JPH04778A - Gas laser generator - Google Patents

Gas laser generator

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JPH04778A
JPH04778A JP10017990A JP10017990A JPH04778A JP H04778 A JPH04778 A JP H04778A JP 10017990 A JP10017990 A JP 10017990A JP 10017990 A JP10017990 A JP 10017990A JP H04778 A JPH04778 A JP H04778A
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JP
Japan
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voltage
smoothing circuit
frequency
high voltage
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP10017990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Yamane
茂樹 山根
Shuzo Yoshizumi
吉住 修三
Akio Tanaka
田中 昭男
Tsutomu Sugiyama
勤 杉山
Hitoshi Motomiya
均 本宮
Hidehiko Karasaki
秀彦 唐崎
Masashi Onishi
正史 大西
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04778A publication Critical patent/JPH04778A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase the reliability of a high-voltage high-frequency transformer and generate a stable light beam by providing a high-voltage power-supply section comprising a DC smoothing circuit, a high-frequency switching element, a high-voltage high-frequency transformer, a high-voltage rectifying circuit and a high-voltage smoothing circuit and setting the capacitance of the smoothing capacitor of the high-voltage smoothing circuit at 100 to 800 PF. CONSTITUTION:A commercial AC power supply of three-phase 200V is used for input of a high-voltage power-supply section 4. A DC voltage obtained by rectifying the three-phase 200V by a DC smoothing circuit 14 is applied to a high-frequency switching element 16 controlled by a switching control circuit 15, an intermittent DC voltage is input to a primary winding of a high-voltage high-frequency transformer 17, and a high-frequency voltage raised to a secondary winding is induced. The high-frequency voltage is applied to a high-voltage rectifying circuit 19 and rectified. The output is smoothed by a high-voltage smoothing circuit 20 in which capacitors having a capacitance value of 100 to 800 PF are used. As a result, a high DC voltage of approximately 30 kV is output.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ガスレーザ発振装置に関し、装置の信頼性の
向上と、発振出力の安定性を図ったものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a gas laser oscillation device, and is intended to improve the reliability of the device and stabilize the oscillation output.

(従来の技術) 第4図は従来の軸流型ガスレーザ発振装置と呼ばれる、
絶縁体からなる放電管の光軸方向にレーザガスを流し、
放電管の両端に設けた電極間に高電圧を印加して放電管
内にレーザビームを発生させる、ガスレーザ発振装置の
構成を示す図である。
(Prior art) Figure 4 shows a conventional axial flow type gas laser oscillator.
Laser gas is flowed in the optical axis direction of a discharge tube made of an insulator,
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a gas laser oscillation device that applies a high voltage between electrodes provided at both ends of a discharge tube to generate a laser beam inside the discharge tube.

1はガラス等の誘電体からなる放電管、2,3は放電管
1の内部に配置された電極、4はそれら電極2,3に接
続された高電圧電源部であり、たとえば30kVの高電
圧を上記両電極2および3の間に印加している。5は電
極2および3の間のレーザ放電空間、6はレーザの全反
射鏡、7は同じく部分反射鏡であり、これら全反射@6
、部分反射鏡7は上記レーザ放電空間5を介して対向配
置されて光共振器を構成している。
1 is a discharge tube made of a dielectric material such as glass, 2 and 3 are electrodes arranged inside the discharge tube 1, and 4 is a high voltage power supply section connected to these electrodes 2 and 3, for example, a high voltage of 30 kV. is applied between both electrodes 2 and 3. 5 is a laser discharge space between electrodes 2 and 3, 6 is a total reflection mirror of the laser, and 7 is also a partial reflection mirror, and these total reflection @ 6
, the partial reflecting mirrors 7 are arranged opposite to each other with the laser discharge space 5 interposed therebetween to form an optical resonator.

また、8は上記の部分反射fIL7から出力されるレー
ザビームを表わし、矢印9はレーザガスの流れの方向で
、レーザガスは軸流型に形成されているレーザ装置の中
を循環している。10は送気管、11、12は上記レー
ザ放電空間5における放電、および送風機により上昇す
るレーザガスの温度を低減させるための熱交換器、モし
て13は送風機で。
Further, 8 represents a laser beam outputted from the above-mentioned partially reflecting fIL7, and arrow 9 is the flow direction of the laser gas, which is circulating in the laser device formed in an axial flow type. 10 is an air pipe; 11 and 12 are heat exchangers for reducing the discharge in the laser discharge space 5 and the temperature of the laser gas rising by the blower; and 13 is a blower.

通常、レーザ発振のためにはレーザ放電空間5において
、約100 m /see程度のガス流を得るように送
風される。
Normally, for laser oscillation, air is blown in the laser discharge space 5 to obtain a gas flow of about 100 m 2 /see.

上記のような従来の軸流型ガスレーザ発振装置は、まず
電極2および3に高電圧電源部4から高電圧を印加し、
レーザ放電空間5にグロー放電を発生させる。レーザ放
電空間5を通過するレーザガスは、グロー放電の放電エ
ネルギーにより発振が励起され、その励起されたレーザ
ガスは全反射鏡6および部分反射鏡7により構成された
光共振器により共振状態となって2部分反射鏡7からレ
ーザビーム8として出力され、それはレーザ加工等に用
いられる。
In the conventional axial flow gas laser oscillation device as described above, first, a high voltage is applied to the electrodes 2 and 3 from the high voltage power supply section 4,
A glow discharge is generated in the laser discharge space 5. The laser gas passing through the laser discharge space 5 is excited to oscillate by the discharge energy of the glow discharge, and the excited laser gas is brought into a resonant state by the optical resonator constituted by the total reflection mirror 6 and the partial reflection mirror 7. A laser beam 8 is output from the partial reflecting mirror 7, and is used for laser processing or the like.

第5図は上記高電圧電源部4の構成を示し、その入力に
は通常、3相200vの商用交流電源が印加され、その
交流入力を直流平滑回路14により整流した直流電圧を
、スイッチング制御回路15によって制御される高周波
スイッチング素子16に加えて、その断続により高電圧
高周波トランス17の一次巻線に入力する直流電圧を断
続させ、それにより高電圧高周波トランス17の二次巻
線に昇圧された高周波電圧が誘起され、高電圧整流平滑
回路18により直流高電圧の約30kVが出力される。
FIG. 5 shows the configuration of the high voltage power supply section 4. Normally, a three-phase 200V commercial AC power source is applied to its input, and the DC voltage obtained by rectifying the AC input by the DC smoothing circuit 14 is applied to the switching control circuit. In addition to the high-frequency switching element 16 controlled by the high-voltage high-frequency transformer 15, the DC voltage input to the primary winding of the high-voltage high-frequency transformer 17 is intermittent, thereby increasing the voltage to the secondary winding of the high-voltage high-frequency transformer 17. A high frequency voltage is induced, and the high voltage rectifying and smoothing circuit 18 outputs a DC high voltage of approximately 30 kV.

なお。In addition.

上記スイッチング制御回路15は高周波スイッチング素
子16を、レーザ出力に対応する5kHzないし50k
l(z間の任意のスイッチング周波数で動作するように
制御されている。
The switching control circuit 15 controls the high frequency switching element 16 at a frequency of 5 kHz to 50 kHz corresponding to the laser output.
It is controlled to operate at any switching frequency between l(z).

(発明が解決しようとする課題) 上述したように従来のガスレーザ発振装置は構成され、
そのガス放電開始時の電圧、電流は第6図のように挙動
する。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional gas laser oscillation device is configured as described above.
The voltage and current at the start of the gas discharge behave as shown in FIG.

すなわち第6図において、縦軸は電圧または電流を、横
軸は時間を示しており、電源オンにより放電開始の突入
電流が大きいと、高電圧高周波トランス17にストレス
がかかり、運転時間が経過すると高電圧高周波トランス
17が破損する事故が発生する欠点があった。また、高
電圧電源部4が発生する高電圧には高周波スイッチング
素子16のスイッチング周波数の2倍と商用交流電源周
波数の6倍のリップルが発生し、レーザビームの安定性
が良くないという問題点を有していた。
In other words, in FIG. 6, the vertical axis shows voltage or current, and the horizontal axis shows time. When the inrush current at the start of discharge when the power is turned on is large, stress is applied to the high voltage high frequency transformer 17, and as the operating time elapses, There is a drawback that the high voltage high frequency transformer 17 may be damaged. In addition, the high voltage generated by the high voltage power supply unit 4 generates ripples that are twice the switching frequency of the high frequency switching element 16 and six times the frequency of the commercial AC power supply, which causes the problem that the stability of the laser beam is poor. had.

本発明は、上述の従来の問題点に鑑み、レーザ発振装置
の信頼性の向上と、発振出力の安定性を図ったガスレー
ザ発振装置の提供を目標とする。
In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention aims to provide a gas laser oscillation device that improves the reliability of the laser oscillation device and stabilizes the oscillation output.

(課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を、細流型ガスレーザ発振装置にお
いて、それを起動する高電圧電源部に。
(Means for Solving the Problems) The above object of the present invention is to provide a high voltage power supply unit for starting a trickle type gas laser oscillation device.

商用の交流電源を直流化する直流平滑回路と、その出力
を断続させる高周波スイッチング手段と高電圧高周波ト
ランスと高電圧整流回路とからなる高電圧昇圧手段と、
その出力を平滑化する高電圧平滑回路とを設け、前記高
電圧平滑回路に使用するコンデンサ容量を100PFな
いし800PFの間とすることによって達成する。
A high-voltage step-up means consisting of a DC smoothing circuit that converts a commercial AC power supply into DC, a high-frequency switching means that intermittents the output, a high-voltage high-frequency transformer, and a high-voltage rectifier circuit;
This is achieved by providing a high-voltage smoothing circuit for smoothing the output, and setting the capacitance of the capacitor used in the high-voltage smoothing circuit to between 100PF and 800PF.

(作 用) 本発明によれば、レーザ放電の開始時の突入電流が制限
され、それにより高電圧高周波トランスの信用性が向上
し、かつ、安定したレーザビームを効率良く取り出すこ
とが可能になる。
(Function) According to the present invention, the inrush current at the start of laser discharge is limited, thereby improving the reliability of the high voltage and high frequency transformer, and making it possible to efficiently extract a stable laser beam. .

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面により説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例における高電圧電源部を示す
ブロック図であり、レーザ発振部は第4図の構成と同じ
であるから、詳細な説明を省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing a high voltage power supply section in one embodiment of the present invention, and since the laser oscillation section has the same configuration as that shown in FIG. 4, detailed explanation will be omitted.

第1図において第5図と同一符号は、同じ、または同一
機能のものである。すなわち、高電圧電源部4の入力に
は通常、3相200vの商用交流電源が使用され、その
交流入力を直流平滑回路14により整流した直流電圧を
、スイッチング動作がスイッチング制御回路15によっ
て制御される高周波スイッチング素子16に加え、高電
圧高周波トランス17の一次巻線に、断続する直流電圧
を入力し、それにより二次巻線に昇圧された高周波電圧
を誘起させる。なお、上記スイッチング制御回路15は
高周波スイッチング素子16を、レーザ出力に対応する
5kHzないし50kHz間の任意のスイッチング周波
数で動作するように制御される。
In FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 5 indicate the same or the same functions. That is, a three-phase 200V commercial AC power source is normally used as an input to the high voltage power supply unit 4, and the switching operation of the DC voltage obtained by rectifying the AC input by the DC smoothing circuit 14 is controlled by the switching control circuit 15. In addition to the high frequency switching element 16, an intermittent DC voltage is input to the primary winding of the high voltage high frequency transformer 17, thereby inducing a boosted high frequency voltage in the secondary winding. The switching control circuit 15 controls the high frequency switching element 16 to operate at an arbitrary switching frequency between 5 kHz and 50 kHz corresponding to the laser output.

19は本発明の特徴の高電圧整流回路であり、上記高電
圧高周波トランス17の二次巻線に誘起される高周波電
圧を印加して整流し、その出力は高電圧平滑回路20に
よって平滑化される。
Reference numeral 19 denotes a high voltage rectifier circuit, which is a feature of the present invention, which applies and rectifies the high frequency voltage induced in the secondary winding of the high voltage high frequency transformer 17, and its output is smoothed by the high voltage smoothing circuit 20. Ru.

前記高電圧平滑回路20は平滑容量として100PFな
いし800PFの容量値を有するコンデンサを使用して
おり、それにより約30kVの直流高電圧が出力される
The high voltage smoothing circuit 20 uses a capacitor having a capacitance value of 100PF to 800PF as a smoothing capacitance, thereby outputting a DC high voltage of about 30kV.

第2図は第1図の高電圧電源部4により第4図のガスレ
ーザ発振装置を起動したときの、放電開始時の突入電流
(縦軸)を、コンデンサ容量(横軸)について示したも
のである。図から明らかなように突入電流はコンデンサ
容量に比例して大きくなり、800PF以上になるとレ
ーザ放電はアーク放電に移行することが観測された。
Figure 2 shows the inrush current at the start of discharge (vertical axis) and the capacitor capacity (horizontal axis) when the gas laser oscillator shown in Figure 4 is started by the high voltage power supply unit 4 shown in Figure 1. be. As is clear from the figure, it was observed that the rush current increases in proportion to the capacitance of the capacitor, and when the inrush current exceeds 800PF, the laser discharge shifts to an arc discharge.

第3図はスイッチング周波数を一定(=1/2X高電圧
のリップル周波数)として高電圧平滑回路20のコンデ
ンサ容量(横軸)と、レーザビーム容量(横軸)と、レ
ーザビームの振動率(縦軸)を測定した図であり、この
測定からもコンデンサ容量が100PF以上になるとレ
ーザビームの安定性は殆ど変化しないことがわかる。
Figure 3 shows the capacitor capacity of the high voltage smoothing circuit 20 (horizontal axis), the laser beam capacity (horizontal axis), and the vibration rate of the laser beam (vertical axis) with the switching frequency constant (= 1/2 x high voltage ripple frequency). This figure shows that the stability of the laser beam hardly changes when the capacitance of the capacitor exceeds 100 PF.

以上、実施例により説明してわかる通り本発明は、細流
型のガスレーザ発振装置を、直流平滑回路、高周波スイ
ッチング素子、高電圧高周波トランス、高電圧整流回路
および高電圧平滑回路によって構成した高電圧電源部に
よって起動するものであり、高電圧平滑回路のコンデン
サ容量を100PFないし800PFの間とすることに
より、高電圧高周波トランスの信頼性が向上し、かつ安
定したレーザビームを発生するレーザビーム発振装置で
ある。
As can be understood from the above-mentioned embodiments, the present invention provides a high-voltage power supply configured by a trickle-type gas laser oscillation device, a DC smoothing circuit, a high-frequency switching element, a high-voltage high-frequency transformer, a high-voltage rectifier circuit, and a high-voltage smoothing circuit. By setting the capacitor capacity of the high voltage smoothing circuit to between 100PF and 800PF, the reliability of the high voltage high frequency transformer is improved and it is a laser beam oscillation device that generates a stable laser beam. be.

(発明の効果) 以上説明して明らかなように本発明は、ガスレーザ発振
装置の高電圧電源部を、直流平滑回路、高周波スイッチ
ング素子、高電圧高周波トランス、高電圧整流回路およ
び高電圧平滑回路により構成し、高電圧平滑回路の平滑
コンデンサ容量を100PFないし800PFの間とし
たので、高電圧高周波トランスの信頼性が向上し、安定
したレーザビームを発生することができる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the present invention provides a high voltage power supply section of a gas laser oscillation device using a DC smoothing circuit, a high frequency switching element, a high voltage high frequency transformer, a high voltage rectifier circuit, and a high voltage smoothing circuit. Since the smoothing capacitor capacity of the high voltage smoothing circuit is set between 100PF and 800PF, the reliability of the high voltage high frequency transformer is improved and a stable laser beam can be generated.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例要部の高電圧電源部の構成を
示すブロック図、第2図、第3図は説明補助のための特
性図、第4図は従来のガスレーザ発振装置の構成図、第
5図は第4図のガスレーザ発振装置を起動する高電圧電
源部のブロック図、第6図はガス放電開始時の電圧、電
流の挙動を示す図である。 1・・・放電管、 2,3・・・電極、 4・・・高電
圧電源部、 5・・・レーザ放電空間、6・・・全反射
鏡、 7・・・部分反射鏡、 8・・・レーザビーム、
10・・・送気管、11゜12・・・熱交換器、 13
・・・送風機、 14・・・直流平滑回路、 15・・
・スイッチング制御回路、 16・・・スイッチング素
子、 17・・・高電圧高周波トランス、 18・・・
高電圧整流平滑回路、 19・・・高電圧整流回路、2
0・・・高電圧平滑回路。 特許出願人 松下電器産業株式会社 第 図 ■−−−−−、−−、J
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a high voltage power supply section, which is the main part of an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams to assist in explanation, and FIG. FIG. 5 is a block diagram of a high voltage power supply unit that starts the gas laser oscillation device of FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing the behavior of voltage and current at the start of gas discharge. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Discharge tube, 2, 3... Electrode, 4... High voltage power supply section, 5... Laser discharge space, 6... Total reflection mirror, 7... Partial reflection mirror, 8.・Laser beam,
10... Air pipe, 11° 12... Heat exchanger, 13
...Blower, 14...DC smoothing circuit, 15...
-Switching control circuit, 16... switching element, 17... high voltage high frequency transformer, 18...
High voltage rectifier smoothing circuit, 19... High voltage rectifier circuit, 2
0...High voltage smoothing circuit. Patent applicant: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 軸流型ガスレーザ発振装置において、それを起動する高
電圧電源部に、商用の交流電源を直流化する直流平滑回
路と、その出力を断続させる高周波スイッチング手段と
高電圧高周波トランスと高電圧整流回路とからなる高電
圧昇圧手段と、その出力を平滑化する高電圧平滑回路と
を設け、前記高電圧平滑回路に使用するコンデンサ容量
を100PFないし800PFの間とすることを特徴と
するガスレーザ発振装置。
In an axial flow type gas laser oscillator, the high voltage power supply unit that starts it includes a DC smoothing circuit that converts a commercial AC power supply to DC, a high frequency switching means that cuts and cuts the output, a high voltage high frequency transformer, and a high voltage rectifier circuit. 1. A gas laser oscillation device comprising: a high-voltage step-up means; and a high-voltage smoothing circuit for smoothing the output thereof, and a capacitor capacity used in the high-voltage smoothing circuit is between 100PF and 800PF.
JP10017990A 1990-04-18 1990-04-18 Gas laser generator Pending JPH04778A (en)

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