JP2000004060A - Microwave excited gas laser oscillator - Google Patents
Microwave excited gas laser oscillatorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波放電励
起を行うマイクロ波ガスレーザ発振装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave gas laser oscillator for exciting microwave discharge.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ガスレーザ発振装置に小型化の流
れがあり、その手段として励起周波数の高周波化が進め
られている。従来、このガスレーザ発振器用電源とし
て、ＤＣおよび数１００ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波
電源が用いられているが、価格、制御性に問題があり、
現在では、マイクロ波励起のガスレーザ発信器について
種種検討されている。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a trend toward miniaturization of gas laser oscillation devices, and as a means therefor, a higher excitation frequency has been promoted. Conventionally, DC and a high-frequency power supply of several hundreds of kHz to several tens of MHz have been used as a power supply for the gas laser oscillator, but there are problems in price and controllability.
At present, various studies have been made on microwave-excited gas laser transmitters.
【０００３】以下、従来のマイクロ波ガスレーザ発振装
置について図面を参照しながら説明する。図５は従来の
マイクロ波ガスレーザ発振装置の構成を示す模式図であ
る。図５において、１はマイクロ波を発生するマグネト
ロン、２はマイクロ波を伝送する導波路、３は内部にレ
ーザガスが流れている放電管、４はマグネトロン１を駆
動するマイクロ波電源、８はレーザ光を部分透過する出
力ミラー、９は出力ミラー８と光共振器を構成する全反
射ミラーである。マイクロ波電源４は定電圧電源４０と
高電圧スイッチング電源４１とで構成される。Hereinafter, a conventional microwave gas laser oscillation device will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional microwave gas laser oscillation device. In FIG. 5, 1 is a magnetron for generating a microwave, 2 is a waveguide for transmitting a microwave, 3 is a discharge tube in which a laser gas flows, 4 is a microwave power supply for driving the magnetron 1, and 8 is a laser beam. Is a total reflection mirror that forms an optical resonator with the output mirror 8. The microwave power supply 4 includes a constant voltage power supply 40 and a high voltage switching power supply 41.
【０００４】上記構成においてその動作を説明する。定
電圧電源４０は一定電圧に制御され一定の直流電圧を出
力し高電圧スイッチング電源４１へ供給する。この定電
圧電源４０により安定したレーザ光出力を得ることがで
きる。各高電圧スイッチング電源４１は２０ｋＨｚ程度
のスイッチング電源であり、出力指令及び同期信号を受
け取り出力指令に応じたスイッチング信号にてマグネト
ロン１に発振可能な高電圧を印加する。そのとき、高電
圧スイッチング電源４１から出力されるマグネトロン電
流は完全なオフ時間を有する脈流波形となるように高電
圧昇圧部４２を構成してあり全てのマグネトロン電流波
形は同期がとれるようにしている。マグネトロン１から
でたマイクロ波は導波路２を経由して放電励起部１０に
注入される。放電励起部１０により励起されたレーザガ
スから出たレーザ光は、出力ミラー８と全反射ミラー９
とで構成されたレーザ光共振器により増幅され、その一
部が出力ミラー８から取り出される。高圧スイッチング
電源４１はマグネトロン電流検出素子４２によりマグネ
トロン電流を検出し、マグネトロン電流を一定にするよ
うにＰＷＭ制御を行っている。The operation of the above configuration will be described. The constant voltage power supply 40 is controlled to a constant voltage, outputs a constant DC voltage, and supplies it to the high voltage switching power supply 41. With this constant voltage power supply 40, a stable laser light output can be obtained. Each high-voltage switching power supply 41 is a switching power supply of about 20 kHz, receives an output command and a synchronization signal, and applies a oscillating high voltage to the magnetron 1 by a switching signal according to the output command. At this time, the high-voltage booster 42 is configured so that the magnetron current output from the high-voltage switching power supply 41 has a pulsating waveform having a complete off-time, and all magnetron current waveforms are synchronized. I have. The microwave emitted from the magnetron 1 is injected into the discharge excitation unit 10 via the waveguide 2. Laser light emitted from the laser gas excited by the discharge excitation unit 10 is output from the output mirror 8 and the total reflection mirror 9.
And a part thereof is taken out of the output mirror 8. The high-voltage switching power supply 41 detects the magnetron current with the magnetron current detection element 42 and performs PWM control so as to keep the magnetron current constant.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような従来のマイ
クロ波ガスレーザ発振装置では、高電圧スイッチング電
源をＰＷＭ制御で駆動しているため脈流動作しているマ
グネトロン電流のピーク時の位相が微妙に異なり、位相
が完全に一致している場合と比較してレーザ光出力ピー
ク値が低下するという課題があった。また、レーザ光の
間欠発振時において、間欠発振の周波数が異なる場合レ
ーザ光出力が変動するという課題があった。In such a conventional microwave gas laser oscillator, since the high voltage switching power supply is driven by PWM control, the phase at the peak of the pulsating magnetron current is delicate. In contrast, there is a problem that the peak value of the laser light output is lower than in the case where the phases are completely matched. Further, at the time of intermittent oscillation of laser light, there is a problem that the output of laser light fluctuates when the frequency of intermittent oscillation is different.
【０００６】本発明は上記の課題を解決するもので、安
定した高ピークパルス出力を可能とするマイクロ波ガス
レーザ発振装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a microwave gas laser oscillation device capable of stably outputting a high peak pulse.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、レーザガスが流れる放電
管と、前記放電管にマイクロ波を供給するマグネトロン
と、定電圧電源と該定電圧電源から電力を供給され前記
マグネトロンに電力を供給する高電圧スイッチング電源
とを有するマイクロ波電源を複数備え、前記高圧スイッ
チング電源のスイッチング駆動をすべて同一の駆動信号
で運転し、各マグネトロンの注入バラツキを前記定電圧
電源部の電圧制御にてフィードバック制御するマイクロ
波励起ガスレーザ発振装置である。In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 comprises a discharge tube through which a laser gas flows, a magnetron for supplying a microwave to the discharge tube, a constant voltage power supply and a constant voltage power supply. A plurality of microwave power supplies having a high-voltage switching power supply that is supplied with power from a voltage power supply and supplies power to the magnetron are provided, and all the switching drives of the high-voltage switching power supply are driven by the same drive signal, and injection variations of each magnetron are provided. Is a microwave-excited gas laser oscillation device that performs feedback control on voltage control of the constant voltage power supply unit.
【０００８】請求項２記載の本発明は、レーザガスが流
れる放電管と、前記放電管にマイクロ波を供給するマグ
ネトロンと、定電圧電源と該定電圧電源から電力を供給
され前記マグネトロンに電力を供給する高電圧スイッチ
ング電源とを有するマイクロ波電源を複数備え、前記マ
イクロ波電源のうちマスターマイクロ波電源に駆動信号
を入力し、該マスターマイクロ波電源からその他のスレ
ーブマイクロ波電源へ高圧スイッチング電源のスイッチ
ング駆動信号を出力し、各マグネトロンの注入バラツキ
を前記定電圧電源部の電圧制御にてフィードバック制御
するマイクロ波励起ガスレーザ発振装置である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a discharge tube through which a laser gas flows, a magnetron for supplying a microwave to the discharge tube, a constant voltage power supply, and power supplied from the constant voltage power supply to the magnetron. A plurality of microwave power supplies having a high-voltage switching power supply, a driving signal is input to a master microwave power supply among the microwave power supplies, and the high-voltage switching power supply is switched from the master microwave power supply to other slave microwave power supplies. This is a microwave-excited gas laser oscillation device that outputs a drive signal and performs feedback control of the injection variation of each magnetron by voltage control of the constant voltage power supply unit.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】請求項１、２に係わる本発明は、
前記高圧スイッチング電源のスイッチング駆動をすべて
同一の駆動信号で運転するため、断続出力時の周波数に
関わらず安定した断続出力のレーザ光が得られるという
作用を有する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention according to claims 1 and 2
Since all the switching drives of the high-voltage switching power supply are operated by the same drive signal, there is an effect that a laser beam having a stable intermittent output can be obtained regardless of the frequency at the time of the intermittent output.
【００１０】（実施の形態）以下、本発明のガスレーザ
発振装置の実施の形態について図面を参照しながら説明
する。図１は本実施形態の構成を示す模式図である。な
お、従来例と同じ構成要素には同一番号を付与してい
る。図１において、内部にレーザガスが流れる放電管３
はＮ本（Ｎ≧１）のマイクロ波の導波路２に挿入され、
マグネトロン１から出力されたマイクロ波により放電励
起部１０においてマイクロ波グロー放電が形成される。
また、Ｎ個のマグネトロン１はそれぞれのＮ個のマイク
ロ波電源により制御される。ここでＮ個のうち１台のマ
イクロ波電源をマスターマイクロ波電源４ａ、残りのマ
イクロ波電源をスレーブマイクロ波電源４ｂとしそれぞ
れの内部を構成する定電圧電源を４０ａ，４０ｂ、高圧
スイッチング電源を４１ａ，４１ｂとする。マスターマ
イクロ波電源４ａは出力指令を受け取りマスタ高圧スイ
ッチング電源４１ａのスイッチング素子のオン時間を決
定するスイッチング信号Ｓ１を作り、マグネトロンを駆
動する。マスター高圧スイッチング電源４１ａより出力
されマグネトロンのアノード、カソード間に流れるマグ
ネトロン電流はマスタ電流検出素子４２ａにより検出さ
れマスタ定電圧電源４０ａにてマグネトロン電流値が出
力指令値となるべく出力電圧をフィードバック制御す
る。これはマグネトロンの温度変化により同一のスイッ
チング信号であってもマグネトロン電流がドリフトする
のを防止するためである。また全てのスレーブマイクロ
波電源４ｂはマスタマイクロ波電源４ａのマスタ高圧ス
イッチング電源４１ａのスイッチング信号Ｓ１を受け取
り、同一のスイッチング信号Ｓ１にてスレーブ高圧スイ
ッチング電源４１ｂは動作しマグネトロンを駆動する。
スレーブ高圧スイッチング電源４１ｂより出力されるマ
グネトロン電流はスレーブ電流検出素子４２ｂにより検
出されスレーブ定電圧電源４０ｂにてマグネトロン電流
値が出力指令値となるべく出力電圧をフィードバック制
御する。このようにマイクロ波電源を構成すれば図２の
ように、従来の高圧スイッチング電源をＰＷＭ制御する
方式に比べ脈流動作する全てのマグネトロン電流のＯＮ
時間、位相がそろい同一時間内に同一エネルギーが放電
管に注入されるため、光出力も立ち上がりの早いピーク
の高い断続出力が得られる。(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of a gas laser oscillation device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the present embodiment. The same components as those in the conventional example are given the same numbers. In FIG. 1, a discharge tube 3 in which a laser gas flows is shown.
Is inserted into N (N ≧ 1) microwave waveguides 2,
A microwave glow discharge is formed in the discharge excitation unit 10 by the microwave output from the magnetron 1.
The N magnetrons 1 are controlled by respective N microwave power supplies. Here, one of the N microwave power supplies is a master microwave power supply 4a, the remaining microwave power supplies are slave microwave power supplies 4b, and the constant voltage power supplies 40a and 40b and the high-voltage switching power supply 41a are respectively included in the respective microwave power supplies. , 41b. The master microwave power supply 4a receives the output command, generates a switching signal S1 for determining the ON time of the switching element of the master high-voltage switching power supply 41a, and drives the magnetron. The magnetron current output from the master high-voltage switching power supply 41a and flowing between the anode and cathode of the magnetron is detected by the master current detecting element 42a, and the master constant voltage power supply 40a performs feedback control on the output voltage so that the magnetron current value becomes the output command value. This is to prevent the magnetron current from drifting even with the same switching signal due to a change in the temperature of the magnetron. All the slave microwave power supplies 4b receive the switching signal S1 of the master high voltage switching power supply 41a of the master microwave power supply 4a, and the slave high voltage switching power supply 41b operates and drives the magnetron with the same switching signal S1.
The magnetron current output from the slave high voltage switching power supply 41b is detected by the slave current detection element 42b, and the slave constant voltage power supply 40b performs feedback control on the output voltage so that the magnetron current value becomes the output command value. When the microwave power supply is configured in this manner, as shown in FIG. 2, all magnetron currents that operate in a pulsating manner are turned on as compared with the conventional PWM control method for a high voltage switching power supply.
Since the same energy is injected into the discharge tube within the same time with the same time and phase, an intermittent output having a fast rising peak and a high peak can be obtained.
【００１１】以下、図面を参照しながら説明する。マグ
ネトロンは一般的にアノード、カソード間に約４ｋＶの
高電圧を加えると発振が開始するが入力部にマイクロ波
漏洩防止用としてＬＣフィルタが挿入されている。図３
は断続出力時の周波数が異なる場合のマグネトロン電流
波形を示したものである。低周波数時にはマグネトロン
電圧が低下しているためＬＣフィルタのコンデンサに流
れ込む電流が増え同一の高圧スイッチング電源スイッチ
ング信号でも周波数によりマグネトロン電流検出信号に
誤差を生じる。そこで断続出力時の最初の一発目の脈流
状のマグネトロン電流を無視し２発目以降のマグネトロ
ン電流をマグネトロン電流検出信号とする。図４は断続
出力時のレーザ光エネルギーの周波数特性を示したもの
である。従来のように全てのマグネトロン電流をマグネ
トロン電流検出信号としてフィードバック制御した場合
低周波数時に１発目のマグネトロン電流が過大に流れる
ために全体のマグネトロン電流を低下させるようにフィ
ードバック制御されていたために光エネルギーも低下し
ていたものが、一発目のマグネトロン電流を無視し２発
目以降のマグネトロン電流をマグネトロン電流検出信号
としてフィードバック制御した場合は周波数によらずほ
ぼ一定したレーザ光エネルギーが得られる。A description will be given below with reference to the drawings. In general, the magnetron starts oscillating when a high voltage of about 4 kV is applied between the anode and the cathode, but an LC filter is inserted in an input portion for preventing microwave leakage. FIG.
Shows the magnetron current waveform when the frequency at the time of the intermittent output is different. When the frequency is low, the magnetron voltage is low, so that the current flowing into the capacitor of the LC filter increases, and even with the same high-voltage switching power supply switching signal, an error occurs in the magnetron current detection signal depending on the frequency. Therefore, the first pulsating magnetron current at the time of the intermittent output is ignored, and the magnetron current after the second is used as the magnetron current detection signal. FIG. 4 shows the frequency characteristics of the laser light energy at the time of intermittent output. Conventionally, when all the magnetron currents are feedback-controlled as magnetron current detection signals, the first magnetron current flows excessively at low frequencies, so feedback control was performed to reduce the entire magnetron current, resulting in light energy However, when the first magnetron current is ignored and the second and subsequent magnetron currents are feedback-controlled as magnetron current detection signals, substantially constant laser light energy is obtained irrespective of the frequency.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、安定した高ピークレーザ光が得られるマイク
ロ波励起ガスレーザ発振装置を提供することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a microwave-excited gas laser oscillation device capable of obtaining a stable high peak laser beam.
【図１】本発明のマイクロ波ガスレーザ発振装置の実施
の形態１の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a microwave gas laser oscillation device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同実施の形態１における各部スイッチング信
号、マグネトロン電流波形、レーザ光波形と従来との比
較図FIG. 2 is a diagram showing a comparison between a switching signal, a magnetron current waveform, and a laser beam waveform of each part according to the first embodiment and a conventional one;
【図３】従来のパルス周波数変化時のマグネトロン電流
波形図FIG. 3 is a conventional magnetron current waveform diagram when a pulse frequency changes.
【図４】レーザ光エネルギーの周波数特性と従来方式と
の比較図FIG. 4 is a diagram showing a comparison between a frequency characteristic of laser light energy and a conventional method.
【図５】従来のマイクロ波ガスレーザ発振装置の構成を
示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional microwave gas laser oscillation device.
１ マグネトロン ２ 導波路 ３ 放電管 ４ａ マスターマイクロ波電源 ４ｂ スレーブマイクロ波電源 ４０ａ マスター定電圧電源 ４０ｂ スレーブ定電圧電源 ４１ａ マスター高圧スイッチング電源 ４１ｂ スレーブ高圧スイッチング電源 ４２ａ マスター電流検出素子 ４２ｂ スレーブ電流検出素子 ８ 出力ミラー ９ 全反射ミラー １０ 放電励起部 Ｓ１ スイッチング信号 Ｓ２ マグネトロン電流検出信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetron 2 Waveguide 3 Discharge tube 4a Master microwave power supply 4b Slave microwave power supply 40a Master constant voltage power supply 40b Slave constant voltage power supply 41a Master high voltage switching power supply 41b Slave high voltage switching power supply 42a Master current detecting element 42b Slave current detecting element 8 Output Mirror 9 total reflection mirror 10 discharge excitation section S1 switching signal S2 magnetron current detection signal
Claims (2)
管にマイクロ波を供給するマグネトロンと、定電圧電源
と該定電圧電源から電力を供給され前記マグネトロンに
電力を供給する高電圧スイッチング電源とを有するマイ
クロ波電源を複数備え、前記高圧スイッチング電源のス
イッチング駆動をすべて同一の駆動信号で運転し、各マ
グネトロンの注入バラツキを前記定電圧電源部の電圧制
御にてフィードバック制御するマイクロ波励起ガスレー
ザ発振装置。1. A discharge tube through which a laser gas flows, a magnetron that supplies microwaves to the discharge tube, a constant voltage power supply, and a high voltage switching power supply that is supplied with power from the constant voltage power supply and supplies power to the magnetron. A microwave-excited gas laser oscillation device comprising a plurality of microwave power supplies, wherein the switching drive of the high-voltage switching power supply is all driven by the same drive signal, and the injection variation of each magnetron is feedback-controlled by voltage control of the constant-voltage power supply unit. .
管にマイクロ波を供給するマグネトロンと、定電圧電源
と該定電圧電源から電力を供給され前記マグネトロンに
電力を供給する高電圧スイッチング電源とを有するマイ
クロ波電源を複数備え、前記マイクロ波電源のうちマス
ターマイクロ波電源に駆動信号を入力し、該マスターマ
イクロ波電源からその他のスレーブマイクロ波電源へ高
圧スイッチング電源のスイッチング駆動信号を出力し、
各マグネトロンの注入バラツキを前記定電圧電源部の電
圧制御にてフィードバック制御するマイクロ波励起ガス
レーザ発振装置。2. A discharge tube through which a laser gas flows, a magnetron for supplying microwaves to the discharge tube, a constant voltage power supply, and a high voltage switching power supply supplied with power from the constant voltage power supply and supplying power to the magnetron. Comprising a plurality of microwave power supplies having a driving signal input to a master microwave power supply among the microwave power supplies, and outputting a switching drive signal of a high voltage switching power supply from the master microwave power supply to other slave microwave power supplies;
A microwave-excited gas laser oscillation device that performs feedback control of injection variation of each magnetron by voltage control of the constant voltage power supply unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16192199A JP2000004060A (en) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | Microwave excited gas laser oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16192199A JP2000004060A (en) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | Microwave excited gas laser oscillator |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14089698A Division JP2982791B1 (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Microwave-excited gas laser oscillator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000004060A true JP2000004060A (en) | 2000-01-07 |
Family
ID=15744574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16192199A Pending JP2000004060A (en) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | Microwave excited gas laser oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000004060A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8142098B2 (en) | 2006-07-31 | 2012-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Assembly member and method of manufacturing assembly member |
| JP2015018831A (en) * | 2013-07-08 | 2015-01-29 | 株式会社大真空 | Method for hermetically sealing electronic component |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP16192199A patent/JP2000004060A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8142098B2 (en) | 2006-07-31 | 2012-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Assembly member and method of manufacturing assembly member |
| JP2015018831A (en) * | 2013-07-08 | 2015-01-29 | 株式会社大真空 | Method for hermetically sealing electronic component |
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