JPH07162068A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents
ガスレーザ発振装置Info
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- JPH07162068A JPH07162068A JP5306592A JP30659293A JPH07162068A JP H07162068 A JPH07162068 A JP H07162068A JP 5306592 A JP5306592 A JP 5306592A JP 30659293 A JP30659293 A JP 30659293A JP H07162068 A JPH07162068 A JP H07162068A
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Abstract
してピーク出力が高く、短いパルス幅のガスレーザ光を
出力する。 【構成】主コンデンサ(3) に蓄積された電荷をサイラト
ロン(2) の導通によりピーキングコンデンサ(5) に移行
し、その充電電圧をガスレーザ管(6) に印加してレーザ
光を出力するとき、ガスレーザ管(6) に流れる電流波形
は、主コンデンサ(3) からピーキングコンデンサ(5) に
移行する電荷による1つ目の山と、主コンデンサ(3) に
残留する電荷による2つ目の山とであるが、この2つ目
の山が立ち上がるとき、つまりサイラトロン(2) の導通
時から所定時間経過後に、主コンデンサ(3) からピーキ
ングコンデンサ(5) に移行する電荷を電荷消費回路(10)
において消費する。
Description
良に関する。
る。高圧直流電源1の一端側(高電圧側)には、スイッ
チング素子としてのサイラトロン2が接続されると共に
主コンデンサ3が接続され、さらにこの主コンデンサ3
に対して充電抵抗4が接続されている。なお、高圧直流
電源1の他端側(低電圧側)は接地されている。
グコンデンサ5が並列接続され、このピーキングコンデ
ンサ5に対して並列にガスレーザ管6が接続されてい
る。このガスレーザ管6は、例えばTEACO2 レーザ
等のガスレーザ媒質が封入されており、かつ均一な主放
電の発生を容易とするための予備電離電極(トリガ電
極)7が設けられている。
の電荷は、主コンデンサ3及び充電抵抗4により形成さ
れる回路を通して主コンデンサ3に蓄積される。この状
態に、サイラトロン2に対してトリガパルスが印加され
ると、このサイラトロン2は導通し、これによって主コ
ンデンサ3に蓄積された電荷はピーキングコンデンサ5
に移行する。この電荷の移行によりピーキングコンデン
サ5が充電され、この充電電圧はガスレーザ管6に印加
される。
7において予備放電が発生して予備電離が行われ、プラ
ズマパラメータにより決まる一定電圧に達すると、主放
電が発生してレーザ発振が行われる。
れる電流波形は、図6に示すように通り、2つのピーク
(山)を有するものとなり、1つ目の山は主コンデンサ
3からピーキングコンデンサ5に移行する電荷による電
流であり、2つ目の山は主コンデンサ3に残った電荷に
よる電流である。
ーザ光の波形は、図7に示すように電流波形の1つ目の
山により発生するピーク部と、2つ目の山により発生す
るテール部とから形成される。
形結晶に照射してSHG(第2次高調波)、THG(第
3次高調波)又はFHG(第4次高調波)を発生させる
場合、その高調波への変換効率は、ピーク部のピーク出
力が大きくなる程高くなるが、これに反してテール部で
は熱に変換されるために非線形結晶に対してダメージを
与える原因となる。
ル部を小さくするために、充電抵抗4の抵抗値を小さく
し、主放電時にこの抵抗による電荷の消費を多くする事
が考えられるが、このように充電抵抗4の抵抗値を小さ
くすると、電流波形の1つ目の山の電流値も小さくな
り、ピーク部におけるレーザ光発振効率の低下してしま
う。
波形は、ピーク部とテール部とを有するものとなり、例
えば高調波を発生させる場合には、そのテール部におけ
る熱への変換のために非線形結晶に対してダメージを与
える原因となる。
ル部を抑制してピーク出力が高く、短いパルス幅のガス
レーザ光を出力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。
ンデンサに蓄積された電荷をスイッチング素子の導通に
よりピーキングコンデンサに移行し、このピーキングコ
ンデンサの充電電圧をガスレーザ管に印加してレーザ光
を出力するガスレーザ発振装置において、スイッチング
素子の導通時から所定時間経過後に、主コンデンサから
ピーキングコンデンサに移行する電荷を消費する電荷消
費回路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。
電荷をスイッチング素子の導通によりピーキングコンデ
ンサに移行し、このピーキングコンデンサの充電電圧を
ガスレーザ管に印加してレーザ光を出力する。
は、主コンデンサからピーキングコンデンサに移行する
電荷による1つ目の山と、主コンデンサに残留する電荷
による2つ目の山とであるが、この2つ目の山が立ち上
がるとき、つまりスイッチング素子の導通時から所定時
間経過後に、主コンデンサからピーキングコンデンサに
移行する電荷を電荷消費回路において消費する。これに
より、主コンデンサに残留する電荷は消費されてガスレ
ーザ管に印加される電位は、早い時間でゼロ電位とな
る。
して説明する。なお、図4と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。図1はガスレーザ発振
装置の構成図である。ピーキングコンデンサ5には、電
荷消費回路10が接続されている。この電荷消費回路1
0は、サイラトロン2の導通時から所定時間経過後、つ
まりガスレーザ管6に流れる電流における主コンデンサ
3からピーキングコンデンサ5に移行する電荷のうち、
主コンデンサ3に残留する電荷による2つ目の山が立ち
上がるときに、主コンデンサ3からピーキングコンデン
サ5に移行する電荷を消費する機能を有するものであ
る。
して並列に、サイラトロン11及び放電抵抗12を接続
した構成となっている。このうち、放電抵抗12の抵抗
値は、充電抵抗4の抵抗値と比べて十分小さい値に設定
されている。
2に対してトリガパルスを印加し、このときから所定時
間経過後にサイラトロン11に対してトリガパルスを印
加して、各サイラトロン2、11の導通制御を行う機能
を有している。
パルス印加のタイミングは、上記の如くガスレーザ管6
に流れる電流において、主コンデンサ3に残留する電荷
による2つ目の山が立ち上がるときであって、この時間
は予め測定することにより得られるものである。
いて説明する。高圧直流電源1から供給される電荷は、
主コンデンサ3及び充電抵抗4により形成される回路を
通して主コンデンサ3に蓄積される。
ガ制御回路13からトリガパルスが印加されると、この
サイラトロン2は導通し、これによって主コンデンサ3
に蓄積された電荷はピーキングコンデンサ5に移行す
る。この電荷の移行によりピーキングコンデンサ5が充
電されると、この充電電圧がガスレーザ管6に印加され
る。
7において予備放電が発生して予備電離が行われ、プラ
ズマパラメータにより決まる一定電圧に達すると、主放
電が発生してガスレーザ発振が行われる。
電流は、上記の如く主コンデンサ3からピーキングコン
デンサ5に移行した電荷による1つ目の山の電流波形が
発生し、次に主コンデンサ3に残留する電荷による2つ
目の山の電流波形とが発生しようとする。
がるとき、サイラトロン11に対してトリガ制御回路1
3からトリガパルスが印加される。このトリガパルス印
加によりサイラトロン11が導通すると、主コンデンサ
3に残留する電荷は、サイラトロン11から放電抵抗1
2に流れる。
び主コンデンサ3により決まる時定数に従って消費さ
れ、ガスレーザ管6に流れる2つ目の山の電流は、図2
に示すように抑制されて無くなる。なお、放電抵抗12
の抵抗値は、充電抵抗4の抵抗値と比べて十分小さい値
に設定されているので、短い時定数により電荷が消費さ
れる。
より、ガスレーザ管6の主電極間の印加電圧も低下し、
主放電の発生も抑えられる。従って、ガスレーザ発振光
は、電流波形の1つ目の山にのみで発生し、2つ目の山
では発生しなくなる。
うにピーク出力が高く、かつパルス幅の短い発振とな
る。ここで、かかるCO2 ガスレーザ光の高調波を発生
させるために、非線形結晶に対してガスレーザ光を入射
する場合について説明する。
スレーザ光のピーク部の強度(W/cm2 )に依存し、
ガスレーザ光波形のテール部はピーク部に比べてピーク
パワーが弱く、殆ど高調波発生に寄与しない。そればか
りか、テール部は、低いエネルギーが長時間続くために
非線形結晶を発熱させるてダメージを与える原因とな
る。以下、実験結果を表に示すと、
力エネルギー90mJに対してピーク部のエネルギー比
は50%であるため、同ピーク部のエネルギーは45m
Jとなり、パルス幅は150nsとなり、ピーク出力は
0.3MWとなる。このようなガスレーザ光により発生
する高調波は、1.6mJとなり、その変換効率は5.
3%となる。
0mJとした場合で、その変換効率は8.0%に止まっ
ている。これに対して本実施例では、入力エネルギーを
105mJとした場合、従来例Bの入力エネルギーと比
べて3分の1程度であるものの、ピーク部のエネルギー
比が大きく、パルス幅が短いので、ピーク出力は2.6
MWとなるとともに高調波の発生エネルギーは、10m
Jと高くなる。この結果、発生エネルギーは従来例Aと
比べて6.25倍となり、かつ変換効率は17.3%と
なり、従来例Bと比べても倍以上の値を示す。
強度は、図4に示すように本実施例と従来例とを比較す
ると、本実施例が4倍程度高くなっている。このように
上記一実施例においては、ピーキングコンデンサ5に対
して、サイラトロン2の導通時から所定時間経過後、つ
まりガスレーザ管6に流れる電流波形における主コンデ
ンサ3からピーキングコンデンサ5に移行する電荷のう
ち、主コンデンサ3に残留する電荷による2つ目の山が
立ち上がるときに、主コンデンサ3からピーキングコン
デンサ5に移行する電荷を消費する電荷消費回路10を
接続したので、主コンデンサ3からピーキングコンデン
サ5に移行する残留の電荷による2つ目の山を抑制し、
ピーク出力が高く、かつ短いパルス幅のガスレーザ光が
得られる。
射して高調波を発生させれば、電流波形のテール部によ
る熱のダメージを受けることなく、高い変換効率で高調
波を発生できる。
等のリモートセンシング分野においても大変有効であ
り、又、低いピークエネルギーを含まないので熱による
影響の少ない高いピーク出力を利用したレーザ加工にも
有効である。
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、電荷消費回路10の構成は、サイラトロン
11及び放電抵抗12に限ることはなく、主コンデンサ
3に残っている電荷を消費するような回路構成であれば
よい。
スレーザ光波形のテール部を抑制してピーク出力が高
く、短いパルス幅のガスレーザ光を出力できるガスレー
ザ発振装置を提供できる。
を示す構成図。
図。
図。
ザ光を非線形結晶に入射した場合の結晶ダメージ限界強
度を示す図。
図。
図。
サ、4…充電抵抗、5…ピーキングコンデンサ、6…ガ
スレーザ管、7…予備電離電極(トリガ電極)、10…
電荷消費回路、11…サイラトロン、12…放電抵抗、
13…トリガ制御回路。
Claims (1)
- 【請求項1】 主コンデンサに蓄積された電荷をスイッ
チング素子の導通によりピーキングコンデンサに移行
し、このピーキングコンデンサの充電電圧をガスレーザ
管に印加してガスレーザ光を出力するガスレーザ発振装
置において、 前記スイッチング素子の導通時から所定時間経過後に前
記主コンデンサから前記ピーキングコンデンサに移行す
る電荷を消費する電荷消費回路を備えたことを特徴とす
るガスレーザ発振装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5306592A JPH07162068A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | ガスレーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5306592A JPH07162068A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | ガスレーザ発振装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07162068A true JPH07162068A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17958926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5306592A Pending JPH07162068A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | ガスレーザ発振装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07162068A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014107349A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Seidensha Electronics Co Ltd | 炭酸ガスレーザの励起媒質ガス、炭酸ガスレーザ装置、炭酸ガスレーザを用いたマーキング装置、炭酸ガスレーザ発生方法、炭酸ガスレーザを用いたマーキング方法、及び炭酸ガスレーザ光 |
JP2017130680A (ja) * | 2017-03-14 | 2017-07-27 | 精電舎電子工業株式会社 | 炭酸ガスレーザの励起媒質ガス、炭酸ガスレーザを用いたマーキング装置、炭酸ガスレーザ発生方法、炭酸ガスレーザを用いたマーキング方法、及び炭酸ガスレーザ光源 |
JP2017216463A (ja) * | 2017-07-10 | 2017-12-07 | 精電舎電子工業株式会社 | 炭酸ガスレーザ装置 |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP5306592A patent/JPH07162068A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014107349A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Seidensha Electronics Co Ltd | 炭酸ガスレーザの励起媒質ガス、炭酸ガスレーザ装置、炭酸ガスレーザを用いたマーキング装置、炭酸ガスレーザ発生方法、炭酸ガスレーザを用いたマーキング方法、及び炭酸ガスレーザ光 |
JP2017130680A (ja) * | 2017-03-14 | 2017-07-27 | 精電舎電子工業株式会社 | 炭酸ガスレーザの励起媒質ガス、炭酸ガスレーザを用いたマーキング装置、炭酸ガスレーザ発生方法、炭酸ガスレーザを用いたマーキング方法、及び炭酸ガスレーザ光源 |
JP2017216463A (ja) * | 2017-07-10 | 2017-12-07 | 精電舎電子工業株式会社 | 炭酸ガスレーザ装置 |
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