JPH0555669A - 固体レーザ装置 - Google Patents

固体レーザ装置

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Publication number
JPH0555669A
JPH0555669A JP3218347A JP21834791A JPH0555669A JP H0555669 A JPH0555669 A JP H0555669A JP 3218347 A JP3218347 A JP 3218347A JP 21834791 A JP21834791 A JP 21834791A JP H0555669 A JPH0555669 A JP H0555669A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor bank
switching element
sub
charging
excitation lamp
Prior art date
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Pending
Application number
JP3218347A
Other languages
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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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0555669A publication Critical patent/JPH0555669A/ja
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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
パルスレーザ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装置に第2の
スイッチング素子11と強制放電回路9と電圧検出回路
12とを付加したメインユニット8と、第2の充電電源
19と第3のスイッチング素子22と第2のダイオード
23と第3のインダクタンス24とサブコンデンサバン
ク25とにより構成されたサブユニット6とを励起用ラ
ンプ17の電源装置とする。

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3は固体レーザ装置の構成を示してい
る。図3において、17はレーザ媒質28を励起するた
めのフラッシュランプ等の励起用ランプ、29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)、30は励起用ランプの駆
動用の電源装置、31は部分反射鏡、32は全反射鏡で
ある。なお、リフレクタ29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17から出射した励起光は、直接また
はリフレクタ29で反射されてレーザ媒体28に入射吸
収されて、レーザ媒体28を励起し、レーザ媒質28と
その両側に配置された部分反射鏡31と全反射鏡32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31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装置の回
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ための第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17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
ト信号制御回路、10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
源装置について、その動作を説明する。図5に示す固体
レーザ用の電源装置において、充電電源10がインダク
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17に供給
される。この時、励起用ランプ17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1
7へのエネルギーにより、励起用ランプ17は一定時間
発光し、図3において説明したように、レーザ媒質28
が励起され、光共振器により発信状態となり、部分反射
鏡31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17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1
7から出射される励起光を時間とともに変化させること
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
間経過とともにエネルギー(照射形態)を任意に変化す
ることができないため、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は、加工物表面に不必要な炭化層や
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】上記目的を達成するため
に本発明の固体レーザ装置は、メインコンデンサバンク
とそのメインコンデンサバンクに充電するための第1の
充電電源とメインコンデンサバンクに充電される充電電
流を制限するための第1のインダクタンスとメインコン
デンサバンクに充電された電荷の放電を制限するための
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
とメインコンデンサバンクに充電された電荷の放電を制
御する第1のスイッチング素子と第1の充電電源の正の
出力端子と第1のインダクタンスの間に直列に接続され
た第2のスイッチング素子とメインコンデンサバンクに
並列に接続されメインコンデンサバンクの充電電圧とと
もに後述サブコンデンサバンクの充電電圧を検出する電
圧検出回路と第1のスイッチング素子を介してメインコ
ンデンサバンクと閉回路を作るように接続された強制放
電回路と励起用ランプを接続するための正負の出力端子
とを備え励起用ランプを正負の出力端子に接続したとき
にメインコンデンサバンクと第1のスイッチング素子と
第1のダイオードと第2のインダクタンスが励起用ラン
プを介して閉回路を形成するように接続されたメインユ
ニットと、サブコンデンサバンクとサブコンデンサバン
クに充電するための第2の充電電源とサブコンデンサバ
ンクに充電された電荷の放電を制御する第3のスイッチ
ング素子と逆流防止用の第2のダイオードとサブコンデ
ンサバンクに充電された電荷の放電を制限するための第
3のインダクタンスと励起用ランプを接続するための正
負の出力端子とを備え励起用ランプを正負の出力端子に
接続したときにサブコンデンサバンクと第3のスイッチ
ング素子と第2のダイオードと第3のインダクタンスが
励起用ランプを介して閉回路を形成するように接続され
たサブユニットと、前記各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と、励起用ランプとから構成
し、励起用ランプによりレーザ媒質を励起するようにし
たものである。
【0010】
【作用】上記した構成によれば、励起用ランプへエネル
ギーを供給するとき、複数個のスイッチング素子と強制
放電回路を種々に組合せて、複数のコンデンサバンクの
充放電を制御することにより、励起用ランプに供給する
総エネルギーを変化させることが可能となり、励起用ラ
ンプから発せられる光量(光エネルギー)を種々に変化
させることにより、パルス発振の個々のパルスエネルギ
ーを連続的にかつ種々に変化させる、最適な条件により
レーザ加工ができる固体レーザ装置を提供することがで
きる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の固体レーザ装置の一実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
【0012】図1に本発明の固体レーザ装置の全体回路
図を示す。図1において従来例の回路を示す図5と同一
部分には同じ番号を付しているので、図5と異なる点に
ついて説明する。まず、8はメインユニットで、メイン
ユニット8において、コンデンサバンク2(以下、メイ
ンコンデンサバンクという)に並列に電圧検出回路12
が接続され、メインコンデンサバンク2の充電電圧と後
述するサブコンデンサバンク25の充電電圧を検出し種
々の制御に対応する。第1のスイッチング素子3のカソ
ードと充電電源10(以下、第1の充電電源という)の
負の端子14に接続されたグランドラインとの間に強制
放電回路9と、第1の充電電源10の正端子13と第1
のインダクタンス1の間に第2のスイッチング素子11
が接続されている。なお、15はメインユニット8の正
の出力端子、16は負の出力端子である。6はサブユニ
ットで、第2の充電電源19、第3のスイッチング素子
22と、逆流防止用の第2のダイオード23と、サブユ
ニット6からの充電電流を制限する第3のインダクタン
ス24とから構成されている。なお、20は充電電源1
9の正の出力端子、21は負の出力端子、25はサブコ
ンデンサバンク、26はサブユニット6の正の出力端
子、27は負の出力端子である。
【0013】さらに、励起用ランプ17は、メインユニ
ット8の正負の出力端子15および16と、サブユニッ
ト6の正負の出力端子25および26に、三者が並列に
なるように接続され、ゲート信号制御回路18は各スイ
ッチング素子3と11と22のゲートに信号を入力する
ように接続されている。
【0014】以上のように構成された固体レーザ装置の
電源装置について、図1と図4を参照しながら説明す
る。図4において、SWはスイッチング素子を示してお
り、SWに続く数字は、図1の回路図におけるスイッチ
ング素子の部品符号(番号)を示している。
【0015】まず、メインユニット8においてメインコ
ンデンサバンク2に充電された電気エネルギーをスイッ
チング素子3を介して励起用ランプ17に時間とともに
変化しない一定値で供給する。図4(a)に示すように
エネルギー供給時間Tの途中で励起用ランプ17への入
力エネルギーを増加させるためには、サブユニット6の
サブコンデンサバンク25の充電エネルギーを、時間T
の途中で第3のスイッチング素子22を導通させて励起
用ランプ17に供給することによって実現できる。この
場合、図1に示す回路図のA点とB点の電圧の関係がV
B>VAとなるように電圧検出回路12、第1の充電電源
10および第2の充電電源19によって設定し、ゲート
信号制御回路18によって第3のスイッチング素子22
を制御する。
【0016】また、逆に図4(b)に示すようにエネル
ギー供給時間Tの途中で励起用ランプ17への入力エネ
ルギーを急激に減少させるには、あらかじめVA>VBと
なるように第1の充電電源10と第2の充電電源19の
電圧を設定しておいて、時間Tの始めに励起用ランプ1
7にメインユニット8とサブユニット6の両方からエネ
ルギーを供給しておき、時間Tの途中で図1の回路図に
示す強制放電回路9を閉じて、メインコンデンサバンク
2の充電エネルギーをグランドラインに放出することに
よって達成できる。
【0017】さらに、図4(c)に示すように、エネル
ギー供給時間Tの途中で励起用ランプへの入力エネルギ
ーを緩やかに減少させるには、図4(b)の場合と同様
に、あらかじめVA>VBとなるように第1の充電電源1
0と第2の充電電源19の電圧を設定しておいて、時間
Tの始めに励起用ランプ17にメインユニット8とサブ
ユニット6の両方からエネルギーを供給しておき、時間
Tの途中で第2のスイッチング素子11を開くことによ
って、メインコンデンサバンク2を第1の充電電源10
から切り放し、メインコンデンサバンク2の充電エネル
ギーを補充しないで放電だけ行わせることによって、メ
インコンデンサバンク2の充電電圧を緩やかに低下さ
せ、励起用ランプ17への供給エネルギーを減少させる
ことができる。
【0018】このように、メインユニット8の強制放電
回路9とメインユニット8とサブユニット6に設けられ
た複数のスイッチング素子を、ゲート信号制御回路18
により、種々の組合せで協調させて開閉制御することに
より、エネルギー供給時間Tの途中でパルス波形を変化
させることが可能となる。
【0019】これらのパルス波形制御は、1セットのメ
インユニット8に対しサブユニット6を複数セット設け
ることによって、さらに多彩に制御することが可能とな
り、その効果を一層拡大することができる。図2に1セ
ットのメインユニット8と1個の励起用ランプに対し、
サブユニット6を3セット接続した一例を示している。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、1セッ
トのメインユニットと1個の励起用ランプに対して、複
数セットのサブユニットを設けることにより、複数のコ
ンデンサバンクと複数のスイッチング素子を備えること
になり、さらにメインユニットが有する電圧検出回路と
強制放電回路を含め、ゲート信号制御回路の信号によ
り、種々の組合せの制御を行うことにより、励起用ラン
プへのエネルギーの供給を時間の経過とともに連続的か
つ種々に変化させることが可能となり、被加工物表面に
不必要な変質が生じることを抑制し、最適な加工条件で
レーザ加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ加工装置に用いる電源装置の一
実施例を示す回路図
【図2】同電源装置にサブユニットを複数セット使用し
た例を示すブロック図
【図3】本発明および従来の固体レーザ装置の機器構成
図
【図4】(a)は本発明の電源装置によって通電の途中
でエネルギーが増加するパルス入力波形図 (b)は本発明の電源装置によって通電の途中でエネル
ギーが急激に減少するパルス入力波形図 (c)は本発明の電源装置によって通電の途中でエネル
ギーが緩やかに減少するパルス入力波形図
【図5】固体レーザ装置に用いる従来の電源装置の回路
図
【符号の説明】
1 第1のインダクタンス 2 メインコンデンサバンク 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 サブユニット 8 メインユニット 9 強制放電回路 10 第1の充電電源 11 第2のスイッチング素子 12 電圧検出回路 13 第1の充電電源の正の出力端子 15 メインユニットの正の出力端子(正の出力端子) 16 メインユニットの負の出力端子(負の出力端子) 17 励起用ランプ 18 ゲート信号制御回路 19 第2の充電電源 22 第3のスイッチング素子 23 第2のダイオード 24 第3のインダクタンス 25 サブコンデンサバンク 26 サブユニットの正の出力端子(正の出力端子) 27 サブユニットの負の出力端子(負の出力端子) 28 レーザ媒質

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メインコンデンサバンクとそのメインコン
    デンサバンクに充電するための第1の充電電源とメイン
    コンデンサバンクに充電される充電電流を制限するため
    の第1のインダクタンスとメインコンデンサバンクに充
    電された電荷の放電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のダイオードとメインコンデン
    サバンクに充電された電荷の放電を制御する第1のスイ
    ッチング素子と第1の充電電源の正の出力端子と第1の
    インダクタンスの間に直列に接続された第2のスイッチ
    ング素子とメインコンデンサバンクに並列に接続されメ
    インコンデンサバンクの充電電圧とともに後述のサブコ
    ンデンサバンクの充電電圧を検出する電圧検出回路と第
    1のスイッチング素子を介してメインコンデンサバンク
    と閉回路を作るように接続された強制放電回路と励起用
    ランプを接続するための正の出力端子と負の出力端子と
    を備え励起用ランプを正負の出力端子に接続したときに
    メインコンデンサバンクと第1のスイッチング素子と第
    1のダイオードと第2のインダクタンスが励起用ランプ
    を介して閉回路を形成するように接続されたメインユニ
    ットと、サブコンデンサバンクとサブコンデンサバンク
    に充電するための第2の充電電源とサブコンデンサバン
    クに充電された電荷の放電を制御する第3のスイッチン
    グ素子と逆流防止用の第2のダイオードとサブコンデン
    サバンクに充電された電荷の放電を制限するための第3
    のインダクタンスと励起用ランプを接続するための正の
    端子と負の出力端子とを備え励起用ランプを正負の出力
    端子に接続したときにサブコンデンサバンクと第3のス
    イッチング素子と第2のダイオードと第3のインダクタ
    ンスが励起用ランプを介して閉回路を形成するように接
    続されたサブユニットと、前記各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と、励起用ランプとか
    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。
JP3218347A 1991-08-29 1991-08-29 固体レーザ装置 Pending JPH0555669A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07115238A (ja) * 1993-10-18 1995-05-02 Shinyoo:Kk レーザ装置
JPH08204262A (ja) * 1995-01-09 1996-08-09 Korea Atom Energ Res Inst 閃光燈励起形連続発振レーザーにおいて電流合成による高尖頭出力パルス発生法
US8977177B2 (en) 2011-03-09 2015-03-10 Ricoh Company, Ltd. Fixing device employing electromagnetic induction heating system capable of effectively using magnetic flux and image forming apparatus with fixing device

Cited By (3)

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