JPH01117384A - ガスレーザ発振装置の制御方式 - Google Patents
ガスレーザ発振装置の制御方式Info
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- JPH01117384A JPH01117384A JP62274798A JP27479887A JPH01117384A JP H01117384 A JPH01117384 A JP H01117384A JP 62274798 A JP62274798 A JP 62274798A JP 27479887 A JP27479887 A JP 27479887A JP H01117384 A JPH01117384 A JP H01117384A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 title claims description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition 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
- H01S3/09705—Processes 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術芳性）
本発明は、ガスレーザ発振装置におけるレーザガス中の
放電電流の制御による出力レーザ光の出力の制御方式に
関する。
放電電流の制御による出力レーザ光の出力の制御方式に
関する。
（技術的背景と解決すべき問題点）
第５図は、光を複数回折返すレーザ共振器構造を有する
三軸直交型のガスレーザ発振装置の一例を示す斜視図で
あり、第６図はその側面図である。このガスレーザ発振
装置は、交流高電圧を発生する高圧交流電源１と、所定
の空隙を開けて平行に配設され、高圧交流電源１によっ
て交流高電圧が印加される電極装置２＾及び２Ｂと、前
記所定の空隙を介して対向するように、各電極装置２八
及び２Ｂに複数個配列され、対応する２者の間で交流グ
ロー放電が生じる電極３Ａ及び３Ｂと、電極装置２Ａ及
び２Ｂの一端の前記所定の空隙に配設され、電極３Ａ及
び３Ｂ間で生じた交流グロー放電の方向Ｚと直交する方
向Ｘに発生した光りを全反射する全反射鏡４及びこの先
ｌを数十％通過させ、出力レーザ光りを出力する部分透
過鏡５と、電極装置２Ａ及び２Ｂの両端の前記所定の空
隙に配設され、前記光１を折返し反射させ、レーザ発振
させる折返し鏡６＾及び６Ｂとが設けられている。
三軸直交型のガスレーザ発振装置の一例を示す斜視図で
あり、第６図はその側面図である。このガスレーザ発振
装置は、交流高電圧を発生する高圧交流電源１と、所定
の空隙を開けて平行に配設され、高圧交流電源１によっ
て交流高電圧が印加される電極装置２＾及び２Ｂと、前
記所定の空隙を介して対向するように、各電極装置２八
及び２Ｂに複数個配列され、対応する２者の間で交流グ
ロー放電が生じる電極３Ａ及び３Ｂと、電極装置２Ａ及
び２Ｂの一端の前記所定の空隙に配設され、電極３Ａ及
び３Ｂ間で生じた交流グロー放電の方向Ｚと直交する方
向Ｘに発生した光りを全反射する全反射鏡４及びこの先
ｌを数十％通過させ、出力レーザ光りを出力する部分透
過鏡５と、電極装置２Ａ及び２Ｂの両端の前記所定の空
隙に配設され、前記光１を折返し反射させ、レーザ発振
させる折返し鏡６＾及び６Ｂとが設けられている。
このような構成において、その動作を説明すると、高圧
交流電源１により電極装置２Ａ及び２Ｂに所定の放電電
流ｉの交流高電圧を印加すると複数の電極３＾及び３Ｂ
間に交流グロー放電が生じる。この交流グロー放電は複
数の電極３Ａ及び３Ｂに接続されたコンデンサ７Ａ及び
７Ｂを介して行なわれるため、複数の電極３Ａ及び３Ｂ
間で均一で、かつアーク放電に移行しない安定した放電
となる。このように複数の電極３＾及び３Ｂ間に交流グ
ロー放電が生じると、レーザガスＧが励起されて交流グ
ロー放電の方向２及びレーザＧの流れ方向ｙと直交方向
Ｘにｉが発生し、全反射鏡４１部分透過鏡５及び折返し
鏡６＾、６Ｂで構成される共振器内でレーザ発振が起り
、部分透過鏡５より出力レーザ光りが出力される。この
出力レーザ光りの出力は励起されたレーザガスＧの分子
数にほぼ比例し−ているので、高圧交流電源１からの放
電電流ｉを制御することによって出力レーザ光りの出力
を制御することができる。
交流電源１により電極装置２Ａ及び２Ｂに所定の放電電
流ｉの交流高電圧を印加すると複数の電極３＾及び３Ｂ
間に交流グロー放電が生じる。この交流グロー放電は複
数の電極３Ａ及び３Ｂに接続されたコンデンサ７Ａ及び
７Ｂを介して行なわれるため、複数の電極３Ａ及び３Ｂ
間で均一で、かつアーク放電に移行しない安定した放電
となる。このように複数の電極３＾及び３Ｂ間に交流グ
ロー放電が生じると、レーザガスＧが励起されて交流グ
ロー放電の方向２及びレーザＧの流れ方向ｙと直交方向
Ｘにｉが発生し、全反射鏡４１部分透過鏡５及び折返し
鏡６＾、６Ｂで構成される共振器内でレーザ発振が起り
、部分透過鏡５より出力レーザ光りが出力される。この
出力レーザ光りの出力は励起されたレーザガスＧの分子
数にほぼ比例し−ているので、高圧交流電源１からの放
電電流ｉを制御することによって出力レーザ光りの出力
を制御することができる。
第７図は、高圧交流電源１からの放電電流ｉと電極３Ａ
及び３Ｂ間の放電電圧Ｖとの関係を示すものであり、放
電電流ｉを徐々に増加させた静的な場合の特性を実線ａ
で示す。この場合は領域■で安定な交流グロー放電が行
なわれており、通常、レーザ発振を行なう場合は放電電
流ｉをこの領域■内で制御している。ところが、放電電
流ｉを領域■内に上昇させると、−時的に放電電圧Ｖが
上昇した後に放電が不安定となって電極３Ａ及び３Ｂ間
に輝度の高いアーク放電が発生し、ついには放電電圧Ｖ
が低下□して電極３＾及び３Ｂ間全域にアーク放電が発
生する。また、放電電流ｉを零から所定値まで数百μｓ
ｅｃ以下の短い時間で変化させた過渡的な場合の特性を
点線すで示す、この場合は領域■で安定な交流グロー放
電が行なわれており、静的な場合に比べて過渡的な場合
の方が低い放電電流ｉでアーク放、電が発生する゛。
及び３Ｂ間の放電電圧Ｖとの関係を示すものであり、放
電電流ｉを徐々に増加させた静的な場合の特性を実線ａ
で示す。この場合は領域■で安定な交流グロー放電が行
なわれており、通常、レーザ発振を行なう場合は放電電
流ｉをこの領域■内で制御している。ところが、放電電
流ｉを領域■内に上昇させると、−時的に放電電圧Ｖが
上昇した後に放電が不安定となって電極３Ａ及び３Ｂ間
に輝度の高いアーク放電が発生し、ついには放電電圧Ｖ
が低下□して電極３＾及び３Ｂ間全域にアーク放電が発
生する。また、放電電流ｉを零から所定値まで数百μｓ
ｅｃ以下の短い時間で変化させた過渡的な場合の特性を
点線すで示す、この場合は領域■で安定な交流グロー放
電が行なわれており、静的な場合に比べて過渡的な場合
の方が低い放電電流ｉでアーク放、電が発生する゛。
ここで１．このような現象の起こる原因について詳述す
る。交流グロー放電における放電空間中の電位分布Ｖ、
正イオン分布ρ＋、電子分布ρ−は第８図に示すように
なっており、交流グロー放電を維持するにはカソードフ
ォール領域と呼ばれる正イオンの集中、蓄積が不可欠で
ある。一般に、放電電流ｉが零の初期状態では放電空間
中に正イオンが存在しないのでカソードフォール領域を
形成することができず、放電電流ｉが立上がってから放
電空間中において電子の衝突電離によって発生した正イ
オンが徐々に陰極に引寄せられてカソードフォール領域
を形成する。しかし、正イオンが陰極に引寄せられる際
の８動速度が遅いため、カソードフォール領域を形成す
るまでに数百μｓｅｃの時間を要するので、前述した静
的な場合は問題ないが過渡的な場合、例えば出力レーザ
光りをパルス発振させるために放電電流をパルス状に断
続させる場合はカソードフォール領域が十分に形成され
ていない状態で大きな放電電流ｉが投入されることにな
る。そこで、第７図の点線すに示すような特性となって
アーク放電が発生する。
る。交流グロー放電における放電空間中の電位分布Ｖ、
正イオン分布ρ＋、電子分布ρ−は第８図に示すように
なっており、交流グロー放電を維持するにはカソードフ
ォール領域と呼ばれる正イオンの集中、蓄積が不可欠で
ある。一般に、放電電流ｉが零の初期状態では放電空間
中に正イオンが存在しないのでカソードフォール領域を
形成することができず、放電電流ｉが立上がってから放
電空間中において電子の衝突電離によって発生した正イ
オンが徐々に陰極に引寄せられてカソードフォール領域
を形成する。しかし、正イオンが陰極に引寄せられる際
の８動速度が遅いため、カソードフォール領域を形成す
るまでに数百μｓｅｃの時間を要するので、前述した静
的な場合は問題ないが過渡的な場合、例えば出力レーザ
光りをパルス発振させるために放電電流をパルス状に断
続させる場合はカソードフォール領域が十分に形成され
ていない状態で大きな放電電流ｉが投入されることにな
る。そこで、第７図の点線すに示すような特性となって
アーク放電が発生する。
そして、このようなアーク放電が発生すると出力レーザ
光りを効率良く得ることができず、また電極３Ａ及び３
Ｂの溶融を起こすことも有る。よって、出力レーザ光り
の最大出力は、電極３＾及び３Ｂ間に投入できる最大の
放電電力を決定するアーク放電発生寸前の放電電流ｉに
よって決定されるので、第９図に示すようにパルス発振
時の放電電流ｉｐは連続発振時の放電電流ｉｃの約６割
程度になる。即ち、パルス発振時の出力レーザ光りの出
力指令値ｓｐは連続発振時の出力レーザ光りの出力指令
値ＳＣより小さい値でしか指令することができない。
光りを効率良く得ることができず、また電極３Ａ及び３
Ｂの溶融を起こすことも有る。よって、出力レーザ光り
の最大出力は、電極３＾及び３Ｂ間に投入できる最大の
放電電力を決定するアーク放電発生寸前の放電電流ｉに
よって決定されるので、第９図に示すようにパルス発振
時の放電電流ｉｐは連続発振時の放電電流ｉｃの約６割
程度になる。即ち、パルス発振時の出力レーザ光りの出
力指令値ｓｐは連続発振時の出力レーザ光りの出力指令
値ＳＣより小さい値でしか指令することができない。
しかしながら、レーザ加工等の用途において、立上り時
間が短く、かつ出力が大きい出力レーザ光をパルス発振
させることが要望されており、このために必要以上に大
きな電極を使用しなければならないという問題があった
。
間が短く、かつ出力が大きい出力レーザ光をパルス発振
させることが要望されており、このために必要以上に大
きな電極を使用しなければならないという問題があった
。
（発明の目的）
本発明は上述のような事情から成されたものであり、本
発明の目的は、立上り時間が短く、かつ出力が大きいパ
ルス状等の出力レーザ光を安定に制御することができる
ガスレーザ発振装置の制御方式を提供することにある。
発明の目的は、立上り時間が短く、かつ出力が大きいパ
ルス状等の出力レーザ光を安定に制御することができる
ガスレーザ発振装置の制御方式を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、ガスレーザ発振装置の出力レーザ光の出力指
令値で放電電流を可変することによって前記出力レーザ
光の出力を制御する方式に関するものであり、本発明の
上記目的は、前記出力レーザ光の出力指令値が零の場合
、この出力指令値が立上がるまでの時間が所定値以下の
ときは所定の予備放電電流を出力し、前記時間が前記所
定値以上のときは前記出力レーザ光の出力指令値が立上
がる直前に前記予備放電電流を出力するようにすること
によって達成される。
令値で放電電流を可変することによって前記出力レーザ
光の出力を制御する方式に関するものであり、本発明の
上記目的は、前記出力レーザ光の出力指令値が零の場合
、この出力指令値が立上がるまでの時間が所定値以下の
ときは所定の予備放電電流を出力し、前記時間が前記所
定値以上のときは前記出力レーザ光の出力指令値が立上
がる直前に前記予備放電電流を出力するようにすること
によって達成される。
（発明の作用）
本発明のガスレーザ発振装置の制御方式は、出力レーザ
光の出力指令値が零である期間にも予備放電電流を流し
て放電を継続させているので、立上り時間が短く、かつ
出力の大きいパルス状等のレーザ光を出力する際におい
ても電極のもつ最大放電電流まで利用して出力の大きい
出力レーザ光を得ることができるものである。
光の出力指令値が零である期間にも予備放電電流を流し
て放電を継続させているので、立上り時間が短く、かつ
出力の大きいパルス状等のレーザ光を出力する際におい
ても電極のもつ最大放電電流まで利用して出力の大きい
出力レーザ光を得ることができるものである。
（発明の実施例）
第１図は、本発明のガスレーザ発振装置の制御方式を実
現する制御装置の一例を示すブロック図であり、出力レ
ーザ光りの出力指令値ＳＬを発生するレーザ光出力指令
発生器１１と、予備放電電流ｉ。
現する制御装置の一例を示すブロック図であり、出力レ
ーザ光りの出力指令値ＳＬを発生するレーザ光出力指令
発生器１１と、予備放電電流ｉ。
の指令値ＣＳを発生する予備放電指令発生器１２と、レ
ーザ光出力指令発生器１１からの出力レーザ光りの出力
指令値ＳＬが零の場合、出力レーザ光りの出力指令値Ｓ
Ｌが立上がるまでの時間が所定値以下のときは予備放電
指令発生器１２からの予備放電電流ｉｓの指令値ＣＳを
出力し、上記時間が所定値以上のときは出力レーザ光り
の出力指令値ＳＬが立上がる直前（数百前μｓｅｅ前）
に予備放電電流ｉｇの指令値Ｃ５を出力し、出力レーザ
光りの出力指令値ＳＬが立上がった後は相応の放電電流
ｉＬの指令値ＣＬを出力する電流指令発生器１３とを有
している。そして、電流指令発生器１３からの放電電流
ｉＬの指令値ＣＬ又は予備放電電流ｉ、の指令値ＣＳと
電流検出器１７からの検出値ＣＤとを基に放電電流ｉの
フィードバック制御を行なう加算器１４．誤差増幅器１
５．電力変換器１６．電流検出器１７が設けられている
。
ーザ光出力指令発生器１１からの出力レーザ光りの出力
指令値ＳＬが零の場合、出力レーザ光りの出力指令値Ｓ
Ｌが立上がるまでの時間が所定値以下のときは予備放電
指令発生器１２からの予備放電電流ｉｓの指令値ＣＳを
出力し、上記時間が所定値以上のときは出力レーザ光り
の出力指令値ＳＬが立上がる直前（数百前μｓｅｅ前）
に予備放電電流ｉｇの指令値Ｃ５を出力し、出力レーザ
光りの出力指令値ＳＬが立上がった後は相応の放電電流
ｉＬの指令値ＣＬを出力する電流指令発生器１３とを有
している。そして、電流指令発生器１３からの放電電流
ｉＬの指令値ＣＬ又は予備放電電流ｉ、の指令値ＣＳと
電流検出器１７からの検出値ＣＤとを基に放電電流ｉの
フィードバック制御を行なう加算器１４．誤差増幅器１
５．電力変換器１６．電流検出器１７が設けられている
。
第２図は、出力レーザ光りの出力指令値ＳＬが立上がる
までの時間ｔ、が所定値以下のときの放電電流Ｉ、の指
令値ＣＬ及び予備放電電流１３の指令値ＣＳを示すもの
であり、第３図は、出力レーザ光りの出力指令値ＳＬが
立上がるまでの時間ｔ２が所定値以上のときの放電電流
１１．の指令値ＣＬ及び予備放電電流ｉ３の指令値Ｃ５
を示すものである。このように、放電電流ｉＬの前に予
備放電電流ｉｓを流すことで、放電空間中に正イオンを
予め発生させてカソードフォール領域を十分に形成させ
ておくことができるので、短時間に大きな放電電流ｉが
投入されてもアーク放電を発生せずに交流グロー放電を
得ることができる。なお、この予備放電電流ｉ３は、第
４図に示すように放電電流ｉと出力レーザ光りの出力ｐ
との関係が一般的に非線形であることから出力レーザ光
りの出力ｐに一切影響を与えない範囲（図示矢印ａ）に
設定すれば良い。
までの時間ｔ、が所定値以下のときの放電電流Ｉ、の指
令値ＣＬ及び予備放電電流１３の指令値ＣＳを示すもの
であり、第３図は、出力レーザ光りの出力指令値ＳＬが
立上がるまでの時間ｔ２が所定値以上のときの放電電流
１１．の指令値ＣＬ及び予備放電電流ｉ３の指令値Ｃ５
を示すものである。このように、放電電流ｉＬの前に予
備放電電流ｉｓを流すことで、放電空間中に正イオンを
予め発生させてカソードフォール領域を十分に形成させ
ておくことができるので、短時間に大きな放電電流ｉが
投入されてもアーク放電を発生せずに交流グロー放電を
得ることができる。なお、この予備放電電流ｉ３は、第
４図に示すように放電電流ｉと出力レーザ光りの出力ｐ
との関係が一般的に非線形であることから出力レーザ光
りの出力ｐに一切影響を与えない範囲（図示矢印ａ）に
設定すれば良い。
（発明の効果）
以上のように本発明のガスレーザ発振装置の制御方式に
よれば、電極を大型化しなくても種々の出カバターンの
出力レーザ光を安定に制御することができるので、小型
の発振器で大出力のレーザ光を得ることができる。また
、アーク放電による電極の損傷が無くなるので、ガスレ
ーザ発振装置の信頼性を向上させることができる。
よれば、電極を大型化しなくても種々の出カバターンの
出力レーザ光を安定に制御することができるので、小型
の発振器で大出力のレーザ光を得ることができる。また
、アーク放電による電極の損傷が無くなるので、ガスレ
ーザ発振装置の信頼性を向上させることができる。
第１図は、本発明のガスレーザ発振装置の制御方式を実
現する制御装置の一例を示すブロック図、第２図及び第
３図はその制御信号を示す図、第４図は一般的なガスレ
ーザ発振装置の放電電流と出力レーザ光の出力との関係
を示す図、第５図は一般的なガスレーザ発振装置の一例
を示す斜視図、第６図はその側面図、第７図はその放電
電流と放電電圧との関係を示す図、第８図はその放電空
間中の状態を示す図、第９図は従来のガスレーザ発振装
置の制御方式による制御信号を示す図である。 。 １・・・高圧交流電源、２＾、２Ｂ・・・電極装置、３
Ａ。 ３ト・・電極、４・・・全反射鏡、５・・・部分透過鏡
、６Ａ。 ６ト・・折返し鏡、７Ａ、７Ｂ・・・コンデンサ、１１
・・・レーザ光出力指令発生器、１２・・・予備放電指
令発生器、ｌ３・・・電流指令発生器、１４・・・加算
器、１５・・・誤差増幅器、１６・・・電力変換器、１
７・・・電流検出器。 出願人代理人 安 形 雄 三 第２回 第３日 出力Ｌ−サ°尤り 第６回・ 〆７０
現する制御装置の一例を示すブロック図、第２図及び第
３図はその制御信号を示す図、第４図は一般的なガスレ
ーザ発振装置の放電電流と出力レーザ光の出力との関係
を示す図、第５図は一般的なガスレーザ発振装置の一例
を示す斜視図、第６図はその側面図、第７図はその放電
電流と放電電圧との関係を示す図、第８図はその放電空
間中の状態を示す図、第９図は従来のガスレーザ発振装
置の制御方式による制御信号を示す図である。 。 １・・・高圧交流電源、２＾、２Ｂ・・・電極装置、３
Ａ。 ３ト・・電極、４・・・全反射鏡、５・・・部分透過鏡
、６Ａ。 ６ト・・折返し鏡、７Ａ、７Ｂ・・・コンデンサ、１１
・・・レーザ光出力指令発生器、１２・・・予備放電指
令発生器、ｌ３・・・電流指令発生器、１４・・・加算
器、１５・・・誤差増幅器、１６・・・電力変換器、１
７・・・電流検出器。 出願人代理人 安 形 雄 三 第２回 第３日 出力Ｌ−サ°尤り 第６回・ 〆７０
Claims (1)
- ガスレーザ発振装置の出力レーザ光の出力指令値で放電
電流を可変することによって前記出力レーザ光の出力を
制御する際、前記出力レーザ光の出力指令値が零の場合
、この出力指令値が立上がるまでの時間が所定値以下の
ときは所定の予備放電電流を出力し、前記時間が前記所
定値以上のときは前記出力レーザ光の出力指令値が立上
がる直前に前記予備放電電流を出力するようにしたこと
を特徴とするガスレーザ発振装置の制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62274798A JPH01117384A (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | ガスレーザ発振装置の制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62274798A JPH01117384A (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | ガスレーザ発振装置の制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01117384A true JPH01117384A (ja) | 1989-05-10 |
Family
ID=17546713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62274798A Pending JPH01117384A (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | ガスレーザ発振装置の制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01117384A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60251684A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-12 | Amada Co Ltd | 気体レ−ザ発振器 |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP62274798A patent/JPH01117384A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60251684A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-12 | Amada Co Ltd | 気体レ−ザ発振器 |
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