JPS5965492A - Power supply for pulse laser - Google Patents
Power supply for pulse laserInfo
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- JPS5965492A JPS5965492A JP17502982A JP17502982A JPS5965492A JP S5965492 A JPS5965492 A JP S5965492A JP 17502982 A JP17502982 A JP 17502982A JP 17502982 A JP17502982 A JP 17502982A JP S5965492 A JPS5965492 A JP S5965492A
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- 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
- H01S3/09705—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser with particular means for stabilising the discharge
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
レーザ発振器へ電力を供給するパルスレーザ用電源装置
のパルス応答特性の改良に関するものであるO
従来この種のパルスレーザ用電源装置としては、第1図
に示すものが知られている。第1図は従来のパルスレー
ザ用電源装置を示す回路構成図である。第1図において
、lはコンバータ装置で、サイリスタ等の電気スイッチ
2により構成されており、3相交流電源3の交流電圧な
位相制御することにより直流電圧に変換するものである
。この直流電圧はりアクトルtとコンデンサjにより構
成される平滑回路により、コンバータ装置lの出力する
直流電圧の脈動を少なくするよう平滑される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to improving the pulse response characteristics of a pulsed laser power supply device that supplies power to a laser oscillator. Conventionally, as this type of pulsed laser power supply device, the one shown in FIG. It is being FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional pulse laser power supply device. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a converter device, which is composed of an electric switch 2 such as a thyristor, and converts the AC voltage of a three-phase AC power source 3 into a DC voltage by controlling the phase thereof. This DC voltage is smoothed by a smoothing circuit constituted by an actor t and a capacitor j to reduce ripples in the DC voltage output from the converter device l.
平滑回路を経た直流電圧Vは電圧指令器tの電圧指令値
と比較され、この結果に基づき誤差増幅器7によりコン
バータ装置lの電気スイッチ2の位相が制御され、これ
により直流電圧Vが一定値となるように制御されるもの
である。インバータ装置ざはトランジスタやサイリスタ
等のスイッチング素子9から構成され、このインバータ
装置ざは直流電圧Vを交流電圧に変換する。この変換さ
れた交流電圧はトランス10により電圧を昇圧された後
、容器ll内にレーザ媒質ガスl叶」たしたレ−ザ発振
器の電極/、?A、/、7Bに供給される。このため、
各電極/3に、138間には放電/Qが生起してレーザ
媒質ガス12を励起するため、放t/lの長手方向に沿
って全反射鏡/jtと部分透過鏡16を相対向して設置
すると、レーザ発振が生じてレーザ光/7を出力するこ
とができる。The DC voltage V that has passed through the smoothing circuit is compared with the voltage command value of the voltage command device t, and based on this result, the phase of the electric switch 2 of the converter device l is controlled by the error amplifier 7, whereby the DC voltage V is kept at a constant value. It is controlled so that The inverter device is composed of switching elements 9 such as transistors and thyristors, and this inverter device converts a DC voltage V into an AC voltage. This converted AC voltage is boosted by a transformer 10, and then the laser medium gas is introduced into the container 11 at the electrodes of the laser oscillator. A,/,7B. For this reason,
In order to generate a discharge /Q between each electrode /3 and excite the laser medium gas 12, the total reflection mirror /jt and the partial transmission mirror 16 are opposed to each other along the longitudinal direction of the emission t/l. When installed, laser oscillation occurs and a laser beam of /7 can be output.
一方、パルス発生器/gからの信号によりインバータ装
置rの交流電力をパルス幅変調(P W M)などによ
り制御し、放電/Itの強度を変化させると。On the other hand, if the AC power of the inverter r is controlled by pulse width modulation (PWM) or the like based on a signal from the pulse generator /g, and the intensity of the discharge /It is changed.
レーザ光/7はパルス発生器lざからの信号強度にした
がったパルス状のレーザ光となる。The laser beam /7 becomes a pulsed laser beam according to the signal intensity from the pulse generator lza.
と記したように、第1図に示すパルスレーザ用電源装置
では、インバータ装置ざの出力電力がパルス発生器/g
からの信号により変化すると、インバータ装置ざfおけ
る直流電流■は、第2図f&)に示されるように変化す
る。このように急激な直流電流工の変化に対して、コン
バータ装置l及びリアクトル弘とコンデンサSにより構
成される平滑回路では、その応答速度が遅いために、第
2図(b)に示されるように直流電圧Vが変動すること
になる0この動作態様を第3図について説明すると、直
流電圧Vがv2、直流電流工が工、であると、動作点は
/デであり、その動作特性曲線は2oで示される。ここ
で、直流電流工が工1から工2へ増加すると、動作点は
21に移り、直流電圧Vはv2からv3 へ低下してし
まう。そして、短時間後に、誤差増幅器7によりコンバ
ータ装置lの電気スイッチ2の位相は補正されて直流′
電圧Vはv2 に復帰する。この時の動作点はUであり
、その動作特性曲線は幻となる。また、直流電流工が工
から工。As mentioned above, in the pulse laser power supply device shown in Fig. 1, the output power of the inverter device is equal to the pulse generator/g.
When the DC current (2) in the inverter device (f&) changes as shown in FIG. In response to such sudden changes in the DC current, the smoothing circuit composed of the converter device I, the reactor Hiroshi, and the capacitor S has a slow response speed, so as shown in Fig. 2(b), To explain this operating mode with reference to FIG. 3, where the DC voltage V fluctuates, if the DC voltage V is v2 and the DC current is , the operating point is /de, and its operating characteristic curve is It is indicated by 2o. Here, when the DC voltage increases from Step 1 to Step 2, the operating point moves to 21 and the DC voltage V drops from v2 to v3. After a short period of time, the error amplifier 7 corrects the phase of the electric switch 2 of the converter device l so that the DC'
Voltage V returns to v2. The operating point at this time is U, and its operating characteristic curve becomes an illusion. In addition, a DC electrician was installed from beginning to end.
に減少すると、動作点は2Ilに移り、直流電EEvは
v2からvlへ上昇してしまう。そして、短時間後に、
誤差増幅器7によりコンバータ装置lの電気スイッチ2
の位相は補正されて直流電圧Vはv2に復帰し、この時
動作点は/りにもどる。When the voltage decreases to 2Il, the operating point moves to 2Il, and the DC current EEv increases from v2 to vl. And after a short time,
The electrical switch 2 of the converter device l is controlled by the error amplifier 7.
The phase of is corrected and the DC voltage V returns to v2, and at this time the operating point returns to /.
上述のように、コンバータ装置lは3相交流電源3を整
流するため応答速度は遅(、また制御系を安定化させる
ための誤差増幅器7の応答時間は、一般に約0. /
−0,3秒程度に設定されている。このため、直流電流
工が変動した時、直流電圧Vの変動分△Vを補正する速
度は遅くなる。As mentioned above, since the converter device 1 rectifies the three-phase AC power supply 3, the response speed is slow (and the response time of the error amplifier 7 for stabilizing the control system is generally about 0.
It is set to about -0.3 seconds. For this reason, when the direct current voltage varies, the speed at which the variation ΔV of the direct current voltage V is corrected becomes slow.
従来のパルスレーザ用電源装置は以とのように構成され
ているので、インバータ装置tにおける直流電流工が増
加すると直流電圧Vは瞬時に下り、また直流電流工が減
少すると直流電圧Vはと昇し、直流電圧Vは非常に変動
を起しやすいものであった。このため、第2図(C)に
示されるように、レーザ光17の強度は直流電圧Vの変
動に影響されてパルス波形が変歪してしまう欠点があっ
た。また、直流電圧Vが1昇した時、この直流電圧Vが
インバータ装置tのスイッチング素子りの耐電圧な越え
、このスイッチング素子9を破壊1.てしまうなどの欠
点があった。The conventional power supply device for a pulsed laser is configured as follows, so when the DC current in the inverter device t increases, the DC voltage V drops instantly, and when the DC current decreases, the DC voltage V increases rapidly. However, the DC voltage V was very prone to fluctuations. For this reason, as shown in FIG. 2(C), the intensity of the laser beam 17 is affected by fluctuations in the DC voltage V, resulting in a deformation of the pulse waveform. Also, when the DC voltage V increases by 1, this DC voltage V exceeds the withstand voltage of the switching element of the inverter device t, destroying the switching element 9. There were some drawbacks, such as:
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、商用電源をサイリスタ等の電気スイ
ッチにより位相を制御して一定の直流電圧を得るコンバ
ータ装置と、このコンバータ装置からの出力を平滑する
平滑回路と、この平滑回路を経た直流電圧をトランジス
タ等のスイッチング素子により交流電圧に変換するイン
バータ装置とから成り、このインバータ装置の出力をレ
ーザ発振器へ供給するパルスレーザ用電源装置において
、前記インバータ装置へ入力する直流電流を検出し、こ
の直流電流の微分値を、前記コンバータ装置の位相を制
御する電圧指令値に加算するようにしてなる構成な有し
、パルス波形の良いレーザ光を発生することができると
共に、過電圧でのスイッチング素子の破壊を防止するよ
うにしたパルスレーザ用電源装置な提供することを目的
としている。The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and includes a converter device that obtains a constant DC voltage by controlling the phase of a commercial power supply using an electric switch such as a thyristor, and a converter device that obtains a constant DC voltage from a commercial power source. In a pulsed laser power supply device that consists of a smoothing circuit that smoothes the output and an inverter device that converts the DC voltage that has passed through the smoothing circuit into an AC voltage using a switching element such as a transistor, and supplies the output of this inverter device to a laser oscillator. , a configuration configured to detect a direct current input to the inverter device and add a differential value of this direct current to a voltage command value for controlling the phase of the converter device, and a laser beam with a good pulse waveform. It is an object of the present invention to provide a power supply device for a pulsed laser, which is capable of generating a power supply voltage and prevents damage to a switching element due to overvoltage.
以下、本発明の一実施例な図について説明する0第1図
は本発明の一実施例であるパルスレーザ用゛亀源装置な
示す回路構成図で、第1図と同一部分には同一符号を用
いて表示してあり、その詳細な説明は省略する。第q図
において、2jは電流検出器、26は微分器を示し、そ
の他の各部構成は第1図に示されるものとほぼ同一構成
を備えている。Figure 1 is a circuit configuration diagram showing a pulse laser source device which is an embodiment of the present invention, and the same parts as in Figure 1 are denoted by the same reference numerals. The detailed explanation will be omitted. In FIG. q, 2j is a current detector, 26 is a differentiator, and the other components are almost the same as those shown in FIG.
電流検出器Jによる電流検出信号は微分器2乙によって
微分され、その微分値を電圧指令器乙の出力と加算し、
この加算した信号は、直流電圧Vと比較して誤差増幅器
7によりコンバータ装置lの電気スイッチ2の位相を制
御し、これにより直流電圧vl制御するように構成され
ている。The current detection signal from the current detector J is differentiated by a differentiator 2B, and the differential value is added to the output of the voltage command device B.
This added signal is compared with the DC voltage V to control the phase of the electric switch 2 of the converter device I by the error amplifier 7, thereby controlling the DC voltage vl.
第5図(a)は第1図のパルスレーザ用電源装置に用い
られるインバータ装置ざの直流゛電流Iの変化な示す波
形図で、直流電流工が増減した時、微分器2Aの出力信
号は第S図(1))に示されるように、直流電流工の変
化分な微分値として取り出すことができる。また、電圧
指令4乙の出力と微分器、2乙の出力を加算すると、第
5図(e)に示されるように変化し、これを直流電圧V
と比較して誤差増幅器7に入力すると、誤差増幅器7の
出力は第5図(、i)に実線で示される波形となり、こ
の結果、上記第1図の従来装置におけるものが、第5図
(a)の点線で示される波形で応答していたのに比べ、
応答時間が速(なり、このため直流電圧Vの変動は第5
図(θ)に示されるように非常に小さくなる。FIG. 5(a) is a waveform diagram showing changes in the DC current I of the inverter used in the pulsed laser power supply device of FIG. 1. When the DC current increases or decreases, the output signal of the differentiator 2A changes. As shown in Figure S (1)), it can be extracted as a differential value corresponding to the change in DC current. Furthermore, when the output of the voltage command 4B and the output of the differentiator 2B are added, the result changes as shown in Figure 5(e), and this is converted into the DC voltage V
When compared with the input to the error amplifier 7, the output of the error amplifier 7 becomes the waveform shown by the solid line in FIG. Compared to the waveform shown by the dotted line in a),
The response time is fast (because of this, the fluctuation of the DC voltage V is
As shown in the figure (θ), it becomes very small.
すなわち、第5図(d)に示される。27が、第3図の
動作特性曲線20に相当する位相信号となり、同じく2
gが第3図の動作特性曲線幻に相当する位相信号となる
ように微分器2乙の信号レベルを設定することにより、
第S図(a)に示される直流電流工が工。That is, as shown in FIG. 5(d). 27 is the phase signal corresponding to the operating characteristic curve 20 in FIG.
By setting the signal level of the differentiator 2 so that g becomes a phase signal corresponding to the operating characteristic curve phantom in Fig. 3,
The DC electrician shown in Figure S (a) is installed.
から工2、又は工、から工、へ変化しても、直流電圧V
の変動は直流電流工の微分値により補正を行なうため、
第5図(e)に示されるようにほとんど変動な無くする
ことができる。第5図(f)はレーザ光/7の強度を示
す波形で、パルス発生器/ざの信号に忠実に応動してパ
ルス状のレーザ光/7を出力することができる。また、
本発明の装置によれば、直流電流工が三角波やのこぎり
波のような任意の波形であっても、その微分値により補
正を行なうため、直流電圧Vの変動を効果的に無くする
ことができる。Even if it changes from to 2, or from 1 to 2, the DC voltage
The fluctuation of is corrected by the differential value of the DC current, so
As shown in FIG. 5(e), almost no fluctuation can be achieved. FIG. 5(f) shows a waveform showing the intensity of the laser beam /7, and it is possible to output the pulsed laser beam /7 in faithful response to the signal from the pulse generator. Also,
According to the device of the present invention, even if the DC voltage has an arbitrary waveform such as a triangular wave or a sawtooth wave, it is corrected by its differential value, so fluctuations in the DC voltage V can be effectively eliminated. .
第6図は第ダ図のパルスレーザ用電源装置に用いられる
微分器2乙の一例を示す回路構成図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the differentiator 2B used in the pulsed laser power supply device shown in FIG.
第6図において、入力30に電流検出器、25の電流検
出信号を加え、演算増幅器111に接続したコンデンサ
31、抵抗33の時定数回路素子により微分器26を構
成しており、また抵抗32、コンデンサ3Sは微分値の
上限直な制限するために設けられたものである。入力、
?Qに第5図(a)に示、される信号な加えると、出力
3Sには第S図(b)に示される信号が得られ、この出
力35の信号は直流電流工の変化曖に比例し゛た□11
1
ものとなる0′・
なお、上記実施例ではインバータ装置gへ入力する直流
電流工を電流検出器パJより検出した場合について説明
したが、インバータ装置ざの出力する交流電流又はレー
ザ発振器、の電’flit/3h、 /、7Bに流れる
放電電流な検出しても良く、上記実施例以とのように、
本発明に係るパルスレーザ用電源装置によれば、インバ
ータ装置へ入力する直流電流を検出し、この直流電流の
微分値な、コンバータ装置の位相な制御する電圧拍令値
に加算することにより、直流電圧の変動を無くするよう
に構成したので、過電圧によるインバータ装置のスイ体
の信頼性を向丘させ得、またパルス波形の良いレーザ光
を容易に発生することができるという優れた効果を奏す
るものである。In FIG. 6, a differentiator 26 is configured by adding a current detection signal from a current detector 25 to an input 30, and a time constant circuit element including a capacitor 31 and a resistor 33 connected to an operational amplifier 111. The capacitor 3S is provided to directly limit the upper limit of the differential value. input,
? When the signal shown in Fig. 5(a) is added to Q, the signal shown in Fig. S(b) is obtained at output 3S, and the signal of output 35 is proportional to the change in the DC current. I sat□11
In the above embodiment, the DC current input to the inverter g is detected by the current detector PJ, but the AC current output from the inverter or the laser oscillator is The discharge current flowing in the electric current 'flit/3h, /, 7B may also be detected, as in the above embodiments.
According to the power supply device for a pulsed laser according to the present invention, the direct current input to the inverter device is detected, and the differential value of this direct current is added to the voltage pulse value for controlling the phase of the converter device. Since it is configured to eliminate voltage fluctuations, it can improve the reliability of the inverter device due to overvoltage, and it also has the excellent effect of easily generating laser light with a good pulse waveform. be.
第1図は従来の/でルスレーザ用′亀源装置を示す回路
構成図、第2図(a)ないしくc)は第1図のパルスレ
ーザ用゛暉源装置の動作態様を説明するための各部波形
図、第3.図は、第1図のパルスレーザ用電源装置に用
いられるコンバータ装置の動作特性図、第弘図は本発明
の一実施例であるパルスレーザ用電源装置を示す回゛路
構成図、第5図(a)ないしくf)は第q図のパルスレ
ーザ用電源装置の動作態様な説明するための各部波形図
、第6図は第1図のパルスレーザ用電源装置に用いられ
る微分器の一例を示す回路構成図である。
l・・・コンバータ装置、2・・パ亀気スイッチ、3相
交流電源、t・・リアクトル、3.3/、 33・・・
コンデンサ、6・・・電圧指令器、7・・・誤差増幅器
、ざ・・・インバータ装置、9・・・スイッチング素子
、10・・・トランス、//・・・容器、lコ・・・レ
ーザ媒質ガス、/、?A、/JB・・・電極、/l・・
・放電、i3・・・全反射鏡、16・・・部分透過鏡、
17・・・レーザ光、/ざ・・・パルス発生器、25・
・・電流検出器1.26・・・微分器、30・・・入力
、32.3J・・・抵抗、・?lt・・・演算増幅器1
、?5・・・出力。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
代理人 葛 野 信 −
第1図
第2図
ト
第5図
」二■ゴLFIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional pulse laser source device, and FIGS. Waveform diagram of each part, 3rd. The figures are an operating characteristic diagram of a converter device used in the pulsed laser power supply device shown in FIG. 1, FIG. (a) to f) are waveform diagrams of various parts to explain the operation mode of the pulsed laser power supply shown in Fig. q, and Fig. 6 shows an example of a differentiator used in the pulsed laser power supply shown in Fig. 1. FIG. l...Converter device, 2...Package switch, 3-phase AC power supply, t...Reactor, 3.3/, 33...
Capacitor, 6...Voltage command unit, 7...Error amplifier,...Inverter device, 9...Switching element, 10...Transformer, //...Container, lco...Laser Medium gas, /,? A, /JB...electrode, /l...
・Discharge, i3... Totally reflecting mirror, 16... Partially transmitting mirror,
17...Laser light, /za...Pulse generator, 25.
...Current detector 1.26...Differentiator, 30...Input, 32.3J...Resistance,...? lt...Operation amplifier 1
,? 5... Output. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent Makoto Kuzuno - Figure 1 Figure 2 To Figure 5 2 Go L
Claims (1)
御して一定の直流電圧を得るコンバータ装置と、該コン
バータ装置からの出力を平滑する平滑0回路と、該平滑
回路を経た直流電圧をトランジスタ等のスイッチング素
子により交流電圧に変換するインバータ装置とから成り
、□該・インバータ装置の出力をレーザ発振器へ供給す
るパルスレーザ用電源装置において、前記インバータ装
置へ入力する直流電流を検出し、該直流電流の微分値を
、前記コンバータ装置の位相を制御する′電圧指令値に
加算するようにしてなる構成としたことを特徴とするパ
ルスレーザ用電源装置。A converter device that obtains a constant DC voltage by controlling the phase of a commercial power supply using an electric switch such as a thyristor, a smoothing zero circuit that smoothes the output from the converter device, and a switching device such as a transistor that uses the DC voltage that has passed through the smoothing circuit. An inverter device that converts the output into an alternating current voltage using an element, and a pulse laser power supply device that supplies the output of the inverter device to a laser oscillator, which detects the direct current input to the inverter device and differentiates the direct current. 1. A power supply device for a pulsed laser, characterized in that the value is added to a voltage command value for controlling the phase of the converter device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17502982A JPS5965492A (en) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | Power supply for pulse laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17502982A JPS5965492A (en) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | Power supply for pulse laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5965492A true JPS5965492A (en) | 1984-04-13 |
JPS6244438B2 JPS6244438B2 (en) | 1987-09-21 |
Family
ID=15988968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17502982A Granted JPS5965492A (en) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | Power supply for pulse laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5965492A (en) |
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