JPH02267985A - Ｃｏ↓２ガスレーザ制御装置 - Google Patents

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ＣＯ２レーザ制御装置に関し、特にＲＦ励起Ｃ
ｏ２レーザのパルスピーク値コントロールニ関するもの
である。

従来の技術 従来、ＲＦ励起ＣＯ２ガスレーザのパルスピーク値コン
トロールについては、パルス出力を得るための出力設定
回路の出力と高周波出力を得るＲＦ電源内に設けられた
電力検出回路の出力とを比較回路に入力し、比較回路の
出力をＲＦ電源内に設けられたプリアンプ回路の入力と
していた。

発明が解決しようとする課題 パルスモードの高周波出力は立ち上シが６μＢなどと要
求され、立ち上りが極めて速いため、パルスの立ち上り
部分でオーバシュートを発生し、このオーバシュートす
るパルスピーク値とパルス出力を得るだめの出力設定回
路の出力が比較回路で比較されるので、フィードバック
する比較回路の出力がダンピングを発生し、パルスモー
ドの高周波出力もパルスごとにダンピングし、大きな問
題を残していた。

本発明は従来の欠点を除去し、パルスの立ち上り部分で
ダンピングが発生しないパルスピークコントロールが得
られるようにしたものである。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために本発明のＣＯ２レーザ制御
装置はレーザ出力の大きさを設定する出力設定回路とサ
ンプルホールド遅延回路と、サンプルホールドパルス回
路とサンプルホールド回路と比較回路と、発振回路の出
力を増幅するプリアンプ回路と高周波電力を検出する電
力検出回路とを具備し、前記出力設定回路の出力を前記
サンプルホールド遅延回路と前記比較回路とに入力し、
該サンプルホールド遅延回路の出力をサンフルホールド
パルス回路に入力し、該サンプルホールドパルス回路の
出力を前記サンプルホールド回路と前記比較回路に入力
し、該サンプルホールド回路に前記電力検出回路の出力
を入力し、該サンプフレホールド回路の出力を前記比較
回路に入力し、該比較回路の出力を前記プリアンプ回路
に入力してなるものである。

また、前記サンプルホールドパルス回路の出力タイミン
グを前記出力設定回路のパルスピーク値。

バルヌ周波数、バルヌ幅の関数として遅らせて立ち上げ
るようにしたものである。

また、前記比較回路に入力する前記サンプルホールド回
路の出力を、該サンプルホールド回路にラッチ、ホール
ドするラッチホールド回路を設け、１パルス遅れて次の
前記出力設定回路の出力と比較するようにしたものであ
る。

作　　用 上記の手段において、サンプルホールド回路と、サンプ
ルホールド遅延回路、サンプルホールドパルス回路を設
け、パルスの立ち上りピーク部分でサンプルし、サンプ
ル後はホールドするので比較回路の入力は変動せず、従
って比較回路の出力も変動せず、波形立ち上シ部分での
ダンピングは発生しない。

実施例 第１図は高周波出力を放電管に注入し、高周波放電によ
って励起されたガスからレーザ光を発生させるようにし
たＣＯ。ガスレーザ装置の制御装置をブロック図として
示している。

第２図は本発明のサンプルホールドパルス回路を示し、
主に第１図のＲＦ電源２の内部に含まれるものを示す。

第３図は本発明のパルスピーク値コントロールの説明図
を示し、第４図は本発明の第２図のタイミング図を示す
。第６図は本発明の第２図の比較回路の一例を示す。

第１図について説明すると、高周波出力を発生するＲＦ
電源２の出力は同軸ケーブル３で負荷トのマツチングを
とるためのマツチングボックス４に伝送される。マツチ
ングボックス４の出力は並列負荷とのバランスをとるた
めに設けられたカップリングコンデンサ６〜７に供給さ
れ、カップリングコンデンサ６〜７には放電管８〜１ｏ
が接続されている。

第２図について説明すると、第２図は一般的なＲＦ電源
のブロック図に本発明の２点鎖線内回路１１を追加した
ものである。

第２図と第４図のタイミング図を用いて説明すると、第
２図の出力設定回路２Ｑの出力は第４図（ロ）に示すよ
うなパルスモード波形が出力されており、第２図の比較
回路２４とサンプルホールド遅延回路２１に入力され、
サンプルホールド遅延回路２１は遅延時間ＴＤ２５を設
けて出力し、サンプルホールドパルス回路２２に入力す
る。

サンプルホールドパルス回路２２は第４図（ハ）に示す
ようなサンプリングパルスＩｇｗ２６を出力し、サンプ
ルホールド回路２３と比較回路２４に入力されるサンプ
ルホールド回路２３には電力検出回路１８からの出力も
入力され、出力には第４図に）に示すような、サンプル
ホールドパルス回路２６の出力２７に同期して変わる出
力が得られる。

第４図（ロ）とに）が入力される比較回路２４の内部で
は第４図（ホ）に示すようなアナログスイッチを開閉す
るだめのアナログスイッチタイミングパルス２８が得ら
れる。

以上の入力により比較回路２４の出力は第４図（へ）に
示すような出力が得られ、プリアンプ回路１３に入力さ
れる。第４図（へ）の太線部２９は、出力設定回路２ｏ
の出力と、サンプルホールド回路２３の出力が第４図（
ホ）の期間だけ比較されていることを示し、他の前の部
分は出力設定回路２ｏの出力を示す。

先に第６図について説明すると、第５図は第２図の比較
回路２４の一部の一例を示したもので、アナログスイッ
チ３０には前述の２回路の出力とアナログスイッチタイ
ミングパルス２８が入力されており、アナログスイッチ
タイミングパルス２８に同期して、出力設定回路２ｏの
出力とサンプルホールド回路２３の出力が誤差増幅器３
１の入力端子に入力される。

誤差増幅器３１の出力は加算器の出力設定器３２の入力
端子に入力され、加算器の出力設定回路３２の出力は、
比較回路２４の出力となる。

ここで第４図（へ）に示すような出力で制御する方法も
あるが、第２図サンプルホールド回路２３内に第４図（
へ）の太線部２９の期間内でラッチ、ホールドするラッ
チホールド回路を設け、このラッチホールド回路の出力
で１パルス後の、次のパルスのピーク値を制御する方法
もあり、この場合、第４図（へ）に示すピークは全て太
線部２９になる。

なお第２図の発振回路１２の出力は数ｍＷ（３ｍｗ）程
度、プリアンプ回路１３の出力は数１０Ｗ（２０Ｗ）程
度、ドライバ回路１４の出力は数１００Ｗ（ａｏＯＷ）
〜数ＫＷ（１，５ＫＷ）程度である。

また３極あるいは４極真空管などを用いた増幅回路１６
の前段には同調回路１６、後段にはタンク回路（同調回
路）１７が接続されている。

第３図について説明すると、第３図（イ）は第２図の出
力設定回路２０の出力を示し、パルス幅ｔｗ３３、パル
ス周波数ｆ３４、パルスピーク値Ｐ　３　ｓを設定し、
（ロ）は第２図の電力検出回路１８を経たＲＦ電源の出
力１９を示し、（ハ）は第２図のサンプルホールドパル
ス回路２２の出力を示す、。

第３図（イ）、（ロ）、（ハ）の点線については第２図
の出力設定回路２ｏのパルスピーク値Ｐ３６が小さい場
合を示し、（ロ）に示すように立ち上９部分のオーバー
シュー）　ＰＰ　３６は小さくなる。また、定格のピー
ク値まで立ち上る時間に対して、ピーク値が小さい場合
は、立ち上り時間は定格のピーク値まで達する時間に対
して比例して小さい。従って、ピーク値に応じてサンプ
ルホールド遅延回路２１のＴＤ２５を決めればよい、。

即ち、パルスピーク値が低ければ、パルスピーク値が高
い場合よりも速くサンプリングすることができ、パルス
幅を狭く、パルス周波数も高くすることができる。Ｔｐ
　２５設定方法は、パルスピーク値Ｐ、パルス周波数ｆ
、パルス幅ｔｗにおいて、本発明の第２図のサンプルホ
ールド遅延回路２１に上述のＰ、ｆ、ｔｗを第２図の出
力設定回路２０から入力し、内部で演算し、最も速くて
確実なサンプリングができるタイミングＴｐ　２５を設
定する。

また上述の演算で算出するＴＤ　２　ｓは回路が複雑、
高価となる場合は、論理回路などを用いて別の手段でパ
ルスの立ち下り時点より決められた時間で立ち上げるよ
うにしてもよい。

なお、第３図（イ）、第４図（イ）の波形は高周波出力
の正の部分のみ示し、負の部分は示してない。

また、第２図において、プリアンプ回路１３内には、高
周波出力を人、切するスイッチ回路と、高周波出力の大
きさをコントロールする減衰回路が内蔵されている。

また、サンプルホールド回路２３内のサンプルホールド
素子はＨレベルでサンプルするものが用いられている。

また、第２図のサンプルホールド回路２１のＴＤ２５、
即ち、第４図のＴＤ２５中もサンプルモードとしてサン
プルする方法もあるが、この場合、サンプルホールド回
路２３の応答性が遅い場合、即ち、出力設定回路２０の
出力がＬになってから再び立ち上る時に、サンプルホー
ルド回路２３の出力もそれに応じて変化するので、応答
性が遅い場合、出力設定回路２０のピーク値指令とは、
ずれて大きくなる。

従って、波形立ち上りのピーク値になった部分で瞬時に
サンプルし、サンプルホールド回路２３の出力を出力設
定回路２ｏの出力ごとに変化させない方がよい場合もあ
る。

従って、本発明のサンプルホールドパルス回路２２を用
いる方法は、サンプルホールド回路２３が高応答でない
安価なサンプルホールド素子を用いる、あるいはｏＰア
ンプなどで構成した安価なデスクリート回路を用いるこ
とができる。

また、ラッチホールド回路を用いる方法については、パ
ルス波形の最初の１パルスは前述の本発明の方法で制御
し、次の２番目のパルスについてｉｄ、１番目のパル７
ビ−り たラッチホールド回路の出力と、出力回路２０の基準値
と比較し、ピーク値を制御する。

この時、２番目のパルスがラッチホールド回路で制御さ
れたピーク値を再び１ラッチホールドし、今度は、２番
目のパルスでランチホールドされた値と出力設定回路２
ｏの基準値とを比較し、３番目のパルスのピーク値を制
御する。

即チ、前のパルスピーク値をラッチホールドし、その値
と基準値とを比較し、次のパルスピーク値を制御するも
のである。

第６図のアナログスイッチ３０へのアナログスイッチタ
イミングパルス２８は従って、１番目のパルスで立ち上
った後はそのままＨレベルでよく、起動回路がり，即ち
出力停止信号がくるまでＨレベルである。

このようにラッチホールド回路は、安定したセミクロー
ズド方式のフィードバック制御とすることができる。

発明の効果 以上のように本発明においてはパルスピーク値のフィー
ドバック制御が、パルス立ち上り部分でのオーバシュー
トがあっても適切，最適なサンプルホールドが行なわれ
るので、パフレス立ち上り部分でのハンチングが生じな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示し、第１図はＣｏ
２ガスレーザ装置の制御装置のブロック図、第２図は同
制御装置のサンプルホールドパルス回路のブロック図、
第３図および第４図はタイミングチャート、第６図は同
制御装置の比較回路の具体例を示す回路図である。 １２・・・・・・発振回路、２１・・・・・・出力設定
回路、２１・・・・・サンプルホールド遅延回路、２２
・・・・・・サンプルホールドパルス回路、２３・・・
・・・サンプルホールド回路、２４・・・・・・比較回
路。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 埒間 第 図 吟聞

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波出力を放電管に注入し、高周波放電によっ
   て励起されたガスからレーザ光を発生させるようにした
   ＣＯ＿２ガスレーザ制御装置において、レーザ出力の大
   きさを設定する出力設定回路とサンプルホールド遅延回
   路と、サンプルホールドパルス回路とサンプルホールド
   回路と比較回路と、発振回路の出力を増幅するプリアン
   プ回路と、高周波電力を検出する電力検出回路とを具備
   し、前記出力設定回路の出力を前記サンプルホールド遅
   延回路と前記比較回路とに入力し、該サンプルホールド
   遅延回路の出力をサンプルホールドパルス回路に入力し
   、該サンプルホールドパルス回路の出力を前記サンプル
   ホールド回路と前記比較回路に入力し、該サンプルホー
   ルド回路に前記電力検出回路の出力を入力し、該サンプ
   ルホールド回路の出力を前記比較回路に入力し、該比較
   回路の出力を前記プリアンプ回路に入力し、前記サンプ
   ルホールドパルス回路の出力タイミングを前記出力設定
   回路の出力のタイミングより遅らせて立ち上るようにし
   たことを特徴とするＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
2. （２）前記サンプルホールドパルス回路の出力タイミン
   グを前記出力設定回路のパルスピーク値，パルス周波数
   ，パルス幅の関数として遅らせて立ち上げるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＣＯ＿２
   ガスレーザ制御装置。
3. （３）前記サンプルホールドパルス回路の出力タイミン
   グを前記出力設定回路の出力の立ち下り時点より以前に
   決められた時間で立ち上げるようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のＣＯ＿２ガ
   スレーザ制御装置。
4. （４）前記比較回路に入力する前記サンプルホールド回
   路の出力を、該サンプルホールド回路にラッチホールド
   するラッチホールド回路を設け、１パルス遅れて次の前
   記出力設定回路の出力と比較するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項または第３項
   記載のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。