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JPH06101602B2 - Laser oscillator - Google Patents

Laser oscillator

Info

Publication number
JPH06101602B2
JPH06101602B2 JP59133406A JP13340684A JPH06101602B2 JP H06101602 B2 JPH06101602 B2 JP H06101602B2 JP 59133406 A JP59133406 A JP 59133406A JP 13340684 A JP13340684 A JP 13340684A JP H06101602 B2 JPH06101602 B2 JP H06101602B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
pulse
discharge
control device
laser oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59133406A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6114785A (en
Inventor
エー.フカエ ケネス
コセキ リヨウジ
オサダ ヒデノリ
Original Assignee
アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド filed Critical アマダ エンジニアリング アンド サ−ビス カンパニ− インコ−ポレ−テツド
Priority to JP59133406A priority Critical patent/JPH06101602B2/en
Publication of JPS6114785A publication Critical patent/JPS6114785A/en
Publication of JPH06101602B2 publication Critical patent/JPH06101602B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ発振器に係り、さらに詳細にはレーザパ
ルスの波形を所望の波形に整形することを容易に行なう
ことのできるレーザ発振器に関する。
The present invention relates to a laser oscillator, and more particularly to a laser oscillator capable of easily shaping a laser pulse waveform into a desired waveform.

レーザ発振器から出力されるレーザパルスを所望のパル
ス波形に整形するには、従来はレーザ発振器を直接制御
するものではなく、レーザ発振器外においてパルス整形
が行なわれている。すなわち、例えば多数の半透明鏡を
用いてレーザビームを多重に分岐し、それぞれに適当な
位相差と減衰とを与えた後、再び半透明鏡を用いてレー
ザビームを合成することにより、所望のパルス波形に整
形している。このようなパルス整形法においては、その
装置の構成が複雑化するのみならず、種々のパルス波形
に変更することが容易でないという問題がある。
In order to shape the laser pulse output from the laser oscillator into a desired pulse waveform, conventionally, the laser oscillator is not directly controlled, but pulse shaping is performed outside the laser oscillator. That is, for example, a plurality of semi-transparent mirrors are used to split a laser beam into multiple beams, appropriate phase differences and attenuations are given to each, and then the semi-transparent mirrors are used again to combine the laser beams to obtain a desired beam. Shaped into a pulse waveform. In such a pulse shaping method, there is a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated and it is not easy to change to various pulse waveforms.

また、ガスレーザにおいてはレーザパルスの波形を電気
的に制御することが困難であるので、従来においてはレ
ーザパルスの周波数またはパルス幅の変更あるいはそれ
らの組合わせが行なわれているに過ぎないものであっ
た。
Further, since it is difficult to electrically control the waveform of the laser pulse in the gas laser, the conventional technique has only changed the frequency or pulse width of the laser pulse or a combination thereof. It was

したがって、例えば、金属の穿孔加工に適した波形にす
べく、パルス幅が小さくピークパワー値の大きい波形に
レーザパルスを整形して穿孔加工を行なった後に、例え
ば溶接を行なうと、溶融域の気孔の発生が多くなり、溶
接状態が悪化する。したがって、この場合にはピークパ
ワー値をある程度小さくする必要があり、また被溶接物
の板厚等に応じてパルス幅を調節する必要がある。すな
わち、上記穿孔加工、溶接の他に切断、焼入、焼鈍等の
その他のレーザ加工を行なおうとする場合、レーザパル
スのパルス波形はその他のレーザ加工に適した波形に整
形する必要があり、パルス波形の整形を行なわない場合
には、その他のレーザ加工精度の向上を望み得ないもの
である。すなわち、従来においては、レーザパルスの整
形が容易でないために、レーザ加工の精度をより向上す
ることが困難であった。
Therefore, for example, when a laser pulse is shaped into a waveform with a small pulse width and a large peak power value to perform a perforating process in order to obtain a waveform suitable for perforating metal, for example, when welding is performed, pores in the melting region are formed. Occurs more frequently, and the welding condition deteriorates. Therefore, in this case, it is necessary to reduce the peak power value to some extent, and it is also necessary to adjust the pulse width according to the plate thickness of the workpiece. That is, in order to perform other laser processing such as cutting, quenching, and annealing in addition to the above-mentioned drilling, welding, the pulse waveform of the laser pulse needs to be shaped into a waveform suitable for other laser processing, If the pulse waveform is not shaped, improvement in other laser processing accuracy cannot be expected. That is, conventionally, it is difficult to further improve the accuracy of laser processing because the shaping of the laser pulse is not easy.

本発明の第1の目的は、レーザ発振器から出力されるレ
ーザパルスの波形を任意の形状に容易に整形し得るレー
ザ発振器を提供することである。
A first object of the present invention is to provide a laser oscillator that can easily shape the waveform of a laser pulse output from the laser oscillator into an arbitrary shape.

上記のごとき目的を達成するために、本発明において
は、ガスレーザ発振器における複数の放電領域へパルス
電圧を同時的にあるいはそれぞれ適宜の位相差をもって
印加するようにしたものである。
In order to achieve the above object, in the present invention, a pulse voltage is applied to a plurality of discharge regions in a gas laser oscillator simultaneously or with appropriate phase differences.

第1図を参照するに、レーザ発振器1は、通常の気体レ
ーザの発振器と同様に、レーザ媒体である気体(N2,He,
CO2の混合気体)を封入するレーザ管3を備えている。
Referring to FIG. 1, the laser oscillator 1 is similar to an ordinary gas laser oscillator, and includes a gas (N 2 , He,
A laser tube 3 for enclosing a mixed gas of CO 2 ) is provided.

レーザ管3の一端部には反射率がほぼ100%の反射鏡を
内装したリアミラー組立体5が装着してあり、他端部に
は適宜の反射率のハーフミラーを内装した出力ミラー組
立体7が装着してある。上記レーザ管3の複数個所には
複数の陽極A1、A2,…A5が配設してあると共に、各陽極A
1,A2,…A5と対向する複数の陰極C1,C2,…C5が配設して
あり、各陽極A1,A2,…A5と各陰極C1,C2,…C5との間には
複数の放電領域D1,D2,…D5が形成してある。前記各陽極
A1,A2,…A5は接地してあり、各陰極C1,C2,…C5は電源9
を接続した適宜の電源制御装置11に接続してある。
A rear mirror assembly 5 having a reflection mirror with a reflectance of about 100% is attached to one end of the laser tube 3, and an output mirror assembly 7 having a half mirror with an appropriate reflectance is attached to the other end. Is attached. A plurality of anodes A1, A2, ... A5 are arranged at a plurality of positions of the laser tube 3 and each anode A
1, A2, ... A5 and a plurality of cathodes C1, C2, ... C5 facing each other are arranged, and a plurality of discharges are provided between each anode A1, A2, ... A5 and each cathode C1, C2, ... C5. Areas D1, D2, ... D5 are formed. Each anode
A1, A2, ... A5 are grounded, and each cathode C1, C2, ... C5 is a power source 9
Is connected to an appropriate power supply control device 11 to which is connected.

上記構成により、レーザ管3の各放電領域D1,D2…D5へ
レーザ気体を適宜に供給し、かつ各放電領域D1,D2,…D5
において放電を行なうことにより、レーザビームLBの発
振が行なわれる。
With the above configuration, laser gas is appropriately supplied to each of the discharge areas D1, D2, ... D5 of the laser tube 3, and each of the discharge areas D1, D2 ,.
The laser beam LB is oscillated by discharging at.

各放電領域D1,D2,…D5においての放電のタイミングを制
御するために、前記電源制御装置11には、各放電領域D
1,D2,…D5における各陰極C1,C2,…C5と個々に接続した
複数のスイッチング制御装置S1,S2,…S5が設けてある。
各スイッチング制御装置S1,S2,…S5は、例えばスイッチ
ングレギュレータ等よりなるものであって、そのスイッ
チング動作は、電源制御装置11に接続した放電タイミン
グ制御装置13の制御の下に行なわれる。この放電タイミ
ング制御装置13は各々の放電領域D1,D2,…の放電を行な
うタイミングを任意に設定制御し得る適宜の制御装置よ
りなるものである。したがって、各スイッチング制御装
置S1,S2,…S5は、放電タイミング制御装置13の制御によ
り同時的に或はそれぞれ適宜の位相差をもってスイッチ
ング作動されて、各放電領域D1,D2,…D5において放電を
生じせしめるものである。
In order to control the timing of discharge in each discharge area D1, D2, ...
A plurality of switching control devices S1, S2, ... S5 individually connected to the cathodes C1, C2, ... C5 in 1, D2, ... D5 are provided.
Each of the switching control devices S1, S2, ..., S5 is composed of, for example, a switching regulator, and the switching operation thereof is performed under the control of the discharge timing control device 13 connected to the power supply control device 11. The discharge timing control device 13 is composed of an appropriate control device capable of arbitrarily setting and controlling the timing of discharging each of the discharge regions D1, D2, .... Therefore, each of the switching control devices S1, S2, ... S5 is switching-operated simultaneously or with an appropriate phase difference under the control of the discharge timing control device 13 to discharge in each of the discharge regions D1, D2 ,. It is what causes it.

より詳細には、第2図に示すように、各スイッチング制
御装置S1,S2,…S5のスイッチング作動を適宜の位相差を
もって行ない、各陰極C1,C2,…C5に、放電を行わせしめ
るに充分な電圧のパルスPを印加すると、各放電領域D
1,D2,…D5において放電が順次行なわれ、第2図に示す
ごとき波形のレーザパルスLPが出力される。既に明らか
なように、周期TのパルスPを各陰極C1,C2,…C5に印加
すると、周期tのパルスレーザが出力される。すなわち
パルスレーザの周波数は、パルスPの周波数の整数倍と
なり、周波数が増大されることとなる。また、各レーザ
パルスLPの一部がオーバーラップするように、レーザパ
ルスLPの周期tを小さくすること、すなわち、各陰極C
1,C2,…C5に印加するパルスPの周期Tを適宜に小さく
することにより、レーザビームの出力を連続波的な出力
とすることができる。
More specifically, as shown in FIG. 2, the switching operation of each switching control device S1, S2, ... S5 is performed with an appropriate phase difference, and it is sufficient to cause each cathode C1, C2, ... C5 to discharge. Applying a pulse P of different voltage, each discharge area D
Discharge is sequentially performed at 1, D2, ... D5, and a laser pulse LP having a waveform as shown in FIG. 2 is output. As is already apparent, when the pulse P having the period T is applied to each of the cathodes C1, C2, ... C5, the pulse laser having the period t is output. That is, the frequency of the pulse laser becomes an integral multiple of the frequency of the pulse P, and the frequency is increased. Further, the period t of the laser pulse LP is reduced so that the laser pulses LP partially overlap each other, that is, each cathode C
By appropriately reducing the period T of the pulse P applied to 1, C2, ..., C5, the output of the laser beam can be a continuous wave output.

さらに、第3図より明らかにように、例えばパルスPの
パルス幅を0.1msとし、各陰極C2,…C5へ印加するパルス
Pの位相差を、陰極C1を基準に0.05ms,0.1ms,0.1msおよ
び0.15ms位に充分に小さくして、又は、幾つかの陰極へ
のパルスPの印加を同時的に行なって、各放電領域D1,D
2,…D5における放電により発振されるレーザパルスLPを
重合することにより、パルス幅が大きく、かつピークパ
ワー値の大きなレーザパルスLP′を得ることができる。
すなわち、各陰極C1,C2,…C5へパルスPを印加するタイ
ミングを適宜に制御して、レーザパルスLPの重なり合を
適宜に制御することによって任意の波形のレーザパルス
LP′を得ることができる。
Further, as is clear from FIG. 3, for example, the pulse width of the pulse P is 0.1 ms, and the phase difference of the pulse P applied to each cathode C2, ..., C5 is 0.05 ms, 0.1 ms, 0.1 with reference to the cathode C1. ms and 0.15 ms or so, or by applying the pulse P to several cathodes at the same time, each discharge region D1, D
A laser pulse LP 'having a large pulse width and a large peak power value can be obtained by superimposing the laser pulses LP oscillated by the discharge in 2, ... D5.
That is, by appropriately controlling the timing of applying the pulse P to each of the cathodes C1, C2, ... C5, and appropriately controlling the overlap of the laser pulses LP, laser pulses of arbitrary waveforms are obtained.
LP 'can be obtained.

以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明は、複数対の陽極A1、A2,…と陰極C1,C2,…
の間に形成された複数の放電領域D1,D2,…を備えてなる
レーザ発振器にして、上記各放電領域D1,D2,…へ電圧を
印加するための電源9と前記各陽極又は陰極との間に電
源制御装置11を接続して設け、前記各放電領域D1,D2,…
においての放電のタイミングを制御するための複数のス
イッチング制御装置S1,S2,…を前記電源制御装置11に設
けると共に、上記各スイッチング制御装置S1,S2,…のス
イッチング動作を制御するための放電タイミング制御装
置13を前記電源制御装置11に接続してなるものである。
As will be understood from the above description of the embodiments, the present invention is, in short, a plurality of pairs of anodes A1, A2, ... And cathodes C1, C2 ,.
A laser oscillator comprising a plurality of discharge regions D1, D2, ... Formed between the discharge regions D1, D2, ..., and a power source 9 for applying a voltage to each of the discharge regions D1, D2 ,. A power supply control device 11 is provided between the discharge regions D1, D2, ...
In the power supply control device 11, a plurality of switching control devices S1, S2, ... for controlling the discharge timing in the above are provided, and the discharge timing for controlling the switching operation of each of the switching control devices S1, S2 ,. The control device 13 is connected to the power supply control device 11.

上記構成より明らかなように本発明においては、電源制
御装置11には各放電領域D1,D2,…の放電のタイミングを
制御するためのスイッチング制御装置S1,S2,…がそれぞ
れ設けてあり、また上記各スイッチング制御装置S1,S2,
…のスイッチング動作を制御するための放電タイミング
制御装置13が前記電源制御装置11に接続してあるから、
各スイッチング制御装置S1,S2,…のスイッチング動作を
適宜の位相差をもって制御して、各放電領域D1,D2,…に
パルスPを順次印加することにより、第2図に示される
ようにレーザパルスLPを得ることができるものである。
As is apparent from the above configuration, in the present invention, the power supply control device 11 is provided with the switching control devices S1, S2, ... For controlling the discharge timing of the discharge regions D1, D2 ,. Each of the switching control devices S1, S2,
Since the discharge timing control device 13 for controlling the switching operation of ... Is connected to the power supply control device 11,
By controlling the switching operation of each of the switching control devices S1, S2, ... With an appropriate phase difference and sequentially applying the pulse P to each of the discharge regions D1, D2, ..., As shown in FIG. You can get LP.

また、前記パルスPを僅かに位相差をもって各放電領域
に印加すると共に数個の放電領域にはパルスPを同時に
印加することにより、第3図に示されるように、パルス
幅が大きくかつピークパワー値の大きなレーザパルスL
P′を得ることができるものである。
Further, by applying the pulse P to each discharge area with a slight phase difference and simultaneously applying the pulse P to several discharge areas, as shown in FIG. 3, the pulse width is large and the peak power is high. Large laser pulse L
It is possible to obtain P ′.

すなわち本発明によれば、前記構成により各放電領域D
1,D2,…へ印加するパルスのタイミングを適宜に制御す
ることができ、レーザパルスLPのパルス幅やピークパワ
ー値を任意に制御することができるものである。
That is, according to the present invention, each discharge region D has the above configuration.
The timing of the pulses applied to 1, D2, ... Can be controlled appropriately, and the pulse width and peak power value of the laser pulse LP can be controlled arbitrarily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の方法を実施するレーザ管の1態様を示
す概略図である。 第2図はパルスレーザの周波数変調を示す説明図であ
る。 第3図はレーザパルスの波形整形の説明図である。 A1〜A5……陽極、C1〜C5……陰極 D1〜D5……放電領域
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a laser tube for carrying out the method of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing frequency modulation of a pulse laser. FIG. 3 is an explanatory diagram of laser pulse waveform shaping. A1 to A5 …… Anode, C1 to C5 …… Cathode D1 to D5 …… Discharge area

フロントページの続き (72)発明者 ヒデノリ オサダ アメリカ合衆国 カリフオルニア州 ハシ エンダ ヘイシユツ スクリア リバー レイン 1919 (56)参考文献 特公 平3−37755(JP,B2) 実公 昭57−52929(JP,Y2) 特表 昭58−500503(JP,A)Front Page Continuation (72) Inventor Hidenori Osada United States, California, California Hacienda Heishyutsu Clear River Rain 1919 (56) References Japanese Patent Publication No. 3-37755 (JP, B2) Actual Publication No. 57-52929 (JP, Y2) Special Table 58-500503 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数対の陽極(A1,A2,…)と陰極(C1,C2,
…)の間に形成された複数の放電領域(D1,D2,…)を備
えてなるレーザ発振器にして、上記各放電領域(D1,D2,
…)へ電圧を印加するための電源(9)と前記各陽極又
は陰極との間に電源制御装置(11)を接続して設け、前
記放電領域(D1,D2,…)においての放電のタイミングを
制御するための複数のスイッチング制御装置(S1,S2,
…)を前記電源制御装置(11)に設けると共に、上記各
スイッチング制御装置(S1,S2,…)のスイッチング動作
を制御するための放電タイミング制御装置(13)を前記
電源制御装置(11)に接続してなることを特徴とするレ
ーザ発振器。
1. A plurality of pairs of anodes (A1, A2, ...) And cathodes (C1, C2,
...), a laser oscillator comprising a plurality of discharge regions (D1, D2, ...) formed between the discharge regions (D1, D2,
...) is provided by connecting a power supply control device (11) between the power supply (9) for applying a voltage to each of the anodes or the cathodes, and the discharge timing in the discharge region (D1, D2, ...). Multiple switching control devices (S1, S2,
...) is provided in the power supply control device (11), and a discharge timing control device (13) for controlling the switching operation of each of the switching control devices (S1, S2, ...) is provided in the power supply control device (11). A laser oscillator characterized by being connected.
JP59133406A 1984-06-29 1984-06-29 Laser oscillator Expired - Lifetime JPH06101602B2 (en)

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JP59133406A JPH06101602B2 (en) 1984-06-29 1984-06-29 Laser oscillator

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Publication Number Publication Date
JPS6114785A JPS6114785A (en) 1986-01-22
JPH06101602B2 true JPH06101602B2 (en) 1994-12-12

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6398172A (en) * 1986-10-15 1988-04-28 Toshiba Corp High speed repetition pulse gas laser
JPH0636455B2 (en) * 1987-07-17 1994-05-11 三菱電機株式会社 Laser oscillator pulse generator
US7006547B2 (en) * 2004-03-31 2006-02-28 Cymer, Inc. Very high repetition rate narrow band gas discharge laser system

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JPS6114785A (en) 1986-01-22

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