JPH07106679A - ガスレ−ザ発振装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間停止後の運転直後において発生する
消費電力の増大を軽減すること及びカソード電極２から
飛散するスパッタによる放電管３、出力鏡４、パワーモ
ニタ鏡５等の寿命低下を大幅に軽減すること 【構成】 レーザ出力基準信号回路ＬＲＦを大小２系
統とし、領域判別回路ＢＤＳによってレーザ出力値Ｐｏ
ｕｔの動作領域を判別して、放電電力値Ｐｉｎの増加に
対してレーザ出力値Ｐｏｕｔが減少する出力低下領域に
入ったときに、予め定めた条件内にあるとき又はタイマ
回路ＴＭ１に設定された時間だけレーザ出力高基準信号
Ｌｒｈからレーザ出力低基準信号Ｌｒｓに切り換えて、
放電管３の内部の放電電力値Ｐｉｎを低下させて単調増
加領域に戻しレーザ出力値Ｐｏｕｔを制御することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスレーザ発振装
置の制御方法の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来の制御方法を使用した直流
放電励起によるガスレーザ発振装置のブロック図であ
る。

【０００３】同図において、レーザ共振器６の内部のア
ノード電極１とカソード電極２との間に直流高電圧電源
回路ＤＨＶから直流電力を供給して、放電管３の内部の
レーザ媒質をプラズマ放電（直流放電）させて、放電に
よって励起したレーザ光７を出力鏡４から出力する。
又、放電によって励起したレーザ光７の一部をパワーモ
ニタ鏡５からパワーモニタ用レーザ光８として出力す
る。このパワーモニタ用レーザ光８は、レーザ出力検出
回路ＬＲＤによってレーザ出力検出信号Ｌｒｄに変換さ
れて、レーザ出力レベル変換回路ＬＶＣに入力する。

【０００４】レーザ出力レベル変換回路ＬＶＣの出力信
号Ｌｖｃは、レーザ出力基準比較回路ＣＭ１に入力して
レーザ出力基準信号回路ＬＲＦの出力信号Ｌｒｆと比較
される。レーザ出力基準比較回路ＣＭ１の出力信号Ｃｍ
１は、第１の誤差増幅回路ＡＭ１に入力し第１の誤差増
幅信号Ａｍ１として出力される。この第１の誤差増幅信
号Ａｍ１と放電電流検出回路ＤＩＤによって検出された
放電電流検出信号Ｄｉｄを放電電流レベル変換回路ＤＶ
Ｃによってレベル調整した放電電流レベル変換信号Ｄｖ
ｃとがレーザ出力放電比較回路ＣＭ２に入力される。

【０００５】これら両信号を比較したレーザ出力放電比
較回路ＣＭ２の出力信号Ｃｍ２は、第２の誤差増幅回路
ＡＭ２によって増幅して直流高電圧電源回路ＤＨＶに入
力して、この直流高電圧電源回路ＤＨＶの出力電流の電
流値と第１の誤差増幅回路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１とが
同じになるように制御される。第２の誤差増幅回路ＡＭ
２の出力信号Ａｍ２は、過電流保護回路ＯＩＰを経てお
り直流高電圧電源回路ＤＨＶの出力電流を制限してい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図２は、直流放電励起
ガスレーザ発振装置の放電管３の内部の放電電力値Ｐｉ
ｎとレーザ出力値Ｐｏｕｔとの一般的な関係を示す特性
図である。

【００１１】ガスレーザ発振装置は、連続して使用して
いる定常状態においては、レーザ共振器６の内部の媒質
に水分、塵埃等の不純物が極めて少ないために、図２の
曲線Ａに示すように、放電電力値Ｐｉｎが増加するとレ
ーザ出力値Ｐｏｕｔが増加する単調増加形の特性曲線が
得られる。

【００１２】次に、直流放電励起のガスレーザ発振装置
において、放電管３の内部の放電電力値Ｐｉｎと放電管
３の内部に流れる放電電流値Ｉとの関係は、放電電流値
Ｉが増加するのに伴い放電電力値Ｐｉｎが増加する。従
って、この場合の放電電流値Ｉとレーザ出力値Ｐｏｕｔ
との関係は、図２の横軸である放電電力値Ｐｉｎを放電
電流値Ｉに置き代えた特性に類似し、放電電流値Ｉが増
加するとレーザ出力値Ｐｏｕｔが増加する特性となる。

【００１３】しかし、ガスレーザ発振装置を長期間（例
えば二日間以上）停止させた場合は、真空漏れ、レーザ
ガス供給系の不良等によって水分、塵埃等を含んだ大気
（以下、大気という）を混入し、レーザ媒質中の成分が
変化する。この結果、長期間停止した後にガスレーザ発
振装置を運転すると、図２の特性曲線Ｂに示すように放
電電力値Ｐｉｎの大きい領域で放電が不安定になり、特
性曲線上に放電電力値Ｐｉｎを増加させてもレーザ出力
値Ｐｏｕｔが逆に低下する領域、すなわち、放電電流値
Ｉを増加させてもレーザ出力値Ｐｏｕｔが逆に低下する
領域が発生する。

【００２０】放電管３の内部の放電電力値Ｐｉｎとレー
ザ出力値Ｐｏｕｔとの関係が図２の特性曲線Ｂであると
きに、図１に示した従来の制御方法を使用して、ガスレ
ーザ発振装置の出力を制御すると、以下の問題点が発生
する。

【００２１】図１の従来のフィードバック制御方法にお
いては、レーザ出力基準信号Ｌｒｆを増加させると、第
１の誤差増幅回路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１が増加するの
で、直流高電圧電源回路ＤＨＶは、放電電力値Ｐｉｎを
増加させる方向に出力電流値を制御する。また、レーザ
出力基準信号Ｌｒｆを減少させると、第１の誤差増幅回
路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１が減少するので、直流高電圧
電源回路ＤＨＶは、放電電力値Ｐｉｎを減少させる方向
に出力電流値を制御する。従って、図２の特性曲線Ａ又
は特性曲線Ｂ上の極大点Ｂａよりも左の領域（以下、単
調増加領域という）では、放電電力値Ｐｉｎが増加する
とレーザ出力値Ｐｏｕｔが増加する単調増加形の特性曲
線となる。この単調増加形特性曲線Ｂ上の極大点Ｂａ又
は特性曲線Ｃ上の極大点Ｃａのレーザ出力値Ｐｏｕｔよ
りも小さい範囲内に、レーザ出力基準信号Ｌｒｆの設定
値を設定する限りにおいては、従来の制御方法でも直流
高電圧電源回路ＤＨＶの出力電流値即ち放電電流値Ｉを
制御することによって、レーザ出力値Ｐｏｕｔを正常に
動作させることが可能である。

【００２２】しかし、放電電力値Ｐｉｎとレーザ出力値
Ｐｏｕｔとの関係が図２に示す特性曲線Ｂにおいて、所
定のレーザ出力設定値Ｐａが得られるようにレーザ出力
基準信号Ｌｒｆを設定して運転したときは、以下の問題
点が発生する。レーザ発振装置が動作を開始すると特性
曲線Ｂ上のレーザ出力値Ｐｏｕｔの動作点は、原点０か
ら極大点Ｂａの方向に進む。しかしレーザ出力値Ｐｏｕ
ｔの動作点が、極大点Ｂａとなるレーザ出力設定値Ｐｂ
に達してもまだ所定のレーザ出力設定値Ｐａまで到達し
ていないために、第１の誤差増幅回路ＡＭ１の出力値が
さらに増加して、放電電力値Ｐｉｎを増加させる方向に
直流高電圧電源回路ＤＨＶの出力電流値即ち放電電流値
Ｉを増加させる。そのために、レーザ出力値Ｐｏｕｔの
動作点は、特性曲線Ｂ上のＢａからさらに右方向へ移動
するが、この領域は前述したように、放電電力値Ｐｉｎ
を増加させてもレーザ出力値Ｐｏｕｔが減少する領域、
即ち極大点Ｂａよりも右の領域（以下出力低下領域とい
う）であるために、過電流保護回路ＯＩＰで定められた
放電電力値Ｐｉｎの最も高い点である特性曲線Ｂ上のＢ
ｂまで移動して保持する。

【００２３】さらに、ガスレーザ発振装置を続けて運転
したときに、放電によって分解されたガスは新鮮なガス
に交換する必要があるので、常にガスを排気して新鮮な
ガスを供給しながら運転する。その結果、大気を混入し
たレーザ媒質中の成分は、時間と共に徐々に高精度にな
り、レーザ出力値Ｐｏｕｔは時間と共に徐々に上昇して
いく。

【００２４】従って、特性曲線Ｂ上のレーザ出力値Ｐｏ
ｕｔの動作点が、前述した単調増加領域にあるときは、
時間の経過と共にレーザ出力値Ｐｏｕｔが徐々に上昇し
て、図２の特性曲線Ｂから特性曲線Ｃまで変化し、特性
曲線Ｃ上の極大点Ｃａがレーザ出力基準信号Ｌｒｆの設
定した所定のレーザ出力設定値Ｐａに到達する。しか
し、レーザ出力値Ｐｏｕｔの動作点が一旦出力低下領域
に入ってしまった場合、特性曲線Ｃ上の極大点Ｃａが時
間経過とともに増加して、所定のレーザ出力設定値Ｐａ
に到達しても、特性曲線Ｃ上の動作点Ｃｂでは、第１の
誤差増幅回路ＡＭ１の出力値が増加して、放電電力値Ｐ
ｉｎを増加する方向に直流高電圧電源回路ＤＨＶの出力
電流値即ち放電電流値Ｉを増加させたままで、レーザ出
力値Ｐｏｕｔの動作点は逆方向のＣｂからＣａに移動す
ることができない。

【００２５】このように、従来の制御方法においては、
通常のフィードバック制御をしているためにレーザ出力
値Ｐｏｕｔの動作点が一旦出力低下領域に陥るとレーザ
出力値Ｐｏｕｔは、過電流保護回路ＯＩＰで定められた
放電電力値Ｐｉｎの最も高い点を保持する。しかも特性
曲線上の極大点がレーザ出力基準信号Ｌｒｆによって設
定された所定のレーザ出力設定値Ｐａに到達しても放電
電力値Ｐｉｎを低下させてレーザ出力値Ｐｏｕｔの動作
点を極大点で動作させることができなかった。

【００２６】このように、レーザ出力値Ｐｏｕｔの動作
点が出力低下領域で動作するときは、放電電力値Ｐｉｎ
が最大値と成っているので、消費電力量が増える。しか
も、レーザ共振器６の内部の放電電流密度が高くなり、
放電管３の内部に局部的に高電流密度で細い放電路、即
ち、ストリーマ放電が発生しやすくなる。その結果、カ
ソード電極２からスパッタが発生しやすくなり、そのス
パッタが放電管３、出力鏡４、パワーモニタ鏡５等に付
着してこれらの寿命を短くするという欠点がある。

【００２７】そこで、本発明の目的は、レーザ出力値Ｐ
ｏｕｔを検出し、レーザ出力基準信号Ｌｒｆに一致する
ように放電管３の内部の放電電力値Ｐｉｎ即ち放電電流
値Ｉを制御するガスレーザ発振装置において、簡単な回
路を追加するだけで、長期間停止後の運転直後に発生す
る消費電力の増大を軽減すること及び過大な消費電力に
よって起こるカソード電極から飛散するスパッタによる
放電管３、出力鏡４、パワーモニター鏡５等の寿命の低
下を軽減することができるガスレーザ発振装置の制御方
法を提供することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明のガスレーザ発振
装置は、図１のブロック図に示すように、出力鏡４とパ
ワーモニタ鏡５とを含む２枚以上の鏡の間に、絶縁体に
よって放電管３を形成して、この放電管３の両端に、ア
ノード電極１とカソード電極２とを含む２個以上の電極
を配置し、この両電極間に高電圧を印加する直流高電圧
電源回路ＤＨＶを接続して、放電管３の内部のレーザ媒
質をプラズマ放電させてレーザ励起を行う空間を持つレ
ーザ共振器６と、パワーモニタ鏡５から出力されるパワ
ーモニタ用レーザ光８を検出してモニター用レーザ光検
出信号に変換するレーザ出力検出回路ＬＲＤと、レーザ
出力検出回路ＬＲＤの出力信号Ｌｒｄをレベル変換する
レーザ出力レベル変換回路ＬＶＣと、レーザ出力値を設
定してレーザ出力基準信号Ｌｒｆを出力するレーザ出力
基準信号回路ＬＲＦと、レーザ出力レベル変換回路ＬＶ
Ｃの出力値とレーザ出力基準信号Ｌｒｆの設定値とを比
較するレーザ出力基準比較回路ＣＭ１と、レーザ出力基
準比較回路ＣＭ１の出力信号Ｃｍ１を増幅する第１の誤
差増幅回路ＡＭ１と、直流高電圧電源回路ＤＨＶから出
力されてアノード電極１からカソード電極２に流れる放
電電流の放電電流値Ｉを検出して放電電流検出信号Ｄｉ
ｄを出力する放電電流検出回路ＤＩＤと、放電電流検出
信号Ｄｉｄをレベル変換する放電電流レベル変換回路Ｄ
ＶＣと、第１の誤差増幅回路ＡＭ１の出力値と放電電流
レベル変換回路ＤＶＣの出力値とを比較するレーザ出力
放電比較回路ＣＭ２と、レーザ出力放電比較回路ＣＭ２
の出力信号Ｃｍ２を増幅する第２の誤差増幅回路ＡＭ２
と、第２の誤差増幅回路ＡＭ２の出力信号Ａｍ２によっ
て直流高電圧電源回路ＤＨＶの出力電流値を制限する過
電流保護回路ＯＩＰから形成されたガスレーザ発振装置
において、パワーモニタ用レーザ光８を検出し、レーザ
出力基準信号Ｌｒｆに一致するように放電管３の内部の
放電電流値Ｉを制御して放電電力値Ｐｉｎを制御する通
常のガスレーザ発振装置の制御方法に適用される。

【００３１】上記の従来技術に適用される本発明のガス
レーザ発振装置の特徴は、図３のブロック図に示すよう
に、図１に示したレーザ出力基準信号回路ＬＲＦがレー
ザ出力高基準信号Ｌｒｈを出力するレーザ出力高基準信
号回路ＬＲＨとレーザ出力低基準信号Ｌｒｓを出力する
レーザ出力低基準信号回路ＬＲＳとの大小２系統から構
成される。又、パワーモニタ用レーザ光８の検出信号と
レーザ出力高基準信号Ｌｒｈ又はレーザ出力低基準信号
Ｌｒｓとの比較信号Ｃｍ１を増幅する第１の誤差増幅回
路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１を入力とする領域判別回路Ｂ
ＤＳによってレーザ出力値Ｐｏｕｔの動作領域を判別す
る。そして、放電電力値Ｐｉｎの増加に対してレーザ出
力値Ｐｏｕｔが減少する出力低下領域に入ったときは、
予め定めた条件内にあるとき又はタイマ回路ＴＭ１に設
定された時間だけ基準信号切換回路ＣＨＳによって、レ
ーザ出力高基準信号Ｌｒｈからレーザ出力低基準信号Ｌ
ｒｓに切り換えて放電管３の内部の放電電力値Ｐｉｎを
低下させ、単調増加領域に戻してレーザ出力値Ｐｏｕｔ
を制御する方法である。

【００４０】

【実施例】［実施例…図３の説明］図３は、本発明の制
御方法を実施するガスレーザ発振装置である。

【００４１】図３において、ＢＤＳは単調増加領域と出
力低下領域とを判別する領域判別回路、ＬＲＳはレーザ
出力低基準信号回路、ＬＲＨはレーザ出力高基準信号回
路、ＣＨＳは領域判別回路ＢＤＳからの出力信号Ｂｄｓ
を、レーザ出力高基準信号Ｌｒｈ又はレーザ出力低基準
信号Ｌｒｓに切り換える基準切換信号Ｃｈｓを出力する
基準信号切換回路である。この基準信号切換回路ＣＨＳ
は、レーザ出力低基準信号Ｌｒｓに切り換わるとその信
号は、予め定めた条件内又は設定された時間だけ継続
し、予め定めた条件外又は設定時間経過後は、レーザ出
力高基準信号Ｌｒｈに戻す切り換え回路であって、ある
時間を設定するときはタイマ回路が使用される。

【００４２】ＳＯＰは基準信号切換回路ＣＨＳの出力信
号Ｃｈｓによってレーザ出力高基準信号Ｌｒｈ又はレー
ザ出力低基準信号Ｌｒｓを切り換えるスイッチオペアン
プである。ＯＰＳはスイッチオペアンプＳＯＰの内部の
低出力オペアンプであり基準信号切換回路ＣＨＳの出力
信号Ｃｈｓが高出力のときに切り換えられてレーザ出力
低基準信号Ｌｒｓを出力する。ＯＰＨはスイッチオペア
ンプＳＯＰの内部の高出力オペアンプであって基準信号
切換回路ＣＨＳの出力信号Ｃｈｓが低出力の時に切り換
えられてレーザ出力高基準信号Ｌｒｈを出力する。図３
の他の構成部品は、図１に示した従来の制御方法を行う
装置と同機能の構成部品に同符号を付して説明を省略す
る。

【００４３】図３の装置において、長期間停止後に、ガ
スレーザ発振装置の運転を行なった場合、運転直後の放
電電力値Ｐｉｎとレーザ出力値Ｐｏｕｔとの関係を図２
の特性曲線Ｂに示す。レーザ出力高基準信号Ｌｒｈの設
定値がレーザ出力設定値Ｐａであるときは、以下の動作
を行う。ガスレーザ発振装置の運転直後においては、特
性曲線Ｂ上のレーザ出力値Ｐｏｕｔの動作点は、原点０
から特性曲線Ｂの極大点Ｂａを通り越し、過電流保護回
路ＯＩＰによって制限された放電電流値Ｐｉｎの最大値
Ｂｂまで移動して、放電電流値Ｉは飽和放電電流値Ｉｍ
を保持する。

【００４４】このときレーザ出力基準比較回路ＣＭ１
は、レーザ出力検出回路ＬＲＤの出力信号Ｌｒｄをレベ
ル変換したレーザ出力レベル変換信号Ｌｖｃの値とレー
ザ出力高基準信号Ｌｒｈの値とを比較してレーザ出力基
準比較信号Ｃｍ１を出力する。このレーザ出力基準比較
信号Ｃｍ１を入力とする第１の誤差増幅回路ＡＭ１の出
力信号Ａｍ１の値は飽和した値となって放電電流値Ｉ
は、Ｉｓ≦Ｉ≦Ｉｍ（以下、ＨＩＧＨレベルという）と
なる。

【００４５】運転が継続して安定状態になると、第１の
誤差増幅回路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１が単調増加領域で
使用され、この出力信号Ａｍ１の値は飽和した値Ｉｓよ
りも低い値となって放電電流値Ｉは、Ｉ＜Ｉｓ（以下，
ＬＯＷレベルという）となる。

【００４６】領域判別回路ＢＤＳは、第１の誤差増幅回
路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１が単調増加領域にあるか出力
低下領域にあるかを判別する。この第１の誤差増幅回路
ＡＭ１の出力信号Ａｍ１がＨＩＧＨレベルのときは、こ
の第１の誤差増幅信号Ａｍ１が出力低下領域の値である
とみなして、領域判別回路ＢＤＳはＬＯＷレベルの出力
信号Ｂｄｓを出力する。また第１の誤差増幅回路ＡＭ１
の出力信号Ａｍ１がＬＯＷレベルのときは、この第１の
誤差増幅信号が単調増加領域の値であるとみなして、領
域判別回路ＢＤＳはＨＩＧＨレベルの出力信号Ｂｄｓを
出力する。

【００４７】従って、前述したレーザ出力値Ｐｏｕｔの
動作点が出力低下領域にあるときは、過電流保護回路Ｏ
ＩＰで制限された放電電力値Ｐｉｎの最大値Ｂｂまで移
動して、放電電流値Ｉは飽和放電電流値Ｉｍを保持す
る。逆に、第１の誤差増幅回路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１
がＨＩＧＨレベルとなったときは、領域判別回路ＢＤＳ
はＬＯＷレベルの出力信号Ｂｄｓとなり、基準信号切換
回路ＣＨＳの例えばタイマ回路ＴＭ１に入力される。

【００４８】領域判別回路ＢＤＳによってタイマ回路Ｔ
Ｍ１にＬＯＷレベルの出力信号Ｂｄｓが入力されると、
タイマ回路ＴＭ１は設定時間（例えば１０秒）だけＨＩ
ＧＨレベルの基準切換信号Ｃｈｓを出力してこのＨＩＧ
Ｈレベルの基準切換信号Ｃｈｓを保持する。この基準信
号切換回路ＣＨＳ（タイマ回路ＴＭ１）から出力された
ＨＩＧＨレベルの出力信号Ｃｈｓは、スイッチオペアン
プＳＯＰに入力され、このスイッチオペアンプＳＯＰは
低出力オペアンプＯＰＳに切り換えられてレーザ出力低
基準信号Ｌｒｓを出力する。

【００５０】次に、図３の本発明の制御方法を実施する
装置の動作と図２の特性図との関係を説明する。

【００５１】長期間（例えば二日間以上）停止後にガス
レーザ発振装置を運転すると、運転直後のレーザ出力値
Ｐｏｕｔは、図２の特性曲線Ｂとなる。そこでまず第１
に、レーザ出力高基準信号Ｌｒｈの設定値がレーザ出力
設定値Ｐａを指令するとレーザ出力値Ｐｏｕｔの動作点
は、特性曲線Ｂ上のＰｉｎの最大値Ｂｂとなる。

【００５２】次に、この放電電力値Ｐｉｎを検出してレ
ーザ出力低基準信号Ｌｒｓの設定値に切り換えると、レ
ーザ出力設定値はＰｃに切り換わる。このレーザ出力低
基準信号Ｌｒｓの設定値に対応したレーザ出力設定値Ｐ
ｃは、レーザ出力高基準信号Ｌｒｈの設定値に対応した
レーザ出力設定値Ｐａよりも低く、かつ特性曲線Ｂ上の
放電電力値Ｐｉｎの最大値Ｂｂの値よりも低いので、第
１の誤差増幅回路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１は低下する。
したがって、直流高電圧電源回路ＤＨＶの出力電流値即
ち放電電流値Ｉが低下する方向に制御するために、放電
電力値Ｐｉｎの最大値Ｂｂは、特性曲線Ｂ上を左に移動
して、単調増加領域のレーザ出力低基準信号Ｌｒｓの設
定値に対応したレーザ出力設定値Ｐｃとの交点である動
作点Ｂｃで動作し、放電電力値Ｐｉｎを低下させてこの
値を保持する。

【００５３】この動作点Ｂｃの保持時間は、前述したよ
うに、タイマ回路ＴＭ１で設定されており、設定時間経
過後にレーザ出力低基準信号Ｌｒｓの設定値に対応した
レーザ出力設定値Ｐｃからレーザ出力高基準信号Ｌｒｈ
の設定値に対応したレーザ出力設定値Ｐａに戻るため
に、レーザ出力値Ｐｏｕｔの動作点は特性曲線Ｂ上のＢ
ｃから右へ移動し、再度放電電力値Ｐｉｎの最大値Ｂｂ
に移行し、以後前述した動作を繰り返す。

【００５４】前述した動作を繰り返すうちに、特性曲線
Ｂが時間経過と共に移動して特性曲線Ｃとなった場合、
レーザ出力低基準信号Ｌｒｓの設定値に対応したレーザ
出力設定値Ｐｃでのレーザ出力値Ｐｏｕｔの動作点Ｃｃ
は、レーザ出力高基準信号Ｌｒｈの設定値に対応したレ
ーザ出力設定値Ｐａに変化した時点で右に移動するが、
特性曲線Ｃとレーザ出力高基準信号Ｌｒｈの設定値に対
応したレーザ出力設定値Ｐａとの交点Ｃａで動作し保持
する。

【００５５】従って、本発明の制御方法においては、長
期間停止させたことによって発生するレーザ出力値Ｐｏ
ｕｔと放電電力値Ｐｉｎとの関係が、図２の特性曲線Ｂ
上にあるときに、図２の出力低下領域にレーザ出力値Ｐ
ｏｕｔの動作点が入っても、即座に自動的にこの領域か
ら脱出して単調増加領域に戻すことができるので、放電
電力値Ｐｏｕｔを減少させて、消費電力の増大を軽減す
ること及び電極からのスパッタによる放電管３、出力鏡
４、パワーモニタ鏡５等の寿命低下を大幅に軽減するこ
とができる。

【００５６】さらに時間経過によるレーザ出力値Ｐｏｕ
ｔの上昇時に出力低下領域が存在しても、レーザ出力値
Ｐｏｕｔの極大点がレーザ出力高基準信号Ｌｒｈの設定
値に対応したレーザ出力設定値Ｐａに到達した時点でレ
ーザ出力値Ｐｏｕｔを制御して、レーザ出力高基準信号
Ｌｒｈの設定値に対応したレーザ出力設定値Ｐａと一致
させることができる。

【００５７】図３の実施例において、放電電流レベル変
換回路ＤＶＣ、レーザ出力レベル変換回路ＬＶＣ、第１
の誤差増幅回路ＡＭ１及び第２の誤差増幅回路ＡＭ２の
全部又は一部を省略したり、図３に示す回路の一部を兼
用したり変更したりすることができる。

【００６０】図４は、本発明の制御方法を実施するため
の領域判別回路ＢＤＳの実施例の回路図であり、以下に
動作を説明する。

【００６１】同図において、第１の誤差増幅回路ＡＭ１
の出力信号Ａｍ１がＨＩＧＨレベルとなり、領域判別回
路ＢＤＳの入力端子にＨＩＧＨレベルの信号Ａｍ１が入
力されると、第１の比較回路ＣＰ１によって第１の比較
電圧Ｖ１と比較され、入力信号Ａｍ１が第１の比較電圧
Ｖ１よりも高ければＨＩＧＨレベルの信号を出力する。
第１の比較回路ＣＰ１の出力値は、第１の抵抗器Ｒ１、
第２の抵抗器Ｒ２及びコンデンサＣ１から形成される積
分回路を設けることによって遅延されて、第２の比較回
路ＣＰ２に入力し、第２の比較電圧Ｖ２と比較される。
このとき第１の比較回路ＣＰ１の出力値が第２の比較電
圧Ｖ２よりも高ければ第２の比較回路ＣＰ２の出力端子
からＬＯＷレベルの信号Ｂｄｓが出力される。従って、
領域判別回路ＢＤＳの入力信号Ａｍ１に対して出力信号
Ｂｄｓは反転し、しかも積分回路によって時間遅れを生
じる。この時間遅れによって、過渡状態の信号又はレー
ザ出力検出回路ＬＲＤの検出の遅れが影響しないように
している。

【００７０】

【発明の効果】本発明のパワーモニタ用レーザ光８を検
出し、レーザ出力高基準信号Ｌｒｈに一致するように放
電管３の内部の放電電力値Ｐｉｎを制御するガスレーザ
発振装置において、パワーモニタ用レーザ光８の検出信
号とレーザ出力高基準信号Ｌｒｈ又はレーザ出力低基準
信号Ｌｒｓとの比較信号Ｃｍ１又はこの比較信号Ｃｍ１
を増幅する第１の誤差増幅回路ＡＭ１の出力信号Ａｍ１
によってレーザ出力値Ｐｏｕｔの動作領域を判別し、レ
ーザ出力高基準信号Ｌｒｈ又はレーザ出力低基準信号Ｌ
ｒｓに切り換えることによって放電電力値Ｐｉｎを切り
換える簡単な回路の追加だけで、長期間停止後の運転直
後において発生する消費電力の増大を軽減すること及び
電極から飛散するスパッタによる放電管３、出力鏡４、
パワーモニタ鏡５等の寿命低下を大幅に軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の制御方法を使用した直流放電励起のガス
レーザ発振装置のブロック図である。

【図２】直流放電励起のガスレーザ発振装置の放電電力
値Ｐｉｎとレーザ出力値Ｐｏｕｔとの関係を示す特性図
である。

【図３】本発明の制御方法を実施する直流放電励起のガ
スレーザ発振装置の例を示すブロック図である。

【図４】本発明の制御方法を実施するための領域判別回
路ＢＤＳの実施例の回路図である。

【符号の説明】

１ アノード電極 ２ カソード電極 ３ 放電管 ４ 出力鏡 ５ パワーモニタ鏡 ６ レーザ共振器 ７ レーザ光 ８ パワーモニタ用レーザ光 ９ 放電 ＬＲＤ レーザ出力検出回路 ＬＶＣ レーザ出力レベル変換回路 ＤＶＣ 放電電流レベル変換回路 ＤＩＤ 放電電流検出回路 ＬＲＦ レーザ出力基準信号回路 ＣＭ１ レーザ出力基準比較回路 ＣＭ２ レーザ出力放電比較回路 ＡＭ１ 第１の誤差増幅回路 ＡＭ２ 第２の誤差増幅回路 ＯＩＰ 過電流保護回路 ＤＨＶ 直流高電圧電源回路 ＢＤＳ 領域判別回路 ＣＨＳ 基準信号切換回路 ＴＭ１ タイマ回路 ＬＲＳ レーザ出力低基準信号回路 ＬＲＨ レーザ出力高基準信号回路 ＯＰＳ 低出力オペアンプ ＯＰＨ 高出力オペアンプ ＳＯＰ スイッチオペアンプ ＣＰ１ 第１の比較回路 ＣＰ２ 第２の比較回路 Ｖ１ 第１の比較電圧 Ｖ２ 第２の比較電圧 Ｒ１ 第１の抵抗器 Ｒ２ 第２の抵抗器 Ｃ１ コンデンサ Ｌｒｄ レーザ出力検出信号 Ｌｖｃ レーザ出力レベル変換信号 Ｄｖｃ 放電電流レベル変換信号 Ｄｉｄ 放電電流検出信号 Ｌｒｆ レーザ出力基準信号 Ｃｍ１ レーザ出力基準比較信号 Ｃｍ２ レーザ出力放電比較信号 Ａｍ１ 第１の誤差増幅信号 Ａｍ２ 第２の誤差増幅信号 Ｏｉｐ 過電流保護信号 Ｂｄｓ 領域判別信号 Ｃｈｓ 基準切換信号 Ｌｒｓ レーザ出力低基準信号 Ｌｒｈ レーザ出力高基準信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力鏡とパワーモニタ鏡とを含む２枚以
   上の鏡の間に、絶縁体によって放電管を形成して、前記
   放電管の両端に、アノード電極とカソード電極とを含む
   ２個以上の電極を配置し、前記両電極間に直流高電圧電
   源回路を接続して、放電管の内部のレーザ媒質をプラズ
   マ放電させてレーザ励起を行う空間を持つレーザ共振器
   と、前記パワーモニタ鏡から出力されるパワーモニタ用
   レーザ光を検出してモニタ用レーザ光検出信号に変換す
   るレーザ出力検出回路と、レーザ出力値を設定するレー
   ザ出力基準信号回路と、前記レーザ出力検出回路の出力
   値と前記レーザ出力基準信号回路の設定値とを比較する
   レーザ出力基準比較回路と、前記直流高電圧電源回路か
   ら出力される放電電流の電流値を検出して放電電流検出
   信号を出力する放電電流検出回路と、レーザ出力基準比
   較信号と前記放電電流検出信号とを比較するレーザ出力
   放電比較回路と、前記レーザ出力基準比較信号によって
   前記直流高電圧電源回路の出力電流の電流値を制限する
   過電流保護回路とから形成されたガスレーザ発振装置に
   おいて、前記レーザ出力基準信号回路をレーザ出力高基
   準信号を出力するレーザ出力高基準回路及びレーザ出力
   低基準信号を出力するレーザ出力低基準信号回路の大小
   ２系統とし、パワーモニタ用レーザ光の検出信号とレー
   ザ出力高基準信号又は低基準信号との比較信号を入力と
   する領域判別回路によってレーザ出力値の動作領域を判
   別して、放電電力値の増加に対してレーザ出力値が減少
   する出力低下領域に入ったときに、予め定めた条件内に
   あるとき又はタイマ回路に設定された時間だけレーザ出
   力高基準信号からレーザ出力低基準信号に切り換えて、
   放電管の内部の放電電力値を低下させて単調増加領域に
   戻すガスレーザ発振装置の制御方法。