JPS5956992A - レ−ザ装置 - Google Patents

レ−ザ装置

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JPS5956992A
JPS5956992A JP16604382A JP16604382A JPS5956992A JP S5956992 A JPS5956992 A JP S5956992A JP 16604382 A JP16604382 A JP 16604382A JP 16604382 A JP16604382 A JP 16604382A JP S5956992 A JPS5956992 A JP S5956992A
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JP
Japan
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power
discharge
voltage
main
auxiliary
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Pending
Application number
JP16604382A
Other languages
English (en)
Inventor
Ken Ishikawa
憲 石川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP16604382A priority Critical patent/JPS5956992A/ja
Publication of JPS5956992A publication Critical patent/JPS5956992A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, 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
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/09713Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はC02レーザなど時間経過とともにレーザ出力
が変化するレーザ装置詮に1列する。
〔発明の技術的背見およびその問題点〕従来C02レー
ザなどからパルス的なレーザ出力を得る装置としては第
1図に示すように1対の共振器鏡(1) 、 (2)と
直父する、1対の主放電電極(:(l、(4)のいずれ
か一方の電極に誘電体層(5)を設け、主放電゛電極(
3)、(4)から引き出した合線t61.f力に交流電
圧間欠的に印加し交流電圧の同期より間隔の広いくシ返
しパルスレーザ出力(8)を州ることを行っている。こ
の場合、交流入力電力は誘電体層(5)を介してレーザ
媒質を励起するため人力旭力に限度があシ、平均レーザ
出力の大きなパルスレーザは得られなかった5、父vI
C入力を犬′亀力にしこれを高速でON OFFするこ
とは電源の大形化をまねき実用上支障となる。
一方、レーザ出力光を穴あけ、熱処理、切断。
スポット溶接などのレーザ加工に利用する場合に、レー
ザの出力波形が連続発振出力ばかシでなくパルスレーザ
出力を用いた方が加工上都合の良いことも多い1.蛇来
り2軸直交もしくは3@直交形の直流放′屯のCO2レ
ーザでtよパルス放電の制御が技術的に9!1[点がる
す実用化されていない。
〔発明の目的〕
本発明の目的H,co2ガスレーザなど横励起形のガス
レーザにおいてパルスレーザの出力の波形をiti’l
 11.11 したレーザ装置4を提供するにある。
〔発明の(肝要〕
王放奄屯極間に111流亀圧を、また主放電電極の近傍
に訪1は体を介して設けた補助電極に交流電源よりの交
流F((、IJEを印加し、その交流・電源の成力の用
度動作で主放電電力を制御1するように構成したもので
ある、。
〔発明の央側拶」〕
本発明を一実施例を示す。第2図に基すいて説明する。
図において、多数の針電極(10a)、 (10b)と
平板状もしくはメソシー状、棒状、ガス貫通尺圓をもっ
た平板状などの電極tll)とを離間対向して主放電電
極が構成されでいる。針′電極(10a)、 (10b
)は横断面がガス貫通穴0渇をもった十字状の板体から
なる訪軍性絶縁物04の中央で上下に伸びている突出部
分u3を間にしてそれぞれ対になって挿通して設けられ
ている。また挿通した各針電極(10a)、 0ob)
の上記電極(11)側になるそれぞれの各端部は互いの
針電極側に向けて若干折曲されている。また上記突出部
分(13)には一部を外側に出して板状の補助′電極a
力が針電極(10a)、 (10b)と平行になって埋
設されている。上記針電極(ioa)、 (10b)、
電極Gelおよび補助′電極■は炭酸ガス等のレーザ媒
質とともに密封容器住5)内に固定されている。上記レ
ーザ媒質は針電極(10a)、 (10りと・電極αυ
間の放電方向の軸に平行(Y矢印方向)もしくは直交す
る方向(X矢印方向)vI−送風機(図示せず)で環流
される。
マタ、針電極(ioa)、 (10りと電極圓間になる
レーザ光路aψ上に共振器鏡(図示せず)が設けられこ
の共振器鏡の一方からレーザ光が出力するようになって
いる。ここで、針電極(10a)、 (10b) ト′
t+t)@Oυはllj’、 +、+tr、 iにac
t (171からの電圧が印加されるように回路rA成
されている。この回路の針電極(10a)、、 (10
b)側には放電シンtの/ζめに抵抗(18)が共通に
設けられているとと・もに、それぞれ抵抗(lt、ut
を介した回路線間にコンデンサ四が設けられている。一
方、直流電源o7)にも平渭用もしり(・よバイパス用
のコンデン゛シー (2(llが設けられ、これとは別
に交流変調電源C21)が設けられ、補助鍼極側および
針IIJ、4i(loa)、(10b)に接続式れてい
る。上記交流袈調電源圓は第31図(a)に示すように
連続に矩形波(22)の元J辰を起す交流発振器0、)
1を・1イし、この矩形波(22)の一部をケート回路
0.Dにおいて適宜、制御器(2句がらの第3図(0月
で示す1列御信樗いi)によってゲート回路シイ)のゲ
ートをONにしてJ’+’f幅器(27)に入れ、との
出力をトランス(28)で昇圧する(1−)成になって
いる。第3図(b)は上記ゲートを;l1M過したあど
増幅しだ電圧波形(2靭の例であり、数サイクルの電圧
が補助電極圓に印加される。上記の構成で、直vli:
 ′屯、jg、(i′t)からたとえば第3図(e)に
示すパルス波形(1))が得られ、これにょシ同図(f
)に示すレーザパルス波形CLI)がイ(1られる。
このような構成においてパルスレーザを発振器せる場合
の制御動作例を説明する。まず、主放電1t l1M 
(1(Ja)、 (10b)と09間に直流+t uM
 (t71から電圧を印加しj1電極電圧を求めvno
とし、一方放電′屯流■Dcとする。第4図はこのVD
OとIDCの関係の一例を示しだもので(30)は補助
・電極に電圧を印加しない場合、(31)は−1ffi
助’+Q極(141に交流′1札力を印加した。翳合の
゛?il;圧特性曲線を示した。交流電圧を印加すると
主放゛市市極(10a)、 (10りのまわりに補助・
電極u4)の作用でイオン化がされるため主1に極間の
1−IJ加’Ili;圧が低くてもよシ犬電流が流せる
。このように2つの動作条件に示すように補助父流成力
を供給すると主放′屯電極間の放電インピーダンスが低
くなる特注が・1aられる。ここで、放【l安定化抵抗
08)。
([坤を例えば負荷JJt抗として第4図用もしくは■
(12としておき、直流印加′電圧を(30の特性でI
DC= Oのときの電圧V。に−例として設定する。こ
のように負荷抵抗と直流電圧電源を設定するとともに、
交流変調゛電源(2])は第3図(a)〜(C)に示す
動作で電圧を制御して印加する。この交流+tl、圧に
よって主電極(IUa)、 (HJl))のまわりがイ
オン化されあらかじめj7j llL fu圧孕L4J
加され−しいた主成′亀也極間に大電力の放′Cにが一
様に形成シれる。ここで、第3図(d)は主電極同の′
liL IJ:、全示し、O+vlは第4Mで負荷抵抗
■1.の場合を示した。第3図(d)においてVOは主
成′1(山がおこっていないときの主放電電極でのいわ
ゆる無負的1山川で、またV、は主放電が交流変調電源
の補助励起作用によって開発され放に電流1.のときの
電圧降下V、である。すなわち、第4図におりる正/:
l:i特性曲紛C3]1と負荷抵抗(几、)とが父わる
動作点(13,)を示ず1.このように交流補助励起電
圧を印加すると主放電がおこるが、主放電の約5〜10
%の父ンAt、 ′、l、j力を神助、戊力として交流
変調・電源に入力すれ(よ主成′屯がおこる。
上記は繰り返しパルスを得る例を示したが、補助父vl
e 電力をON 、 oFi;”、の波形にせずに、振
幅変調を行えば直流放TIJ 電力を交流′電力によっ
て制御できる4、即ち父び11、補助放市電力が大きく
なるにつれて主放電極間の電圧降下が小さくなシ、直流
放′14尤の最大数riLtW流が増す傾向を示すので
、交流電力γ(JN 、 uFi;”)Ii]]ll1
IIを行っ゛Cパルス的もしくは114j欠的なM b
rt王力又畦ばかシでなく、−アナログ的に交流電力を
振幅変調することによって、主成′屯・耐力をアナログ
的にbJ変制御ができる。また、レーザ発振を交流入力
のON、 (1”f”を行っても交流入力のOFF時に
レーザ発振を弱い出力で持続するような第5図(eJに
示すようなLIC度畳0バルスンーザ出力(P2)を発
振出力としてイけるためには主族′屯回路の動作点を負
荷抵抗几、の負荷抵抗線上とし、直流印加電圧を無負荷
時にはVDOとなる電圧、すなわちこのVDOは王放゛
亀電極に直流電圧印加のみで放電が持新できる高い電圧
に設定する。」二記負荷抵抗線上におい−C動作点(B
3)点は補助電極に交流電圧を印加してないときで、放
電電圧vsでまた放市成流■3の点である。したがって
(vl・13)の放i社’tに力となる(134)点は
交流を印加したときの動作点である。放電電圧がV4で
放′甑電流が14の点であり放電入力’d¥、力は(V
4・14)となる。したがってME 5図の(a)のよ
うに0〜1,12〜t3.・・・の間に交流電圧を交流
変調電源かり補助電極に電圧印加し、tl〜t2+・・
・の間は交流′E屁土圧印加仔止し、交互にON、 0
FII”をくり返ずと主成重重極間に流れる電流IDO
は第5図(b)のようになり動作点(B3)と(B4)
の間を往復する。主成旧聞のiij IJE 14 ’
Fも同様である。第5図(C)にその様子を示した。〃
)<て、レーザ活性媒質中に投入される放rtj ’f
i:i:力は第5図(d)のように高人力と低入力領域
が交互にくシ区される6、放・1a空同のlJL極配置
によって第4図のようなIDO−VDOの特性の変化が
あられれるが、主成1戎r、1極の近傍に農′1α性絶
縁物を介在さ亡て交流電力を印加することで類似の放電
部特性が碍られるから実施形)J旧、−J、種々変形実
施できる。誘電体を介して設ける油助電極は杷縁パイプ
の内部に44体を設けた構造ても、ノJ″4一体の上に
ガラス、セラミックスなどをコーティングしたものでも
良いし、板状の誘・毛体を神助・電極と主′中:4退の
間に設ける々t(成でも良い、。
なお、主成由、用の直11iL ’4諒は第4図の動作
負荷曲線の選び方によっては交流補助電圧を印加しない
期間は11Aン)1[、lI、、源からの電流が十分小
さく設定できるからこの期間に直流放電回路に適宜スイ
ッチング回路を設けて1目4流屯源からの成力供帖ケ同
期をとってりF 1!’にしでもよいことは明らかであ
る。
更に交びIL駆画屯諒42は上記では父υ111周波数
は一定であp、j辰1lli、8才変調した例を示しだ
が、交びし人力電力の変調を行うには又流電圧振幅は一
定にしでおいて交流周波数を変調することでも交流入力
を変調できることケ」、明らかである。また交流’+I
j、 J、lE 。
周波数同時に変化しても良いことは明らかで、(5る。
〔発明の効果〕
以上のよ)VC本発明は直流、丸みからの大成力放醜を
袖助父流′「電源の投入パワーで1lill 1卸でさ
るため制御に要する駆動1ぺ源の設計が大幅しこ簡略化
されるとともに大出力の脈b1シ、パルス、FL絖勤1
′「などの各種し−ザ元振出力が1台のレーザ光振装置
から得ることができ、レーザ出力葡各種カロエに利用す
る場合に最適レーザ出力波形の発生ができるから、加工
熱変質層を減少しノ辷り加工時グどけレーザ照射ができ
るから省エネルギーもでき、さらにレーザ出力が低出力
から高出力まで連続的にOf変設>j’−Cさるのでj
(t:l11パワ一苦度でレーザ照射が可能である。こ
のように本発明は竹にレーザ加工に適用し従来(′こな
い1−I−利なレーザ、+6侭器の性能がイ皿保てきた
【図面の簡単な説明】
第1図は(IE来のパルス出力を発生するだめのレーザ
発振ハISを7]”す(11¥成図、第21?)は本発
明の一実施例を示すイ1宵成図、1児3図(a)乃至(
0は動作波形図、第4図はiti’J作訝1明図、第5
図は本発明の他の実施例に動作波形図でイする。 (10a)、 (10b) −針電極   (tl、l
 +++ it  極側・・・補助/ば&07)・・・
直流電源CIJ) −:;ごrJir、 S?Z n”
d  ii(源代理人 弁理士  則 近 盟 佑 (ほか1名) 箪1図 第20 工3図 軍4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源とこの直流電源の電圧を印加されレーザ
    媒質ガス放電励起用に設けられたアノードおよびカソー
    ドからなる主放′#!i、1fj、極とこの主放電′電
    極の少なくとも一方の電極の近傍に誘電体を介在して設
    けられ補助電極とこの補助電極に交流電圧を印加する交
    流電源と主放電空間を通るレーザ共振器とを1lfi7
    えるレーザ装置において、上記交流電Wは」二記主放亀
    ′屯極間の放゛亀祇力を制御するためのttli助心極
    の交流放電成力を可変にする動作部で変動するように搭
    成されていることを特徴とするレーザ装置。
  2. (2)動作)Xlζは一ヒの11」変動作が交流印加電
    圧の像幅変調であることをIす徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のレーザ装置。
  3. (3)動作t’?lsはそのDJ′変動作が交流印加電
    圧の周波数変調であることを71!f徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のレーザ装置。
JP16604382A 1982-09-25 1982-09-25 レ−ザ装置 Pending JPS5956992A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5010090A (ja) * 1973-05-23 1975-02-01
JPS595686A (ja) * 1982-07-01 1984-01-12 Mitsubishi Electric Corp ガスレ−ザ発振器

Patent Citations (2)

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