JPH01241881A - パルス発振レーザー電源装置 - Google Patents

パルス発振レーザー電源装置

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Publication number
JPH01241881A
JPH01241881A JP63070003A JP7000388A JPH01241881A JP H01241881 A JPH01241881 A JP H01241881A JP 63070003 A JP63070003 A JP 63070003A JP 7000388 A JP7000388 A JP 7000388A JP H01241881 A JPH01241881 A JP H01241881A
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JP
Japan
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laser
current
discharge
capacitor
oscillation
Prior art date
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Pending
Application number
JP63070003A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiharu Okada
俊治 岡田
Yuji Uesugi
雄二 植杉
Masashi Makino
牧野 正志
Kunio Nakada
中田 邦夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to KR1019890003659A priority patent/KR890015469A/ko
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ一応用加工、レーザ一応用計測、ある
いは医療用レーザー等に用いられるパルス発振レーザー
電源装置に関するものである。
従来の技術 近年、レーザー装置は加工、計測、医療等、様々な分野
に適用されるようになっており、また、適用する対象に
応じて異なるレーザー発振波長。
レーザー発振形熊、レーザー出力等のレーザーの21\
−ノ 特性を示すパラメーターが選択されて用いられている。
レーザー発振形態は連続発振とパルス発振の2つに大き
く分けられるが、この内パルス発振はそのピーク出力が
高いことに特徴があり、穴明け、スポット溶接等に広く
用いられている。丑だ、パルス発振とQスイッチを組み
合わせると、パルス発振のみの場合と比較してピーク出
力が1×1o6倍程度にもなり、その用途はさらに広く
なる。
第5図に従来のパルレフ発振レーザー電源装置の構成図
を示す。10は交流を直流に整流すると共に所定の電圧
寸で昇圧しコンデンサーを充電するコンデンサー充電回
路であり、11はコンデンサ+、12idコイル、13
はサイリスク、14はシマー回路、15は内部トリガー
回路である。まだ16はパルス発振固体し〜ザ−におい
てレーザー媒質(図示せず)を励起するために用いられ
るフラッシュランプである。
以上のように構成されたパルス発振レーザー電源装置に
ついて、以下その動作について説明する3゜3 /\−
7 まずフラッシュランプ16にシマー回路14により所定
の電圧が印加され、内部トリガー回路15で発生した高
電圧のトリガーパルスが加えられると、数百ミリアンペ
アのシマー電流が連続的にランプ16に流れて、ランプ
16のインピーダンスを下ケル。続いて、コンデンサー
11が充電され、充電が完了するとサイリスタ13にゲ
ート信号が送られサイリスタが開く。ランプ16のイン
ピーダンスはシマー電流により低下しているため、コン
デンサー11からの放電電流は、コイ/l/12を通っ
て容易にフラッシュランプ16を発光させ、その発光に
よりレーザー媒質を励起する。コンデンサーが放電され
ると、再度充電が始まり、充電完了後は次のゲート信号
により放電が開始され、以降同様な動作の繰り返しとな
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、」−記のような構成ではパルス発振レー
ザーとQスイッチを組み合わせた場合に問題点を有する
以−ト、問題点について第6図を参照しながら説明する
一般に知られているように、パルス発振レーザーにおけ
るQスイッチは、コンデンサーからの放電によりフラッ
シュランプが発光してレーザー媒質の励起が始まった後
も、ある適当な時間レーザー発掘を止めておき、急に発
振を開始させることにより、いわゆるジャイアントパル
スと言われるパルス幅が短かく、ビークパワーの高いレ
ーザー出力を発生させるものである。第6図aはコンデ
ンサーからの放電電流特性図(レーザー媒質を励起させ
るフランシュランプの発光強度にほぼ比例する。)であ
り、同図すはレーザー媒質内に蓄積されるエネルギー特
性図を示し同図Cはレーザー出力特性図を示す。レーザ
ー発振は放電開始後レーザー媒質中に蓄積されるエネル
ギーが最大となる時刻t。丑では止められており、その
間レーザー媒質内部にエネルギーが蓄積され、時刻t。
で急に発振が開始されると蓄積されたエネルギーは短時
間でレーザーの出力に変換される。
第6図から明らかなように、レーザー出力は時 A−7 刻t0において短時間で放出されるため、時刻t。
以降の放電電流はレーザーの出力に寄与しないことにな
る。寄与しない放電電流は損失と寿って電源の入力に対
するレーザー出力の効率を下げると共に、レーザー媒質
に不要な熱を発生させ、レーザーの繰り返し動作を制限
する等の間顧がある。
本発明は」−記問題に鑑み、Qスイッチパルス発振レー
ザーにおいて、レーザーの繰り返し動作を向上させ、か
つ放電電流の損失を低減しようとするものである。
課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のパルス発振レー
ザー電源装置は、パルス励起用ランプを発光させるため
充放電回路からの放電電流を放電の途中で遮断する遮断
回路と、遮断後の放電電流を前記充放′市回路に流入さ
せる回路とを備えたものである。
作  用 この構成によって発振に寄与しない放電電流を再度コン
テンサーに充電することが可能となり、61\−ノ 放電電流の損失及びレーザー媒質中に蓄積される不要な
熱の発生を低減できる。
実施例 以下本発明の一実施例のパルス発振レーザー電源装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例におけるパルス発振レーザー
電源装置の回路図である。第1図において、1は交流を
直流に整流するためのインバーター回路、2はコンデン
サー、3はコイル、4は放電用サイリスタ、5は電流遮
断用サイリスタ、6は回生用ダイオード、7はシマー回
路、8は内部トリガー回路である。
また、9はパルス発振固体レーザーにおいて、レーザー
媒質を励起するために一般的に用いられるフラッシュラ
ンプである。
以上のように構成されたパルス発振レーザー電源装置を
Qスイッチパルス発振レーザーに用いたときの動作を説
明する。
まず、フラッシュランプ9にシマー回路7より電圧が印
加され、内部トリガー回路8により高電7 へ−7 圧のトリガーパルスが加えられると、フラッシュランプ
9には数百ミリアンペアのシマー電流が連続的に流れて
フラッシュランプ9のインピーダンスを下げる。続いて
コンテンサー2が充電され、充電が完了した後、放電用
サイリスタ4にゲート信号が送られてサイリスタが開き
、コンデンサ2からの放電電流がコイル3を通ってフラ
ッシュランプ9に流れて発光が開始される。そして、Q
スイッチパルスレーザ−発振器において、レーザー発振
を止めた状態から急速に発振を立上げ、ジャイアントパ
ルスを発生させた直後に電流遮断用サイリスタ5を開く
と、フラノンユランプ9に流れていた放電電流は電流遮
断用サイリスタ5を通って一旦コンデンザー2を逆充電
した後、回生用ダイオード6を通ってコンテンサー2に
再充電される。なお、電流遮断用サイリスタ5を開く時
刻の設定は放電開始後、終了までの間任意の時刻に設定
できるようになっており、ジャイアンレ幻レス発生の直
後に限定されない。なお、サイリスタ4゜5は開いた後
、開もつづけるので々く、適当な時(ダイオード6に電
流が流れた後)に閉じることになる。
第2図に、電流遮断用サイリスタ5を開く時刻t0を、
放電開始を0時として変化させたときのフラッシュラン
プ9を流れる放電電流波形の例を示す。このとき、コン
デンサー2の容量は200μF1充電電圧は2000■
、コイル3は200μH1フラツシユランプ9はボア径
80、アーク長100咽のキセノンフランシュランプを
用いている。各波形とも、時刻上〇において電流が遮断
されていることを示している。
第3図に電流遮断時刻t。を変化させたときにコンデン
サー2に再充電されるエネルギーを、充電完了後、放電
開始前のコンテンサ−2のエネルギーを100%として
示した。条件は第2図と同様であり、コンデンサー容量
を100μFと200μFの2通りとしている。多い箇
所で26%のエネルギーが再充電されている。
第4図には、電流遮断時刻t。を変化させたときの、最
大充放電繰り返し速度の変化を示す。こ91\−7 のとき、充放電繰り返し速度とは単位時間当りの繰り返
し数で定義し、捷だ、電流遮断を行わないときの最大繰
り返し速度を1として相対化している。条件は第2図と
同様である。電流遮断を行うと最大充放電繰り返し速度
が大きくなることがわかる。
以上のように本実施例によれば、コンデンサーからフラ
ッシュランプに放電される電流を放電の途中で遮断し、
かつ遮断後の放電電流をコンデンサーに再充電する回路
を設けることにより、パルス発振レーザーにQスイッチ
を用いた場合に、ジャイアン1−パルス発生後の、レー
ザー発振に寄与しない放電電流をコンテンサーに再充電
して、エネルギーを回生させることができ、電源の効率
が最大25%程度向上すると共に、最大充放電繰り返し
速度も大きくすることが可能となる。
発明の効果 以上のように本発明は、パルス励起用ランプを流れ、ラ
ンプを発光させる充放電回路からの放電電流を放電の途
中で遮断し、その電流を充放重囲10’\−/゛ 路の充電電流とすることによりパルス発振レーザーにQ
スイッチを用いたような場合、電源の入力に対するレー
ザー出力の効率を向上させ、不要な熱の発生を低減する
と共に、最大充放電繰り返し速度をも向上させることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるパルス発振レーザー
電源装置の回路構成図、第2図は(、)〜(d)は同放
電電流特性図、第3図は同電流遮断時間とコンデンサー
に再充電されるエネルギーとの関係を示した図、第4図
は同電流遮断時間と充放電繰り返し速度(相対値)との
関係を示した図、第5図は従来のパルス発振レーザー電
源装置の回路構成図、第6図(a)は従来のパルス発振
レーザー電源装置の放電電流特性図、同図(b)は同蓄
積エネルギー特性図、同図(C)は同レーザー出力特性
図である。 1・・・・・・インバーター回路、2・・・ ・コンデ
ンサー、3・・・・・コイル、5・・・・・・電流遮断
用サイリスタ、6・・・・・・回生用ダイオード、7・
 ・シマー回路、9・・・・・・フラッシュランプ。 第2図 第3図 鬼混直餠待間(〃5う

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. パルス励起用ランプを流れ、前記ランプを発光させる充
    放電回路からの放電電流の前記ランプへの供給を放電の
    途中で遮断する遮断回路と、前記遮断回路により遮断さ
    れた放電電流を前記充放電回路に流入させる回路とを備
    えたパルス発振レーザー電源装置。
JP63070003A 1988-03-24 1988-03-24 パルス発振レーザー電源装置 Pending JPH01241881A (ja)

Priority Applications (2)

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JP63070003A JPH01241881A (ja) 1988-03-24 1988-03-24 パルス発振レーザー電源装置
KR1019890003659A KR890015469A (ko) 1988-03-24 1989-03-23 펄스발진레이저 전원장치

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JP63070003A JPH01241881A (ja) 1988-03-24 1988-03-24 パルス発振レーザー電源装置

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