JPH01151283A - レーザ増幅器装置の励起制御装置 - Google Patents

レーザ増幅器装置の励起制御装置

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JPH01151283A
JPH01151283A JP30950387A JP30950387A JPH01151283A JP H01151283 A JPH01151283 A JP H01151283A JP 30950387 A JP30950387 A JP 30950387A JP 30950387 A JP30950387 A JP 30950387A JP H01151283 A JPH01151283 A JP H01151283A
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博信 木村
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    • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は複数の放電励起パルスレーザが縦続されたレー
ザ増幅器装置の励起制御装置に関する。
(従来の技術) たとえばレーザ加工、光反応プロセス、同位体原子の励
起イオン化等に使用されるレーザの出力を増大させる手
法として、レーザ発振器として働く初段のレーザ装置に
続いて、前段のレーザ出力を受けて作動するレーザ装置
が直列に多段接続されたレーザ増幅器装置が用いられる
。
この種のレーザ増幅器装置に利用されるものにはたとえ
ば金属ガスレーザ等があり、高出力を得るためにパルス
放電による励起がよく使用される。
この場合後段のレーザ装置の放電は、前段のレーザ装置
の放電時刻から1前後段間のレーザ光の伝播時間だけ遅
れたレーザ光の到達時刻に同期して行なわせる必要があ
り、このため放電励起用の信号回路に遅延回路を用いて
いる。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したようなレーザ増幅器装置は、これを構成する各
レーザ装置の放電励起用パルス電源回路のスイッチとし
て、サイラトロンがしばしば用いられる。ところがこの
サイラトロンは、グリッドに始動用のトリガ信号が与え
られてから放電完成までの遅れ時間、すなわちイオン化
時間は20乃至100n see (たとえば水素サイ
ラトロン)程度であるが、このイオン化時間がサイラト
ロンの陰極ヒータ電圧1周囲温度あるいはサイラトロン
が使用される回路のリザーバ電圧などの外的条件によっ
て変動する。したがってレーザ増幅器装置が扱うレーザ
光のパルス幅は、たとえば3.On see程度である
が、このサイラトロンのイオン化時間の変動によって、
前段から到達したレーザ光と後段のレーザ装置の放電時
刻が一致しなくなり、後段へのレーザ出力が減少してレ
ーザ増幅器装置としての効果が減殺されるという問題が
生じていた。
本発明の目的は、放電励起回路用のサイラトロンのイオ
ン化時間の変動値を補正し、レーザ出力の低下変動を抑
制することができるレーザ増幅器装置の励起制御装置を
提供することにある。
【発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明においては、光学的に縦続接続されたレーザ発振
器およびレーザ増幅器と、レーザ発振器およびレーザ増
幅器側々に設けられたレーザ励起用の高圧パルス電源と
、これらの高圧パルス電源のトリガ回路にそれぞれ前置
された遅延回路と、これらの遅延回路に共通に繰返しパ
ルス信号を供給する発信器とを有するレーザ増幅器装置
の励起制御装置において、遅延時間が制御可能な可変遅
延回路とされた各遅延回路と、各高圧パルス電源の励起
電流検出手段と、これらの励起電流検出手段の各検出信
号および発信器の繰返しパルス信号を入力とし、各可変
遅延回路に制御信号を出力するプロセッサとを設け、こ
のプロセッサには各可変遅延回路にそれらの遅延時間を
指令するとともに、励起電流検出手段の検出信号と発信
器の繰返しパルス信号との時間差変動が検出されたとき
その変動値を補正した修正遅延時間に変更して逐次該当
する可変遅延回路に指令する処理手段を具備させた。
(作 用) レーザ増幅器の可変遅延回路は、レーザ発振器の可変遅
延回路の遅延時間より、レーザ光のレーザ発振器からレ
ーザ増幅器までの伝播時間に対しレーザ発振器とレーザ
増幅器のそれぞれの高圧パルス電源間のトリガ信号受信
機励起電流発生までの遅れ時間の相違分を補正した時間
だけ長い遅延時間をあらかじめプロセッサから指令して
おけば、レーザ増幅器はレーザ発振器からのレーザ光到
達時刻に合致して励起され、レーザ増幅器の出力効率は
最善に保持される。
ここにおいてもしレーザ増幅器の高圧パルス電源が、ト
リガ信号受信機励起電流発生までの遅れ時間に緩やかな
変動を生じたとしても、プロセッサは直ちにこの変動分
を相殺した修正遅延時間をレーザ増幅器の可変遅延回路
に指令してその遅延時間を変更してやるので、励起用高
圧パルスの印加時刻はレーザ光到達時刻に追随し、レー
ザ増幅器の出力低下を避けることができる。なおレーザ
増幅器が多段にわたって縦続されている場合、および初
段に位置するレーザ発振器に対しても、それらの各々に
ついていづれも上記と同様な作用を生ずる。
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図において、たとえば金属ガスレーザによって構成され
るパルス励起型のレーザ発振器1から一定の距離(たと
えば3m)をおいて、レーザ発振器1のレーザ光出力を
受けて作動するレーザ増幅器1a、およびさらに一定の
距離をおいてレーザ増幅器1aのレーザ光出力を受けて
作動するレーザ増幅器1bがそれぞれ設置され、レーザ
増幅器1bの光出力が所要の用途に供用されるようにな
っている。
なおレーザ増幅器1aおよびレーザ増幅器ib共にレー
ザ発振器lと同様に金属ガスレーザとなっている。
レーザ発振器1には励起用の高圧パルス電源2が接続さ
れ、その要部はサイラトロン3、サイラトロン3のグリ
ッドに接続されたトリガ回路4゜および同じくカソード
の導線に設けられた電流検出用の変流器5によって構成
されている。レーザ増幅器1aおよびレーザ増幅器ib
にも、それぞれ高圧パ、ルス電源2aおよび高圧パルス
電源2bが接続されている。これらの要部の構成は高圧
パルス電源2と同等であるので、それぞれ相当する高圧
パルス電源2内の部材符号にaあるいはbを付して表し
、個々の説明を省略する。
トリガ回路4,4a、4bへの共通のトリガ信号発生源
としては、クロック信号発生器7が設けられている。こ
の繰返し周波数はたとえば5kHz程度に選ばれる。ク
ロック信号発生器7の出力信号は、可変遅延回路6,6
a、6bをそれぞれ経由させてトリガ回路4,4a、4
bに接続されている。可変遅延回路6等はそれぞれ個々
にその遅延時間を外部からの信号によって設定すること
ができるようになっている。
また可変遅延回路6等の遅延時間制御用としてプロセッ
サ8が設けられ、このプロセッサ8にはクロック信号発
生器7のクロック信号、および変流器5 、5a、 5
bの各検出信号が入力されるとともに、可変遅延回路6
,6a、6bにそれぞれ遅延時間の制御信号を出力する
ように接続されている。プロセッサ8は、可変遅延回路
6,6a、6bのそれぞれの最初に設定される遅延時間
(運転開始時にレーザ出力の最高値が得られるように設
定される)を記憶しており、この値に基づいて可変遅延
回路6等の遅延時間設定値を指令するようにされている
。レーザ増幅器装置の運転開始後は、クロック信号から
たとえば変流器5の検出信号までの経過時間が運転開始
時の値から変動を生じたとき、その差分を算出してこれ
により遅延時間指令値を補正し、可変遅延回路6に送出
する処理を行なうことができるようになっている。なお
可変遅延回路6a、 6bについても同様な処理が行な
えるようになっている。
次にこれの作用について述べる。
クロック信号発生器7が始動されると、そのクロック信
号は可変遅延回路6を通過して遅延されたのち、トリガ
回路4によってトリガパルスとなり、サイラトロン3の
グリッドに印加される。サイラトロン3はイオン化時間
経過後放電して高圧パルスを発生し、レーザ発振器1を
繰返しパルス励起する。これによって発生したレーザ発
振器1のパルス状レーザ光出力は繰返しレーザ増幅器1
aに与えられる。レーザ増幅器1aに到達したパルス状
レーザ光は、レーザ発振器1におけるその発生時刻より
レーザ発振器1とレーザ増幅器la間の距離の伝播時間
だけ遅れている。レーザ増幅器1aはこの遅れて到達し
たパルス状レーザ光の到達時刻に一致させてパルス励起
される。すなわちクロック信号発生器7のクロック信号
が可変遅延回路6aにて遅延されて高圧パルス電源2a
に与えられる。
可変遅延回路6aに設定される遅延時間は、概略的に、
可変遅延回路6に設定されていた遅延時間に上記したパ
ルス状レーザ光の伝播時間を加えた値とされる。さらに
詳しくは後述する。しかしてレーザ増幅器1aは高圧パ
ルス電源2aにて、上記したレーザ発振器1に対すると
同様な経過作用を経たのち生成された高圧パルスによっ
て励起され、発生したレーザ光出力を繰返しレーザ増幅
器1bに与える。
なおレーザ増幅器1bのレーザ増幅器1aに対する作用
動作の関係は、レーザ増幅器1aのレーザ発振器1に対
するそれと同様であり、上述した説明がら容易に推考で
きるので説明を省略する。
先に可変遅延回路6aに設定される遅延時間ニついて概
略的に述べたがこれについて詳述スル、サイラトロン3
とサイラトロン3aのイオン化時間力等しいときには、
先に述べたとおり可変遅延回路6aに設定される遅延時
間は、可変遅延回路6に設定されていた遅延時間に、パ
ルス状レーザ光のレーザ発振器1とレーザ増幅器18間
の伝播時間を加えた値とされる。しかしながらサイラト
ロン3とサイラトロン3aのイオン化時間には、一般に
個体差がある。したがってたとえばサイラトロン3aの
イオン化時間がサイラトロン3のそれよりも長い場合に
は、その差分だけ可変遅延回路6aの遅延時間は短く設
定される。
このサイラトロン3等のイオン化時間の個体差の補正分
を含めて、可変遅延回路6等の遅延時間の初期設定は、
たとえばレーザ増幅器装置の運転開始時に、換言すれば
レーザ増幅器装置の外的条件を一定として、レーザ増幅
器1bの最大出力が得られるように、プロセッサ8を図
示を省略した外部手段によって操作し、可変遅延回路6
8以下の遅延時間を調整して行なうことができる。
−旦このようにして各レーザ増幅器18等が、前段から
のパルス状レーザ光の入力と一致して励起されるように
なって、レーザ増幅器装置が運転を開始したのちは、サ
イラトロン38等の外的条件、すなわち陰極ヒータへの
印加電圧の変動、あるいは周囲温度、リザーバ電圧等の
変化によってサイラトロン38等のイオン化時間が変っ
ても、プロセッサ8によって、可変遅延回路68等のう
ち該当するものの遅延時間がこの変化分を補正するよう
に設定しなおされる。この結果レーザ増幅器18等の励
起は常に前段からのパルス状レーザ光の入力時期に一致
し、大きく外れることがないので、レーザ増幅器1bの
レーザ光出力は運転開始時の最大値を保持することがで
きる。
すなわち上記したイオン化時間の変動周期は。
クロック信号発生器7によって決まるレーザ増幅器18
等の励起パルスの繰返し周波数、たとえば5kllzの
周期に較べてはるかに長い、 これに対しプロセッサ8
はクロック信号発生器7のクロック信号毎に、たとえば
変流器5aからの検出信号に基づいて、そのときレーザ
増幅器1aに印加された励起パルスの発生時刻を監視し
て、最も速い場合には ノ次のクロック信号までに可変
遅延回路6aの遅延時間を設定しなおすことができる。
したがって可変遅延回路68等の遅延時間設定は、完全
にサイラトロン38等のイオン化時間変動を追尾補正す
ることができることになる。
なおレーザ発振器1のサイラトロン3のイオン化時間変
動は、レーザ発振器1自体のレーザ光出力に影響を与え
ることはないが、これが変動すると、後続するレーザ増
幅器18等の前段からのパルス状レーザ光の入力時期と
、励起パルス間の変動を誘発することになるので、可変
遅延回路6が上記した可変遅延回路68等と同様に作用
して、これを防止している。
〔発明の効果〕
本発明によれば、レーザ増幅器装置を構成する各レーザ
装置の励起パルスの発生時刻の変動が防止され、常に前
段からのパルスレーザ光入力時期に一致させることがで
きるので、レーザ増幅器装置のレーザ光出力を一定に保
つことができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例を示すブロック接続図である。 1・・・レーザ発振器  1a、 lb・・・レーザ増
幅器2.2a、2b・・・高圧パルス電源 4・・・トリガ回路   5,5a、5b・・・変流器
6 、6a、 6b・・・可変遅延回路7・・・クロッ
ク信号発生器 8・・・プロセッサ 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 同   第子丸 健

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.光学的に縦続接続されたレーザ発振器およびレーザ
    増幅器と、前記レーザ発振器および前記レーザ増幅器個
    々に設けられたレーザ励起用の高圧パルス電源と、これ
    らの高圧パルス電源のトリガ回路にそれぞれ前置された
    遅延回路と、これらの遅延回路に共通に繰返しパルス信
    号を供給する発信器とを有するレーザ増幅器装置の励起
    制御装置において、遅延時間が制御可能な可変遅延回路
    とされた前記各遅延回路と、前記各高圧パルス電源の励
    起電流検出手段と、これらの励起電流検出手段の各検出
    信号および前記発信器の繰返しパルス信号を入力とし前
    記各可変遅延回路に制御信号を出力するプロセッサとを
    設け、このプロセッサには前記各可変遅延回路にそれら
    の遅延時間を指令するとともに前記励起電流検出手段の
    検出信号と前記発信器の繰返しパルス信号との時間差変
    動が検出されたときその変動値を補正した修正遅延時間
    に変更して逐次該当する前記可変遅延回路に指令する処
    理手段を具備させたことを特徴とするレーザ増幅器装置
    の励起制御装置。
  2. 2.前記励起電流検出手段が変流器である特許請求の範
    囲第1項記載のレーザ増幅器装置の励起制御装置。
  3. 3.前記高圧パルス電源のスイッチ素子がサイラトロン
    である特許請求の範囲第1項記載のレーザ増幅器装置の
    励起制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04356984A (ja) * 1991-06-03 1992-12-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光増幅器
CN113964643A (zh) * 2021-11-10 2022-01-21 天津凯普林光电科技有限公司 一种激光器的功率驱动器电路和激光器

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