JPH0555668A - 固体レーザ装置 - Google Patents

固体レーザ装置

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JPH0555668A
JPH0555668A JP3210660A JP21066091A JPH0555668A JP H0555668 A JPH0555668 A JP H0555668A JP 3210660 A JP3210660 A JP 3210660A JP 21066091 A JP21066091 A JP 21066091A JP H0555668 A JPH0555668 A JP H0555668A
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JP
Japan
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capacitor
switching element
energy
solid
laser
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Pending
Application number
JP3210660A
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English (en)
Inventor
Taiji Narita
太治 成田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体レーザにおいて、励起用ランプへの供給
エネルギーを制御することにより、パルスレーザ発振の
パルスエネルギーの波形を変化させ、レーザエネルギー
の過多または不足等のない、安定で適正なレーザ加工が
行える固体レーザ装置を提供する。 【構成】 従来の固体パルスレーザ用電源に、複数のサ
ブコンデンサ9と、複数のスイッチング素子3,6,
7,8と、ゲート信号制御回路12を付加し、複数のス
イッチング素子3,6,7,8を連携させ種々の組合せ
で開閉させることにより、パルスレーザ発振の個々のパ
ルスエネルギー波形を連続的かつ任意に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業機器や医療機器に
利用され、フラッシュランプ等の光によって励起される
固体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】固体レーザ装置は産業機器としては半導
体分野のトリミング,スクライビングをはじめとしてマ
ーキング,半田付け,溶接および切断とその利用分野は
年々拡大し、医療分野においても内科,外科および歯科
治療器としての利用拡大が著しい。
【0003】まず、固体レーザ装置について図面を参照
して説明する。図2は固体レーザ装置の構成を示してい
る。図2において、10はレーザ媒質を励起するための
フラッシュランプ等の励起用ランプ、15はレーザ媒
質、16は光エネルギー(以下、励起光という)を反射
するための反射体(以下、リフレクタという)、17は
部分反射鏡、18は全反射鏡、19は励起用ランプの駆
動電源である。なお、リフレクタ16は励起光を反射し
て効率良くレーザ媒質に入射させるためのもので、この
例では筒状をしているが筒状に限ったものではない。
【0004】このような構成の固体レーザ装置におい
て、励起用ランプ10から出射した励起光は直接または
リフレクタ16で反射されてレーザ媒体15に入射吸収
されて、レーザ媒体15を励起し、レーザ媒質15とそ
の両側に配置された部分反射鏡17と全反射鏡18とで
構成した光共振器によって共振状態となり、部分反射鏡
17から外部に取り出される。
【0005】次に、従来の固体レーザ用の電源の回路構
成を図5に示す。図5において、1はコンデンサバンク
2の充電電流を制限する第1のインダクタンス、3はコ
ンデンサバンク2の放電を制御するためのスイッチング
素子、4は励起用ランプ10への流入電流を制限する第
2のインダクタンス、5は逆流防止用のダイオード、7
はスイッチング素子3を制御するためのゲート信号回
路、11はコンデンサバンク2の充電用電源である。
【0006】以上のように構成された固体レーザ用の電
源について、その動作を説明する。図5に示す固体レー
ザ用の電源において、充電電源11からインダクタンス
1を介してコンデンサバンク2を充電する。一定電圧に
充電されたコンデンサバンク2の充電エネルギーはスイ
ッチング素子3によって励起用ランプ10に供給され
る。この時、励起用ランプ10へ供給されるコンデンサ
バンク2からのエネルギーは、ゲート信号制御回路7に
より制御され一定時間供給される。励起用ランプ10へ
のエネルギーにより、励起用ランプ10は一定時間発光
し、図2において説明したように、レーザ媒質15が励
起され、光共振器により発振状態となり、部分反射鏡1
7からレーザ光として出射される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上の構成の従来の固
体レーザ用電源では、励起用ランプ10へ供給されるエ
ネルギーは、コンデンサバンク2の充電エネルギーであ
るため、時間経過に対して一定であり、励起用ランプか
ら出射される励起光を時間軸に対して変化させることが
できない。したがって、固体パルスレーザを用いたレー
ザ加工を行う場合、レーザ光のエネルギーを連続的かつ
任意に変化させることができず、また、レーザ光の時間
軸に対するエネルギー(照射形態)を任意に変化できな
いため、レーザエネルギー過多またはレーザエネルギー
不足により、最適の条件により安定にレーザ加工を行う
ことが困難であり、特にレーザ溶接,レーザ切断等にお
いていは、加工物表面に不必要な酸化層や熱歪みなどの
変質を生じる等の問題を有していた。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解消するもの
で、パルスレーザを用いたレーザ加工を行う場合に、パ
ルスレーザ光のエネルギー(光波形)を時間とともに任
意に変化させることにより、レーザエネルギー過多やレ
ーザエネルギー不足等のない安定で最適なレーザ加工を
可能にするとともに、レーザ加工物の表面に生じる変質
の低減を可能にした固体レーザ装置を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の固体レーザ装置は、主となるコンデンサ(以
下メインコンデンサという)以外に複数のコンデンサ
(以下サブコンデンサという)と、複数のスイッチング
素子を備え、それら複数のスイッチング素子を互いに連
携させて種々の組合せの開閉を制御するゲート信号回路
を付加した構成としたものである。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、励起用ランプに供給され
る充電エネルギーを制御するため、励起用ランプへのエ
ネルギー供給時および非供給時において、複数のスイッ
チング素子の開閉の組合せを組み換えることにより、励
起用ランプへの供給エネルギーを連続的かつ種々に変化
させることが可能となり、パルスレーザ発振の個々のパ
ルスエネルギーを連続的かつ種々に変化させることがで
きる固体レーザ装置を実現することができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
して説明する。
【0012】図1は、固体レーザ装置に用いられる本発
明のレーザ電源の一実施例を示す回路図で、1は第1の
インダクタンス、2はメインコンデンサ、3はメインコ
ンデンサの放電を制御するGTOサイリスタまたはトラ
ンジスタ等の第1のスイッチング素子、4はランプ流入
電流制限用の第2のインダクタンス、5は逆流防止用の
第1のダイオード、6はサブコンデンサ9の放電を制御
する第2のスイッチング素子、7および8は電流経路を
切り換えるための第3と第4のスイッチング素子、10
は励起用ランプとして使用されるフラッシュランプ、1
1はメインコンデンサおよびサブコンデンサを充電させ
るための充電電源、12は複数のスイッチング素子の開
閉を制御するゲート信号制御回路、13および14は逆
流防止用の第3および第4のダイオードである。
【0013】以上のように構成されたレーザ電源につい
て、図1とともに図4を用いて説明する。
【0014】まず、第1のスイッチング素子3および第
4のスイッチング素子8が開の状態において、メインコ
ンデンサ2は充電電源11から第1のインダクタンス1
を介して充電されており、この状態から、フラッシュラ
ンプ10へ供給される電気エネルギーを連続的に変化さ
せる制御について説明する。なお、初期状態においては
全てのスイッチング素子は開の状態にあるものとする。
【0015】図4(a)はフラッシュランプ10に供給
する電気エネルギーPLを給電の途中で減少させる場合
における電気エネルギーPLの波形を示している。この
場合、図1の回路においては、第1のスイッチング素子
3を閉じ、第1のインダクタンス4を介してフラッシュ
ランプ10にメインコンデンサ2の充電エネルギーを供
給し、任意設定時間t1後ゲート信号制御回路12から
の指令により、第3のスイッチング素子7を閉じ第3の
ダイオード13を介してフラッシュランプ10に供給さ
れている電気エネルギーの一部をサブコンデンサ9に供
給することにより、フラッシュランプ10への供給エネ
ルギーを減少させる。この供給エネルギーの減少量はサ
ブコンデンサ9の容量と第2のインダクタンス4の大き
さによって決定される。最後に全てのスイッチング素子
を開いてフラッシュランプ10へのエネルギーの供給を
停止する。
【0016】図4(b)はフラッシュランプ10に供給
する電気エネルギーPLを給電の途中で増加させる場合
における電気エネルギーPLの波形を示している。この
場合、図1の回路においては、まず第4のスイッチング
素子8を閉じ、サブコンデンサ9を充電しておいて、そ
の後第1のスイッチング素子3を閉じ第1のダイオード
5と第2のインダクタンス4を介してメインコンデンサ
2の充電エネルギーをフラッシュランプ10に供給す
る。その後、任意設定時間t2の後ゲート信号制御回路
12からの指令により、第2のスイッチング素子6を閉
じるとコンデンサ9に充電されていたエネルギーがフラ
ッシュランプ10に供給され、フラッシュランプ10に
供給される全エネルギーが増加する。または、サブコン
デンサ9の充電エネルギーを先にフラッシュランプ10
に供給し、設定時間t2の後第1のスイッチング素子3
を閉じることによっても図4(b)と同様な供給エネル
ギー特性が得られる。また、第1のスイッチング素子3
と第3のスイッチング素子7を同時に閉じ、メインコン
デンサ2の充電エネルギーの一部をサブコンデンサ9に
供給し、メインコンデンサ2の充電エネルギーの他の部
分をフラッシュランプ10に供給し、設定時間t2の後
第3のスイッチング素子を開くことによっても図4
(b)と同様な供給エネルギー特性が得られる。最後に
全てのスイッチング素子を開いてフラッシュランプ10
へのエネルギーの供給を停止する。
【0017】図4(c)はフラッシュランプ10に供給
する電気エネルギーPLを給電の途中で段階的に減少さ
せる場合について電気エネルギーPLの波形を示してい
る。この場合、第1のスイッチング素子3を閉じ、次に
第3のスイッチング素子7を閉じ、その後第4のスイッ
チング素子8を閉じ、第1のスイッチング素子3を開き
同時に第2のスイッチング素子6を閉じることによって
実現する。最後に第2のスイッチング素子6を開いてフ
ラッシュランプ10に供給するエネルギーは停止する。
【0018】上記のスイッチング素子の開閉は、ゲート
信号制御回路12により設定した時間と開閉の順序に従
って制御される。このように、図1に示す4個のスイッ
チング素子をゲート信号制御回路12の信号により、種
々の時間および順番で開閉することにより、フラッシュ
ランプ10に供給する電気エネルギーPLの波形を変え
ることができる。なお、図4においてTはパルス幅を表
している。
【0019】また、図3に示すように、図1の回路にメ
インコンデンサ2への充電を制御するスイッチング素子
20を追加し、充電および放電によるメインコンデンサ
2の充電電圧の上昇または下降を利用することにより、
より多様なパルス波形を実現することが可能となり、パ
ルスレーザによるレーザ加工の加工品質の向上をより効
果的に行うことができる。
【0020】
【発明の効果】以上の発明から明らかなように本発明に
よれば、メインコンデンサ以外に付加したサブコンデン
サと複数のスイッチング素子とゲート信号制御回路にお
いて、スイッチング素子の種々の組合せの開閉を行うこ
とにより、励起用ランプへの供給エネルギーを連続的か
つ種々に変化させることが可能となり、パルスレーザ発
振のパルスエネルギーを連続的に任意に変化させること
ができる固体レーザ装置を実現し、被加工物表面に不必
要な変質が生じることを抑制し、良好なレーザ加工を可
能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体レーザ装置に用いる電源の一実施
例を示す回路図
【図2】本発明および従来の固体レーザ装置の機器構成
【図3】本発明の固体レーザ装置に用いる電源の他の実
施例を示す回路図
【図4】(a)は本発明の電源によって通電の途中でエ
ネルギーが減少するパルス波形図 (b)は本発明の電源によって通電の途中でエネルギー
が増加するパルス波形図 (c)は本発明の電源によって通電の途中でエネルギー
が段階的に減少するパルス波形図
【図5】固体レーザ装置に用いる従来の電源を示す回路
【符号の説明】
1 第1のインダクタンス 2 メインコンデンサ(主となるコンデンサ) 3 第1のスイッチング素子 4 第2のインダクタンス 5 第1のダイオード 6 第2のスイッチング素子 7 第3のスイッチング素子 8 第4のスイッチング素子 9 サブコンデンサ(第2のコンデンサ) 10 フラッシュランプ(励起用ランプ) 11 充電電源 12 ゲート信号制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主となるコンデンサと、その主となるコ
    ンデンサを充電するための充電電源と、主となるコンデ
    ンサへの充電電流を制限する第1のインダクタンスと、
    励起用ランプと、励起用ランプへの流入電流を制限する
    ための第2のインダクタンスと、逆流防止用の第1のダ
    イオードと、主となるコンデンサと励起用ランプと第2
    のインダクタンスと逆流防止用の第1のダイオードとに
    接続され閉回路を形成し主となるコンデンサの電荷の放
    電を制御する第1のスイッチング素子と、主となるコン
    デンサ以外に第2のコンデンサと、第2のコンデンサと
    励起用ランプと第2のインダクタンスとに接続され閉回
    路を形成し第2のコンデンサの放電を制御する第2のス
    イッチング素子と、第1のダイオードに第2のスイッチ
    ング素子を介して並列に接続された逆流防止用の第2の
    ダイオードと第2のコンデンサの充放電を制御する第3
    のスイッチング素子の直列回路と、第1のスイッチング
    素子と第1のダイオードの直列回路に第2のスイッチン
    グ素子を介して並列に接続された逆流防止用の第3のダ
    イオードと第2のコンデンサの充放電を制御する第4の
    スイッチング素子の直列回路と、前記4個のスイッチン
    グ素子を制御するゲート信号制御回路とからなり、励起
    用ランプによりレーザ媒質を励起する固体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 主となるコンデンサへの充電電流を開閉
    するためのスイッチング素子を備えた請求項1記載の固
    体レーザ装置。
JP3210660A 1991-08-22 1991-08-22 固体レーザ装置 Pending JPH0555668A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120079013A (ko) * 2010-12-30 2012-07-11 제너럴 일렉트릭 캄파니 회로 보호 장치 및 제어기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120079013A (ko) * 2010-12-30 2012-07-11 제너럴 일렉트릭 캄파니 회로 보호 장치 및 제어기
JP2012142279A (ja) * 2010-12-30 2012-07-26 General Electric Co <Ge> プラズマ銃電極間のエレクトロマイグレーションを防止するためのシステム、方法、および装置

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