WO1988007274A1 - Laser oscillator control circuit - Google Patents

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WO1988007274A1
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Etsuo Yamazaki
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Fanuc Ltd
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    • 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
    • H01S3/10—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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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a laser oscillator control circuit, and more particularly to a laser oscillator control circuit that generates a control pulse train digitally.
  • a power supply using a DC to high-frequency power supply is being widely used.
  • a laser oscillator control circuit that generates a pulse train for controlling this power supply is required.
  • this laser oscillator control circuit has been configured using a variable oscillator whose oscillation frequency changes according to the input voltage.
  • This variable oscillator was convenient because the output pulse train could be freely changed by changing the input voltage.
  • An object of the present invention is to provide a laser oscillator control circuit which solves the above-mentioned problems and digitally generates a control pulse train.
  • a time setting means for setting an ON time and an OFF time; and a signal from the time setting means, the ON time and the OFF time.
  • Pulse generating means using a timer that generates a pulse train corresponding to time, bias command voltage setting means for setting bias command voltage data that determines the lowest level at which discharge can start, and output power generation
  • Output voltage setting means for setting output power voltage data obtained by adding the bias command voltage to the voltage to be applied; selecting the output power voltage when the pulse train is on; and selecting the bias command when the pulse is off.
  • a laser oscillator control circuit comprising: a selector configured to selectively output a voltage; and a laser oscillator control circuit.
  • the output voltage is selected when the pulse train is on, and the bias voltage is selected when the pulse train is off, so that the output of this selector can be used as a control signal of the laser oscillator control circuit.
  • FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of a laser oscillator control circuit of the present invention
  • FIG. 2 (a), (b), (c), and (d) are diagrams showing waveforms of respective parts.
  • FIG. 1 is a block diagram of a laser oscillator control circuit according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a processor, which controls the entire system.
  • Reference numeral 2 denotes a keyboard, which is connected to the processor 1 by a bus and can input and change data.
  • Reference numeral 3 denotes a CRT for performing various displays. What is displayed on CRT3 can be commanded from keyboard 2.
  • Reference numeral 4 denotes a memory, which is composed of R0M for storing a control program and RAM for storing various data.
  • Reference numeral 5 is a latch, which sets the ON time of the pulse train. This can be entered, for example, from keyboard 2.
  • Reference numeral 6 denotes a latch for setting an off time of a pulse train. The on-time and off-time of the pulse train are set in these two latches, and the pulse train is specified by this.
  • Reference numeral 7 denotes a clock oscillator that generates a clock pulse with a constant period.
  • Reference numeral 8 denotes a timer, which is turned on by the clock pulse from the clock oscillator 7 for the time set in the latch 5 and set in the latch 6 Outputs a pulse train that turns off for a minute. For the timer, a commercially available programmable timer is convenient.
  • Reference numeral 9 denotes a latch for setting a voltage value corresponding to a bias voltage supplied to the laser tube.
  • the bias voltage is a voltage applied to the laser tube. When this value is exceeded, discharge is started and laser oscillation occurs.
  • Reference numeral 10 denotes a latch, and a voltage value obtained by adding the value of the output voltage to the above-described bias voltage is set.
  • 11 is a selector which receives the output pulse train (voltage A) from the timer 8 and selects and outputs the command voltage C of the latch 10 when the pulse train is on. Also, when the pulse train (voltage A) is off, it selects and outputs the command voltage B of latch 10.
  • FIG. Fig. 2 (a) shows the voltage A, which is the output of timer 8, and is a pulse train.
  • FIG. 2 (b) shows the output of the latch 9 and shows the command voltage B indicating the bias voltage.
  • FIG. 2 (c) shows the power of the latch 10 and represents the command voltage C obtained by adding the output voltage value to the noise voltage.
  • Fig. 2 (d) shows the output of the selector 11; when the voltage A (pulse train) is on, the command voltage C is selected; when the voltage (pulse train) is off, the command voltage B is selected.
  • the output command voltage D is configured as shown in the figure.
  • the output of the selector 11 is controlled so that the pulse height is proportional to the command voltage C by the command voltage C, but the pulse width is controlled to be proportional to the command voltage C.
  • the output voltage D of the selector 11 is amplified and converted into an analog voltage by the DA converter 12 and supplied to the high frequency power supply 21.
  • the high-frequency power supply 21 is controlled by a control signal from the DA converter 12 (the signal shape is the same as the output command voltage D), and a matching circuit 22 that outputs a high-frequency power output similar to this signal is provided.
  • Reference numeral 23 denotes a laser tube, which is made of quartz or the like and has a laser medium gas 25 therein.
  • 24 a and 24 b are electrodes to which a high-frequency power is supplied.
  • the on-time and the on-time can be set digitally, so that the pulse frequency and the pulse duty can be supplied stably. Furthermore, if the off-time is set to zero, continuous output is possible. Conversely, if the on-time is set to zero, an output with only the bias voltage can be obtained.
  • the on-time and the off-time are set from the keyboard.
  • the on-time and the off-time can be commanded by a machining program. Can be set digitally, so that the / pulse frequency and pulse duty can be supplied stably, and if the off time is set to zero, continuous output is possible, and conversely, the on time is reduced. If it is set to zero, an output with only the bias voltage can be obtained.

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Description

明 レーザ発振器制御回路 技 術 分 野
本発明はレーザ発振器制御回路に関し、 特にディ ジイ タル 的に制御パルス列を発生するようにしたレーザ発振器制御回 路に関する。 背 景 技 術
レーザ発振器に電源を供給する方法としては、 直流から高 周波電源を使用した電源が広く使用されつつある。 高周波電 源を発生するためにはこれを制御するためのパルス列を発生 させる レーザ発振器制御回路が必要である。
こ の レーザ発振器制御回路は従来は入力電圧によって発振 周波数が変化する可変発振器を使用して構成されていた。 こ の可変発振器は入力電圧を変化させるこ とによ り出力パルス 列を自由に変化させることができるので便利であった。
しかし、 アナログ制御のためにパルス列の精度が温度、 経 年変化等の影響を受けて必ずしも充分ではない。 また、 パル ス列のオ フ時間が零の場合 （ 1 0 0 %オ ンのとき） 、 パルス 列のオ ン時間が零の場合 （ 0 %オ ンの とき） は従来のアナ口 グ制御型のレーザ発振器制御回路では特別のモ ー ドを設けて 制御する必要があり、 制御が複雑になり、 そのための部品点 数も増加する という問題点があった。 発 明 の 開 示
本発明の目的は上記問題点を解決し、 ディ ジィタル的に制 御パルス列を発生するようにしたレーザ発振器制御回路を提 供することにある。
本発明では上記の問題点を解決するために、
レーザの岀カパヮ一を制御する指令電圧を制御する レーザ 発振器制御回路において、 ォン時間とオフ時間を設定する時 間設定手段と、 前記時間設定手段からの信号によって、 前記 ォン時間及び前記オフ時間に対応したパルス列を発生するタ ィマを用いたパルス発生手段と、 放電開始可能な最低レベル を決定するバイァス指令電圧のデータを設定するバイ ァス指 令電圧設定手段と、 出力パウーを発生させる電圧に前記バイ ァス指令電圧を加箕した出力パワー電圧データを設定する出 力電圧設定手段と、 前記パルス列がオンのとき出力パワー電 圧を選択し、 前記パルスがオフのとき前記バイァス指令電圧 を選択出力するように構成したセ レクタ と、 を有することを 特徴とする レーザ発振器制御回路が、 ― 提供される。
' - パルス列は時間設定手段によってデイ ジイ タル的に設定さ れるので精度がよ く決定される。
また、 パルス列がオ ンのときに出カパヮ一電圧が選択され、 パルス列がオフのときバイアス電庄が選択されるので、 この セ レクタの出力をレーザ発振器制御回路の制御信号として使 用できる。 図 面 の 簡 単 な 説 明
第 1 図は本発明のレーザ発振器制御回路の一実施例のブ口 ック図、
第 2図 （ a ) 、 ( b ) 、 ( c ) 、 ( d ) は各部の波形を示 す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第 1 図に本発明のレーザ発振器制御回路の一実施例のブ σ ック図を示す。 図において、 1 はプロセ ッサであり、 全体の 制御を行う。 2 はキーボー ドであり、 バスでプロセ ッサ 1 に 接続され、 データの入力、 変更等を行う ことができる。 3 は C R Tであり、 各種の表示をおこなう。 C R T 3 に何を表示 させるかはキーボー ド 2から指令することができる。 4 はメ モ リ であり、 制御プロ グラ ムを記憶する R 0 Mと、 各種のデ —タを記憶する R A Mから構成されている。
5 はラ ッチであり、 パルス列のオ ン時間が設定される。 こ れは例えばキーボー ド 2から入力することができる。 6 はラ ツチでありパルス列のオフ時間が設定される。 この 2つのラ ツチにパルス列のオ ン時間及びオフ時間が設定されて、 これ によってパルス列が特定される。 7 はク ロ ック発振器であり、 一定周期のク ロ フ ク パルスを発生する。 8 はタ イ マであ り 、 ク ロ ッ ク発振器 7 からのク ロ ッ クパルスによ って、 ラ ッ チ 5 に設定された時間分オ ン となり、 ラ ッチ 6 に設定された時間 分オフとなるパルス列を出力する。 タイ マは市販のプログラ マブルタイマ等が便利である。
9 はラ ツチであり、 レーザ管に供給されるバイ アス電圧に 相当する電圧値が設定される。 バイァス電圧はレーザ管にか けておく電圧で、 この値を越えると放電が開始され、 レーザ 発振が行われる電圧である。 1 0 はラ ッチであり、 前述のバ ィァス電圧に出力パヮ一の値を加えた電圧値が設定される。 1 1 はセ レクタであり、 タイマ 8からの出力パルス列 （電圧 A ) を受け、 パルス列がオンのときラ ッチ 1 0 の指令電圧 C を選択し、 出力する。 また、 パルス列 （電圧 A ) がオフのと きラッチ 1 0 の指令電圧 Bを選択し、 出力する。
この閡係を第 2図に示す。 第 2図 （ a ) はタイ マ 8 の出力 である電圧 Aであり、 パルス列である。
第 2図 （ b ) はラ ッチ 9 の出力であり、 バイ アス電圧を示 す指令電圧 Bを表す。
第 2図 ( c ) はラ ッチ 1 0 の岀力であり、 ノ ィ ァス電圧に 出力パヮ一の値を加えた指令電圧 Cを表す。
第 2図 （ d ) ばセ レクタ 1 1 の出力であり、 電圧 A (パル ス列） がオンのとき指令電圧 Cが選択され、 電圧 （パルス 列） がオフのとき指令電圧 Bが選択され、 図のような出力指 令電圧 Dを構成する。
第 2図 （ d ) ではセレクタ 1 1 の出力は、 指令電圧 Cによ つてパルスの高さが指令電圧 Cに比例するようにしたが、 パ ルスの幅が指令電圧 Cに比例するように制御することもでき «s o - 第 1 図に戻って、 このセ レク タ 1 1 の出力電圧 Dを D Aコ ンバータ 1 2によってアナログ電圧に増幅、 変換して高周波 電源 2 1 に供給する。 高周波電源 2 1 は D A コ ンバータ 1 2 からの制御信号 （信号形状は出力指令電圧 Dと同じ） によつ て制御され、 この信号と類似のパワー出力高周波を出力する 2 2 はマッチング回路であり、 高周波電源とレーザ管とのマ ツチングをとることにより、 高周波電源の出力が効率よ く 、 レーザ管に供給されるようにしている。
2 3 はレーザ管であり、 石英等で作られており、 その内部 にレーザ媒質ガス 2 5を有する。 2 4 a、 2 4 b は電極であ り、 高周波電源が供給される。
このように、 オ ン時間とオ ン時間をデイ ジイ タルに設定で きるのでパルス周波数、 パルスデューティを安定に供給でき る。 さ らに、 オ フ時間を零にすれば、 連続出力が可能となり - 逆にオ ン時間を零にすれば、 バイ ア ス電圧のみの出力を得る ことができる。
上記の説明ではオ ン時間とオフ時間はキ—ボ一 ドから設定 するこ ととしたが、 加工プログラムで指令することもできる < 以上説明したように本発明では、 ォン時間及びォフ時間を ディ ジィ タル的に設定できるようにしたので /、°ルス周波数、 パルスデューティを安定に供給でき、 さ らに、 オフ時間を零 にすれば、 連続出力が可能となり、 逆にオ ン時間を零にすれ ば、 バイ アス電圧のみの出力を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . レーザの出力パヮ一を制御する指令電圧を制御する レ —ザ発振器制御回路において、
ォン時間とオフ時間を設定する時間設定手段と、
前記時間設定手段からの信号によって、 前記オン時間及び 前記オフ時間に対応したパルス列を発生するタイ マを用いた パルス発生手段と、
放電開始可能な最低レベルを決定するバイァス指令電圧の データを設定するバイ ァス指令電圧設定手段と、
出力パヮ一を発生させる電圧に前記バイ ァス指令電圧を加 箕した出力パヮ一電圧データを設定する出力電圧設定手段と、 前記パルス列がオンのと,き出力パワー電圧を選択し、 前記 パルスがォフのとき前記バイァス指令電圧を選択岀力するよ う に構成したセレクタ と、
を有することを特徴とするレーザ発振器制御回路。
2 . 前記時間設定手段はラ ッチであることを特徴とする特 許請求の範囲第 1項記載のレーザ発振器制御回路。
3 . 前記時間設定はキーボー ドから入力されることを特徴 とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザ発振器制御回路。
4 . 前記時間設定は加工プログラムで指令されることを特 徴とする特許請求の範西第 1項記載のレーザ発振器制御回路,
5 . 前記出力パワー電圧は出力パワー電圧によって、 パル スの高さを変化させるようにしたことを特徴とする特許請求 の範囲第 1項記載のレーザ発振器制御回路。
6 . 前記岀カパワー電圧ば出力パワー電圧によって、 パル スの幅を変化させるよう にしたこ とを特徴とする特許請求の 範两第 1 項記載の レーザ発振器制御回路。
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EP0308511B1 (en) 1991-09-04
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