JPS6386592A

JPS6386592A - 放電電流検出装置

Info

Publication number: JPS6386592A
Application number: JP23173486A
Authority: JP
Inventors: Naoto Nishida; 直人西田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-16

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】［弁明の目的］（産業上の利用分野）本発明はガスレーザ装置に係わり、特に放電管内に発生
する放電電流値を検出する放電電流検出装置に関する。

（従来の技術）ガスレーザ装置のレーザ出力は放電管内に発生する放電
電流値に依存することは知られており、従って、レーザ
出力の制御は放電電流値を調整することによって行われ
ている。そこで、このレーザ出力の制御方法は、放電部
分を含む電気回路に数オーム程度の高精度の電流検出用
抵抗を直列に接続し、この電流検出用抵抗の両端に現わ
れる電圧を測定して放電電流を求めてモニタしている。

ところで、放電部分を含む電気回路においてその高電圧
側に電流検出用抵抗を接続して放電電流をモニタするこ
とは、モニタ側が高電位となって絶縁性や安全性の面か
ら通常用いられていない。このため、低電圧側において
放電電流をモニタすることになる。ところが、放電管に
は高電圧電極と低電圧電極とが対となって、これらが複
数組配置されて放電部分を複数形成した構成のものがあ
る。

このような放電管において各電極の放電電流をモニタす
る場合は、各低電圧電極側に検出用抵抗を接続するとと
もにこれら電極間の絶縁を施さなければならない。従っ
て、ガスレーザ装置全体の構造が複雑となるばかりでな
くロス１〜高となってしまう。また、電流検出抵抗に坦
われる電圧を伝えるラインではノイズを誘導により拾っ
たり、またインダクタンス分を持っているので、特にパ
ルスレーザ装置に適用した場合、高速のパルス状放電電
流に応答できないものであった。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来のものでは構造が複雑となり、また高速
のパルス状の放電電流に応答て・きないものであった。

そこで本発明は、パルス状の放電電流でも正確に検出で
きる構造の簡単な放電電流検出装置を提供することを目
的とする。

［発明の構成１（問題点を解決するための手段）本発明は、ガスレーザ媒質が封入されてｔａ電により励
起されてレーザ光を出力する放電管と、この放電管内で
発生した放電光を受光する受光手段と、この受光手段に
より受光された放電光の光量から放電管内の放電電流値
に応じた電気信号に変換する変換素子と、この変換され
たＮ気信号を検出する検出部とを備えて上記目的を達成
しようとする放電電流検出装置である。

（作用）このような手段を備えたことにより、放電管内の放電光
が受光手段により受光されて変換素子で放電電流に応じ
た電気信号に変換され、さらにこの電気信号が検出部で
検出される。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照し又駅用す
る。

第１図は軸流形のガスレーザ装置に適用した放Ｎ電流検
出装置の全体構成図である。同図において１は放電管で
あって、この放電管１はその外壁が耐熱性の高い透明な
石英ガラスにより形成され、かつその内部にガスレーザ
媒質を封入したものどなっている。なお、この放電管１
は共振器枠２にＪ：って支持されている。イして、放電
管１の一方の端にはミラー板３およびミラーホルダ４に
よって高反射ミラー５が支持され、また他方の端にはミ
ラー板６８５よびミラーホルタ７によって出力ミラー８
が支持されている。なお、放電管１とミラー板３との間
は、金属ベローズ９が配置され、この金属ベローズ９が
放電管接続部品１０によって可動不可能なように取付け
られている。１１はＯリングである。また、放電管１と
ミラー板３との間も同様にこれら放電管１とミラー板６
との間に金属ベローズ１２が配置され、この金属ベロー
ズ１２が放電管接続部品１３によって可動不可能なよう
に取付けられている。１４はＯリングである。

そして、各ミラー板３．６にはそれぞれミラー角調節ね
じ１５〜１８が取付けられ、これらねじ１５〜１８のＸ
ｌｉ節により高反銅ミラー５および出力ミラー８の放電
管１に対する角度が調節できるようになっている。

ところで、放Ｎ管１の管内には高電圧電極１９．２０が
設けられ、それぞれバラスト抵抗Ｒ１、Ｒ２を通して＾
電圧電源２１のレーザＮ源回路２２から電力が供給され
るようになっている。また、放電管１の両端には低電圧
電極２３．２４が設けられ、これら電極２３．２４がそ
れぞれ放電管接続部品１０．１３を通して高電圧電源２
１の接地端子２５に接続されている。

さて、放電管１内の放電つまりグロー放電の陽光柱とな
る部分の放電管１の外壁近傍には、グロー放電の放電光
を受光して外部に導く放電光伝送路としてのファイバ受
光装置２６．２７が配置されるとともにこれらファイバ
受光装置２６．２７に接続された光ファイバ２８．２９
がそれぞれ配設されている。そうして、これら光ファイ
バ２８．２９は高電圧電源２１内に設けられた変換素子
としてのシリコンフォトダイオードから成る光検出器３
０．３１に接続され、これら光検出器３０．３１により
放電光がその光量に応じた電気信号に変換されるように
なっている。高電圧電源２１は、前記レーザ電源回路２
２を備える他に検出部としてのＮ流値指示部３２．３３
、定電流フィードバック回路３４および外部出力端子３
５を備えている。電流指示部３２．３３はそれぞれ光検
出器３０．３１からの電気信号を受けて放電電流値を求
めて表示指示する機能を持ったものである。ここで、放
電電流値は第２図に示す故ＮＭ流対光検出器出力の関係
により算出される。なお、第２図における放電電流は放
電部分を含む電気回路に精密抵抗を接続してその両端電
圧を測定して得た値である。また、定電流フィードバッ
ク回路３４は各光検出器３０．３１からの電気信号を受
けて放電電流の変動を検出し、この変動に応じて放Ｎ電
流が定電流値となるようにレーザ電源回路２２の出力電
流を調節する機能を持ったものである。

このような構成であれば、高電圧電極２ｏと低電圧電極
２３および高電圧電極１９と低電圧電極２４との各間に
グロー放電が生じると、この放電の放電光がそれぞれフ
ァイバ受光装置２６．２７により受光される。これら受
光されたグロー放電光はそれぞれ光ファイバ２８．２９
に導かれて光検出器３０．３１に到達する。もって、光
検出器３０．３１は入射した各放電光をその光量に応じ
た各電気信号に変換して出力する。かくして、電流値指
示部３２は光検出器３ｏがらの電気イム号を受けると第
２図に示４関係から放電電流値を舜出し、これを高電圧
電極２０と低電圧電極２３との間に生じたグロー放電で
の放電電流として表示指示する。また、電流値指示部３
３は、指示部３２と同様にして光検出器３１からの電気
信号を受けると第２図に示す関係から放電電流値を算出
し、これを高電圧電極１９と低電圧電極２４との間に生
じたグロー放電での放電電流として表示指示する。これ
と同時に定電流フィードバック回路３４は各光検出器３
０．３１から電気信号を受けると、これら電気信号の変
動つまり放電電流の変動を検出し、この変動に応じて放
電電流が定電流値となるようにレーザ電源回路２２の出
力電流を調節する。なお、定電流フィードバック回路３
４は各電極２０．２３および１９．２４の放電電流値の
平均値をもってレーザ電源回路２２の出力電流値を調節
したり、また各電極２０．２３および１９゜２４間に別
々に電力を供給する構成であれば別々に出力電流を調節
するようにしてもよい。

このように上記一実施例においては、放電管１の外壁付
近に配置された各ファイバ受光装置２６．２７および各
光ファイバ２８．２９により放電光が各光検出器３０，
３１に導かれてそれぞれ放電Ｎ流値に応じた電気信号に
変換される構成としたので、これら電気信号から容易に
放電電流値を算出できる。そして、この算出は第２図に
示す関係図に従って行われるが、この関係図から放電電
流と光検出器出力とが比例関係にあるので簡単な算出で
済む。なお、放電電流と光検出器出力との関係はガスレ
ーザ媒質の圧力、各ガスの混合比等が大きく変らない限
り用いることができる。また、低電圧電極２３．２４を
接地電位とするので、放Ｎ電流検出のために絶縁を施プ
ことも無くなって構造が簡単かつコンパクトにできる。

また、光ファイバ２８．２９により絶縁を図ることかで
きるので、ａＮ圧側でも安全に配置できる。そして、光
ファイバ２８．２９により放電電流を直接導くので、ノ
イズの影響を受けずに＾速のパルス状放電電流であって
も確実に導くことができる。

次に放電電流を一定に制御する具体例について第３図を
参照して説明する。レーザ電源回路Δは、絶縁トランス
４０の２次側の出力電圧を１次側で受ける１ヘランス４
１を有し、この１〜ランス４１の２次側に全波整流回路
４２、平滑回路４３を直列接続し、この整流回路４３に
定電圧ダイオード４４．４５．４６の直列回路を接続し
て定電圧が抵抗４７を通して四極管４８のグリッドに供
給されるようになっている。そして、この四極管４８の
プレートＰがバラスト抵抗Ｒ１を介して放電管Ｂの高電
圧電極Ｂａと接続されている。一方、放電管Ｂの低電圧
電極Ｂｂは接地電位のラインと接続されている。つまり
、昇圧トランス４９の２次側に平滑回路５０が接続され
、この平滑回路５゜の接地ラインに抵抗５１を介して低
電圧電極Ｂｂが接続されている。

さて、放電管Ｂのグロー放電の陽光柱の形成される外壁
の近傍にはファイバ受光装置ｃが配置され、このファイ
バ受光装置Ｃで受光された放電光が光ファイバで導かれ
て光検出器りに入射す゛るようになっている。そして光
検出器りから出力される電気信号は低電流フィードバッ
ク回路ＥのｏＰアンプ〈演算増幅器）５２の「−」側入
力端子に供給されている。このＯＰアンプ５２の「＋」
側入力端子にはアンプ５３および可変抵抗５４を通って
くる電流制御信号Ｓが供給されている。そして、ＯＰア
ンプ５２の出力端子はＮＰＮ型ｉ〜ランジスタＱを通し
て四極管４８のヒータ１」に接続されたトランス５５に
接続されている。

従って、このような構成であれば、ＯＰアンプ５２の出
力端子からは電流制御信号Ｓと実際の放電電流との偏差
に応じた電流が出力されてＮＰＮ型トランジスタＱを導
通する。かくして、四極管４８のヒータｌ」に供給する
電力が調整されて放電管Ｂに流れる放電電流は一定に制
御される。

従って、上記〜実施例と同様に絶縁性を向上させて、か
つ簡単な構造で放電電流を検出して一定電流値に制御で
きる。

［発明の効果］以上詳記したように本発明によれば、パルス状の放電１
流でも正確に検出できる構造の簡単な放電電流検出装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本光明に係わる放電電流検出装置をガスレーザ
装置に適用した場合の全体構成図、第２図は放電電流対
光検出器出力の関係図、第３図は放電電流制御の一例を
示す構成図である。１・・・放電管、２・・・共振器枠、３，６・・・ミラ
ー板、４．７・・・ミラーホルダ、５・・・高反射ミラ
ー、８・・・出力ミラー、９．１２・・・金属へロー、
１０．１３・・・放電管接続部品、１９．２０・・・高
電圧ＮＦＭ、２１・・・高電圧電源、２２・・・レーザ
電源回路、２３゜２４・・・低電圧電極、２６．２７・
・・ファイバ受光装置（受光手段）、２８．２９・・・
光ファイバ、３０゜３１・・・光検出器（変換素子）、
３２．３３・・・電流値指示部（検出部）、３４・・・
低電流フィードバック回路。

Claims

【特許請求の範囲】

ガスレーザ媒質が封入されて放電により励起されてレー
ザ光を出力する放電管と、この放電管内で発生した放電
光を受光する受光手段と、この受光手段により受光され
た放電光の光量から前記放電管内の放電電流値に応じた
電気信号に変換する変換素子と、この変換された電気信
号を検出する検出部とを具備したことを特徴とする放電
電流検出装置。