JPH0770774B2 - 交流放電励起レ−ザ装置 - Google Patents
交流放電励起レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPH0770774B2 JPH0770774B2 JP24321186A JP24321186A JPH0770774B2 JP H0770774 B2 JPH0770774 B2 JP H0770774B2 JP 24321186 A JP24321186 A JP 24321186A JP 24321186 A JP24321186 A JP 24321186A JP H0770774 B2 JPH0770774 B2 JP H0770774B2
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- Japan
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- laser tube
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-
- 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
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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- Lasers (AREA)
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生装置に関し、特に所定周波数の
交流電源（無線周波数までの高周波電源を含む）により
駆動されるガスレーザ装置に関する。
交流電源（無線周波数までの高周波電源を含む）により
駆動されるガスレーザ装置に関する。
一般に本発明が適用されるガスレーザ装置においては、
所定周波数の交流電源（高周波電源を含む）Ｓと、該電
源Ｓにより駆動されるレーザ管（通常誘電体パイプＴと
該パイプ外表面に互に対向するように形成されたすくな
くとも１対以上の電極E1,E2とからなり、該誘電体パイ
プは該電極間に印加される交流電圧に対し容量性インピ
ーダンスとして作用する）とを有し、所定の交流電圧を
印加することにより該レーザ管内に所定の放電が生起さ
れ、該レーザ管内のガス媒体（例えばN2−He−CO2ガ
ス）が励起されてレーザ光を発生する。この場合該電源
Ｓと該レーザ管との間には動作点でのインピーダンスマ
ッチングをとるためにマッチング回路Ｍが接続される。
なおかかるレーザ管においては、負荷側（レーザ管側）
のインピーダンス（R2とする）は、放電開始前には無限
大であり、一旦放電を開始すると放電当初は例えば３キ
ロオーム程度となり、更にパワーが注入されることによ
り最終的には動作点において例えば500オーム程度まで
減少し、このように放電開始前の状態から所謂動作点で
の動作状態に至るまでには該負荷インピーダンスR2が大
きく変動する。
所定周波数の交流電源（高周波電源を含む）Ｓと、該電
源Ｓにより駆動されるレーザ管（通常誘電体パイプＴと
該パイプ外表面に互に対向するように形成されたすくな
くとも１対以上の電極E1,E2とからなり、該誘電体パイ
プは該電極間に印加される交流電圧に対し容量性インピ
ーダンスとして作用する）とを有し、所定の交流電圧を
印加することにより該レーザ管内に所定の放電が生起さ
れ、該レーザ管内のガス媒体（例えばN2−He−CO2ガ
ス）が励起されてレーザ光を発生する。この場合該電源
Ｓと該レーザ管との間には動作点でのインピーダンスマ
ッチングをとるためにマッチング回路Ｍが接続される。
なおかかるレーザ管においては、負荷側（レーザ管側）
のインピーダンス（R2とする）は、放電開始前には無限
大であり、一旦放電を開始すると放電当初は例えば３キ
ロオーム程度となり、更にパワーが注入されることによ
り最終的には動作点において例えば500オーム程度まで
減少し、このように放電開始前の状態から所謂動作点で
の動作状態に至るまでには該負荷インピーダンスR2が大
きく変動する。
ところで、通常、かかるマッチング回路を構成する各定
数（第１図に示されるとC1,C2、およびＬ）の値を設定
するにあたっては、先ず該C1の値が、 〔ここでX1は該マッチング回路Ｍにおける入力側の容量
性リアクタンス （ただしωは角周波数）を示し、R1は該電源Ｓの出力イ
ンピーダンス、Ｑは定数である〕により決定され、該Ｑ
の値としては通常３から５程度の値が選定される。次い
で該R1、Ｑ、および負荷インピーダンスR2の値を用いて
該C2およびＬの値がそれぞれ により決定される。
数（第１図に示されるとC1,C2、およびＬ）の値を設定
するにあたっては、先ず該C1の値が、 〔ここでX1は該マッチング回路Ｍにおける入力側の容量
性リアクタンス （ただしωは角周波数）を示し、R1は該電源Ｓの出力イ
ンピーダンス、Ｑは定数である〕により決定され、該Ｑ
の値としては通常３から５程度の値が選定される。次い
で該R1、Ｑ、および負荷インピーダンスR2の値を用いて
該C2およびＬの値がそれぞれ により決定される。
ここで該Ｑの値を通常３乃至５程度の値に設定するの
は、所謂マッチングのずれに対して出力の変動を鈍くす
るためである。すなわち第２図は一般に負荷インピーダ
ンスZLの変化に対する効率の変動を示す曲線であって、
該Ｑの値が低いときは、曲線Ｂに示すように負荷インピ
ーダンスの変化に対する効率ηの変動がマッチング点
（負荷インピーダンスZL0の点）を中心にして緩やかで
あるため、各種部品のばらつき等の原因で多少マッチン
グのずれを生じても効率η（したがって出力）が僅かし
か変動しない。これに対して該Ｑの値が高いときは曲線
Ａに示すように、マッチングの僅かなずれに対しても効
率η（したがって出力）が著しく変動して不安定となる
ため、通常は該マッチングの多少のずれを考慮して、該
Ｑの値をやや低く（３乃至５程度の値に）設定するよう
にされている。
は、所謂マッチングのずれに対して出力の変動を鈍くす
るためである。すなわち第２図は一般に負荷インピーダ
ンスZLの変化に対する効率の変動を示す曲線であって、
該Ｑの値が低いときは、曲線Ｂに示すように負荷インピ
ーダンスの変化に対する効率ηの変動がマッチング点
（負荷インピーダンスZL0の点）を中心にして緩やかで
あるため、各種部品のばらつき等の原因で多少マッチン
グのずれを生じても効率η（したがって出力）が僅かし
か変動しない。これに対して該Ｑの値が高いときは曲線
Ａに示すように、マッチングの僅かなずれに対しても効
率η（したがって出力）が著しく変動して不安定となる
ため、通常は該マッチングの多少のずれを考慮して、該
Ｑの値をやや低く（３乃至５程度の値に）設定するよう
にされている。
しかしながら負荷が上記ガスレーザ管の場合には、上述
したように放電開始前（所謂無負荷状態）では該負荷イ
ンピーダンスR2が無限大であり、一旦放電を開始すると
該負荷インピーダンスR2が急激に低下し、動作点では50
0オーム程度にまで減少することになり、その間に該負
荷インピーダンスR2が著しく変化するという特有の性質
を有する。
したように放電開始前（所謂無負荷状態）では該負荷イ
ンピーダンスR2が無限大であり、一旦放電を開始すると
該負荷インピーダンスR2が急激に低下し、動作点では50
0オーム程度にまで減少することになり、その間に該負
荷インピーダンスR2が著しく変化するという特有の性質
を有する。
かかる負荷インピーダンスの変動の著しいガスレーザ管
においても、従来は上記一般のマッチング回路の場合と
同様に上記Ｑの値を３乃至５程度の値に設定して動作点
でのマッチングをとるようにしていたのであるが、この
ようにすると、該放電開始前の負荷インピーダンスR2が
無限大であるために、該一段のマッチング回路により該
動作点でのマッチングをとるようにしている限り、所定
の電源電圧を印加してもマッチング状態から大きくずれ
て容易に放電が開始されないという問題点があった。
においても、従来は上記一般のマッチング回路の場合と
同様に上記Ｑの値を３乃至５程度の値に設定して動作点
でのマッチングをとるようにしていたのであるが、この
ようにすると、該放電開始前の負荷インピーダンスR2が
無限大であるために、該一段のマッチング回路により該
動作点でのマッチングをとるようにしている限り、所定
の電源電圧を印加してもマッチング状態から大きくずれ
て容易に放電が開始されないという問題点があった。
かかる問題点を解決するためには、該マッチング回路を
多段に構成したり、あるいは電源電圧を上昇させたり、
または該電源電圧にパルスを重疊したり、あるいは更に
該放電開始電圧を下げるためにレーザ管のガス圧を下げ
たりするなどの対策が考えられるが、それだけ構成が複
雑になったり、十分な出力がえられないほどの新たな問
題点を生ずることになる。
多段に構成したり、あるいは電源電圧を上昇させたり、
または該電源電圧にパルスを重疊したり、あるいは更に
該放電開始電圧を下げるためにレーザ管のガス圧を下げ
たりするなどの対策が考えられるが、それだけ構成が複
雑になったり、十分な出力がえられないほどの新たな問
題点を生ずることになる。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、上記Ｑの値を上記従来技術において設定されていた
値より小さくする（具体的には２以下にする）ことによ
って、上述したような種々の対策を講じなくても、電源
電圧印加時における放電開始を容易にしてその始動特製
を改善するとともに、放電開始後は所定の電流指令値に
対応する動作点に達し、該動作点におけて自動的にマッ
チングがとれるように、該マッチング回路の各定数を設
定したものである。
で、上記Ｑの値を上記従来技術において設定されていた
値より小さくする（具体的には２以下にする）ことによ
って、上述したような種々の対策を講じなくても、電源
電圧印加時における放電開始を容易にしてその始動特製
を改善するとともに、放電開始後は所定の電流指令値に
対応する動作点に達し、該動作点におけて自動的にマッ
チングがとれるように、該マッチング回路の各定数を設
定したものである。
上記問題点を解決するために本発明においては、レーザ
管と該レーザ管を駆動する交流電源との間に接続された
マッチング回路における入力側のリアクタンスが該交流
電源の出力インピーダンスの1/2以上（すなわち上記Ｑ
の値が２以下）に設定されている交流放電励起レーザ装
置が提供される。
管と該レーザ管を駆動する交流電源との間に接続された
マッチング回路における入力側のリアクタンスが該交流
電源の出力インピーダンスの1/2以上（すなわち上記Ｑ
の値が２以下）に設定されている交流放電励起レーザ装
置が提供される。
上記構成によれば、電源電圧印加時における始動特性を
改善してスムーズにレーザ発振を開始させることができ
るとともに、発振開始後は所定の電流指令値に対応する
動作点のところで、該交流電源と該レーザ管との間のイ
ンピーダンスマッチングを自動的にとることが可能とな
る。
改善してスムーズにレーザ発振を開始させることができ
るとともに、発振開始後は所定の電流指令値に対応する
動作点のところで、該交流電源と該レーザ管との間のイ
ンピーダンスマッチングを自動的にとることが可能とな
る。
〔実施例〕 第１図は本発明が適用されるガスレーザ発生装置の１例
を示す図であって、上述したように高周波電源Ｓとレー
ザ管との間に、入力側および出力側の容量性素子（それ
ぞれの容量値をC1,C2とする）およびインダクタンスＬ
のインダクタンス素子からなるマッチング回路Ｍ接続さ
れる。そして本発明においては、上述したように該入力
側の容量値C1を設定するに必要な上記定数Ｑの値が２以
下に設定される。
を示す図であって、上述したように高周波電源Ｓとレー
ザ管との間に、入力側および出力側の容量性素子（それ
ぞれの容量値をC1,C2とする）およびインダクタンスＬ
のインダクタンス素子からなるマッチング回路Ｍ接続さ
れる。そして本発明においては、上述したように該入力
側の容量値C1を設定するに必要な上記定数Ｑの値が２以
下に設定される。
第３図は、該レーザ管の放電開始前（すなわちそのイン
ピーダンスR2が無限大の状態）での該Ｑの値と昇圧率 （ここでV1は該電源Ｓの出力電圧、V2は該レーザ管に印
加される電圧）との関係を示すもので、該Ｑの値が減少
するに伴って該昇圧率 が急激に増大し、該一段のマッチング回路Ｍを用いたと
きには、該Ｑの値を少くとも２以下に設定しないとレー
ザ管の放電開始をスムーズに行うことができないことが
判明した。これらは、発明者による、交流放電特性の実
験的、理論的研究結果によって初めて明らかにされた事
実である。
ピーダンスR2が無限大の状態）での該Ｑの値と昇圧率 （ここでV1は該電源Ｓの出力電圧、V2は該レーザ管に印
加される電圧）との関係を示すもので、該Ｑの値が減少
するに伴って該昇圧率 が急激に増大し、該一段のマッチング回路Ｍを用いたと
きには、該Ｑの値を少くとも２以下に設定しないとレー
ザ管の放電開始をスムーズに行うことができないことが
判明した。これらは、発明者による、交流放電特性の実
験的、理論的研究結果によって初めて明らかにされた事
実である。
このような事実にかんがみ本発明においては、該Ｑの値
を２以下に設定し、上記（１）式、すなわち にもとづいて（R1は上述したように該電源Ｓの出力イン
ピーダンス）、該入力側の容量性素子の容量値C1を設定
し、これにより電源電圧印加時における該昇圧率を増加
させて、レーザ管の放電開始がスムーズに行われるよう
にしたのである。
を２以下に設定し、上記（１）式、すなわち にもとづいて（R1は上述したように該電源Ｓの出力イン
ピーダンス）、該入力側の容量性素子の容量値C1を設定
し、これにより電源電圧印加時における該昇圧率を増加
させて、レーザ管の放電開始がスムーズに行われるよう
にしたのである。
そして本発明においては該２以下に設定されたＱの値、
上記R1の値および上記R2の値（すなわち動作点における
負荷インピーダンスの値）を用い、上記（２）式および
（３）式、すなわち および、 にもとづいて上記マッチング回路Ｍの出力側の容量値C2
およびインダクタンスＬの値が設定され、該放電開始後
は自動的に該動作点においてインピーダンスマッチング
がとられるようにされている。
上記R1の値および上記R2の値（すなわち動作点における
負荷インピーダンスの値）を用い、上記（２）式および
（３）式、すなわち および、 にもとづいて上記マッチング回路Ｍの出力側の容量値C2
およびインダクタンスＬの値が設定され、該放電開始後
は自動的に該動作点においてインピーダンスマッチング
がとられるようにされている。
なお本発明は炭酸ガスレーザのみならず、He−Ne,Co
（一酸化炭素）、エキシマ等の他の全てのガスレーザに
適用することが可能である。
（一酸化炭素）、エキシマ等の他の全てのガスレーザに
適用することが可能である。
本発明によれば、電源電圧印加時におけるレーザ管の放
電始動特性が改善され容易にレーザ発振を開始すること
ができ、また該放電開始後（レーザ発信開始後）は自動
的にその動作点においてインピーダンスマッチングがと
られて十分な出力パワーをとり出すことができる。
電始動特性が改善され容易にレーザ発振を開始すること
ができ、また該放電開始後（レーザ発信開始後）は自動
的にその動作点においてインピーダンスマッチングがと
られて十分な出力パワーをとり出すことができる。
第１図は、本発明が適用されるレーザ発生装置の１例を
示す図、 第２図は、負荷インピーダンスの変化に対する効率の変
動についての一般的関係を示す図、 第３図は、負荷としてのレーザ管のインピーダンスが無
限大のときの上記定数Ｑと昇圧率との関係を示す図であ
る。 （符号の説明） S:高周波電源、M:マッチング回路、 T:誘電体のパイプ、E1,E2:電極。
示す図、 第２図は、負荷インピーダンスの変化に対する効率の変
動についての一般的関係を示す図、 第３図は、負荷としてのレーザ管のインピーダンスが無
限大のときの上記定数Ｑと昇圧率との関係を示す図であ
る。 （符号の説明） S:高周波電源、M:マッチング回路、 T:誘電体のパイプ、E1,E2:電極。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ管と該レーザ管を駆動する交流電源
との間に接続されたマッチング回路を具備し、該マッチ
ング回路がリアクタンス回路網から構成され、該マッチ
ング回路における入力側のリアクタンスが、該交流電源
の出力インピーダンスの1/2以上に設定されていること
を特徴とする交流放電励起レーザ装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24321186A JPH0770774B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 交流放電励起レ−ザ装置 |
| EP93119934A EP0592014B1 (en) | 1986-10-14 | 1987-10-14 | RF discharge excitation laser apparatus |
| DE3752083T DE3752083T2 (de) | 1986-10-14 | 1987-10-14 | HF Entladungsangeregter Laser-Apparat |
| DE3750578T DE3750578T2 (de) | 1986-10-14 | 1987-10-14 | Hf-entladungsangeregte laservorrichtung. |
| PCT/JP1987/000771 WO1988002936A1 (en) | 1986-10-14 | 1987-10-14 | Laser device excited by rf discharge |
| EP87906762A EP0285673B1 (en) | 1986-10-14 | 1987-10-14 | Laser device excited by rf discharge |
| US07/503,149 US4975920A (en) | 1986-10-14 | 1990-03-30 | RF discharge excitation laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24321186A JPH0770774B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | 交流放電励起レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398170A JPS6398170A (ja) | 1988-04-28 |
| JPH0770774B2 true JPH0770774B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=17100478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24321186A Expired - Fee Related JPH0770774B2 (ja) | 1986-10-14 | 1986-10-15 | 交流放電励起レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770774B2 (ja) |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP24321186A patent/JPH0770774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6398170A (ja) | 1988-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |