JPS6320032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学的にポンプされるパルス作動レー
ザ用せん光管又はランプを駆動するための電力供
給方法及び装置に関する。

約２ミリ秒（２ｍｓ）を越えるパルスでせん光
管を駆動するのは難かしいので、これまで通常の
レーザパルス変調器に使用したものと同様な、多
区分から成るキヤパシターインダクタ回路網が使
われて来た。導通しているせん光管のインピーダ
ンスは非常に低いため、特に継続時間の長いパル
ス用のキヤパシターインダクタ回路網は大型かつ
高価である。加えて、キヤパシタは高電圧（ラン
プ作動電圧の約２倍）に充電されるため、タツプ
切換によりパルス幅を変えるのは因難である。従
つてこの様な回路構成はかなり融通性に欠ける。
さらにあるレーザ用途では、ポンピングパルスの
輪郭を注意して制御する必要がある。ある程度の
融通性をもたせて、これをキヤパシターインダク
タ回路網で達成するのは、不可能ではないが因難
である。

本発明の目的は、上記キヤパシターインダクタ
回路網の限界の克服にあり、特に単純でコンパク
トで比較的安価な電力供給装置、及び１個又は１
対のせん光管を駆動し、せん光管に印加される電
流のパルス継続時間及びパルス形状の変化に高い
融通性をもたせるためのその作動方法を提供する
にある。本装置のこれら及びその他実用的利点は
下記の説明から明らかとなろう。

本発明によるレーザせん光管又は類似ランプ電
力供給装置は、高周波パルス列を出力する高周波
電子装置、及びパルス包絡線出力をせん光管又は
類似ランプに送るために上記高周波パルスの幅を
変調する装置から成つている。

従つて、本発明はせん光管へのパルス出力に所
望の輪郭をもたせ、又は同様にある種のYAG（ヤ
グ）レーザ装置の駆動に使用される型の持続波
（CW）マークランプを連続的に変調するための
高周波パルス列のパルス幅変調を行う。

次に本発明を添付図面を参照して説明する。第
１図において、せん光管Ｆは繰り返しトリガされ
得、又は好ましくは低いレベルで連続的にシンマ
リング（Simmering）状態に保たれている。即
ち、せん光管への電流上昇時間は、繰り返しトリ
ガされる回路構成を用いる多くの用途では過大と
なるので、多くの場合シンマモードを使うことに
なる。シンマ電流供給源はSMに示してあり、せ
ん光管起動器はSTに示してある。

回路入力は通常の主供給源の整流電流の形で適
宜供給される適切な直流（DC）の供給を受けて
いる。１個又は複数個のトランジスタ又はサイリ
スタからなる高周波開閉器Ｓ１は、供給された一
次直流を高周波パルス列に変換する。そのマー
ク・スペース比・即ちデユーテイー比、従つてそ
の平均値は調節することができる。マーク・スペ
ース比は、例えば可変低レベル直流電圧を所望の
高周波開閉速度と同一の周波数鋸歯状波形と比較
する従来装置により容易に調節できる。普通低レ
ベル直流電圧は０から10ボルトの範囲で変化し得
る。インダクタ／キヤパシタ回路LCは、高周波
リツプルをほぼ除去し、その出力、即ちキヤパシ
タＣの両端に生ずる実質的に連続する直流電圧を
せん光管Ｆに与える波器を形成している。

上記のパルス作動モードに対し、高周波開閉器
Ｓ１による駆動パルスはせん光管Ｆへのパルスに
所望の輪郭をもたせるように変調され、波器
LCはパルス包絡線を通し、高周波リツプルを除
去するよう配置されている。

上記低レベル電圧が零、又はある場合において
最大である時、パルス列のパルス幅は零である。
即ちこの場合せん光管Ｆへの各パルス列及びその
結果できるパルス包絡線の適切な継続時間を決定
するには、パルス列群間に間隔を置かねばならな
い。これによりパルス幅制御範囲がかなり広ま
る。

高周波開閉器Ｓ１の出力波形を第２図に示す。
又相当するパルス輪郭形状を波器LCの出力と
して第３図に示す。従つて、できたパルスの代表
的継続時間及び周波数は第３図から分かる。せん
光管Ｆへの対応電流を第４図に示す。

しかし、パルス継続時間及び周波数は上記の通
りに又は種々の要求に応じて変化させることがで
き、同様にその輪郭は、第５図及び第６図に示す
通り特定要件を満たすよう形成できる。さらに、
高周波パルス列のマーク・スペース比は共にせん
光管Ｆへのパルス対パルス基準で又はせん光管に
パルスを送つている間中変化させることができ、
かくしてパルス振幅及びパルス形状が変化する。
その結果パルスの上昇時間及び減少時間、及びパ
ルス頂部の勾配を容易に調節することができる。

また本発明による電力供給装置は、せん光管Ｆ
への二次直流供給の必要性を回避するため、チヨ
ツピング方式を用いて低レベル連続シンマ電流を
せん光管Ｆに供給することができる。これは、パ
ルス包絡線で変調せずに、第７図に示す通り変調
されたパルス波形に直流電圧を重畳するか、又は
連続的に作動する並列式高周波開閉器Ｓ２（第１
図参照）を作動させることにより達成できる。

本発明による電力供給装置は、それに限定され
るものではないが、溶接、半田付け等の作業を含
むレーザ加工用途を目的とするレーザせん光管駆
動に特に実用的に適用され、又胃潰瘍の凝血等の
ある種の医療用途に適用されうる。

上記から明らかなように、本電力供給装置によ
り通常のキヤパシターインダクタ回路網装置で実
現する以上に、また医療用途の他に、特に溶接又
は半田付けの際の上記用途にとりわけ望まれるよ
り長い継続時間（例：１ミリ秒から１秒）を有す
るパルスを得ることができる。同様に、レーザポ
ンピングパルス輪郭は個々の用途に対し容易に最
適なものにすることができる。

さらに、ポンピングパルス輪郭は、コンピユー
タ又はマイクロ処理制御入力によりパルス間で変
えることができ、そのため例えば同じ加工物に違
つた溶接を施すことができる。これは特に一連の
溶接作業等を総合的にコンピユータ制御する場合
に適用しうる。

本発明による電力供給装置を用いたレーザ装置
は、(a)キヤパシタ充電用電力供給装置に固有な低
い効率を排除し、(b)キヤパシターインダクタ回路
網に固有な損失を除き、また全ての作動電圧で理
想的なせん光管駆動パルスを提供するためより有
効性があると思われる。（キヤパシターインダク
タ回路網装置は狭範囲の作動電圧でせん光管と整
合するにとどまる）。

本発明の電力供給装置のさらに他の利点は、第
８図に示す通り、せん光管シンマ電流を主パルス
に先だつて「盛り上げ」得ることである。その結
果、光パルスの上昇時間が早まり、同様に管の有
効寿命がのびる。

上記パルス変調は、上記説明から明らかである
本装置のより一般的能力の特殊例にすぎないた
め、本電力供給装置は連続波アークランプでポン
プされる連続作動レーザの直接変調に有効に使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電力供給装置からせん光管に至る回路
図であり、また第２図から第８図はパルス及び関
連部分を示す波形図である。 Ｓ１，Ｓ２……高周波電子装置又は開閉装置、
Ｆ……せん光管、DC……直流供給源、LC……
波器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザせん光管Ｆへ供給されるパルスに所望
   の輪郭を与える電源回路であつて、直流電源から
   高周波パルス列を作る高周波スイツチＳ１と、該
   高周波パルス列から高周波成分を実質的に除去す
   るフイルタ回路Ｌ，Ｃと、制御信号に応じて各パ
   ルス列群のマーク・スペース比を変化させる手段
   とからなり、該フイルタＬ，Ｃの出力に所望の輪
   郭のパルスを得ることを特徴とする電源回路。 ２ 該マーク・スペース比を変化させる手段が、
   所定の周波数の鋸歯状波と可変直流低圧信号であ
   る該制御信号を比較する構成となつていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電源回
   路。 ３ 該せん光管への低レベル連続シンマ電流を得
   るための第２の高周波スイツチＳ２を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項のいずれかに記載の電源回路。 ４ 該フイルタ回路Ｌ，Ｃがインダクタとコンデ
   ンサからなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第３項のいずれかに記載の電源
   回路。 ５ レーザせん光管へ供給されるパルスに所望の
   輪郭を与える方法であつて、直流電源に接続され
   た高周波スイツチを用いて高周波パルス列を作
   り、制御信号に応じて該パルス列の個々のパルス
   のマーク・スペース比を変化させ、該高周波パル
   ス列から高周波成分を除去することにより、該レ
   ーザせん光管に所望の輪郭のパルス列を与える方
   法。 ６ 該高周波パルス列の低圧直流レベルを上昇せ
   しめて該せん光管へ低圧シンマ電流を供給するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方
   法。