JPS60177692A - レ−ザ発振装置 - Google Patents

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〕 本発明はレーザ発振装置にかかるものであり、特に交流
放電ないしは無声放電によってレーザ発振が行なわわる
レーザ発振装置に関するものであ机 〔従来技術〕 交流放電によってレーザ発振が行なわれるレーザ発振装
置には、一般に高周波の電源が必要とされる。

第１図には、従来のレーザ発振装置の一例が示されてい
る。この図において、電源装置（１０）は、整流器（１
２）平滑回路（１４）、インバータ（１６）、及び高周
波トランスｃｉｓ）ｖ各々含む。整流器（１２）は、外
部の電力源（２０）に接続されている。

電力源（２０）は、比較的低周波２例えば５０Ｈｚの三
相交流を整流器（１２）に対して供給する。この三相交
流は、整流器（１２）によって整流されるとともに、平
滑回路（１４）によって平滑されてリップル分が除去さ
れ、更にインバータ（１６）によって高周波の交流に変
換される。この交流は高周波トランス（１８）によって
所定のｔｌＥに変換され几後、レーザー発振器（３０）
に供給される。

レーザ発振器（３０）は、その内部に炭酸ガスなどレー
ザー発振用のガス媒質が封入されてお）、このガス雰囲
気中に電極（３２）が対向して１組配置されている。こ
れらの電極（６２）は、金属板（３４）と誘電体（６６
）とによって各々構成されており、誘電体（３６）は互
に対向し放電部（３８）が形成されている。

これら電極（３２）が対向する方向に直交する方向すな
わち第１図の左右の方向には、レーザ発振器（！Ｄ）の
構体に全反射鏡（４０）が配置されてお９、この全反射
鏡（４Ｑ）と一致する光軸を有するように、部分反射鏡
（４２）が配置されている。前述し九電源装置（１０）
は、電極（３２）に対して接続されている。すなわち、
電極（３２）間に電源装置（１ｏ）によって高周波電圧
が印加され、ガス媒体を介して交流放電が生ずる。この
とぎ、電子が励起され、更には、全反射鏡（４０）及び
部分反射鏡（４２）から成る光共振器を光が往復するこ
とによってレーザ光（ＬＡ）Ｃ１）発振が行なわれる。

このレーザ光（ＬＡ）の一部は、部分反射鏡（４２）Ｙ
介して外部に出力される。

以上のよ５な装置において、高周波トランス（１８）か
らレーザ発振器（３０）＃をみた等価回路は、第２図に
示す如くとなる。この図において、インダクタンス（口
は、高周波トランス（１８）の洩、れインダクタンス及
び配線に含まれる洩れインダクタンスである。キャパシ
タンス（０は、電極（３２）間に形成された放電部（５
８）の静電容量であり、抵抗ＩＲＩは、回路中に含まれ
る抵抗であり、非線形である。等価回路は、これら（玩
（Ｃ１，（Ｅｌ　’に直列に接続ｌ、た形になっている
。従って、この回路の共振条件は、共振周波数をＦＲと
すると。

！ となる。

一般に、レーザー発掘器（３ｏ）のレーザ出力は、電源
装置（１０）から入力される放電入力に比例して増大す
る。従って、電源装置（１ｏ）は、上記回路の共振に配
慮して設計する必要がある。

この場合において、等価回路の回路定数すなわち（ＩＪ
、（Ｑ、（Ｒ１の値を想定して電源装置（１０Ｆ！−設
計することが考えられる、しかし、この手法では、回路
定数（ＩＪ、（０，ＩＲＩの値を決定づけるレーザ発振
器（３ｏ）が実際に製作され、これによって回路定数（
ＩＪ、（○、（Ｒ１の値を実測しないと、より詳細な設
計ができないという不都合かめる。

また、仮にレーザ発振！　（３０）の具体的な回路定数
（ＩＪＪＩ、ｌ、（Ｒ１に基づいて電源装置（１０）を
設計製作しても、レーザ発振νの条件が変更されれば回
路定数（ＩＪ、（Ｒ１，（ＣＩも変化し、最大放電入力
を確保することができない。すなわち、レーザガスの圧
力、レーザガスの組成、放電面積、電極（３２′）ＯＪ
形状、誘電体（６６）の材料あるいは厚さ、配線の長さ
、放電ギャップ長等の種々の条件を変更し７’（場合、
これに対応して電源装置（１０）も変更する必要が生ず
る。

更に、レーザ発振器（３０）がすでに製作されている場
合でも、例えば電極（３２）ｃｙ）製作上のバラツキ・
によ）放電部（３８）の静電容量は各装置間で一致しな
い。従って、各装置毎に回路定数［ＩＪＪＲ，１０が異
なることとなり、ひいては共振周波数ズ蔦も変化するこ
ととなる。従って、レーザ発振器（３０）の各装置毎に
電源装置（１０）’＆設計する必要が生ずる。仮に、同
一条件の電源装置（１０）Ｙ設計１１！作すると、各レ
ーザ発振器（６０）毎に最大放電電力が異なり、ひいて
はレーザ出力も異なるとい５工部合が生ずる、〔発明の
概要〕 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡易
にレーザ発振器に対して最大電力を投入し得るレーザ発
振装置を提供することをその目的とするものである。

すなわち本発明は、電源装置とレーザ発振器との間に可
変定数のインピーダンス回路を接続したレーザ発振装置
によって前記目的を達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明にかかるレーザ発振装置を添附図面に示す
実施例を参照しながら詳細に説明する。

第３図には本発明にがかるレーザ発振装置が示されてい
る。なお、上述した構成部分と同−又は相当する部分に
は同一の符号を付することとす也この第６図において、
電源装置（１００）は、整流器（１２）、平滑回路ｃ１
４）、インバータ（１６）及び高周波トランス（１８）
を各々含む、整流器（１２）は外部の電力源（２０）に
接続されている。

他方、整流器（１２）は、サイＩＩスタなどによって構
成さねており、交流を直流に変換する。、整流器（１２
）は、平滑回路（１４）に接続され、ここで整流器（１
２）から出力される直流に含まれるリップル分が除去さ
れ、平滑化が行なわれる。

この平滑回路（１４）は、トランジスタなどによって構
成さ１１　ｆｔインバータ（１６）ｌこ接続されている
。

インバータ（１６）では、入力される直流に対して高周
波スイッチングが行なわれ、高周波の交流が形成される
。インバータ（１６）には、高周波トランス（１８）０
）−次側が接続されておシ、高周波の交流の昇圧が行な
われる。この高周波トランス（１８）の二次側の一端に
は容量可変コンデンサ（１０２）が接続されている。こ
の可変容量コンデンサ１０２と、高周波トランス（１８
辺他端は、電源装置１０の出力端となっており、レーザ
発振器（３０）に接続されている。

レーザ発振器（３０）は、その内部に例えば炭配ガスｔ
ｃＯｚ）などのレーザガスが約１００　Ｔｏｒｒ程度の
低圧力下に封入されておシ、このガス雰囲気中に電極（
６２）が対向して１組配置されている。これらの電極（
３２）は５金属板（３４〕と誘電体（６６）とによって
各々構成されており、誘電体（３６）は互に対向し放電
部（３８）が形成されている。これら電極（６２）が対
向する方向に直交する方向すなわち第３図の左右の方向
には、レーザ発振器（３０り構体に全反射鏡（４０）が
配置されており、この全反射＠　（４０）と一致する光
軸な有するよ）に、部分反射鏡（４２）が配置されてい
る。前述した電源装置（１００）は、電極（３２）に対
して接続されている。すなわち、電極（３２）間に電源
装置（１００）によって高周波ｔ８Ｅが印加され。

レーザガスを介して交流放電が生ずる、このとぎ。

電子が励起され、更には、全反射鏡（４０）及び部分反
射鏡（４２）から成る光共振器を光が往復することによ
ってレーザ光（ＬＡ）Ｏ共振増幅が行なわれる。

このレーザ光（ＬＡ′）ｃｖ一部は、部分反射鏡（４２
）ン介して外部に出力される。

以上のような装置において、高周波トランス（１８）か
らレーザ発振器（３０）側ｔみた等価回路は、第４図に
示す如くとなる。この図において、インダクタンスＣＤ
は、高周波トランス（１８″）０）洩れインダクタンス
及び配線に含まれる洩れインダクタンスである。キャパ
シタンスＣは、電極（６２）間に形成された放電部（３
８）の静電容量であ、す、抵抗（Ｒ１は、回路中に含ま
れる抵抗であり、非線形である。キヤパンタンス（ｅＶ
）は、容量可変コンデンサ（１０２）の静電容量である
。等価回路は、これら（Ｄ、（○、ｍ＋、（ｃ？）を直
列に接続した形になっている。従ってこの回路の共振条
件は、共振周波数ヲＦＲとすると。

となる。従って、例えば、回路定数（○が変化して′も
、対応して回路定数（ＣＶ）Ｙ変化させることにより共
振条件を一定にすることができる。なお、容量可変コン
デンサ（１０２）の静電容量の変化範囲は、他の回路定
数−、ｔＱの変化の程度を考慮して設定される。すなわ
ち、電極（３２）における静電容量の製品毎のバラツキ
、放電条件その他の物理条件などの想定し得る変動に対
して、共振周波数Ｆｎ２に常に一定の値に設定できるよ
うに、容量可変コンデンサ（１０２）の変化範囲が設定
される。

次に、上記実施例の全体的作用について説明する。まず
、電源装置（１００）は適宜の周波数の高周波電力が出
力されるように設計ａ作される。この場合に・可能な範
囲内において、高周波による電波障害の発生に配慮しつ
つ周波数Ｙ設定してよい。

次に、レーザ発振器（６０）側の回路定数に対応して容
量可変コンデンサ（１０２）′（Ｉ−調整する。すなわ
ち、高周波トランス（１８）の二次側の回路（第４図参
照）における共振周波数Ｆ’Ｒ’ｒニー電源装置（１０
０）の高周波電力の周波数に対応させる。これに↓つで
、電源と負荷との回路的なマツチングをとることができ
、有効に電力がレーザ発振器（６０）に供給されるよう
になる。

なお、上記実施例では、レーザ媒質として炭酸ガスＹ用
いたものｔ示したが、高周波を使用するレーザ発振器な
ら、どのようなものでも大発明は適用し得るものである
。

まｆｃ、原理的には、容量可変コンデンサのかわシに可
変インダクタンスを使用してもよいが、その可変の程度
、精度などの点で容量可変コンデンサを使用した方が有
利である。また、容量可変コンデンサなどの使用数量、
接続方法、接続位置。

は任意であり、要するに共振周波数を一定にし得るよ）
に設ければ２い。こわらの可変定数の回路素子は、レー
ザ発振器側に設けてもよいし、また双方に設けてもよい
。

特に、レーザ発振器の放電部は容量性であるから、容量
可変コンデンサを用いるとマツチングをとりやすい。

〔発明の効果〕

以上説明したよ５に、本発明によるレーザ発振装置によ
れば、電源装置とレーザ発振器との間に定数可変のイン
ピーダンス回路を設けるごとシ・としたので、電源装置
と負荷であるレーザ発振器とのマツチングを容易に行へ
ことができ、これによって各装置毎の設計、調整１作業
を簡易化できるとともに電力を有効に利用してレーザ発
振を行うことができる。

また、電源装置の周波数を適当に設定することが１・ぎ
、電波障害等を低減することができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ発振装置の一例を示す回路ブロッ
ク図、第２図は第１図に示す回路における高周波トラン
スの二次側の等価回路を示す回路図、第３図は本発明に
かかるレーザ発振装置の一例を示す回路ブロック図、第
４図は第３図に示す回路における高周波トランスの二次
側の等価回路を示す回路図である。 図において、１０，１００は電源装置％　１８は高周波
トランス、３０はレーザ発振器、１０２は容量可変コン
デンサ、Ｌ、Ｃ，Ｒ，（ｆｆは回路定数である。なお。 各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものとする。 代理人弁理士　木　村　三　朗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電源装置と、この電源装置から出力される高周波
   の交流電力によってレーザ発振を行）レーザ発振器とを
   各々含むレーザ発振装置において。 前記電源装置と前記レーザ発振器との間には、定数可変
   のインピーダンス回路が接続されて成ることを特徴とす
   るレーザ発振装置。
2. （２）前記インピーダンス回路は、容量可変のコンデン
   サから成る特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振装置
   。