JPH03250677A

JPH03250677A - レーザ装置

Info

Publication number: JPH03250677A
Application number: JP4593490A
Authority: JP
Inventors: Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Koichi Nishida; 西田　公一; Eiji Kaneko; 英治金子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1991-11-08

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、高電圧側及び低電圧側電極間に、高周波電源
により高周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放電
を行うレーザ装置に関するものである。

（従来の技術）各種レーザ加工に使用される、レーザガス圧力数１０ｔ
ｏｒｒ〜２００ｔｏｒｒ程度で高周波放電を発生させて
レーザ励起を行うレーザ装置の一例を第４図に示した。

なお、第４図は、高周波電源とレーザ発振部を表してい
る。即ち、高周波電源１は励振部２とパワーアンプ部３
より構成されており、励振部２で発生した周波数ｆ（通
常１３゜５６　ＨＭ　ｚ±２ＫＨｚ）の高周波電力は、
パワーアンプ部３により増幅され、特、性インピーダン
ス５０Ωの同軸ケーブル４によりインピーダンス整合を
とるための整合器５を経てレーザ放電部の高電圧側電極
６ａに供給される。一方、低電圧側電極６ｂは接地され
ている。

また、高電圧側電極６ａと低電圧側電極６ｂ間に供給さ
れた高周波電圧は、各電極に隣接して配設された誘電体
７ａ及び７ｂを介してレーザガスに印加され、高周波放
電８を発生させる。なお、図には示していないが、高周
波放電８によるガス温度上昇を防ぐため、誘電体７ａ、
７ｂ間にはレーザガスを流している。さらに、前記高周
波放電８を挟んで、反射鏡９と部分反射鏡１０を配置し
てレーザ共振器を構成することにより、レーザ発振を行
い、レーザ光１１を得るように構成されている。なお、
レーザ光１１を変調する必要があるときには、励振部２
に外部よりパルス変調信号１２を送ればよい。

一方、パワーアンプ部３は、高周波信号を増幅するため
の真空管１３、出力インピーダンス調整用コンデンサＣ
，、Ｃ２及びインダクタンスＬ１より構成され、前記真
空管１３には、真空管１３を動作させるための直流の高
電圧が印加されており、さらに、この直流分を高周波出
力側に通さないためのコンデンサＣ３が接続されている
。また、インピーダンス整合をとるための整合器５は逆
り形であり、可変コンデンサＣ４とインダクタンスＬ２
より構成されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の様な構成を有する従来のレーザ装
置においては、以下に述べる様な解決すべき課題があっ
た。

即ち、２つの誘電体７ａ、７ｂ間の距離を延ばして放電
ギャップの間隔を広くとった場合、または、レーザガス
圧力を高くした場合に、放電部に発生する高周波放電８
が、放電部下流方向にとんでしまうといった欠点があっ
た。

この点を詳細に説明すると、第２図に示した様に、放電
部は高電圧側電極６ａ、低電圧側電極６ｂ１誘電体７ａ
、７ｂと、各誘電体７ａ、７ｂを固定するための絶縁体
１７ａ、１７ｂより構成されている。ここで、低電圧側
電極６ｂは接地されており、その電位ｖｂはＯＶである
。また、この放電部は金属製のレーザ容器１８の一部と
して構成され、誘電体７ａ、７ｂで挟まれた放電ギャッ
プにはレーザガス流１９が供給されている。

この様な従来のレーザ装置においては、高電圧側電極６
ａ、低電圧側電極６ｂに高周波電圧Ｖ。

を印加して高密度高周波放電８を発生させようとすると
、高周波放電８は誘電体７ａとレーザ容器１８間で起き
てしまう。これは、低電圧側電極６ｂの電位が接地電位
であるため、高周波放電が起こる際に、低電圧側の誘電
体７ｂの放電部側の電位が、高電圧側電極６ａの電位よ
りとなるので、接地電位であるレーザ容器１８の方に高
周波放電８が飛びやすくなるためである。その結果、放
電部において安定した放電が得られず、レーザ出力も低
下するといった欠点があった。

本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解消するために
提案されたもので、その目的は、広い放電ギャップをと
ったり、高いレーザガス圧力においても、放電電極間で
安定した高密度放電が実現でき、且つ、高効率でコンパ
クトなレーザ装置を提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は、高電圧側電極と低電圧側電極間に高周波電源
によって高周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放
電を発生するレーザ装置において、低電圧側電極の電位
と高電圧側電極の電位が、レーザ装置の配線に基づく浮
遊容量によって決まるように構成し、高電圧側電極と低
電圧側電極の間が接地電位となるようにしたことを特徴
とするものである。

（作用）本発明のレーザ装置によれば、高電圧側電極と低電圧側
電極の間が接地電位となるので、両電極間に発生する高
周波放電が、放電電極から接地電位であるレーザ容器側
へ飛ぶことを防止でき、誘電体間で安定した高密度の放
電を発生することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて具体的に説
明する。なお、第４図に示した従来形と同一の部材には
同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例のレーザ装置は、第１図に示した様に、自励式
高周波電源とレーザ発振部とから構成されている。即ち
、高周波電源の高周波発振部２０は、高周波をトランス
結合により放電負荷側に取出しやすいコルピッツ回路で
構成され、高周波を発振するための真空管（三極管）２
１、発振周波数ｆを決めるコンデンサＣ５，Ｃ６及び負
荷との結合トランスを兼ねたインダクタンスＬ３より構
成されている。また、真空管２１には、真空管を動作さ
せるための直流の高電圧が印加されており、さらに、こ
の直流分を高周波出力側に通さないためのコンデンサＣ
７が取付けられている。

なお、このとき、高周波発振部２０で発生する発振周波
数ｆは、ｆ＝１／２πＪ］／Ｌ３・（１／Ｃ＋、　＋　１　／Ｃ
２）・・・（１）であり、放電負荷の変動に伴って発振
周波数が変化して、不整合状態による反射電力を和らげ
る働きがある。また、本実施例の場合、レーザ光１１を
パルス変調するときには、真空管２１のグリッドに外部
よりパルス変調信号１２を送れば良い。

さらに、負荷側回路中には、コンデンサＣ８，Ｃ９が挿
入されており、これらのコンデンサＣ８゜Ｃ９により、
高電圧側電極１６ａ及び低電圧側電極１６ｂの電位が、
装置の浮遊容量によって決まるように構成されている。

また、前記高周波発振部２０で発生した周波数ｆ（周波
数変動幅的±１０％）の高周波電力は、トランス結合２
２を介してレーザ放電部の高電圧側電極１６ａと低電圧
側電極１６ｂに供給されるように構成されている。ここ
で、トランス結合２２は、ある放電入力条件において（
例えば、最大放電入力）、高周波発振部２０の出力イン
ピーダンスとレーザ放電部のインピーダンスとの整合を
とることができるように、１次側と２次側の巻数比を調
整している。

この様な構成を有する本実施例のレーザ装置における作
用について以下に述べる。

即ち、本実施例のレーザ装置においては、高電圧側電極
１６ａ、低電圧側電極１．６　ｂの電位Ｖａ。

ｖｂ（ｖａ−ｖｂ−Ｖｏ）の間に接地電位があるため、
従来よりも放電ギャップの広い場合、もしくはレーザガ
ス圧力が高い場合でも、高周波放電２３は、第３図に示
した様に、誘電体７ａ、７ｂの間で発生する。これは、
第２図に示した従来型の場合に、高周波放電が接地電位
であるレーザ容器１８の方に飛びやすかったのと異なり
、電位的に誘電体７ａ、７ｂ間に起こりやすくなってい
るからである。

この様に、本実施例によれば、高電圧側電極と低電圧側
電極の間を接地電位となるようにすることによって、広
い放電ギャップ間隔や、高いレーザガス圧力となる条件
下においても、放電電極間で安定した高密度放電が実現
でき、且つ高効率でコンパクトなレーザ装置を得ること
ができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、レーザ発振部に配設するコンデンサＣ８，Ｃ７とし
て固定式のコンデンサを用いたが、少なくともどちらか
一方を可変式コンデンサとしてもよい。また、コンデン
サＣ８，Ｃ９を用いずに、第１図に示したトランス結合
２２の位置で、−次側に対して二次側を浮かしても良い
。

［発明の効果］以上述べた様に、本発明によれば、低電圧側電極の電位
と高電圧側電極の電位が、レーザ装置の配線に基づく浮
遊容量によって決まるように構成し、高電圧側電極と低
電圧側電極の間が接地電位となるようにすることによっ
て、広い放電ギャップをとったり、高いレーザガス圧力
においても、放電電極間で安定した高密度放電が実現で
き、且つ、高効率でコンパクトなレーザ装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ装置の一実施例を示す回路図、
第２図は従来例の放電部付近の放電状態を示す拡大断面
図、第３図は本実施例の放電部付近の放電状態を示す拡
大断面図、第４図は従来のレーザ装置の一例を示す回路
図である。１・・・高周波電源、２・・・励振部、３・・・パワー
アンプ部、４・・・同軸ケーブル、５・・・整合器、６
ａ・・・高電圧側電極、６ｂ・・・低電圧側電極、７ａ
、７ｂ・・・誘電体、８・・・高周波放電、９・・・反
射鏡、１０・・・部分反射鏡、１１・・・レーザ光、１
２・・・パルス変調信号、１３・・・真空管、１６ａ・
・・高電圧側電極、１６ｂ・・・低電圧側電極、２０・
・・高周波発振部、２１・・・真空管、２２・・・トラ
ンス結合、２３・・・高周波放電。第２図第図

Claims

【特許請求の範囲】高電圧側電極と低電圧側電極間に高周波電源によって高
周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放電を発生す
るレーザ装置において、前記低電圧側電極の電位と高電圧側電極の電位が、レー
ザ装置の配線に基づく浮遊容量によって決まるように構
成し、前記高電圧側電極と低電圧側電極の間が接地電位
となるようにしたことを特徴とするレーザ装置。