JPH01154579A - 交流放電励起レーザ装置 - Google Patents
交流放電励起レーザ装置Info
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- JPH01154579A JPH01154579A JP31340187A JP31340187A JPH01154579A JP H01154579 A JPH01154579 A JP H01154579A JP 31340187 A JP31340187 A JP 31340187A JP 31340187 A JP31340187 A JP 31340187A JP H01154579 A JPH01154579 A JP H01154579A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims 1
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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、レーザ加工等に用いる大出力交流放電励起レ
ーザ装置に関する。
ーザ装置に関する。
（従来の技術）
従来、交流放電励起レーザ装置として第３図に示すもの
があった。
があった。
第３図において、３相交流電圧は整流回路（１０２）に
より直流電圧に変換され、平滑回路（１０３）により電
圧の脈動が少なくされる。ここで整流回路（１０２）は
、第４図に示すように、６個の整流器（１０５）から構
成され、３相交流を全波整流している。また、平滑回路
（１０３）は、第５図に示すようにリアクトル（１０６
）とコンデンサ（１０７）から構成されている。
より直流電圧に変換され、平滑回路（１０３）により電
圧の脈動が少なくされる。ここで整流回路（１０２）は
、第４図に示すように、６個の整流器（１０５）から構
成され、３相交流を全波整流している。また、平滑回路
（１０３）は、第５図に示すようにリアクトル（１０６
）とコンデンサ（１０７）から構成されている。
インバータ（１０８）は第６図に示すように、真空管、
サイリスタ、ＦＥＴ、ＳＩＴまたはトランジスタ等の複
数の電気スイッチ（１０９）から構成され、４個の電気
スイッチ（１０９）の０８時間が制御されることにより
、出力電流が制御されるものであり、動作周波数が１０
０ＫＨｚ程度の弔相インバータである。このインバータ
（１０８）は、直流入力電流検出器（１１０）の検出信
号と電流設定装置（＋１１）の電流設定入力との差をと
り、この差信号を増幅器（１１２）によって増幅した信
号により電気スイッチ（＋０９）の導通率を制御し、イ
ンバータ（１０８）の直流入力電流が電流設定装置（Ｉ
ｌｌ）の入力値と同じ値になるように出力電力が制御さ
れる。インバータ（１０８）の出力電圧は昇圧トランス
（１１３）により電圧が昇圧され、表面が誘電体に覆わ
れた１対の電極（１１４Ａ）、（１１４Ｂ）にこの昇圧
電圧が印加され、電極（１１４Ａ）、（１１４Ｂ）間に
無声放電（１０９）を生じさせる。また、容器（１１６
）内にはレーザ媒質ガス（１１７）を満してあり、無声
放電（１１５）によりレーザ媒質ガス（＋１７）を励起
することによって、無声放電（１１５）部分をはさんで
対向して配置された全反射鏡（１１８）と部分透過鏡（
１１９）とからなる共振器によりレーザ発振を起こし、
レーザ光（１２０）を部分透過鏡（１１９）から取り出
し、レーザ加工等に使用している。
サイリスタ、ＦＥＴ、ＳＩＴまたはトランジスタ等の複
数の電気スイッチ（１０９）から構成され、４個の電気
スイッチ（１０９）の０８時間が制御されることにより
、出力電流が制御されるものであり、動作周波数が１０
０ＫＨｚ程度の弔相インバータである。このインバータ
（１０８）は、直流入力電流検出器（１１０）の検出信
号と電流設定装置（＋１１）の電流設定入力との差をと
り、この差信号を増幅器（１１２）によって増幅した信
号により電気スイッチ（＋０９）の導通率を制御し、イ
ンバータ（１０８）の直流入力電流が電流設定装置（Ｉ
ｌｌ）の入力値と同じ値になるように出力電力が制御さ
れる。インバータ（１０８）の出力電圧は昇圧トランス
（１１３）により電圧が昇圧され、表面が誘電体に覆わ
れた１対の電極（１１４Ａ）、（１１４Ｂ）にこの昇圧
電圧が印加され、電極（１１４Ａ）、（１１４Ｂ）間に
無声放電（１０９）を生じさせる。また、容器（１１６
）内にはレーザ媒質ガス（１１７）を満してあり、無声
放電（１１５）によりレーザ媒質ガス（＋１７）を励起
することによって、無声放電（１１５）部分をはさんで
対向して配置された全反射鏡（１１８）と部分透過鏡（
１１９）とからなる共振器によりレーザ発振を起こし、
レーザ光（１２０）を部分透過鏡（１１９）から取り出
し、レーザ加工等に使用している。
（発明が解決しようとする問題点）
第３図において、インバータ（１０８）の負荷は、等何
回路で示すと第７図のように抵抗及び容量成分、誘導成
分を含むものと考えられる。ここで、インバータを構成
する素子の動作を考察すＷ、＝＝ ７Ｙ ｆ Ｃｇ Ｖ
ｏｐｔＭコー票ただし、ｆ ＝電源周波数 （Ｈ２） （ｇ＝誘電体電気容量（Ｆ） ＶｏｐＬ＝放電維持電圧 〔（Ｖ）零−ピーク値〕 Ｖｏｐ＝電極間電圧 〔（■）零−ピーク値〕 で表される。つまり、ＷＤを大きくするためには、電源
の発振周波数（ｆ）を大にしてやれば良いことが分かる
。言い換えると１．インバータのスイッチング速度を高
速に行わなければならないわけであり、前記ｄｖ／ｄｔ
効果が大きくなるためには、帰還ダイオードにも高速型
を採用する必要があった。従って、部品点数の増大を招
き制御回路が複雑となって、コスト上昇等の要因ともな
っていた。
回路で示すと第７図のように抵抗及び容量成分、誘導成
分を含むものと考えられる。ここで、インバータを構成
する素子の動作を考察すＷ、＝＝ ７Ｙ ｆ Ｃｇ Ｖ
ｏｐｔＭコー票ただし、ｆ ＝電源周波数 （Ｈ２） （ｇ＝誘電体電気容量（Ｆ） ＶｏｐＬ＝放電維持電圧 〔（Ｖ）零−ピーク値〕 Ｖｏｐ＝電極間電圧 〔（■）零−ピーク値〕 で表される。つまり、ＷＤを大きくするためには、電源
の発振周波数（ｆ）を大にしてやれば良いことが分かる
。言い換えると１．インバータのスイッチング速度を高
速に行わなければならないわけであり、前記ｄｖ／ｄｔ
効果が大きくなるためには、帰還ダイオードにも高速型
を採用する必要があった。従って、部品点数の増大を招
き制御回路が複雑となって、コスト上昇等の要因ともな
っていた。
（問題を解決するための手段及び作用）そのため、本発
明ではインバータを構成するスイッチング素子として、
ＭＯＳ型ＦＥＴ （金属酸化被膜電界効果トランジスタ
）を使用する。
明ではインバータを構成するスイッチング素子として、
ＭＯＳ型ＦＥＴ （金属酸化被膜電界効果トランジスタ
）を使用する。
ＭＯＳ型ＦＥＴは構造上ドレイン・ソース間にダイオー
ドが構成され、例えばｎチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴの場
合、ソースがドレインに対して正電位になった時導通し
、最大定格のドレイン電流と同程度の電流を流すことが
可能である。
ドが構成され、例えばｎチャンネルＭＯＳ型ＦＥＴの場
合、ソースがドレインに対して正電位になった時導通し
、最大定格のドレイン電流と同程度の電流を流すことが
可能である。
このダイオードの逆回復時間は非常に速＜、０．２〜０
．３μｓ程度を示す。本発明はＭＯＳ型ＦＥＴのドレイ
ン・ソース間に構造的に含まれるダイオード効果を帰還
ダイオードの代わりに利用することによって、インバー
タの直流入力電力の過大入力を防止し、また昇圧トラン
スの巻線の短縮または、電極の絶縁劣化等の事故に対し
て、過大電流が流れないように防止し、装置の損傷を未
然に防ぐことができる。すなわち、構成部品削減と信頼
性の向上を同時に実現することが可能となる。
．３μｓ程度を示す。本発明はＭＯＳ型ＦＥＴのドレイ
ン・ソース間に構造的に含まれるダイオード効果を帰還
ダイオードの代わりに利用することによって、インバー
タの直流入力電力の過大入力を防止し、また昇圧トラン
スの巻線の短縮または、電極の絶縁劣化等の事故に対し
て、過大電流が流れないように防止し、装置の損傷を未
然に防ぐことができる。すなわち、構成部品削減と信頼
性の向上を同時に実現することが可能となる。
（実施例）
以下、本発明を図に示す実施例について説明する。
第１図にＭＯＳ型ＦＥＴを使用したインバータ回路の装
置例を示す。
置例を示す。
コンバータ装置１はサイリスタ等の電気スイッチにより
構成される。このコンバータ装置１は３相交流電源の位
相を制御することにより直流電圧に変換するものであり
、コンバータ装置１の出力する直流電圧はりアクドル２
とコンデンサ３とから構成される平滑回路により脈動を
少なくされ、ＭＯＳ型ＦＥＴから構成されたインバータ
装置４によって交流電圧に変換される。
構成される。このコンバータ装置１は３相交流電源の位
相を制御することにより直流電圧に変換するものであり
、コンバータ装置１の出力する直流電圧はりアクドル２
とコンデンサ３とから構成される平滑回路により脈動を
少なくされ、ＭＯＳ型ＦＥＴから構成されたインバータ
装置４によって交流電圧に変換される。
ＭＯＳ型ＦＥＴでは、ドレインとソースの間のチャンネ
ルにダイオードが構成され、（ａ）順方向電流を導通ず
るが、逆方向電流は殆ど流さないというスイッチング効
果と（ｂ）金属膜のゲート端子にかけた電圧によって電
流を制御できるという増幅効果を構造上持っている。従
って、このＭＯＳ型ＦＥＴのダイオード効果は、インバ
ータ装置として利用できるのみならず、帰還ダイオード
の代替として作用させることができるため、インバータ
装置の直流過大入力を防止し、装置の損傷という事態か
ら開放される利点をもたらす。この変換された交流電圧
は、トランス５によって電圧を昇圧された後、整合回路
６によりインピーダンス整合及び昇圧され、レーザ媒質
ガスを励起する放電管（又は電極）７に印加され放電を
生ぜしめてレーザ媒質ガスに励起エネルギーを供給する
。
ルにダイオードが構成され、（ａ）順方向電流を導通ず
るが、逆方向電流は殆ど流さないというスイッチング効
果と（ｂ）金属膜のゲート端子にかけた電圧によって電
流を制御できるという増幅効果を構造上持っている。従
って、このＭＯＳ型ＦＥＴのダイオード効果は、インバ
ータ装置として利用できるのみならず、帰還ダイオード
の代替として作用させることができるため、インバータ
装置の直流過大入力を防止し、装置の損傷という事態か
ら開放される利点をもたらす。この変換された交流電圧
は、トランス５によって電圧を昇圧された後、整合回路
６によりインピーダンス整合及び昇圧され、レーザ媒質
ガスを励起する放電管（又は電極）７に印加され放電を
生ぜしめてレーザ媒質ガスに励起エネルギーを供給する
。
こうして励起されたレーザ媒質ガスを介して対向配置さ
れた図示しない全反射鏡及び部分透過鏡から構成された
共振器において、共振器内部のゲインが内部損失を上回
るとレーザ発振が発生し、レーザ光が部分透過鏡より取
り出される。
れた図示しない全反射鏡及び部分透過鏡から構成された
共振器において、共振器内部のゲインが内部損失を上回
るとレーザ発振が発生し、レーザ光が部分透過鏡より取
り出される。
（発明の効果）
本発明によれば、インバータ回路のスイッチング素子に
ＭＯＳ型ＦＥＴを採用し、ＭＯＳ型ＦＥＴから構成され
る電気スイッチを使用することによって、その構造上の
ダイオード効果により帰還用ダイオードが不要になるた
め、装置構成部品点数削減及び複雑な制御回路の回避が
可能となり、装置の信頼性を向上させ、しかも低価格化
を達成することができるという優れた効果が得られる。
ＭＯＳ型ＦＥＴを採用し、ＭＯＳ型ＦＥＴから構成され
る電気スイッチを使用することによって、その構造上の
ダイオード効果により帰還用ダイオードが不要になるた
め、装置構成部品点数削減及び複雑な制御回路の回避が
可能となり、装置の信頼性を向上させ、しかも低価格化
を達成することができるという優れた効果が得られる。
第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は第
１図のインバータ装置のスイッチング回路を構成するＭ
ＯＳ型ＦＥＴの一例を示す図、第３図は従来の実施例を
示す交流放電励起レーザ装置の概念図、第４図は整流回
路の一例を示す図、第５図は平滑回路の一例を示す図、
第６図はインバータの一例を示す図、第７図はインバー
タの負荷の等価回路図、第８図はインバータ回路のスイ
ッチング時の動作を説明する回路図である。 １・・・コンバータ装置 ２・・・リアクトル ３・・・コンデンサ ４・・・インバータ装置 ５・・・昇圧トランス ６・・・整合回路 ７・・・放電管（又は電極） ８・・・ＭＯＳ型ＦＥＴ
１図のインバータ装置のスイッチング回路を構成するＭ
ＯＳ型ＦＥＴの一例を示す図、第３図は従来の実施例を
示す交流放電励起レーザ装置の概念図、第４図は整流回
路の一例を示す図、第５図は平滑回路の一例を示す図、
第６図はインバータの一例を示す図、第７図はインバー
タの負荷の等価回路図、第８図はインバータ回路のスイ
ッチング時の動作を説明する回路図である。 １・・・コンバータ装置 ２・・・リアクトル ３・・・コンデンサ ４・・・インバータ装置 ５・・・昇圧トランス ６・・・整合回路 ７・・・放電管（又は電極） ８・・・ＭＯＳ型ＦＥＴ
Claims (1)
- 商用電源を電気スイッチにより位相を制御して、一定
の直流電圧を得るコンバータ装置と、該コンバータ装置
からの出力を平滑する平滑回路と、該平滑回路を経た直
流電圧をＭＯＳ型ＦＥＴにより、交流電圧に変換するイ
ンバータ装置からなり、該インバータ装置の交流電圧を
誘電体を介した放電電極に給電し、レーザガスを放電さ
せ、その放電電力の一部を光出力として取り出すことを
特徴とする交流放電励起レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31340187A JPH01154579A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 交流放電励起レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31340187A JPH01154579A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 交流放電励起レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01154579A true JPH01154579A (ja) | 1989-06-16 |
Family
ID=18040824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31340187A Pending JPH01154579A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 交流放電励起レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01154579A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208747A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Amada Eng Center Co Ltd | レーザ発振器用電源装置 |
-
1987
- 1987-12-11 JP JP31340187A patent/JPH01154579A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208747A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Amada Eng Center Co Ltd | レーザ発振器用電源装置 |
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