JPS6185884A - レ−ザビ−ム発振装置 - Google Patents
レ−ザビ−ム発振装置Info
- Publication number
- JPS6185884A JPS6185884A JP20699484A JP20699484A JPS6185884A JP S6185884 A JPS6185884 A JP S6185884A JP 20699484 A JP20699484 A JP 20699484A JP 20699484 A JP20699484 A JP 20699484A JP S6185884 A JPS6185884 A JP S6185884A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- discharge
- oscillation device
- vop
- beam oscillation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、たとえば被加工物に対し、穴あけ、切断あ
るいは溶接などに用いるレーザビームの発振装置に関す
るもので、特にこの発明は、その光源としてＣＯ，（二
酸化炭素（気体のものは一般に炭酸ガスと呼ぶ）〕を用
いた無声放電励起形のガスレーザビーム発振装置に関す
るものである。
るいは溶接などに用いるレーザビームの発振装置に関す
るもので、特にこの発明は、その光源としてＣＯ，（二
酸化炭素（気体のものは一般に炭酸ガスと呼ぶ）〕を用
いた無声放電励起形のガスレーザビーム発振装置に関す
るものである。
第１図は従来のこの種レーザビーム発振装置の電源部を
示す斜視図、第２図はこの電源部の等価回路図である。
示す斜視図、第２図はこの電源部の等価回路図である。
第１図において、（ＩＡ）、（ＩＢ）は所定間隔をあけ
て互いに対向する比較的長い金属板からなる一対の電極
、（２Ａ） 、 （２Ｂ）はこの両電極（ＩＡ）、（Ｉ
Ｂ）の対向面に形成されたたとえば「ガラス」またはセ
ラミック等からなる誘電体層（３１、（４）は上記両電
極（ＩＡ） 、 （ＩＢ）の両端部に配設され、光共振
器（増幅器）を構成する全反射鏡と部分反射鏡、（５）
は上記両電極（ＩＡ） 、 （ＩＢ）に高周波高電圧を
印加して両電極（ＩＡ） 、 （ＩＢ）間にオゾナイザ
放電等の無声放電（一対の金属電極間に誘電体を介して
高圧・交流放電させるようにしたものをいう）を生成さ
せる交流電源である。
て互いに対向する比較的長い金属板からなる一対の電極
、（２Ａ） 、 （２Ｂ）はこの両電極（ＩＡ）、（Ｉ
Ｂ）の対向面に形成されたたとえば「ガラス」またはセ
ラミック等からなる誘電体層（３１、（４）は上記両電
極（ＩＡ） 、 （ＩＢ）の両端部に配設され、光共振
器（増幅器）を構成する全反射鏡と部分反射鏡、（５）
は上記両電極（ＩＡ） 、 （ＩＢ）に高周波高電圧を
印加して両電極（ＩＡ） 、 （ＩＢ）間にオゾナイザ
放電等の無声放電（一対の金属電極間に誘電体を介して
高圧・交流放電させるようにしたものをいう）を生成さ
せる交流電源である。
上記のように構成されたレーザビーム発振装置の電源部
に、たとえば炭酸ガス、窒素ガス、またはヘリウムガス
等の混合ガスからなるレーザ媒質ガス（Ｇ）を流通させ
、かつ両電極（１人） 、 （ＩＢ）間に高周波高電圧
を印加することによってガス分子を放電励起し、全反射
鏡（３）および部分反射鏡（４）によって構成された光
共振器（増幅器）によりレーザビーム（Ｌ）を生成させ
るわけであるが、このレーザビームの出力Ｗｒは、第３
図に示すように内部ロスを上回る発振しきい値Ｗｏより
も放電入力Ｗｄに比例して増大する。
に、たとえば炭酸ガス、窒素ガス、またはヘリウムガス
等の混合ガスからなるレーザ媒質ガス（Ｇ）を流通させ
、かつ両電極（１人） 、 （ＩＢ）間に高周波高電圧
を印加することによってガス分子を放電励起し、全反射
鏡（３）および部分反射鏡（４）によって構成された光
共振器（増幅器）によりレーザビーム（Ｌ）を生成させ
るわけであるが、このレーザビームの出力Ｗｒは、第３
図に示すように内部ロスを上回る発振しきい値Ｗｏより
も放電入力Ｗｄに比例して増大する。
Ｗｒ ＝ ｑ （Ｗｄ −Ｗｏ）−−・−・−−
−−・・・（１）いま、放電入力Ｗｄは、高周波電源周
波数ｆを、誘電体ｊ！ｌ （２Ａ） 、 （２Ｂ）を含
む負荷のキャパシタスを０１放電開始電圧をｖ＊、そし
てピーク電圧をＶｏｐとすると、 Ｗｄ ＝ πｆｃＶ＊ｊＶｏｐ２−Ｖ＊！−・−（１１
）なる関係式が実験的に成立した。
−−・・・（１）いま、放電入力Ｗｄは、高周波電源周
波数ｆを、誘電体ｊ！ｌ （２Ａ） 、 （２Ｂ）を含
む負荷のキャパシタスを０１放電開始電圧をｖ＊、そし
てピーク電圧をＶｏｐとすると、 Ｗｄ ＝ πｆｃＶ＊ｊＶｏｐ２−Ｖ＊！−・−（１１
）なる関係式が実験的に成立した。
したがって、レーザビームの出力増大を計るためには、
高周波電源周波＠ｆ１負荷のキャパシタンスＣ１および
ピーク電圧Ｖｏｐを大きくする必要がある。
高周波電源周波＠ｆ１負荷のキャパシタンスＣ１および
ピーク電圧Ｖｏｐを大きくする必要がある。
第２図は上記レーザビーム発振装置の電源部の等価回路
図で、三相交流電源（６）からフンバータ（７）、イン
バータ（８）および高周波高圧トランス（９）を介シて
放電負荷α〔にキャパシタンスＣ１ならびに放を抵抗α
υに抵抗Ｒを接続するとともに、高周波高圧トランス（
９）のリアクタンスＬとし、なるＬＲＣ共伽回路を形成
している。なお、電源波数は、負荷とのマツチング、お
よび電源ロスの関係から無制限に大きくすることはでき
ない。
図で、三相交流電源（６）からフンバータ（７）、イン
バータ（８）および高周波高圧トランス（９）を介シて
放電負荷α〔にキャパシタンスＣ１ならびに放を抵抗α
υに抵抗Ｒを接続するとともに、高周波高圧トランス（
９）のリアクタンスＬとし、なるＬＲＣ共伽回路を形成
している。なお、電源波数は、負荷とのマツチング、お
よび電源ロスの関係から無制限に大きくすることはでき
ない。
また、上記誘電体層（２Ａ） 、 （２Ｂ）のキャパシ
タンスＣは、上記電極（ＩＡ）、（ＩＢ）の細潰および
材質により決定され、必然的に制限を受ける。
タンスＣは、上記電極（ＩＡ）、（ＩＢ）の細潰および
材質により決定され、必然的に制限を受ける。
したがって、上記ピーク電圧ｖｏｐを加減してレーザビ
ーム出力を調節することになるが、［ｆ！（ＩＡ）、（
ＩＢ）の絶縁破壊〔主として誘電体層（２Ａ）。
ーム出力を調節することになるが、［ｆ！（ＩＡ）、（
ＩＢ）の絶縁破壊〔主として誘電体層（２Ａ）。
（２Ｂ）の耐電圧〕によりピーク電圧Ｖｏｐは制限され
る。
る。
また、上記放電開始電圧Ｖ＊は、放電ギャップ長ｄと、
ガス圧Ｐによって、 ｖ＊）Ｏｐｄ ・・・・・・・旧・団・・・・・・・・
・・ｌ’）なる関係式が成立することが実験的に明らか
になった。
ガス圧Ｐによって、 ｖ＊）Ｏｐｄ ・・・・・・・旧・団・・・・・・・・
・・ｌ’）なる関係式が成立することが実験的に明らか
になった。
ここにおいて、電極材料、電源回路が構造上、または回
路構成上において設定されると、上述した理由によって
ピーク電圧Ｖｏｐおよび負荷のキャパシタンスＣ１なら
びに高周波？１１源周波Ｗｋｆは自ずから規制を受け、
レーザビーム発振動作に最も有利な条件、すなわち高周
波電源周波数ｆ１負荷のキャパシタンスＣ１およびピー
ク電圧Ｖｏｐの上限が規制され、上記（ＩＩ）式の放電
入力Ｗｄを最大にする条件は、この放電入力Ｗｄ が
放電開始電圧Ｖ＊の関数として第４図のように示される
ので、ＶＶｄ″）ｏｆ（Ｖ＊）７ＯｘｆＣＶ＊ＪＶｏｐ
２− Ｖ＊２から、 となる。
路構成上において設定されると、上述した理由によって
ピーク電圧Ｖｏｐおよび負荷のキャパシタンスＣ１なら
びに高周波？１１源周波Ｗｋｆは自ずから規制を受け、
レーザビーム発振動作に最も有利な条件、すなわち高周
波電源周波数ｆ１負荷のキャパシタンスＣ１およびピー
ク電圧Ｖｏｐの上限が規制され、上記（ＩＩ）式の放電
入力Ｗｄを最大にする条件は、この放電入力Ｗｄ が
放電開始電圧Ｖ＊の関数として第４図のように示される
ので、ＶＶｄ″）ｏｆ（Ｖ＊）７ＯｘｆＣＶ＊ＪＶｏｐ
２− Ｖ＊２から、 となる。
上記放電入力Ｗｄ、ひいてはレーザビームを出力Ｗｒ
を最大にするレーザビーム発振装置とするためには、放
電開始電圧が、 なる条件で、レーザビーム発振動作をさせればよいわけ
であるが、上述した（ｉＩＩ）式に示すように、Ｖ ＊
′ｘ）Ｐ ｄ なる関係があり、電極構造および光共振器のレーザ取出
しビームの特性上設定される放１ｕギャップｄと、励磁
効率を左右するガス圧力Ｐを完全に最適化することは困
難である。
を最大にするレーザビーム発振装置とするためには、放
電開始電圧が、 なる条件で、レーザビーム発振動作をさせればよいわけ
であるが、上述した（ｉＩＩ）式に示すように、Ｖ ＊
′ｘ）Ｐ ｄ なる関係があり、電極構造および光共振器のレーザ取出
しビームの特性上設定される放１ｕギャップｄと、励磁
効率を左右するガス圧力Ｐを完全に最適化することは困
難である。
この発明はかかる点に着目してなされたもので、放電開
始電圧Ｖ＊と、ピーク電圧Ｖｏｐ を所定範囲に動作
させてレーザビーム出力を向上させようとするものであ
る。
始電圧Ｖ＊と、ピーク電圧Ｖｏｐ を所定範囲に動作
させてレーザビーム出力を向上させようとするものであ
る。
この発明は、高周波電源周波数ｆ１および負荷のキャパ
シタンスＣ１ならびにビーク７１ 圧Ｖｏｐに規制を受
けているレーザビーム発振装置において、放ｍ Ｕｌ如
鼠圧Ｖ本と、ピーク電圧Ｖｏｐを所定範囲に設定したも
のである。
シタンスＣ１ならびにビーク７１ 圧Ｖｏｐに規制を受
けているレーザビーム発振装置において、放ｍ Ｕｌ如
鼠圧Ｖ本と、ピーク電圧Ｖｏｐを所定範囲に設定したも
のである。
放１ｕ入力Ｗｄ を理想状態のＳ以上入力して有利な条
件とし、放ＴＩｊ、ｒｊＮ始電圧Ｖ＊と、ピーク電圧Ｖ
ｏｐを所定範囲に設定することによってレーザビーム出
力を向上させるものである。
件とし、放ＴＩｊ、ｒｊＮ始電圧Ｖ＊と、ピーク電圧Ｖ
ｏｐを所定範囲に設定することによってレーザビーム出
力を向上させるものである。
この発明は、上述したように、高周波電源周波％ｆ、お
よび負荷のキャパシタンスＣ１ならびにピーク電圧Ｖｏ
ｐが規制されており、かつ放電人力Ｗｄを理想状［４ｌ
７））６以上に入力するとともに、両電極（ＩＡ）、（
ＩＢ）間に誘電体層（２Ａ） 、 （２Ｂ）を介在させ
て無声放電励起形のガスレーザビーム発振装置において
、放電開始電圧Ｖ＊と、定格時のピーク電圧Ｖｏｐを、
放電原理とレーザビーム特性の関係を各種実験により、 （０２５９） （０，９６６）を満
す範囲で動作させる放電条件としたものである。
よび負荷のキャパシタンスＣ１ならびにピーク電圧Ｖｏ
ｐが規制されており、かつ放電人力Ｗｄを理想状［４ｌ
７））６以上に入力するとともに、両電極（ＩＡ）、（
ＩＢ）間に誘電体層（２Ａ） 、 （２Ｂ）を介在させ
て無声放電励起形のガスレーザビーム発振装置において
、放電開始電圧Ｖ＊と、定格時のピーク電圧Ｖｏｐを、
放電原理とレーザビーム特性の関係を各種実験により、 （０２５９） （０，９６６）を満
す範囲で動作させる放電条件としたものである。
この発明のレーザビーム発振装置によれば、上述したよ
うに放電開始電圧Ｖ＊と、定格時のピーク電圧Ｖｏｐを
、所定条件を満す範囲に設定するようにしたので、レー
ザビーム出力を倍増させることができる優れた効果を有
するものである。
うに放電開始電圧Ｖ＊と、定格時のピーク電圧Ｖｏｐを
、所定条件を満す範囲に設定するようにしたので、レー
ザビーム出力を倍増させることができる優れた効果を有
するものである。
第１図は従来のレーザビーム発振装置の電源部を示す斜
視図、第２図はｉｌｉ源部の等価回路図、第６図はレー
ザビーム出力と発振しきい値の関係を示す特性図、第４
図は放電入力と放電開始電圧の関係を示す特性図である
。 図において、（１Ａ） 、 （ＩＢ）は電極、（２Ａ）
、 （２Ｂ）は誘電体層、（３） 、 （４）は光共
振器を構成する全反射鏡と部分反射鏡、（５）は交流電
源、（６）は三相交流電源、（７）はフンバータ、（８
）はインバータ、（９）は高周波高圧トランス、（１１
は放電負荷、０υは放電抵抗である。なお、図中同一符
号は同一部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 ５；効丸を脅 Ｇ ；・、−で−Ｘｌ、、ス
視図、第２図はｉｌｉ源部の等価回路図、第６図はレー
ザビーム出力と発振しきい値の関係を示す特性図、第４
図は放電入力と放電開始電圧の関係を示す特性図である
。 図において、（１Ａ） 、 （ＩＢ）は電極、（２Ａ）
、 （２Ｂ）は誘電体層、（３） 、 （４）は光共
振器を構成する全反射鏡と部分反射鏡、（５）は交流電
源、（６）は三相交流電源、（７）はフンバータ、（８
）はインバータ、（９）は高周波高圧トランス、（１１
は放電負荷、０υは放電抵抗である。なお、図中同一符
号は同一部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 ５；効丸を脅 Ｇ ；・、−で−Ｘｌ、、ス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 高周波電源周波数ｆおよび負荷のキャパシタンスＣなら
びにピーク電圧Ｖｏｐが規制され放電入力Ｗｄを理想状
態の１／２以上に入力するとともに、両電極間に誘電体
層を介在させた無声放電励起形のものにおいて、放電開
始電圧Ｖ＊と、定格時のピーク電圧Ｖｏｐを、 √［（１／２−３／４）Ｖｏｐ］≦Ｖ＊Ｖ≦√［（１／
２＋３／４）Ｖｏｐ］を満す範囲で動作させる放電条件
としたことを特徴とするレーザビーム発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20699484A JPS6185884A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | レ−ザビ−ム発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20699484A JPS6185884A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | レ−ザビ−ム発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6185884A true JPS6185884A (ja) | 1986-05-01 |
Family
ID=16532423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20699484A Pending JPS6185884A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | レ−ザビ−ム発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6185884A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142688A (en) * | 1980-04-04 | 1981-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Driving method of gas laser |
-
1984
- 1984-10-04 JP JP20699484A patent/JPS6185884A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142688A (en) * | 1980-04-04 | 1981-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Driving method of gas laser |
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