JPH0319717B2 - - Google Patents

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JPH0319717B2
JPH0319717B2 JP3231882A JP3231882A JPH0319717B2 JP H0319717 B2 JPH0319717 B2 JP H0319717B2 JP 3231882 A JP3231882 A JP 3231882A JP 3231882 A JP3231882 A JP 3231882A JP H0319717 B2 JPH0319717 B2 JP H0319717B2
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JP
Japan
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discharge
laser device
circuit
current
discharge current
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JP3231882A
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English (en)
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JPS58151083A (ja
Inventor
Masayasu Matsuda
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH0319717B2 publication Critical patent/JPH0319717B2/ja
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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
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/09705Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser with particular means for stabilising the discharge

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、横流型ガスレーザ装置に関する。
[発明の技術的背景] 大出力のレーザ装置は、銅板の切断、溶接、金
属の熱処理等の種々の加工分野に多用されてい
る。このような用途に用いられるレーザ装置の一
つには、横流型ガスレーザ装置がある。この装置
は、放電電極間にガス放電を生じさせ、放電部に
気体、例えば、炭酸ガスを含むレーザガスを強制
循環させる方式のものである。
従来この種の横流型ガスレーザ装置しては、第
1図に示すように構成されたものがある。すなわ
ち、レーザ装置の放電部1が、陽極2と陰極3の
と放電電極で構成され、放電部1と陽極2と陰極
3の間に生じた放電を、一対の共振器ミラー4に
よつてレーザ光5を励起発射する。なお、レーザ
ガスは、放電部1において紙面に垂直な方向に流
れる。
この放電部1には、3相交流電源6が、SCR
ライン制御回路7、トランス8、整流回路9を介
して接続されており、整流回路9と陽極2間には
放電安定化用抵抗10が挿入され、また陰極3と
整流回路9間には放電電流検出用抵抗11が挿入
されている。
この放電電流検出用抵抗11の高電位端12
は、演算増幅器13の一方の入力端子に接続さ
れ、位相制御回路14を経てSCRライン制御回
路7に接続され、放電電流の制御のためのフイー
ドバツク回路15を形成している。
さらに演算増幅器13の他方の入力端子すなわ
ち制御端子16には、比較用基準電圧を発生する
出力可変モード設定回路17が接続されている。
このように構成されたレーザ装置は、トランス
8にSCRライン制御回路7を介して、位相制御
による電力制御された3相交流電源6が供給さ
れ、トランス8によつて昇圧され、整流回路9で
整流と平滑が行なわれた直流電圧が陽極2に加え
られ、放電部1が放電してレーザ光5が発射され
る。
一方、放電電流検出用抵抗11の高電位端12
には放電電流に比例した電圧が発生し、この電圧
と出力可変モード設定回路17の出力電圧とが演
算増幅器13に入力され、その差に相当する電圧
が位相制御回路14へ加えられる。
位相制御回路14は、SCRライン制御回路7
のSCRを点弧導通させるパルスを発生する。こ
のパルスの位相は、演算増幅器13の出力に応じ
て変化する。
そして比較用基準電圧に対する放電電流の変化
分を検出してSCRライン制御回路7へフイード
バツクさせて、常に一定の放電電流が得られるよ
うになつている。なお、出力可変モード設定回路
17のボリユウム18を調整してその出力電圧を
変えてやれば、放電電流を可変することができ
る。
[背景技術の問題点] 従来このようなガスレーザ装置を各種の加工作
業に用いる場合、消費電力を節約するため加工が
終了すると電源を切つて放電を止め、また加工を
開始するときには再び放電を開始させている。
しかしながら上述のような横流型ガスレーザ装
置にあつては、放電により多量の熱が発生し、そ
の発生する熱量はときには10キロワツトにもおよ
び、たとえ熱交換器による放熱を行なつたとして
も、レーザ装置各部が室温から所定温度にまで上
昇して安定するまでには、レーザ出力が安定しな
い。そのため、加工の度にレーザ装置の電源を入
れてから安定して使用可能になるまでに、長時間
を要するという欠点があつた。
また従来の装置において、電源を切らずにビー
ムシヤツタを用いてレーザ光を遮断して待機さ
せ、即座にレーザ加工を開始できるようにしたも
のもある。しかしながらこの場合には、動作状態
においてビームシヤツタでレーザ光を遮断するだ
けであるから、待機状態においても消費電力が動
作状態とあまり変わらず、電力をむだに消費する
難点がある。
[発明の目的] 本発明は以上の欠点を解消するためになされた
もので、使用停止時の消費電力が少なく使用時の
放電立ち上りの早い横流型ガスレーザ装置を提供
することを目的とする。
[発明の概要] この目的を達成するために本発明は、放電安定
化用フイードバツク回路を有する横流型ガスレー
ザ装置において、放電電流を可変設定する出力可
変モード設定回路と、前記レーザ装置の放電電極
間にグロー放電を維持し得る範囲の中の比較的低
電流値に放電電流を固定するスタンバイモード設
定回路と、前記両設定回路のいずれか一方を前記
フイードバツク回路の制御端子に接続する動作モ
ード切換スイツチとを具備することを特徴とす
る。
[発明の実施例] 以下本発明の詳細を説明する。なお従来と共通
する部分には同一の付号を付す。
まず本発明の横流型ガスレーザ装置の実施例を
説明する前に、横流型ガスレーザ装置における特
徴を検討する。
一般に、ガスレーザ装置の放電は、グロー放電
によつて行なわれる。これは、放電がグロー放電
からアーク放電に移行してしまうと、ガス温度が
上昇しすぎて、分子励起状態のいわゆる「反転分
布」が生じなくなつてレーザ発振しなくなるため
である。
第2図は、横流型ガスレーザ装置におけるグロ
ー放電とアーク放電との関係を放電電極の電流−
電圧特性で示したものである。図において、レー
ザ放電部には正規グロー放電領域、すなわち電流
がI1の点Aから電流がI2の点Bまでの間の領域で
は、電流−電圧特性は図のように定電圧特性を示
す。そして電流がI2以上になると、電圧が上昇し
た後下降し、アーク放電に変化することを示して
いる。
また一方、レーザ出力Pは、第3図に示すよう
に、放電電流Iの増大に比例して増加する。従つ
て、第2図に示す定電圧特性の領域においては、
第3図中のE点に放電電流Iを減少させるなら
ば、所定の放電を保ちながらレーザ出力を低下さ
せることが可能となつて、良好な横流型ガスレー
ザ装置が得られることとなる。なお第3図中D点
は加工動作時の放電電流点、C点は従来のビーム
シヤツタを用いる場合の待機時の放電電流点であ
る。
第4図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。図において、レーザ装置の放電部1は、複
数の陽極2と1つの陰極3との放電電極で構成さ
れ、レーザガスが放電部1において紙面に垂直な
方向に流れている。そして放電部1と陽極2間に
生じた放電を用い、放電部1に近設配置された一
対の共振器ミラー4によつてレーザ光5を励起さ
せ、図中右方向に出力する。
この放電部1には、3相交流電源6が、SCR
ライン制御回路7、トランス8、整流回路9を介
して直列接続されている。
また、整流回路9と各陽極2とを接続する回路
には、放電安定化用抵抗10が挿入され、また陰
極3と整流回路9とを接続する回路には放電電流
検出用抵抗11が挿入されている。
この放電電流検出用抵抗11の高電位端12に
は、2入力演算増幅器13の一方の入力端子に接
続され、その出力は位相制御回路14を経て
SCRライン制御回路7に接続されており、演算
増幅器13と位相制御回路14によつて放電電流
の制御のためのフイードバツク回路15を形成し
ている。
さらにこのフイードバツク回路15の制御端子
16、すなわち演算増幅器13の他方の入力端子
には、動作モード切換スイツチ20の可動端子が
接続され、このスイツチ20の一方の固定端子に
は比較用基準電圧を発生する出力可変モード設定
回路17が接続されており、また、他方の固定端
子にはスタンバイモード設定回路21が接続され
ている。
出力可変モード設定回路17は、装置の動作放
電電流を設定する回路であつて、放電電源電圧を
分圧する可変抵抗器の可動端子を出力端子として
いる。またスタンバイモード設定回路21は、前
記第2図における正規グロー放電領域において放
電電流を低下させる低基準電圧を設定する回路で
あり、電源とその電源電圧を分圧出力する抵抗か
らなつている。
次に、このように構成されたレーザ装置の動作
を説明する。なお演算増幅器13の他方の出力端
子には出力可変モード設定回路17を接続してお
く。
まず、トランス8にはSCRライン制御回路7
を介して、位相制御による電力制御された3相交
流電源6が供給され、トランス8によつて昇圧さ
れ、整流回路9で3相ブリツジ整流と平滑が行な
われ、陽極2と陰極3の間に直流電圧が加えら
れ、放電部1が放電し、レーザ光5が出力され
る。
一方、放電電流検出用抵抗11の高電位端12
には放電電流に比例した電圧が発生し、この電圧
と出力可変モード設定回路17の出力電圧とが演
算増幅器13に入力され、その差に相当する電圧
が位相制御回路14へ加えられる。
位相制御回路14は、SCRライン制御回路7
のSCRを点弧導通させるパルスを発生する。こ
のパルスの位相は、演算増幅器13の出力に応じ
て変化する。すなわち放電電流が設定値より小さ
く演算増幅器13の出力電圧が高くなつた場合に
は、SCRの導通角を大きくし、シランス8へ供
給する電力量を増加させ、その逆の場合には減少
させる。そのため常に一定の放電電流が得られ、
装置が安定して動作する。
次に動作モード切換スイツチ20を切換えて、
演算増幅器13の他方の入力端子にスタンバイモ
ード設定回路21を接続する。すると、演算増幅
器13の基準電圧が低下するのでフイードバツク
回路15を介してSCRライン制御回路7が制御
され、グロー放電が停止しない範囲で放電電流が
低下する。そのため、レーザ光5の出力が低下す
るので加工を停止することができるし、消費電力
も低下する。しかも、装置はグロー放電状態とな
つているので、スイツチ20を切換えて動作を開
始させる場合にも即座に安定した放電状態を得る
ことができる。
なお、上述の本発明の装置においては、動作時
および停止時における出力可変モード設定回路お
よびスタンバイモード設定回路の基準電圧は、可
変抵抗器などを用いて任意に調整可能である。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の横流型ガスレーザ
装置は、出力可変モード設定回路と、レーザ装置
の放電電極間にグロー放電を維持し得る低電流値
に放電電流を固定するスタンバイモード設定回路
を備え、両設定回路をフイードバツク回路の制御
端子に切換可能に接続してなるので、加工停止時
すなわちスタンバイモードにおいても最少の放電
電流で動作し、レーザ風洞等の各溝成部材の温度
が、レーザ加工に使用している際の状態と比較し
て大きな差がなくなり、再び動作を開始させても
立ち上り特性が極めて良好である。
また消費電力は、スタンバイモード時において
大幅に低下するので、消費電力を大幅に節約する
ことが可能となる。特に、横流型炭酸ガスレーザ
装置は、放電効率が約10%といわれている。従つ
て放電入力はレーザ出力の約10倍程度必要であ
り、第3図中C点とE点の電流比はほぼ5分の1
から4分の1であり、3kwのレーザ装置では、6
〜7kwでスタンバイできることとなる。これに対
し、従来の横流型ガスレーザ装置は、ビームシヤ
ツタによつてレーザ光を遮断して待機する場合に
おいて、出力可変モード設定回路17のボリユウ
ム18を調整しても第2図C点での設定しかでき
ないので消費電流が多く、不経済であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の横流型炭酸ガスレーザ装置を示
すブロツク図、第2図はその放電電極の放電電流
−電圧特性図、第3図はレーザ出力−放電電流特
性図、第4図は本発明の横流型ガスレーザ装置の
一実施例を示すブロツク図である。 1……放電部、2……陽極、3……陰極、11
……放電電流検出用抵抗、15……放電安定化用
フイードバツク回路、16……制御端子、17…
…出力可変モード設定回路、20……スタンバイ
モード設定回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 放電安定化用フイードバツク回路を有する横
    流型ガスレーザ装置において、放電電流を可変設
    定する出力可変モード設定回路と、前記レーザ装
    置の放電電極間にグロー放電を維持し得る範囲の
    中の比較的低電流値に放電電流を固定するスタン
    バイモード設定回路と、前記両設定回路のいずれ
    か一方を前記フイードバツク回路の制御端子に接
    続する動作モード切換スイツチとを具備すること
    を特徴とする横流型ガスレーザ装置。
JP3231882A 1982-03-03 1982-03-03 横流型ガスレ−ザ装置 Granted JPS58151083A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3231882A JPS58151083A (ja) 1982-03-03 1982-03-03 横流型ガスレ−ザ装置

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JP3231882A JPS58151083A (ja) 1982-03-03 1982-03-03 横流型ガスレ−ザ装置

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JPS58151083A JPS58151083A (ja) 1983-09-08
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JPH0714087B2 (ja) * 1984-05-14 1995-02-15 日本電気株式会社 イオンレ−ザ装置
JPH0626270B2 (ja) * 1987-10-26 1994-04-06 三菱電機株式会社 レーザ発振器
JP2644315B2 (ja) * 1989-01-23 1997-08-25 ファナック株式会社 高周波放電励起レーザ装置
JP2527955Y2 (ja) * 1990-03-16 1997-03-05 株式会社リコー 画像形成装置の定着用ヒータ支持装置

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