JPH03102889A - 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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- JPH03102889A JPH03102889A JP24021789A JP24021789A JPH03102889A JP H03102889 A JPH03102889 A JP H03102889A JP 24021789 A JP24021789 A JP 24021789A JP 24021789 A JP24021789 A JP 24021789A JP H03102889 A JPH03102889 A JP H03102889A
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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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
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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】
［発四の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、大出力のガスレーザ装置に係り、特に、レー
ザ媒質ガスとしてＣＯ２ガスを用いた炭酸ガスレーザ装
置に関するものである。
ザ媒質ガスとしてＣＯ２ガスを用いた炭酸ガスレーザ装
置に関するものである。
（従来の技術）
一般に、大出力の炭酸ガスレーザ装置においては、送風
機によりレーザ媒質ガスを放電励起部に高速循環させて
、陰極・陽極間のグロー放電により励起し、レーザ媒質
ガスのガス流と直交する方向に光軸を有する光共振器の
作用でレーザ出力を取り出している。この種の炭酸ガス
レーザ装置の一例を第４図に示した。即ち、レーザ風洞
１の内部には、放電励起部２と冷却装置３及び送風機４
が設けられている。また、放電励起部２は、複数個に分
割したピン状陰極５とこれに対向配置された棒状の陽極
６及びこれらの電極間に循環されるレーザ媒質ガスのガ
ス流７と直交する方向に光軸を配置した光共振器８ａ，
８ｂとから構成されている。さらに、前記ピン状陰極５
には、電源１０との間に、グロー放電を並列して安定し
た状態で点弧させるための安定化インピーダンス９が接
続されている。また、レーザ媒質ガスとしては、例えば
、ＣＯ２ 、Ｎ２ 、Ｈｅガスを含む混合ガスが用いら
れ、約３０〜１００Ｔｏ ｒ ｒ程度の圧力でレーザ風
洞１内に封入されている。なお、放電励起部２内に循環
されるレーザ媒質ガスのガス流７の速度は、数１０ｍ／
Ｓ〜数１００ｍ／ｓ程度である。
機によりレーザ媒質ガスを放電励起部に高速循環させて
、陰極・陽極間のグロー放電により励起し、レーザ媒質
ガスのガス流と直交する方向に光軸を有する光共振器の
作用でレーザ出力を取り出している。この種の炭酸ガス
レーザ装置の一例を第４図に示した。即ち、レーザ風洞
１の内部には、放電励起部２と冷却装置３及び送風機４
が設けられている。また、放電励起部２は、複数個に分
割したピン状陰極５とこれに対向配置された棒状の陽極
６及びこれらの電極間に循環されるレーザ媒質ガスのガ
ス流７と直交する方向に光軸を配置した光共振器８ａ，
８ｂとから構成されている。さらに、前記ピン状陰極５
には、電源１０との間に、グロー放電を並列して安定し
た状態で点弧させるための安定化インピーダンス９が接
続されている。また、レーザ媒質ガスとしては、例えば
、ＣＯ２ 、Ｎ２ 、Ｈｅガスを含む混合ガスが用いら
れ、約３０〜１００Ｔｏ ｒ ｒ程度の圧力でレーザ風
洞１内に封入されている。なお、放電励起部２内に循環
されるレーザ媒質ガスのガス流７の速度は、数１０ｍ／
Ｓ〜数１００ｍ／ｓ程度である。
この様に構成された炭酸ガスレーザ装置においては、電
源１０からピン状陰極５と陽極６との間に数１０００Ｖ
以上の高電圧を印加してグロー放電１１を発生させ、こ
の放電エネルギーによってレーザ媒質ガスを励起する。
源１０からピン状陰極５と陽極６との間に数１０００Ｖ
以上の高電圧を印加してグロー放電１１を発生させ、こ
の放電エネルギーによってレーザ媒質ガスを励起する。
この時、光共振器８ａ，ｇｂの作用によってレーザ発振
が起こり、レーザ媒質ガスのガス流７方向及び放電方向
と直交する方向にレーザ出力１２が得られる。
が起こり、レーザ媒質ガスのガス流７方向及び放電方向
と直交する方向にレーザ出力１２が得られる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記の様な炭酸ガスレーザ装置には、以
下に述べる様な解決すべき課題があった。
下に述べる様な解決すべき課題があった。
即ち、放電によってレーザガスが分解し、主として０２
ガスが発生することにより放電が不安定になったり、放
電電圧の上昇が生じることである。
ガスが発生することにより放電が不安定になったり、放
電電圧の上昇が生じることである。
この様に放電が不安定になると、いわゆるストリーマ状
アークが発生してレーザ出力が低下し、また、放電電圧
の」二昇は、電源の状態によって注入電力の変化を生じ
、アークを生じるといった不安定な状態となる。
アークが発生してレーザ出力が低下し、また、放電電圧
の」二昇は、電源の状態によって注入電力の変化を生じ
、アークを生じるといった不安定な状態となる。
本発明は、以」二の欠点を解消するために提案されたも
ので、その目的は、レーザガスの分解による放電不安定
や出力低下を防止した、信頼性が高く、効率の良い炭酸
ガスレーザ装置を提供することにある。
ので、その目的は、レーザガスの分解による放電不安定
や出力低下を防止した、信頼性が高く、効率の良い炭酸
ガスレーザ装置を提供することにある。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明の炭酸ガスレーザ装置は、放電部内のレーザガス
の分解状態を検出する放電部状態測定部と、その測定値
を基準値と比較して、後述する触媒システム制御部及び
レーザガス制御弁に制御信号を送出する比較判定部と、
レーザ発振器本体内よりレーザガスを抽出し、炭酸ガス
を再生する触媒反応装置と、前記触媒反応装置の動作状
態を制御する触媒システム制御部と、レーザ発振器本体
に供給されるレーザガス流量を制御するレーザガス制御
弁とを有し、放電部内のレーザガスの分解状態に応じて
、触媒反応装置を制御することを特徴とするものである
。
の分解状態を検出する放電部状態測定部と、その測定値
を基準値と比較して、後述する触媒システム制御部及び
レーザガス制御弁に制御信号を送出する比較判定部と、
レーザ発振器本体内よりレーザガスを抽出し、炭酸ガス
を再生する触媒反応装置と、前記触媒反応装置の動作状
態を制御する触媒システム制御部と、レーザ発振器本体
に供給されるレーザガス流量を制御するレーザガス制御
弁とを有し、放電部内のレーザガスの分解状態に応じて
、触媒反応装置を制御することを特徴とするものである
。
（作用）
本発明の炭酸ガスレーザ装置によれば、放電部の状態を
常時監視し、その状態の変化に応じて、触媒制御システ
ムを制御することができるので、炭酸ガス再生川の触媒
は常に最適な状態に維持され、また、レーザ発振器の長
期運転が可能となり、安定したレーザ出力が得られる。
常時監視し、その状態の変化に応じて、触媒制御システ
ムを制御することができるので、炭酸ガス再生川の触媒
は常に最適な状態に維持され、また、レーザ発振器の長
期運転が可能となり、安定したレーザ出力が得られる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図に基づいて具
体的に説明する。
体的に説明する。
本実施例においては、第１図に示した様に、レーザ発振
器本体２１には、放電部状態測定部として、放電部に印
加されるグロー電圧を検出するグロー電圧検出部２２が
接続され、このグロー電圧検出部２２によって検出され
た電圧が比較判定部２３に送出されるように構成されて
いる。この比較判定部２３は、検出されたグロー電圧を
基準値と比較し、後述する触媒システム制御部２６及び
レーザガス制御弁２７に制御信号を送出するものである
。また、前記レーザ発振器本体２１には、レーザガス循
環ポンプ２５を介して触媒反応装置２４が配設されてい
る。この触媒反応装置２４は、レーザガス循環ポンプ２
５によってレーザ発振器本体内より抽出されたレーザガ
スに作用して、ＣＯと０２に分解したレーザガスの主戊
分ＣＯ２を再生するものである。また、この触媒反応装
置２４の動作状態は、触媒システム制御部２６によって
制御されるように構成され、この触媒システム制御部２
６には、前記比較判定部２３より制御信号が人力される
。また、前記レーザ発振器本体２１には、レーザガス制
御弁２７を介して、外部よリレーザガスが導入されるよ
うに構成されている。
器本体２１には、放電部状態測定部として、放電部に印
加されるグロー電圧を検出するグロー電圧検出部２２が
接続され、このグロー電圧検出部２２によって検出され
た電圧が比較判定部２３に送出されるように構成されて
いる。この比較判定部２３は、検出されたグロー電圧を
基準値と比較し、後述する触媒システム制御部２６及び
レーザガス制御弁２７に制御信号を送出するものである
。また、前記レーザ発振器本体２１には、レーザガス循
環ポンプ２５を介して触媒反応装置２４が配設されてい
る。この触媒反応装置２４は、レーザガス循環ポンプ２
５によってレーザ発振器本体内より抽出されたレーザガ
スに作用して、ＣＯと０２に分解したレーザガスの主戊
分ＣＯ２を再生するものである。また、この触媒反応装
置２４の動作状態は、触媒システム制御部２６によって
制御されるように構成され、この触媒システム制御部２
６には、前記比較判定部２３より制御信号が人力される
。また、前記レーザ発振器本体２１には、レーザガス制
御弁２７を介して、外部よリレーザガスが導入されるよ
うに構成されている。
なお、このレーザガス制御弁２７にも、前記比較判定部
２３より制御信号が入力される。そして、比較判定部２
３において、放電部の変化が大きく、触媒反応装置２４
の能力を越えたと判定された場合に、レーザガス制御弁
２７が開かれ、レーザ発振器本体内に新たにレーザガス
が導入され、内部のレーザガスが急速に交換されるよう
に構成されている。なお、この様な急速ガス交換がたび
たび行われる場合には、ガスリークが考えられるので、
前記比較判定部は放電部に異常が発生したことを知らせ
る警報を発して注意を促すように構成されている。
２３より制御信号が入力される。そして、比較判定部２
３において、放電部の変化が大きく、触媒反応装置２４
の能力を越えたと判定された場合に、レーザガス制御弁
２７が開かれ、レーザ発振器本体内に新たにレーザガス
が導入され、内部のレーザガスが急速に交換されるよう
に構成されている。なお、この様な急速ガス交換がたび
たび行われる場合には、ガスリークが考えられるので、
前記比較判定部は放電部に異常が発生したことを知らせ
る警報を発して注意を促すように構成されている。
この様な構成を有する本実施例の炭酸ガスレーザ装置に
おいては、以下に述べる様にして、ＣＯ２ガスが再生さ
れる。
おいては、以下に述べる様にして、ＣＯ２ガスが再生さ
れる。
即ち、前述した様に、炭酸ガスレーザ装置においては、
放電によってレーザガスが分解し、主として０２ガスが
発生する。ところで、本発明者等は、第２図に示した様
に、この０２ガスの濃度がグロー電圧の」二昇と直線的
な関係にあることを見出した。つまり、レーザガスの劣
化状態を示す０２ガスの濃度は、グロー電圧、即ち、放
電電圧を観測すれば得られることから、レーザ発振器本
体２１にグロー電圧検出部２２が設けられ、放電電圧が
常時監視されている。そして、このグロー電圧検出部２
２によって検出された電圧が比較判定部２３に送出され
て基準値と比較され、後述する触媒系統が制御される。
放電によってレーザガスが分解し、主として０２ガスが
発生する。ところで、本発明者等は、第２図に示した様
に、この０２ガスの濃度がグロー電圧の」二昇と直線的
な関係にあることを見出した。つまり、レーザガスの劣
化状態を示す０２ガスの濃度は、グロー電圧、即ち、放
電電圧を観測すれば得られることから、レーザ発振器本
体２１にグロー電圧検出部２２が設けられ、放電電圧が
常時監視されている。そして、このグロー電圧検出部２
２によって検出された電圧が比較判定部２３に送出され
て基準値と比較され、後述する触媒系統が制御される。
一方、触媒反応装置２４においては、レーザガス循環ポ
ンプ２５によってレーザ発振器本体内より抽出されたレ
ーザガスに作用して、ＣＯと０２に分解したＣＯ２ガス
の再生が行われる。
ンプ２５によってレーザ発振器本体内より抽出されたレ
ーザガスに作用して、ＣＯと０２に分解したＣＯ２ガス
の再生が行われる。
この様な炭酸ガスレーザ装置における各構成機器の動作
状態を、第３図のタイムチャートを参照して説明する。
状態を、第３図のタイムチャートを参照して説明する。
即ち、第３図（Ａ）〜（Ｄ）に示した様に、炭酸ガスレ
ーザ装置が稼働し、グロー電圧が上昇すると、上述した
様にＣＯ２ガスが分解するため、レーザ出力は次第に低
下し、一方、レーザガス中の０２濃度は次第に上昇し、
時間ｔ１で放電不安定によるアーク発生により、炭酸ガ
スレーザ装置は停止する。また、第３図（Ｅ）（Ｆ）に
示した様に、時間ｔ２において、比較判定部より触媒シ
ステム制御部に制御信号が入力されると、これに応じて
触媒反応装置の動作状態が制御され、常時、ＣＯ２ガス
が再生されるので、レーザ出力が第３図（Ｄ）に示した
様に変化しても、０２濃度は第３図（Ｂ）に示した様に
変化せず、安定した状態で長期運転が可能となる。なお
、触媒の使用方法としては、最大の活性度以上にしてお
いても良いが、その場合は触媒の寿命が短くなるので良
い方法とはいえない。
ーザ装置が稼働し、グロー電圧が上昇すると、上述した
様にＣＯ２ガスが分解するため、レーザ出力は次第に低
下し、一方、レーザガス中の０２濃度は次第に上昇し、
時間ｔ１で放電不安定によるアーク発生により、炭酸ガ
スレーザ装置は停止する。また、第３図（Ｅ）（Ｆ）に
示した様に、時間ｔ２において、比較判定部より触媒シ
ステム制御部に制御信号が入力されると、これに応じて
触媒反応装置の動作状態が制御され、常時、ＣＯ２ガス
が再生されるので、レーザ出力が第３図（Ｄ）に示した
様に変化しても、０２濃度は第３図（Ｂ）に示した様に
変化せず、安定した状態で長期運転が可能となる。なお
、触媒の使用方法としては、最大の活性度以上にしてお
いても良いが、その場合は触媒の寿命が短くなるので良
い方法とはいえない。
この様に、本実施例によれば、炭酸ガスレーザ装置の動
作状態に応じて触媒の活性度が制御されているので、レ
ーザ装置の動作が安定となるだけでなく、触媒の使用量
が必要最小限に制限されるので、触媒の寿命が長くなり
、コストの低減も可能となる。また、レーザガスが分解
されても、直ちに再生されるので、外部からレーザガス
を補給しなくてもガスレーザ装置の長期運転が可能とな
り、王業川としての使用に適している。さらに、レーザ
発振器本体へのガス供給量が規定値以上になった場合に
は警報を出して、ガスのリーク等の可能性があることを
知らせるので、ガスレーザ装置の不良によるレーザガス
の無駄な消費や触媒の消耗が抑制される。
作状態に応じて触媒の活性度が制御されているので、レ
ーザ装置の動作が安定となるだけでなく、触媒の使用量
が必要最小限に制限されるので、触媒の寿命が長くなり
、コストの低減も可能となる。また、レーザガスが分解
されても、直ちに再生されるので、外部からレーザガス
を補給しなくてもガスレーザ装置の長期運転が可能とな
り、王業川としての使用に適している。さらに、レーザ
発振器本体へのガス供給量が規定値以上になった場合に
は警報を出して、ガスのリーク等の可能性があることを
知らせるので、ガスレーザ装置の不良によるレーザガス
の無駄な消費や触媒の消耗が抑制される。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、放電状態測定部として、Ｃ Ｏ ２ガスの分解によ
って生じるＣＯや０２を直接測定する検出器を用い、そ
の値によって触媒反応装置を制御しても良い。また、レ
ーザ発振器本体の動作状態に応じて、レーザガス循環ポ
ンプを制御することにより、レーザ発振器本体より抽出
されるレーザガス量を制御して、レーザガス循環ポンプ
の動力を節約し、総合効率の向上を図ることも可能であ
る。
く、放電状態測定部として、Ｃ Ｏ ２ガスの分解によ
って生じるＣＯや０２を直接測定する検出器を用い、そ
の値によって触媒反応装置を制御しても良い。また、レ
ーザ発振器本体の動作状態に応じて、レーザガス循環ポ
ンプを制御することにより、レーザ発振器本体より抽出
されるレーザガス量を制御して、レーザガス循環ポンプ
の動力を節約し、総合効率の向上を図ることも可能であ
る。
［発明の効果］
以−１二述べた様に、本発明によれば、放電部の状態を
常時監視し、その状態の変化に応じて触媒制御システム
を制御するように構成することによって、レーザガスの
分解による放電不安定や出力低下を防止した、信頼性が
高く、効率の良い炭酸ガスレーザ装置を提供することが
できる。
常時監視し、その状態の変化に応じて触媒制御システム
を制御するように構成することによって、レーザガスの
分解による放電不安定や出力低下を防止した、信頼性が
高く、効率の良い炭酸ガスレーザ装置を提供することが
できる。
第１図は本発明の炭酸ガスレーザ装置の一実施例を示す
構成図、第２図はグロー放電におけるレーザガス中の０
２濃度とグロー電圧の関係を示す図、第３図は本発明の
炭酸ガスレーザ装置の各構戊機器の動作を示すタイムチ
ャ−１・、第４図は一般的なレーザ発振器本体の構造を
示す斜視図である。 １・・・レーザ風洞、２・・・放電励起部、３・・・冷
却装置、４・・・送風機、５・・・ピン状陰極、６・・
・陽極、７・・・ガス流、８ａ，８ｂ・・・光共振器、
９・・・安定化インピーダンス、１０・・・電源、１１
・・・グロー放電、１２・・・レーザ出力、２１・・・
レーザ発振器本体、２２・・・グロー電圧検出部、２３
・・・比較判定部、２４・・・触媒反応装置、２５・・
・レーザガス循環ポンプ、２６・・・触媒システム制御
部、２７・・・レーザガス制御弁。
構成図、第２図はグロー放電におけるレーザガス中の０
２濃度とグロー電圧の関係を示す図、第３図は本発明の
炭酸ガスレーザ装置の各構戊機器の動作を示すタイムチ
ャ−１・、第４図は一般的なレーザ発振器本体の構造を
示す斜視図である。 １・・・レーザ風洞、２・・・放電励起部、３・・・冷
却装置、４・・・送風機、５・・・ピン状陰極、６・・
・陽極、７・・・ガス流、８ａ，８ｂ・・・光共振器、
９・・・安定化インピーダンス、１０・・・電源、１１
・・・グロー放電、１２・・・レーザ出力、２１・・・
レーザ発振器本体、２２・・・グロー電圧検出部、２３
・・・比較判定部、２４・・・触媒反応装置、２５・・
・レーザガス循環ポンプ、２６・・・触媒システム制御
部、２７・・・レーザガス制御弁。
Claims (1)
- レーザ発振器本体に接続され、放電部内のレーザガスの
分解状態を検出する放電部状態測定部と、これに接続し
て設けられ、その測定値を基準値と比較して、後述する
触媒システム制御部及びレーザガス制御弁に制御信号を
送出する比較判定部と、前記レーザ発振器本体に接続さ
れ、レーザ発振器本体内よりレーザガスを抽出し、炭酸
ガスを再生する触媒反応装置と、前記触媒反応装置の動
作状態を制御する触媒システム制御部と、前記レーザ発
振器本体に供給されるレーザガス流量を制御するレーザ
ガス制御弁とを有し、放電部内のレーザガスの分解状態
に応じて、触媒反応装置を制御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 |
|---|---|---|---|
| JP24021789A JPH03102889A (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 炭酸ガスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24021789A JPH03102889A (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 炭酸ガスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03102889A true JPH03102889A (ja) | 1991-04-30 |
Family
ID=17056194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24021789A Pending JPH03102889A (ja) | 1989-09-18 | 1989-09-18 | 炭酸ガスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03102889A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021110317A3 (en) * | 2019-12-03 | 2021-07-22 | Asml Netherlands B.V. | Gas quality optimization for enhanced co2 drive laser performance |
-
1989
- 1989-09-18 JP JP24021789A patent/JPH03102889A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021110317A3 (en) * | 2019-12-03 | 2021-07-22 | Asml Netherlands B.V. | Gas quality optimization for enhanced co2 drive laser performance |
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