JPH0436475B2 - - Google Patents
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- JPH0436475B2 JPH0436475B2 JP2612684A JP2612684A JPH0436475B2 JP H0436475 B2 JPH0436475 B2 JP H0436475B2 JP 2612684 A JP2612684 A JP 2612684A JP 2612684 A JP2612684 A JP 2612684A JP H0436475 B2 JPH0436475 B2 JP H0436475B2
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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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/09705—Processes 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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- Plasma & Fusion (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ発振器、特にその電源回路の改
良に関する。
良に関する。
レーザ光を集束レンズによつて集束し、被加工
体に上記レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ
加工装置は公知であり広く利用されつつある。
体に上記レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ
加工装置は公知であり広く利用されつつある。
上記レーザ加工装置のレーザ発振器には、固体
レーザ、気体レーザ又は半導体レーザ等が使用さ
れるが、そのうち特に、気体レーザは固体レーザ
よりはるかに高い平均出力を取り出すことがで
き、また、予備電離又は高速電子ビーム注入等に
よつて、大容量の高圧気体に一様な放電励起を行
なうことが可能になるに及んで極めて高いピーク
出力を得ることが可能となつた。また最近開発さ
れたフツ化水素（HF、DF）化学レーザは、高出
力気体レーザとして、比較的小型のレーザから高
い連続出力を得ることができるので、レーザ加工
の加工範囲がより拡大した。
レーザ、気体レーザ又は半導体レーザ等が使用さ
れるが、そのうち特に、気体レーザは固体レーザ
よりはるかに高い平均出力を取り出すことがで
き、また、予備電離又は高速電子ビーム注入等に
よつて、大容量の高圧気体に一様な放電励起を行
なうことが可能になるに及んで極めて高いピーク
出力を得ることが可能となつた。また最近開発さ
れたフツ化水素（HF、DF）化学レーザは、高出
力気体レーザとして、比較的小型のレーザから高
い連続出力を得ることができるので、レーザ加工
の加工範囲がより拡大した。
レーザ発振器の電源としては直流放電が多く使
用され、その目的によつてはパルス放電も使用さ
れる。また場合によつては上記直流放電と上記パ
ルス放電の双方とによつて駆動される。
用され、その目的によつてはパルス放電も使用さ
れる。また場合によつては上記直流放電と上記パ
ルス放電の双方とによつて駆動される。
而して、レーザ発振器を長時間にわたり安定し
て動作させるためには、電極間に所定の放電電圧
を供給すると共に、電源回路を適切に制御するこ
とが要求される。
て動作させるためには、電極間に所定の放電電圧
を供給すると共に、電源回路を適切に制御するこ
とが要求される。
然しながら、従来のレーザ発振器は抵抗と整流
回路と平滑回路によつて構成された直流放電電源
が使用されていたため放電回路の応答が悪く、上
記気体レーザ発振器を正確に制御することができ
ず、安定した高い出力を得ると共に、精密な加工
等を長時間にわたつて行なうことが困難であると
云う問題点があつた。
回路と平滑回路によつて構成された直流放電電源
が使用されていたため放電回路の応答が悪く、上
記気体レーザ発振器を正確に制御することができ
ず、安定した高い出力を得ると共に、精密な加工
等を長時間にわたつて行なうことが困難であると
云う問題点があつた。
本発明は叙上の観点にたつてなされたものであ
つて、その目的とするところは、レーザ発振器を
高出力で動作させると共に、正確且つ適切に制御
することによつて、精密な加工等であつても短時
間で行なうことができるレーザ発振器を提供しよ
うとするものである。
つて、その目的とするところは、レーザ発振器を
高出力で動作させると共に、正確且つ適切に制御
することによつて、精密な加工等であつても短時
間で行なうことができるレーザ発振器を提供しよ
うとするものである。
而して、上記の目的は、可飽和リアクトルと整
流回路と平滑回路によつて構成される直流電源よ
り成る直流放電電源、該直流電源の出力にパルス
化回路を設けたパルス放電電源、又は直流放電電
源とパルス放電電源の双方とによりレーザ発振器
を駆動する共に、その電圧出力値に基づいて上記
直流放電電源の少なくとも可飽和リアクトルを制
御するもので、或いは更に上記整流回路及び／又
は上記パルス放電電源のパルス化回路を制御する
ことにより達成される。
流回路と平滑回路によつて構成される直流電源よ
り成る直流放電電源、該直流電源の出力にパルス
化回路を設けたパルス放電電源、又は直流放電電
源とパルス放電電源の双方とによりレーザ発振器
を駆動する共に、その電圧出力値に基づいて上記
直流放電電源の少なくとも可飽和リアクトルを制
御するもので、或いは更に上記整流回路及び／又
は上記パルス放電電源のパルス化回路を制御する
ことにより達成される。
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明
する。
する。
第１図は、本発明かかるレーザ発振器の一実施
例を示す説明図、第２図及び第３図は、夫々他の
実施例を示す説明図である。
例を示す説明図、第２図及び第３図は、夫々他の
実施例を示す説明図である。
先ず、第１図より説明する。
第１図中、１はレーザ発振器本体、１Ａはレー
ザ管、２及び３は窓、４及び５は反射鏡、６及び
７は陰極及び陽極、８は以下に説明する直流電源
から成る直流放電電源装置、９は三相電源、１０
は可飽和リアクトル、１１はサイリスタで構成さ
れた整流回路、１２は平滑回路、１３は電圧検出
回路、１４は制御回路、１５は上記制回路１４の
制御信号に基づき上記整流回路１１を構成してい
るサイリスタの点弧角を制御するためのパルスを
発生するパルス発生回路、１６は上記電圧検出回
路１３の検出出力を増幅するサーボ増幅回路、１
７は上記サーボ増幅回路１６の出力に基づき可飽
和リアクトル１０を制御して供給電力を調整する
可飽和リアクトル制御回路である。
ザ管、２及び３は窓、４及び５は反射鏡、６及び
７は陰極及び陽極、８は以下に説明する直流電源
から成る直流放電電源装置、９は三相電源、１０
は可飽和リアクトル、１１はサイリスタで構成さ
れた整流回路、１２は平滑回路、１３は電圧検出
回路、１４は制御回路、１５は上記制回路１４の
制御信号に基づき上記整流回路１１を構成してい
るサイリスタの点弧角を制御するためのパルスを
発生するパルス発生回路、１６は上記電圧検出回
路１３の検出出力を増幅するサーボ増幅回路、１
７は上記サーボ増幅回路１６の出力に基づき可飽
和リアクトル１０を制御して供給電力を調整する
可飽和リアクトル制御回路である。
而して、第１図に示した気体レーザ発振器は内
部鏡型のレーザ発振器であり、レーザ発振器本体
１内に反射鏡４及び５が設けられている。気体レ
ーザのうちCO2レーザはCO2だけでも発振する
が、N2又は更にHeを混入した方が効率がよく高
出力が得られるので、通常は例えばHe：N2：
CO2＝16：３：１の比率で混入したものが使用さ
れ、特に、高出力装置に於ては一定量の新鮮なガ
スを常時流して使用する。
部鏡型のレーザ発振器であり、レーザ発振器本体
１内に反射鏡４及び５が設けられている。気体レ
ーザのうちCO2レーザはCO2だけでも発振する
が、N2又は更にHeを混入した方が効率がよく高
出力が得られるので、通常は例えばHe：N2：
CO2＝16：３：１の比率で混入したものが使用さ
れ、特に、高出力装置に於ては一定量の新鮮なガ
スを常時流して使用する。
一般にCO2レーザ発振器を直流放電によつて動
作させる場合には、上記直流放電を所定の電力値
で行なわせなければならない。即ち、約0.5〜
0.7W／cm2の電力密度以上ではアーク放電なつて
しまうからである。
作させる場合には、上記直流放電を所定の電力値
で行なわせなければならない。即ち、約0.5〜
0.7W／cm2の電力密度以上ではアーク放電なつて
しまうからである。
而して、本発明にかかるレーザ発振器に於て
は、He：N2：CO2＝75：19：８の比率で混入し
た気体を1.5／minの量で供給し、陰極及び陽
極６及び７に直流電源８から直流電圧を供給する
ことによつて、レーザ発振を行なわせるものであ
る。
は、He：N2：CO2＝75：19：８の比率で混入し
た気体を1.5／minの量で供給し、陰極及び陽
極６及び７に直流電源８から直流電圧を供給する
ことによつて、レーザ発振を行なわせるものであ
る。
而して、上記直流電源８は、可飽和リアクトル
１０と整流回路１１と平滑回路１２から構成され
ており、平滑回路１２からの放電出力は陰極６及
び陽極７に供給にされると共に、その供給された
直流電圧値は電圧検出回路１３で常時検出され
る。上記電圧検出回路１３の検出値は制御回路１
４及びサーボ増幅回路１６に入力され、上記制御
回路１４は予め定められたプログラムに従つて、
パルス発生回路１５に所定の制御パルスを発生さ
せ、上記制御パルスによつて整流回路１１を構成
しているサイリスタの点弧角を制御するものであ
る。
１０と整流回路１１と平滑回路１２から構成され
ており、平滑回路１２からの放電出力は陰極６及
び陽極７に供給にされると共に、その供給された
直流電圧値は電圧検出回路１３で常時検出され
る。上記電圧検出回路１３の検出値は制御回路１
４及びサーボ増幅回路１６に入力され、上記制御
回路１４は予め定められたプログラムに従つて、
パルス発生回路１５に所定の制御パルスを発生さ
せ、上記制御パルスによつて整流回路１１を構成
しているサイリスタの点弧角を制御するものであ
る。
一方、サーボ増幅回路１６に入力された検出値
は増幅された後、可飽和リアクトル制御回路１７
に入力され、上記可飽和リアクトル制御回路１７
は予め定められたプログラムに従つて可飽和リア
クトル１０のリアクタンスを制御し、整流回路１
１、或いは更に平滑回路１２に供給する電力を制
御する。
は増幅された後、可飽和リアクトル制御回路１７
に入力され、上記可飽和リアクトル制御回路１７
は予め定められたプログラムに従つて可飽和リア
クトル１０のリアクタンスを制御し、整流回路１
１、或いは更に平滑回路１２に供給する電力を制
御する。
而して、本発明にかかるレーザ発振器に於て
は、直流放電電源装置中の直流電源８の構成要素
の一つとして可飽和リアクトル１０を使用すると
共に、レーザ発振中に上記直流電源８の出力を常
時検出し、上記検出値に基づき上記可飽和リアク
トル１０を制御するにあり、更に必要に応じてサ
イリスタで構成された整流回路１１を付加的に調
整制御するので、直流電源８の制御がより正確に
且つ適切に行なえ、かかる直流放電電源装置によ
れば、レーザ発振を長時間にわたり安定して行な
うことができる。
は、直流放電電源装置中の直流電源８の構成要素
の一つとして可飽和リアクトル１０を使用すると
共に、レーザ発振中に上記直流電源８の出力を常
時検出し、上記検出値に基づき上記可飽和リアク
トル１０を制御するにあり、更に必要に応じてサ
イリスタで構成された整流回路１１を付加的に調
整制御するので、直流電源８の制御がより正確に
且つ適切に行なえ、かかる直流放電電源装置によ
れば、レーザ発振を長時間にわたり安定して行な
うことができる。
次に、第２図について説明する。
第２図中、第１図中に付した番号と同一の番号
を付したものは同一の構成要素を示しており、１
８は上記直流電源８とほぼ同様な直流電源８′の
出力に設けられたパルス化回路で、電圧検出回路
１３の検出電圧に基づくパルス化回路の制御回路
１９を有する。上記パルス化回路１８はオン・オ
フスイツチング素子の所定数を並列に接続したオ
ン・オフ回路、又はさらに該オン・オフ回路出力
によつて充電されるるコンデンサを有するパルス
形成回路で、制御回路１９によつて、前記オン・
オフスイツチング素子の並列個数、オン・オフの
周波数さらにはデユーテイフアクタを回路１３の
出力によつて制御されるように構成されている
が、通常は前記オン・オフスイツチング素子の並
列個数及びオン・オフ周波数、さらにはデユーテ
イフアクタは予めの設定により一定として、可飽
和リアクトル１０の回路１３の出力による制御に
よつて、この第２図のレーザ用パルス放電電源装
置の制御を行なうものであるが、より精密及び高
速応答制御を必要とする場合に、前述の制御回路
１９が設けられるものである。
を付したものは同一の構成要素を示しており、１
８は上記直流電源８とほぼ同様な直流電源８′の
出力に設けられたパルス化回路で、電圧検出回路
１３の検出電圧に基づくパルス化回路の制御回路
１９を有する。上記パルス化回路１８はオン・オ
フスイツチング素子の所定数を並列に接続したオ
ン・オフ回路、又はさらに該オン・オフ回路出力
によつて充電されるるコンデンサを有するパルス
形成回路で、制御回路１９によつて、前記オン・
オフスイツチング素子の並列個数、オン・オフの
周波数さらにはデユーテイフアクタを回路１３の
出力によつて制御されるように構成されている
が、通常は前記オン・オフスイツチング素子の並
列個数及びオン・オフ周波数、さらにはデユーテ
イフアクタは予めの設定により一定として、可飽
和リアクトル１０の回路１３の出力による制御に
よつて、この第２図のレーザ用パルス放電電源装
置の制御を行なうものであるが、より精密及び高
速応答制御を必要とする場合に、前述の制御回路
１９が設けられるものである。
また、この実施例では、整流回路１１は予め設
定され、交流電源９に対して一定の導通角制御を
行なうパルス発生回路１５′が設けられているが、
前述第１図の如く構成しても良い。
定され、交流電源９に対して一定の導通角制御を
行なうパルス発生回路１５′が設けられているが、
前述第１図の如く構成しても良い。
次に、第３図について説明する。
第３図中、第１図及び第２図に付した番号と同
一の番号を付したものは同一の構成要素を示して
おり、前述第１図の直流放電電源装置と、第２図
のパルス放電電源装置とを、ほぼ並設した構成の
ものである。
一の番号を付したものは同一の構成要素を示して
おり、前述第１図の直流放電電源装置と、第２図
のパルス放電電源装置とを、ほぼ並設した構成の
ものである。
而して、第３図に示した気体レーザ発振器は、
陰極６及び陽極７に直流放電電源装置からの直流
電圧にパルス放電電源装置からのパルス電圧を重
畳した放電電圧を印加してレーザ発振を行なわせ
るものである。
陰極６及び陽極７に直流放電電源装置からの直流
電圧にパルス放電電源装置からのパルス電圧を重
畳した放電電圧を印加してレーザ発振を行なわせ
るものである。
而して、レーザ発振器本体１のレーザ間１Ａ内
には、上述の如くHe：N2：CO2＝75：19：８の
比率で混入した気体1.5／minの量で供給され
ると共に、陰極及び陽極６及び７には直流放電電
源装置からの直流電圧にパルス放電電源装置から
の電圧パルスが重畳された放電電圧を印加してレ
ーザ発振を行なわせるものであり、このよう構成
することにより、より高い出力を得ることが可能
となる。
には、上述の如くHe：N2：CO2＝75：19：８の
比率で混入した気体1.5／minの量で供給され
ると共に、陰極及び陽極６及び７には直流放電電
源装置からの直流電圧にパルス放電電源装置から
の電圧パルスが重畳された放電電圧を印加してレ
ーザ発振を行なわせるものであり、このよう構成
することにより、より高い出力を得ることが可能
となる。
直流放電電源装置は上述の如く、可飽和リアク
トル１０とサイリスタで構成された整流回路１１
の双方によつて制御が行なわれ、一方パルス放電
電源装置は同様に図示しない可飽和リアクトルと
パルス化回路１８に対するパルス放電電源制御回
路１９はからの制御信号に従つて、上記パルス放
電電源装置の出力、位相及び周波数等を制御する
ので、上記レーザ発振器を長時間にわたり高出力
で動作させるたとができるのである。
トル１０とサイリスタで構成された整流回路１１
の双方によつて制御が行なわれ、一方パルス放電
電源装置は同様に図示しない可飽和リアクトルと
パルス化回路１８に対するパルス放電電源制御回
路１９はからの制御信号に従つて、上記パルス放
電電源装置の出力、位相及び周波数等を制御する
ので、上記レーザ発振器を長時間にわたり高出力
で動作させるたとができるのである。
本発明は叙上の如く構成されるので、本発明に
かかるレーザ発振器によるときには、放電電源回
路の制御が正確且つ適切に行なえるので、従来の
レーザ発振器に比べ極めて高い出力を得ることが
できると共に、長時間にわたり安定した発振が行
なえるのである。
かかるレーザ発振器によるときには、放電電源回
路の制御が正確且つ適切に行なえるので、従来の
レーザ発振器に比べ極めて高い出力を得ることが
できると共に、長時間にわたり安定した発振が行
なえるのである。
なお、本発明は叙上の実施例に限定されるもの
ではない。即ち、例えば、本実施例においては
CO2レーザ発振器としたが、CO2レーザ発振器に
限定されず他の公知のレーザ発振器も同様に構成
することが可能である。また、整流回路にサイリ
スタを使用したものを示したが、同様な制御を行
な得るものであればサイリスタに限定されず他の
公知の整流素子が利用できるものであるり、更に
また、直流放電電源又はパルス放電電源の一方又
は双方によつてレーザ発振器を駆動するように構
成したが、此れ更に周波数が1MHz〜5GHzの高周
波放電電圧を加えて駆動するように構成すること
も推奨される。その他整流回路の構成及び各部の
制御の仕方等は本発明の目的の範囲内で自由に設
計変更できるものであつて、本発明はそれらの総
てを包摂するものである。
ではない。即ち、例えば、本実施例においては
CO2レーザ発振器としたが、CO2レーザ発振器に
限定されず他の公知のレーザ発振器も同様に構成
することが可能である。また、整流回路にサイリ
スタを使用したものを示したが、同様な制御を行
な得るものであればサイリスタに限定されず他の
公知の整流素子が利用できるものであるり、更に
また、直流放電電源又はパルス放電電源の一方又
は双方によつてレーザ発振器を駆動するように構
成したが、此れ更に周波数が1MHz〜5GHzの高周
波放電電圧を加えて駆動するように構成すること
も推奨される。その他整流回路の構成及び各部の
制御の仕方等は本発明の目的の範囲内で自由に設
計変更できるものであつて、本発明はそれらの総
てを包摂するものである。
第１図は、本発明かかるレーザ発振器の一実施
例を示す説明図、第２図及び第３図は、夫々他の
実施例を示す説明図である。 １……レーザ発振器本体、１Ａ……レーザ管、
２，３……窓、４，５……反射鏡、６……陰極、
７……陽極、８……直流電源、９……三相電源、
１０……可飽和リアクトル、１１……整流回路、
１２……平滑回路、１３……電圧検出回路、１４
……制御回路、１５……パルス発生回路、１６…
…サーボ増幅回路、１７……可飽和リアクトル制
御回路、１８……パルス化回路、１９……パルス
化回路の制御回路。
例を示す説明図、第２図及び第３図は、夫々他の
実施例を示す説明図である。 １……レーザ発振器本体、１Ａ……レーザ管、
２，３……窓、４，５……反射鏡、６……陰極、
７……陽極、８……直流電源、９……三相電源、
１０……可飽和リアクトル、１１……整流回路、
１２……平滑回路、１３……電圧検出回路、１４
……制御回路、１５……パルス発生回路、１６…
…サーボ増幅回路、１７……可飽和リアクトル制
御回路、１８……パルス化回路、１９……パルス
化回路の制御回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 可飽和リアクトルと整流回路と平滑回路によ
つて構成される直流電源から成る直流放電電源、
該直流電源の出力にパルス化回路を設けたパルス
放電電源又は上記直流放電電源とパルス放電電源
の双方とによつてレーザ発振器を駆動する共に、
その電圧出力値に基づいて上記直流放電電源の過
飽和リアクトルと整流回路又は上記パルス化回路
の内、少なくとも上記可飽和リアクトルを制御す
ることを特徴とするレーザ発振器。 ２ 上記レーザ発振器が気体レーザ発振器である
特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振器。 ３ 上記気体レーザ発振器のレーザ媒体がCO2で
ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載のレー
ザ発振器。 ４ 上記気体レーザ発振器のレーザ媒体がHe、
N2及びCO2の混合気体である特許請求の範囲第
１項、第２項又は第３項のうちのいずれ一に記載
のレーザ発振器。 ５ 上記混合気体の混合比がHe：N2：CO2＝
75：19：８である特許請求の範囲第４項記載のレ
ーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2612684A JPS60170991A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | レ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2612684A JPS60170991A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | レ−ザ発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60170991A JPS60170991A (ja) | 1985-09-04 |
| JPH0436475B2 true JPH0436475B2 (ja) | 1992-06-16 |
Family
ID=12184866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2612684A Granted JPS60170991A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | レ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60170991A (ja) |
-
1984
- 1984-02-16 JP JP2612684A patent/JPS60170991A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60170991A (ja) | 1985-09-04 |
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