JPH0366186A - Laser oscillator control device - Google Patents

Laser oscillator control device

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JPH0366186A
JPH0366186A JP20266889A JP20266889A JPH0366186A JP H0366186 A JPH0366186 A JP H0366186A JP 20266889 A JP20266889 A JP 20266889A JP 20266889 A JP20266889 A JP 20266889A JP H0366186 A JPH0366186 A JP H0366186A
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laser
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feedback signal
pass filter
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Masayuki Nashiki
政行 梨木
Koji Kitagawa
浩二 北川
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Okuma Corp
Amada Co Ltd
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Amada Co Ltd
Okuma Machinery Works Ltd
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    • 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
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/134—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers

Abstract

PURPOSE:To improve the output stability in both regions of high frequency and low frequency by generating a feedback signal based on a detection signal of the laser output and a detection signal of the discharge power which is fed to a laser oscillator, and making negative feedback of the signal based on a subtraction means. CONSTITUTION:A feedback signal INFB obtained from a discharge current detector 12 is allowed to enter a high pass filter 21 and output as a feedback signal PNFBH whose low frequency components are eliminated. A signal PNFB obtained from a laser output detector 14 is allowed to enter a low pass filter 20 and output as the feedback signal PNFBH whose high frequency components are eliminated. The feedback signal PNFBH and a feedback signal PNFBL are added by an adder 22 so that a feedback signal PNFBW may be generated. A laser command signal PIN is subtracted by a subtracter 15 so that the signal may be converted into an error signal PER and further converted into an error signal IER by a converter 23. Then, the converted signal enters a power source 10 where it is amplified to such a degree of voltage and current needed for discharge through amplification processing so that it may be output. The cut off frequency of the low pass filter 20 and the high pass filter 21 can be determined by a response signal of the laser output detector 14.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ発振器制御装置に関し、特にレーザ出
力の検出信号と電源が生成する放電電力の検出信号とに
基づいて帰還信号を生成するようにしたレーザ発振器制
御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a laser oscillator control device, and particularly to a laser oscillator control device that generates a feedback signal based on a laser output detection signal and a discharge power detection signal generated by a power source. The present invention relates to a laser oscillator control device.

（従来の技術） 従来におけるＣ０２　レーザ発振器制御装置では、放電
電流あるいはレーザ出力を検出する検出器を用いて角帰
還制御回路を構成し、定出力のレーザを得ている。(Prior Art) In a conventional C02 laser oscillator control device, an angular feedback control circuit is constructed using a detector that detects discharge current or laser output, and a constant output laser is obtained.

第３図（八）及び（８）は、それぞれ従来におけるレー
ザ発振器制御装置のブロック線図を示す。FIGS. 3(8) and 3(8) respectively show block diagrams of conventional laser oscillator control devices.

同図（八）は放電電流検出器１２のみを用いて負帰還回
路を構成した例であり、ここで放電電流指令信号ＩＩＮ
は、放電電流検出器１２から得られる帰還信号ＩＮＦｌ
ｌが減算器１３により減算され、誤差信号Ｉｃｎに変換
される。電源１０は、誤差信号ＩＥｌｌを入力して増幅
演算処理（例えばＰＩ又はＰＩＤ演算）を行なうことに
より放電に必要な電圧・電流を得て出力する。尚、この
ブロック線図では、説明に必要な放電電流Ｉ。Ｕアのみ
を明示する。レーザ発振器１１は、放電によりレーザ媒
質を励起することにより、レーザ出力Ｐ。ＵＴを出力す
るように構成されている。通常の場合、放電電流とレー
ザ出力Ｐ。ＬＩＴは比例するため、図における放電電流
Ｉ。Ｕ□を一定に制御することによりレーザ出力もそれ
に応して一定に制御される。しかしながら、この第３図
（八）における従来のレーザ発振器制御装置では、レー
ザ発振器内のレーザ媒質であるガスの圧力あるいは温度
の変動又はガス中の不純物やミラーの汚れにより、レー
ザ出力は若干変動し、出力安定度において約±２９６以
内の精度を実現できるのみであった。FIG. 8 (8) is an example in which a negative feedback circuit is configured using only the discharge current detector 12, and here the discharge current command signal IIN
is the feedback signal INFl obtained from the discharge current detector 12
l is subtracted by a subtracter 13 and converted into an error signal Icn. The power supply 10 inputs the error signal IEl and performs amplification calculation processing (for example, PI or PID calculation) to obtain and output the voltage and current necessary for discharging. In this block diagram, the discharge current I is necessary for explanation. Specify only UA. The laser oscillator 11 generates a laser output P by exciting a laser medium through discharge. It is configured to output UT. In the normal case, discharge current and laser output P. Since LIT is proportional, the discharge current I in the figure. By controlling U□ to a constant value, the laser output is also controlled to a constant value. However, in the conventional laser oscillator control device shown in FIG. 3 (8), the laser output may vary slightly due to fluctuations in the pressure or temperature of the gas, which is the laser medium in the laser oscillator, or due to impurities in the gas or dirt on the mirror. , it was only possible to achieve an accuracy within about ±296 in terms of output stability.

同図（Ｂ）は上述した従来例の欠点を改善した例を示し
ており、レーザ出力Ｐ。Ｕ７をレーザ光検出器１４によ
り検出し、負帰還信号Ｉ’ＮＦｎを得るように構成され
ている。Figure (B) shows an example in which the drawbacks of the conventional example described above have been improved, and the laser output P. It is configured to detect U7 by a laser photodetector 14 and obtain a negative feedback signal I'NFn.

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した第３図（Ｂ）における従来例の場合
、レーザ指令信号ＰＩＮから上記負帰還信号ｐＮｒｎを
減算器１５により減算することにより誤差信号ＰＥＲを
得ているため、出力安定度は同図（八）のものに比較し
て向上する。しかしながら、この例で採用したレーザ出
力検出器１４にその効果に見合うだけの適当なものがな
いという問題点があった。即ち、高速応答可能なレーザ
検出器の場合には価格が高いという問題点があり、低価
格なサーモパイルを使用した場合には低速応答なために
パルス発振ができないという問題点があった。(Problem to be Solved by the Invention) In the case of the conventional example shown in FIG. 3(B) described above, the error signal PER is obtained by subtracting the negative feedback signal pNrn from the laser command signal PIN using the subtractor 15. Therefore, the output stability is improved compared to that shown in (8) of the same figure. However, there was a problem in that the laser output detector 14 employed in this example was not suitable enough to match its effectiveness. That is, in the case of a laser detector capable of high-speed response, there is a problem that it is expensive, and when a low-cost thermopile is used, there is a problem that pulse oscillation cannot be performed because of the low-speed response.

本発明は上述のような事情から成されたものであり、本
発明の目的は、価格を抑えて高周波及び低周波領域の双
方で出力安定度を向上させることができるレーザ発振器
制御装置を提供することにある。The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser oscillator control device that can reduce the cost and improve output stability in both high frequency and low frequency regions. There is a particular thing.

（ｉ！題を解決するための手段） 本発明は、特にレーザ出力の検出信号と電源が生成する
放電電力の検出信号とに基づいて帰還信号を生成するｊ
；うにしたレーザ発振器制御装置に関するものであり、
本発明の」二記目的は、入力される誤差信号に基づいて
、レーザ発振器がレーザ出力を行なうために入力する放
電電力を生成する電源と、前記レーザ出力の検出を行な
うレーザ出力検出手段と、前記放電電力の検出を行なう
放電電力検出手段と、前記レーザ出力検出手段により検
出されたレーザ出力信号と前記放電電力検出手段により
検出された放電電力信号を合成して帰還信号を生成する
合成手段と、入力されるレーザ指令信号から前記帰還信
号を減算して前記誤差信号を生成する減算手段とを備え
るように構成することによって達成される。(I!Means for solving the problem) The present invention generates a feedback signal based on a detection signal of laser output and a detection signal of discharge power generated by a power supply.
; relates to a laser oscillator control device,
The second object of the present invention is to provide a power source that generates discharge power that is input to a laser oscillator to output laser light based on an input error signal, and a laser output detection means that detects the laser output. discharge power detection means for detecting the discharge power; synthesis means for synthesizing the laser output signal detected by the laser output detection means and the discharge power signal detected by the discharge power detection means to generate a feedback signal; and subtracting means for subtracting the feedback signal from the input laser command signal to generate the error signal.

（作用） 本発明にあっては、レーザ出力の検出信号と電源が生成
してレーザ発振器が入力する放電電力の検出信号とに基
づいて帰還信号を生成し、減算手段により負帰還される
ことにより、高周波及び低周波の双方の領域において出
力安定度が向上する。(Function) In the present invention, a feedback signal is generated based on a laser output detection signal and a discharge power detection signal generated by a power source and inputted to a laser oscillator, and negative feedback is provided by a subtracting means. , the output stability is improved in both high frequency and low frequency regions.

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第１図は、本発明のレーザ発振器制御装置にお番うる一
実施例のブロック線図を示す。FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment applicable to the laser oscillator control device of the present invention.

同図において、放電電流検出器１２から得られた帰還信
号ＩＮＦｎは、ハイパスフィルタ２１に入力され低周波
成分を取除いた帰還信号ＰＮＦＢＩ（とじて出力される
。また、レーザ出力検出器１４から得らえた信号ＰＮＩ
’Ｑは、ローパスフィルタ２０に入力され高周波成分を
取除いた帰還信号ＰＮＰＩＩＨとして出力される。この
ようにして生成された帰還信号ＰＮＰＩＩＨと帰還信号
１’ＮｒｌｌＬは加算器２２により加算され、低周波及
び高周波の双方の領域を含む帰還信号ＰＮＰＩＩＷが生
成される。レーザ指令信号ＰＩＮは、減算器１５により
帰還信号ＰＮＰｎＷが減算されて誤差信号Ｐ、□に変換
され、更に変換器２３によって誤差信号ＩＥＲに変換さ
れる。この誤差信号ＩＥＲは・、電源１０に入力されて
増幅演算処理され、放電に必要な電圧・電流にまで増幅
されて出力される。ここで、ローパスフィルタ２０及び
ハイパスフィルタ２１のカットオフ周波数は、レーザ出
力検出器１４の応答周波数により決定することができ、
例えば応答周波数が１１１□の検出器であれば、ローパ
スフィルタ２０及びハイパスフィルタ２１のカットオフ
周波数も１１１□に設定すればよい。In the figure, a feedback signal INFn obtained from a discharge current detector 12 is input to a high-pass filter 21 and output as a feedback signal PNFBI (with low frequency components removed). received signal PNI
'Q is input to the low-pass filter 20 and output as a feedback signal PNPIIH from which high frequency components are removed. The feedback signal PNPIIH and the feedback signal 1'NrllL thus generated are added by the adder 22, and a feedback signal PNPIIW including both low frequency and high frequency regions is generated. The laser command signal PIN is converted into an error signal P, □ by subtracting the feedback signal PNPnW by a subtracter 15, and further converted into an error signal IER by a converter 23. This error signal IER is input to the power supply 10, subjected to amplification processing, amplified to the voltage and current necessary for discharging, and output. Here, the cutoff frequencies of the low-pass filter 20 and the high-pass filter 21 can be determined by the response frequency of the laser output detector 14,
For example, if the detector has a response frequency of 111□, the cutoff frequencies of the low-pass filter 20 and high-pass filter 21 may also be set to 111□.

第２図は、本発明におりる他の実施例のブロック線図を
示す。FIG. 2 shows a block diagram of another embodiment of the present invention.

のを減算器２４により減算した後、ローパスフィルタ２
０に入力している。ローパスフィルタ２０に入力された
信号は、高周波成分が取除かれて帰還信号ＰＮＦＩＩ□
として出力される。このようにして生成された帰還信号
ＰＮＰＱ。と帰還信号ＩＮＦ［１に利得に１を乗算した
結果得られた帰還信号１’　Ｎ　Ｆ　ｎ□１とは加算器
２２で加算され、帰還信号”ＮＦＩＩＷが生成される。is subtracted by the subtracter 24, and then the low-pass filter 2
It is entered as 0. High frequency components are removed from the signal input to the low-pass filter 20, and the feedback signal PNFII□
is output as Feedback signal PNPQ generated in this way. and the feedback signal 1' NF n□1 obtained by multiplying the gain by 1 to the feedback signal INF[1 are added in an adder 22 to generate a feedback signal "NFIIW".

以下は前述した実施例と同様である。The following is the same as the embodiment described above.

そこで、帰還信号ＰＮＦＢ□には放電電流検出器１２に
より得られる帰還信号ＩＮＦ［ｌの低周波成分を含んで
いるが、帰還信号ＰＮＰｎＬＩには帰還信号ＰＮＰＩＩ
ＨＩの低周波成分が逆符号となって含まれているため、
加算器２２により帰還信号”ＮＰｆｌｌｌｌと帰還１’
ＮＦＩ１１．ｌを加算することにより、帰還信号ＩＮＦ
ＩＩの低周波成分は打消される。したがって、帰還信号
ＴＮＦｎの高周波成分と帰還信号ＰＮＰｌｌの低周波成
分を加算器２２で加算することと全く同様の結果となる
。このような構成とすることにより前述した実施例に必
要であったハイパスフィルタ２１を削除することができ
、より簡単な回路構成とすることができる。Therefore, the feedback signal PNFB□ includes the low frequency component of the feedback signal INF[l obtained by the discharge current detector 12, but the feedback signal PNPnLI contains the low frequency component of the feedback signal PNPII.
Since the low frequency component of HI is included with the opposite sign,
The adder 22 generates the feedback signals "NPfllll and feedback 1'"
NFI11. By adding l, the feedback signal INF
The low frequency components of II are canceled out. Therefore, the result is exactly the same as when the adder 22 adds the high frequency component of the feedback signal TNFn and the low frequency component of the feedback signal PNPll. With such a configuration, the high-pass filter 21 required in the above-described embodiment can be omitted, resulting in a simpler circuit configuration.

（発明の効果） 以上のように本発明のレーザ発振器制御装置によれば、
レーザ出力の低周波領域における変動もパルス発振時の
高周波領域での変動も、レーザ出力検出信号及び放電電
力検出信号の双方を合成して負帰還することにより、低
価格に抑えて広い周波数領域において安定したレーザ出
力を得ることができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the laser oscillator control device of the present invention,
Fluctuations in the low frequency range of the laser output and fluctuations in the high frequency range during pulse oscillation can be suppressed over a wide frequency range at low cost by combining both the laser output detection signal and the discharge power detection signal and providing negative feedback. Stable laser output can be obtained.

（Ｂ）はそれぞれ従来におけるレーザ発振器制御装置の
ブロック線図である。(B) is a block diagram of a conventional laser oscillator control device.

ｌＯ・・・電源、１１・・・レーザ発振器、１２・・・
放電電流検出器、１３，１５．２４・・・減算器、１４
・・・レーザ出力検出器、２０・・・ローパスフィルタ
、２１・・・ハイパスフィルタ、２２・・・加算器、２
３・・・変換器。lO...power supply, 11...laser oscillator, 12...
Discharge current detector, 13, 15.24... Subtractor, 14
...Laser output detector, 20...Low pass filter, 21...High pass filter, 22...Adder, 2
3...Converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、入力される誤差信号に基づいて、レーザ発振器がレ
ーザ出力を行なうために入力する放電電力を生成する電
源と、前記レーザ出力の検出を行なうレーザ出力検出手
段と、前記放電電力の検出を行なう放電電力検出手段と
、前記レーザ出力検出手段により検出されたレーザ出力
信号と前記放電電力検出手段により検出された放電電力
信号を合成して帰還信号を生成する合成手段と、入力さ
れるレーザ指令信号から前記帰還信号を減算して前記誤
差信号を生成する減算手段とを備えるように構成したこ
とを特徴とするレーザ発振器制御装置。 ２、前記合成手段は、前記レーザ出力信号を入力し、高
周波成分を除去して出力するローパスフィルタと、前記
放電電力信号を入力して低周波成分を除去して出力する
ハイパスフィルタと、前記ローパスフィルタ及び前記ハ
イパスフィルタのそれぞれの出力信号を加算して前記帰
還信号として出力する加算器とから成る請求項１に記載
のレーザ発振器制御装置。 ３、前記合成手段は、前記レーザ出力信号から前記放電
電力信号の減算を行なう減算器と、前記減算器による減
算結果を入力して高周波成分を除去して出力するローパ
スフィルタと、そのローパスフィルタの出力信号と前記
放電電力信号を加算して前記帰還信号として出力する加
算器とから成る請求項１に記載のレーザ発振器制御装置
。 ４、前記放電電力検出手段は、放電電流の検出を行なう
請求項１に記載のレーザ発振器制御装置。[Scope of Claims] 1. A power source that generates discharge power that is input to a laser oscillator to output laser light based on an input error signal; a laser output detection means that detects the laser output; discharge power detection means for detecting discharge power; synthesis means for synthesizing the laser output signal detected by the laser output detection means and the discharge power signal detected by the discharge power detection means to generate a feedback signal; A laser oscillator control device comprising: subtraction means for subtracting the feedback signal from an input laser command signal to generate the error signal. 2. The synthesizing means includes a low-pass filter that inputs the laser output signal, removes high-frequency components, and outputs the signal; a high-pass filter that inputs the discharge power signal, removes the low-frequency components, and outputs the signal; 2. The laser oscillator control device according to claim 1, comprising a filter and an adder that adds the respective output signals of the high-pass filter and outputs the result as the feedback signal. 3. The synthesizing means includes a subtracter that subtracts the discharge power signal from the laser output signal, a low-pass filter that inputs the subtraction result of the subtracter, removes high-frequency components, and outputs the result, and the low-pass filter. The laser oscillator control device according to claim 1, further comprising an adder that adds the output signal and the discharge power signal and outputs the result as the feedback signal. 4. The laser oscillator control device according to claim 1, wherein the discharge power detection means detects discharge current.
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