JPS6237892B2 - - Google Patents
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- JPS6237892B2 JPS6237892B2 JP55044884A JP4488480A JPS6237892B2 JP S6237892 B2 JPS6237892 B2 JP S6237892B2 JP 55044884 A JP55044884 A JP 55044884A JP 4488480 A JP4488480 A JP 4488480A JP S6237892 B2 JPS6237892 B2 JP S6237892B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 62
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
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
- H01S3/09—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
-
- 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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガスレーザ装置の駆動方法に関する
もので、放電管中の混合ガス圧を放電の開始前と
開始後に自動的に変えることにより放電管に印加
する電圧を下げることを目的とする。
もので、放電管中の混合ガス圧を放電の開始前と
開始後に自動的に変えることにより放電管に印加
する電圧を下げることを目的とする。
第１図は通常の気体レーザー発振装置の基本構
成を示す。レーザ媒体として種々のガスがレーザ
ー発振することがわかつているが、大出力のレー
ザービームが取り出せるCO2、N2、Heの混合ガ
スによるレーザー、すなわちCO2レーザーを例に
とつて説明する。図において、１はレーザー装置
の共振器の筐体で、筐体の中にはレーザーの共振
器２が組み込まれている。気体レーザ装置の場合
には、通常共振器２は、筒状のガラス管あるいは
セラミツク管で出来ており、その中にはレーザ発
振が起り易く、またレーザービームの発振出力が
大きくなるようなガスが、ガスボンベ３から単独
で、あるいは混合されて導入されている。共振器
２中のガスはガスの組成が時間とともに一定にな
るように排気ポンプ４で排気しつつ、新しいガス
がボンベ３から導入される。レーザー共振器２に
はまた電極４１，４２が設けられており、一方が
放電の陰極として働き、もう一方が陽極として働
く。これ等の電極４１，４２に放電管用電源５か
らの電位を印加すると、十分電圧が高ければ、共
振器２内に放電が起り放電域６が生じる。このよ
うにして共振器２の中央部が気体放電管となつて
おり、気体放電によつて、混合ガスにいわゆる逆
転分布が起こつて持続的なレーザー発振が起こ
る。
成を示す。レーザ媒体として種々のガスがレーザ
ー発振することがわかつているが、大出力のレー
ザービームが取り出せるCO2、N2、Heの混合ガ
スによるレーザー、すなわちCO2レーザーを例に
とつて説明する。図において、１はレーザー装置
の共振器の筐体で、筐体の中にはレーザーの共振
器２が組み込まれている。気体レーザ装置の場合
には、通常共振器２は、筒状のガラス管あるいは
セラミツク管で出来ており、その中にはレーザ発
振が起り易く、またレーザービームの発振出力が
大きくなるようなガスが、ガスボンベ３から単独
で、あるいは混合されて導入されている。共振器
２中のガスはガスの組成が時間とともに一定にな
るように排気ポンプ４で排気しつつ、新しいガス
がボンベ３から導入される。レーザー共振器２に
はまた電極４１，４２が設けられており、一方が
放電の陰極として働き、もう一方が陽極として働
く。これ等の電極４１，４２に放電管用電源５か
らの電位を印加すると、十分電圧が高ければ、共
振器２内に放電が起り放電域６が生じる。このよ
うにして共振器２の中央部が気体放電管となつて
おり、気体放電によつて、混合ガスにいわゆる逆
転分布が起こつて持続的なレーザー発振が起こ
る。
図中、７はレーザ発振が共振状態になるように
設けた反射鏡、８は出力鏡、９はレーザービー
ム、１０は過電流を防止するための保護抵抗ある
いは電流制御をする回路である。
設けた反射鏡、８は出力鏡、９はレーザービー
ム、１０は過電流を防止するための保護抵抗ある
いは電流制御をする回路である。
このようなレーザー発振装置をレーザ発振させ
た時の、放電管の電圧ＶT−電流ＩT特性を第２図
に示す。電源電圧ＶBは放電管に放電を開始させ
る電圧ＶSより十分大きな電圧でなくてはなら
ず、この時、放電管にかかる電圧は瞬時にＶB→
ＶS→Vop（Vopはレーザ発振動作中の電圧）と
変化する。
た時の、放電管の電圧ＶT−電流ＩT特性を第２図
に示す。電源電圧ＶBは放電管に放電を開始させ
る電圧ＶSより十分大きな電圧でなくてはなら
ず、この時、放電管にかかる電圧は瞬時にＶB→
ＶS→Vop（Vopはレーザ発振動作中の電圧）と
変化する。
代表的な動作例は、放電管長が約1mの場合、
レーザービームの出力が最大となるようなガス
圧、すなわちCO2ガスレーザの場合は混合ガス圧
約40Torrの時、レーザ発振動作中の電圧Vopは約
7KVであり、放電開始電圧ＶSは13〜14KVで、従
つてレーザ発振用の電源電圧ＶBは14KV以上の高
圧のものが必要となり、ＶB〓2Vopと高電圧とな
る。混合ガスの成分は通常約CO2：N2：He＝
１：２：10の比でほぼ一定しているが、印加電圧
に関してはほぼ放電管の長さに比例して変化する
ので、放電管の長さが2mを越すと印加電圧は放
電開始時には約28KVを越すようになるので、放
電管用の電源は耐電圧を考慮して大がかりなもの
になり、また取扱いも危険になつて来る。
レーザービームの出力が最大となるようなガス
圧、すなわちCO2ガスレーザの場合は混合ガス圧
約40Torrの時、レーザ発振動作中の電圧Vopは約
7KVであり、放電開始電圧ＶSは13〜14KVで、従
つてレーザ発振用の電源電圧ＶBは14KV以上の高
圧のものが必要となり、ＶB〓2Vopと高電圧とな
る。混合ガスの成分は通常約CO2：N2：He＝
１：２：10の比でほぼ一定しているが、印加電圧
に関してはほぼ放電管の長さに比例して変化する
ので、放電管の長さが2mを越すと印加電圧は放
電開始時には約28KVを越すようになるので、放
電管用の電源は耐電圧を考慮して大がかりなもの
になり、また取扱いも危険になつて来る。
本発明は、このような高い放電開始電圧を使用
せず低い電圧で放電開始を可能とする駆動方法を
提供するものである。まず本発明の動作原理を説
明する。
せず低い電圧で放電開始を可能とする駆動方法を
提供するものである。まず本発明の動作原理を説
明する。
第３図は放電管の長さや太さを一定にして、
CO2ガスレーザーの主ガス成分であるN2、CO2、
Heの単一ガス圧での放電開始電圧特性である。
これ等のガスについてガス圧が約40Torrのとき
の放電開始電圧ＶSを比較して見ると、N2、
CO2、Heのガスでの放電開始電圧の比は約
6KV：5KV：2KVとなつており、N2やCO2はCO2
ガスレーザー装置の中でガス分圧は低いにもかか
わらず、放電開始電圧を非常に高くしている。そ
こで、レーザ装置の起動時に放電管のN2、CO2の
ガス圧を低くしておけば、放電を開始させ易くな
る。
CO2ガスレーザーの主ガス成分であるN2、CO2、
Heの単一ガス圧での放電開始電圧特性である。
これ等のガスについてガス圧が約40Torrのとき
の放電開始電圧ＶSを比較して見ると、N2、
CO2、Heのガスでの放電開始電圧の比は約
6KV：5KV：2KVとなつており、N2やCO2はCO2
ガスレーザー装置の中でガス分圧は低いにもかか
わらず、放電開始電圧を非常に高くしている。そ
こで、レーザ装置の起動時に放電管のN2、CO2の
ガス圧を低くしておけば、放電を開始させ易くな
る。
第４図はこのような原理にもとづきなされた本
発明によるレーザ装置の一例を示すものである。
図中、第１図と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。３１，３２はガスボンベ、３３は
バルブ、３４は放電管２の放電電流検知回路、３
５はバルブ３３の開閉装置である。
発明によるレーザ装置の一例を示すものである。
図中、第１図と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。３１，３２はガスボンベ、３３は
バルブ、３４は放電管２の放電電流検知回路、３
５はバルブ３３の開閉装置である。
第１図の従来用いられているガス導入系におい
ては、放電用のガス圧はレーザー発振開始時もレ
ーザー装置使用時もガス圧は一定のまゝである
が、第４図の本発明のガス導入系においては放電
用のガス圧はレーザー発振開始時には放電開始し
易い低いガス分圧にして、放電開始後、レーザ装
置使用時にはレーザー出力が最大になる約
40Torrの混合ガス圧に戻るようにする。第３図
で示したように混合ガス中、N2ガスおよびCO2ガ
スが放電開始電圧を高くしているので、ボンベ３
２にはN2ガスとCO2ガスの両方か、あるいはいず
れか一方を入れておき、残りのガスはボンベ３１
に入れてある。ボンベ３１には少くともHeガス
を入れてある。前に述べたようにHeガスはレー
ザー装置の放電管中のガス分圧の70％以上を占め
ており、Heガスが主に放電管のガス圧を決定し
ている。Heガスをボンベ３１から定常状態に近
いガス分圧で導入しておき、N2やCO2などのガス
分圧は少いが、放電開始電圧を主に決定するガス
をボンベ３２から、バルブ３３を通して除々に導
入することにより、放電開始電圧を４〜5KVと非
常に低く出来る。また、Heガスは放電開始以前
に導入しておいて、あらかじめ放電管のガス圧を
ほぼ定常状態の約70％にしておくならば、ボンベ
３２からN2、CO2などのガスを導入して残り30％
の分圧のガスを満して定常状態になる時間は、全
部のガス圧を低くしておいて除々にガス圧を満し
て定常状態にする時間よりも1/3以下に短縮でき
る。回路３４は、放電管での放電電流を検出し、
放電開始を確認した後、ガスボンベ３２のバルブ
３３を開いていくための開閉装置３５を動作させ
る。
ては、放電用のガス圧はレーザー発振開始時もレ
ーザー装置使用時もガス圧は一定のまゝである
が、第４図の本発明のガス導入系においては放電
用のガス圧はレーザー発振開始時には放電開始し
易い低いガス分圧にして、放電開始後、レーザ装
置使用時にはレーザー出力が最大になる約
40Torrの混合ガス圧に戻るようにする。第３図
で示したように混合ガス中、N2ガスおよびCO2ガ
スが放電開始電圧を高くしているので、ボンベ３
２にはN2ガスとCO2ガスの両方か、あるいはいず
れか一方を入れておき、残りのガスはボンベ３１
に入れてある。ボンベ３１には少くともHeガス
を入れてある。前に述べたようにHeガスはレー
ザー装置の放電管中のガス分圧の70％以上を占め
ており、Heガスが主に放電管のガス圧を決定し
ている。Heガスをボンベ３１から定常状態に近
いガス分圧で導入しておき、N2やCO2などのガス
分圧は少いが、放電開始電圧を主に決定するガス
をボンベ３２から、バルブ３３を通して除々に導
入することにより、放電開始電圧を４〜5KVと非
常に低く出来る。また、Heガスは放電開始以前
に導入しておいて、あらかじめ放電管のガス圧を
ほぼ定常状態の約70％にしておくならば、ボンベ
３２からN2、CO2などのガスを導入して残り30％
の分圧のガスを満して定常状態になる時間は、全
部のガス圧を低くしておいて除々にガス圧を満し
て定常状態にする時間よりも1/3以下に短縮でき
る。回路３４は、放電管での放電電流を検出し、
放電開始を確認した後、ガスボンベ３２のバルブ
３３を開いていくための開閉装置３５を動作させ
る。
第５図は本発明により、レーザー発振開始時に
N2やCO2のガス圧を低くして放電開始電圧を低く
したレーザー装置の放電管の電圧、電流特性であ
る。レーザー発振開始電圧ＶS′は４〜5KVと低く
て良く、従つて第４図での電源の電圧ＶB′はレー
ザー装置使用時の放電管電圧Vopより少し高けれ
ば良い。一旦放電開始を放電電流で検出して確認
したならば、N2やCO2のガスを除々に導入するこ
とにより本来のガス圧40Torrにすることによ
り、放電管の電圧―電流の変化は図の矢印に沿つ
て変化する。この時、ＶB′〓1.2Vopで良く、電
圧が低くできるので放電管用の電源の製作が容易
になり、コスト、重量を下げることが出来る。以
上の実施例の説明ではCO2ガスレーザーについ
て、放電長1mのものについて説明したが、電圧
関係は放電長が変つてもほぼ比例関係で議論でき
ることはもちろんである。
N2やCO2のガス圧を低くして放電開始電圧を低く
したレーザー装置の放電管の電圧、電流特性であ
る。レーザー発振開始電圧ＶS′は４〜5KVと低く
て良く、従つて第４図での電源の電圧ＶB′はレー
ザー装置使用時の放電管電圧Vopより少し高けれ
ば良い。一旦放電開始を放電電流で検出して確認
したならば、N2やCO2のガスを除々に導入するこ
とにより本来のガス圧40Torrにすることによ
り、放電管の電圧―電流の変化は図の矢印に沿つ
て変化する。この時、ＶB′〓1.2Vopで良く、電
圧が低くできるので放電管用の電源の製作が容易
になり、コスト、重量を下げることが出来る。以
上の実施例の説明ではCO2ガスレーザーについ
て、放電長1mのものについて説明したが、電圧
関係は放電長が変つてもほぼ比例関係で議論でき
ることはもちろんである。
第１図は従来のガスレーザ装置の全体構成図、
第２図は第１図におけるガスレーザ装置の動作特
性図、第３図は本発明によるガスレーザ装置の動
作原理説明図、第４図は本発明を利用したガスレ
ーザ装置の実施例を示す全体構成図、第５図は第
４図に示したガスレーザ装置の動作特性図であ
る。 １……筐体、２……共振器、３，３１，３２…
…ガスボンベ、４……排気ポンプ、５……電源、
７……反射鏡、８……出力鏡、３３……バルブ、
３４……放電電流検知回路、３５……駆動モー
タ。
第２図は第１図におけるガスレーザ装置の動作特
性図、第３図は本発明によるガスレーザ装置の動
作原理説明図、第４図は本発明を利用したガスレ
ーザ装置の実施例を示す全体構成図、第５図は第
４図に示したガスレーザ装置の動作特性図であ
る。 １……筐体、２……共振器、３，３１，３２…
…ガスボンベ、４……排気ポンプ、５……電源、
７……反射鏡、８……出力鏡、３３……バルブ、
３４……放電電流検知回路、３５……駆動モー
タ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 混合気体をレーザ媒体とするガスレーザ装置
において、混合気体の一部を減圧させて放電を開
始させ、放電開始後に所定の混合ガス圧に制御す
ることを特徴とするガスレーザ装置の駆動方法。 ２ 混合気体がCO2、He、N2の混合気体から成
り、減圧させる気体がCO2およびN2の両者または
いずれか一方である特許請求の範囲第１項記載の
ガスレーザ装置の駆動方法。 ３ 混合気体を作るガス配管系の一部にガス圧制
御バルブを備え、放電電流を検出してこのガス圧
制御バルブを駆動する特許請求の範囲第１項記載
のガスレーザ装置の駆動方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4488480A JPS56142688A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Driving method of gas laser |
| GB8110539A GB2078438B (en) | 1980-04-04 | 1981-04-03 | Method for producing discharge in gas laser at low voltage |
| US06/251,968 US4417340A (en) | 1980-04-04 | 1981-04-03 | Method for producing discharge in gas laser at low voltage |
| DE3113591A DE3113591C2 (de) | 1980-04-04 | 1981-04-03 | Verfahren zum Einleiten einer Entladung in einer aus mehreren Komponenten bestehenden Gasmischung in einer Laserröhre |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4488480A JPS56142688A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Driving method of gas laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56142688A JPS56142688A (en) | 1981-11-07 |
| JPS6237892B2 true JPS6237892B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=12703910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4488480A Granted JPS56142688A (en) | 1980-04-04 | 1980-04-04 | Driving method of gas laser |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4417340A (ja) |
| JP (1) | JPS56142688A (ja) |
| DE (1) | DE3113591C2 (ja) |
| GB (1) | GB2078438B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6037189A (ja) * | 1983-08-09 | 1985-02-26 | Mitsubishi Electric Corp | 無声放電励起同軸型レ−ザ発振器 |
| JPS60157275A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レ−ザ発振器 |
| US4674099A (en) * | 1984-05-01 | 1987-06-16 | Turner Robert E | Recycling of gases for an excimer laser |
| JPS6185884A (ja) * | 1984-10-04 | 1986-05-01 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザビ−ム発振装置 |
| JPS6376388A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Toshiba Corp | ガスレ−ザ発振器の起動方法 |
| JPH0714089B2 (ja) * | 1987-05-18 | 1995-02-15 | ファナック株式会社 | レ−ザ発振装置及びレ−ザ発振装置のレ−ザガスの封入方法 |
| US4794613A (en) * | 1987-07-27 | 1988-12-27 | Prc Corporation | Laser fluid flow control apparatus and method |
| US5099491A (en) * | 1990-11-26 | 1992-03-24 | American Laser Corporation | Laser gas replenishment system |
| JPH0518049U (ja) * | 1991-08-09 | 1993-03-05 | 澁谷工業株式会社 | レーザ発振器 |
| GB2262184B (en) * | 1991-11-07 | 1995-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | Pulse laser apparatus |
| JP5850969B2 (ja) | 2014-04-03 | 2016-02-03 | ファナック株式会社 | レーザガスの組成比を推定可能な炭酸ガスレーザ発振器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1195408B (de) * | 1963-04-30 | 1965-06-24 | Siemens Ag | Optischer Sender oder Verstaerker mit gasfoermigem selektiv fluoreszentem Medium |
| US3596202A (en) * | 1969-03-28 | 1971-07-27 | Bell Telephone Labor Inc | Carbon dioxide laser operating upon a vibrational-rotational transition |
| US3605038A (en) * | 1970-04-30 | 1971-09-14 | Ibm | Population inversion and gain in molecular gases excited by vibrationally excited hydrogen |
| US3725816A (en) * | 1972-04-28 | 1973-04-03 | Us Air Force | Fan geometry mixing laser |
| US3882414A (en) * | 1972-10-05 | 1975-05-06 | Mc Donnell Douglas Corp | Halide dissociative transfer laser |
-
1980
- 1980-04-04 JP JP4488480A patent/JPS56142688A/ja active Granted
-
1981
- 1981-04-03 DE DE3113591A patent/DE3113591C2/de not_active Expired
- 1981-04-03 US US06/251,968 patent/US4417340A/en not_active Expired - Fee Related
- 1981-04-03 GB GB8110539A patent/GB2078438B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2078438A (en) | 1982-01-06 |
| GB2078438B (en) | 1984-03-14 |
| US4417340A (en) | 1983-11-22 |
| DE3113591C2 (de) | 1985-03-14 |
| DE3113591A1 (de) | 1982-03-18 |
| JPS56142688A (en) | 1981-11-07 |
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