JPH0770773B2 - レ−ザ発生用高周波電源装置 - Google Patents
レ−ザ発生用高周波電源装置Info
- Publication number
- JPH0770773B2 JPH0770773B2 JP61243206A JP24320686A JPH0770773B2 JP H0770773 B2 JPH0770773 B2 JP H0770773B2 JP 61243206 A JP61243206 A JP 61243206A JP 24320686 A JP24320686 A JP 24320686A JP H0770773 B2 JPH0770773 B2 JP H0770773B2
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- Japan
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- laser
- switching
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- 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
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ発生用高周波電源装置に関し、特にCO
2,He−Ne,Co,エキシマ等全てのガスレーザ発生用高周波
電源装置に関する。
2,He−Ne,Co,エキシマ等全てのガスレーザ発生用高周波
電源装置に関する。
交流放電によるガスレーザ発生装置としては、従来周波
数100KHz以下の無声放電（Ozonizer放電）を用いるもの
が提案されている。
数100KHz以下の無声放電（Ozonizer放電）を用いるもの
が提案されている。
一方、本発明者は、更に周波数の高い数100KHz〜数10MH
zの周波数の電圧を印加して放電管の単位体積あたりに
注入できる電力を大きくし、更に固体素子を用いて小型
化したレーザ発生用高周波電源装置を試作している。
zの周波数の電圧を印加して放電管の単位体積あたりに
注入できる電力を大きくし、更に固体素子を用いて小型
化したレーザ発生用高周波電源装置を試作している。
第５図に従来のレーザ発生装置に用いられているレーザ
発生用高周波電源装置１′の構成を示す。該レーザ発生
用高周波電源装置１′は整流平滑回路31、および高周波
インバータ13からなる。該性平滑回路31は交流電流を整
流平滑化して直流電流として出力するものである。第７
図にその構成の１例を示す。前記高周波インバータ13は
直流電流を高周波電流に変換するものである。第６図に
その構成の１例を示す。第５図中のマッチング回路２は
前記高周波インバータ13の出力とレーザ管３の入力との
間のインピーダンスの整合をとるためのものであって、
例えばΠ型フィルタである。前記高周波インバータ13か
ら出力された波形は矩形波に近いが、該マッチング回路
２を経てより正弦波形に近い波形の高周波を出力し、こ
れがレーザ管３の両電極間に印加される。
発生用高周波電源装置１′の構成を示す。該レーザ発生
用高周波電源装置１′は整流平滑回路31、および高周波
インバータ13からなる。該性平滑回路31は交流電流を整
流平滑化して直流電流として出力するものである。第７
図にその構成の１例を示す。前記高周波インバータ13は
直流電流を高周波電流に変換するものである。第６図に
その構成の１例を示す。第５図中のマッチング回路２は
前記高周波インバータ13の出力とレーザ管３の入力との
間のインピーダンスの整合をとるためのものであって、
例えばΠ型フィルタである。前記高周波インバータ13か
ら出力された波形は矩形波に近いが、該マッチング回路
２を経てより正弦波形に近い波形の高周波を出力し、こ
れがレーザ管３の両電極間に印加される。
ところが、第５図のレーザ発生用高周波電源装置は、レ
ーザの連続出力モード（CWモード）において使用される
際には問題がないが、高速制御が不可能であるという問
題点を有している。
ーザの連続出力モード（CWモード）において使用される
際には問題がないが、高速制御が不可能であるという問
題点を有している。
レーザ加工時においては、最大5KHz程度の周波数の間欠
的なレーザ出力を用いることが要求される場合がある。
例えばCuやAlの切断、加工において、CuやAlが溶融し始
めるまでは、レーザ光の反射率が極めて大きく、そのた
め上記のレーザの連続出力モードを用いるよりは、高強
度のパルス化された（間欠的な）レーザ出力を加えるこ
とにより、瞬間的に材料を溶融させてレーザの吸収率を
良くして切断し、加工を進めるということが必要とされ
る。ところが第５図のレーザ発生用高周波電源装置で
は、5KHzというような高速制御（パルス駆動）を行うこ
とは不可能である。
的なレーザ出力を用いることが要求される場合がある。
例えばCuやAlの切断、加工において、CuやAlが溶融し始
めるまでは、レーザ光の反射率が極めて大きく、そのた
め上記のレーザの連続出力モードを用いるよりは、高強
度のパルス化された（間欠的な）レーザ出力を加えるこ
とにより、瞬間的に材料を溶融させてレーザの吸収率を
良くして切断し、加工を進めるということが必要とされ
る。ところが第５図のレーザ発生用高周波電源装置で
は、5KHzというような高速制御（パルス駆動）を行うこ
とは不可能である。
第５図の整流平滑回路11は、第２図に示されるように、
商用の交流電源を整流し、商用電源周波数（50Hz）から
整流された波形のリップルを平滑化すべく設けられたコ
イルとコンデンサからなる平滑回路によって平滑化され
る。従って第５図の電源装置においては、この周波数
（50Hz）以上の高速制御は、不可能である。
商用の交流電源を整流し、商用電源周波数（50Hz）から
整流された波形のリップルを平滑化すべく設けられたコ
イルとコンデンサからなる平滑回路によって平滑化され
る。従って第５図の電源装置においては、この周波数
（50Hz）以上の高速制御は、不可能である。
そこで第９図に示されるように整流平滑回路11と高周波
インバータ13との間にシリーズレギュレータ12を設けた
レーザ発生用高周波電源装置が用いられている。シリー
ズレギュレータの構成例を第８図（Ａ）および第８図
（Ｂ）に示す。
インバータ13との間にシリーズレギュレータ12を設けた
レーザ発生用高周波電源装置が用いられている。シリー
ズレギュレータの構成例を第８図（Ａ）および第８図
（Ｂ）に示す。
第９図の構成を有するレーザ発生用高周波電源装置によ
れば、例えばここに用いられているシリーズレギュレー
タの定電圧出力用トランジスタのベースにパルス駆動入
力をすることにより、前述の5KHz程度のパルス駆動は可
能となる。
れば、例えばここに用いられているシリーズレギュレー
タの定電圧出力用トランジスタのベースにパルス駆動入
力をすることにより、前述の5KHz程度のパルス駆動は可
能となる。
しかし、シリーズレギュレータは第８図に示されている
ように負荷と直列に制御用トランジスタを接続した構成
となっており、このトランジスタにおける電力消費が避
けられないため、本質的に電力の利用効率が低く、また
上記トランジスタにおける発熱等のためヒートシンクを
設けるなど装置の大型化の原因ともなるとう問題点を有
している。
ように負荷と直列に制御用トランジスタを接続した構成
となっており、このトランジスタにおける電力消費が避
けられないため、本質的に電力の利用効率が低く、また
上記トランジスタにおける発熱等のためヒートシンクを
設けるなど装置の大型化の原因ともなるとう問題点を有
している。
前述の問題点を解決するために本発明においては、第１
図に示すように、整流平滑回路11と、高周波インバータ
13との間にスイッチング電源12を設けた構成のレーザ発
生用高周波電源装置１が提供される。
図に示すように、整流平滑回路11と、高周波インバータ
13との間にスイッチング電源12を設けた構成のレーザ発
生用高周波電源装置１が提供される。
スイッチング電源の一般的な構成を第２図に示す。スイ
ッチング電源12は、制御部122、スイッチング部121、お
よび整流平滑部123からなり、該制御部122は該スイッチ
ング部121をオンまたはオフする信号を出力し、かつ、
該スイッチング部121のオン時間とオフ時間の比は任意
に設定可能な入力指令電圧（基準電圧）によって定めら
れ、前記スイッチング部121は直流電力を入力し、前記
制御部122からの出力信号によって制御されて断続的な
パルスを出力し、前記整流平滑部123は前記スイッチン
グ部121からの前記のパルス出力を整流および平滑化し
て直流電流として出力する。
ッチング電源12は、制御部122、スイッチング部121、お
よび整流平滑部123からなり、該制御部122は該スイッチ
ング部121をオンまたはオフする信号を出力し、かつ、
該スイッチング部121のオン時間とオフ時間の比は任意
に設定可能な入力指令電圧（基準電圧）によって定めら
れ、前記スイッチング部121は直流電力を入力し、前記
制御部122からの出力信号によって制御されて断続的な
パルスを出力し、前記整流平滑部123は前記スイッチン
グ部121からの前記のパルス出力を整流および平滑化し
て直流電流として出力する。
ここで上記制御部122において上記スイッチング部121を
オンまたはオフする信号、つまり制御信号の周波数を、
該スイッチング電源12が組込まれたレーザ発生用高周波
電源装置１全体をパルス駆動する周波数より十分高く設
定しておけば（例えば5KHzのパルス駆動に対して、前記
スイッチング電源12の制御部122からの前記制御信号の
周波数を50KHzとしておけば）、該レーザ発生用高周波
電源装置１のパルス駆動は支障なく行われ得る。すなわ
ち第１図のレーザ発生用高周波電源装置１は高速制御可
能である。
オンまたはオフする信号、つまり制御信号の周波数を、
該スイッチング電源12が組込まれたレーザ発生用高周波
電源装置１全体をパルス駆動する周波数より十分高く設
定しておけば（例えば5KHzのパルス駆動に対して、前記
スイッチング電源12の制御部122からの前記制御信号の
周波数を50KHzとしておけば）、該レーザ発生用高周波
電源装置１のパルス駆動は支障なく行われ得る。すなわ
ち第１図のレーザ発生用高周波電源装置１は高速制御可
能である。
またスイッチング電源の本来の性質として、スイッチン
グ部における電力損失は極めて少ない。
グ部における電力損失は極めて少ない。
本発明によるレーザ発生用高周波電源装置１の全体の構
成は第１図に示すとおりであり、その構成要素のうち整
流平滑回路11は、従来通り第７図のような構成であって
も、高周波インバータ13も第６図の構成でよい。スイッ
チング電源12は前述のように第２図の構成であるが、第
２図においてスイッチング部121は、例えば制御部122か
らの制御信号をゲート入力とするFET（図示せず）によ
るスイッチ機構を備えたものであればよい。制御部122
の構成例は第３図（Ａ）および（Ｂ）に示す。第３図
（Ａ）の制御部122は、ノコギリ波発生器1221、PWM（Pu
lse Width Modulation）コンパレータ1222、レーザ出力
レベル設定のためのポテンショメータ1223を備えてお
り、該PWMコンパレータ1222においては該ポテンショメ
ータ1223における設定電圧をしきい値レベルとしてノコ
ギリ波発生器1221の出力のノコギリ波がこのしきい値を
超えるときのみＨレベルを出力するので、該スイッチン
グ電源の制御部122の出力パルスの幅は、前記ポテンシ
ョメータ1223における設定電圧によって定まる。スイッ
チング電源の出力の直流電流レベルは、この制御部122
の出力パルスの幅に対応するスイッチング部121のオン
の時間によって定められるので、結局、最終的なレーザ
出力レベルは前記ポテンショメータ1223における設定電
圧によって定められることになる。
成は第１図に示すとおりであり、その構成要素のうち整
流平滑回路11は、従来通り第７図のような構成であって
も、高周波インバータ13も第６図の構成でよい。スイッ
チング電源12は前述のように第２図の構成であるが、第
２図においてスイッチング部121は、例えば制御部122か
らの制御信号をゲート入力とするFET（図示せず）によ
るスイッチ機構を備えたものであればよい。制御部122
の構成例は第３図（Ａ）および（Ｂ）に示す。第３図
（Ａ）の制御部122は、ノコギリ波発生器1221、PWM（Pu
lse Width Modulation）コンパレータ1222、レーザ出力
レベル設定のためのポテンショメータ1223を備えてお
り、該PWMコンパレータ1222においては該ポテンショメ
ータ1223における設定電圧をしきい値レベルとしてノコ
ギリ波発生器1221の出力のノコギリ波がこのしきい値を
超えるときのみＨレベルを出力するので、該スイッチン
グ電源の制御部122の出力パルスの幅は、前記ポテンシ
ョメータ1223における設定電圧によって定まる。スイッ
チング電源の出力の直流電流レベルは、この制御部122
の出力パルスの幅に対応するスイッチング部121のオン
の時間によって定められるので、結局、最終的なレーザ
出力レベルは前記ポテンショメータ1223における設定電
圧によって定められることになる。
第３図（Ｂ）は、前記第３図（Ａ）の制御部122に5KHz
のパルス駆動入力部1224を付加した制御部122′の構成
を示す。この例ではパルス駆動入力部1224のトランジス
タベースにＨレベルが入力されるとPWMコンパレータ122
2のしきい値レベルが＋Ｖとなって、制御部122′の出力
はＬレベルとなってスイッチング部121がオフとなり、
よってレーザ出力もオフとなる。第２図に示すスイッチ
ング電源の整流平滑回路123のフィルタ定数は、前記ノ
コギリ波の周波数を50KHzとすると、これを平滑化する
に必要な程度のものであるので、前記5KHzのスイッチン
グに対しては該スイッチング電源は十分応答可能であ
る。第４図は上記5KHzパルス駆動時における主な部分の
働きを示す波形図である。
のパルス駆動入力部1224を付加した制御部122′の構成
を示す。この例ではパルス駆動入力部1224のトランジス
タベースにＨレベルが入力されるとPWMコンパレータ122
2のしきい値レベルが＋Ｖとなって、制御部122′の出力
はＬレベルとなってスイッチング部121がオフとなり、
よってレーザ出力もオフとなる。第２図に示すスイッチ
ング電源の整流平滑回路123のフィルタ定数は、前記ノ
コギリ波の周波数を50KHzとすると、これを平滑化する
に必要な程度のものであるので、前記5KHzのスイッチン
グに対しては該スイッチング電源は十分応答可能であ
る。第４図は上記5KHzパルス駆動時における主な部分の
働きを示す波形図である。
本発明のレーザ発生用高周波電源装置は、高速制御可能
で、かつ電力消費のロスが少ないという利点を有してい
る。
で、かつ電力消費のロスが少ないという利点を有してい
る。
第１図は本発明によるレーザ発生用高周波電源装置の構
成を示す図、 第２図は、スイッチング電源の基本的構成を示す図、 第３図（Ａ）は第２図のスイッチング電源12の制御部12
2の構成例を示す図、 第３図（Ｂ）は上記第３図（Ａ）の構成にパルス駆動入
力部1224を付加した構成を示す図、 第４図は第１図の構成においてパルス駆動（5KHz）した
ときの波形図、 第５図は従来のレーザ発生用高周波電源装置の第１の構
成例を示す図、 第６図は高周波インバータの構成の１例を示す図、 第７図は整流平滑回路の構成の１例を示す図、 第８図は第９図に示される従来のレーザ発生用高周波電
源装置に用いられているシリーズレギュレータの構成の
例を示す図、 第９図は従来のレーザ発生用高周波電源装置の第２の構
成例を示す図である。 （符号の説明） １……本発明によるレーザ発生用高周波電源装置、 １′,1″……従来のレーザ発生用高周波電源装置、 ２……マッチング回路、 ３……レーザ管、 11……整流平滑回路、 12……スイッチング電源、 13……高周波インバータ、 14……シリーズレギュレータ、 121……スイッチング部、 122,122′……制御部、 123……整流平滑回路、 1221……ノコギリ波発生器、 1222……PWMコンパレータ、 1223……ポテンショメータ、 1224……パルス駆動入力部、 71……サイリスタ、 81……トランジスタ、 82……差動アンプ、 83……ツェナーダイオード。
成を示す図、 第２図は、スイッチング電源の基本的構成を示す図、 第３図（Ａ）は第２図のスイッチング電源12の制御部12
2の構成例を示す図、 第３図（Ｂ）は上記第３図（Ａ）の構成にパルス駆動入
力部1224を付加した構成を示す図、 第４図は第１図の構成においてパルス駆動（5KHz）した
ときの波形図、 第５図は従来のレーザ発生用高周波電源装置の第１の構
成例を示す図、 第６図は高周波インバータの構成の１例を示す図、 第７図は整流平滑回路の構成の１例を示す図、 第８図は第９図に示される従来のレーザ発生用高周波電
源装置に用いられているシリーズレギュレータの構成の
例を示す図、 第９図は従来のレーザ発生用高周波電源装置の第２の構
成例を示す図である。 （符号の説明） １……本発明によるレーザ発生用高周波電源装置、 １′,1″……従来のレーザ発生用高周波電源装置、 ２……マッチング回路、 ３……レーザ管、 11……整流平滑回路、 12……スイッチング電源、 13……高周波インバータ、 14……シリーズレギュレータ、 121……スイッチング部、 122,122′……制御部、 123……整流平滑回路、 1221……ノコギリ波発生器、 1222……PWMコンパレータ、 1223……ポテンショメータ、 1224……パルス駆動入力部、 71……サイリスタ、 81……トランジスタ、 82……差動アンプ、 83……ツェナーダイオード。
Claims (1)
- 【請求項１】制御部とスイッチング部と整流平滑部とか
らなり、該制御部は該スイッチング部をオンまたはオフ
する信号を出力し、かつ、該スイッチング部のオン時間
とオフ時間の比は任意に設定可能な入力指令電圧によっ
て定められ、前記スイッチング部は直流電力を入力し、
前記制御部からの出力信号によって制御されて断続的な
パルスを出力し、前記整流平滑部は前記スイッチング部
からの前記のパルス出力を整流および平滑化して直流電
流として出力するスイッチング電源と、 前記スイッチング電源からの前記直流電流出力を入力と
し、レーザ管電極に印加するための高周波電流を出力す
る高周波インバータとを備えることを特徴とするレーザ
発生用高周波電源装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243206A JPH0770773B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | レ−ザ発生用高周波電源装置 |
| PCT/JP1987/000773 WO1988002937A1 (fr) | 1986-10-15 | 1987-10-14 | Appareil d'alimentation en energie hf |
| EP87906764A EP0287676B1 (en) | 1986-10-15 | 1987-10-14 | Rf power source apparatus |
| DE8787906764T DE3781266T2 (de) | 1986-10-15 | 1987-10-14 | Hochfrequenz-energieversorgungs-vorrichtung. |
| US07/207,091 US4890216A (en) | 1986-10-15 | 1987-10-14 | High frequency power unit for generating gas lasers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61243206A JPH0770773B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | レ−ザ発生用高周波電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6398169A JPS6398169A (ja) | 1988-04-28 |
| JPH0770773B2 true JPH0770773B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=17100408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61243206A Expired - Fee Related JPH0770773B2 (ja) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | レ−ザ発生用高周波電源装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4890216A (ja) |
| EP (1) | EP0287676B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0770773B2 (ja) |
| DE (1) | DE3781266T2 (ja) |
| WO (1) | WO1988002937A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5010468A (en) * | 1984-12-10 | 1991-04-23 | Nilssen Ole K | Power-line-operated high frequency power supply |
| EP0294488B1 (en) * | 1986-12-22 | 1993-03-24 | Fanuc Ltd. | High-frequency discharge-excited laser unit |
| US5422765A (en) * | 1989-01-24 | 1995-06-06 | Fanuc Ltd. | Inverter device attenuating in-phase harmonic components of an oscillating output signal |
| DE10250229B4 (de) * | 2002-10-29 | 2004-08-05 | Hüttinger Elektronik GmbH & Co. KG | Leistungsregelung für Hochfrequenzverstärker |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3560834A (en) * | 1968-12-26 | 1971-02-02 | Borg Warner | Constant volts-per-hertz regulating system |
| JPS579236B2 (ja) * | 1974-07-05 | 1982-02-20 | ||
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| US4190882A (en) * | 1977-05-05 | 1980-02-26 | Hughes Aircraft Company | System for reducing the effects of power supply switching |
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| JPS55160485A (en) * | 1979-06-01 | 1980-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | Silent discharge type laser |
| US4293904A (en) * | 1979-11-21 | 1981-10-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Power frequency converter |
| JPS579236A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-18 | Toshiba Corp | Cast rotor |
| JPS5965492A (ja) * | 1982-10-05 | 1984-04-13 | Mitsubishi Electric Corp | パルスレ−ザ用電源装置 |
| DE3242023A1 (de) * | 1982-11-12 | 1984-05-17 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zur speisung von elektrischen verbrauchern mit einer gleichspannung |
| US4636927A (en) * | 1985-04-26 | 1987-01-13 | Fiskars Electronics Corporation | DC to AC converter |
| JPS628499A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-16 | Toshiba Corp | 高電圧発生装置 |
| US4763237A (en) * | 1986-10-17 | 1988-08-09 | Wieczorek John P | DC/AC/DC Power conversion system including parallel transformers |
| US4761722A (en) * | 1987-04-09 | 1988-08-02 | Rca Corporation | Switching regulator with rapid transient response |
-
1986
- 1986-10-15 JP JP61243206A patent/JPH0770773B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-10-14 DE DE8787906764T patent/DE3781266T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-14 WO PCT/JP1987/000773 patent/WO1988002937A1/ja not_active Ceased
- 1987-10-14 EP EP87906764A patent/EP0287676B1/en not_active Expired - Lifetime
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