JPS60170991A - レ−ザ発振器 - Google Patents

レ−ザ発振器

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JPS60170991A
JPS60170991A JP2612684A JP2612684A JPS60170991A JP S60170991 A JPS60170991 A JP S60170991A JP 2612684 A JP2612684 A JP 2612684A JP 2612684 A JP2612684 A JP 2612684A JP S60170991 A JPS60170991 A JP S60170991A
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JP
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circuit
power supply
laser oscillator
laser
power source
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JP2612684A
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Kiyoshi Inoue
潔 井上
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Inoue Japax Research Inc
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Inoue Japax Research Inc
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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
    • H01S3/09705Processes 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

(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】 本発明はレーザ発振器、特にその電源回路の改良に関、
する。
レーザ光を集束レンズによって集束し、被加工体に上記
レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置は公知
であり広く利用されつつある。
上記レーザ加工装置のレーザ発振器には、固体レーザ、
気体レーザ又は半導体レーザ等が使用されるが、そのう
ち特に、気体レーザは固体レーザよりはるかに高い平均
出力を取り出すことができ、また、予備電離又は高速電
子ビーム注入等によって、大容量の高圧気体に一様な放
電励起を行なうことが可能になるに及んで極めて高いピ
ーク出力を得ることが可能となった。また最近開発され
たフッ化水素(HF、 DF)化学レーザは、高出力気
体レーザとして、比較的小型のレーザから高い連続出力
を得ることができるので、レーザ加工の加工範囲がより
拡大した。
レーザ発振器の°電源としては直流放電が多く使用され
、その目的によってはパルス放電も使用される。また場
合によっては上記直流放電と上記パルス放電の双方とに
よって駆動される。
而して、レーザ発振器を長時間にわたり安定して動作さ
せるためには、電極間に所定の放電電圧を供給すると共
に、電源回路を適切に制御することが要求される。
然しなから、従来のレーザ発振器は抵抗と整流回路と平
滑回路によって構成された直流放電電源が使用されてい
たため放電回路の応答が悪く、上記気体レーザ発振器を
正確に制御することができず、安定した高い出力を得る
と共に、精密な加工等を長時間にわたって行なうことが
困難であると云う問題点があった。
本発明は叙上の観点にたってなされたものであって、そ
の目的とするところは、レーザ発振器を高出力で動作さ
せると共に、正確且つ適切に制御することによって、精
密な加工等であっても短時間で行なうことができるレー
ザ発振器を提供しようとするものである。
而して、上記の目的は、可飽和リアクトルと整流回路と
平滑回路によって構成される直流電源より成る直流放電
電源、該直流電源の出力にパルス化回路を設けたパルス
放電電源、又は直流放電電源とパルス放電電源の双方と
によりレーザ発振器を駆動する共に、その電圧出力値に
基づいて上記直流放電電源の少なくとも可飽和リアクト
ルを制御するもので、或いは更に上記整流回路及び/又
は上記パルス放電電源のパルス化回路を制御することに
より達成される。
以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明する。
第1図は、本発明かかるレーザ発振器の一実施例を示す
説明図、第2図及び第3図は、夫々他の実施例を示す説
明図である。
先ず、第1図より説明する。
第1図中、1はレーザ発振器本体、IAはレーザ管、2
及び3は窓、4及び5は反射鏡、6及び7は陰極及び陽
極、8は以下に説明する直流電源から成る直流放電電源
装置、9は三相電源、10は可飽和リアクトル、11は
サイリスクで構成された整流回路、12は平滑回路、1
3は電圧検出回路、14は制御回路、15は上記制回路
14の制御信号に基づき上記整流回路11を構成してい
るサイリスクの点弧角を制御するためのパルスを発生す
るパルス発生回路、16は上記電圧検出回路13の検出
出力を増幅するサーボ増幅回路、17は上記サーボ増幅
回路16の出力に基づき可飽和リアクトル10を制御し
て供給電力を調整する可飽和リアクトル制御回路である
而して、第1図に示した気体レーザ発振器は内部鏡型の
レーザ発振器であり、レーザ発振器本体1内に反射鏡4
及び5が設けられている。気体レーザのうちCO2レー
ザはC02だけでも発振するが、N2又は更にlleを
混入した方が効率がよ(高出力が得られるので、通常は
例えばIle: N2 : CO2=16:3:lの比
率で混入したものが使用され、特に、高出力装置に於て
は一定量の新鮮なガスを常時流して使用する。
一般にCO2レーザ発振器を直流放電によって動作させ
る場合には、上記直流放電を所定の電力値で行なわせな
ければならない。即ち、約0.5〜0゜7 W/cJの
電力密度以上ではアーク放電なってしまうからである。
而して、本発明にががるレーザ発振器に於ては、11e
: N2 : CO2=75: 19: 8の比率で混
入した気体を1.5jl!/minの量で供給し、陰極
及び陽極6及び7に直流電源8から直流電圧を供給する
ことによって、レーザ発振を行なわせるものである。
而して、上記直流電源8は、可飽和リアクトル10と整
流回路11と平滑回路12がら構成されており、平滑回
路12からの放電出力は陰極6及び陽極7に供給にされ
ると共に、その供給された直流電圧値は電圧検出回路1
3で常時検出される。上記電圧検出回路13の検出値は
制御回路14及びザーボ増幅回路16に入力され、上記
制御回路14は予め定められたプログラムに従って、パ
ルス発生回路15に所定の制御パルスを発生させ、上記
制御パルスによって整流回路11を構成しているサイリ
スクの点弧角を制御するのである。
一方、サーボ増幅回路16に入力された検出値は増幅さ
れた後、可飽和リアクトル制御回路17に入力され、上
記可飽和リアクトル制御回路17は予め定められたプロ
グラムに従って可飽和リアクトル10のリアクタンスを
制御し、整流回路11、或いは更に平滑回路12に供給
する電力を制御する。
而して、本発明にがかるレーザ発振器に於ては、直流放
電電源装置中の直流電源8の構成要素の一つとして可飽
和リアクトル10を使用すると共に、レーザ発振中に上
記直流電源8の出力を常時検出し、上記検出値に基づき
上記可飽和リアクトル10を制御するにあり、更に必要
に応じてサイリスクで構成された整流回路11を付加的
に調整制御するので、直流電源8の制御がより正確に且
つ適切に行なえ、かかる直流放電電源装置によれば、レ
ーザ発振を長時間にわたり安定して行なうことができる
次に、第2図について説明する。
第2図中、第1図中に付した番号と同一の番号を付した
ものは同一の構成要素を示しており、18は上記直流電
源8とほぼ同様な直流電源81の出力に設けられたパル
ス化回路で、電圧検出回路13の検出電圧に基づくパル
ス化回路の制御回路19を有する。上記パルス化回路】
8はオン・オフスイッチング素子の所定数を並列に接続
したオン・オフ回路、又はさらに該オン・オフ回路出力
によって充電されるコンデンサを有するパルス形成回路
で、制御回路19によって、前記オン・オフスイッチン
グ素子の並列個数、オン・オフの周波数さらにはデユー
ティファクタを回路13の出力によって制御されるよう
に構成されているが、通常は前記オン・オフスイッチン
グ素子の並列個数及びオン・オフ周波数、さらにはデユ
ーティファクタは予めの設定により一定として、可飽和
リアクトル10の回路13の出力による制御によって、
この第2図のレーザ用パルス放電電源装置の制御を行な
うものであるが、より精密及び高速応答制御を必要とす
る場合に、前述の制御回路19が設けられるものである
また、この実施例では、整流回路11は予め設定され、
交流電源9に対して一定の導通角制御を行なうパルス発
生回路15′が設けられているが、前述第1図の如く構
成しても良い。
次に、第3図について説明する。
第3図中、第1図及び第2図に付した番号と同一の番号
を付したものは同一の構成要素を示しており、前述第1
図の直流放電電源装置と、第2図のパルス放電電源装置
とを、はぼ並設した構成のものである。
而して、第3図に示した気体レーザ発振器は、陰極6及
び陽極7に直流放電電源装置からの直流電圧にパルス放
電電源装置からのパルス電圧を重畳した放電電圧を印加
してレーザ発振を行なわせるものである。
而して、レーザ発振器本体1のレーザ間IA内には、上
述の如< He: N2 :’CO2=75: 19:
 8の比率で混入した気体が1.5J/ll1inの量
で供給されると共に、陰極及び陽極6及び7には直流放
電電源装置からの直流電圧にパルス放電電源装置からの
電圧パルスが重畳された放電電圧を印加してレーザ発振
を行なわせるものであり、このよう構成することにより
、より高い出力を得ることが可能となる。
直流放電電源装置は上述の如く、可飽和リアクトル10
とサイリスクで構成された整流回路11の双方によって
制御が行なわれ、一方パルス放電電源装置は同様に図示
しない可飽和リアクトルとパルス化回路18る対するパ
ルス放電電源制御回路19はからの制御信号に従って、
上記パルス放電電源装置の出力、位相及び周波数等を制
御するので、上記レーザ発振器を長時間にわたり高出力
で動作させるたとができるのである。
本発明は叙上の如く構成されるので、本発明にかかるレ
ーザ発振器によるときには、放電電源回路の制御が正確
且つ適切に行なえるので、従来のレーザ発振器に比べ極
めて高い出力を得ることができると共に、長時間にわた
り安定した発振が行なえるのである。
なお、本発明は叙上の実施例(限定されるものではない
。即ち、例えば、本実施例においてはC02レーザ発振
器としたが、co2レーザ発振器に限定されず他の公知
のレーザ発振器も同様に構成することが可能である。ま
た、整流回路にサイリスクを使用したものを示したが、
同様な制御を行な得るものであればサイリスクに限定さ
れず他の公知の整流素子が利用できるものであるり、更
にまた、直流放電電源又はパルス放電電源の一方又は双
方によってレーザ発振器を駆動するように構成したが、
此れ更に周波数がIMllz〜5GIlzの高周波放電
電圧を加えて駆動するように構成することも推奨される
。その他整流回路の構成及び各部の制御の仕方等は本発
明の目的の範囲内で自由に設計変更できるものであって
、本発明はそれらの総てを包摂するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明かかるレーザ発振器の一実施例を示す
説明図、第2図及び第3図は、夫々他の実施例を示す説
明図である。 1−−−−−−−−一・・−−−−−−−−一−−−−
−−−レーザ発振器本体IA−−・−−一一−−−−−
−−−−−−−−−−−−・・−レーザ管2.3−−−
−−−−−−−−−−−−−−・−窓4.5−−−−−
・−・−−一−−−−−−・〜反射鏡6−・−−−−−
−−−−−−−一−−−−−−−−−−−陰極7−・−
一−−〜−−・−m−−・−−−一−−−−−−−陽極
8−・−・・−−−−−・−・−−−−−一−−−−−
−直流電源9−・−−−−・−−−一一一−−−−−−
−−・−一−−三相電源10−・−−−−m−−−−−
−−−−−−−−−−−−−一可飽和すアクドル11−
・・・−−−−−−−−−−−一−−−−−−・・−整
流回路12・−・−−−−−−一−−−−−・−一−−
−−−−・・−平滑回路13−−−−−−−−−−−−
−−・−・・−・−一−−電圧検出回路14−−−−−
−−−−−−−−−・−−−一−−−・−制御回路15
−・−−−−−−一−−−−−−−−−−−−−−−−
−パルス発生回路16・−・−−一−・−−−−−−−
一−・−−−−一−・−サーボ増幅回路17−−−−・
−・−−−−−−−−・・−−一−−−・・−可飽和リ
アクドル制御回路18−・−−−−−一一一−−−−−
−−−−−−−−−−−パルス化回路19・・−−−一
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−パルス化
回路の制御回路特許出願人 株式会社井上ジャパックス
研究所代理人(7524)最上正太部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)可飽和リアクトルと整流回路と平滑回路によりて構
    成される直流電源から成る直流放電電源、該直流電源の
    出力にパルス化回路を設けたパルス放電電源又は上記直
    流放電電源とパルス放電電源の双方とによってレーザ発
    振器を駆動する共に、その電圧出力値に基づいて上記直
    流放電電源の過飽和リアクトルと整流回路又は上記パル
    ス化回路の内、少なくとも上記可飽和リアクトルを制御
    することを特徴とするレーザ発振器。 2)上記レーザ発振器が気体レーザ発振器である特許請
    求の範囲第1項記載のレーザ発振器。 3)上記気体レーザ発振器のレーザ媒体がco2である
    特許請求の範囲第1項又は第2項記載のレーザ発振器。 4)上記気体レーザ発振器のレーザ媒体力<1ie−。 N2及びC02の混合気体である特許請求の範囲第1項
    、第2項又は第3項のうちのいずれ−に記載のレーザ発
    振器。 5)上記混合気体の混合比がHe’ N2. : CO
    2=75:19:8である特許請求の範囲第4項記載の
    レーザ発振器。
JP2612684A 1984-02-16 1984-02-16 レ−ザ発振器 Granted JPS60170991A (ja)

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