JPH033383A - ガスレーザ装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ発振器内のレーザ媒質ガスを励起して
レーザ発振させるガスレーザ装置に関する。

（従来の技術） この種のガスレーザ装置の一例として例えば炭酸ガスレ
ーザ装置においては、レーザ媒質ガスをＣＯ□を含んだ
混合ガスにより構成している。

この場合、レーザ媒質ガスを放電により励起するとき、
Ｃ０２の一部がＣＯと０２に分解する。このため、レー
ザ発振を続けると、レーザ発振器中のＣＯ□の割合が減
少してレーザ出力の低下を招く。これに対処するために
、従来においては、新しいレーザ媒質ガスをレーザ発振
器内へ供給して、ＣＯ２の割合が減少することを防止し
、レーザ出力を安定化させている。尚、この場合、レー
ザ発振器内の圧力を一定にするように、レーザ媒質ガス
の供給に応じて、レーザ発振器内のガスを排気させてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このようなガスレーザ装置では、使用目的に
合わせてレベルの異なるレーザ出力を発振させている。

上記ＣＯ□の分解速度は放電電力密度、電子温度分布に
よって変化するから、ＣＯ２の割合はレーザ出力に応じ
て変化する事情にある。

しかしながら、上記従来構成では、レーザ媒質ガスを常
時一定量レーザ発振器内へ供給するようにすると共に、
その供給量を最大レベルのレーザ出力に合わせていた。

このため、発振させるレーザ出力が低い場合であったと
しても、最大出力時のレーザ媒質ガスが供給されるので
、ガスを無駄に消費しているという問題点があった。特
に、レーザ媒質ガスにはヘリウム（Ｈｅ）が５０％程度
含まれているため、ガスの無駄な消費によりランニング
コストが高くなるという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、レーザ出力を安定化できるも
のでありながら、レーザ媒質ガスの無駄な消費を防止で
き、ランニングコストを低減できるガスレーザ装置を提
供するにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明のガスレーザ装置は、レーザ発振器と、このレー
ザ発振器内にレーザ媒質ガスを供給するガス供給装置と
を備え、レーザ媒質ガスを励起してレーザ発振させるも
のにおいて、前記レーザ発振器内の放電発光を検出しこ
の検出した放電発光のうちの岳定の波長を有する光の光
強度を測定する光センサを設けると共に、この先センサ
から前記光強度に応じて出力される信号に基づいて前記
レーザ発振器内への前記レーザ媒質ガスの供給量を制御
する制御手段と設けたところに特徴を有する。

（作用） 上記手段によれば、光センサによってレーザ発振器内の
放電発光が検出されその放電発光のうちの所定の波長を
有する光の光強度が測定される。

この光強度によりレーザ発振器内における物質成分の増
減がわかる。そして、光センサから光強度に応じて出力
される信号に基づいてレーザ発振器内へのレーザ媒質ガ
スの供給量が制御されるので、レーザ媒質ガスの分解量
に応じたガス供給が可能になり、レーザ出力を安定化で
きる。この場合、低いレーザ出力時には、ガス分解量が
少なくなり、それに応じてガスの供給量も減少するから
、レーザ媒質ガスが無駄に消費されることがない。

（実施例） 以下、本発明を炭酸ガスレーザ装置に適用した一実施例
につき第１図を参照しながら説明する。

この第１図において、レーザ発振器１は、放電管２と、
この放電管２の外側に設けられた対向する電極３及び３
と、光共振器をなす出力鏡４及び反射ｍ５とから構成さ
れている。電極３には放電電力を与える高周波電源６が
接続されている。上記放電管２の両端部には循環路７，
８が連結されており、これら循環路７．８間に熱交換器
９．送風機１０及び熱交換器１１が配設されている。そ
して、放電管２内に封入されたレーザ媒質ガスは、送風
機１０により熱交換器９及び循環路７を通って放電管２
内に送り込まれ、放電管２内から循環路８及び熱交換器
１１を通って循環するようになっている。これにより、
放電管２内のレーザ媒質ガスを冷却し、その温度上昇を
防止している。

また、循環路８にはガス供給量調整弁１２を介してガス
供給装置１３が接続されている。このガス供給装置１３
は、ＣＯ２，Ｈｅ、Ｎ２を所定割合で混合してレーザ媒
質ガスを生成すると共に、そのレーザ媒質ガスをレーザ
発振器１に供給する。

上記ガス供給量調整弁１２は制御手段である例えば制御
装置１４により開閉制御されてそのガス供給量が調整さ
れるようになっている。一方、循環路７にはガス排気量
調整弁１５を介してガス排気装置１６が接続されている
。このガス排気装置１６は、レーザ発振器１内のレーザ
媒質ガスを排気して図示しない排ガス処理装置に送る。

上記ガス排気量調整弁１５は制御装置１４により開閉制
御されてその排気量が調整されるようになっている。

上記循環路７には圧力センサ１７が接続されており、こ
の圧力センサ１７はレーザ発振器１内の圧力を検出し、
その検出信号を制御装置１５に与える。制御装置１４は
、圧力センサ１７からの検出信号を受けてガス排気量調
整弁１５の開閉を調整し、もってレーザ発振器１内の圧
力を一定にしている。また、制御装置１４は、レーザ出
力が設定されると、その設定値に基づいて高周波電源６
の放電電力を調整し、レーザ発振器１からのレーザ出力
を設定出力に制御する。

さて、１８及び１９は光センサである第１及び第２の光
センサで、これらはレーザ発振器１内の放電発光である
サイドライト２０を検出し、このサイドライト２０のう
ちの所定の波長を有する光の光強度を測定する。このサ
イドライト２０は、レーザ発振器１内の物質である例え
ばＣＯ２，Ｈｅ、Ｎ２．Ｃ０，０□毎に固有の波長を有
する光からなる。ここで、上記第１の光センサ１８は、
サイドライト２０のうちの狭帯域フィルタ２１を通過で
きるＣＯに固有の波長４８３．５ｎｍの光の光強度を測
定する。また、第２の光センサ１９は、サイドライト２
０のうちの狭帯域フィルタ２２を通過できるＮ２に固有
の波長３８０．５ｎｍの光の光強度を測定する。尚、狭
帯域フィルタ２１及び２２は、例えば干渉フィルタと色
ガラスフィルタとを組合わせて構成されており、それぞ
れ波長４８３．５ｎｍの光及び波長３８０．５ｎｍの光
のみを通過させるようになっている。上記第１及び第２
の光センサ１８及び１９から各光の光強度に応じて出力
される信号である各光強度信号は、前記制御装置１４に
与えられる。この制御装置１４は、上記第１及び第２の
光センサ１８及び１９から光強度信号に基づいて前記ガ
ス供給量調整弁１２を調整することにより、ガス供給装
置１３からレーザ発振器１内へ供給されるレーザ媒質ガ
スの供給量を調整するようになっている。具体的には、
第１の光センサ１８からの光強度信号（Ｃｏに固有の波
長４８Ｂ、’５ｎｍの光の光強度）と、第２の光センサ
１９からの光強度信号（Ｎ２に固有の波長３８０．５ｎ
ｍの光の光強度）との比（以下ＣＯ／　Ｎ　２と記す）
が所定の基準値を越えないようにレーザ媒質ガスの供給
量を調整している。これについて説明するに、ＣＯに固
有の波長４８３．５ｎｍの光の光強度は、Ｃｏの量に対
応していると共に、放電電力密度や電子温度分布の変化
にも対応しているので、この放電電力密度や電子温度分
布の変化の影響を打消す必要がある。

ここで、放電電力密度や電子温度分布の変化に対応する
分について、ＣＯに固有の波長４８３．５ｎｍの光の光
強度とＮ２に固有の波長３８０．５ｎｍの光の光強度と
がほぼ比例する関係にある。

そこで、上述したＣｏ／Ｎ２の比をとれば、放電電力密
度や電子温度分布の影響が打消され、そのＣＯ／　Ｎ　
２の値はＣＯＯ量に対応するものになる。

そして、重大なレーザ出力の低下を招くＣＯの量に相当
するＣｏ／Ｎ２の値を上記基準値として設定している。

次に、上記構成の作用を説明する。

高周波電源６からの放電電力が電極３に印加されると、
電極３間の放電によりレーザ媒質ガスが励起されレーザ
発振器１からレーザ光２３が発振される。このとき、レ
ーザ媒質ガスに含まれるＣ０２がＣＯと０２に分解され
るから、レーザ発振の継続に伴ってレーザ媒質ガスに含
まれるＣＯの量の割合が増大する。この場合、第１及び
第２の光センサ１８及び１９によってＣＯとＮ２に固有
の波長を有する光（波長４８３．５ｎｍ及び３８０．５
ｎｍの光）の光強度が測定される。そして、これら光強
度信号の比であるＣｏ／Ｎ２に基づいて、レーザ発振器
１内へのレーザ媒質ガスの供給量が制御される。具体的
には、Ｃｏ／Ｎ２が基準値を越えないように、レーザ媒
質ガスの供給量を増減して調整している。従って、該Ｃ
Ｏの割合が増加することを防止でき、レーザ媒質ガスの
分解量に応じたガス供給が可能になり、レーザ出力を安
定化できる。特に、この場合、レーザ媒質ガスの供給量
をＣＯの量の増減に対応させているから、低いレーザ出
力時には、レーザ媒質ガスの分解量が少なく上記ＣＯの
生じる量が少なくなり、それに応じてガスの供給量も減
少する。この結果、高価なレーザ媒質ガスを無駄に消費
することを防止でき、ランニングコストを低減できる。

尚、上記実施例では、ＣＯ／　Ｎ　２の値に応じてレー
ザ媒質ガスの供給量を増減し且っレーザ発振器１内の圧
力が一定になるようにレーザ発振器１内からのレーザ媒
質ガスの排気量を増減するようにしたが、これに限られ
るものではなく、例えばＣＯ／　Ｎ　２の値に応じてレ
ーザ媒質ガスの排気量を増減し且つレーザ発振器１内の
圧力が一定になるようにレーザ発振器１内へのレーザ媒
質ガスの供給量を増減するようにしても良い。また、レ
ーザ媒質ガスの供給、排気を常時行なう代わりに、Ｃｏ
／Ｎ２の値が基準値に達したとき、レーザ発振器１内の
全部のレーザ媒質ガスを自動的に排出し且つ新たなレー
ザ媒質ガスを供給するようにしても良い。このようにし
ても、レーザ媒質ガスの排出、供給は間欠的になるが長
期的にみた供給量がレーザ媒質ガスの分解量に応じた値
となるから、レーザ出力を安定化できる。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、レーザ発振器
内の放電発光のうちの所定の波長を有する光の光強度に
応じた信号に基づいて、レーザ発振器内へのレーザ媒質
ガスの供給量を制御する構成としたので、レーザ出力を
安定化できるものでありながら、レーザ媒質ガスの無駄
な消費を防止でき、ランニングコストを低減できるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体の模式図面中、１
はレーザ発振器、１２はガス供給量調整弁、１３はガス
供給装置、１４は制御装置、１５はガス排気量調整弁、
１６はガス排気装置、１８．１９は光センサを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、レーザ発振器と、このレーザ発振器内にレーザ媒質
   ガスを供給するガス供給装置とを備え、レーザ媒質ガス
   を励起してレーザ発振させるものにおいて、前記レーザ
   発振器内の放電発光を検出しこの検出した放電発光のう
   ちの所定の波長を有する光の光強度を測定する光センサ
   と、この光センサから前記光強度に応じて出力される信
   号に基づいて前記レーザ発振器内への前記レーザ媒質ガ
   スの供給量を制御する制御手段とを設けたことを特徴と
   するガスレーザ装置。