JP3706161B2

JP3706161B2 - High frequency power supply for gas laser oscillator

Info

Publication number: JP3706161B2
Application number: JP29462294A
Authority: JP
Inventors: 浩一森尾
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: JPH08153921A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガスレーザー発振器に使用される高周波電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高周波励起のガスレーザー発振器の電源装置は図３に示すような高周波電源装置が使用されている。このレーザー発振器の高周波電源装置の構成は、ＤＣ−ＤＣコンバーター部１００と、ＤＣ−ＤＣコンバーター部１００で得られた直流を交流に変換する高周波インバーター部１１０と、この高周波インバーター部の出力を取り出すマッチング回路部１２０と、ガスレーザー発振器における放電部１３０とから構成されている。
【０００３】
前記ＤＣ−ＤＣコンバーター部１００は、整流回路１０１で２００Ｖの商用の３相交流（３φ）を整流し、それを平滑用コンデンサーＣ₁で平滑して約２８０Ｖの直流を得るものである。得られた直流はスイッチング素子ＴＲを１０〜１００ｋＨＺでスイッチングするＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation)回路１０２と、Ｌ₁とＣ₂とからなる平滑回路で適宜に変圧（０〜２８０Ｖボルト）整形された直流となり、この直流を４個のＦＥＴのブリッジ回路からなる周知の高周波インバーター部１１０で高周波交流に変換し、この高周波交流を該インバーター部のトランスＴＦと、Ｌ₂、Ｃ₃からなるマッチング回路部１２０とで昇圧して前記放電部１３０の電極に高圧の交流電圧を印加するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ガスレーザー発振器の出力の大出力化に伴い、ガスレーザー発振器の高周波電源装置においてには、大電力での使用に耐えられ、高速応答性が良く、かつ出力安定性の良い（電圧、電流変動の少ない）高精度な高周波電源装置が求められている。しかし上記の従来の高周波電源装置の場合、高速応答性を良くするためには出力制御を受持つＤＣ−ＤＣコンバーターにおいて高速でのスイッチングが必要であるが、高速でスイッチングを行っても、Ｌ、Ｃによる平滑回路のため出力電圧の立上がりが悪く高速でスイッチングするのが困難である。そこで前記平滑回路のＬ＊Ｃの値を小さくすれば出力電圧の立上がりは改良されるが、今度は出力電圧の平滑作用が低下して出力電圧のリップルが大となる問題がある。
【０００５】
ＰＷＭのスイッチング周波数を高くすれば、上記出力電圧のリップルを小さくすることができるが、するとスイッチングによる電力損失が増加するという問題があるので、スイッチング周波数は或る程度以上には高くできないという問題がある。
【０００６】
本発明は上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は大電力での使用に耐えられ、高速応答性が良く、かつ出力安定性の良い（電圧、電流変動の少ない）高精度なレーザー発振器の高周波電源装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載のガスレーザー発振器の高周波電源装置は、ＰＷＭ制御を用いたＤＣ−ＤＣコンバーター部と、該ＤＣ−ＤＣコンバーター部で得られた直流を高周波交流に変換する高周波インバーター部とからなる出力制御可能な第１の電源と、該第１の電源への直流入力を入力とし、該直流入力をＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチング素子と、該スイッチング素子からの直流出力を高周波交流に変換する高周波インバーター部とからなる出力制御がなされない少なくとも１個の第２の電源と、前記第１の電源のＰＷＭ制御の開始と終了時間および前記第２の電源のスイッチングとの同期を制御するコントローラーと、前記第１の電源の高周波インバーター部の出力と前記第２の電源の高周波インバーター部の出力とをトランス結合により合成する出力合成部とを設けたことを要旨とするものである。
【０００８】
請求項２に記載のガスレーザー発振器の高周波電源装置は、ＰＷＭ制御を用いたＤＣ−ＤＣコンバーター部と、該ＤＣ−ＤＣコンバーター部で得られた直流を高周波交流に変換する高周波インバーター部とからなる出力制御可能な第１の電源と、該第１の電源への直流入力を入力とし、該直流入力をＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチング素子と、該スイッチング素子からの直流出力を高周波交流に変換する高周波インバーター部を有する出力制御がなされない少なくとも１個の第２の電源と、前記第１の電源のＰＷＭ制御の開始と終了時間および前記第２の電源のスイッチングとの同期を制御するコントローラーとを備えたガスレーザー発振器の高周波電源装置において、前記第１の電源の高周波インバーター部の出力と前記第２の電源の高周波インバーター部の出力との出力合成をガスレーザー発振器内の放電部において行うことを要旨とするものである。
【００１１】
【作用】
本発明に係わるガスレーザー発振器の高周波電源装置は、ＰＷＭ制御を用いたＤＣ−ＤＣコンバーター部と、該ＤＣ−ＤＣコンバーター部で得られた直流を高周波交流に変換する高周波インバーター部とからなる出力制御可能な第１の電源と、該第１の電源への直流入力を入力とし、該直流入力をＯＮ／ＯＦＦ制御可能なスイッチング素子と、該スイッチング素子からの直流出力を高周波交流に変換する高周波インバーター部とからなる出力制御がなされない少なくとも１個の第２の電源と、前記第１の電源のＰＷＭ制御の開始と終了時間および前記第２の電源のスイッチングとの同期を制御するコントローラーと、前記第１の電源の高周波インバーター部の出力と前記第２の電源の高周波インバーター部の出力とをトランス結合により合成する出力合成部とを設けたものであるから、第１の電源と組合せられる第２の電源の数をＮとすれば、第１の電源の高周波電源装置全体の出力に対する出力負担の比率は１／（Ｎ＋１）となる。また第１の電源において出力を制御することにより、高周波電源装置全体の出力を任意に制御することが可能であり、さらに第２の電源の数を必要により増加結合させることにより高周波電源装置全体の出力を精度を低下させることなく増大させることができる。
【００１２】
また、本発明に係わるガスレーザー発振器の高周波電源装置において、前記第１の電源と第２の電源との出力合成をガスレーザー発振器内の放電部で行うものにおいては、該第１の電源と第２の電源との出力を合成するためのトランス結合による出力合成部を削除することができる。
【００１５】
【実施例】
次に本発明のガスレーザー発振器の高周波電源装置について図面を用いて説明する。図１は本発明のレーザー発振器の高周波電源装置の実施例である。高周波電源装置ＰＳは本実施例では３個の電源（電力供給装置）、第１の電源１、第２の電源２および第３の電源３から構成されている。第１の電源１はＤＣ−ＤＣコンバーター部５と高周波インバーター部７Ａとから構成されている。
【００１６】
このＤＣ−ＤＣコンバーター部５には、商用３相交流（３φ）を直流に整流し、平滑用コンデンサーＣ_１により約２８０Ｖ（ボルト）の平滑な直流を得るための整流回路９が設けられれている。こうして得られた約２８０Ｖ（ボルト）の直流は、スイッチング素子ＴＲ_１をスイッチングするＰＷＭ制御回路１１とＬ _１とＣ_２とからなる平滑回路で適宜に変圧（０Ｖ〜２８０Ｖ）されたパルス状直流となり、このパルス状直流は４個のＥＦＴのブリッジ回路からなる周知の高周波インバーター部７Ａで約１００ｋＨｚ〜２７ＭＨｚの高周波交流に変換され、その出力は電力合成部１３のトランスＴＦ_１と、Ｌ_２とＣ_３とからなるマッチング回路とで約５，０００Ｖ程度に昇圧されてガスレーザー発振器の放電部１５の電極ＥＲに交流電圧が印加される。
【００１７】
なお前記第２の電源２および第３の電源３は同一の構成からなる電力供給回路であるので、電源２においてその構成を説明する。電源２は前記電源１の整流回路９と平滑用コンデンサーＣ₁で整流された直流をスイッチングするスイッチング素子ＴＲ₂と前記電源１と同一の高周波インバーター部７Ｂとで構成されている。
【００１８】
コントローラー１７は電源２と電源３のスイッチング素子ＴＲ₂およびＴＲ₃のＯＮ、ＯＦＦ時間を制御すると同時に、前記電源１のＰＷＭ制御の開始と終了時間を制御するものである。なお電源２と電源３のスイッチング素子ＴＲ₂およびＴＲ₃のＯＮ、ＯＦＦ時間のタイミングとＰＷＭ制御の開始と終了時間は完全に同期が取られている。
【００１９】
上記構成において、電源１においてはＰＷＭ制御回路１１において、ＰＷＭ制御が行われるので、直流電圧は適宜に変圧（０Ｖ〜２８０Ｖ）して出力することができる。すなわち、電源１においては、入力された電力の０％〜１００％の範囲において任意に制御することができるものである。
【００２０】
これに対して電源２および電源３において出力される電力は、前記電源１の整流回路９と平滑用コンデンサーＣ₁で整流された直流の電力を前記ＰＷＭ制御の開始と終了時間に同期させて出力をＯＮ、ＯＦＦ制御することができるものである。この電源２および電源３のスイッチング素子により得られた直流パルス出力は高周波インバーター部（７Ｂ，７Ｃ）において前記高周波インバーター部７Ａで得られるものと同一周波数の高周波交流に変換される。
【００２１】
さて上記のように構成された高周波電源装置ＰＳにおける電源１、電源２および電源３からの出力は、前記電力合成部１３のトランスＴＦ₁、ＴＦ₂、ＴＦ₃で合成され、Ｌ₂とＣ₃からなるマッチング回路で昇圧されてガスレーザー発振器の放電部１５の電極ＥＲに高圧の交流電圧が印加される。
【００２２】
ところで、上記電源１、電源２および電源３は任意に結合させて使用することができることは容易に理解されることである。例えば、電源１と電源２とを使用し電源３は使用しないとか全ての電源を使用するとかが任意に行えるものである。なお実施例では、ＤＣ−ＤＣコンバーター部を備えていない電源（電源２または電源３）を２個にしてあるが、このＤＣ−ＤＣコンバーター部を備えていない電源の数は高周波電源装置ＰＳに要求される最大電力に合わせて増加させることができる。
【００２３】
また、上記のように構成された高周波電源装置ＰＳにおいて、出力制御可能な第１の電源において出力を制御することにより、高周波電源装置全体の出力を任意に制御すること可能であり、また出力制御可能な第１の電源と組合わせられる第２の電源の数をＮとすれば、出力制御が可能な第１の電源の高周波電源装置全体の出力に対する出力負担の比率を、１／（Ｎ＋１）とすることができる。その結果、第１の電源の高周波電源装置全体の出力に対する精度または安定度への影響も１／（Ｎ＋１）に低下する。
【００２４】
従って、第２の電源の数を必要により増加結合させることにより、高周波電源装置全体の出力を出力精度をほとんど低下させることなく増大させることができる。また上記の如く、第１の電源の高周波電源装置全体の出力に対する出力負担の比率を、１／（Ｎ＋１）とすることができるので、これに比例してＰＷＭ制御における周波数を小さくすることが可能となり、ＰＷＭ制御におけるスイッチング損失を減少させることができる。
【００２５】
上記の電源の組み合わせによる、電力出力あるいは放電電力との関係を図２に示してある。なお図２では説明を判りやすくするために、ＤＣ−ＤＣコンバーター部を備えていない電源の数を３個にして説明してある。
【００２６】
図２の例で、電源１がフルパワーで電源２から電源３までが全て結合された時の放電出力を１００％とした場合、ＤＣ−ＤＣコンバータを備えた電源１の負担は全出力の２５％でよいことになる。もし全体の出力を７０％にする必要がある場合には、電源１のＰＷＭ制御においてパルス幅のデューティ比を８０％とし、これに電源２と電源３との電力を前記電力合成部１３で合成して使用すればよいのである。以上の説明で理解されるように、上記構成の高周波電源装置ＰＳを使用すれば、高周波電源装置ＰＳの出力を０％から１００％までの間で任意に制御できるものである。
【００２７】
上述の電力合成はガスレーザー発振器の共振器内においても行うことが可能である。図４は、ガスレーザー発振器の共振器内における電力合成手段の実施例である。なお図４はガスレーザー発振器の共振器におけるレーザーガス媒体の励起の主要部の構成を簡略に示したものである。さて図４において、ガスレーザー発振器２０の出力ミラー２１とリアミラー２３との間にはレーザー発振用のガス媒体が満たされており、このレーザー発振用のガス媒体を放電励起するための電極がレーザーガス媒体を挟持するように設けられている。
【００２８】
上記電極は前記電源１、電源２および電源３にそれぞれ別個に接続されており、陽極２５Ａは電源１に、陽極２５Ｂは電源２に、陽極２５Ｃは電源３にそれぞれ接続され、陰極２７はレーザーガス媒体を挟むようにして上記３個の陽極（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）に対向して設けられている。なおこの電源１、電源２および電源３の構成は、陽極（２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ）と陰極２７以外の部分は前述の図１の構成と同一である。
【００２９】
上記の構成において、電源１、電源２および電源３から前記陽極と陰極とに約５，０００Ｖの高電圧を印加することにより、陽極と陰極との間に放電を生じさせてレーザー発振用のガス媒体を励起してレーザー光を誘導放出させ、出力ミラー２１とリアミラー２３とで構成される光共振器により誘導放出されたレーザー光が増幅され、その１部のレーザー光ＬＢが出力ミラー２１から取り出されて種々様々な用途に利用される。
【００３０】
上記の如く前記第１の電源と第２の電源との出力合成をガスレーザー発振器内の放電部において行う場合には、該第１の電源と第２の電源との出力を合成するためのトランス結合による出力合成部を削除することができる。
【００３１】
なお上記の様に３個の電源にそれぞれ電極を設けてレーザー発振用のガス媒体を放電励起しても、前記の高周波電源装置ＰＳのなかで電力を合成してからレーザー発振器内に適宜に設けた複数の電極に電力を供給してレーザー発振用のガス媒体を放電励起しても得られる光出力はほぼ同一となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の如き実施例の説明から理解されるように、請求項１に記載された発明によれば、第１の電源と組合わせられる第２の電源の数をＮとすれば、第１の電源の高周波電源装置全体の出力に対する出力を１／（Ｎ＋１）に設定することができる。また第１の電源において出力を制御することにより、高周波電源装置全体の出力を任意に制御することが可能であり、さらに第２の電源の数を必要により増加結合させることにより高周波電源装置全体の出力を精度を下げることなく増大させることができる。
また、高周波電源装置全体に対する第１の電源の出力の負担の割合が１／（Ｎ＋１）となるので、第１の電源の高周波電源装置全体の出力に対する精度または安定度への影響も１／（Ｎ＋１）に低下する。よって、これに比例して平滑回路のＬ＊Ｃの値とＰＷＭの周波数とを小さく設定することが可能となり、高出力で応答性の良い高周波電源装置を構成することができる。
【００３３】
また、請求項２に記載された発明によれば、第１の電源と第２の電源との出力を合成するためのトランス結合による出力合成部を削除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるガスレーザー発振器の高周波電源装置の実施例。
【図２】本発明に係わるガスレーザー発振器の高周波電源装置の実施例における出力指令と放電電力との関係の説明図。
【図３】従来のガスレーザー発振器の高周波電源装置。
【図４】本発明に係わるガスレーザー発振器の高周波電源装置の第２実施例。
【符号の説明】
１第１の電源
２第２の電源
３第３の電源
５ＤＣ−ＤＣコンバーター部
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ高周波インバーター部
１１ＰＷＭ制御回路
１３電力合成部
１５放電部
１７コントローラー
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ陽極
２７陰極
ＰＳ高周波電源装置
ＴＦ₁，ＴＦ₂，ＴＦ₃ トランス
ＴＲ₁，ＴＲ₂，ＴＲ₃ スイッチング素子[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a high frequency power supply device used for a gas laser oscillator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a high-frequency power supply device as shown in FIG. 3 is used as a power supply device for this type of high-frequency excitation gas laser oscillator. The configuration of the high-frequency power supply device of the laser oscillator includes a DC-DC converter unit 100, a high-frequency inverter unit 110 that converts direct current obtained by the DC-DC converter unit 100 into alternating current, and matching that extracts the output of the high-frequency inverter unit. The circuit unit 120 and the discharge unit 130 in the gas laser oscillator are included.
[0003]
The DC-DC converter unit 100 rectifies a commercial three-phase alternating current (3φ) of 200 V by a rectifier circuit 101 and smoothes it with a smoothing capacitor C ₁ to obtain a direct current of about 280 V. The obtained direct current is a direct current that is appropriately transformed (0 to 280 V volts) by a PWM (Pulse Width Modulation) circuit 102 for switching the switching element TR at 10 to 100 kHz and a smoothing circuit composed of L ₁ and C _2. The direct current is converted into high-frequency alternating current by a known high-frequency inverter unit 110 composed of a bridge circuit of four FETs, and this high-frequency alternating current is converted into a transformer TF of the inverter unit and a matching circuit unit 120 composed of L ₂ and C _3. And a high-voltage AC voltage is applied to the electrode of the discharge unit 130.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
With the increase in the output of gas laser oscillators, high-frequency power supply devices for gas laser oscillators can withstand use with high power, have high-speed response, and have excellent output stability (voltage and current fluctuations). There are demands for high-frequency power supplies with high accuracy. However, in the case of the above-described conventional high-frequency power supply device, in order to improve the high-speed response, the DC-DC converter that takes charge of the output control requires high-speed switching. Because of the smoothing circuit by C, the rise of the output voltage is poor and it is difficult to switch at high speed. Therefore, if the value of L * C of the smoothing circuit is reduced, the rise of the output voltage is improved, but this time there is a problem that the smoothing action of the output voltage is lowered and the ripple of the output voltage is increased.
[0005]
If the PWM switching frequency is increased, the ripple of the output voltage can be reduced. However, since there is a problem that power loss due to switching increases, there is a problem that the switching frequency cannot be increased beyond a certain level. is there.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to withstand the use with high power, high speed response, and good output stability (small fluctuation in voltage and current). It is to provide a high-precision laser oscillator high-frequency power supply device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a high-frequency power supply apparatus for a gas laser oscillator according to claim 1 includes a DC-DC converter unit using PWM control, and a direct current obtained by the DC-DC converter unit is converted into a high-frequency alternating current. A first power source comprising a high-frequency inverter unit capable of output control, a switching element capable of ON / OFF control of the direct-current input to the first power source, and a direct current from the switching element At least one second power source that is not subjected to output control including a high-frequency inverter unit that converts output to high-frequency alternating current, PWM control start and end times of the first power source, and switching of the second power source A controller for controlling the synchronization of the first power supply, the output of the high-frequency inverter section of the first power supply, and the output of the high-frequency inverter section of the second power supply And an output synthesizer for synthesizing them with a transformer .
[0008]
A high-frequency power supply device for a gas laser oscillator according to claim 2 includes a DC-DC converter unit using PWM control and a high-frequency inverter unit that converts direct current obtained by the DC-DC converter unit into high-frequency alternating current. A first power source capable of output control, a DC input to the first power source as an input, a switching element capable of ON / OFF control of the DC input, and a DC output from the switching element are converted into a high-frequency AC. And at least one second power source having a high-frequency inverter unit that is not subjected to output control, and a controller that controls synchronization of start and end times of PWM control of the first power source and switching of the second power source. In the high frequency power supply device of the gas laser oscillator provided, the output of the high frequency inverter section of the first power supply and the high power of the second power supply An output combination of the output wave inverter section is intended to subject matter to make the discharge of the gas laser oscillator.
[0011]
[Action]
A high frequency power supply apparatus for a gas laser oscillator according to the present invention includes a DC-DC converter unit using PWM control, and a high frequency inverter unit that converts a direct current obtained by the DC-DC converter unit into a high frequency alternating current. First possible power supply, DC input to the first power supply as input, switching element capable of ON / OFF control of the DC input, and high-frequency inverter for converting DC output from the switching element into high-frequency AC And at least one second power source that is not subjected to output control, a controller that controls synchronization of start and end times of PWM control of the first power source and switching of the second power source, The output of the high frequency inverter part of the first power supply and the output of the high frequency inverter part of the second power supply are combined by transformer coupling. Output combining unit and because those were provided which, if the number of the second power source to be combined with the first power source and N, the ratio of the output load on the high-frequency power supply apparatus overall output of the first power supply 1 / (N + 1). Further, by controlling the output in the first power supply, it is possible to arbitrarily control the output of the entire high-frequency power supply apparatus, and by further coupling the number of second power supplies as necessary, the entire high-frequency power supply apparatus can be controlled. The output can be increased without reducing accuracy.
[0012]
In the high frequency power supply apparatus for a gas laser oscillator according to the present invention, the first power supply and the second power supply are combined in the discharge section in the gas laser oscillator. It is possible to delete the output combining unit by the transformer coupling for combining the outputs with the two power sources.
[0015]
【Example】
Next, a high frequency power supply device for a gas laser oscillator according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a high-frequency power supply device for a laser oscillator according to the present invention. In the present embodiment, the high frequency power supply device PS includes three power sources (power supply devices), a first power source 1, a second power source 2, and a third power source 3. The first power source 1 includes a DC-DC converter unit 5 and a high frequency inverter unit 7A.
[0016]
The DC-DC converter unit 5 is provided with a rectifier circuit 9 for rectifying commercial three-phase alternating current (3φ) into direct current and obtaining a smooth direct current of about 280 V (volts) by the smoothing capacitor C ₁ . . The direct current of about 280 V (volt) obtained in this way is a pulse-like shape that is appropriately transformed (0 V to 280 V ) by a smoothing circuit including the PWM control circuit 11 that switches the switching element TR ₁ , L _1, and C _2. becomes DC, the pulsed direct current is converted to a high frequency alternating current of about 100k Hz ~27M Hz in a known high-frequency inverter unit 7A consisting of a bridge circuit of four EFT, the output from the transformer TF ₁ of the power combiner 13, The voltage is boosted to about 5,000 V by a matching circuit composed of L ₂ and C ₃ and an AC voltage is applied to the electrode ER of the discharge unit 15 of the gas laser oscillator.
[0017]
Since the second power source 2 and the third power source 3 are power supply circuits having the same configuration, the configuration of the power source 2 will be described. The power source 2 includes a rectifier circuit 9 of the power source 1, a switching element TR ₂ that switches direct current rectified by the smoothing capacitor C ₁ , and a high-frequency inverter unit 7 B that is the same as the power source 1.
[0018]
The controller 17 controls the ON and OFF times of the switching elements TR ₂ and TR ₃ of the power source 2 and the power source 3 and simultaneously controls the start and end times of the PWM control of the power source 1. The timings of the ON and OFF times of the switching elements TR ₂ and TR ₃ of the power source 2 and the power source 3 and the start and end times of the PWM control are completely synchronized.
[0019]
In the above configuration, since the PWM control circuit 11 performs PWM control in the power supply 1, the DC voltage can be appropriately transformed (0 V to 280 V ) and output. That is, the power source 1 can be arbitrarily controlled in the range of 0% to 100% of the input power.
[0020]
On the other hand, the power output from the power source 2 and the power source 3 is output by synchronizing the DC power rectified by the rectifier circuit 9 of the power source 1 and the smoothing capacitor C ₁ with the start and end times of the PWM control. Can be controlled ON and OFF. The direct current pulse output obtained by the switching elements of the power source 2 and the power source 3 is converted into high frequency alternating current having the same frequency as that obtained in the high frequency inverter unit 7A in the high frequency inverter unit (7B, 7C).
[0021]
Now, the outputs from the power source 1, the power source 2 and the power source 3 in the high frequency power supply device PS configured as described above are synthesized by the transformers TF ₁ , TF ₂ and TF ₃ of the power synthesizing unit 13, and L ₂ and C ₃ The voltage is boosted by a matching circuit consisting of the above, and a high-voltage AC voltage is applied to the electrode ER of the discharge unit 15 of the gas laser oscillator.
[0022]
By the way, it is easily understood that the power source 1, the power source 2, and the power source 3 can be arbitrarily combined and used. For example, the power source 1 and the power source 2 are used, and the power source 3 is not used or all power sources are used. In the embodiment, two power supplies (power supply 2 or power supply 3) that do not include a DC-DC converter section are provided, but the number of power supplies that do not include this DC-DC converter section is required for the high-frequency power supply PS. Can be increased to match the maximum power to be used.
[0023]
Further, in the high frequency power supply device PS configured as described above, it is possible to arbitrarily control the output of the entire high frequency power supply device by controlling the output with the first power source capable of output control, and the output control. Assuming that the number of second power sources that can be combined with the possible first power sources is N, the ratio of the output burden to the output of the entire high-frequency power supply device of the first power source capable of output control is 1 / (N + 1) It can be. As a result, the influence on the accuracy or stability of the first power supply with respect to the output of the entire high-frequency power supply apparatus is also reduced to 1 / (N + 1).
[0024]
Therefore, by increasing the number of second power supplies as necessary, the output of the entire high-frequency power supply apparatus can be increased without substantially reducing the output accuracy. Further, as described above, since the ratio of the output burden to the output of the entire high-frequency power supply device of the first power supply can be 1 / (N + 1), the frequency in PWM control can be reduced in proportion to this. Thus, switching loss in PWM control can be reduced.
[0025]
FIG. 2 shows the relationship between the power output and the discharge power depending on the combination of the above power sources. In FIG. 2, the number of power supplies that do not include a DC-DC converter unit is three in order to facilitate understanding.
[0026]
In the example of FIG. 2, when the discharge output when the power source 1 is full power and all of the power source 2 to the power source 3 are combined is assumed to be 100%, the burden of the power source 1 including the DC-DC converter is 25 of the total output. % Will be good. If the total output needs to be 70%, the pulse width duty ratio is set to 80% in the PWM control of the power source 1, and the power of the power source 2 and the power source 3 is synthesized by the power synthesizing unit 13. You can use it. As can be understood from the above description, the output of the high-frequency power supply PS can be arbitrarily controlled between 0% and 100% by using the high-frequency power supply PS having the above configuration.
[0027]
The above-described power synthesis can also be performed in the resonator of the gas laser oscillator. FIG. 4 shows an embodiment of power combining means in the resonator of the gas laser oscillator. FIG. 4 schematically shows the configuration of the main part of the excitation of the laser gas medium in the resonator of the gas laser oscillator. In FIG. 4, a gas medium for laser oscillation is filled between the output mirror 21 and the rear mirror 23 of the gas laser oscillator 20, and an electrode for discharging the laser oscillation gas medium is a laser gas. It is provided so as to sandwich the medium.
[0028]
The electrodes are separately connected to the power source 1, the power source 2 and the power source 3, the anode 25A is connected to the power source 1, the anode 25B is connected to the power source 2, the anode 25C is connected to the power source 3, and the cathode 27 is a laser gas. The three anodes (25A, 25B, 25C) are provided so as to sandwich the medium. The configurations of the power source 1, the power source 2 and the power source 3 are the same as those in FIG. 1 except for the anode (25A, 25B, 25C) and the cathode 27.
[0029]
In the above configuration, by applying a high voltage of about 5,000 V from the power source 1, the power source 2 and the power source 3 to the anode and the cathode, a discharge is generated between the anode and the cathode, and a gas for laser oscillation is generated. The medium is excited to stimulate and emit laser light, and the laser light stimulated and emitted by the optical resonator composed of the output mirror 21 and the rear mirror 23 is amplified, and a part of the laser light LB is extracted from the output mirror 21. It is used for various applications.
[0030]
When the output synthesis of the first power source and the second power source is performed in the discharge unit in the gas laser oscillator as described above, a transformer for synthesizing the outputs of the first power source and the second power source. It is possible to delete the output composition unit by combining.
[0031]
Even if the electrodes are provided on the three power sources as described above and the gas medium for laser oscillation is discharge-excited, the power is synthesized in the high-frequency power supply PS and then provided appropriately in the laser oscillator. The light output obtained by supplying power to the plurality of electrodes and discharging the laser oscillation gas medium is substantially the same.
[0032]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description of the embodiment, according to the invention described in claim 1, if the number of second power sources combined with the first power source is N, the first power source The output relative to the output of the entire high frequency power supply apparatus can be set to 1 / (N + 1) . Further, by controlling the output in the first power supply, it is possible to arbitrarily control the output of the entire high-frequency power supply apparatus, and by further increasing the number of second power supplies as required, the entire high-frequency power supply apparatus can be controlled. The output can be increased without reducing accuracy.
In addition, since the ratio of the burden of the output of the first power supply to the entire high-frequency power supply device is 1 / (N + 1) , the influence on the accuracy or stability of the output of the first power supply to the entire high-frequency power supply device is also 1 / ( N + 1) . Accordingly, the L * C value of the smoothing circuit and the PWM frequency can be set to be small in proportion to this, and a high-frequency power supply device with high output and good responsiveness can be configured.
[0033]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to eliminate the output combining unit using transformer coupling for combining the outputs of the first power supply and the second power supply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a high frequency power supply device for a gas laser oscillator according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a relationship between an output command and discharge power in an embodiment of a high frequency power supply device for a gas laser oscillator according to the present invention.
FIG. 3 shows a conventional high frequency power supply device for a gas laser oscillator.
FIG. 4 shows a second embodiment of the high-frequency power supply device for a gas laser oscillator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st power supply 2 2nd power supply 3 3rd power supply 5 DC-DC converter part 7A, 7B, 7C High frequency inverter part 11 PWM control circuit 13 Power composition part 15 Discharge part 17 Controller 25A, 25B, 25C Anode 27 Cathode PS high frequency power supply device TF ₁ , TF ₂ , TF ₃ transformer TR ₁ , TR ₂ , TR ₃ switching element

Claims

A first power source capable of output control, comprising: a DC-DC converter unit using PWM control; and a high-frequency inverter unit for converting a direct current obtained by the DC-DC converter unit into a high-frequency alternating current, and the first power source At least one of which is not subjected to output control comprising a switching element that can be controlled by ON / OFF of the DC input and a high-frequency inverter that converts a DC output from the switching element into a high-frequency AC. A second power supply, a controller that controls synchronization of start and end times of PWM control of the first power supply and switching of the second power supply, an output of the high-frequency inverter section of the first power supply, and the first power supply A gas laser comprising an output synthesis unit for synthesizing the output of the high-frequency inverter unit of the power source of 2 by a transformer coupling High-frequency power supply device of the oscillator.

A first power source capable of output control, comprising: a DC-DC converter unit using PWM control; and a high-frequency inverter unit for converting a direct current obtained by the DC-DC converter unit into a high-frequency alternating current, and the first power source A DC input to the input, and a switching element capable of ON / OFF control of the DC input, and a high-frequency inverter unit that converts a DC output from the switching element into a high-frequency AC, and is not subjected to output control. In the high frequency power supply device for a gas laser oscillator, comprising: a second power source; and a controller that controls synchronization of start and end times of PWM control of the first power source and switching of the second power source. Gas laser oscillation is used to synthesize the output of the high frequency inverter of the power supply and the output of the high frequency inverter of the second power supply. High-frequency power supply device for a gas laser oscillator, which comprises carrying out the discharge portion of the inner.