JPH01117075A - 高周波放電励起レーザ装置 - Google Patents
高周波放電励起レーザ装置Info
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- JPH01117075A JPH01117075A JP62274405A JP27440587A JPH01117075A JP H01117075 A JPH01117075 A JP H01117075A JP 62274405 A JP62274405 A JP 62274405A JP 27440587 A JP27440587 A JP 27440587A JP H01117075 A JPH01117075 A JP H01117075A
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- discharge tube
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- laser device
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- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 21
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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、■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
示しである。８ａ、８ｂ〜１１ａ、ｌｌｂ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。
示す。図において、■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
示しである。８ａ、８ｂ〜１１ａ、ｌｌｂ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。
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。
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。
、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。
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。
〔問題点を解決するための手段〕
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、
。
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。
、 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。
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）ｌａと１ｂ間に存在する浮遊容量を示
す。
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）ｌａ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、１１は第８
図の高周波電源１２の回路の電流であり、■２は同じく
高周波電源１３の回路電流であり、Ｉｏは両回路の干渉
電流とする。Ｚｏ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、■２は同じく
高周波電源１３の回路電流であり、Ｉｏは両回路の干渉
電流とする。Ｚｏは前記の浮遊容量Ｃｆによるインピー
ダンスである。
Ｚｌ、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。
ダンスである。
ここで、高周波電源１２の電圧を８１、角周波数をω１
とし、高周波電源１３の電圧をｅ２、角周波数をω２と
し、両者の位相差をθ。とすると、ｅｌ＝Ｅ、５ｉｎａ
＋、ｔ ｅ ２＝１１．ｓ ｉ ｎ （ω２ｔ＋θ。）と表せ、 Ｘ５ｉｎ （θ２ ＋ｔａｎ −’ｋ）但し、 θ１−ω、ｔ−ω２を一θ。＋θ８−θ。
とし、高周波電源１３の電圧をｅ２、角周波数をω２と
し、両者の位相差をθ。とすると、ｅｌ＝Ｅ、５ｉｎａ
＋、ｔ ｅ ２＝１１．ｓ ｉ ｎ （ω２ｔ＋θ。）と表せ、 Ｘ５ｉｎ （θ２ ＋ｔａｎ −’ｋ）但し、 θ１−ω、ｔ−ω２を一θ。＋θ８−θ。
０ｍ ＝Ａｒ ｇ （（ｚｏ ＋ｚ＋ ） ／ｚｏ
Ｚｌ ）θｂ ＝ Ａ ｒ ｇ （１／ Ｚｏ ）θ
、＝ （１／２） （ω、１＋ω２ｔ＋θ。＋θ８
＋θ、） ｋ＝ （（Ｉａ−Ｉｂ）／ （Ｉａ＋Ｉｂ）） ・
ｊａｎ （θ、／２） Ｉａ＝ｌ （Ｚｏ ＋Ｚ＋ ）／ｚ、ｚｌ ｌ
・Ｅ＋■ ｂ＝ｌ １／ｚｏ ｌ ・Ｅ
２となり、他方の電圧ｅ２の影響が表されている。
Ｚｌ ）θｂ ＝ Ａ ｒ ｇ （１／ Ｚｏ ）θ
、＝ （１／２） （ω、１＋ω２ｔ＋θ。＋θ８
＋θ、） ｋ＝ （（Ｉａ−Ｉｂ）／ （Ｉａ＋Ｉｂ）） ・
ｊａｎ （θ、／２） Ｉａ＝ｌ （Ｚｏ ＋Ｚ＋ ）／ｚ、ｚｌ ｌ
・Ｅ＋■ ｂ＝ｌ １／ｚｏ ｌ ・Ｅ
２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
→閃とすると、 Ｉｂ→Ｏ ｒ ａ−＋Ｅ＋ ／ｌ Ｚｌ ｌ となり、 Ｉｔ ＝Ｅ＋／ｌＺ＋１ｓｉｎ （ω、ｔ＋θ□）θ□
−Ａｒｇ（１／Ｚｒ） が得られ、電圧ｅ２の影響が解消される。
→閃とすると、 Ｉｂ→Ｏ ｒ ａ−＋Ｅ＋ ／ｌ Ｚｌ ｌ となり、 Ｉｔ ＝Ｅ＋／ｌＺ＋１ｓｉｎ （ω、ｔ＋θ□）θ□
−Ａｒｇ（１／Ｚｒ） 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ＩｂＯ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。
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。
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Ｃｆｌ、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Ｚ１１１．２０２は
それぞれの浮遊容量Ｃｆｌ、Ｃｆ２のインピーダンスを
示す。図より明らかなように、Ｉｔ ＝ｅｌ／７：１ −（Ｅ＋ ／ ｌ Ｚｒ ｌ） ｓｉｎ （ａ＋、ｔ＋
θ、）θｍ＋−Ａ ｒ ｇ （１／ Ｚｌ） となり、他方の電圧ｅ２の影響はない。
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Ｃｆｌ、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Ｚ１１１．２０２は
それぞれの浮遊容量Ｃｆｌ、Ｃｆ２のインピーダンスを
示す。図より明らかなように、Ｉｔ ＝ｅｌ／７：１ −（Ｅ＋ ／ ｌ Ｚｒ ｌ） ｓｉｎ （ａ＋、ｔ＋
θ、）θｍ＋−Ａ ｒ ｇ （１／ Ｚｌ） 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ｌａ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）ｌａ及びｉｂ
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。
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ｌａ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）ｌａ及びｉｂ
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。
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）ｌａ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
アルミニニーム等の導電材料で構成されており、放電管
セグメン）ｌａ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。
において、放電管セグメン）ｌａ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
アルミニニーム等の導電材料で構成されており、放電管
セグメン）ｌａ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。
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ｉ ｏ
ｏ ｏｗ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。
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ｉ ｏ
ｏ ｏｗ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。
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。
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。
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１ 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−−−−−−−−−−−−−−一放電管１ ａ、 １
ｂ−放電管セグメント ２−・・・−−一−−−−−−−全反射鏡３−・−−−
−−−−一−−−−出力鏡４−−−−−−−−−−−・
−レーザ光１２〜１５・−高周波電源 １６−・−・−一−−−−放電管セグメント支持体Ｂ・
−一−−−−−−−−−−−−隔壁Ｃｆ−・−−−一−
−−−・−・−浮遊容量特許出願人 ファナック株式会
社 代理人 弁理士 服部毅巖 −■ 区 ａ） 綜 冒 當 区 へ 情ト 派
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１ 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−−−−−−−−−−−−−−一放電管１ ａ、 １
ｂ−放電管セグメント ２−・・・−−一−−−−−−−全反射鏡３−・−−−
−−−−一−−−−出力鏡４−−−−−−−−−−−・
−レーザ光１２〜１５・−高周波電源 １６−・−・−一−−−−放電管セグメント支持体Ｂ・
−一−−−−−−−−−−−−隔壁Ｃｆ−・−−−一−
−−−・−・−浮遊容量特許出願人 ファナック株式会
社 代理人 弁理士 服部毅巖 −■ 区 ａ） 綜 冒 當 区 へ 情ト 派
Claims (2)
- （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。 - （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 |
| 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 |
| US07/363,516 US4964136A (en) | 1987-10-29 | 1988-10-18 | High-frequency discharge pumped 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 true JPH01117075A (ja) | 1989-05-09 |
| JP2509638B2 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) |
Families Citing this family (9)
| 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 |
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