並列に配置され
ていおり、これが放電管を構成している。勿論、放電管
セグメント1a及び1bは図示されていない折り返し鏡等で
レーザ光軸が連続的に通過するように構成されている。
Ｂは隔壁であり、銅或いはアルミニューム等の導電材料
で構成されており、放電管セグメント1a及び1bに平行に
配置され、点Ｐで高周波電源12及び13のアースに接続さ
れている。16は放電管セグメント1a及び1bを支持するた
めの支持体であり、その他の構成要素は第８図と同じで
ある。
において、放電管セグメント1a及び1bが並列に配置され
ていおり、これが放電管を構成している。勿論、放電管
セグメント1a及び1bは図示されていない折り返し鏡等で
レーザ光軸が連続的に通過するように構成されている。
Ｂは隔壁であり、銅或いはアルミニューム等の導電材料
で構成されており、放電管セグメント1a及び1bに平行に
配置され、点Ｐで高周波電源12及び13のアースに接続さ
れている。16は放電管セグメント1a及び1bを支持するた
めの支持体であり、その他の構成要素は第８図と同じで
ある。
すなわち、第１図では、並列に配置された放電管セグ
メント1a及び1bの中間に隔壁Ｂを配置して、放電管セグ
メント1aと1bの干渉を防止している。
メント1a及び1bの中間に隔壁Ｂを配置して、放電管セグ
メント1aと1bの干渉を防止している。
第２図に本発明の他の実施例の放電管の構成を示す。
図において、放電管セグメント1a及び1bが直列に配置さ
れており、これが放電管を構成している。ここで、レー
ザ光は放電管セグメント1a及び1bをそのまま通過するよ
うに構成されている。Ｂは隔壁であり、銅或いはアルミ
ニューム等の導電材料で構成されており、放電管セグメ
ント1a及び1bの軸方向に垂直に配置され、点Ｐで高周波
電源12及び13のアースに接続されている。その他の構成
要素は第８図と同じである。
図において、放電管セグメント1a及び1bが直列に配置さ
れており、これが放電管を構成している。ここで、レー
ザ光は放電管セグメント1a及び1bをそのまま通過するよ
うに構成されている。Ｂは隔壁であり、銅或いはアルミ
ニューム等の導電材料で構成されており、放電管セグメ
ント1a及び1bの軸方向に垂直に配置され、点Ｐで高周波
電源12及び13のアースに接続されている。その他の構成
要素は第８図と同じである。
すなわち、第２図では、直列に配置された放電管セグ
メント1a及び1bの中間に隔壁Ｂを配置して、これを高周
波電源のアースに接地して、放電管セグメント1aと1bの
干渉を防止している。
メント1a及び1bの中間に隔壁Ｂを配置して、これを高周
波電源のアースに接地して、放電管セグメント1aと1bの
干渉を防止している。
このような第１図及び第２図の構成によるレーザ出力
のグラフを第５図に示す。図において、横軸は時間であ
り、縦軸はレーザ出力である。図に示すように、約1000
Wのレーザ出力に対して、レーザ出力の変動は3W以下と
なり、第７図と比較して、レーザ出力変動が1/10以下に
改善されていることが分かる。
のグラフを第５図に示す。図において、横軸は時間であ
り、縦軸はレーザ出力である。図に示すように、約1000
Wのレーザ出力に対して、レーザ出力の変動は3W以下と
なり、第７図と比較して、レーザ出力変動が1/10以下に
改善されていることが分かる。
上記の説明では、それぞれ放電管セグメントが並列、
あるいは直列に配置された場合を述べたが、さらに放電
管セグメントが直列に配置され、直列に配置された放電
管セグメント群をさらに並列に配置した場合も第１図と
第２図に示した隔壁を設けることにより、同様な効果を
もたらすことができる。
あるいは直列に配置された場合を述べたが、さらに放電
管セグメントが直列に配置され、直列に配置された放電
管セグメント群をさらに並列に配置した場合も第１図と
第２図に示した隔壁を設けることにより、同様な効果を
もたらすことができる。
これらは、発明者によって初めて明らかにされた現象
及び発明の効果であり、発明者が開発した分割された放
電管セグメントをそれぞれ個別に駆動する方式の高周波
放電励起レーザ装置固有の問題点を解決するものであ
る。
及び発明の効果であり、発明者が開発した分割された放
電管セグメントをそれぞれ個別に駆動する方式の高周波
放電励起レーザ装置固有の問題点を解決するものであ
る。
以上説明したように本発明では、互いに隣接する放電
管セグメントの間に導電材料からなる隔壁を設けて、そ
の隔壁の電位を一定に保ち、放電管セグメント間の干渉
をなくすように構成したので、レーザ出力の変動が大幅
に低減される。
管セグメントの間に導電材料からなる隔壁を設けて、そ
の隔壁の電位を一定に保ち、放電管セグメント間の干渉
をなくすように構成したので、レーザ出力の変動が大幅
に低減される。
第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は本発明の他の実施例の構成図、 第３図は本発明の一実施例の概念図、 第４図は第３図の等価回路図、 第５図は本発明の実施例によるレーザ出力の変動を示す
図、 第６図は従来の軸流型高周波放電励起レーザ装置の例を
示す図、 第７図は従来の高周波放電励起レーザ装置のレーザ出力
変動の状態を示す図、 第８図は放電管セグメント間の電流を説明するための
図、 第９図は第８図の等価回路図である。 １……放電管 1a、1b……放電管セグメント ２……全反射鏡 ３……出力鏡 ４……レーザ光 12〜15……高周波電源 16……放電管セグメント支持体 Ｂ……隔壁 Cf……浮遊容量
図、 第６図は従来の軸流型高周波放電励起レーザ装置の例を
示す図、 第７図は従来の高周波放電励起レーザ装置のレーザ出力
変動の状態を示す図、 第８図は放電管セグメント間の電流を説明するための
図、 第９図は第８図の等価回路図である。 １……放電管 1a、1b……放電管セグメント ２……全反射鏡 ３……出力鏡 ４……レーザ光 12〜15……高周波電源 16……放電管セグメント支持体 Ｂ……隔壁 Cf……浮遊容量
Claims (2)
- 【請求項１】放電管に高周波電圧を印加してレーザ発振
を生起させる高周波放電励起レーザ装置において、 前記放電管を構成する複数の放電管セグメントと、 前記放電管セグメントごとに高周波電圧を供給する高周
波電源と、 前記互いに隣接する放電管セグメント間に配置され、導
電性の材料で構成され、一定の電位に保たれた隔壁と、 を有することを特徴とする高周波放電励起レーザ装置。 - 【請求項２】前記隔壁を高周波回路のアースに設置し
て、電位を一定にするように構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の高周波放電励起レーザ装
置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62274405A JP2509638B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 高周波放電励起レ―ザ装置 |
| EP88908978A EP0439608B1 (en) | 1987-10-29 | 1988-10-18 | R-f discharge excited laser device |
| US07/363,516 US4964136A (en) | 1987-10-29 | 1988-10-18 | High-frequency discharge pumped laser device |
| DE3850125T DE3850125T2 (de) | 1987-10-29 | 1988-10-18 | Laservorrichtung mit anregung durch hochfrequenz-entladung. |
| PCT/JP1988/001060 WO1989004074A1 (en) | 1987-10-29 | 1988-10-18 | R-f discharge excited laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62274405A JP2509638B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 高周波放電励起レ―ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01117075A JPH01117075A (ja) | 1989-05-09 |
| JP2509638B2 true JP2509638B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=17541210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62274405A Expired - Fee Related JP2509638B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 高周波放電励起レ―ザ装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4964136A (ja) |
| EP (1) | EP0439608B1 (ja) |
| JP (1) | JP2509638B2 (ja) |
| DE (1) | DE3850125T2 (ja) |
| WO (1) | WO1989004074A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011047286A2 (en) * | 2009-10-15 | 2011-04-21 | Krasnov Alexander V | Cylindrical laser with high frequency discharge excitation |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01258482A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-16 | Fanuc Ltd | ガスレーザ装置用放電管 |
| JPH0766473A (ja) * | 1993-08-26 | 1995-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ガスレーザ発振器 |
| US5856993A (en) * | 1994-08-24 | 1999-01-05 | Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. | Gas laser oscillator |
| US6198762B1 (en) | 1996-09-26 | 2001-03-06 | Yuri Krasnov | Supersonic and subsonic laser with RF discharge excitation |
| US5682400A (en) * | 1995-09-27 | 1997-10-28 | Krasnov; Alexander V. | Supersonic and subsonic laser with high frequency discharge excitation |
| US6636545B2 (en) * | 1996-09-26 | 2003-10-21 | Alexander V. Krasnov | Supersonic and subsonic laser with radio frequency excitation |
| US8611391B2 (en) | 2011-05-03 | 2013-12-17 | Coherent, Inc. | Waveguide CO2 laser with mutiply folded resonator |
| US11095088B1 (en) | 2018-02-21 | 2021-08-17 | Zoyka Llc | Multi-pass coaxial molecular gas laser |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5728439Y2 (ja) * | 1976-08-04 | 1982-06-21 | ||
| JPS5733659Y2 (ja) * | 1976-09-13 | 1982-07-24 | ||
| DE3778605D1 (de) * | 1986-01-29 | 1992-06-04 | Fanuc Ltd | Gaslaser mit hochfrequenzerregung. |
| JPS63273378A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-10 | Fanuc Ltd | レ−ザ発振装置 |
| JP2992715B2 (ja) * | 1991-07-03 | 1999-12-20 | ニスカ株式会社 | 原稿搬送装置 |
-
1987
- 1987-10-29 JP JP62274405A patent/JP2509638B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-10-18 WO PCT/JP1988/001060 patent/WO1989004074A1/ja active IP Right Grant
- 1988-10-18 US US07/363,516 patent/US4964136A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-18 EP EP88908978A patent/EP0439608B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-18 DE DE3850125T patent/DE3850125T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011047286A2 (en) * | 2009-10-15 | 2011-04-21 | Krasnov Alexander V | Cylindrical laser with high frequency discharge excitation |
| WO2011047286A3 (en) * | 2009-10-15 | 2011-08-25 | Krasnov Alexander V | Cylindrical laser with high frequency discharge excitation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3850125D1 (de) | 1994-07-14 |
| JPH01117075A (ja) | 1989-05-09 |
| EP0439608B1 (en) | 1994-06-08 |
| DE3850125T2 (de) | 1994-10-06 |
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