JPH01173678A - 炭酸ガスレーザ装置 - Google Patents
炭酸ガスレーザ装置Info
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- JPH01173678A JPH01173678A JP32992287A JP32992287A JPH01173678A JP H01173678 A JPH01173678 A JP H01173678A JP 32992287 A JP32992287 A JP 32992287A JP 32992287 A JP32992287 A JP 32992287A JP H01173678 A JPH01173678 A JP H01173678A
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- carbon dioxide
- electrodes
- power supply
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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
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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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は炭酸ガス・レーザ装置に関する。
（従来の技術）
炭酸ガスレーザは２酸化炭素の回転振動準位間の遷移を
利用するもので、１０．６μｌ付近の赤外波長で発信し
、出力が極めて大きく、効率が１０％程度と高いのが特
徴である。レーザ気体としてＨｅ、Ｎ。
利用するもので、１０．６μｌ付近の赤外波長で発信し
、出力が極めて大きく、効率が１０％程度と高いのが特
徴である。レーザ気体としてＨｅ、Ｎ。
ＣＯ２の混合気体を使用するが、放電で気体が分解劣化
するために、少しずつ新鮮な気体を補給しながら動作さ
せるガスフロー形も適用されている。
するために、少しずつ新鮮な気体を補給しながら動作さ
せるガスフロー形も適用されている。
この高効率で大出力が得られる炭酸ガスレーザの最大の
用途は材料加工であり、出力数百Ｗまでの小形装置は電
子工業に使用するセラミックス基板のスクライビングな
どに用いられている。これに対して出力５００Ｗ以上の
大出力レーザは、主として金属材料の溶断、溶接、焼入
れなどに適用され、従来方法に比較して精密で高品質加
工ができるので賞月されているのが現状である。
用途は材料加工であり、出力数百Ｗまでの小形装置は電
子工業に使用するセラミックス基板のスクライビングな
どに用いられている。これに対して出力５００Ｗ以上の
大出力レーザは、主として金属材料の溶断、溶接、焼入
れなどに適用され、従来方法に比較して精密で高品質加
工ができるので賞月されているのが現状である。
しかも、この炭酸ガスレーザは、連続発振ばかりでなく
、パルス発振を行わせることもできる。
、パルス発振を行わせることもできる。
しかし、連続発振用装置で、単に放電電流を断続しただ
けでは高いピークパワーは得られないので、大気圧程度
の高い圧力のレーザガスを容器に収め、グロー放電を安
定、に開始させるための補助的な電離手段を使用する場
合もある。
けでは高いピークパワーは得られないので、大気圧程度
の高い圧力のレーザガスを容器に収め、グロー放電を安
定、に開始させるための補助的な電離手段を使用する場
合もある。
印加電圧を下げるために管（光軸方向）に直交して放電
電極を設置し、立上がりの速い数十ＫＶの高電圧パルス
で放電励起する装置も開発された。
電極を設置し、立上がりの速い数十ＫＶの高電圧パルス
で放電励起する装置も開発された。
加工用炭酸ガスレーザ装置において、レーザ管を複数の
短い管に分割し、ミラーを使用してそれらを連結し、い
わゆる折返し構造としてコンパクト化を図っている。
短い管に分割し、ミラーを使用してそれらを連結し、い
わゆる折返し構造としてコンパクト化を図っている。
この折返し構造を適用し、連続発振だけでなくパルス発
振も可能な典型的な炭酸ガスレーザ装置では約２０Ｔｏ
ｒｒの炭酸ガス、ヘリウムならびに窒素からなる混合ガ
スを容器に封入し、しかも開始したグロー放電を維持す
る必要がある。
振も可能な典型的な炭酸ガスレーザ装置では約２０Ｔｏ
ｒｒの炭酸ガス、ヘリウムならびに窒素からなる混合ガ
スを容器に封入し、しかも開始したグロー放電を維持す
る必要がある。
この混合ガスを封入した容器は細長くて気密に形成し、
その両端にカソード（Ｃａｔｈｏｄ）とアノード（Ａｎ
ｏｄ）を設置しこれを定電流電源に接続するのが一般的
な構造である。なお前述のミラーなどによる折返し構造
であることは変らないが、ミラーを含めた詳細な説明は
省略する。
その両端にカソード（Ｃａｔｈｏｄ）とアノード（Ａｎ
ｏｄ）を設置しこれを定電流電源に接続するのが一般的
な構造である。なお前述のミラーなどによる折返し構造
であることは変らないが、ミラーを含めた詳細な説明は
省略する。
ところで、この炭酸ガスレーザ装置でグロー放電を開始
しかつ維持する必要があり、その放電開始電圧は約２０
にＶ／ｍであり、５０ｍＡにおける放電維持電圧は約１
０ＫＶ／ｍである。
しかつ維持する必要があり、その放電開始電圧は約２０
にＶ／ｍであり、５０ｍＡにおける放電維持電圧は約１
０ＫＶ／ｍである。
１ｍの容器長を持つ炭酸ガスレーザ装置にあっては５０
ｍＡの負荷電流で必要とされる電源電圧が１０ＫＶ／ｍ
であるにかかわらず、５０ｍＡで２０ＫＶの電源電圧が
必要になる。
ｍＡの負荷電流で必要とされる電源電圧が１０ＫＶ／ｍ
であるにかかわらず、５０ｍＡで２０ＫＶの電源電圧が
必要になる。
ところで、前述の説明では１個の定電流電源を設置する
例を示したが、これより小容量の第２ｆｆｉ源をこの定
電流電源を並列もしくは直列に接続して放電を開始する
ために初期高電圧をこの第２電源から供給する場合もあ
る。
例を示したが、これより小容量の第２ｆｆｉ源をこの定
電流電源を並列もしくは直列に接続して放電を開始する
ために初期高電圧をこの第２電源から供給する場合もあ
る。
（発明が解決しようとする問題点）
以上のように折込み構造を備えた炭酸ガスレーザ装置で
は主電源の外に他の電源が必要であり、これに伴って部
品点数が増える難点がある。
は主電源の外に他の電源が必要であり、これに伴って部
品点数が増える難点がある。
本発明は上記欠点を除去した新規な炭酸ガスレーザ装置
を提供することを特徴とするものである。
を提供することを特徴とするものである。
（問題点を解決するための手段）
この目的を達成するのに本発明では主として炭酸ガスを
封入した細長い容器端に相対向して電極を設置し、この
両電極間に位置する細長い容器には定電流電源に接続す
る第３電極を形成する手法を採用する。
封入した細長い容器端に相対向して電極を設置し、この
両電極間に位置する細長い容器には定電流電源に接続す
る第３電極を形成する手法を採用する。
（作 用）
この細長い容器に設置する第３′Ｗ１極形成位置は相対
向して形成するカソード電極に近い位置もしくはアノー
ド電極に接近した位置でもよい、即ちアノード電極に接
近した位置に設けた場合にはこの第３電極電位はアノー
ド電極より高くなり、トリガ的に一部の混合ガスが電離
して放電がし易くなる。
向して形成するカソード電極に近い位置もしくはアノー
ド電極に接近した位置でもよい、即ちアノード電極に接
近した位置に設けた場合にはこの第３電極電位はアノー
ド電極より高くなり、トリガ的に一部の混合ガスが電離
して放電がし易くなる。
一部カソード電極に近い位置に第３電極を形成した場合
には両電極間に放電が開始され、電流の増加に従って第
３電極に付属して設置する電流制限器による電圧降下が
大きくなり、カソード電極とアノード電極間で放電し易
くなって両電極間に電流が流れる。
には両電極間に放電が開始され、電流の増加に従って第
３電極に付属して設置する電流制限器による電圧降下が
大きくなり、カソード電極とアノード電極間で放電し易
くなって両電極間に電流が流れる。
この時カソード電極と第３電極間に存在する混合ガスの
内部抵抗が減少するために両電極間の電位差は小さくな
り第３？！！極に流れる電流は少なくなる。
内部抵抗が減少するために両電極間の電位差は小さくな
り第３？！！極に流れる電流は少なくなる。
従って従来複数の定電流電源を必要としてぃたのに対し
て単一の定電流電源により炭酸ガスレーザ装置を駆動可
能になる。
て単一の定電流電源により炭酸ガスレーザ装置を駆動可
能になる。
（実施例）
本発明を第１図及び第２図により詳述する。
第１図に示すように炭酸ガスレーザ装置即ちレーザ放電
管１は、細長くて気密な容器２の端部に相対向すして電
極３，４即ちカソード電極３とアノード電極４を設置す
るが、この両電極間に位置する容器２には第３ｆｆｉ極
５も形成する。この形成位置は前述のようにカソード電
極３あるいはアノード電極４のいずれかに近接しても差
支えない。
管１は、細長くて気密な容器２の端部に相対向すして電
極３，４即ちカソード電極３とアノード電極４を設置す
るが、この両電極間に位置する容器２には第３ｆｆｉ極
５も形成する。この形成位置は前述のようにカソード電
極３あるいはアノード電極４のいずれかに近接しても差
支えない。
この細長くて気密な容器２には二酸化炭素即ち炭素ガス
、ヘリウム及び窒素からなる混合ガスを２０Ｔｏｒｒ封
入し、更にこのレーザ放電管１の回路としてはカソード
電極３と第３電極５間に抵抗器６を挿入接続し、更にカ
ソード電極３とアノード電極４間には定電流電源７を接
続する。
、ヘリウム及び窒素からなる混合ガスを２０Ｔｏｒｒ封
入し、更にこのレーザ放電管１の回路としてはカソード
電極３と第３電極５間に抵抗器６を挿入接続し、更にカ
ソード電極３とアノード電極４間には定電流電源７を接
続する。
前述のように２０Ｔｏｒｒの混合ガスにより長さ１ｍの
放電を発生する第３電極５とアノード電極４間距離が０
．７ｍのレーザ放電管１では、この両電極間の放電開始
電圧は約１４ＫＶで、第３電極５とカソード電極３間に
おける放電開始電圧２０ＫＶ程度より低い。
放電を発生する第３電極５とアノード電極４間距離が０
．７ｍのレーザ放電管１では、この両電極間の放電開始
電圧は約１４ＫＶで、第３電極５とカソード電極３間に
おける放電開始電圧２０ＫＶ程度より低い。
従って定電流電源７の電源電圧がほぼ１５ＫＶに達する
と第３電極５とアノード電極４間に放電が起きる。
と第３電極５とアノード電極４間に放電が起きる。
又抵抗器６の抵抗値を２５０にオームとし、２０ｍＡま
で電流を増加すると第３電極とアノード電極４間の抵抗
は約９ｖに低下する。この抵抗器６の電圧降下によりカ
ソード電極３と第３電極５の電位差は５ＫＶになり、第
３電極５に流す電流を増加するよりカソード電極３とア
ノード電極４間に放電を開始する方が容易となり、この
両電極間に電流が流れると放電維持電圧は低下し、５０
ｍＡの特約１０ＫＶに達する。
で電流を増加すると第３電極とアノード電極４間の抵抗
は約９ｖに低下する。この抵抗器６の電圧降下によりカ
ソード電極３と第３電極５の電位差は５ＫＶになり、第
３電極５に流す電流を増加するよりカソード電極３とア
ノード電極４間に放電を開始する方が容易となり、この
両電極間に電流が流れると放電維持電圧は低下し、５０
ｍＡの特約１０ＫＶに達する。
更にこの時点では第３電極５とカソード電極３の電位差
は約３Ｋｖで抵抗器６には１２ｍＡの電流が流れ３６Ｗ
の電力が消費される。
は約３Ｋｖで抵抗器６には１２ｍＡの電流が流れ３６Ｗ
の電力が消費される。
第２図には二極管８を抵抗器６の代わりに設置する他の
実施例を示すが、この電流制限器とじて二極管８を適用
するこの回路では二極管８のグリッドと陰極間に電流検
出用抵抗器９を設置する。
実施例を示すが、この電流制限器とじて二極管８を適用
するこの回路では二極管８のグリッドと陰極間に電流検
出用抵抗器９を設置する。
この回路ではこの電流検相抵抗器９に全放電電流が流れ
るので、カソード電極３を流れる電流が増加するに従っ
て第３電極５を流れる電流は減少して最終的にはＯとな
るのが特徴である。
るので、カソード電極３を流れる電流が増加するに従っ
て第３電極５を流れる電流は減少して最終的にはＯとな
るのが特徴である。
このために低損失でレーザ放電管の全長にわたって−様
な放電が実現する。
な放電が実現する。
このように本発明では放電開始時にだけに必要な高電圧
を低下することができるので、単一の電源による比較的
簡単な構造の炭酸ガスレーザ装置を実現したものである
。
を低下することができるので、単一の電源による比較的
簡単な構造の炭酸ガスレーザ装置を実現したものである
。
更にこの炭酸ガスレーザ装置では気密な容器番こ設置す
る第３電極の設置位置をカソード電極とアノード電極夫
々に接近させても良い。
る第３電極の設置位置をカソード電極とアノード電極夫
々に接近させても良い。
第１図ならびに第２図は本発明に係る炭酸ガスレーザ装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
Claims (1)
- 主として炭酸ガスを封入した細長い容器と、この細長い
容器端に設置する相対向する電極と、この電極に接続す
る定電流電源と、この両電極間に位置する前記細長い容
器に形成し定電流電源に接続する第３電極とを具備する
ことを特徴とする炭酸ガスレーザ装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32992287A JPH01173678A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 炭酸ガスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32992287A JPH01173678A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 炭酸ガスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01173678A true JPH01173678A (ja) | 1989-07-10 |
Family
ID=18226768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32992287A Pending JPH01173678A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 炭酸ガスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01173678A (ja) |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP32992287A patent/JPH01173678A/ja active Pending
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