JPH03185774A - ガスレーザの駆動方式 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱陰極を有するガスレーザ発振器に関し、特に
熱陰極を構成するフィラメントの駆動回路方式に関する
。

〔従来の技術〕

近年アルゴンイオンガスレーザ発振器（以降アルゴンレ
ーザ発振器と略す）はコンピュータによる画像処理によ
るグラビア印刷用フィルムの書き込み、血液や細胞の分
析、クリーンルームや純、水中の塵の測定、ホログラフ
ィ−１流速計２分光等の工業分野、科学分野に広く利用
されている。

従来のアルゴンレーザ発振器及びレーザ電源の構成は第
３図に示す通り、商用交流電源ｌはレーザ電源２に接続
され、レーザ電源２において放電電流整流回路４、放電
電流平滑回路５を通り直流に変換された後、アルゴンレ
ーザ発振器３の陽極１０に接続され放電電流を供給する
。陽極１０に供給された放電電流は細管部１３内のアル
ゴンガスをイオン化して発光させた後、熱陰極を構成す
るフィラメント１２に到達する。フィラメント１２はレ
ーザ電源２内の絶縁変圧トランス６のフィラメント電圧
端子に接続され、フィラメント加熱用電力を得るととも
に、放電によりフィラメント１２の得た電流は絶縁変圧
トランス６のフィラメント端子及びその中点端子を通し
、防電電流制御回路９に供給され、放電電流値の制御を
受けた後放電電流平滑回路５．放電電流整流回路４にも
どる。

陽極１０．フィラメント１２間に接続されたスタート回
路１９はレーザ電源２に適用交流電源１が入力された時
、・アルゴンレーザ発振器３の放電開始に必要な高電圧
を発生する。又、絶縁変圧トランス６にて降圧された電
圧は制御回路用整流回路７、及び制御回路用定電圧回路
８に接続され放電電流制御回路９に直流電圧を供給する
。

細管部１３内の放電により発生した光は出力ミラー１４
．全反射ミラー１５間で構成された光共振器内で増幅さ
れ発振し、出力ミラー１４を通してレーザ光１７を発生
する。

レーザ光１７の一部はビームスプリッタ１６により分け
られ光検出器１８に入力し、レーザ光１７の強度に比例
した出力電圧を発生する。光検出器１８の出力電圧は放
電電流制御回路９に入力され、レーザ光１７の強度を一
定に保つための制御信号として用いられる。

細管部１３内の放電により発生する熱は、出力がＩＷ以
下で比較的小形のアルゴンレーザ発振器の場合は通常第
澤図に示す如く放熱板２０を通し、ファン２１の発生す
る風により冷却される。又、出力がＩＷ以上で比較的大
形のアルゴンレーザ発振器においては通常細管部１３の
周りに冷却水を流し熱を取り徐く。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したアルゴンイオンガスレーザ駆動方式において、
放電電流は、小形アルゴンイオンレーザで約１０Ａ以上
、大形アルゴンイオンレーザで約３０Ａ以上流す必要が
あり、フィラメント１２にて十分な電子放出能力を有し
、かつフィラメントの一部に電子放出が集中することを
避け、フィラメント１２を加熱するためには、交流でか
つ低電圧、大電流（小形で、約３Ｖ程度１０Ａ以上、大
形で約６Ｖ程度４０Ａ以上）の電力を供給する必要があ
る。

従来のアルゴンイオンレーザ駆動方式においてフィラメ
ント加熱用電流をレーザ電源２に内蔵する絶縁変圧トラ
ンス６から得ているため下記の欠点を有する。

（１）絶縁変圧トランス６が大形でかつ重い。

（２）フィラメント１２に供給する大電流なレーザ電源
２．アルゴンレーザ発振器３間を結ぶケーブルを通して
流しており、ケーブルによる電圧ロスを減少し安定した
電流を供給するため、非常に太く内部底流値の低いケー
ブルを必要とし、又ケーブル長を変更する場合は同じフ
ィラメント供給電圧が得られるよう大きな注意を要する
。

（３）商用交流電源１の電圧変動が即フィラメントに加
わる電圧の変動となり、安定したアルゴンイオンレーザ
の動作を維持するために、商用交流電源の変動許容値を
大きくできない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のガスレーザ駆動方式は、ガスレーザ発振器内に
ＤＣ−ＡＣスイッチング電源を設け、放電電流整流回路
及び放電電流平滑回路で直流化されたＤＣ１００Ｖ以上
の比較的高い電圧を有する放電用電流の一部を、ＤＣ−
ＡＣスイッチング電源にて降圧した交流電圧に変換後フ
ィラメント加熱用として供給する機能を有している。

〔実施例１〕 次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明のアルゴンイオンレーザ駆動方式の一実
施例、特に出力の小さく、通常空気にて強制冷却される
タイプの例を示す。

スイッチング電源２２をガスレーザ発振器内に設けた点
以外は第３図の従来例と同じであるので、レーザ電源２
等従来例と同じ部分の説明は省略する。

図において放電電流整流回路４．放電電流平滑回路５に
より直流に変換された高い電圧は陽極ｌＯの他ＤＣ−Ａ
Ｃスイッチング電源２２に供給され、スイッチング回路
２３により比較的高いＩＫＨｚ以上の周波数のパルスに
された後、スイッチングトランス２４により降圧された
交流出力電圧をフィラメント１２に加熱用として供給す
る。

本実施例の様に１００Ｗ以下の比較的小電力でフィラメ
ント１２の加熱が可能である場合、スイッチング回路２
３はスイッチングパワートランジスタＱ、１石を有する
簡単な回路で構成でき、かつ、スイッチングトランジス
タ２４の電圧検出用巻線に発生する電圧を検出し制御す
ることにより、出力電圧を一定に保つことができる。又
比較的高い周波数でスイッチングできるためスイッチン
グトランス２４を小形、軽量にすることが可能である。

なお、図中に示した番号で第３図と同じ番号は第３図で
説明しうたものと同じものを示している。

〔実施例２〕 第２図は本発明の実施例２を示す。

本実施例は比較的出力が大きく通常水により冷却される
タイプの例を示す。

図においてＤＣ−ＡＣスイッチング電源２２に実施例１
のスイッチングパワートランジスタが１石のスイッチン
グ回路２３と異り、プッシュプルスイッチング回路２５
を採用し、２石のプッシュプルスイッチングパワートラ
ンジスタＱ　ｓ　、　Ｑ　４を使用した回路にて、スイ
ッチング後、スイッチングトランス２４にて降圧された
交流出力電圧を、フィラメント１２加熱用として供給す
る。

本実施例はフィラメント加熱用電力が通常１００Ｗ以上
と非常に大きい場合に用いられ、ブツシュ。

プルスイッチング回路２５の採用により、回路は多少複
雑になるが、ＤＣ−ＡＣスイッチング電源２２の電力変
換効率を上げることができ、ＤＣ−ＡＣスイッチング電
源２２０発熱量を大幅に減少し小形化が可能となる利点
を有する。

又、本実施例では細管部１３内での放電による発熱量が
非常に大きいため、入・排水管２６．２７より水冷却器
２８に供給される冷却水により細管部１３は直接冷却さ
れる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明はガスレーザ発振器内にフ
ィラメント加熱用電源としてＤＣ−ＡＣスイッチング電
源を内蔵し、レーザ電源より供給される比較的高い電圧
を有する放電用電流の一部をフィラメント加熱用として
使用するため下記の改善をできる効果がある。

（１）　　レーザ電源に内蔵する絶縁変圧トランスの小
形、軽量化可能。

（２）　　レーザ電源、ガスレーザ発振器間のフィラメ
ント電力供給ケーブルロス、及び低電流化によるケーブ
ルの電流容量の軽減、ケーブルロスの減少、ケーブルの
線長変更自由度が増加。

（３）ＤＣ−ＡＣスイッチング出力電圧安定化によりレ
ーザ電源に入力する商用交流電源電圧変動許容値の拡大
が可能。

尚、実施例はアルゴンイオンレーザの場合について述べ
たが、同様にクリプトンイオンレーザ等、熱陰極を構成
するフィラメントを内蔵する他種のガスレーザにおいて
も同じ効果が得られるのはもちろんのことである。

又、拡大機能として、ＤＣ−ＡＣスイッチング電源に、
他の２次巻線を追加し、整流した直流電圧を、アルゴン
レーザ発振器内の他の回路（例えば、スタート回路コン
トロール部１時間計等）の電源として利用することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で比較的出力の小さい場合のアルゴンイ
オンレーザ駆動方式構成図、第２図は本発明で出力の大
きい場合のアルゴンイオンレーザ駆動方式構成図、第３
図は従来のアルゴンイオンレーザ駆動方式構成図である
。 １・・・・・・商用交流電源、２・・・・・・レーザ電
源、３・・・・・・アルゴンレーザ発振器、４・・・・
・・放電電流整流回路、５・・・・・・放電電流平滑回
路、６・・・・・・絶縁変圧トランス、７・・・・・・
制御回路用整流回路、８・・・・・・制御回路用定電圧
回路、９・・・・・・放電電流制御回路、１０・・・・
・・陽極、１２・・・・・・フィラメント、１３・・・
・・・細管部、１４・・・・・・出力ミラー　１５・・
・・・・全反射ミラー　１６・・・・・・ビームスプリ
ッタ−１７・・・・・・レーザ光、１８・・・・・・光
検出器、１９・・・・・・スタート回路、２０・・・・
・・放熱板、２１・・・・・・ファン、２２・・・・・
・ＤＣ−ＡＣスイッチング電源、２３・・・・・・スイ
ッチング回路、２４・・・・・・スイッチングトランス
、２５・・・・・・プッシュプルスイッチング回路、２
６゜２７・・・・・・人、排水管、２８・・・・・・冷
却器、Ｑｌ・・・・・・放電電流制御パワートランジス
タ％　Ｑ２・・・・・・スイッチングパワートランジス
タ％Ｑ３・Ｑ４・・・・・・フッシュプルスイッチング
パワートランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ電源とガスレーザ発振器とから成るガスレーザに
   おいて、ガスを内蔵するガスリザーバ、セラミック等の
   高温プラズマ耐性の高い物質で構成され放電路を形成す
   る細管部、細管部に放電をさせるための陽極及びフィラ
   メントから構成される熱陰極、光共振器を構成しレーザ
   発振をさせるための全反射ミラー及び出力ミラーを有す
   る前記ガスレーザ発振器内にＤＣ−ＡＣスイッチング電
   源を配置し、レーザ電源に入力される商用交流電圧を前
   記レーザ電源にて整流平滑し直流に変換し、さらにガス
   レーザ発振器に内蔵する前記ＤＣ−ＡＣスイッチング電
   源にて降圧した支流電圧に変換後前記フィラメントに供
   給し、熱陰極を加熱することを特徴とするガスレーザの
   駆動方式。