JPS6037637B2 - レ−ザ−出力設定装置 - Google Patents
レ−ザ−出力設定装置Info
- Publication number
- JPS6037637B2 JPS6037637B2 JP56016357A JP1635781A JPS6037637B2 JP S6037637 B2 JPS6037637 B2 JP S6037637B2 JP 56016357 A JP56016357 A JP 56016357A JP 1635781 A JP1635781 A JP 1635781A JP S6037637 B2 JPS6037637 B2 JP S6037637B2
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- Japan
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- laser
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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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/134—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers
Landscapes
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- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はしーザー発振器のレーザー出力を設定値に一致
させ、かつ安定化された出力を持続させるためのレーザ
ー出力設定装置に係わるものである。
させ、かつ安定化された出力を持続させるためのレーザ
ー出力設定装置に係わるものである。
従来公知のレーザー出力設定方法には、レーザー放電管
の放電電流を定電流回路により安定化させ、この電流値
を設定ダイヤルにより所望の値に設定するものがある。
の放電電流を定電流回路により安定化させ、この電流値
を設定ダイヤルにより所望の値に設定するものがある。
しかしながら、レーザー出力の変動要因はこの放電電流
の他に諸種あるため、放電電流を一定値に設定するだけ
ではしーザー出力を設定し、かつ安定に維持することは
出来ない。レーザー出力の変動要因は、放電電流の変動
のほかに、共振器ミラーの間隔や頭角の熱的・機械的要
因による変化、レーザー媒質ガスの圧力及び流量の変化
、共振器ミラーの劣化、放電管の水冷温度や水流量の変
動などがある。
の他に諸種あるため、放電電流を一定値に設定するだけ
ではしーザー出力を設定し、かつ安定に維持することは
出来ない。レーザー出力の変動要因は、放電電流の変動
のほかに、共振器ミラーの間隔や頭角の熱的・機械的要
因による変化、レーザー媒質ガスの圧力及び流量の変化
、共振器ミラーの劣化、放電管の水冷温度や水流量の変
動などがある。
本発明は、かかるレーザー出力の変動要因についても、
レーザー出力を検知してその信号に基づいて放電電流を
フィードバック制御することにより、レーザー出力の設
定を安定化が実現される。即ち、このような制御系によ
りレーザー出力を制御すれば、上記の諸変動要因はこの
フィードバック制御系により抑制され或は吸収されてし
まつｏ本発明のレーザー出力設定装置においては、レー
ザー出力検出信号と出力設定信号を比較して得られる動
作信号と操作量である放電電流の間に、制御係の安定化
のための適切な安定要素を導入して、レーザー出力の自
動的な設定と出力安定化を行なわせると共に、電流制限
回路を設けて、このフィードバック制御系の安全な動作
を保障している。
レーザー出力を検知してその信号に基づいて放電電流を
フィードバック制御することにより、レーザー出力の設
定を安定化が実現される。即ち、このような制御系によ
りレーザー出力を制御すれば、上記の諸変動要因はこの
フィードバック制御系により抑制され或は吸収されてし
まつｏ本発明のレーザー出力設定装置においては、レー
ザー出力検出信号と出力設定信号を比較して得られる動
作信号と操作量である放電電流の間に、制御係の安定化
のための適切な安定要素を導入して、レーザー出力の自
動的な設定と出力安定化を行なわせると共に、電流制限
回路を設けて、このフィードバック制御系の安全な動作
を保障している。
このようにして本発明の目的は、諸種の変動要因があっ
て出力が一定しないレーザー共振器に関して、レーザー
出力を設定値に自動的に追随させ、かつ安定化し、さら
に制御系の安全な動作を保障するが如きレーザー出力設
定装置を提供することにある。
て出力が一定しないレーザー共振器に関して、レーザー
出力を設定値に自動的に追随させ、かつ安定化し、さら
に制御系の安全な動作を保障するが如きレーザー出力設
定装置を提供することにある。
以下図面に従って本発明の説明を行う。
第１図は本発明によるし−ザー出力設定装置の基本構成
を示す図であり、図中の数式は各ブロックの伝達函数を
表わしている。
を示す図であり、図中の数式は各ブロックの伝達函数を
表わしている。
レーザー管１からの出力２の一部Ｐ３（Ｓ）は出力検出
器４に入射し、その検出出力Ｐ４（Ｓ）は出力変換部５
にて電圧信号に変えられる。この検出信号Ｐｏ（Ｓ）は
減算器６において出力設定部７からの設定信号Ｐｓ（Ｓ
）と比較減算され、動作信号Ｐ，（Ｓ）が形成される。
この動作信号Ｐ，（Ｓ）は操作部８に入力し、操作量で
ある放電電流Ｐ２（Ｓ）に変換された後、レーザー管１
を制御する。第１図の制御係ではラフ。
器４に入射し、その検出出力Ｐ４（Ｓ）は出力変換部５
にて電圧信号に変えられる。この検出信号Ｐｏ（Ｓ）は
減算器６において出力設定部７からの設定信号Ｐｓ（Ｓ
）と比較減算され、動作信号Ｐ，（Ｓ）が形成される。
この動作信号Ｐ，（Ｓ）は操作部８に入力し、操作量で
ある放電電流Ｐ２（Ｓ）に変換された後、レーザー管１
を制御する。第１図の制御係ではラフ。
ラス演算子Ｓを用いて各ブロックの伝達函数を示してい
るが、ここで、Ｑ、６はそれぞれパワーメーター４及び
操作部８の時定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各ブロックの特性
に基づいて決まる伝達函数の定数である。パワーメータ
−４と出力変換部５の間に時間遅れがあるのは、例えば
Ｃ０２レーザーやＹＡＧレーザーのパワー検出に熱電対
のような応答の遅いものが用いられるからである。また
動作信号Ｐ，（Ｓ）を操作量Ｐ２（Ｓ）の間に一次遅れ
要素Ａ６／Ｓ＋６を持たせた理由は、サーボ系の定石と
して周知のように、この制御系の動作を安定化させるた
めである。この制御系の伝達函数の具体的な数値は、使
用するパワーメーターの特性、放電電流に対するレーザ
ー出力特性及び電子回路系の素子特性などから実験的に
定められるものである。
るが、ここで、Ｑ、６はそれぞれパワーメーター４及び
操作部８の時定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは各ブロックの特性
に基づいて決まる伝達函数の定数である。パワーメータ
−４と出力変換部５の間に時間遅れがあるのは、例えば
Ｃ０２レーザーやＹＡＧレーザーのパワー検出に熱電対
のような応答の遅いものが用いられるからである。また
動作信号Ｐ，（Ｓ）を操作量Ｐ２（Ｓ）の間に一次遅れ
要素Ａ６／Ｓ＋６を持たせた理由は、サーボ系の定石と
して周知のように、この制御系の動作を安定化させるた
めである。この制御系の伝達函数の具体的な数値は、使
用するパワーメーターの特性、放電電流に対するレーザ
ー出力特性及び電子回路系の素子特性などから実験的に
定められるものである。
第２図は本発明になるレーザー出力設定側暦の回路系の
ブロック図である。
ブロック図である。
第１図に示した伝達函数を逆ラブラス変換して、実際的
な電子回路系を決めるのは容易であり、その手法及び具
体的回路は既に現行技術により実現しうるので記述を省
略する。
な電子回路系を決めるのは容易であり、その手法及び具
体的回路は既に現行技術により実現しうるので記述を省
略する。
たとえば第１図の出力変換部５は第２図においては微分
回路９と加算回路１０‘こ、また操作部８は積分回路１
１と電流変換回路１２に置換しうる。
回路９と加算回路１０‘こ、また操作部８は積分回路１
１と電流変換回路１２に置換しうる。
パワーメーター４の出力は微分回路９で微分され、その
出力は加算回路１０でパワ−メーター４の出力に加算さ
れる。
出力は加算回路１０でパワ−メーター４の出力に加算さ
れる。
これら信号加算の意味を第３図により説明する。第３図
においてパワーメーター４の出力ａは指数函数的な遅い
立上りを示すから、この信号単独で系を作動させると系
のレスポンスも悪くなる。そこで、微分信号ｂと出力ａ
を加算した信号ｃを用いることにすると、図示の如く定
常状態に到る時定数が短縮される。この加算信号は減算
回路６において出力設定部７の出力と比較され、その減
算信号として積分回路１１に入力する。
においてパワーメーター４の出力ａは指数函数的な遅い
立上りを示すから、この信号単独で系を作動させると系
のレスポンスも悪くなる。そこで、微分信号ｂと出力ａ
を加算した信号ｃを用いることにすると、図示の如く定
常状態に到る時定数が短縮される。この加算信号は減算
回路６において出力設定部７の出力と比較され、その減
算信号として積分回路１１に入力する。
積分回路１１の出力は電流変換回路１２において操作量
である放電電流値に変換されてレーザー発振器１を制御
する。また出力設定部７の出力は電流リミッター１３を
制御して、パワーメーターの故障、劣化又は各制御ブロ
ックの故障により、系の正常な動作が行われず、放電電
流が異常に増大するのを防止している。この電流リミッ
ター１３の制限電流は電流変換回路１２を経てレーザー
発振器１の中のレーザー放電管に伝達される。第４図は
電流リミッターの動作を示す図である。
である放電電流値に変換されてレーザー発振器１を制御
する。また出力設定部７の出力は電流リミッター１３を
制御して、パワーメーターの故障、劣化又は各制御ブロ
ックの故障により、系の正常な動作が行われず、放電電
流が異常に増大するのを防止している。この電流リミッ
ター１３の制限電流は電流変換回路１２を経てレーザー
発振器１の中のレーザー放電管に伝達される。第４図は
電流リミッターの動作を示す図である。
機軸は放電電流ｉ、縦軸はレーザー出力Ｗである。直線
ｂはこのパワー特性から定めた制御電流直線で、制限領
域は直線ｂの右下領域である。正常なフィードバック制
御が行われている時に、電流ｉ，に対するレーザー出力
がＷ，だとすると、制限電流は直流ｂとＷ，の交点から
定まる電流ｉ２である。このようにして、本発明のレー
ザー出力設定装置は、制御系の安定化を計り、応答の速
い制御を行なうために、パワー検出器の一次遅れを補正
すると共に、動作信号と操作量の間にも一次遅れを設定
し、さらに制御系やレーザー発振器の故障事故に対処し
て系の安全の保持すべく電流リミッターを設けている。
ｂはこのパワー特性から定めた制御電流直線で、制限領
域は直線ｂの右下領域である。正常なフィードバック制
御が行われている時に、電流ｉ，に対するレーザー出力
がＷ，だとすると、制限電流は直流ｂとＷ，の交点から
定まる電流ｉ２である。このようにして、本発明のレー
ザー出力設定装置は、制御系の安定化を計り、応答の速
い制御を行なうために、パワー検出器の一次遅れを補正
すると共に、動作信号と操作量の間にも一次遅れを設定
し、さらに制御系やレーザー発振器の故障事故に対処し
て系の安全の保持すべく電流リミッターを設けている。
従って、レーザー発振条件や環境条件（温度、振動）が
正常範囲内であれば、レーザー出力を所望の値に、自動
的に設定し、かつ安定度の良いレーザー出力を維持する
ことが出来る。本発明のレーザー出力設定装置はガスレ
ーザーのみならず、ＹＡＧレーザーなどの固体レーザー
にも適用しうる。
正常範囲内であれば、レーザー出力を所望の値に、自動
的に設定し、かつ安定度の良いレーザー出力を維持する
ことが出来る。本発明のレーザー出力設定装置はガスレ
ーザーのみならず、ＹＡＧレーザーなどの固体レーザー
にも適用しうる。
第１図は本発明によるレーザー出力設定装置の基本的構
成を示すブロック図、第２図は本発明によるレーザー出
力装置の回路系のブロック図、第３図は出力変換部の動
作説明図、第４図は電流リミッターの動作図である。 １：レーザー発振器、２：レーザー出力、４：パワーメ
ーター、９：微分回路、１０：加算回路、６：減算回路
、１１：積分回路、１２：電流変換回路、１３：電流リ
ミッター。 第１図 第２図 第３図 第４図
成を示すブロック図、第２図は本発明によるレーザー出
力装置の回路系のブロック図、第３図は出力変換部の動
作説明図、第４図は電流リミッターの動作図である。 １：レーザー発振器、２：レーザー出力、４：パワーメ
ーター、９：微分回路、１０：加算回路、６：減算回路
、１１：積分回路、１２：電流変換回路、１３：電流リ
ミッター。 第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザー出力を検知するパワーメーターと、このパ
ワーメーターの出力を微分する微分回路と、その出力と
前記パワーメーターの出力を加算する加算回路と、出力
設定部と、この出力設定部の出力から前記加算回路の出
力を減算する減算回路と、この減算回路の出力を積分す
る積分回路と、この積分回路の出力を電流変換する電流
変換回路と、レーザー発振器とから成り、レーザー出力
を設定値に合致せしめかつレーザー出力を安定化させう
ることを特徴とするレーザー出力設定装置。 ２ 出力設定部の出力に従つてレーザー発振器の放電電
流を制限する電流リミツターを持ち、レーザー発振器と
電子回路系の安全性を保証することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のレーザー出力設定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56016357A JPS6037637B2 (ja) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | レ−ザ−出力設定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56016357A JPS6037637B2 (ja) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | レ−ザ−出力設定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57130487A JPS57130487A (en) | 1982-08-12 |
| JPS6037637B2 true JPS6037637B2 (ja) | 1985-08-27 |
Family
ID=11914092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56016357A Expired JPS6037637B2 (ja) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | レ−ザ−出力設定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6037637B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61164282A (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-24 | Hamamatsu Photonics Kk | エキシマレ−ザ装置 |
| JPS62151827A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-06 | Aloka Co Ltd | 近赤外線レ−ザ装置 |
| JPH0328540Y2 (ja) * | 1986-03-28 | 1991-06-19 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5842637B2 (ja) * | 1975-07-04 | 1983-09-21 | 株式会社東芝 | レ−ザシユツリヨクアンテイカソウチ |
-
1981
- 1981-02-06 JP JP56016357A patent/JPS6037637B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57130487A (en) | 1982-08-12 |
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