JPS6338875B2 - - Google Patents
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- JPS6338875B2 JPS6338875B2 JP56070558A JP7055881A JPS6338875B2 JP S6338875 B2 JPS6338875 B2 JP S6338875B2 JP 56070558 A JP56070558 A JP 56070558A JP 7055881 A JP7055881 A JP 7055881A JP S6338875 B2 JPS6338875 B2 JP S6338875B2
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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
-
- 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
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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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/102—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/104—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers
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- Lasers (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、放電をレーザ励起源とするレーザ
に関し、とくにレーザを使用する側の要請に応じ
てレーザ光強度を高速制御することを可能とする
装置とその方法に関するものである。
に関し、とくにレーザを使用する側の要請に応じ
てレーザ光強度を高速制御することを可能とする
装置とその方法に関するものである。
従来この種の装置として代表的なものとして第
１図に示す、直流放電式CO2レーザがあつた。図
において１は陰極、２は陽極で板状、３は放電空
間、５はガス流で約200トールの圧力で封入され
ているCO2、N2、Heの混合気体が循環する。６
は全反射鏡、７は部分反射鏡、８は容器、９はレ
ーザビームを示す矢印、１０はレンズ、１１は加
工対象物の金属板、２０は直流電流、２１は安定
化抵抗である。陰極１は針状で光軸方向に多数並
置され、それぞれに安定化抵抗２１が接続されて
いる。
１図に示す、直流放電式CO2レーザがあつた。図
において１は陰極、２は陽極で板状、３は放電空
間、５はガス流で約200トールの圧力で封入され
ているCO2、N2、Heの混合気体が循環する。６
は全反射鏡、７は部分反射鏡、８は容器、９はレ
ーザビームを示す矢印、１０はレンズ、１１は加
工対象物の金属板、２０は直流電流、２１は安定
化抵抗である。陰極１は針状で光軸方向に多数並
置され、それぞれに安定化抵抗２１が接続されて
いる。
次に動作について説明する。
陰極１と陽極２との間に直流放電が生成され、
レーザガスを励起する。部分反射鏡７と全反射鏡
６で共振器が構成され、放電電気エネルギーの約
10％がレーザビーム９として容器８外に出る。レ
ーザービーム９はレンズ１０で集光され金属板１
１に照射される。放電エネルギーは直流電源２０
から安定化抵抗２１を介して供給される。安定化
抵抗２１は放電空間３においてアーク放電に転移
するのを阻止する目的で設けられている。
レーザガスを励起する。部分反射鏡７と全反射鏡
６で共振器が構成され、放電電気エネルギーの約
10％がレーザビーム９として容器８外に出る。レ
ーザービーム９はレンズ１０で集光され金属板１
１に照射される。放電エネルギーは直流電源２０
から安定化抵抗２１を介して供給される。安定化
抵抗２１は放電空間３においてアーク放電に転移
するのを阻止する目的で設けられている。
従来の装置は以上のように構成されているので
レーザ出力を高速度で変化させることが不可能で
あつた。それは次の理由による。
レーザ出力を高速度で変化させることが不可能で
あつた。それは次の理由による。
直流放電の安定性は電気回路的には安定化抵坑
２１、物理的には陰極１の近傍に自動的に形成さ
れる陰極ドロツプの局部的高電界の作用で持続的
に放出される電子流によつて保たれるものであ
る。陰極ドロツプが安定に形成されるに至る時間
は１〜10ｍsecの程度である。従つて従来例では
10ｍsec以上の高速度で放電のエネルギーを変え
ることは、放電のアークへの局部的な転移をもた
らし、これがレーザの性能を低下せしめる故に、
極めて困難であつた。従つて、放電エネルギーの
変化によつてレーザ出力を高速制御することも極
めて困難であつた。
２１、物理的には陰極１の近傍に自動的に形成さ
れる陰極ドロツプの局部的高電界の作用で持続的
に放出される電子流によつて保たれるものであ
る。陰極ドロツプが安定に形成されるに至る時間
は１〜10ｍsecの程度である。従つて従来例では
10ｍsec以上の高速度で放電のエネルギーを変え
ることは、放電のアークへの局部的な転移をもた
らし、これがレーザの性能を低下せしめる故に、
極めて困難であつた。従つて、放電エネルギーの
変化によつてレーザ出力を高速制御することも極
めて困難であつた。
よつて従来装置は連続発振として用いられるの
が一般的である。
が一般的である。
レーザビーム９をレンズ１０によつて集光し、
金属板１１に照射し、金属板１１をｘ、ｙ方向に
等速（２ｍ／min）で移動して得た切断例を模式
的に第２図に示す。第２図において直線部Ａにく
らべ、折曲り部Ｂの切断状態は不良となる。これ
か折曲り部Ｂで一瞬、金属板１１が静止し、そこ
に大量のレーザエネルギーが注入されることによ
る。これを回避するには、たとえば折曲り部Ｂの
位置で極く短時間（５ｍsec）の間、レーザ出力
を低下させる必要があるが、これを従来装置で行
なうことは、上述の通り、放電安定性確保の面か
ら極めて困難である。
金属板１１に照射し、金属板１１をｘ、ｙ方向に
等速（２ｍ／min）で移動して得た切断例を模式
的に第２図に示す。第２図において直線部Ａにく
らべ、折曲り部Ｂの切断状態は不良となる。これ
か折曲り部Ｂで一瞬、金属板１１が静止し、そこ
に大量のレーザエネルギーが注入されることによ
る。これを回避するには、たとえば折曲り部Ｂの
位置で極く短時間（５ｍsec）の間、レーザ出力
を低下させる必要があるが、これを従来装置で行
なうことは、上述の通り、放電安定性確保の面か
ら極めて困難である。
従来のレーザは以上のようにレーザ出力を高速
で制御し難い欠点があり、加工用途から不満足な
ものであつた。
で制御し難い欠点があり、加工用途から不満足な
ものであつた。
この発明は放電を無声放電にかえるとともに、
電圧印加法を改めることにより、上記従来の装置
の欠点を解消したものである。
電圧印加法を改めることにより、上記従来の装置
の欠点を解消したものである。
以下、この発明の一実施例を説明する。第３図
において３０は誘電体電極で、金属板３２の放電
面が誘電体３１で被覆されて成る。３３は金属電
極、３４は高周波電源、３５は高周波電源３４の
出力電圧を、予め記憶させた指令信号に基づいて
制御する制御装置である。放電空間３には無声放
電が生成される。無声放電では誘電体電極３０と
金属電極３３の間にかかる電圧波高値と１サイク
ルの放電エネルギーの関係は第４図に示すように
ほぼ直線関係がある。放電エネルギーは１サイク
ルごとに間歇的に注入され、なおかつ安定な放電
が維持されている。放電電力は、従つて電圧波高
値に直線的に依存し、電源周波数に比例する。
において３０は誘電体電極で、金属板３２の放電
面が誘電体３１で被覆されて成る。３３は金属電
極、３４は高周波電源、３５は高周波電源３４の
出力電圧を、予め記憶させた指令信号に基づいて
制御する制御装置である。放電空間３には無声放
電が生成される。無声放電では誘電体電極３０と
金属電極３３の間にかかる電圧波高値と１サイク
ルの放電エネルギーの関係は第４図に示すように
ほぼ直線関係がある。放電エネルギーは１サイク
ルごとに間歇的に注入され、なおかつ安定な放電
が維持されている。放電電力は、従つて電圧波高
値に直線的に依存し、電源周波数に比例する。
次に、放電電力とレーザ出力の関係は第５図に
示すように、レーザ出力は放電電力に直線的に依
存する。
示すように、レーザ出力は放電電力に直線的に依
存する。
この発明はこのような知見に基づいてなされた
もので、以下詳細に説明する。
もので、以下詳細に説明する。
第６図はこの発明の一実施例を説明するための
図で、同図ａは高周波電源３４に入力される制御
信号イの波形図で、第２図に示した例と同様の加
工を施す場合の例を示し、時刻t1からt2までの
間、ｘ方向に進み、時刻t2からt3の間に90度方向
を変え、時刻t3からt4の間にｙ方向に進んで加工
を終えるものとする。第６図ｂはこの場合の高周
波印加電圧の変化を示し、時刻t2からt3の間、信
号電圧イで振幅変調された形で低下する。第６図
ｃは、高周波印加電圧１サイクル当りの放電エネ
ルギの変化を示す図で、時刻t2からt3の間、印加
電圧の低下に見合うだけ減小する。第６図ｄはレ
ーザ出力の変化を示す図で、時刻t2からt3の間、
レーザ出力が減小する。なお、レーザ出力の立ち
上り、立ち下りの時間は約0.05ｍsecであつて極
めて短く、信号電圧イの波形に追従したレーザ出
力が得られる。
図で、同図ａは高周波電源３４に入力される制御
信号イの波形図で、第２図に示した例と同様の加
工を施す場合の例を示し、時刻t1からt2までの
間、ｘ方向に進み、時刻t2からt3の間に90度方向
を変え、時刻t3からt4の間にｙ方向に進んで加工
を終えるものとする。第６図ｂはこの場合の高周
波印加電圧の変化を示し、時刻t2からt3の間、信
号電圧イで振幅変調された形で低下する。第６図
ｃは、高周波印加電圧１サイクル当りの放電エネ
ルギの変化を示す図で、時刻t2からt3の間、印加
電圧の低下に見合うだけ減小する。第６図ｄはレ
ーザ出力の変化を示す図で、時刻t2からt3の間、
レーザ出力が減小する。なお、レーザ出力の立ち
上り、立ち下りの時間は約0.05ｍsecであつて極
めて短く、信号電圧イの波形に追従したレーザ出
力が得られる。
このようにして加工した金属板１１は、第７図
に示すように、直線部Ａ、折曲り部Ｂとも一様に
なる。
に示すように、直線部Ａ、折曲り部Ｂとも一様に
なる。
なお、加工用用途によれば信号電圧、追従すべ
きレーザ出力の種類は数多くあり、たとえば第８
図に示す信号電圧ａとレーザ出力ｂを得ることも
でき、それにより第９図に示すような文字の高速
加工切断がプログラミング制御できることにな
る。
きレーザ出力の種類は数多くあり、たとえば第８
図に示す信号電圧ａとレーザ出力ｂを得ることも
でき、それにより第９図に示すような文字の高速
加工切断がプログラミング制御できることにな
る。
上記実施例では、信号電圧に従つて、電極への
印加電圧を振幅変調したものを示したが、無声放
電の電力は周波数に依存する関係もあるので、周
波数変調によつて同様の効果を発揮することも可
能である。
印加電圧を振幅変調したものを示したが、無声放
電の電力は周波数に依存する関係もあるので、周
波数変調によつて同様の効果を発揮することも可
能である。
この発明は以下説明したように、少なくとも一
方を誘電体電極とした両電極間に高周波電圧を印
加して無声放電を生成させてレーザを励起させる
ように構成されたものにおいて、上記両電極間に
印加する高周波電圧を上下させ、またはその周波
数を増減させて当該レーザ出力を増減させる手段
を備えたことを特徴とするもので、レーザ光の使
用上の要請に応じてその出力を高速制御すること
ができ、実用上大きな効果が得られる。
方を誘電体電極とした両電極間に高周波電圧を印
加して無声放電を生成させてレーザを励起させる
ように構成されたものにおいて、上記両電極間に
印加する高周波電圧を上下させ、またはその周波
数を増減させて当該レーザ出力を増減させる手段
を備えたことを特徴とするもので、レーザ光の使
用上の要請に応じてその出力を高速制御すること
ができ、実用上大きな効果が得られる。
第１図は従来のレーザの構成を示す図、第２図
はそのレーザを用いた加工例を示す正面図、第３
図はこの発明の一実施例の構成を示す図、第４図
はこの発明の動作原理に関連し、１サイクルの放
電エネルギーと電圧波高値の関係を示す説明図、
同じく第５図は、レーザ出力と放電電力の関係を
示す説明図、第６図はこの実施例の動作を説明す
るための図で、同図ａは信号波形図、同図ｂは高
周波印加電圧の波形図、同図ｃは高周波印加電圧
の１サイクル当りの放電エネルギ量を示す特性
図、同図ｄはレーザ出力特性図、第７図はこの実
施例による加工例を示す正面図、第８図はこの発
明の他の実施例を説明するための図で同図ａは信
号電圧波形図、同図ｂはレーザ出力波形図、第９
図はその加工例を示す正面図である。 図において、１は陰極、２は陽極、３は放電空
間、５はガス流、６は全反射鏡、７は部分反射
鏡、９はレーザビーム、２０は直流電源、３０は
誘電体電極、３１は誘電体、３３は金属電極、３
４は高周波電源、３５は制御装置である。なお、
図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
はそのレーザを用いた加工例を示す正面図、第３
図はこの発明の一実施例の構成を示す図、第４図
はこの発明の動作原理に関連し、１サイクルの放
電エネルギーと電圧波高値の関係を示す説明図、
同じく第５図は、レーザ出力と放電電力の関係を
示す説明図、第６図はこの実施例の動作を説明す
るための図で、同図ａは信号波形図、同図ｂは高
周波印加電圧の波形図、同図ｃは高周波印加電圧
の１サイクル当りの放電エネルギ量を示す特性
図、同図ｄはレーザ出力特性図、第７図はこの実
施例による加工例を示す正面図、第８図はこの発
明の他の実施例を説明するための図で同図ａは信
号電圧波形図、同図ｂはレーザ出力波形図、第９
図はその加工例を示す正面図である。 図において、１は陰極、２は陽極、３は放電空
間、５はガス流、６は全反射鏡、７は部分反射
鏡、９はレーザビーム、２０は直流電源、３０は
誘電体電極、３１は誘電体、３３は金属電極、３
４は高周波電源、３５は制御装置である。なお、
図中同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 少なくとも一方を誘電体電極とした両電極間
に高周波電圧を印加して無声放電を生成させてレ
ーザを励起させるように構成されたものにおい
て、上記両電極間に印加する高周波電圧を上下さ
せ、またはその周波数を増減させて当該レーザ出
力を増減させる手段を備えたことを特徴とする無
声放電式レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56070558A JPS57186381A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Silent discharge type laser |
| US06/374,864 US4507537A (en) | 1981-05-11 | 1982-05-04 | Silent discharge-type laser device |
| EP82104086A EP0065699B1 (en) | 1981-05-11 | 1982-05-11 | A silent discharge-type laser device |
| DE8282104086T DE3275685D1 (en) | 1981-05-11 | 1982-05-11 | A silent discharge-type laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56070558A JPS57186381A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Silent discharge type laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57186381A JPS57186381A (en) | 1982-11-16 |
| JPS6338875B2 true JPS6338875B2 (ja) | 1988-08-02 |
Family
ID=13434974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56070558A Granted JPS57186381A (en) | 1981-05-11 | 1981-05-11 | Silent discharge type laser |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4507537A (ja) |
| EP (1) | EP0065699B1 (ja) |
| JP (1) | JPS57186381A (ja) |
| DE (1) | DE3275685D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119883U (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-27 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2185846B (en) * | 1986-01-24 | 1989-12-20 | Ferranti Plc | Ring laser |
| GB2187881A (en) * | 1986-03-11 | 1987-09-16 | Komatsu Mfg Co Ltd | Silent discharge laser |
| US20050271096A1 (en) * | 2004-04-12 | 2005-12-08 | Rolland Zeleny | Laser output temperature compensation |
| US9645510B2 (en) | 2013-05-20 | 2017-05-09 | Asml Netherlands B.V. | Method of controlling a radiation source and lithographic apparatus comprising the radiation source |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2133206A5 (ja) * | 1971-04-13 | 1972-11-24 | Comp Generale Electricite | |
| US4180784A (en) * | 1977-09-19 | 1979-12-25 | The Boeing Company | Frequency modulated electrical discharge laser |
| US4154530A (en) * | 1977-12-22 | 1979-05-15 | National Semiconductor Corporation | Laser beam error correcting process |
| JPS54154988A (en) * | 1978-05-29 | 1979-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | Silent discharge type gas laser device |
| JPS55124290A (en) * | 1979-03-20 | 1980-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | Voiceless discharge type gas laser device |
| JPS5642392A (en) * | 1979-09-17 | 1981-04-20 | Hitachi Ltd | Discharge of gas laser device |
-
1981
- 1981-05-11 JP JP56070558A patent/JPS57186381A/ja active Granted
-
1982
- 1982-05-04 US US06/374,864 patent/US4507537A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-05-11 EP EP82104086A patent/EP0065699B1/en not_active Expired
- 1982-05-11 DE DE8282104086T patent/DE3275685D1/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119883U (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0065699B1 (en) | 1987-03-11 |
| DE3275685D1 (en) | 1987-04-16 |
| EP0065699A3 (en) | 1983-06-15 |
| EP0065699A2 (en) | 1982-12-01 |
| US4507537A (en) | 1985-03-26 |
| JPS57186381A (en) | 1982-11-16 |
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