JPS6339111B2 - - Google Patents
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- JPS6339111B2 JPS6339111B2 JP56145678A JP14567881A JPS6339111B2 JP S6339111 B2 JPS6339111 B2 JP S6339111B2 JP 56145678 A JP56145678 A JP 56145678A JP 14567881 A JP14567881 A JP 14567881A JP S6339111 B2 JPS6339111 B2 JP S6339111B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
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- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
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
- H01S3/09—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
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、無声放電を補助放電としたガス循
環型レーザ装置に関し、特に平均出力が高くかつ
繰り返しが比較的高速のパルスレーザ発振装置に
関する。
環型レーザ装置に関し、特に平均出力が高くかつ
繰り返しが比較的高速のパルスレーザ発振装置に
関する。
従来この種レーザの代表的な例として、光軸、
放電、ガス流の各方向が互いにほぼ垂直な構成
の、いわゆる3軸直交型のCO2レーザがあつた。
放電、ガス流の各方向が互いにほぼ垂直な構成
の、いわゆる3軸直交型のCO2レーザがあつた。
第1図は従来の装置の縦断面図、第2図はその
−線よりみた横断面図で、1は陽極、2は陰
極、3は絶縁性陰極基板、4はそれぞれの陰極に
接続された安定化抵抗、5はパルス放電を生成さ
せるための高圧パルス電源、6はレーザガスの向
きを示す矢印、7は放電励起媒質、8は全反射ミ
ラー、9は部分反射ミラー、10はレーザ光軸、
11はレーザビームを示す。
−線よりみた横断面図で、1は陽極、2は陰
極、3は絶縁性陰極基板、4はそれぞれの陰極に
接続された安定化抵抗、5はパルス放電を生成さ
せるための高圧パルス電源、6はレーザガスの向
きを示す矢印、7は放電励起媒質、8は全反射ミ
ラー、9は部分反射ミラー、10はレーザ光軸、
11はレーザビームを示す。
以上のような構成を有するレーザ発振器の動作
について説明する。陽極1と多数の陰極2との間
隙に、CO2、N2、Heより成るレーザガスを矢印
6の向きに流しながら、高圧パルス電源5により
安定化抵抗4を介して陽極1と陰極2との間に高
電圧を印加すると、それらの間にパルス放電が生
成される。このパルス放電により形成される放電
励起媒質7を挾み、全反射ミラー8と適切な反射
率の部分反射ミラー9とをレーザ光軸10上に対
向して配置させると、パルスレーザ発振が生じ、
部分反射ミラー9からパルス化されたレーザビー
ム11が出射する。通常のレーザ動作条件では、
第3図aに示したように、高圧パルス電源5によ
る印加電圧の時間変化に相応して、第3図bに示
すようなパルスのレーザ出力が得られる。ここで
述べているパルスレーザ出力とは、繰り返し周波
数が10Hz−100Hz、またパルスのデユテイフアク
タが0.01−0.8のものであり、かつパルスの波高
値が100W−100KWで規定される、すなわちレー
ザ加工機として必要とされる性能を有するもので
ある。
について説明する。陽極1と多数の陰極2との間
隙に、CO2、N2、Heより成るレーザガスを矢印
6の向きに流しながら、高圧パルス電源5により
安定化抵抗4を介して陽極1と陰極2との間に高
電圧を印加すると、それらの間にパルス放電が生
成される。このパルス放電により形成される放電
励起媒質7を挾み、全反射ミラー8と適切な反射
率の部分反射ミラー9とをレーザ光軸10上に対
向して配置させると、パルスレーザ発振が生じ、
部分反射ミラー9からパルス化されたレーザビー
ム11が出射する。通常のレーザ動作条件では、
第3図aに示したように、高圧パルス電源5によ
る印加電圧の時間変化に相応して、第3図bに示
すようなパルスのレーザ出力が得られる。ここで
述べているパルスレーザ出力とは、繰り返し周波
数が10Hz−100Hz、またパルスのデユテイフアク
タが0.01−0.8のものであり、かつパルスの波高
値が100W−100KWで規定される、すなわちレー
ザ加工機として必要とされる性能を有するもので
ある。
ここで、パルス放電の特性について詳述するた
めに第4図に典型的な放電特性を示す。上記従来
例で述べたパルス放電は通常のグロー放電であ
り、その放電電圧−陰極1本あたりの放電電流の
関係は、第4図中に特性曲線Aで示したように、
大部分の電流域において、放電電圧が一定とな
る。ただし、電流の極めて小さい領域、つまり放
電破壊からグロー放電に移行する領域において
は、放電電圧が急激に低下する。一方電圧パルス
の波高値がBvの場合の電圧の垂下特性Bも第4
図に示している。この特性Bの傾きは安定化抵抗
4の値により決定されるものであり、この図では
その抵抗値が30KΩの場合が示されている。この
直線と放電電圧の交点が第4図に示しているよう
に放電の動作点Cとなる。この引用例では、印加
電圧が増大して放電破壊電圧1.9KVに達すると放
電電流が流れ初め、2.3KV(=Bv)で動作電流33
mAとなる。
めに第4図に典型的な放電特性を示す。上記従来
例で述べたパルス放電は通常のグロー放電であ
り、その放電電圧−陰極1本あたりの放電電流の
関係は、第4図中に特性曲線Aで示したように、
大部分の電流域において、放電電圧が一定とな
る。ただし、電流の極めて小さい領域、つまり放
電破壊からグロー放電に移行する領域において
は、放電電圧が急激に低下する。一方電圧パルス
の波高値がBvの場合の電圧の垂下特性Bも第4
図に示している。この特性Bの傾きは安定化抵抗
4の値により決定されるものであり、この図では
その抵抗値が30KΩの場合が示されている。この
直線と放電電圧の交点が第4図に示しているよう
に放電の動作点Cとなる。この引用例では、印加
電圧が増大して放電破壊電圧1.9KVに達すると放
電電流が流れ初め、2.3KV(=Bv)で動作電流33
mAとなる。
しかしながら、実際には各々の陰極による放電
破壊電圧のバラツキが大きいので、印加電圧が
Bvに達した場合においても、放電が生じていな
い陰極が相当数ある。また、放電が生じている陰
極においても放電電流のバラツキが相当大きくな
る。つまり、パルス放電においては、その放電電
流が各々の陰極に均等に分布されにくく、局在化
した放電となる。放電が局在化すると局所的にガ
ス温度が増大するので、大出力のパルスレーザ出
力が得られない。同時に、放電電流を均等化させ
るためには、安定化抵抗4の値を増大させねばな
らず、その場合にはその抵抗における電力損失が
放電電力の数倍に達するので、効率の高いレーザ
発振器が得られない。
破壊電圧のバラツキが大きいので、印加電圧が
Bvに達した場合においても、放電が生じていな
い陰極が相当数ある。また、放電が生じている陰
極においても放電電流のバラツキが相当大きくな
る。つまり、パルス放電においては、その放電電
流が各々の陰極に均等に分布されにくく、局在化
した放電となる。放電が局在化すると局所的にガ
ス温度が増大するので、大出力のパルスレーザ出
力が得られない。同時に、放電電流を均等化させ
るためには、安定化抵抗4の値を増大させねばな
らず、その場合にはその抵抗における電力損失が
放電電力の数倍に達するので、効率の高いレーザ
発振器が得られない。
従来のレーザ装置では以上のようにパルス放電
を各々の分割陰極に均等に分布させえず、放電の
局在化によるガス温度上昇により、レーザ出力の
上限が大幅に制限される、同時にパルスごとに、
放電の局在化の様子が異なるので、出力のパルス
波高値にバラツキが発生する欠点がある。また、
放電均質化のために、抵抗値の大きい安定化抵抗
を使用せねばならず、高効率なレーザ発振器が得
られないなどの欠点があつた。
を各々の分割陰極に均等に分布させえず、放電の
局在化によるガス温度上昇により、レーザ出力の
上限が大幅に制限される、同時にパルスごとに、
放電の局在化の様子が異なるので、出力のパルス
波高値にバラツキが発生する欠点がある。また、
放電均質化のために、抵抗値の大きい安定化抵抗
を使用せねばならず、高効率なレーザ発振器が得
られないなどの欠点があつた。
この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、陽極と陰極とで定
まる主放電ギヤツプの中央部で、ガス流に対して
上流側に誘電体電極を配設し、この電極と陰極ま
たは陽極との間に補助放電としての交流放電、い
わゆる無声放電を生成させることにより、パルス
放電電力を各々の分割陰極に均等に分布させるよ
うにしたものである。
去するためになされたもので、陽極と陰極とで定
まる主放電ギヤツプの中央部で、ガス流に対して
上流側に誘電体電極を配設し、この電極と陰極ま
たは陽極との間に補助放電としての交流放電、い
わゆる無声放電を生成させることにより、パルス
放電電力を各々の分割陰極に均等に分布させるよ
うにしたものである。
第5図は、この発明の一実施例の縦断面図、第
6図はその−線よりみた横断面図であり、1
2は誘電体電極、12aは導体、12bはガラス
などの誘電体皮覆、13は高周波高圧電源、4は
安定化抵抗を示す。
6図はその−線よりみた横断面図であり、1
2は誘電体電極、12aは導体、12bはガラス
などの誘電体皮覆、13は高周波高圧電源、4は
安定化抵抗を示す。
陽極1と陰極2とで定まる主放電ギヤツプの上
流側に設置された誘電体電極12に電源13によ
り高周波高電圧を印加すると、誘電体電極12と
陽極1または陰極2の間に、無声放電(以下、
SDと略称する)が生成される。無声放電は、
(capacitive ballast effect)として知られてい
る放電の本質的な均質化作用により、レーザ光軸
10方向に均質に広がつたものとなる。この無声
放電により一様電離されたレーザガスが常時、主
放電ギヤツプ部に流入している状況下で、主放電
パルスを生成させると、主放電は各々の分割陰極
2に全く均等に分布される。
流側に設置された誘電体電極12に電源13によ
り高周波高電圧を印加すると、誘電体電極12と
陽極1または陰極2の間に、無声放電(以下、
SDと略称する)が生成される。無声放電は、
(capacitive ballast effect)として知られてい
る放電の本質的な均質化作用により、レーザ光軸
10方向に均質に広がつたものとなる。この無声
放電により一様電離されたレーザガスが常時、主
放電ギヤツプ部に流入している状況下で、主放電
パルスを生成させると、主放電は各々の分割陰極
2に全く均等に分布される。
第7図は従来のグロー放電とSD補助グロー放
電との差異について説明するための図で、図中G
はグロー放電特性、SDGはSD補助グロー放電特
性を示す。特徴的な差異は2つある。1つは、放
電開始領域における電圧−電流特性が全くことな
ることである。SD補助グロー放電の場合、放電
破壊現象が全く認められず、その特性はいわゆる
オーミツクなものである。他の1つは、SD補助
を付加すると放電々圧が低下することである。
電との差異について説明するための図で、図中G
はグロー放電特性、SDGはSD補助グロー放電特
性を示す。特徴的な差異は2つある。1つは、放
電開始領域における電圧−電流特性が全くことな
ることである。SD補助グロー放電の場合、放電
破壊現象が全く認められず、その特性はいわゆる
オーミツクなものである。他の1つは、SD補助
を付加すると放電々圧が低下することである。
以上の説明により、SD補助グロー放電におい
ては、いわゆる放電破壊が生じることなく、なめ
らかに主放電々力を増加させうる。このSDの予
備電離効果により、放電が局在化することなく常
に各々の分割陰極に均等に分布する。またこの予
備電離による放電の均質化作用により安定化抵抗
4の値は従来の場合の1/2以下に低減できること
が判明している。
ては、いわゆる放電破壊が生じることなく、なめ
らかに主放電々力を増加させうる。このSDの予
備電離効果により、放電が局在化することなく常
に各々の分割陰極に均等に分布する。またこの予
備電離による放電の均質化作用により安定化抵抗
4の値は従来の場合の1/2以下に低減できること
が判明している。
SD補助グロー放電励起のパルスレーザ動作の
様子を第8図a,b,cに示す。また、その放電
動作の様子を第9図に示す。図中、特性Aは放電
特性、特性Bは印加電圧の垂下特性、Cは動作点
である。SD用電圧(周波数:0.1−100KHz)は常
時印加させておき、主放電のみパルス化した電圧
を印加させると、波高値が一定のパルスレーザ出
力が得られる様子が判る。また、第9図から抵抗
値が小さい安定化抵抗4が使えるので、低い電源
電圧Bvで動作できることが判る。
様子を第8図a,b,cに示す。また、その放電
動作の様子を第9図に示す。図中、特性Aは放電
特性、特性Bは印加電圧の垂下特性、Cは動作点
である。SD用電圧(周波数:0.1−100KHz)は常
時印加させておき、主放電のみパルス化した電圧
を印加させると、波高値が一定のパルスレーザ出
力が得られる様子が判る。また、第9図から抵抗
値が小さい安定化抵抗4が使えるので、低い電源
電圧Bvで動作できることが判る。
なお、上記実施例では、陰極分割型の主放電々
極の場合について述べたが、陰極分割型のものの
場合であつても、上記実施例と同様の効果が得ら
れる。
極の場合について述べたが、陰極分割型のものの
場合であつても、上記実施例と同様の効果が得ら
れる。
この発明は、レーザ光軸の方向に対しほぼ垂直
方向にレーザガスが流れるように循環させ、当該
レーザガス流を挾むように配設された陽極と陰極
間にパルス状の直流電圧を印加してパルス状のグ
ロー放電を生成させてパルス状のレーザを発生さ
せるように構成されたものにおいて、上記グロー
放電が生成される領域の中央部でガス流の上流側
に配設された誘電体電極と、この誘電体電極と上
記陽極または陰極との間に交流高電圧を印加して
無声放電を生成させる交流電源とを備えたことを
特徴とするもので、パルス発振レーザの励起源と
して無声放電補助グロー放電を採用したことによ
り、大出力で、パルス波高値が一定の、かつ効率
の高いレーザ装置が得られる効果がある。
方向にレーザガスが流れるように循環させ、当該
レーザガス流を挾むように配設された陽極と陰極
間にパルス状の直流電圧を印加してパルス状のグ
ロー放電を生成させてパルス状のレーザを発生さ
せるように構成されたものにおいて、上記グロー
放電が生成される領域の中央部でガス流の上流側
に配設された誘電体電極と、この誘電体電極と上
記陽極または陰極との間に交流高電圧を印加して
無声放電を生成させる交流電源とを備えたことを
特徴とするもので、パルス発振レーザの励起源と
して無声放電補助グロー放電を採用したことによ
り、大出力で、パルス波高値が一定の、かつ効率
の高いレーザ装置が得られる効果がある。
第1図は従来のレーザ装置を示す縦断面図、第
2図は第1図−線よりみた横断面図、第3図
は従来のレーザ動作の時間変化を示す図、第4図
は従来の放電動作特性を示す図、第5図はこの発
明の一実施例の縦断面図、第6図は第5図−
線よりみた横断面図、第7図はグロー放電とSD
補助グロー放電の差異を示す特性図、第8図a,
b,cはこの発明によるレーザ動作の時間変化を
示す図、第9図はこの発明の一実施例の放電動作
特性を示す図である。 図において、1は陽極、2は陰極、3は絶縁性
陰極基板、4は安定化抵抗、5は高圧パルス電
源、6はガス流の向きを示す矢印、7は放電励起
媒質、8は全反射ミラー、9は部分反射ミラー、
10はレーザ光軸、11はレーザビーム、12は
誘電体電極、13は高周波高圧電源である。な
お、図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部
分を示す。
2図は第1図−線よりみた横断面図、第3図
は従来のレーザ動作の時間変化を示す図、第4図
は従来の放電動作特性を示す図、第5図はこの発
明の一実施例の縦断面図、第6図は第5図−
線よりみた横断面図、第7図はグロー放電とSD
補助グロー放電の差異を示す特性図、第8図a,
b,cはこの発明によるレーザ動作の時間変化を
示す図、第9図はこの発明の一実施例の放電動作
特性を示す図である。 図において、1は陽極、2は陰極、3は絶縁性
陰極基板、4は安定化抵抗、5は高圧パルス電
源、6はガス流の向きを示す矢印、7は放電励起
媒質、8は全反射ミラー、9は部分反射ミラー、
10はレーザ光軸、11はレーザビーム、12は
誘電体電極、13は高周波高圧電源である。な
お、図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部
分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 レーザ光軸の方向に対しほぼ垂直方向にレー
ザガスが流れるように循環させ、該レーザガス流
を直交する方向に挾むように配設され一方が分割
型の陽極と陰極間に印加した直流電圧を制御して
パルス状のグロー放電よりなる主放電を生成させ
てパルス状のレーザを発生させるように構成され
た装置において、 上記主放電が生成される領域の中央部で上記レ
ーザガス流の上流側に配設された誘電体電極と、
該誘電体電極と上記陽極または陰極との間に交流
高電圧を印加して無声放電を生成させる交流電源
とを備え、前記無声放電を利用して主放電を前記
陽極と陰極の全域に分布させることを特徴とする
3軸直交形のガス循環形レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14567881A JPS5846687A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガス循環型レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14567881A JPS5846687A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガス循環型レ−ザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5846687A JPS5846687A (ja) | 1983-03-18 |
JPS6339111B2 true JPS6339111B2 (ja) | 1988-08-03 |
Family
ID=15390553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14567881A Granted JPS5846687A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガス循環型レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5846687A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02264000A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-26 | Chem Yamamoto:Kk | 電解式金属表面処理装置用電極の被覆材 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4606035A (en) * | 1984-03-22 | 1986-08-12 | Agency Of Industrial Science And Technology | Lateral excitation type gas laser |
JPS6254121A (ja) * | 1985-09-03 | 1987-03-09 | Toshiba Corp | 変位検出装置 |
US5148438A (en) * | 1988-12-05 | 1992-09-15 | Quantametrics Inc. | Gas laser with discharge in two-dimensional waveguide |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5010090A (ja) * | 1973-05-23 | 1975-02-01 | ||
JPS5340878A (en) * | 1976-09-27 | 1978-04-13 | Yazaki Corp | Wiring head |
JPS5424591A (en) * | 1977-07-26 | 1979-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser unit |
JPS5680190A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser device |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP14567881A patent/JPS5846687A/ja active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5010090A (ja) * | 1973-05-23 | 1975-02-01 | ||
JPS5340878A (en) * | 1976-09-27 | 1978-04-13 | Yazaki Corp | Wiring head |
JPS5424591A (en) * | 1977-07-26 | 1979-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser unit |
JPS5680190A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser device |
Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JPH02264000A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-26 | Chem Yamamoto:Kk | 電解式金属表面処理装置用電極の被覆材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5846687A (ja) | 1983-03-18 |
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