JPH03250678A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、高電圧側及び低電圧側電極間に、高周波電源
により高周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放電
を行うレーザ装置に関するものである。

（従来の技術） 各種レーザ加工に使用される、レーザガス圧力数１０ｔ
ｏｒｒ〜２００ｔｏｒｒ程度で高周波放電を発生させて
レーザ励起を行うレーザ装置の一例を第４図に示した。

なお、第４図は、高周波電源とレーザ発振部を表してい
る。即ち、高周波電源１は励振部２とパワーアンプ部３
より構成されており、励振部２で発生した周波数ｆ（通
常１３゜５６　ＨＭ　ｚ±２ＫＨｚ）の高周波電力は、
パワーアンプ部３により増幅され、特性インピーダンス
５０Ωの同軸ケーブル４によりインピーダンス整合をと
るための整合器５を経てレーザ放電部の高電圧側電極６
ａに供給される。一方、低電圧側電極６ｂは接地されて
いる。

また、高電圧側電極６ａと低電圧側電極６ｂ間に供給さ
れた高周波電圧は、各電極に隣接して配設された誘電体
７ａ及び７ｂを介してレーザガスに印加され、高周波放
電８を発生させる。なお、図には示していないが、高周
波放電によるガス温度上昇を防ぐため、誘電体７ａ、７
ｂ間にはレーザガスを流している。さらに、前記高周波
放電８を挟んで、反射鏡９と部分反射鏡１０を配置して
レーザ共振器を構成することにより、レーザ発振を行い
、レーザ光１１を得るように構成されている。なお、レ
ーザ光１１を変調する必要があるときには、励振部２に
外部よりパルス変調信号１２を送ればよい。

一方、パワーアンプ部３は、高周波信号を増幅するため
の真空管１３、出力インピーダンス調整用コンデンサＣ
，、Ｃ２及びインダクタンスＬ１より構成され、前記真
空管１３には、真空管を動作させるための直流の高電圧
が印加されており、さらに、この直流分を高周波出力側
に通さないためのコンデンサＣ３が接続されている。ま
た、インピーダンス整合をとるための整合器５は逆り形
であり、可変コンデンサＣ４とインダクタンスＬ２より
構成されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の様な構成を有する従来のレーザ装
置においては、以下に述べる様な解決すべき課題があっ
た。

即ち、放電入力の変化に伴い、放電抵抗が変化し、高周
波電源１の出力インピーダンスと不整合が生じ、それに
伴って反射波電力が発生して高周波電源１に悪影響を及
ぼしていた。また、従来のレーザ装置はパルス制御性能
は非常に優れているものの、高周波電源１自体が非常に
高価なものであった。

本発明は、上記の様な従来技術の欠点を解消するために
提案されたもので、その目的は、放電入力の変化に対し
て、回路条件の不整合を和らげ、高周波電源に対する反
射波電力を抑制することのできる、安価なレーザ装置を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、高電圧側電極と低電圧側電極間に高周波電源
によって高周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放
電を発生するレーザ装置において、前記高周波電源とし
て、その発振周波数が高周波放電の負荷変動に伴って変
化する自励式電源を用いたことを特徴とするものである
。

（作用） 本発明のレーザ装置は、高周波電源として自励式電源を
用いているため、発振回路中のり、Ｃ１：よって決まる
発振周波数ｆに対して、その近傍子１０％程度発振周波
数を変動させることができる。

したがって、放電入力に依存する放電インピーダンスの
変化に対応して、高周波電源の周波数を変動させること
ができるため、放電部との不整合状態を緩和することが
できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて具体的に説
明する。なお、第４図に示した従来形と同一の部材には
同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例のレーザ装置は、第１図に示した様に、自励式
高周波電源とレーザ発振部（放電部）とから構成されて
いる。即ち、高周波電源の高周波発振部２０は、高周波
をトランス結合により放電負荷側に取出しやすいコルピ
ッツ回路で構成され、高周波を発振するための真空管（
三極管）２１、発振周波数ｆを決めるコンデンサＣ５，
Ｃ６及び負荷との結合トランスを兼ねたインダクタンス
し３より構成されている。また、真空管２１には、真空
管を動作させるための直流の高電圧が印加されており、
さらに、この直流分を高周波出力側に通さないだめのコ
ンデンサＣ７が取付けられている。

また、前記高周波発振部２０で発生した周波数ｆ（周波
数変動幅的±１０％）の高周波電力は、トランス結合２
２を介してレーザ放電部の高電圧側電極６ａと低電圧側
電極６ｂに供給されるように構成されている。ここで、
トランス結合２２は、ある放電入力条件において（例え
ば、最大放電入力）、高周波発振部２０の出力インピー
ダンスとレーザ放電部のインピーダンスとの整合をとる
ことができるように、−次側と二次側の巻数比を調整し
ている。

なお、このとき、高周波発振部２０で発生する発振周波
数ｆは、 ｆ＝１／２π、ｖ’　１　／Ｌ３　・（１／Ｃ＋　＋　
１　／Ｃ２）・・・（１）であり、放電負荷の変動に伴
って発振周波数ｆが変化して、不整合状態による反射電
力を和らげる働きがある。また、本実施例の場合、レー
ザ光１１をパルス変調するときには、真空管２１のグリ
ッドに外部よりパルス変調信号１２を送れば良い。

この様な構成を有する本実施例のレーザ装置における作
用について以下に述べる。

即ち、本実施例のレーザ装置においては、トランス結合
２２より負荷側をみた放電抵抗ｒは、トランスの一次側
及び二次側の巻き数比に依存した関係で、−次側の抵抗
値と表すことができる。したがって、第１図の回路を等
価的に考えると、二次側の放電抵抗ｒは一次側のインダ
クタンスＬ３に直列に接続した抵抗性Ｒとみなすことが
できる。

即ち、理想トランスの場合には、−次側、二次側の巻き
数をそれぞれｎ　１　＋　　ｎ　２とすると、Ｒ＝（ｎ
＋　／ｎ２）　２藝ｒ となる。また、この時、高周波発振部２０の発振周波数
ｆ。は、並列共振回路を考えることにより、ｆｏ＝１／
２π ・Ｊ　１　／Ｌ３　・（Ｌ／ＣＩ　＋１　／Ｃ２）−Ｒ
２／　Ｌ　２・・・（２） と表される。よって、放電抵抗ｒの変化により、高周波
発振部２０の発振周波数ｆ。は変化することがわかる。

また、本実施例の効果を第２図及び第３図を参照して説
明する。即ち、放電入力と放電抵抗ｒの関係を示した第
２図において、放電抵抗ｒは高周波放電の放電入力の増
加により増加し、また、発振周波数ｆ。と放電抵抗ｒの
関係を示した第３図において、発振周波数ｆ。の増加に
より放電抵抗ｒが減少することがわかる。なお、本実施
例においては、放電入力を１００ＯＷにして、発振周波
数が１０ＭＨｚで放電回路の整合がとれるようにしてい
る。例えば、この時、放電入力を下げていくと、第２図
にし、たがって放電抵抗ｒが低下していくが、従来のレ
ーザ装置においては、発振周波数が変化しないので、放
電回路の整合状態が満足されず、高周波電源の方に反射
電力がもどり、高周波電源に悪影響を及ぼしていた。し
かし、本実施例においては、（２）式にしたがって発振
周波数ｆ。が変化する。即ち、放電抵抗ｒが低下すると
等価的な抵抗値Ｒが低下するので、発振周波数ｆｏが増
加し、その結果、高周波電源自身が整合状態を維持でき
るように作用する。したがって、放電入力を変化させて
も、放電部と高周波電源間の不整合状態を緩和すること
ができる。

この様に、本実施例によれば、高周波放電部と高周波電
源間の不整合状態を緩和することができ、不整合状態に
より生じる反射電力による高周波電源への悪影響をなく
すことができる。また、構成が簡単であるため従来の高
周波電源に比べて安価なレーザ用高周波電源を得ること
ができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、自励式高周波電源を半導体を用いて構成しても同様
な効果が得られる。また、二次側の負荷回路中に整合器
を用いても良い。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、高周波電源として、
その発振周波数が高周波放電の負荷変動に伴って変化す
る自励式電源を用いることにより、放電入力の変化に対
して、回路条件の不整合を和らげ、高周波電源に対する
反射波電力を抑制することのできる、安価なレーザ装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ装置の一実施例を示す回路図、
第２図は放電入力と放電抵抗の関係を示す図、第３図は
発振周波数と放電抵抗の関係を示す図、第４図は従来の
レーザ装置の一例を示す回路図である。 １・・・高周波電源、２・・・励振部、３・・・パワー
アンプ部、４・・・同軸ケーブル、５・・・整合器、６
ａ・・・高電圧側電極、６ｂ・・・低電圧側電極、７ａ
、７ｂ・・・誘電体、８・・・高周波放電、９・・・反
射鏡、１０・・・部分反射鏡、１１・・・レーザ光、１
２・・・パルス変調信号、１３・・・真空管、２０・・
・高周波発振部、２１・・・真空管、２２・・・トラン
ス結合。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高電圧側電極と低電圧側電極間に高周波電源によって高
   周波電圧を印加し、誘電体を隔てて高周波放電を発生す
   るレーザ装置において、 前記高周波電源として、その発振周波数が高周波放電の
   負荷変動に伴って変化する自励式電源を用いたことを特
   徴とするレーザ装置。