JPH0422182A - Ｑスイッチパルスレーザ出力装置 - 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Ｑスイッチパルスレーザ出力装置に関する。

（従来の技術） 第４図はＱスイッチパルスレーザ出力装置の構成図であ
る。集光鏡１の内部にはＮｄ：ＹＡＧの固体レーザ媒質
２か設けられるとともにこの固体レーザ媒質２に対して
例えばクリプトンアークランプから成る２本の励起ラン
プ３，４か並設されている。固体レーザ媒質２の長手方
向にはそれぞれ共振器５を構成する高反射ミラー６と出
力ミラー７とが配置されている。これら高反射ミラ６及
び出力ミラー７の間には音響光学Ｑスイッチ（以下、Ｑ
スイッチと省略する）８が配置されている。このＱスイ
ッチ８はＱスイッチ駆動回路９により任意の繰り返し周
波数でスイッチング動作する。なお、各励起ランプ３，
４は励起ランプ用電源１０から電力か供給されて発光す
る。

かかる構成であれば、各励起ランプ３．４が発光するこ
とにより固体レーザ媒質２は励起される。

この状態のとき、Ｑスイッチ駆動回路９からＱスイッチ
８に高周波電力が供給される間は、共振器５内での損失
が大きくなり、レーザ発振は停止する。そして、Ｑスイ
ッチ駆動回路９からＱスイッチ８に高周波電力の供給が
停止すると、共振器５内での損失が急激に低下しレーザ
発振状態になる。

レーザ発振が停止している間もレーザ媒質２への励起は
行われており、レーザ媒質２内に大きな反転分布かでき
る。ここで、急激にレーザ発振状態になると、レーザ媒
質２内の大きな反転分布による誘導放出が一時に行なわ
れ、高いピークのＱスイッチパルスレーザ光か出力ミラ
ー７から出力される。しかるに、Ｑスイッチ８は任意の
周波数でスイッチング動作するので、同周波数の周期毎
に高いピークのＱスイッチパルスレーザ光が出力される
。

ところで、かかるＱスイッチレーザ出力装置は例えばレ
ーザ加工に適用される。このレーザ加工ではＱスイッチ
レーザ出力装置から高いピークのＱスイッチパルスレー
ザ光を出力して被加工物に照射し、このとき被加工物を
加エバターンに従って移動させている。この場合、被加
工物に対するレーザ加工には粗調加工及び微調加工など
があり、このうち粗調加工は被加工物の移動を速度を速
くし、微調加工は被加工物の移動を速度を遅くしている
。

一方、被加工物に照射される単位長当たりのＱスイッチ
パルスレーザ光の数は、粗調加工及び微調加工にかかわ
らず同一の方が良い。従って、粗調加工及び微調加工に
かかわらず被加工物に照射されるＱスイッチパルス数を
同一にするために、Ｑスイッチパルスの繰り返し数を可
変することか行われている。しかしながら、パルスレー
ザ光の繰り返し数を可変すると、繰り返し周波数が高く
なるに従ってＩＱスイッチパルス当たりの特性つまりエ
ネルギやピーク出力か低下する。従って、粗調加工及び
微調加工を同一特性のＱスイッチパルスレーザ光により
行なうことかできない。

（発明が解決しようとする課題） 以上のようにＱスイッチパルスレーザ光の繰り返し数を
可変させると、Ｑスイッチパルスレーザ光のエネルギや
ピーク出力が変化する。

そこで本発明は、Ｑスイッチパルスレーザ光の繰り返し
数が変化しても一定のエネルギ、ピーク出力のＱスイッ
チパルスレーザ光を出力できるＱスイッチパルスレーザ
出力装置を提供することを目的とする。

Ｃ発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質を励
起する励起ランプと、固体レーザ媒質を間にして相対向
して配置された光共振器と、この光共振器内に配置され
た音響光学Ｑスイッチと、この音響光学Ｑスイッチを任
意の繰り返し周波数でスイッチング動作さぜるＱスイッ
チ駆動回路と、このＱスイッチ駆動回路からの繰り返し
周波数の信号を受けこの繰り返し周波数に応じた励起量
で励起ランプを発光させる励起量制御手段とを備えて上
記目的を達成しようとするＱスイッチパルスレーザ出力
装置である。

（作　用） このような手段を備えたことにより、励起ランプの発光
により固体レーザ媒質を励起している状態に音響光学Ｑ
スイッチを任意の繰り返し周波数でスイッチング動作さ
せると、音響光学Ｑスイッチへの高周波電力の供給が止
まる毎に光共振器からＱスイッチパルスレーザ光か出力
される。このとき、励起量制御手段は音響光学Ｑスイッ
チの繰り返し周波数の信号を受けこの縁り返し周波数に
応じた励起量で励起ランプを発光させる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお、第４図と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略する。

第１図はＱスイッチレーザ出力装置の構成図である。Ｑ
スイッチ駆動口゛路１０はＱスイッチ８をスイッチング
動作させるとともにこのスイッチング動作の繰り返し周
波数信号を励起量制御回路２０に送出している。

この励起量制御回路２０はＱスイッチ８のスイッチング
動作の繰り返し周波数信号を受けこの縁り返し周波数に
応じた励起量に励起ランプ３４を点灯制御させる機能を
有するものである。具体的には周波数／電圧変換回路２
１、リミッタ回路２２及び絶縁アンプ２３を有している
。周波数／電圧変換回路２１は繰り返し周波数信号を受
け、この繰り返し周波数信号をその周波数に比例したレ
ベルの電圧信号に変換する機能を有している。

この変換回路２１から出力される電圧信号はリミッタ回
路２２に送られている。このリミッタ回路２２は電圧信
号を上下限値により制限する機能を有している。ここで
、Ｑスイッチパルスレーザ光は繰り返し周波数が固体レ
ーザ媒質２の螢光寿命（約２５０μｓ）以下、つまり約
４ｋＨｚ以下になると、エネルギやピーク値がほとんど
変化はない。

従って、電圧信号は周波数４ｋＨｚ以下で電圧下限値一
定に制限される。又、各励起ランプ３．４には最大定格
電流があるので、この定格電流を越えない電圧上限値で
電圧信号を制限する必要がある。従って、電圧信号は最
大定格電流に鑑みた繰り返し周波数で電圧上限値に一定
制限される。このリミッタ回路２２で制限された電圧信
号は絶縁アンプ２３を通して励起ランプ用可変電源３０
に送られている。この絶縁アンプ２３はその出力端子が
励起ランプ用可変電源３０の電流制御端子に接続されて
おり、電圧信号を電流制御端子にフローティングで入力
している。

励起ランプ用可変電源３０は電圧信号を電流制御端子に
受け、この電圧信号に比例した値の電流を各励起ランプ
３．４に供給する機能を有している。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

励起ランプ用可変電源３０から電力が各励起ランプ３．
４に供給されてると、各励起ランプ光によりＮｄ：ＹＡ
Ｇの固体レーザ媒質２は励起される。この状態のとき、
Ｑスイッチ駆動回路１０からＱスイッチ８に高周波電力
が供給される間は、共振器５内での損失が大きくなり、
レーザ発振は停止する。そして、Ｑスイッチ駆動回路１
０からＱスイッチ８に高周波電力の供給が停止すると、
共振器５内での損失が急激に低下しレーザ発振状態にな
る。レーザ発振が停止している間も固体レーザ媒質２へ
の励起は行われており、固体レーザ媒質２内に大きな反
転分布ができる。ここで、急激にレーザ発振状態になる
と、固体レーザ媒質２内の大きな反転分布による誘導放
出が一時に行なわれ、高いピークのＱスイッチパルスレ
ーザ光が出力ミラー７から出力される。しかるに、任意
の繰り返し周波数で高いピークのＱスイッチパルスレー
ザ光が出力される。

この状態にＱスイッチ駆動回路１０はスイッチング動作
の繰り返し周波数信号を送出する。この繰り返し周波数
信号は励起量制御回路２０の周波数／電圧変換回路２１
に送られる。この周波数／電圧変換回路２１は繰り返し
周波数信号をその周波数に応した電圧信号に変換して出
力する。この電圧信号はリミッタ回路２２に送られ、こ
のリミッタ回路２２は電圧信号を各電圧上下限値により
制限して送出する。そして、このリミッタ回路２２を通
った電圧信号は絶縁アンプ２３を通って励起ランプ用可
変電源３０の電流制御端子に印加される。これにより、
各励起ランプ３，４にはＱスイッチ８の繰り返し周波数
に比例した電流か供給される。かくして、各励起ランプ
３，４はＱスイッチ８の繰り返し周波数に比例した励起
量で発光する。

ここで、これら励起ランプ３，４の励起量は第２図に示
すようにＱスイッチ８の繰り返し周波数が４ｋＨｚ以下
ではＱ＋量で一定に制限され、繰り返し周波数４ｋＨｚ
からＸｋＨｚまては繰り返し周波数に比例し、繰り返し
周波数ＸｋＨｚ以上ではＱ２量に一定制限される。

この結果、出力ミラー７から出力されるＱスイッチパル
スレーザ光は繰り返し周波数が変化しても１バルスレー
サ光のエネルギ、ピーク出力はぼは同一となる。第３図
（ａ）　（ｂ）　（ｃ）はそれぞれ繰り返し周波数が１
ｋＨｚ、５ｋＨ’ｚ及び１０ｋ　Ｈｚの場合の１パルス
レーザ光のピークを示している。

同図から繰り返し周波数が変化しても１パルスレーザ光
のエネルギは変化しないことが分かる。上記Ｎｄ：ＹＡ
Ｇの固体レーザ媒質２を用いると、その螢光寿命は約２
５０μｓである。従って、繰り返し周波数が２５０μｓ
よりも短ければ１パルスレーサのピークは減少するが、
上記のように各励起ランプ３，４の励起量を増加するこ
とによって１パルスレーサのピークは繰り返し周波数に
関係なくほぼ同一にてきる。

このように上記一実施例においては、任意の繰り返し周
波数でＱスイッチ動作させて高いピークのパルスレーザ
を出力する際にＱスイッチ８のスイッチング動作の繰り
返し周波数を受けこの繰り返し周波数に応じた励起量で
各励起ランプ３，４を発光させるようにしたので、繰り
返し周波数が変化しても同一ピーク、同一エネルギのパ
ルスレーザ光を出力できる。従って、レーザ加工に適用
すれば、粗調加工及び微調加工により被加工物の移動速
度が変化しても単位長さに照射されるパルスレーザ光の
数を同一にできるとともにその１バルスレーサ光のエネ
ルギ、ピーク出力を同一にできる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、Ｙ
ＡＧレーレー限らずガラスレーザにも適用できる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、パルスレーザ光の
繰り返し数が変化しても熱定エネルギピーク出力のパル
スレーザ光を出力−できるＱスイッチパルスレーザ出力
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係わるＱスイッチパルスレ
ーザ出力装置の一実施例を説明するための図であって、
第１図は構成図、第２図は繰り返し数に対する励起量を
示す図、第３図は各繰り返し数のパルスレーザのピーク
を示す図、第４図は従来装置の構成図である。 １・・・集光鏡、２・・・固体レーザ媒質、３，４・・
・励起ランプ、５・・・共振器、６・・・高反射ミラ７
・・・出力ミラー　１０・・・Ｑスイッチ駆動回路、２
０・・・励起量制御回路、２１・・・周波数／電圧変換
回路、２２・・・リミッタ回路、２３・・・絶縁アンプ
、３０・・・励起ランプ用可変電源。 第 図 （ａ） ＃’ノＭＬ　問汲１；さ（【。 第 図 （ｂ） （ｃ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質を励起する励起
   ランプと、前記固体レーザ媒質を間にして相対向して配
   置された光共振器と、この光共振器内に配置された音響
   光学Ｑスイッチと、この音響光学Ｑスイッチを任意の繰
   り返し周波数でスイッチング動作させるＱスイッチ駆動
   回路と、このＱスイッチ駆動回路からの繰り返し周波数
   の信号を受けこの繰り返し周波数に応じた励起量で前記
   励起ランプを発光させる励起量制御手段とを具備したこ
   とを特徴とするＱスイッチパルスレーザ出力装置。