JPH04333297A - ガスレーザ発振装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異常放電の検出機能を備
えたガスレーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】異常放電の検出機能を備えたガスレーザ
発振装置としては例えば特開昭６１−２５１０８８号公
報に記載の技術がある。図３はかかる装置の構成図であ
って、レーザ管の内部には一対の電極１、２が対向配置
され、これら電極１、２の近傍には光ファイバー３が配
置されている。この光ファイバー３は放電光を吸収して
発光するものである。このような構成であれば、各電極
１、２の間に高電圧が印加されてパルス状の主放電４が
発生すると、この主放電により放電光が発生する。とこ
ろが、レーザガスが劣化しているなどにより異常放電５
が発生すると、この異常放電５から発生する放電光は光
ファイバー３により吸収される。この放電光吸収により
光ファイバー３は赤く発光３ａし、この光３ａを判定回
路６に導く。この判定回路６は赤い発光３ａとしきい値
とを比較して異常放電５を検出してその信号を電気制御
回路７に送る。この電気制御回路７はカウンタを備え、
異常放電の信号を入力する毎にカウント動作し、一定期
間内のカウント数が多くなったときに放電回路８の電圧
を低下して各電極１、２への印加電圧を低下させて放電
を停止させる。

【０００３】しかしながら、この技術ではレーザ出力の
１ショット毎に異常放電発生の判定するので、正常な放
電でも発光強度が１ショット毎に異なる発光３ａから異
常放電を判定するにはしきい値を適切に設定することが
困難である。

【０００４】又、図４に示す異常放電の検出技術がある
。すなわち、レーザ管の内部には一対の電極１０、１１
が対向配置され、これら電極１０、１１にそれぞれピー
キングコンデンサ１２、１２…が接続されている。 又、電極１０にはメインコンデンサ１３、抵抗１４を介
して電源１５が接続されるとともにスイッチ１６が接続
されている。そして、放電電流の流れるラインには電流
変成器（ＣＴ）１７が設けられ、この電流変成器１７が
波形解析装置１８に接続されている。これにより、各電
極１０、１１の間で放電が発生すると、このときの放電
電流が電流変成器１７により検出されて波形解析装置１
８に送られる。この波形解析装置１８は放電電流の波形
を解析して異常放電を判定する。そして、異常放電と判
定されると、波形解析装置１８は電源１５の出力電圧を
低下させて放電を停止させる。

【０００５】しかしながら、この技術では放電電流の波
形を分析して異常放電を判定するので、波形分析に複雑
な回路が必要な上、処理時間が長い。このため、高繰返
しのパルス発振のレーザに対しては適用が困難である。

【０００６】又、異常放電の検出機能を備えたガスレー
ザ発振装置として特開昭６１−１２９８９１号公報に記
載された技術がある。この技術にはアーク放電による光
をフォトダイオードで受光してこのダイオードの出力電
圧を積分器により積分し、この積分出力を比較器により
しきい値と比較して異常放電を判定することが記載され
ている。

【０００７】しかし、この技術では上記同様に１ショッ
ト毎に異常放電発生の判定するので、正常な放電でも発
光強度が１ショット毎に異なる放電光から異常放電を正
確に判定することは困難である。

【０００８】一方、レーザ発振が　２００Ｈｚ程度の繰
返し数では放電によって絶縁物が破壊されることはない
が、繰返し数が　ｋＨｚ　オーダになると絶縁破壊する
虞がある。ところが、かかる絶縁破壊を検出する技術は
上記各技術に備えられていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように上記各技
術では異常放電を正確に検出することができず、又絶縁
破壊を検出することができない。そこで本発明は、異常
放電を正確に検出できるとともに絶縁破壊を検出できる
ガスレーザ発振装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、パルスレーザ
光を出力するレーザ発振部と、このパルスレーザ発振部
に発生した放電光に関する情報を検出してこの情報に応
じた電気信号を出力する放電光検出手段と、この放電光
検出手段からの電気信号をレーザ発振部のレーザ繰返し
周波数等に基づいて設定された時定数により積分する一
次遅れ系の積分器と、この積分器の積分出力と基準値と
を比較してレーザ発振部の放電異常を検出する異常検出
手段とを備えて上記目的を達成しようとするガスレーザ
発振装置である。

【００１１】この場合、異常検出手段は上限値としての
第１基準値及び下限値としての第２基準値とが設定され
、積分出力が第１基準値よりも高ければレーザ放電部に
おけるアーク放電発生を検出し、積分出力が第２基準値
よりも低ければレーザ放電部における絶縁破壊を検出す
る機能を有している。

【００１２】

【作用】このような手段を備えたことにより、パルスレ
ーザ発振部に発生した放電光に関する情報を放電光検出
手段により検出し、この情報に応じた電気信号をレーザ
発振部のレーザ繰返し周波数等に基づいて時定数が設定
された一時遅れ系の積分器により積分し、この積分出力
と基準値とを異常検出手段により比較してレーザ発振部
の放電異常を検出する。

【００１３】ここで、異常検出手段は第１基準値及び第
２基準値と積分出力とを比較し、積分出力が第１基準値
よりも高ければアーク放電発生を検出し、積分出力が第
２基準値よりも低ければ絶縁破壊を検出する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１５】図１はガスレーザ発振装置の構成図である
。レーザ管２０の内部には一対の主電極２１、２２が対
向配置され、かつこれら主電極２１、２２の長手方向側
にはそれぞれ全反射ミラー２３、出力ミラー２４がそれ
ぞれ配置されている。又、主電極２１にはスイッチ２５
を介して高電圧電源２６が接続されている。

【００１６】レーザ管２０の外部において全反射ミラー
２３を透過する放射光の光路にはレンズ２７を介してフ
ォトダイオード２８が配置されている。このフォトダイ
オード２８は受光量に応じた電流を流すものとなってい
る。このフォトダイオード２８は異常検出手段の電流電
圧変換器２９を通して積分器３０に接続されている。

【００１７】次に異常検出手段の構成について説明する
。電流電圧変換器２９は演算増幅器Ｐと抵抗Ｒ１とを並
列接続した構成となっている。又、積分器３０はレーザ
管２０でのレーザ繰返し周波数等に基づいて設定された
時定数により積分動作する一次遅れ系のもので、コンデ
ンサＣと抵抗Ｒ２とから構成されている。この積分器３
０の時定数は次のように決定される。全反射ミラー２３
から透過する放電光のパルス幅をＷ（半値幅；単位ｎｓ
）、繰返し周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、エキシマレー
ザやＴＥＡＣＯ２レーザなどではパルス幅Ｗは３０〜１
００ｎｓであり、このパルス幅Ｗと繰返しパルス間隔１
／ｆとを比較すると、 （１／ｆ）　　＞＞　　Ｗ の関係がある。しかるに、積分器３０の時定数は繰返し
パルス間隔１／ｆを基準として決定し、例えば時定数２
（１／ｆ）〜３（１／ｆ）に設定する。この積分器３０
の積分出力端子には比較器３１、３２が接続されている
。

【００１８】これら比較器３１、３２のうち一方の比較
器３１には第１基準電圧回路３３が入力し、他方の比較
器３２には第２基準電圧回路３４が入力している。これ
ら基準電圧回路３３、３４は 第１基準電圧＞第２基準電圧 の関係を有しており、第１基準電圧回路３３はアーク放
電の検出、第２基準電圧回路３４は絶縁破壊の検出とし
て設定されている。

【００１９】又、各比較器３１、３２の各出力端子は共
通接続されてマグネットリレー３５に接続されている。 このマグネットリレー３５は付勢によりスイッチ２５を
解放するものである。次に上記の如く構成された装置の
作用について説明する。

【００２０】リレースイッチ２５が閉じ、高電圧電源２
６から高電圧が各主電極２１、２２間に供給されている
状態に所定の繰返し周波数で主放電３６が発生すると、
この主放電３６による放電光が全反射ミラー２３を透過
し、レンズ２７により集光されてフォトダイオード２８
に照射される。このフォトタイオード２８は受光量に応
じた電流を発生し、この電流は電流電圧変換器２９に流
れる。

【００２１】この電流電圧変換器２９は入力し電流をそ
の値に応じた電圧に変換して積分器３０に送る。この積
分器３０は電流電圧変換器２９から供給される変換電圧
を積分する。例えば、図２に示すように電流電圧変換器
２９からパルス状の変換電圧が出力され、これら変換電
圧が積分器３０により積分されると、その積分出力は変
換電圧が低ければ、順次積分しても第１基準電圧と第２
基準電圧との範囲内に入る。

【００２２】ところが、各主電極２１、２２との間で異
常放電、つまりアーク放電が発生すると、このアーク放
電による放電光の強度は高い。従って、このときの電流
電圧変換器２９の変換電圧は高くなり、この変換電圧が
積分器３０に送られる。そうすると、積分器３０の積分
出力は高い変換電圧が順次入力されるので、第１基準電
圧を越える。このように積分出力が第１基準電圧を越え
ると、比較器３１の出力信号はローレベルからハイレベ
ルに換わる。なお、他方の比較器３２の出力はローレベ
ルである。比較器３１から出力されたハイレベル信号は
マグネットリレー３５に送られ、この信号を受けてマグ
ネットリレー３５は付勢してリレースイッチ２５を解放
する。この結果、各主電極２１、２２への高電圧の供給
はしゃ断され、主放電は停止する。

【００２３】又、各主電極２１、２２の間で絶縁破壊が
起こると、これら主電極２１、２２間の主放電による放
電光強度は低くなる。従って、このときの電流電圧変換
器２９の変換電圧は低くなり、この変換電圧が積分器３
０に送られる。そうすると、積分器３０の積分出力は低
い変換電圧が順次入力されるので、第２基準電圧以下と
なる。このように積分出力が第２基準電圧以下となると
、比較器３２の出力信号はローレベルからハイレベルに
換わる。なお、他方の比較器３１の出力はローレベルで
ある。比較器３２から出力されたハイレベル信号はマグ
ネットリレー３５に送られ、この信号を受けてマグネッ
トリレー３５は上記同様に付勢してリレースイッチ２５
を解放する。この結果、各主電極２１、２２への高電圧
の供給はしゃ断され、主放電は停止する。

【００２４】このように上記一実施例においては、放電
光の強度に応じた電気信号をレーザ繰返し周波数等に基
づいて時定数が設定された一時遅れ系の積分器３０によ
り積分し、この積分出力と各電圧基準値とを比較してア
ーク放電発生及び絶縁破壊を検出するようにしたので、
放電光強度が１ショット毎にばらついていても、このば
らつきに影響されずに第１及び第２基準電圧を設定でき
、異常放電を確実に検出できる。そして、異常放電とし
てアーク放電発生を検出できるとともに絶縁破壊も検出
できる。そのうえレーザ発振が高繰り返し数でもアナロ
グの積分出力を用いるので、ディジタルの高速処理の必
要がなく、直ぐにアーク放電発生及び絶縁破壊が検出で
きる。これによりアーク放電発生及び絶縁破壊による構
造材の損傷を防止できる。又、積分器３０の時定数を変
化させることによりレーザ発振の繰返し数の変化に対応
できる。さらに回路構成が簡単である。

【００２５】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよい
。例えば、上記一実施例では放電光の強度を検出したが
、放電電流を検出してこの放電電流を電流電圧変換器２
９に導いてもよく、又放電音を検出してこの放電音を周
波数解析し、この解析結果から一定領域の音の成分信号
を積分器３０に導くようにしてもよい。さらに、フォト
ダイオード２８の前に波長選択性のあるフィルタを置き
、異常放電時に生じる特定波長を検出することにより性
能向上をさせることもできる。又、積分器３０の時定数
を一定とし、各比較器３１、３２の各基準電圧をレーザ
繰返し数に対応して変化させてもよい。さらに、全反射
ミラー２３から放電光が取り出せない場合は全反射ミラ
ー２３に光学ウィンドウを設けてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、異
常放電を正確に検出できるとともに絶縁破壊を検出でき
るガスレーザ発振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるガスレーザ発振装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】同装置における検出作用を説明するための図。

【図３】従来装置の構成図。

【図４】従来装置の構成図。

【符号の説明】

２０…レーザ管、２１，２２…主電極、２３…全反射ミ
ラー、２４…出力ミラー、２５…スイッチ、２６…高電
圧電源、２７…レンズ、２８…フォトダイオード、２９
…電流電圧変換器、３０…積分器、３１，３２…比較器
、３３…第１基準電圧回路、３４…第２基準電圧回路、
３５…マグネットリレー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　パルスレーザ光を出力するレーザ発振
   部と、このパルスレーザ発振部に発生した放電光に関す
   る情報を検出してこの情報に応じた電気信号を出力する
   放電光検出手段と、この放電光検出手段からの電気信号
   を前記レーザ発振部のレーザ繰返し周波数等に基づいて
   設定された時定数により積分する一次遅れ系の積分器と
   、この積分器の積分出力と基準値とを比較して前記レー
   ザ発振部の放電異常を検出する異常検出手段とを具備し
   たことを特徴とするガスレーザ発振装置。
2. 【請求項２】　　異常検出手段は上限値としての第１基
   準値及び下限値としての第２基準値とが設定され、積分
   出力が前記第１基準値よりも高ければレーザ放電部にお
   けるアーク放電発生を検出し、積分出力が前記第２基準
   値よりも低ければレーザ放電部における絶縁破壊を検出
   する機能を有する請求項（１）　記載のガスレーザ発振
   装置。