JPH05335675A

JPH05335675A - レーザ装置

Info

Publication number: JPH05335675A
Application number: JP4137028A
Authority: JP
Inventors: Akira Uenishi; 明上西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1992-05-28
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はレーザ装置に関し、特に、ドリフト
による出力レーザパワーの低下を補償するように制御す
ることを目的とする。【構成】本発明によるレーザ装置は、気体レーザ発振
器（１）と、複数の気体レーザ増幅器（２ａ，２ｂ）
と、励起タイミング制御部（１００）と、トリガパルス
調整部（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）と、レーザパ
ワーを検出するレーザパワー検出部（１０２）とからな
る構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ装置に関し、
特に、ドリフトによる出力レーザパワーの低下を補償す
る構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、レーザ装置として例えば特開昭
62−14487号公報に示された従来の気体型のレーザ装置
を示すブロック図であり、このレーザ装置は、気体レー
ザ発振器１に接続された２基の気体レーザ増幅器２ａ，
２ｂ、励起指令となる基準パルス３ａを出力するマスタ
パルス発生器３、前記気体レーザ発生器１及び気体レー
ザ増幅器２ａ，２ｂの放電エネルギーを供給する電源４
ａ，４ｂ，４ｃから構成されている。

【０００３】このように構成されたレーザ装置は、マス
タパルス発生器３の基準パルス３ａにより第１電源４ａ
が気体レーザ発振器１に放電エネルギーを供給して励起
させ、レーザ光を出力する。また、前記マスタパルス発
生器３の基準パルス３ａにより第２電源４ｂが第１気体
レーザ増幅器２ａに放電エネルギーを供給して励起さ
せ、気体レーザ発振器１のレーザ光１ａを増幅したレー
ザ光を出力する。さらに、マスタパルス発生器３の基準
パルス３ａにより第３電源４ｃが第２気体レーザ増幅器
２ｂに放電エネルギーを供給して励起させ、さらに増幅
した出力レーザ光５を出力する。

【０００４】前記各気体レーザ発振器１、気体レーザ増
幅器２ａ，２ｂを励起するための電源４ａ，４ｂ，４ｃ
は図６のように構成されている。すなわち、ＤＣ電源１
０の電圧を、サイラトロン１１のオン、オフ動作によっ
て、気体レーザ発振管１２の電極に印加してレーザを発
生させる。このサイラトロン１１は、前述の基準パルス
３ａを受けたパルス発生器１３が出力するパルス信号１
３ａでオン、オフ動作する。このサイラトロン１１がオ
フのときは充放電コンデンサ１６の充電期であり、破線
矢印１９で示すように、ＤＣ電源１０から共振充電用リ
アクトル１４、逆流阻止用ダイオード１５、充放電コン
デンサ１６、および充放電抵抗２０を介してＤＣ電源１
０へ帰るループ状の充電回路によって充放電コンデンサ
１６の充電が行われる。

【０００５】前記サイラトロン１１がオンのときは充放
電コンデンサ１６の放電期であり、実線矢印１７で示す
ように、充放電コンデンサ１６の充電電圧はサイラトロ
ン１１を介して、レーザ発振管１２の陽極２５及び陰極
２６に接続されているパルス高電圧供給端子３６Ａ，３
６Ｋに印加される。このパルス高電圧供給端子３６Ａ，
３６Ｋはレーザ発振管１２のそれぞれ外管３２を導電路
として陽極２５及び陰極２６に接続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ装置は、
以上のように構成されているため、次のような課題が存
在していた。すなわち、従来の実施例では、気体レーザ
発振管のガスの状態変化、温度変化やサイラトロンを含
む電源の特性変化等により直列に接続された気体レーザ
発振器および各気体レーザ増幅器の励起タイミングがず
れレーザ光の出力が低下してくるという重大な課題があ
った。

【０００７】この発明は、以上のような課題を解決する
ためになされたもので、特に、気体レーザ発振管や電源
の時間的な特性の変化に係わらず常に、最大のレーザ光
の出力を得ることができるようにしたレーザ装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるレーザ
装置は、気体レーザ増幅器から得られた出力レーザの出
力レーザパワーを検出するレーザパワー検出部と、前記
気体レーザ発振器及び複数の気体レーザ増幅器の各々の
トリガパルスの位相を調整するためのトリガパルス調整
部と、前記レーザパワー検出部からのパワー信号を受け
入れ前記各トリガパルス調整部に指令値を出力するため
の励起タイミング制御部とを備えた構成である。

【０００９】

【作用】この発明に係わるレーザ装置においては、レー
ザパワー検出手段を設け、この検出手段からのパワー信
号をタイミング制御部に入力して、各気体レーザ増幅器
へ供給するトリガパルス位相を調整することにより、複
数の気体レーザ増幅器を交互に出力レーザ光が増幅する
方向へ制御する。従って、気体レーザ発振管のガスの状
態変化、温度変化やサイラトロンを含む電源の特性変化
等による気体レーザ発振器及び気体レーザ増幅器の励起
タイミングの変動に拘わらず、常に、レーザ装置が出し
得る最大のレーザパワーを得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面と共にこの発明によるレーザ装置
の好適な実施例について詳細に説明する。図１におい
て、１はレーザ光１ａを発生する気体レーザ発振器、２
ａ，２ｂは第１、第２気体レーザ増幅器、４ａ，４ｂ，
４ｃは前記気体レーザ発振器１、第１気体レーザ増幅器
２ａ及び第２気体レーザ増幅器２ｂに接続された第１、
第２、第３電源である。１００は励起タイミング制御部
であって、光学系分配器１０３から分配された出力レー
ザ光５のレーザ光５ａを受けたレーザパワー検出部１０
２のパワー信号１０２ａからトリガパルス５０の発生タ
イミングを演算し、その結果を指令値φ_a，φ_b，φ_cと
して各トリガパルス調整部１０１ａ，１０１ｂ，１０１
ｃへ出力する。すなわち、これらの各トリガパルス調整
部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃはマスタパルス発生器
３からの基準パルス３ａを前記励起タイミング制御部１
００からの前記指令値φ_a，φ_b，φ_cに応じた位相で各
電源４ａ，４ｂ，４ｃに前記トリガパルス５０を送出す
るように構成されている。従って、前記励起タイミング
制御部１００にて、出力レーザ光５が増加する方向へ各
気体レーザ増幅器２ａ，２ｂを交互にかつトリガパルス
５０の位相を制御するように構成されている。

【００１１】本発明によるレーザ装置は以上のように構
成されており、以下に、その動作について説明する。ま
ず、図２は、本発明における図１の励起タイミング制御
部１００に搭載した制御プログラムを示したものであ
る。まず、第１ブロック２００で気体レーザ発振器の励
起タイミングを制御して、出力レーザ光５の出力を最大
とする。次に、第２ブロック３００で第１気体レーザ増
幅器２ａの励起タイミングを制御して、出力レーザ光５
の出力を最大とする。さらに、第３ブロック４００で第
２気体レーザ増幅器２ｂの励起タイミングを制御して、
出力レーザ光５の出力を最大とする。そして、再度、気
体レーザ発振器１の励起タイミングを制御するため第１
ブロック２００に戻り、以下、上記動作を繰り返し行
う。

【００１２】前述のブロック２００，３００，４００の
気体レーザ発振器１及び各気体レーザ増幅器２ａ，２ｂ
の励起タイミング制御方法は、すべて同一で以下の手順
で行う。まず、初期設定として次の事項を順次実行す
る。第１ステップ２０１で、出力レーザ５の出力レーザ
パワーＰを読み込む。第２ステップ２０２で、励起タイ
ミング位相を、遅延側に制御する。第３ステップ２０３
で、遅延制御指令をオンとし、遅延側に制御したことを
記憶する。第４ステップ２０４で、制御方向変化回数の
記憶値を‘０’とする。上記、初期設定完了後、次の手
順で出力レーザ光５を最大となるよう制御する。第５ス
テップ２０５で、前述の制御前に読み込んだ出力レーザ
パワーＰをＰ’として記憶する。（なお、初期設定完了
後においては、第１ステップ２０１で読み込んだ値、制
御開始後においては、第６ステップ２０６で読み込んだ
値をＰ’とする。）第６ステップ２０６で、出力レーザ
パワーＰを読み込む。第７ステップ２０７で、遅延側に
制御したか否かを、遅延制御指令により判断する。

【００１３】この判断において、遅延側に制御したと判
断されると、第８ステップ２０８に分岐し出力レーザ光
５の変化方向に応じた制御を行う。前記第８ステップ２
０８での出力レーザ光５の変化判断が増大方向（Ｐ−
Ｐ’＞０）のとき、第９ステップ２０９でさらに励起タ
イミングを遅延側に制御する。前記第８ステップ２０８
での出力レーザ光の変化判断が減少方向（Ｐ−Ｐ’＜
０）のとき、第１０ステップ２１０に分岐し、今までと
は逆に、励起タイミングを進み側に制御する。第１０ス
テップ２１０では、制御方向変化回数の記憶値を＋１す
る。この、制御方向変化回数は、第１１ステップ２１１
で判断される。前記第１１ステップ２１１の判断で、制
御方向変化回数が２と判断されると、すでに、励起タイ
ミングが遅延側と進み側に制御済みで出力レーザ光５が
最大である励起タイミングに達したことになるため、制
御を完了し、次のブロックの制御に移行する。

【００１４】ここで、励起タイミングが遅延側と進み側
に制御したことで最大の出力レーザ光が得られる理由
は、図４に示す気体レーザ増幅器２ａ，２ｂの特性によ
る。すなわち、各気体レーザ増幅器２ａ，２ｂは、特定
の励起タイミングφ₀でその増幅度が最大となり、前記
励起タイミングφ₀よりも遅延側でも進み側でもその増
幅度が下がる。従って、遅延側と進み側の両方向に掃引
し、出力レーザ５の出力レーザパワーＰが低下し始めた
励起タイミングを求めることで、最大の出力レーザ光が
得られる。

【００１５】次に、前記第１１ステップ２１１の判断
で、制御方向変化回数が２ではないと判断されると第１
２ステップ２１２に移り、励起タイミングを進み側に制
御する。そして、第１３ステップ２１３で遅延制御指令
をオフし、励起タイミングを進み側に制御したことを記
憶する。

【００１６】前記第７ステップ２０７の判断において、
進み側に制御したと判断（遅延制御指令がオフ）される
と、第１４ステップ２１４に分岐し出力レーザ光の変化
方向に応じた制御を行う。この第１４ステップ２１４で
の出力レーザ光５の変化判断が増大方向（Ｐ−Ｐ’＞
０）のとき、第１５ステップ２１５でさらに励起タイミ
ングを進み側に制御する。この第１４ステップ２１４で
の出力レーザ光５の変化判断が減少方向（Ｐ−Ｐ’＜
０）のとき第１６ステップ２１６に分岐し、今までとは
逆に、励起タイミングを遅延側に制御する。この第１６
ステップ２１６では、制御方向変化回数の記憶値を＋１
する。この、制御方向変化回数は、第１７ステップ２１
７で判断される。

【００１７】この第１７ステップ２１７の判断で、制御
方向変化回数が２と判断されると、すでに、励起タイミ
ングが遅延側と進み側に制御済みで出力レーザ光が最大
である励起タイミングに達したことになるため、制御を
完了し、次の第２ブロック３００の制御に移行する。こ
の第１７ステップ２１７の判断で、制御方向変化回数が
２ではないと判断されると第１８ステップ２１８に移
り、励起タイミングを遅延側に制御する。そして、第１
９ステップ２１９で遅延制御指令をオンし、励起タイミ
ングを遅延側に制御したことを記憶する。

【００１８】図３は、前述した本発明のレーザ装置の動
作の具体的な制御例を図示したものである。すなわち、
図３において、期間Ｉ・IVは気体レーザ発振器１の制御
期間で、期間IIは第１気体レーザ増幅器２ａの制御期間
で、期間IIIは第２気体レーザ増幅器２ｂの制御期間で
ある。期間Iにおいて、気体レーザ発振器１はまず遅延
側に励起タイミングが制御される。このとき出力レーザ
光５が時間ｔ₁₁の直前まで増大し、時間ｔ₁₁で減少した
ため、進み側に励起タイミングが制御される。このとき
出力レーザ光５が時間ｔ₁₂の直前まで増大し、時間ｔ₁₂
で減少したため、励起タイミングがさらに遅延側に制御
しようとするが、制御方向の変化回数が２回目であり、
出力レーザ光の最大となる励起タイミングが得られたこ
とから気体レーザ発振器１の励起タイミングの制御を完
了する。

【００１９】期間IIにおいて、第１気体レーザ増幅器２
ａはまず遅延側に励起タイミングが制御される。このと
き出力レーザ光５が減少したため時間ｔ₂₁で進み側に励
起タイミングが制御される。続いて出力レーザ光５が時
間ｔ₂₂の直前まで増大し、時間ｔ₁₁で減少したため、励
起タイミングがさらに遅延側に制御しようとするが、制
御方向の変化回数が２回目であり、出力レーザ光５の最
大となる励起タイミングが得られたことから第１気体レ
ーザ増幅器２ａの励起タイミングの制御を完了する。

【００２０】期間IIIにおいて、第２気体レーザ増幅器
２ｂはまず遅延側に励起タイミングが制御される。この
とき出力レーザ光５が時間ｔ₃₁の直前まで増大し、時間
ｔ₃₁で減少したため、進み側に励起タイミングが制御さ
れる。このとき出力レーザ光５が時間ｔ₃₂の直前まで増
大し、時間ｔ₃₂で減少したため、励起タイミングがさら
に遅延側に制御しようとするが、制御方向の変化回数が
２回目であり、出力レーザ光５の最大となる励起タイミ
ングが得られたことから第２気体レーザ増幅器２ｂの励
起タイミングの制御を完了する。

【００２１】このように、気体レーザ発振器１及び各気
体レーザ増幅器２ａ，２ｂの励起タイミングを遅延側と
進み側に掃引して出力レーザ光５の最大となる励起タイ
ミングを得ると共に、複数の気体レーザ増幅器２ａ，２
ｂを交互に制御する。なお、本実施例においては、レー
ザ増幅器２ａ，２ｂを２段構成とした場合について述べ
たが、２段に限ることなく、多段とすることもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によればレーザ
装置の出力レーザパワー検出手段を設け、出力レーザ光
が最大となるよう励起タイミングを制御する手段を設け
るようにしたため、気体レーザ発振管のガスの状態変
化、温度変化やサイラトロンを含む電源の特性変化等に
より気体レーザ発振器および気体レーザ増幅器の励起タ
イミングの変動に係わらず、常にレーザ装置の出し得る
最大のレーザパワーが得られるという効果がある。ま
た、本発明によれば、複数の気体レーザ増幅器の励起タ
イミングを干渉なく行えるので、気体レーザ増幅器の台
数に係わらず本発明を簡単に適用できる。さらに、最終
段のレーザ光のみ検出するだけでよく各気体レーザ増幅
器のレーザ光の検出が不要であり、光学系分配器の配置
による不必要なレーザ光の損失がなく、効率を損なうこ
とのない高効率の制御が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザ装置を示す構成図である。

【図２】本発明によるレーザ装置の動作を示すフローチ
ャートである。

【図３】本発明によるレーザ装置の動作を示すタイミン
グ図である。

【図４】本発明における励起タイミングを示す特性図で
ある。

【図５】従来のレーザ装置を示す構成図である。

【図６】図５の要部を示す詳細構成図である。

【符号の説明】

１気体レーザ発振器１ａレーザ光２ａ，２ｂ気体レーザ増幅器５出力レーザ光１００励起タイミング制御部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃトリガパルス調整部１０２レーザパワー検出部１０２ａパワー信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出力する気体レーザ発振器か
ら出力されたレーザ光を増幅する複数の気体レーザ増幅
器を備えたレーザ装置において、前記気体レーザ増幅器から得られた出力レーザの出力レ
ーザパワーを検出するレーザパワー検出部と、前記気体
レーザ発振器及び複数の気体レーザ増幅器の各々のトリ
ガパルスの位相を調整するためのトリガパルス調整部
と、前記レーザパワー検出部からのパワー信号を受け入
れ前記各トリガパルス調整部に指令値を出力するための
励起タイミング制御部とを備え、前記励起タイミング制
御部にて、前記各気体レーザ増幅器を交互にかつ前記出
力レーザ光が増加する方向へ前記トリガパルスの位相を
制御する構成としたことを特徴とするレーザ装置。