JPH0690042A - Laser discharge tube - Google Patents

Laser discharge tube

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JPH0690042A
JPH0690042A JP24066592A JP24066592A JPH0690042A JP H0690042 A JPH0690042 A JP H0690042A JP 24066592 A JP24066592 A JP 24066592A JP 24066592 A JP24066592 A JP 24066592A JP H0690042 A JPH0690042 A JP H0690042A
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JP
Japan
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discharge
laser
tube
conductor
main
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Application number
JP24066592A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Karube
規夫 軽部
Akira Egawa
明 江川
Mitsuo Manabe
三男 真鍋
Yoshimoto Fujioka
良基 藤岡
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.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To secure a stable base discharge region over a wide range. CONSTITUTION:A laser discharge tube is constituted of a discharge tube 10, main eletrodes 11 and 12, and a conductor 20 provided at a position a predetermined distance away from one end of each main electrode 11, 12. This conductor 20 is formed by vapor-depositing silver on the outer periphery of the discharge tube 10 by metallize in a ring form, where its width is about 20mm for example. When high frequency voltage is impressed across the main electrodes 11 and 12, a main discharge 100 develops across the main electrodes 11 and 12, and an auxiliary discharge 200 across the main eletrodes 11, 12 and the conductor 20. The main discharge 100 is a vertical discharge of high gain in the tube center to the tube axial direction, and a lateral discharge along this tube wall a discharge of low gain. Development of this auxiliary discharge weakens the main discharge 100 of high gain; as the result, a stable base discharge region free of laser output widens.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電極間での放電によって
レーザガスを励起するレーザ用放電管に関し、特に放電
特性を改善するようにしたレーザ用放電管に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser discharge tube for exciting a laser gas by discharging between electrodes, and more particularly to a laser discharge tube for improving discharge characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ発振器では、電極間に印加された
高周波電圧によって放電管内に放電が発生し、その放電
によってレーザガスが励起されレーザ光が外部に出力さ
れる。このレーザ光の出力制御は、出力指令値に応じて
行われ、低出力から高出力までの制御が行われる。
2. Description of the Related Art In a laser oscillator, a high frequency voltage applied between electrodes causes a discharge in a discharge tube, and the discharge excites a laser gas to output a laser beam to the outside. The output control of the laser light is performed according to the output command value, and control from low output to high output is performed.

【0003】ところで、電源オフの状態から電源をオン
してレーザ光を出力させるまでには、電極間のレーザガ
スを励起させて放電を開始させる必要があるため、高電
圧を要する。なお、以下の説明では、電源オフの状態か
ら最初の放電が開始し、レーザ光が発光するまでに要す
る電圧を放電開始点燈電圧という。一方、放電が一旦開
始しレーザガスが放電を開始すると、その後は低電圧状
態に保持して予備放電(ベース放電)させておきそのベ
ース放電の状態から電圧を上げていけば、高電圧にしな
くても所定のレーザ出力を得ることができる。それは、
励起状態に移行することよって電極間抵抗が下がってい
るためである。
By the way, from the power-off state to the time when the power is turned on and laser light is output, it is necessary to excite the laser gas between the electrodes to start the discharge, and thus a high voltage is required. In the following description, the voltage required until the first discharge starts from the power-off state and the laser light is emitted is called the discharge start lighting voltage. On the other hand, once the discharge has started and the laser gas has started to discharge, after that, if the voltage is raised from the state of the base discharge by holding it in the low voltage state and performing the preliminary discharge (base discharge), it is not necessary to increase the voltage Can also obtain a predetermined laser output. that is,
This is because the resistance between the electrodes is lowered by shifting to the excited state.

【0004】このため、通常、レーザ加工を行う場合
は、共振器をベース放電の状態に事前に立ち上げてお
き、そのベース放電領域から電圧、電流を上げていくよ
うにしている。なお、ベース放電では、レーザ光は発生
していないため共振器の出力は0Wであるが、レーザ発
振が持続しない程度の微弱な放電は維持されている。
Therefore, in the case of performing laser processing, usually, the resonator is set up in a base discharge state in advance, and the voltage and current are increased from the base discharge region. In the base discharge, since the laser light is not generated, the output of the resonator is 0 W, but the weak discharge to the extent that laser oscillation does not continue is maintained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このベース放
電の領域では、安定領域が狭く、周囲ガス温度の変化、
レーザガス圧力の変化、レーザガス組成の変化等の要因
により、共振器の利得が変化しレーザ出力が出たり放電
に揺らぎが発生し放電が消えやすいという問題点を有し
ていた。
However, in the region of this base discharge, the stable region is narrow and the change in ambient gas temperature
Due to factors such as a change in laser gas pressure and a change in laser gas composition, there is a problem that the gain of the resonator changes, a laser output is produced, or fluctuations occur in the discharge and the discharge is easily extinguished.

【0006】また、レーザ光パルス特性は、レーザ出力
0Wのベース放電領域と例えば定格出力点との間での周
波数応答特性であるが、このレーザ光パルス特性も、ベ
ース放電の安定領域が狭いために、その立ち下がり特性
に限界を有していた。すなわち、電極間の電圧、電流を
高出力点からベース放電領域に下げても、レーザ出力が
完全に0Wになるまでにはある程度の時間を要してい
た。また、レーザガス温度が高くなると、電極間の電
圧、電流をベース放電領域に下げても、レーザ出力は0
Wとはならず、パルス特性の立ち下がり性能を悪化させ
ていた。このパルス特性の悪化は、レーザ加工の性能を
低下させ、いわゆるケガキ線が残るなどの切れ味の悪い
加工となる。
Further, the laser light pulse characteristic is a frequency response characteristic between the base discharge region of laser output 0 W and the rated output point, for example, but the laser light pulse characteristic also has a narrow base discharge stable region. In addition, there was a limit to the fall characteristic. That is, even if the voltage and current between the electrodes were reduced from the high output point to the base discharge region, it took some time for the laser output to reach 0 W. Further, when the laser gas temperature becomes high, the laser output becomes 0 even if the voltage and current between the electrodes are lowered to the base discharge region.
It did not become W and deteriorated the fall performance of the pulse characteristics. The deterioration of the pulse characteristics deteriorates the performance of laser processing and results in so-called sharp processing such as leaving a so-called marking line.

【0007】さらに、上記従来装置では、電源オフの状
態から直接所定の出力点まで共振器を立ち上げるには、
一旦ガス圧を下げ高電圧である放電開始点燈電圧を印加
して電極間に放電を発生させ徐々に通常のガス圧力にも
どすという工程を経由する必要があり、長時間を要して
いた。このため、実際には、上述したように、レーザ発
振器を常にベース放電領域に保持しておく必要があっ
た。
Further, in the above-mentioned conventional device, in order to start up the resonator directly from the power-off state to a predetermined output point,
It has been necessary to go through a process of once reducing the gas pressure and applying a high voltage discharge start lighting voltage to generate discharge between the electrodes and gradually returning to normal gas pressure, which requires a long time. Therefore, in practice, as described above, it was necessary to keep the laser oscillator always in the base discharge region.

【0008】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、安定したベース放電領域を広範囲に確保する
ことができると共に、ベース放電領域を設けることなく
電源オフの状態からでも直接短時間で所定の出力を得る
ことができるレーザ用放電管を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to secure a stable base discharge region in a wide range, and to directly provide a short time even when the power is off without providing the base discharge region. It is an object of the present invention to provide a laser discharge tube capable of obtaining a predetermined output.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、電極間での放電によってレーザガスを励
起するレーザ用放電管において、管壁の外周または管内
に、主電極とは別に導電体を少なくとも1個設けたこと
を特徴とするレーザ用放電管が、提供される。
In order to solve the above problems, the present invention provides a laser discharge tube in which a laser gas is excited by a discharge between electrodes, and a conductive material is provided on the outer circumference of the tube wall or inside the tube separately from the main electrode. Disclosed is a discharge tube for a laser provided with at least one body.

【0010】[0010]

【作用】管壁の外周または管内に、主電極とは別に導電
体を少なくとも1個設ける。主電極と導電体との間にレ
ーザ光の光軸に沿った横方向の電界が形成される。この
ため、電圧、電流が低い領域であるベース放電領域にお
いては、放電管内に形成される電界は、従来の縦方向
(垂直成分)だけでなく、横方向(水平成分)も持つよ
うになる。この管壁に沿った横方向の放電は、縦方向の
放電とは異なり、共振器の利得が低くレーザ発振しにく
い放電である。主電極間に印加された電圧は、その一部
がこの横方向の放電に使われ、縦方向の主電極間の電圧
は低下する。すなわち、横方向の放電によって、利得の
高い縦方向の放電が弱められる。その結果、ベース放電
領域が広がる。
In addition to the main electrode, at least one conductor is provided on the outer circumference of the tube wall or inside the tube. A horizontal electric field is formed between the main electrode and the conductor along the optical axis of the laser beam. Therefore, in the base discharge region where the voltage and current are low, the electric field formed in the discharge tube has not only the conventional vertical direction (vertical component) but also the horizontal direction (horizontal component). Unlike the vertical discharge, the horizontal discharge along the tube wall is a discharge in which the resonator gain is low and laser oscillation is difficult. Part of the voltage applied between the main electrodes is used for this horizontal discharge, and the voltage between the vertical main electrodes decreases. That is, the horizontal discharge weakens the high-gain vertical discharge. As a result, the base discharge area is expanded.

【0011】また、主電極と導電体との間に形成される
電界によって、電界強度分布が密になる。このため、放
電開始点燈電圧が低くなり、電源オフの状態からでも直
接短時間で所定の出力を得ることができる。
Further, the electric field strength distribution becomes dense due to the electric field formed between the main electrode and the conductor. Therefore, the discharge start lighting voltage becomes low, and a predetermined output can be obtained directly in a short time even when the power is off.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明のレーザ用放電管の構成を概略的
に示す図である。図では、レーザ用放電管1の一端側の
みを示す。レーザ用放電管1は、放電管10、その外周
に設けられた主電極11及び12、並びその主電極1
1、12とは別に設けられた導電体20から構成され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a laser discharge tube of the present invention. In the figure, only one end side of the laser discharge tube 1 is shown. The laser discharge tube 1 includes a discharge tube 10, main electrodes 11 and 12 provided on the outer periphery of the discharge tube 10, and the main electrode 1 thereof.
It is composed of a conductor 20 provided separately from the components 1 and 12.

【0013】放電管10は、石英ガラスから成る断面が
円形のパイプであり、例えば1.5KW炭酸ガスレーザ
に使用される。放電管10の外周面には、主電極11及
び12が設けられている。主電極11及び12は、銀を
放電管10の外周面にメタライズで蒸着して形成したも
のである。この主電極11及び12には、放熱器14及
び15が接して設けられている。
The discharge tube 10 is a pipe made of quartz glass and having a circular cross section, and is used, for example, in a 1.5 KW carbon dioxide laser. Main electrodes 11 and 12 are provided on the outer peripheral surface of the discharge tube 10. The main electrodes 11 and 12 are formed by depositing silver on the outer peripheral surface of the discharge tube 10 by metallization. Radiators 14 and 15 are provided in contact with the main electrodes 11 and 12, respectively.

【0014】導電体20は、主電極11及び12の一端
側から所定距離D(例えば5mm)だけ離れた位置に設
けられる。この導電体20は、上記の主電極11及び1
2と同様に、放電管10の外周面に銀をメタライズで蒸
着してリング状に形成され、その幅は例えば20mm程
度である。ここでは、導電体20を放電管10のレーザ
ガス下流側に設けるようにしたが、必要に応じて放電管
20の他の場所に設けるように構成することもできる。
また、導電体20を一個設けるようにしたが、複数個設
けるようにしてもよい。さらに、導電体20を放電管1
0の管内に設けるように構成してもよい。
The conductor 20 is provided at a position separated from the one ends of the main electrodes 11 and 12 by a predetermined distance D (for example, 5 mm). This conductor 20 is the same as the main electrodes 11 and 1 described above.
Similar to 2, the silver is deposited on the outer peripheral surface of the discharge tube 10 by metallization to form a ring shape, and the width thereof is, for example, about 20 mm. Here, the conductor 20 is provided on the laser gas downstream side of the discharge tube 10, but it may be provided on another place of the discharge tube 20 if necessary.
Although one conductor 20 is provided, a plurality of conductors 20 may be provided. Further, the conductor 20 is connected to the discharge tube 1
It may be configured so as to be provided in the 0 tube.

【0015】放電管10内には、レーザガスが矢印30
で示す管軸方向に流れ、高周波電源13により主電極1
1及び12間に高周波電圧が印加されると、その主電極
11及び12間で放電が生じ、レーザガスが励起され
る。放電管10の両端には、ここでは図示されていない
全反射鏡及び出力結合鏡が設けられてファブリペロー型
共振器が構成され、その共振器は励起されたレーザガス
から放出される光を増幅してレーザ光として出力してい
る。
In the discharge tube 10, laser gas is supplied with an arrow 30.
Flow in the axial direction of the main electrode 1 by the high frequency power source 13.
When a high frequency voltage is applied between 1 and 12, a discharge is generated between the main electrodes 11 and 12, and the laser gas is excited. At both ends of the discharge tube 10, a total reflection mirror and an output coupling mirror (not shown here) are provided to form a Fabry-Perot type resonator, which amplifies light emitted from the excited laser gas. Output as laser light.

【0016】また、高周波電圧が印加されると、主電極
11、12と導電体20との間にも放電(補助放電)が
生じる。この補助放電について以下に説明する。図2は
補助放電の説明図である。主電極11及び12間に高周
波電圧を印加すると、図に示すように、主電極11及び
12間には主放電100が発生し、主電極11、12と
導電体20との間には補助放電200が発生する。主放
電100は、管軸方向に対して縦方向の放電である。一
方、補助放電200は、管軸方向に対して横方向の放電
であり、この横方向放電は、レーザ光が発生しにくい放
電である。
When a high frequency voltage is applied, a discharge (auxiliary discharge) is also generated between the main electrodes 11 and 12 and the conductor 20. This auxiliary discharge will be described below. FIG. 2 is an explanatory diagram of the auxiliary discharge. When a high frequency voltage is applied between the main electrodes 11 and 12, a main discharge 100 occurs between the main electrodes 11 and 12, and an auxiliary discharge occurs between the main electrodes 11 and 12 and the conductor 20, as shown in the figure. 200 is generated. The main discharge 100 is a discharge in the vertical direction with respect to the tube axis direction. On the other hand, the auxiliary discharge 200 is a discharge in the lateral direction with respect to the tube axis direction, and this lateral discharge is a discharge in which laser light is hard to be generated.

【0017】電圧、電流が低い領域であるベース放電領
域においては、主電極11及び12間に印加された電圧
は、その一部がこの横方向の補助放電に使われ、その
分、縦方向の主電極11及び12間の電圧は低下する。
すなわち、補助放電の発生によって、レーザ光が発生し
やすい主放電100が弱められる。その結果、レーザ光
が発生しない安定したベース放電領域が広がる。また、
主電極11、12との間に導電体20を配置することに
よって、電界強度分布が密になる。このため、放電開始
点燈電圧が低くなる。このベース放電領域及び放電開始
点燈電圧については、以下に図3を用いて詳細に説明す
る。
In the base discharge region where the voltage and current are low, a part of the voltage applied between the main electrodes 11 and 12 is used for the auxiliary discharge in the horizontal direction, and the voltage in the vertical direction is correspondingly increased. The voltage between the main electrodes 11 and 12 drops.
That is, the generation of the auxiliary discharge weakens the main discharge 100 in which the laser light is likely to be generated. As a result, a stable base discharge region where laser light is not generated is expanded. Also,
By disposing the conductor 20 between the main electrodes 11 and 12, the electric field strength distribution becomes dense. Therefore, the discharge start lighting voltage becomes low. The base discharge region and the discharge starting lighting voltage will be described in detail below with reference to FIG.

【0018】図3は主電極に印加される高周波電流RF
Iと高周波電圧RFVとの関係を示す図である。図にお
いて、先ず、破線51等を用いて従来の放電管の場合に
ついて説明する。導電体20を設けない従来の放電管に
おいて、電源オフの状態から高出力点まで共振器を立ち
上げようとすると、先ず破線51に沿って電圧を高電圧
である放電開始点燈電圧V4 (例えば4150V)まで
上げていく必要がある。この放電開始点燈電圧V4 に達
すると、放電管内に最初の絶縁破壊が発生し放電が開始
する。放電が開始すると、電圧は一旦破線52に沿って
急激に低下する。その後は実線64に沿って所定の出力
点まで電圧、電流を立ち上げていけばよい。また、一旦
放電が開始した共振器では、その後電圧、電流をベース
放電領域58に保持しておけば、そのベース放電領域5
8からいつでも所定の出力点まで、実線64に沿って立
ち上げることができる。
FIG. 3 shows a high frequency current RF applied to the main electrode.
It is a figure which shows the relationship between I and the high frequency voltage RFV. In the figure, first, a case of a conventional discharge tube will be described using a broken line 51 and the like. In a conventional discharge tube not provided with the conductor 20, when an attempt is made to raise the resonator from the power-off state to a high output point, first, the voltage is a high voltage discharge start lighting voltage V 4 ( For example, it is necessary to raise it to 4150V). When the discharge starting lighting voltage V 4 is reached, the first dielectric breakdown occurs in the discharge tube and the discharge starts. When the discharge starts, the voltage once sharply decreases along the broken line 52. After that, the voltage and the current may be raised along the solid line 64 to a predetermined output point. In the resonator in which the discharge has started once, if the voltage and the current are held in the base discharge region 58 after that, the base discharge region 5
It is possible to rise along the solid line 64 from 8 to a predetermined output point at any time.

【0019】これに対し、導電体20を設けた放電管1
0において、電源オフの状態から高出力点まで共振器を
立ち上げようとする場合、電圧を実線61に沿ってあげ
ていけばよく、その放電開始点燈電圧V3 は比較的低い
電圧(例えば3550V)になる。このように、放電開
始点燈電圧V3 が従来の放電開始点燈電圧V4 に比べて
大幅に低い電圧となるのは、上述したように、主電極1
1、12と導電体20との間に形成される補助放電20
0によって、電界強度分布が密になるためである。
On the other hand, the discharge tube 1 provided with the conductor 20
At 0, when trying to raise the resonator from the power-off state to the high output point, the voltage may be raised along the solid line 61, and the discharge start lighting voltage V 3 thereof is a relatively low voltage (eg, 3550V). As described above, the discharge start lighting voltage V 3 becomes significantly lower than the conventional discharge start lighting voltage V 4 as described above.
Auxiliary discharge 20 formed between the conductors 1 and 12 and the conductor 20
This is because the distribution of the electric field strength becomes dense due to 0.

【0020】放電開始点燈電圧V3 で放電が開始する
と、上記従来の場合と同様に、電圧は一旦実線62に沿
って急激に低下する。その後は実線64に沿って所定の
出力点まで電圧、電流を立ち上げていけばよい。
When the discharge is started at the discharge start lighting voltage V 3 , the voltage once sharply decreases along the solid line 62 as in the case of the above-mentioned conventional case. After that, the voltage and the current may be raised along the solid line 64 to a predetermined output point.

【0021】また、導電体20を設けた放電管10の場
合、そのベース放電領域68は、従来のベース放電領域
58に比べて大幅に拡大する。このように、ベース放電
領域68が大幅に拡大するのは、上述したように、補助
放電200の発生によって、縦方向の主電極11及び1
2間の電圧が低下し、その分、主放電100が弱められ
るからである。このベース放電領域68は、従来のベー
ス放電領域58に比べて、放電の揺らぎや消滅等がな
く、より安定した領域となる。したがって、共振器をよ
り確実にベース放電状態に保持することができる。
Further, in the case of the discharge tube 10 provided with the conductor 20, the base discharge area 68 thereof is greatly expanded as compared with the conventional base discharge area 58. In this way, the base discharge region 68 is greatly expanded because, as described above, the generation of the auxiliary discharge 200 causes the vertical main electrodes 11 and 1 to extend.
This is because the voltage between the two drops and the main discharge 100 is weakened accordingly. The base discharge region 68 is more stable than the conventional base discharge region 58, with no fluctuation or disappearance of the discharge. Therefore, the resonator can be more surely held in the base discharge state.

【0022】共振器を立ち上げるときは、この安定した
ベース放電領域68からいつでも所定の出力点まで、実
線64に沿って立ち上げることができる。あるいは、放
電開始点燈電圧がV4 からV3 まで大幅に低下したこと
を利用して、電源オフの状態から直接、所定の高出力点
まで放電開始点燈電圧V3 及び実線64を経由して立ち
上げるようにすることもできる。その場合、電圧、電流
をベース放電領域68に保持する必要がなくなる。した
がって、レーザ加工を行わない場合は、電源をオフすれ
ばよい。また、放電開始点燈電圧V3 が低いので、その
分共振器の立ち上げ時間も短縮される。
When the resonator is started up, it can be started up along the solid line 64 from the stable base discharge region 68 to a predetermined output point at any time. Alternatively, by utilizing the fact that the discharge start lighting voltage is greatly reduced from V 4 to V 3 , the discharge start lighting voltage V 3 and the solid line 64 are directly passed from the power-off state to a predetermined high output point. It can also be set up by launching. In that case, it becomes unnecessary to hold the voltage and the current in the base discharge region 68. Therefore, when laser processing is not performed, the power may be turned off. Further, since the discharge starting lighting voltage V 3 is low, the rise time of the resonator can be shortened accordingly.

【0023】また、従来の狭いベース放電領域58で
は、レーザガス圧が高いとベース放電が不安定となるた
め、共振器をベース放電に保持するときはレーザガス圧
を低く設定する必要があった。これに対し、ベース放電
領域68を広くとることができるので、レーザガス圧が
高い状態でもベース放電に保持することができる。レー
ザガス圧が高ければ、その分高出力を得ることができる
ので、この点からもベース放電からより短時間で高出力
状態に立ち上げることができるようになる。
Further, in the conventional narrow base discharge region 58, when the laser gas pressure is high, the base discharge becomes unstable. Therefore, it is necessary to set the laser gas pressure low when holding the resonator in the base discharge. On the other hand, since the base discharge region 68 can be widened, the base discharge can be maintained even when the laser gas pressure is high. If the laser gas pressure is high, a high output can be obtained accordingly, and from this point as well, the base discharge can be started up to a high output state in a shorter time.

【0024】次に、ベース放電領域が拡大したことに伴
う効果を、図4及び図5を用いて説明する。図4はレー
ザ光パルス特性図である。レーザ光パルス特性は、レー
ザ出力0Wのベース放電領域と例えば定格出力点との間
での周波数応答特性である。ここでは、周波数2KH
z、定格出力1500Wの場合を示す。破線で示した波
形70は、従来の放電管でのレーザ光パルス特性であ
り、実線で示した波形80は、導電体20を設けた放電
管10でのレーザ光パルス特性である。図に示すよう
に、波形80の立ち下がりは、波形70のそれに比べて
急であり大きく改善されている。これは、下記の理由に
よるものである。すなわち、レーザ出力0W指令時の指
令電流は、従来の放電管では、図3で示すように、I2
値以下に下げることはできなかった。これに対し、導電
体20を設けた放電管10では、ベース放電領域68が
大幅に拡大されるため、I1 値まで下げることが可能と
なる。このため、導電体20を設けた放電管10の場合
は、レーザ出力0W指令をより低い指令電流で行うこと
ができ、したがって、波形80に示すようにより急激な
立ち下がりでレーザ出力を0Wに制御することができ
る。
Next, the effect associated with the expansion of the base discharge region will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a laser light pulse characteristic diagram. The laser light pulse characteristic is a frequency response characteristic between the base discharge region of 0 W of laser output and the rated output point, for example. Here, the frequency is 2KH
z, the case of rated output 1500W is shown. A waveform 70 shown by a broken line is a laser light pulse characteristic in the conventional discharge tube, and a waveform 80 shown by a solid line is a laser light pulse characteristic in the discharge tube 10 provided with the conductor 20. As shown in the figure, the trailing edge of the waveform 80 is steeper than that of the waveform 70 and is greatly improved. This is due to the following reasons. That is, in the conventional discharge tube, the command current when the laser output command is 0 W is I 2 as shown in FIG.
It could not be lowered below the value. On the other hand, in the discharge tube 10 provided with the conductor 20, the base discharge region 68 is greatly expanded, so that it is possible to lower the I 1 value. Therefore, in the case of the discharge tube 10 provided with the conductor 20, the laser output 0W command can be performed with a lower command current. Therefore, as shown by the waveform 80, the laser output is controlled to 0W with a sharp fall. can do.

【0025】また、図に示すように、波形80は確実に
レーザ出力0Wまで下がるのに対し、波形70は0Wま
で下がりきっていない。これは、上述したように、従来
の放電管では、レーザ出力0W指令の電流をI2 値まで
しか下げることができず、その領域では、レーザガス温
度が高くなったりすると、共振器の利得が高くなりレー
ザ出力が発生するためである。これに対し、導電体20
を設けた放電管10では、レーザ出力0Wの電流をI1
値まで下げることができる。したがって、レーザ出力が
出ていない領域まで確実に電流を下げることができる。
Further, as shown in the figure, the waveform 80 surely decreases to the laser output of 0 W, whereas the waveform 70 does not completely decrease to 0 W. This is because, as described above, in the conventional discharge tube, the current of the laser output 0 W command can be reduced only to the I 2 value, and in that region, when the laser gas temperature becomes high, the gain of the resonator becomes high. This is because a false laser output is generated. On the other hand, the conductor 20
In the discharge tube 10 provided with the current of the laser output 0 W I 1
Can be lowered to a value. Therefore, the current can be reliably reduced to the region where the laser output is not output.

【0026】このように、レーザ光パルス特性が改善さ
れレーザ出力が増大するので、レーザ加工性能が良くな
り、いわゆるケガキ線の発生しない切れ味の良い加工を
行うことができる。
As described above, the laser light pulse characteristic is improved and the laser output is increased, so that the laser processing performance is improved and so-called sharp cutting can be performed without generating so-called marking lines.

【0027】図5は電気シャッタ機能改善の説明図であ
る。ここでいう電気シャッタ機能とは、定格出力等の高
出力点からレーザ出力0Wのベース放電領域に切り替え
るベース放電応答特性である。ここでは、定格出力15
00Wを0Wにオフする場合を示す。破線で示した波形
90は、従来の放電管でのベース放電応答特性であり、
実線で示した波形95は、導電体20を設けた放電管1
0でのベース放電応答特性である。図に示すように、波
形95の立ち下がりは、波形90のそれに比べて急であ
り、レーザ出力0Wに切り替える電気シャッタ機能が大
幅に改善されている。これは、上記のレーザ光パルス特
性の場合と同様に、ベース放電領域68の拡大に伴い、
レーザ出力0W指令時の指令電流を大きく下げることが
できることによるものである。この電気シャッタ機能改
善により、従来切断加工の最後にケガキ線の様に残って
いた不完全な切断部分が残らなくなり、より完全な切断
加工を行うことができるようになった。また、切断加工
時間の短縮も図れるようになった。
FIG. 5 is an explanatory diagram for improving the electric shutter function. The electric shutter function here is a base discharge response characteristic for switching from a high output point such as a rated output to a base discharge region where the laser output is 0 W. Here, the rated output is 15
The case where 00W is turned off to 0W is shown. A waveform 90 shown by a broken line is a base discharge response characteristic in a conventional discharge tube,
The waveform 95 shown by the solid line is the discharge tube 1 provided with the conductor 20.
It is a base discharge response characteristic at 0. As shown in the figure, the fall of the waveform 95 is steeper than that of the waveform 90, and the electric shutter function for switching to the laser output 0 W is greatly improved. This is due to the expansion of the base discharge region 68, as in the case of the above laser light pulse characteristics.
This is because the command current when the laser output 0 W is commanded can be greatly reduced. By improving the electric shutter function, an incomplete cutting portion such as a marking line that is left at the end of the conventional cutting processing does not remain, and a more complete cutting processing can be performed. Also, the cutting processing time can be shortened.

【0028】図6は本発明のレーザ用放電管の第2の実
施例を示す図である。この実施例の放電管10Aは、螺
旋状の2本の電極11A及び12Aを有し、その螺旋状
の電極11A及び12Aの一端側に導電体20Aが設け
られている。
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the laser discharge tube of the present invention. The discharge tube 10A of this embodiment has two spiral electrodes 11A and 12A, and a conductor 20A is provided on one end side of the spiral electrodes 11A and 12A.

【0029】図7は本発明のレーザ用放電管の第3の実
施例を示す図である。この図は上記の図6に比べて概略
的に描いてあるが、放電管10Bも、図6の放電管10
Aと同様に、螺旋状の2本の電極11B及び12Bを有
している。導電体20Bは、この2本の電極11B及び
12Bの間に、同様に螺旋状に設けられる。すなわち、
導電体20Bは、放電管10Bの全放電領域に設けられ
る。したがって、補助放電をより確実に安定して発生さ
せることができる。
FIG. 7 is a view showing a third embodiment of the laser discharge tube of the present invention. Although this drawing is drawn schematically as compared with FIG. 6 described above, the discharge tube 10B also corresponds to the discharge tube 10 of FIG.
Similar to A, it has two spiral electrodes 11B and 12B. The conductor 20B is similarly provided spirally between the two electrodes 11B and 12B. That is,
The conductor 20B is provided in the entire discharge region of the discharge tube 10B. Therefore, the auxiliary discharge can be generated more reliably and stably.

【0030】上記の説明では、補助放電を発生させるた
めに、導電体を設けるようにしたが、この導電体に替え
て強誘電体を設けることもできる。その場合の強誘電体
としては、例えば誘電率ε=1000、厚さ0.5mm
のチタン酸バリウム等が適用可能である。
In the above description, the conductor is provided to generate the auxiliary discharge, but a ferroelectric may be provided in place of this conductor. In this case, the ferroelectric substance may be, for example, a dielectric constant ε = 1000 and a thickness of 0.5 mm.
Barium titanate or the like can be applied.

【0031】また、導電体を主電極と接続した不連続な
抵抗体として構成することもできる。さらに、導電体に
電極を設け、その電極に分圧した電圧を供給するように
して、より安定にベース放電を行わせるように構成する
こともできる。
Further, the conductor may be constructed as a discontinuous resistor connected to the main electrode. Further, an electrode may be provided on the conductor, and the divided voltage may be supplied to the electrode so that the base discharge can be performed more stably.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、放電管
の管壁外周または管内に、主電極とは別に導電体を少な
くとも1個設けるように構成した。この主電極と導電体
との間にはレーザ光の光軸に沿った横方向の放電が形成
される。横方向の放電は、縦方向の放電とは異なり、共
振器の利得の低い放電である。主電極間に印加された電
圧は、その一部がこの横方向の放電に使われ、その分、
縦方向の主電極間の電圧は低下する。すなわち、横方向
の放電によって、共振器の利得の高い縦方向の放電が弱
められる。したがって、レーザ出力のない安定したベー
ス放電領域が広がり、共振器をより確実にベース放電状
態に保持することができるようになる。
As described above, in the present invention, at least one conductor is provided outside the main wall of the discharge tube or inside the tube in addition to the main electrode. A lateral discharge is formed between the main electrode and the conductor along the optical axis of the laser light. Unlike the vertical discharge, the horizontal discharge is a discharge with a low resonator gain. A part of the voltage applied between the main electrodes is used for this lateral discharge,
The voltage between the main electrodes in the vertical direction drops. That is, the horizontal discharge weakens the vertical discharge having a high resonator gain. Therefore, the stable base discharge region without laser output is expanded, and the resonator can be more surely held in the base discharge state.

【0033】また、ベース放電領域が広くなったことに
ともない、レーザ出力0Wの指令電流もより低く設定す
ることができ、その結果、レーザ光パルス特性や電気シ
ャッタ機能を大幅に改善することができる。さらに、ベ
ース放電領域が広くなったことにともない、レーザガス
圧力を高くして発振効率を向上させることもできる。
Further, as the base discharge area becomes wider, the command current for the laser output 0 W can be set lower, and as a result, the laser light pulse characteristic and the electric shutter function can be greatly improved. . Further, the laser gas pressure can be increased to improve the oscillation efficiency as the base discharge region is widened.

【0034】また、主電極と導電体との間に形成される
電界によって、電界強度分布が密になる。このため、放
電開始点燈電圧が低くなり、電源オフの状態からでも直
接短時間で所定の出力を得ることができる。したがっ
て、レーザ加工時のベース放電保持を不要にすることも
できる。
Further, the electric field strength distribution becomes dense due to the electric field formed between the main electrode and the conductor. Therefore, the discharge start lighting voltage becomes low, and a predetermined output can be obtained directly in a short time even when the power is off. Therefore, it is possible to eliminate the need for holding the base discharge during laser processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のレーザ用放電管の構成を概略的に示す
図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a laser discharge tube of the present invention.

【図2】補助放電の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of auxiliary discharge.

【図3】主電極に印加される高周波電流RFIと高周波
電圧RFVとの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a high frequency current RFI applied to a main electrode and a high frequency voltage RFV.

【図4】レーザ光パルス特性図である。FIG. 4 is a laser light pulse characteristic diagram.

【図5】電気シャッタ機能改善の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an electric shutter function improvement.

【図6】本発明のレーザ用放電管の第2の実施例を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the laser discharge tube of the present invention.

【図7】本発明のレーザ用放電管の第3の実施例を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the laser discharge tube of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10A,10B 放電管 11,11A,11B 主電極 12,12A,12B 主電極 13 高周波電源 20 導電体 100 主放電 200 補助放電 10, 10A, 10B Discharge tube 11, 11A, 11B Main electrode 12, 12A, 12B Main electrode 13 High frequency power source 20 Conductor 100 Main discharge 200 Auxiliary discharge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真鍋 三男 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 藤岡 良基 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mitsuo Manabe 3580, Kobaba, Oshinomura, Minamitsuru-gun, Yamanashi Prefecture FANUC CORPORATION (72) Inventor, Ryoki Fujioka 3580, Kobaba, Oshinomura, Minamitsuru-gun, Yamanashi Local FANUC Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極間での放電によってレーザガスを励
起するレーザ用放電管において、 管壁の外周または管内に、主電極とは別に導電体を少な
くとも1個設けたことを特徴とするレーザ用放電管。
1. A laser discharge tube for exciting a laser gas by a discharge between electrodes, wherein at least one conductor is provided on the outer circumference of the tube wall or inside the tube in addition to the main electrode. tube.
【請求項2】 前記導電体は、前記管壁の外周にリング
状に設けられことを特徴とする請求項1記載のレーザ用
放電管。
2. The laser discharge tube according to claim 1, wherein the conductor is provided in a ring shape on the outer circumference of the tube wall.
【請求項3】 前記導電体に電源供給用の電極を設けた
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ用放電管。
3. The laser discharge tube according to claim 1, wherein an electrode for supplying power is provided on the conductor.
【請求項4】 前記導電体を放電全領域に設けたことを
特徴とする請求項1記載のレーザ用放電管。
4. The laser discharge tube according to claim 1, wherein the conductor is provided in the entire discharge region.
【請求項5】 前記導電体の代わりに強誘電体を設けた
ことを特徴とする請求項1記載のレーザ用放電管。
5. The laser discharge tube according to claim 1, wherein a ferroelectric substance is provided instead of the conductor.
【請求項6】 前記導電体は抵抗体であることを特徴と
する請求項1記載のレーザ用放電管。
6. The discharge tube for laser according to claim 1, wherein the conductor is a resistor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144720A (en) * 1991-01-16 1992-09-08 Kato Hatsujo Kaisha, Ltd. Releasable double-hinge device for an automobile console box
US6246930B1 (en) 1998-08-06 2001-06-12 Murata Kikai Kabushiki Kaisha Automatic guided vehicle system and method for navigating automatic guided vehicle

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