JP2000269570A - 放電励起ガスレーザ発振器およびこの放電励起ガスレーザ発振器を用いたレーザ発振方法 - Google Patents

放電励起ガスレーザ発振器およびこの放電励起ガスレーザ発振器を用いたレーザ発振方法

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JP2000269570A
JP2000269570A JP6902299A JP6902299A JP2000269570A JP 2000269570 A JP2000269570 A JP 2000269570A JP 6902299 A JP6902299 A JP 6902299A JP 6902299 A JP6902299 A JP 6902299A JP 2000269570 A JP2000269570 A JP 2000269570A
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JP
Japan
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discharge
power
laser
power supply
output
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JP6902299A
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Naoki Miki
直樹 三木
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低出力時におけるレーザ強度分布の偏りをな
くすことのできる放電励起ガスレーザ発振器およびこの
放電励起ガスレーザ発振器を用いたレーザ発振方法を提
供する。 【解決手段】 循環するレーザガスに、レーザビームL
Bの光軸L方向に分割された複数の分割放電電極5A、
5B、5Cのうち、電力供給手段7A、7B、7Cによ
り電力を供給された分割放電電極5A、5B、5Cが放
電してレーザビームLBを出力するので、レーザ利得分
布がレーザビームLBの光軸Lと直角方向に均一とし、
レーザ強度分布も均一とすることができる。これによ
り、低出力時における加工速度や面粗度の改善を図るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、放電励起ガスレ
ーザ発振器およびこの放電励起ガスレーザ発振器を用い
たレーザ発振方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6を参照するに、従来より放電励起に
よるガスレーザ発振器101では、真空容器103の内
部に放電電極105が設けられており、この放電電極1
05に電力を供給する電源107が設けられている。ま
た、真空容器103の内部には、ガス流を円滑にするた
めの送風機109が設けられている。
【0003】このようなレーザ発振器101では、放電
空間(放電電極面積)がそのレーザ発振器101の最大
仕様(出力)に合わせて予め決定されている。
【0004】すなわち、図6に示されているような三軸
直交型のレーザ発振器101の場合には、放電電極10
5の面積が、レーザ発振器101における最大出力時に
全面積が放電するように設計されている。
【0005】これは、放電電極105の面積が必要面積
より小さい場合には、放電電力最大時に異常なアーク放
電を起こして光変換効率を大幅に低下させるし、また必
要面積より大きい場合には、小さいときのような異常な
アーク放電を起こさないが、やはり光変換効率を低下さ
せるためである。これは、軸流タイプのレーザ発振器で
も同様であり、やはり適正な電極面積が設定されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の技術にあっては、放電面積が最大出力に合わせ
て決定されているため、低出力時には放電電極105の
一部しか放電しないこととなる。また、その放電する部
分も一定していないので、例えばガス下流側の一部(図
7(A)参照)であったり、光軸方向の出力ミラー側
(図7(B)参照)であったり、まちまちである。
【0007】図8には、前述した図6に示されている三
軸直交型レーザ発振器101の断面が示されている。す
なわち、電源107から電力を供給されて放電する放電
電極105が対向して設けられており、この放電電極1
05間をガスが流れるように送風機109が設けられ、
加熱されたガスを冷却する熱交換器111が設けられて
いる。
【0008】このような三軸直交型レーザ発振器101
では、図9(A)、(B)に示されているように放電電
極105の間を光路Lが形成され、リアミラー113お
よび折返りミラー115,117で反射されて、出力ミ
ラー119からレーザ光LBが出力されるようになって
いる。例えば、放電電極105の放電面積が最大出力時
の1/4の出力時には、図10(A)、(B)に示され
ているように放電電極105の一部でのみ放電すること
になり、図11に示されているように、レーザの利得分
布をこれに従うこととなる。
【0009】すなわち、図12(A)、(B)、(C)
を参照するに、最大出力時と低出力時で出力されるレー
ザの強度分布が異なり、最終的には切断性能に差が出て
しまうので、図12(B)に示した理想的な強度分布に
比べ、従来の図12(C)に示した低出力時の強度分布
では、加工速度や面粗度が劣るという問題がある。これ
は、軸流型のレーザ発振器についても同様のことがいえ
る。
【0010】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、低出力時におけるレ
ーザ強度分布の偏りをなくすことのできる放電励起ガス
レーザ発振器およびこの放電励起ガスレーザ発振器を用
いたレーザ発振方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1による発明の放電励起ガスレーザ発振器
は、循環するレーザガスにおいて放電部が放電すること
によりレーザビームを出力する放電励起ガスレーザ発振
器であって、前記放電部が、前記レーザビームの光軸方
向に分割された複数の放電電極と、この複数の放電電極
に独立して放電電力を供給する電力供給手段と、を備え
てなることを特徴とするものである。
【0012】従って、循環するレーザガスに、放電部で
あるレーザビームの光軸方向に分割された複数の放電電
極のうち、電力供給手段により電力を供給された放電電
極が放電してレーザビームを出力する。
【0013】請求項2による発明の放電励起ガスレーザ
発振器は、請求項1記載の放電励起ガスレーザ発振器に
おいて、前記電力供給手段が、前記各放電電極ごとに設
けられている複数の電源を有すること、を特徴とするも
のである。
【0014】従って、電力を供給する電力供給手段であ
る複数の電源のうち、使用すべき放電電極のために設け
られている電源からのみ電力を供給する。
【0015】請求項3による発明の放電励起ガスレーザ
発振器は、請求項1記載の放電励起ガスレーザ発振器に
おいて、前記電力供給手段が、前記各放電電極に接続さ
れた1個の電源と、この電源からの電力を独立してオン
・オフすべく前記各放電電極ごとに設けられている電源
スイッチと、を備えてなることを特徴とするものであ
る。
【0016】従って、使用すべき放電電極に電力をオン
・オフする電源スイッチをオンとして、各放電電極に接
続された1個の電源から電力を供給する。
【0017】請求項4による発明のレーザ発振方法は、
請求項1記載の放電励起ガスレーザ発振器において、前
記放電電極の一つが規定以上の電力となった場合には、
他の電極へ電力を分配すること、を特徴とするものであ
る。
【0018】従って、レーザ出力に応じて1個づつ順に
放電電極に電力を供給し、供給される電力が規定値以上
となったら次の放電電極にも電力を供給する。
【0019】請求項5による発明のレーザ発振方法は、
請求項4記載のレーザ発振方法において、前記規定の電
力が、最大レーザ出力時の電力を放電電極の個数で割っ
た値の50%であること、を特徴とするものである。
【0020】従って、レーザ出力に応じて1個づつ順に
放電電極に電力を供給し、供給される電力が、最大レー
ザ出力時の電力を放電電極の個数で割った値の50%以
上となったら次の放電電極にも電力を供給する。
【0021】請求項6による発明のレーザ発振方法は、
請求項4記載のレーザ発振方法において、前記電力の分
配を、レーザ出力指令またはこれに相当する放電電力に
より行うこと、を特徴とするものである。
【0022】従って、放電電極への電力の供給は、レー
ザ出力指令またはこれに相当する放電電力により決定す
る。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。
【0024】図1には、この発明に係る放電励起ガスレ
ーザ発振器1が示されている。このレーザ発振器1で
は、真空容器3の内部に複数(ここでは3個)に分割さ
れた放電電極5A、5B、5Cが光軸L方向に並んで設
けられており、各放電電極5A、5B、5Cごとに各々
電源7A、7B、7Cが接続されて放電電力を供給する
ようになっている。また、真空容器3内部には、ガス流
を円滑にするための送風機9が設けられている。
【0025】従って、加工に要求されるレーザビームの
強度に応じて、レーザ出力指令や放電電力により使用す
べき放電電極5A、5B、5Cの電源7A、7B、7C
に指令を与えて、放電する放電電極5A、5B、5Cと
各電力を決定する。
【0026】このレーザ発振器1では、最大出力時に各
放電電極5A、5B、5Cの合計面積が放電するように
設定されている。そして、低出力時には、例えば放電電
極5Aのみが放電するように電源7Aから電力を供給
し、ある規定以上の出力(例えば最大レーザ出力時の電
力を放電電極の個数で割った値の50%以上)が必要と
なったときには放電電極5Aと放電電極5Bが放電する
ように電源7Aおよび電源7Bに指令する。さらに大き
な出力が必要な場合には、放電電極5A、5B、5Cが
放電するように、電源7A、7B、7Cに指令する。
【0027】例えば、前述の従来技術の欄で説明した図
10(A)(B)の出力に相当する出力を得るために
は、図2(A)に示されているように、電源7Aと電源
7Bの一部から電力を供給するようにする。
【0028】これにより、図2(B)に示されているよ
うに、光軸L(図2(B)において紙面直交方向)と直
角方向のレーザ利得分布は最大出力時と同様となり、レ
ーザ出力にかかわらずレーザ強度分布も均一とすること
ができる。
【0029】なお、この発明は前述の発明の実施の形態
に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、
その他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述
の発明の実施の形態においては、3個に分割した放電電
極5A、5B、5Cを設けたが、この数を増やすと、よ
り細かな出力の調整を行うことができる。
【0030】また、図1に示したように、前述の発明の
実施の形態におけるレーザビームでは、各放電電極5
A、5B、5Cに各々独立した電源7A、7B、7Cを
設けたが、図3に示されているレーザ発振器11のよう
に、一個の電源13に放電電極5A、5B、5Cを並列
に接続し、各放電電極5A、5B、5Cに電力を供給す
るためのスイッチ15A、15B、15Cを設けて、電
力の供給を行うようにしても良い。
【0031】また、前述の発明の実施の形態において
は、対向する放電電極5A、5B、5Cの両側を分割し
たが、一方のみ分割し、他方は共通で用いるようにして
も良い。
【0032】また、前述の発明の実施の形態において
は、三軸直交型のレーザ発振器1、11について説明し
たが、図4に示されているような軸流型のレーザ発振器
17についても同様である。すなわち、複数個(ここで
は例えば2個)に分割された放電管19A、19Bに対
して各々放電電力を供給する電源21A、21Bを設
け、低出力時には例えば放電管19Aのみ放電させるよ
うにする。これにより、図5(A)、(B)に示されて
いるように、光軸Lと直角方向のレーザ利得は均一とな
り、強度分布も前述の図2(B)に示されているように
一定となる。また、放電管19Aには出力ミラー23
が、放電管19Bにはリアミラー25が設けられてお
り、中央にはガス流を円滑にするための送風機27が設
けられている。なお、図5(C)には、従来における強
度分布が示されている。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よる放電励起ガスレーザ発振器では、循環するレーザガ
スに、放電部であるレーザビームの光軸方向に分割され
た複数の放電電極のうち、電力供給手段により電力を供
給された放電電極が放電してレーザビームを出力するの
で、レーザ利得分布をレーザビームの光軸と直角方向に
均一とし、レーザ強度分布も均一とすることができる。
これにより、低出力時における加工速度や面粗度の改善
を図ることができる。
【0034】請求項2の発明による放電励起ガスレーザ
発振器では、電力を供給する電力供給手段である複数の
電源のうち、使用すべき放電電極のために設けられてい
る電源からのみ電力を供給するので、必要な放電電極に
のみ電力を供給することができる。
【0035】請求項3の発明による放電励起ガスレーザ
発振器では、使用すべき放電電極に電力をオン・オフす
る電源スイッチをオンとして、各放電電極に接続された
1個の電源から電力を供給するので、必要な放電電極に
のみ電力を供給することができる。
【0036】請求項4の発明による放電励起ガスレーザ
発振器では、レーザ出力に応じて1個づつ順に放電電極
に電力を供給し、供給される電力が規定値以上となった
ら次の放電電極にも電力を供給するので、所望の強度の
レーザ出力を得ることができる。
【0037】請求項5の発明による放電励起ガスレーザ
発振器では、レーザ出力に応じて1個づつ順に放電電極
に電力を供給し、供給される電力が、最大レーザ出力時
の電力を放電電極の個数で割った値の50%以上となっ
たら次の放電電極にも電力を供給するので、所望の強度
のレーザ出力を得ることができる。
【0038】請求項6の発明による放電励起ガスレーザ
発振器では、放電電極への電力の供給は、レーザ出力指
令またはこれに相当する放電電力により決定するので、
所望の強度のレーザ出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る放電励起ガスレーザ発振器を示
す構成図である。
【図2】(A)(B)は、低出力時における放電電極の
放電状態を示す説明図である。
【図3】この発明に係る別の放電励起ガスレーザ発振器
を示す構成図である。
【図4】この発明に係るさらに別の放電励起ガスレーザ
発振器を示す構成図である。
【図5】(A)(B)はこの発明に係る放電励起ガスレ
ーザ発振器による出力状態を示し、(C)は従来におけ
る低出力時の出力状態を示す説明図である。
【図6】従来におけるレーザ発振器を示す構成図であ
る。
【図7】(A)、(B)は、従来における低出力時の放
電電極の放電状態を示す説明図である。
【図8】従来におけるレーザ発振器を示す構成図であ
る。
【図9】(A)(B)は、代表的な光路と放電電極との
関係を示す説明図である。
【図10】(A)(B)は、低出力時における放電状態
を示す説明図である。
【図11】レーザの利得分布を示すグラフである。
【図12】(A)〜(C)は、レーザ出力の強度分布を
示す説明図である。
【符号の説明】
1、17 レーザ発振器 5 放電電極(放電部) 7A、7B、7C、13、21 電源(電力供給手段) 15A、15B、15C 電源スイッチ(電力供給手
段)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 循環するレーザガスにおいて放電部が放
    電することによりレーザビームを出力する放電励起ガス
    レーザ発振器であって、前記放電部が、前記レーザビー
    ムの光軸方向に分割された複数の放電電極と、この複数
    の放電電極に独立して放電電力を供給する電力供給手段
    と、を備えてなることを特徴とする放電励起ガスレーザ
    発振器。
  2. 【請求項2】 前記電力供給手段が、前記各放電電極ご
    とに設けられている複数の電源を有すること、を特徴と
    する請求項1記載の放電励起ガスレーザ発振器。
  3. 【請求項3】 前記電力供給手段が、前記各放電電極に
    接続された1個の電源と、この電源からの電力を独立し
    てオン・オフすべく前記各放電電極ごとに設けられてい
    る電源スイッチと、を備えてなることを特徴とする請求
    項1記載の放電励起ガスレーザ発振器。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の放電励起ガスレーザ発振
    器において、前記放電電極の一つが規定以上の電力とな
    った場合には、他の電極へ電力を分配すること、を特徴
    とするレーザ発振方法。
  5. 【請求項5】 前記規定の電力が、最大レーザ出力時の
    電力を放電電極の個数で割った値の50%であること、
    を特徴とする請求項4記載のレーザ発振方法。
  6. 【請求項6】 前記電力の分配を、レーザ出力指令また
    はこれに相当する放電電力により行うこと、を特徴とす
    る請求項4または5記載のレーザ発振方法。
JP6902299A 1999-03-15 1999-03-15 放電励起ガスレーザ発振器およびこの放電励起ガスレーザ発振器を用いたレーザ発振方法 Pending JP2000269570A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10103509B2 (en) 2015-07-14 2018-10-16 Gigaphoton Inc. Excimer laser device

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