JPH0332077A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0332077A JPH0332077A JP16758389A JP16758389A JPH0332077A JP H0332077 A JPH0332077 A JP H0332077A JP 16758389 A JP16758389 A JP 16758389A JP 16758389 A JP16758389 A JP 16758389A JP H0332077 A JPH0332077 A JP H0332077A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- capacitor
- semiconductor switch
- load
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ負荷の放電空間に放電を発生させて
レーザ光を発振するレーザ装置に関するものである。
レーザ光を発振するレーザ装置に関するものである。
第４図は例えば特開昭６３−［１５０８３号公報に記載
されたこの種従来のガスレーザ装置の主回路構成を示す
回路図である６図において、（υは高圧ｔＩｌ源、（２
）はサイラトロンで、グリッドと称する制御端子の電圧
を制御することによりＯＮ 、 ＯＦＦを行うスイッチ
ング素子である。（３）はコンデンサ、（４）はりアク
ドル、（５）はレーザ負荷で、その内部には放電により
レーザガスの励起を行う主放電空間（６）と、コンデン
サ（７）を介しての予備電離ギャップ（８）とが形成さ
れている。
されたこの種従来のガスレーザ装置の主回路構成を示す
回路図である６図において、（υは高圧ｔＩｌ源、（２
）はサイラトロンで、グリッドと称する制御端子の電圧
を制御することによりＯＮ 、 ＯＦＦを行うスイッチ
ング素子である。（３）はコンデンサ、（４）はりアク
ドル、（５）はレーザ負荷で、その内部には放電により
レーザガスの励起を行う主放電空間（６）と、コンデン
サ（７）を介しての予備電離ギャップ（８）とが形成さ
れている。
次に動作について説明する。先ず、サイラトロン（２）
がＯＦＦの状態で高圧電源（１）に充電指令を与え−コ
ンデンサ（３）−リアクトル（４）で構成されるループ
に充電電流Ｉｃが流れ、コンデンサ（３）が充電されそ
の端子電圧が上昇する。この闇、レーザ負荷（５）の端
子間には下式の電圧ＶＬが印加される。
がＯＦＦの状態で高圧電源（１）に充電指令を与え−コ
ンデンサ（３）−リアクトル（４）で構成されるループ
に充電電流Ｉｃが流れ、コンデンサ（３）が充電されそ
の端子電圧が上昇する。この闇、レーザ負荷（５）の端
子間には下式の電圧ＶＬが印加される。
但し、
Ｌ ：
リアク
ト
ｊしく４〉のインダクタンス
電離ギャップ（８）は勿論、主放電空間（６）にも放電
は発生せず、従って、コンデンサ（７）も充電されない
。
は発生せず、従って、コンデンサ（７）も充電されない
。
コンデンサ（３）の充電が完了した後、サイラトロン（
２）に発振指令を与えてＯＮとすると、レーザ負荷（５
）の端子間電圧が跳ね上がり、先ず予備電離ギャップ（
８）が放電する。これによりサイラトロン（２）−コン
デンサ（３）−コンデンサ（７）−予備電離ギャップ（
８）のループが形成され、このループにコンデンサ（３
）からの放電電流が流れてコンデンサ（７）が充電され
る。
２）に発振指令を与えてＯＮとすると、レーザ負荷（５
）の端子間電圧が跳ね上がり、先ず予備電離ギャップ（
８）が放電する。これによりサイラトロン（２）−コン
デンサ（３）−コンデンサ（７）−予備電離ギャップ（
８）のループが形成され、このループにコンデンサ（３
）からの放電電流が流れてコンデンサ（７）が充電され
る。
そして、このコンデンサ（７）の充電電圧がピークに達
する１での時間は、上記Ｉレープの残留インダクタンス
をｌ、ループに含１れるコンデンサ（３） （７）の直
列容量をＣとするとπ「で表わされるが、この時筐でに
主放電空間（６）で放電が発生する。
する１での時間は、上記Ｉレープの残留インダクタンス
をｌ、ループに含１れるコンデンサ（３） （７）の直
列容量をＣとするとπ「で表わされるが、この時筐でに
主放電空間（６）で放電が発生する。
そして、コンデンサ（７）に蓄えられたエネルギは主と
して主放電空間（６）で消費され、また、コンデンサ（
３）に残留しているエネｌレギは主として主放電空間（
６）およびリアクトＩしく４）の抵抗弁により消費され
、これによりガスレーザ装置の１回の放ｉｔ！１１１１
作が完了する。
して主放電空間（６）で消費され、また、コンデンサ（
３）に残留しているエネｌレギは主として主放電空間（
６）およびリアクトＩしく４）の抵抗弁により消費され
、これによりガスレーザ装置の１回の放ｉｔ！１１１１
作が完了する。
通常、レーザ光の出力を大きくするため上述の動作を多
数回繰り返す必要がある。
数回繰り返す必要がある。
従来のガスレーザ装置は以上のように電流のスイッチン
グにサイラトロン（２）を使用している。サイラトロン
（２）は水銀やアルゴンのガス中に熱Ｉ Ｊ４ｉを備え
たもので、この電極の消耗や封入ガスの劣化等があり、
保守が煩雑になるとともに寿命が短かく、保守費用やサ
イラトロンの更新費用が高くなるという問題点があった
。この場合、このサイラトロンを半導体スイッチにその
１１置き換える方法が一応考えられるが、サイラトロン
のＯＮ時間は１０ ｎ５ｅｃのオーダで、レーザ負荷（
５）に必要な電圧を発生させるのに十分な高速性能を有
しているが、半導体スイッチのそれは１ 、ｇｓｅｃの
オーダで、遅くレーザＷＸ源用としては適当でない。
グにサイラトロン（２）を使用している。サイラトロン
（２）は水銀やアルゴンのガス中に熱Ｉ Ｊ４ｉを備え
たもので、この電極の消耗や封入ガスの劣化等があり、
保守が煩雑になるとともに寿命が短かく、保守費用やサ
イラトロンの更新費用が高くなるという問題点があった
。この場合、このサイラトロンを半導体スイッチにその
１１置き換える方法が一応考えられるが、サイラトロン
のＯＮ時間は１０ ｎ５ｅｃのオーダで、レーザ負荷（
５）に必要な電圧を発生させるのに十分な高速性能を有
しているが、半導体スイッチのそれは１ 、ｇｓｅｃの
オーダで、遅くレーザＷＸ源用としては適当でない。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、半導体スイッチの適用を可能として保守が簡
便で長寿命のレーザ装置を得ることを目的とする。
たもので、半導体スイッチの適用を可能として保守が簡
便で長寿命のレーザ装置を得ることを目的とする。
〔課−を解決するための手段および作用〕この発明に係
るレーザ装置は、インダクタンス要素を有するインダク
タンス回路と自己消弧形の半Ｖ１．にスイッチとをそれ
ぞれレーザ負荷と並列に接続するとともに、駆動回路に
より、先ず、上記半導体スイッチに電流を供給し、通電
時に上記半導体スイッチを遮断してレーザ負荷に高電圧
を発生させる。
るレーザ装置は、インダクタンス要素を有するインダク
タンス回路と自己消弧形の半Ｖ１．にスイッチとをそれ
ぞれレーザ負荷と並列に接続するとともに、駆動回路に
より、先ず、上記半導体スイッチに電流を供給し、通電
時に上記半導体スイッチを遮断してレーザ負荷に高電圧
を発生させる。
第１図はこの発明の一実施例におけるガスレーザ装置の
主回路構成を示す回路図である１図において、（１）（
５）は従来と向嘩、それぞれ高圧ｌ！源およびレーザ負
荷である。但し、高圧電源（１）は第１図ではその下方
の端子が正極側となっている。また、レーザ負荷（５）
には放電空間（６）を挾んで第１の電極（９）、第２の
電極（ト）および第３の電極（６）が設けられている。
主回路構成を示す回路図である１図において、（１）（
５）は従来と向嘩、それぞれ高圧ｌ！源およびレーザ負
荷である。但し、高圧電源（１）は第１図ではその下方
の端子が正極側となっている。また、レーザ負荷（５）
には放電空間（６）を挾んで第１の電極（９）、第２の
電極（ト）および第３の電極（６）が設けられている。
０３は静電誘導形サイリスタ等の高速遮断が可能な自己
消弧形の半導体スイッチ、ｃＬｌは半導体スイツチング
□に逆並列接続されたダイオード、α◆はインダクタン
ス要素としてのりアクトＩし、 （１Ｇはコンデンサで
、このリアクトＩしαＥとコンデンサ（至）との直列体
によりインダクタンス回路Ｑθを構成する。
消弧形の半導体スイッチ、ｃＬｌは半導体スイツチング
□に逆並列接続されたダイオード、α◆はインダクタン
ス要素としてのりアクトＩし、 （１Ｇはコンデンサで
、このリアクトＩしαＥとコンデンサ（至）との直列体
によりインダクタンス回路Ｑθを構成する。
そしてａηは駆動回路で、先の高圧電源（１）、この高
圧電Ｈ（１３と並列に接続されたサイリスタμｓとこれ
に逆並列接続されたダイオードＣＩＩＪ 、および高圧
電源（１）と直列に接続されたコンデンサ（１）とりア
クトＩしく口）から構成されている。
圧電Ｈ（１３と並列に接続されたサイリスタμｓとこれ
に逆並列接続されたダイオードＣＩＩＪ 、および高圧
電源（１）と直列に接続されたコンデンサ（１）とりア
クトＩしく口）から構成されている。
次に、動作を第２図のタイムチャートに従って説明する
。先ず、時刻Ｔ１で充電指令が出されるが、半導体スイ
ツチＯのゲートＧｌには既にＯＮ信号が与えられている
。上記充電指令により駆動回路α力の高圧電源Ｔ１）が
動作してその出力電圧を立上らせる。これによって、高
圧ｌｌｔ源（１１−ダイオード（至）−リアクトＩＬ／
（ロ）−コンデンサに）で１８６されるＩレープに充Ｌ
ＩＥ流が流れ、コンデンサ（７）の端子間の電圧は第１
図に示すｔｉ！ｊ性に徐々に上昇し、やがて時刻Ｔ２で
高圧１１Ｅ 源＋１）で定まる値に到達し、充電が完了
して以後、一定の電圧値を保持する。
。先ず、時刻Ｔ１で充電指令が出されるが、半導体スイ
ツチＯのゲートＧｌには既にＯＮ信号が与えられている
。上記充電指令により駆動回路α力の高圧電源Ｔ１）が
動作してその出力電圧を立上らせる。これによって、高
圧ｌｌｔ源（１１−ダイオード（至）−リアクトＩＬ／
（ロ）−コンデンサに）で１８６されるＩレープに充Ｌ
ＩＥ流が流れ、コンデンサ（７）の端子間の電圧は第１
図に示すｔｉ！ｊ性に徐々に上昇し、やがて時刻Ｔ２で
高圧１１Ｅ 源＋１）で定まる値に到達し、充電が完了
して以後、一定の電圧値を保持する。
その後、時刻Ｔ３において、発振指令が出されサイリス
タ叫のゲートＧ２にＯＮ信号が与えられる。これにより
、サイリスタα呻−コンデンサーーリアクドル（ロ）−
半導体スイツｙ−叫のループが構成され、コンデンサ曽
が放電を開始する。この放電電流がほぼ最大に達した時
刻Ｔ４で半導体スイツｙ−□□□にＯＦＦ信号即ちター
ンオフの駆動信号を与える。
タ叫のゲートＧ２にＯＮ信号が与えられる。これにより
、サイリスタα呻−コンデンサーーリアクドル（ロ）−
半導体スイツｙ−叫のループが構成され、コンデンサ曽
が放電を開始する。この放電電流がほぼ最大に達した時
刻Ｔ４で半導体スイツｙ−□□□にＯＦＦ信号即ちター
ンオフの駆動信号を与える。
半導体スイノーＰＱ２の高速遮断により、コンデンサ（
７）の放電電流は半導体スイッチ（６）からインダクタ
ンス回路αＧに転流し、その高い電流時間変化率からリ
アクトＩしα弔のインダクタンス分により高電圧が発生
してレーザ負荷（５）に印加される。
７）の放電電流は半導体スイッチ（６）からインダクタ
ンス回路αＧに転流し、その高い電流時間変化率からリ
アクトＩしα弔のインダクタンス分により高電圧が発生
してレーザ負荷（５）に印加される。
この結果、レーザ負荷（５）の内部の第２の電画ａＯと
第３の電極（ロ）との間でコロナ放電が発生し、これが
予１棺電離となって、直ちに第１の電極（９）と第３の
ａ 厖（＋１）との間の主放電に移行しレーザ発振が行
われる。
第３の電極（ロ）との間でコロナ放電が発生し、これが
予１棺電離となって、直ちに第１の電極（９）と第３の
ａ 厖（＋１）との間の主放電に移行しレーザ発振が行
われる。
時刻Ｔ５でレーザ負荷（５）の電流が零になると、以後
、コンデンサ（４）の放ＫＷ流は、コンデンサ（イ）−
ダイオード０９−ダイオード０−リアクトｌしく財）で
構成されるＩレープを流れることになる。そして、この
ダイオード（２）の通電中時刻Ｔ６で、半導体スイツｙ
″ＯのゲートＧｌに再びＯＮ信号を与えてリセット状部
とする。
、コンデンサ（４）の放ＫＷ流は、コンデンサ（イ）−
ダイオード０９−ダイオード０−リアクトｌしく財）で
構成されるＩレープを流れることになる。そして、この
ダイオード（２）の通電中時刻Ｔ６で、半導体スイツｙ
″ＯのゲートＧｌに再びＯＮ信号を与えてリセット状部
とする。
コンデンサ四の電圧はこのダイオード０３の通電中に反
転して再び当初の極性となり、時刻Ｔ７でその電圧が極
大値に達し、放電電流が零になると、半導体スイッチ（
２）およびサイリスタ斡は共にＯＦＦ状態であるので、
以後放電Ｉレープは形成されず、コンデンサ（１）の電
圧は一定の値を保持する。以上回目の動作終了後の電圧
から開始される。なお、レーザ装置を完全に停止する場
合には、最終回の放電動作完了後、サイリスタ嬶にＯＮ
信号を与え、放電ループを形成してループ内の抵抗弁に
より蓄積エネルギを消費させるようにする。
転して再び当初の極性となり、時刻Ｔ７でその電圧が極
大値に達し、放電電流が零になると、半導体スイッチ（
２）およびサイリスタ斡は共にＯＦＦ状態であるので、
以後放電Ｉレープは形成されず、コンデンサ（１）の電
圧は一定の値を保持する。以上回目の動作終了後の電圧
から開始される。なお、レーザ装置を完全に停止する場
合には、最終回の放電動作完了後、サイリスタ嬶にＯＮ
信号を与え、放電ループを形成してループ内の抵抗弁に
より蓄積エネルギを消費させるようにする。
この実施例では、半導体スイッチ０の高速度のターンオ
フ特性を利用して高い電流時間変化率を発生させるよう
にしたので、レーザ負荷（５）の放電動作に十分な高電
圧が得られ、筐た、半導体スイッチであるので多頻度の
動作であっても簡便な保守で長寿命が撮られる。
フ特性を利用して高い電流時間変化率を発生させるよう
にしたので、レーザ負荷（５）の放電動作に十分な高電
圧が得られ、筐た、半導体スイッチであるので多頻度の
動作であっても簡便な保守で長寿命が撮られる。
なお、上記説明では、リアクトル軸および＠を回路素子
として扱ったが、具体的な配線構造によ傅 り実質的に府在するいわゆる残留インダクタンス成分を
利用することにより、回路素子としてのりアクトＩしを
省略する構成としてもよい。
として扱ったが、具体的な配線構造によ傅 り実質的に府在するいわゆる残留インダクタンス成分を
利用することにより、回路素子としてのりアクトＩしを
省略する構成としてもよい。
第３図はこの発明の他の実施例を示すもので、ここでば
ＭＡ動回路ａηの電源として定電流源のを利用している
。
ＭＡ動回路ａηの電源として定電流源のを利用している
。
放電に先だって、先ず、この定電流源＠により半導体ス
イツｆ−（２）に直流電流を流しておく、そして、発振
指令が出ると、半導体スイッチ０を高速遮断し、上記実
施例と同臘、その電流をインダクタンス回路ＣＩ６へ転
流させて高電圧を発生させる訳である。
イツｆ−（２）に直流電流を流しておく、そして、発振
指令が出ると、半導体スイッチ０を高速遮断し、上記実
施例と同臘、その電流をインダクタンス回路ＣＩ６へ転
流させて高電圧を発生させる訳である。
以上のように、この発明では、インダクタンス回路と自
己消弧形の半導体スイッチとをそれぞれレーザ負荷と並
列に接続し、上記半導体スイッチをその通電時に遮断し
てレーザ負荷に電圧を印加する構成としたので、確実な
放電動作が得られるとともに、保守が簡便で寿命も増大
し、経済的で信頼性の高いレーザ装置が実現する。
己消弧形の半導体スイッチとをそれぞれレーザ負荷と並
列に接続し、上記半導体スイッチをその通電時に遮断し
てレーザ負荷に電圧を印加する構成としたので、確実な
放電動作が得られるとともに、保守が簡便で寿命も増大
し、経済的で信頼性の高いレーザ装置が実現する。
第１図はこの発明の一実施例によるガスレーザ装置の主
回路構成を示す回路図、第２図はその動作を説明するタ
イムチャート、第３図はこの発明の他の実施例によるも
のを示す同罎の回路図、第４図は従来のガスレーザ装置
の主回路構成を示す回路図である。 図において、（５）はレーザ負荷、〈６）は放電空間、
（６）は半導体スイッチ、０ηはインダクタンス要素と
してのりアクドル、αＱはインダクタンス回路、（ロ）
は駆動回路である。 なお、 各図中、 同一符号は同一または相当部分 を示す。
回路構成を示す回路図、第２図はその動作を説明するタ
イムチャート、第３図はこの発明の他の実施例によるも
のを示す同罎の回路図、第４図は従来のガスレーザ装置
の主回路構成を示す回路図である。 図において、（５）はレーザ負荷、〈６）は放電空間、
（６）は半導体スイッチ、０ηはインダクタンス要素と
してのりアクドル、αＱはインダクタンス回路、（ロ）
は駆動回路である。 なお、 各図中、 同一符号は同一または相当部分 を示す。
Claims (1)
- 内部に放電空間を形成したレーザ負荷と、インダクタン
ス要素を有し上記レーザ負荷と並列に接続されたインダ
クタンス回路と、上記レーザ負荷と並列に接続された自
己消弧形の半導体スイッチと、この半導体スイッチに順
方向に電流を供給し、この通電時に上記半導体スイッチ
を遮断することにより上記レーザ負荷に電圧を印加して
その放電空間に放電を発生せしめる駆動回路とからなる
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16758389A JPH0332077A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16758389A JPH0332077A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0332077A true JPH0332077A (ja) | 1991-02-12 |
Family
ID=15852445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16758389A Pending JPH0332077A (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0332077A (ja) |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP16758389A patent/JPH0332077A/ja active Pending
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