JPS58212189A - ガスレ−ザ発生装置 - Google Patents

ガスレ−ザ発生装置

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JPS58212189A
JPS58212189A JP57093211A JP9321182A JPS58212189A JP S58212189 A JPS58212189 A JP S58212189A JP 57093211 A JP57093211 A JP 57093211A JP 9321182 A JP9321182 A JP 9321182A JP S58212189 A JPS58212189 A JP S58212189A
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pulse oscillation
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川久保 幸雄
Hiroyuki Sugawara
宏之 菅原
Koji Kuwabara
桑原 皓二
Toshiji Shirokura
白倉 利治
Sei Takemori
竹森 聖
Hiroharu Sasaki
弘治 佐々木
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
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    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に同一装置によって連続発振ならびにパル
ス発振を行うことが出来るガスレーザ発生装置の改良に
関する。
一般に、ガスレーザ発生装置は、炭酸ガス、窒素ガス、
ヘリウムガス等のガス媒質を放電管内に密閉し、放電管
内に設けた陰iと陽極とから成る電極間でグロー放11
行ないガス媒質全励起して、レーザ光を連続発振して、
被加工物を照射すれば、被加工物にたとえば孔、切断、
溶接などの加工ができる。連続発振はレーザ光を被加工
物に照射してたとえば穿孔する場合に、照射時間が長く
なるので、熱的影響たとえばしわ、溶融等の熱的影響に
よって、小孔たとえば0.1〜0.2Φが形成できなか
ったり、或いは金属全切断する時に切断幅が広くなつ7
tD、する等の欠一点金生ずる。
一方、パルスレーザ発振では、レーザ光を被加工物に照
射する時間が短かく、レーザピーク出力が大きいので、
上述のような小孔を形成し友り、或いは金属切断時の切
断幅を狭く形成したり、することができる。パルス発振
を行う場合には、陰極にパルス電圧を印加する前に直流
電圧を印加して、陰極面に負グローと呼ばれる輝度の強
い発振部が一般1母には部分的に祐生ずる。この状態で
、パルス電圧を印加すれば、パルス電流は予備電流に重
畳して、負グローの個所から広がるが、この広がり方は
、パルス発振の特性に影響する。
ところで、第4B図に示すように、連続発振の特性には
、それ以下では発振しないという、電流閾値Ishが存
在する。応用面から重要なことは、この予備放電時の小
電流工0が、閾値Ith以下に設定されることである。
陰極の表面積を連続高出力用の最適値とした陰極では、
上述のような小電流■。でグロー放電を行なうと、陰極
表面は、その一部しか放電に関与しない。これは、負グ
ローと呼ばれる陰極前面での輝度の強い発光部分が、リ
ング状の陰極表面に沿って一部に弧状にしか観察されな
いということにより、容易に確認できる。
このような、予備放電の状態で4、パルス電圧源に!1
・) より、グロー放重電流を増加しようとしても、負グロー
が陰極表面全体に広がる速さよりも、パルス電流自身の
増え方が速いために、陰極表面での電流密度の上昇が速
く、比較的小さな電流値でグロー放電はアーク放電に移
行し、十分なパルス発振出力が得られない。また、この
ように陰極表面全体に負グロが広がっていない放電管を
複段個並へ 列にして、パルス運転を行なうと、予備放屯流工0の各
放電管への配分にばらつきが起こり、より小さな電流全
分担した放電管からアーク放電に移行し易く、不安定な
出力しか得られない。
本発明の目的は、同一装置で連続発振とパルス発振との
両方を運転することができるガスレーザ発生装置を*供
することにある。
本発明のガスレーザ発生装置では、連続発振用陰極とパ
ルス発掘用陰極とを設けて、パルス発振用陰極の放電I
fi積を連続発振用陰極の放!面積より小さくすれば、
パルス発振用陰極に予備グロー放電圧全印加し、予備グ
ロー放’it流を流すと、パルス発振用陰極全体で放電
するので、この状態覧。
で、さらにパルス発堺市埠極にパルス電圧を印加した時
に、パルス電流がパルス発振用陰極全体にすぐに流れる
。したがって、パルス発振用陰極でアーク放電を生ずる
ことなく、出力が安定すると共に、同一装置で連続発掘
とパルス発振との両方を運転することができる。
以下、本発明の実施例を第1図に示すガスレーザ発生装
置1により説明する。
ガスレーザ発生装置1は、両端に反射鏡2人と出力鏡2
Bを有する放電管2の内部に陽極3と複数個の連続発振
用陰極4(以下第1陰極と称する)およびパルス発振用
陰極5(以下第2陰極と称する)と全配置している。第
1陰極4の厚さ寸法11は、第2陰極5の厚さ寸法t2
より厚い。つまり、tI;>12の関係にある。これら
の陰極4゜5は厚さ寸法以外構成が同じなので、第1陰
極4の構成を第2A図により説明する。リング形状の第
1陰極4は、内側に中空穴6を形成し、中空穴7と対応
する内周面には、第2Bに示すように陰極面8全形成し
ている。陰極面8と外周部9との間には、ガス媒質2C
が流通する複数個のガス流通穴10i形成している。ガ
ス媒体2Cは図示していないが放電管2と連通ずる強制
循環系によって、循環している。陽極3と第1陰極4お
よび第2陰極5との間には、直流電源15を接続してい
る。
直流電流15は、連続発振用の第1電源16とパルス発
振用の第2’a源17とから構成されている。第1電源
16と第1陰極4との1川には、第1安定化抵抗19お
よび第1スイツチIEI接続している。第2電源17は
、直流高電圧源17Aとパルス電圧源17Bとから成る
。パルス電圧源17Bは陽極3および接地20に接続し
、直流制電圧源17Aと第2陰極5との間には、第2安
定化抵抗21および第2スイッチ2SQ−接続している
。第1電源16と第2電源17との間には、第3スイツ
チ23を設けている。
次に、ガスレーザ発生装ftiの運転方法について説明
する。
1、連続発振の場合 ガスレーザ発生装置1が連続発振する場合には、第2ス
イッチ22t−開き、第1および第2スイッチ18,2
31−閉じて、陽極3と第1および第2陰極4,5との
間に第1電源16を接続すると、II!極3と第1およ
び第2陰極4.5との間に電圧が印加されて、陽極3と
第1および第2陰極の陰極面8との間にグロー放11生
ずる。この時の放電面積を第4B図に示すようにSl 
とする。グロー放電により励起されたレーザ媒質2C中
を全反射f7M2Aと出力鏡2Bとの間で往復反射を繰
返しながら、レーザ光の一部30が連続的に出力鏡2B
を通過して外部へ取出される。この場合に、より小さ逐
連続出力しか必要としない場合は、第1および第2隘極
4,5のいずれか一方のみ接続し、使用しても十分であ
る。
2、パルス発振の場合 パルス発振時には、たとえば第1図において第2スイツ
チ22を閉じ、第1および第3スイツチ18.23’i
開くことにより、第2陰極5のみがパルス発援用の第2
の電源17に接続される。このように、陰極の一部のみ
?用いることにより、パルス動作時の第2陰極の放電面
積S2は、放電面積Slよりも小さな、パルス発振に適
した放電面積S!に設定される。より具体的には、放電
面MS2は次のような考え方により決定される。一般に
応用加工の面から要求される、パルスレーザの出力パル
ス幅はl Ill S以下というものであり、このよう
な高速でグロー放電を応答させるには、何らかの予備放
電が必要である。本発明ではこの予備放電として、直流
高電圧源17Bによる小電流工0のグロー放電を採用し
ている。
このため、負グローが陰極表面全体に広がる時の陰極表
面での電流密度は、カス圧が一定であれば一定であるか
ら、放電面積SIに比べて十分小さな放電面積82にす
ることにより、発振閾値よシも小さな予備放1電流にお
いても、貞グローは陰極面全周に広がる。したがって、
第4C図に示すように、安定した高出力パルスレーザを
得ることができる。実用的には、放電面積82は連続高
出力発振時の放電面積S、の1/3ないし1/2程庭に
選べはよい。第21.第3図に示したようなリング状電
極では、第1陰愼4の厚さ寸法t1と第2陰極5の厚さ
寸法t2とt=tt、>tzに調整することにより、容
易に所要のSs r Ss k得ることができる。
本発明の一実施例によれば、連続発振時およびパルス発
振時の第1および第2陰極の放電@積を81、’82に
設定しているので、同一装置にて回路の切替のみで簡単
に連続品出力とパルス高出力を得ることができるという
効果がある。ちなみに、発明者らの実験によると、連続
2.5kWの出力が得られる軸流形炭酸ガスレーザ装置
において、パルスピーク出力13 k Wもの高出力が
得られている。
また、第1図では、第1.2および第3スイッチ群を第
1および第2電源とMlおよび第2安定化抵抗との間に
設けたが、その−Fmを第1および第2安定化抵抗と第
1および第2I#に極との闇に設けても、同じ効果が得
られることは明らかである。
その場合にはスイッチ群の一部を放電管内に設けること
もできる。
第7図に示す実施例では、連続発振時に嘱2スイッチ2
2全開放した状態で、if、3スイツチ18.23を閉
じれば、6個の陰極面8よジグロー放に全発生する。ま
た、パルス発振時には、第1.3スイッチ18.23を
開放し良状態で、−2スイツチ22を閉じれは、3個の
陰極5A。
5B、5Cの陰&面8でグロー族@を発生する。
この結果、1枚の陰極で連続発振とパルス発振とに使用
できる。
以上のように本発明のガスレーザ発生装置で(・ま、第
1陰極と第2陰極との放電面積ks St )Ssにす
ることにより、同一装置のカスレーザ発生装置で連続高
出力発振用、およびパルス高出力発振用に適用できるの
で、応用分野の広い熱加工用レーザ装置を提供できると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例として示したガスレーザ発生装
置の側断面図、第2図および第3図は第1図に使用した
陰極の平面図および側断面図、第4A図はレーザ出力P
とグロー放電′電流Igとの関係を示す特性図、第4B
図はレーザ出力Pと放電面積Sとの関係金示す特性図、
第4C図はパルスレーザ出力P、と陰極の放電面積Sと
の関係を示す特性図、第5図は本発明の他の実施例を示
すガスレーザ発生装置の側断面図である。 2・・・放電管、2人・・・反射鏡、2B・・・出力鏡
、2C・・・ガス媒質、3・・・陽極、4,5・・・陰
極、15・・・直流醒源。 茎 I 国 v、2図       第3図 纂 4 目 (A j#S  目

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ガス媒質を密閉した放電管内に陰極および陽極を
    設け、これらの電極に接続した電源金印ガロして、陰極
    と陽極との間にグロー放t’を発生させるものにおいて
    、上記放電管内に設けた連続発振用陰極の放電面積r、
    パルス発振用陰極の放電面積より大きくすることを特徴
    とするガスレーザ発生装置。 2、連続発振用陰極の厚さ寸法をパルス発振用陰極の厚
    さ寸法より厚くすることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のガスレーザ発生装置。 3、連続発振用陰極の放電面積がパルス発振用陰極の放
    電面積より多くなるように陰極と電源との間に切換スイ
    ッチを、設けることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のガスレーザ発生装置。
JP57093211A 1982-06-02 1982-06-02 ガスレ−ザ発生装置 Granted JPS58212189A (ja)

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DE8383105336T DE3363034D1 (en) 1982-06-02 1983-05-30 Gas laser device
EP83105336A EP0095770B1 (en) 1982-06-02 1983-05-30 Gas laser device
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