JPH1197783A - Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法 - Google Patents
Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法Info
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- JPH1197783A JPH1197783A JP25820397A JP25820397A JPH1197783A JP H1197783 A JPH1197783 A JP H1197783A JP 25820397 A JP25820397 A JP 25820397A JP 25820397 A JP25820397 A JP 25820397A JP H1197783 A JPH1197783 A JP H1197783A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ発振器の共振器外部にＱスイッチを追
加することなく、パルス繰返し周波数が増加しても、パ
ルス幅を一定にすること。 【解決手段】 レーザ発振器の１台の共振器内に複数の
A/O素子４、５を設置し、各々のA/O素子４、５の高周波
変調信号Ｍrf１、Ｍrf２を任意の遅延時間で駆動するこ
とにより、共振器内部における反転分布の差を制御し、
パルス幅が制御されたパルスレーザを共振器内から直接
取り出す。
加することなく、パルス繰返し周波数が増加しても、パ
ルス幅を一定にすること。 【解決手段】 レーザ発振器の１台の共振器内に複数の
A/O素子４、５を設置し、各々のA/O素子４、５の高周波
変調信号Ｍrf１、Ｍrf２を任意の遅延時間で駆動するこ
とにより、共振器内部における反転分布の差を制御し、
パルス幅が制御されたパルスレーザを共振器内から直接
取り出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパルスの繰り返し周
波数を増加させてもパルス幅を一定にすることが可能な
Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法に関し、パルスレーザ
装置、レーザ加工機、レーザ溶接機、レーザ計測装置等
に適用して有用なものである。
波数を増加させてもパルス幅を一定にすることが可能な
Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法に関し、パルスレーザ
装置、レーザ加工機、レーザ溶接機、レーザ計測装置等
に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ発振器からパルス光を発生させる
方法の１つに、共振器中の損失を変えて共振器の質
（Ｑ：Quality）を変化させるＱスイッチ法がある。Ｑ
スイッチ法の原理は次の通りである。共振器中の損失を
レーザ発振のしきい値より十分高めておくことによっ
て、誘導放出を抑制し、かつ、活性媒質中の反転分布を
高い値にまで達成することが可能となる。そこで、共振
器中の損失をレーザ発振のしきい値より十分高めておい
た状態から、共振器中の損失を急激に減少させと、レー
ザ発振のしきい値利得も減少することになるが、活性媒
質中の高い反転分布は保たれているため、共振器内で誘
導放出が急速に成長し、反転分布として有効なエネルギ
が単一のパルスレーザとして放出される。
方法の１つに、共振器中の損失を変えて共振器の質
（Ｑ：Quality）を変化させるＱスイッチ法がある。Ｑ
スイッチ法の原理は次の通りである。共振器中の損失を
レーザ発振のしきい値より十分高めておくことによっ
て、誘導放出を抑制し、かつ、活性媒質中の反転分布を
高い値にまで達成することが可能となる。そこで、共振
器中の損失をレーザ発振のしきい値より十分高めておい
た状態から、共振器中の損失を急激に減少させと、レー
ザ発振のしきい値利得も減少することになるが、活性媒
質中の高い反転分布は保たれているため、共振器内で誘
導放出が急速に成長し、反転分布として有効なエネルギ
が単一のパルスレーザとして放出される。
【０００３】Ｑスイッチ法としては、大別すると、下記
（１）〜（３）が挙げられる。 （１）共振器ミラーを変動させる機械的なＱスイッチ
法。 （２）電気光学素子（E/O素子）を用いたE/OＱスイッチ
法。 （３）音響光学素子（以下、A/O素子と呼ぶ）を用いたA
/OＱスイッチ法。
（１）〜（３）が挙げられる。 （１）共振器ミラーを変動させる機械的なＱスイッチ
法。 （２）電気光学素子（E/O素子）を用いたE/OＱスイッチ
法。 （３）音響光学素子（以下、A/O素子と呼ぶ）を用いたA
/OＱスイッチ法。
【０００４】ここでは、図３〜図７に基づいて、高出力
・高繰返し用パルスレーザ発振器として適用可能なA/O
Ｑスイッチ法について述べる。
・高繰返し用パルスレーザ発振器として適用可能なA/O
Ｑスイッチ法について述べる。
【０００５】図３に、A/OＱスイッチＣＷ−ＹＡＧレー
ザ発振器の構成を示す。このレーザ発振器では、ＹＡＧ
結晶とそれの励起源系とを含むキャビティ１の両側に共
振器として、全反射鏡２と出力鏡３が配置されており、
これらの共振器ミラー２、３間に、A/O素子４が挿入さ
れて配置されている。
ザ発振器の構成を示す。このレーザ発振器では、ＹＡＧ
結晶とそれの励起源系とを含むキャビティ１の両側に共
振器として、全反射鏡２と出力鏡３が配置されており、
これらの共振器ミラー２、３間に、A/O素子４が挿入さ
れて配置されている。
【０００６】A/O素子４には高周波変調信号発生部６が
接続され、高周波変調信号発生部６には制御信号発生部
８が接続されている。制御信号発生部８はA/OＱスイッ
チの制御信号Ｃ１を発生して高周波変調信号発生部６に
与える。高周波変調信号発生部６は高周波変調信号Ｍrf
１を発生し、制御信号Ｃ１に応じてA/O素子４へ高周波
変調信号Ｍrf１を印加したり、その印加を停止する。
接続され、高周波変調信号発生部６には制御信号発生部
８が接続されている。制御信号発生部８はA/OＱスイッ
チの制御信号Ｃ１を発生して高周波変調信号発生部６に
与える。高周波変調信号発生部６は高周波変調信号Ｍrf
１を発生し、制御信号Ｃ１に応じてA/O素子４へ高周波
変調信号Ｍrf１を印加したり、その印加を停止する。
【０００７】平均出力が数１０Ｗクラスで、繰返し周波
数が数ｋＨｚを越えるパルス動作では、ＹＡＧ結晶の励
起源系として、ＣＷ（連続波）励起が採用される。従っ
て、図３からA/O素子４を取り外した標準状態では、Ｙ
ＡＧ結晶に連続発振を行わせることになる。
数が数ｋＨｚを越えるパルス動作では、ＹＡＧ結晶の励
起源系として、ＣＷ（連続波）励起が採用される。従っ
て、図３からA/O素子４を取り外した標準状態では、Ｙ
ＡＧ結晶に連続発振を行わせることになる。
【０００８】A/O素子４は振動子と例えば石英からな
り、振動子を用いて石英を高周波で振動させると、石英
内に超音波が伝送されるようになっている。この超音波
により石英内に屈折率の疎密が形成され、石英が回折格
子としての作用を発揮することができる。従って、超音
波が伝送されている石英内に或る角度θで入射したレー
ザ光は回折により２θだけ光路が曲げられる。一方、超
音波が伝送していない石英では、レーザ光は直進する。
り、振動子を用いて石英を高周波で振動させると、石英
内に超音波が伝送されるようになっている。この超音波
により石英内に屈折率の疎密が形成され、石英が回折格
子としての作用を発揮することができる。従って、超音
波が伝送されている石英内に或る角度θで入射したレー
ザ光は回折により２θだけ光路が曲げられる。一方、超
音波が伝送していない石英では、レーザ光は直進する。
【０００９】この回折作用を利用して、共振器ミラー
２、３間のレーザ光を共振させたり、共振を抑制するこ
とが可能となり、Ｑスイッチとしての役割を果たすこと
ができる。
２、３間のレーザ光を共振させたり、共振を抑制するこ
とが可能となり、Ｑスイッチとしての役割を果たすこと
ができる。
【００１０】図４にＱスイッチ、反転分布、レーザパル
ス波形それぞれのタイミングチャートを示す。即ち、 （１）A/O素子４の制御信号Ｃ１が入力されると、今ま
で印加されていた高周波変調信号Ｍrf１を高周波変調信
号発生部６が開放（印加停止）することにより、共振器
内の誘導放出が開始し、反転分布ｎ(t) は減少し始め
る。レーザパルス波形においては、反転分布ｎ(t) の減
少に対してパルスレーザ強度Ｐ(t) は増加するが、反転
分布のしきい値ｎt に達した時点でピーク強度となり、
その後はパルスレーザ強度Ｐ(t) は低下する。 （２）高周波変調信号Ｍrf１が高周波変調信号発生部６
により再び印加されると、A/O素子４の所で光軸が回折
することにより誘導放出が抑制されるため、連続励起に
より反転分布ｎ(t) は増加し、レーザパルスの繰返し周
波数が低い場合は、反転分布の限界値ｎ∞まで達する。 （３）ここで、パルス幅ｔp は、A/O素子４への高周波
変調信号Ｍrf１の開放直後の反転分布の値ｎi （反転分
布の最大値：図４ではｎi ＝ｎ∞）と、高周波変調信号
Ｍrf１の再印加後の反転分布の値ｎf （反転分布の最小
値）と、反転分布のしきい値ｎt と共振器寿命τc か
ら、数１で表される。
ス波形それぞれのタイミングチャートを示す。即ち、 （１）A/O素子４の制御信号Ｃ１が入力されると、今ま
で印加されていた高周波変調信号Ｍrf１を高周波変調信
号発生部６が開放（印加停止）することにより、共振器
内の誘導放出が開始し、反転分布ｎ(t) は減少し始め
る。レーザパルス波形においては、反転分布ｎ(t) の減
少に対してパルスレーザ強度Ｐ(t) は増加するが、反転
分布のしきい値ｎt に達した時点でピーク強度となり、
その後はパルスレーザ強度Ｐ(t) は低下する。 （２）高周波変調信号Ｍrf１が高周波変調信号発生部６
により再び印加されると、A/O素子４の所で光軸が回折
することにより誘導放出が抑制されるため、連続励起に
より反転分布ｎ(t) は増加し、レーザパルスの繰返し周
波数が低い場合は、反転分布の限界値ｎ∞まで達する。 （３）ここで、パルス幅ｔp は、A/O素子４への高周波
変調信号Ｍrf１の開放直後の反転分布の値ｎi （反転分
布の最大値：図４ではｎi ＝ｎ∞）と、高周波変調信号
Ｍrf１の再印加後の反転分布の値ｎf （反転分布の最小
値）と、反転分布のしきい値ｎt と共振器寿命τc か
ら、数１で表される。
【００１１】
【数１】ｔp ＝τc （ｎi −ｎf ）／［ｎi −ｎt ｛１
＋ln（ｎi ／ｎt ）｝］ ここで、τc ＝Ｌ／｛ｃ（１−Ｒ）｝、Ｌは共振器長、
ｃは光速、Ｒは出力鏡３の反射率である。
＋ln（ｎi ／ｎt ）｝］ ここで、τc ＝Ｌ／｛ｃ（１−Ｒ）｝、Ｌは共振器長、
ｃは光速、Ｒは出力鏡３の反射率である。
【００１２】次に、図５に、レーザパルスの繰返し周波
数Ｆを増加させた場合のＱスイッチ、反転分布、レーザ
パルス波形それぞれのタイミングチャート示す。即ち、
レーザパルスの繰返し周波数を増加させると、高周波変
調信号Ｍrf１の開放直後の反転分布の値ｎi ’と高周波
変調信号Ｍrf１の再印加後の反転分布の値ｎf ’は、図
４に比べると、ｎi ’＜ｎi 、ｎf ’＞ｎf となる。そ
のため、パルス幅ｔp’は数１から判るように、繰返し
周波数が低い場合のパルス幅ｔp よりも、ｔp’＞ｔp
と拡がる。
数Ｆを増加させた場合のＱスイッチ、反転分布、レーザ
パルス波形それぞれのタイミングチャート示す。即ち、
レーザパルスの繰返し周波数を増加させると、高周波変
調信号Ｍrf１の開放直後の反転分布の値ｎi ’と高周波
変調信号Ｍrf１の再印加後の反転分布の値ｎf ’は、図
４に比べると、ｎi ’＜ｎi 、ｎf ’＞ｎf となる。そ
のため、パルス幅ｔp’は数１から判るように、繰返し
周波数が低い場合のパルス幅ｔp よりも、ｔp’＞ｔp
と拡がる。
【００１３】図６に、A/OＱスイッチＣＷ−ＹＡＧレー
ザのパルス幅の繰返し周波数依存性を示す。大別する
と、繰返し周波数Ｆが１ｋＨｚ程度までのパルス幅ｔp
は約１００nsec（ナノ秒）であり、１ｋＨｚを越えた高
い繰返し周波数ではパルス幅ｔ p ’は徐々に拡大してい
く。
ザのパルス幅の繰返し周波数依存性を示す。大別する
と、繰返し周波数Ｆが１ｋＨｚ程度までのパルス幅ｔp
は約１００nsec（ナノ秒）であり、１ｋＨｚを越えた高
い繰返し周波数ではパルス幅ｔ p ’は徐々に拡大してい
く。
【００１４】繰返し周波数の増加によりパルス幅が拡大
することは、レーザ加工を始めとする種々の用途におい
て、問題がある。例えば、パルス幅の拡大により、加工
性が低下する。
することは、レーザ加工を始めとする種々の用途におい
て、問題がある。例えば、パルス幅の拡大により、加工
性が低下する。
【００１５】次に、繰返し周波数を増加してもパルス幅
を一定にする手法として、図７に示すように、共振器内
部のA/O素子４の他に、共振器外部にもA/O素子９を設け
たA/OＱスイッチＣＷ−ＹＡＧレーザ発振器が挙げられ
る。
を一定にする手法として、図７に示すように、共振器内
部のA/O素子４の他に、共振器外部にもA/O素子９を設け
たA/OＱスイッチＣＷ−ＹＡＧレーザ発振器が挙げられ
る。
【００１６】図７に示すレーザ発振器では、図３に示し
た共振器内部のA/O素子４と高周波変調信号発生部６と
制御信号発生部８に加えて、共振器外部のA/O素子９と
高周波変調信号発生部１０と遅延回路１２を備えてい
る。
た共振器内部のA/O素子４と高周波変調信号発生部６と
制御信号発生部８に加えて、共振器外部のA/O素子９と
高周波変調信号発生部１０と遅延回路１２を備えてい
る。
【００１７】遅延回路１２は、制御信号Ｃ１を共振器内
部のA/O素子４よりもΔｔだけ遅延させたタイミングで
遅延させ、それにより得た制御信号Ｃ２を高周波変調信
号発生部１０に与える。高周波変調信号発生部１０は高
周波変調信号Ｍrf２を発生し、制御信号Ｃ２に応じて共
振器外部のA/OＱ素子９へ高周波変調信号Ｍrf２を印加
したり、その印加を停止する。
部のA/O素子４よりもΔｔだけ遅延させたタイミングで
遅延させ、それにより得た制御信号Ｃ２を高周波変調信
号発生部１０に与える。高周波変調信号発生部１０は高
周波変調信号Ｍrf２を発生し、制御信号Ｃ２に応じて共
振器外部のA/OＱ素子９へ高周波変調信号Ｍrf２を印加
したり、その印加を停止する。
【００１８】図７に示すレーザ発振器の動作としては、
図３の場合と同様に共振器内部のA/O素子４でパルスレ
ーザを発生させるが、共振器から出射したパルスレーザ
１３の一部を共振器外部のA/O素子９で切り出すことに
より、パルス幅を一定にしている。言い換えれば、共振
器から出射したパルスレーザ１３の前部分を共振器外部
のA/O素子９で回折光１１として除外してパルス幅を狭
くしている。
図３の場合と同様に共振器内部のA/O素子４でパルスレ
ーザを発生させるが、共振器から出射したパルスレーザ
１３の一部を共振器外部のA/O素子９で切り出すことに
より、パルス幅を一定にしている。言い換えれば、共振
器から出射したパルスレーザ１３の前部分を共振器外部
のA/O素子９で回折光１１として除外してパルス幅を狭
くしている。
【００１９】しかし、共振器外部にA/O素子９を追加す
ることは装置（レーザ発振器）の大型化につながる。ま
た、共振器から出射したパルスレーザ１３の一部を切り
出した残りのレーザが回折光１１として出射するため、
これを共振器外部でダンパー等により吸収させる必要が
ある。更に、回折光１１はエネルギの無駄になる。
ることは装置（レーザ発振器）の大型化につながる。ま
た、共振器から出射したパルスレーザ１３の一部を切り
出した残りのレーザが回折光１１として出射するため、
これを共振器外部でダンパー等により吸収させる必要が
ある。更に、回折光１１はエネルギの無駄になる。
【００２０】上述した問題点は、A/OＱスイッチ法に限
らず、機械的なＱスイッチ法及びE/OＱスイッチ法にお
いても存在する。
らず、機械的なＱスイッチ法及びE/OＱスイッチ法にお
いても存在する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点に鑑み、装置を大型化することなく、
また、共振器外部に回折光を出射することなく、幅の狭
いパルスレーザを発生することができるＱスイッチパル
スレーザ駆動方法を提供することにある。
従来技術の問題点に鑑み、装置を大型化することなく、
また、共振器外部に回折光を出射することなく、幅の狭
いパルスレーザを発生することができるＱスイッチパル
スレーザ駆動方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するＱス
イッチパルスレーザ駆動方法は、（１）レーザ発振器の
１台の共振器内にＱスイッチを複数設置し、各々のＱス
イッチを任意の遅延時間で駆動することを特徴とし、
（２）あるいは、レーザ発振器の１台の共振器内にA/O
素子を用いたＱスイッチを複数設置し、各々のA/O素子
の信号を任意の遅延時間で駆動することを特徴とし、
（３）あるいは、前記各A/O素子の信号が時系列的にオ
ーバーラップする範囲で、前記遅延時間を決定すること
を特徴とし、（４）あるいは、共振器内の前記複数のA/
O素子のＱスイッチタイミングの遅延時間を調整するこ
とにより、発生するパルスレーザのパルス幅を調整する
ことを特徴とする。
イッチパルスレーザ駆動方法は、（１）レーザ発振器の
１台の共振器内にＱスイッチを複数設置し、各々のＱス
イッチを任意の遅延時間で駆動することを特徴とし、
（２）あるいは、レーザ発振器の１台の共振器内にA/O
素子を用いたＱスイッチを複数設置し、各々のA/O素子
の信号を任意の遅延時間で駆動することを特徴とし、
（３）あるいは、前記各A/O素子の信号が時系列的にオ
ーバーラップする範囲で、前記遅延時間を決定すること
を特徴とし、（４）あるいは、共振器内の前記複数のA/
O素子のＱスイッチタイミングの遅延時間を調整するこ
とにより、発生するパルスレーザのパルス幅を調整する
ことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図１及び図２により、本発
明の実施の形態に係るＱスイッチパルスレーザ駆動方法
を説明する。図１は本実施の形態に係るA/OＱスイッチ
式ＹＡＧレーザ発振器の構成を示し、図２はＱスイッ
チ、反転分布、レーザパルス波形それぞれのタイミング
チャートを示す。
明の実施の形態に係るＱスイッチパルスレーザ駆動方法
を説明する。図１は本実施の形態に係るA/OＱスイッチ
式ＹＡＧレーザ発振器の構成を示し、図２はＱスイッ
チ、反転分布、レーザパルス波形それぞれのタイミング
チャートを示す。
【００２４】図１に示すレーザ発振器では、ＹＡＧ結晶
とその励起源系とを含むキャビティ１に対して対向する
ように、共振器ミラーとして全反射鏡２と主力鏡３が設
置されている。これら全反射鏡２と主力鏡３が構成する
共振器内に、第１と第２計２台のA/O素子（音響光学素
子）４、５が、第１のA/O素子４は全反射鏡２側に、第
２のA/O素子５は出力鏡３側にという配置で、光軸上に
挿入されて設置されている。各々のA/O素子４、５には
高周波変調信号発生部６、７が接続されており、各々の
高周波変調信号発生部６、７は共通の制御信号発生部８
に接続されている。
とその励起源系とを含むキャビティ１に対して対向する
ように、共振器ミラーとして全反射鏡２と主力鏡３が設
置されている。これら全反射鏡２と主力鏡３が構成する
共振器内に、第１と第２計２台のA/O素子（音響光学素
子）４、５が、第１のA/O素子４は全反射鏡２側に、第
２のA/O素子５は出力鏡３側にという配置で、光軸上に
挿入されて設置されている。各々のA/O素子４、５には
高周波変調信号発生部６、７が接続されており、各々の
高周波変調信号発生部６、７は共通の制御信号発生部８
に接続されている。
【００２５】制御信号発生部８は第１のA/O素子４に対
する制御信号Ｃ１を発生して高周波変調信号発生部６に
与え、制御信号Ｃ１よりΔｔだけ遅延した第２のA/O素
子５に対する制御信号Ｃ２を発生して高周波変調信号発
生部７に与える。高周波変調信号発生部６は高周波変調
信号Ｍrf１を発生し、制御信号Ｃ１に応じて第１のA/O
Ｑ素子４へ高周波変調信号Ｍrf１を印加したり、その印
加を停止する。また、高周波変調信号発生部７は高周波
変調信号Ｍrf２を発生し、制御信号Ｃ２に応じて第２の
A/OＱ素子５へ高周波変調信号Ｍrf２を印加したり、そ
の印加を停止する。
する制御信号Ｃ１を発生して高周波変調信号発生部６に
与え、制御信号Ｃ１よりΔｔだけ遅延した第２のA/O素
子５に対する制御信号Ｃ２を発生して高周波変調信号発
生部７に与える。高周波変調信号発生部６は高周波変調
信号Ｍrf１を発生し、制御信号Ｃ１に応じて第１のA/O
Ｑ素子４へ高周波変調信号Ｍrf１を印加したり、その印
加を停止する。また、高周波変調信号発生部７は高周波
変調信号Ｍrf２を発生し、制御信号Ｃ２に応じて第２の
A/OＱ素子５へ高周波変調信号Ｍrf２を印加したり、そ
の印加を停止する。
【００２６】次に、図２により動作を説明する。なお、
図２中、Ｃ１とＭrf１は第１のA/O素子４に対する制御
信号と高周波変調信号を示し、Ｃ２とＭrf２は第２のA/
O素子５に対する制御信号と高周波変調信号を示す。
又、ｎ(t) は反転分布の変化を示し、Ｐ(t) はパルスレ
ーザ波形を示す。ｎ∞は反転分布の限界値、ｎi は反転
分布の最大値、ｎf は反転分布の最小値、ｎt は反転分
布のしきい値を示す。
図２中、Ｃ１とＭrf１は第１のA/O素子４に対する制御
信号と高周波変調信号を示し、Ｃ２とＭrf２は第２のA/
O素子５に対する制御信号と高周波変調信号を示す。
又、ｎ(t) は反転分布の変化を示し、Ｐ(t) はパルスレ
ーザ波形を示す。ｎ∞は反転分布の限界値、ｎi は反転
分布の最大値、ｎf は反転分布の最小値、ｎt は反転分
布のしきい値を示す。
【００２７】（１）第１のA/O素子４の制御信号Ｃ１に
より、同A/O素子４は今まで印加されていた高周波変調
信号Ｍrf１から開放される。即ち、高周波変調信号発生
部６は高周波変調信号Ｍrf１の印加を停止する。 （２）一方、制御信号発生部８での或る遅延時間Δｔの
経過後、第２のA/O素子５の制御信号Ｃ２により、同A/O
素子５は今まで印加されていた高周波変調信号Ｍrf２か
ら開放される。即ち、高周波変調信号発生部７は高周波
変調信号Ｍrf２の印加を停止する。 （３）この第２のA/O素子５が高周波変調信号Ｍrf２か
ら開放された時点から、共振器の損失が減少して共振器
内の誘導放出が開始し、パルスレーザが発生する。即
ち、反転分布ｎ(t) が減少し始めるとパルスレーザ強度
Ｐ(t) が増加するが、反転分布のしきい値ｎt に達した
時点でピーク強度となり、その後パルスレーザ強度Ｐ
(t) が低下する。 （４）次に、第１のA/O素子４に高周波変調信号Ｍrf１
が再び印加されることにより、共振器の損失が増大し、
パルスレーザが消滅する。即ち、第１のA/O素子４の所
で光軸が回折することにより誘導放出が抑制されるた
め、連続励起により反転分布ｎ(t) が増加する。 （５）従って、第１のA/O素子４と第２のA/O素子５が同
時に高周波変調信号から開放されている時間ΔＴに応じ
てパルスレーザのパルス幅ｔp が決まることから、高周
波変調信号Ｍrf１と高周波変調信号Ｍrf２間の遅延時間
（換言すれば、制御信号Ｃ１と制御信号Ｃ２間の遅延時
間）Δｔを任意に変えることにより、パルスレーザのパ
ルス幅ｔp を制御することが可能であり、パルス繰返し
周波数を増加させてもパルス幅ｔp を狭い値に一定にす
ること可能である。
より、同A/O素子４は今まで印加されていた高周波変調
信号Ｍrf１から開放される。即ち、高周波変調信号発生
部６は高周波変調信号Ｍrf１の印加を停止する。 （２）一方、制御信号発生部８での或る遅延時間Δｔの
経過後、第２のA/O素子５の制御信号Ｃ２により、同A/O
素子５は今まで印加されていた高周波変調信号Ｍrf２か
ら開放される。即ち、高周波変調信号発生部７は高周波
変調信号Ｍrf２の印加を停止する。 （３）この第２のA/O素子５が高周波変調信号Ｍrf２か
ら開放された時点から、共振器の損失が減少して共振器
内の誘導放出が開始し、パルスレーザが発生する。即
ち、反転分布ｎ(t) が減少し始めるとパルスレーザ強度
Ｐ(t) が増加するが、反転分布のしきい値ｎt に達した
時点でピーク強度となり、その後パルスレーザ強度Ｐ
(t) が低下する。 （４）次に、第１のA/O素子４に高周波変調信号Ｍrf１
が再び印加されることにより、共振器の損失が増大し、
パルスレーザが消滅する。即ち、第１のA/O素子４の所
で光軸が回折することにより誘導放出が抑制されるた
め、連続励起により反転分布ｎ(t) が増加する。 （５）従って、第１のA/O素子４と第２のA/O素子５が同
時に高周波変調信号から開放されている時間ΔＴに応じ
てパルスレーザのパルス幅ｔp が決まることから、高周
波変調信号Ｍrf１と高周波変調信号Ｍrf２間の遅延時間
（換言すれば、制御信号Ｃ１と制御信号Ｃ２間の遅延時
間）Δｔを任意に変えることにより、パルスレーザのパ
ルス幅ｔp を制御することが可能であり、パルス繰返し
周波数を増加させてもパルス幅ｔp を狭い値に一定にす
ること可能である。
【００２８】本例では、上述のように制御信号発生部８
にて、制御信号Ｃ１と制御信号Ｃ２の遅延時間Δｔによ
り、高周波変調信号Ｍrf１と高周波変調信号Ｍrf２を遅
延させて駆動している。
にて、制御信号Ｃ１と制御信号Ｃ２の遅延時間Δｔによ
り、高周波変調信号Ｍrf１と高周波変調信号Ｍrf２を遅
延させて駆動している。
【００２９】また、本例では、制御信号発生部８を遅延
時間Δｔの調整可能に構成してあり、遅延時間Δｔを任
意に調整することにより、パルスレーザのパルス幅ｔp
を任意に調整することができる。更に、制御信号発生部
８では、高周波変調信号Ｍrf１と高周波変調信号Ｍrf２
がオーバーラップする範囲で、遅延時間Δｔを決定する
ようにしてある。
時間Δｔの調整可能に構成してあり、遅延時間Δｔを任
意に調整することにより、パルスレーザのパルス幅ｔp
を任意に調整することができる。更に、制御信号発生部
８では、高周波変調信号Ｍrf１と高周波変調信号Ｍrf２
がオーバーラップする範囲で、遅延時間Δｔを決定する
ようにしてある。
【００３０】更に、本例では、制御信号発生部８は自動
モードを備えている。即ち、数１あるいは図６から、パ
ルスレーザのパルス幅を或る所望の一定値とするのに必
要な制御信号Ｃ１の繰返し周波数と遅延時間Δｔとの関
係が判るので、所望の値ｔpを設定するだけで、この関
係に基づいて制御信号Ｃ１の繰返し周波数に応じて遅延
時間Δｔを自動的に変化させ、パルスレーザの繰返し周
波数に関わらず常に一定のパルス幅ｔp となるようにし
てある。
モードを備えている。即ち、数１あるいは図６から、パ
ルスレーザのパルス幅を或る所望の一定値とするのに必
要な制御信号Ｃ１の繰返し周波数と遅延時間Δｔとの関
係が判るので、所望の値ｔpを設定するだけで、この関
係に基づいて制御信号Ｃ１の繰返し周波数に応じて遅延
時間Δｔを自動的に変化させ、パルスレーザの繰返し周
波数に関わらず常に一定のパルス幅ｔp となるようにし
てある。
【００３１】上記の説明はA/O Ｑスイッチを用いたレー
ザ発振器におけるＱスイッチパルスレーザ駆動方法につ
いてであるが、機械的なＱスイッチあるいはE/O （電気
光学素子）Ｑスイッチを用いたレーザ発振器においても
同様に本発明を適用することにより、１台の共振器内の
複数のＱスイッチを任意の遅延時間で駆動して、パルス
レーザのパルス幅を任意に制御することが可能であり、
パルス繰返し周波数を増加させてもパルス幅を一定にす
ることが可能である。
ザ発振器におけるＱスイッチパルスレーザ駆動方法につ
いてであるが、機械的なＱスイッチあるいはE/O （電気
光学素子）Ｑスイッチを用いたレーザ発振器においても
同様に本発明を適用することにより、１台の共振器内の
複数のＱスイッチを任意の遅延時間で駆動して、パルス
レーザのパルス幅を任意に制御することが可能であり、
パルス繰返し周波数を増加させてもパルス幅を一定にす
ることが可能である。
【００３２】
【発明の効果】請求項１に記載の発明に係るＱスイッチ
パルスレーザ駆動方法によれば、レーザ発振器の１台の
共振器内にＱスイッチを複数設置し、各々のＱスイッチ
を任意の遅延時間で駆動するので、これが共振器内部に
おける反転分布の差を制御することとなり、共振器内で
パルスレーザのパルス幅が制御される。従って、パルス
幅を制御したパルスレーザを共振器から直接取り出すこ
とができる。そのため、従来のように共振器外部にＱス
イッチを必要とすることがないので、装置は大型化しな
い。また、共振器外部へ回折光が出射することがないの
で、ダンパー等が不要であり、エネルギの無駄もない。
パルスレーザ駆動方法によれば、レーザ発振器の１台の
共振器内にＱスイッチを複数設置し、各々のＱスイッチ
を任意の遅延時間で駆動するので、これが共振器内部に
おける反転分布の差を制御することとなり、共振器内で
パルスレーザのパルス幅が制御される。従って、パルス
幅を制御したパルスレーザを共振器から直接取り出すこ
とができる。そのため、従来のように共振器外部にＱス
イッチを必要とすることがないので、装置は大型化しな
い。また、共振器外部へ回折光が出射することがないの
で、ダンパー等が不要であり、エネルギの無駄もない。
【００３３】請求項２に記載の発明に係るＱスイッチパ
ルスレーザ駆動方法によれば、レーザ発振器の１台の共
振器内に音響光学素子（以下A/O素子と呼ぶ）を用いた
Ｑスイッチを複数設置し、各々のA/O素子の信号を任意
の遅延時間で駆動するので、高出力・高繰返し用パルス
レーザ発振器に適用して効果的である。勿論、上記と同
様、共振器内部における反転分布の差を制御し、共振器
内でパルスレーザのパルス幅を制御することとなり、パ
ルス幅を制御したパルスレーザを共振器から直接取り出
すことができるため、従来のように共振器外部にＱスイ
ッチを必要とすることがないので、装置は大型化しな
い。また、共振器外部へ回折光が出射することがないの
で、ダンパー等が不要であり、エネルギの無駄もない。
ルスレーザ駆動方法によれば、レーザ発振器の１台の共
振器内に音響光学素子（以下A/O素子と呼ぶ）を用いた
Ｑスイッチを複数設置し、各々のA/O素子の信号を任意
の遅延時間で駆動するので、高出力・高繰返し用パルス
レーザ発振器に適用して効果的である。勿論、上記と同
様、共振器内部における反転分布の差を制御し、共振器
内でパルスレーザのパルス幅を制御することとなり、パ
ルス幅を制御したパルスレーザを共振器から直接取り出
すことができるため、従来のように共振器外部にＱスイ
ッチを必要とすることがないので、装置は大型化しな
い。また、共振器外部へ回折光が出射することがないの
で、ダンパー等が不要であり、エネルギの無駄もない。
【００３４】請求項３に記載の発明に係るＱスイッチパ
ルスレーザ駆動方法によれば、前記各A/O素子の信号が
時系列的にオーバーラップする範囲で、前記遅延時間を
決定することにより、必ずパルスレーザを発生させるこ
とができる。
ルスレーザ駆動方法によれば、前記各A/O素子の信号が
時系列的にオーバーラップする範囲で、前記遅延時間を
決定することにより、必ずパルスレーザを発生させるこ
とができる。
【００３５】請求項４に記載の発明に係るＱスイッチパ
ルスレーザ駆動方法によれば、共振器内の前記複数のA/
O素子のＱスイッチタイミングの遅延時間を調整するこ
とにより、発生するパルスレーザのパルス幅を調整する
ので、任意のパルス幅を得ることができる。
ルスレーザ駆動方法によれば、共振器内の前記複数のA/
O素子のＱスイッチタイミングの遅延時間を調整するこ
とにより、発生するパルスレーザのパルス幅を調整する
ので、任意のパルス幅を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るA/OＱスイッチ式Ｙ
ＡＧレーザ発振器の構成を示す図。
ＡＧレーザ発振器の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係るＱスイッチパルスレ
ーザ駆動方法におけるＱスイッチ、反転分布、レーザパ
ルス波形それぞれのタイミングチャートを示す図。
ーザ駆動方法におけるＱスイッチ、反転分布、レーザパ
ルス波形それぞれのタイミングチャートを示す図。
【図３】従来のA/OＱスイッチ式ＹＡＧレーザ発振器の
構成を示す図。
構成を示す図。
【図４】従来のＱスイッチパルスレーザ駆動方法におけ
るＱスイッチ、反転分布、レーザパルス波形それぞれの
タイミングチャートを示す図。
るＱスイッチ、反転分布、レーザパルス波形それぞれの
タイミングチャートを示す図。
【図５】パルス繰返し周波数が高い場合の従来のＱスイ
ッチ、反転分布、レーザパルス波形それぞれのタイミン
グチャートを示す図。
ッチ、反転分布、レーザパルス波形それぞれのタイミン
グチャートを示す図。
【図６】従来のパルス幅の繰返し周波数依存性を示す
図。
図。
【図７】Ｑスイッチを共振器外部に追加した従来のレー
ザ発振器を示す図。
ザ発振器を示す図。
１ キャビティ ２ 全反射鏡 ３ 出射鏡 ４、５ A/O 素子 ６、７ 高周波変調信号発生部 ８ 制御信号発生部 Ｃ１ A/O 素子４の制御信号 Ｃ２ A/O 素子５の制御信号 Ｍrf１ A/O 素子４の高周波変調信号 Ｍrf２ A/O 素子５の高周波変調信号
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ発振器の１台の共振器内にＱスイ
ッチを複数設置し、各々のＱスイッチを任意の遅延時間
で駆動することを特徴とするＱスイッチパルスレーザ駆
動方法。 - 【請求項２】 レーザ発振器の１台の共振器内に音響光
学素子（以下A/O素子と呼ぶ）を用いたＱスイッチを複
数設置し、各々のA/O素子の信号を任意の遅延時間で駆
動することを特徴とするＱスイッチパルスレーザ駆動方
法。 - 【請求項３】 前記各A/O素子の信号が時系列的にオー
バーラップする範囲で、前記遅延時間を決定することを
特徴とする請求項２に記載のＱスイッチパルスレーザ駆
動方法。 - 【請求項４】 共振器内の前記複数のA/O素子のＱスイ
ッチタイミングの遅延時間を調整することにより、発生
するパルスレーザのパルス幅を調整することを特徴とす
る請求項２または３に記載のＱスイッチパルスレーザ駆
動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25820397A JPH1197783A (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25820397A JPH1197783A (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197783A true JPH1197783A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17316949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25820397A Withdrawn JPH1197783A (ja) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197783A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101246037B1 (ko) | 2010-08-04 | 2013-03-26 | 홀텍 크리스탈 컴퍼니 리미티드 | 레이저 가공 프로세스 장치 |
| CN103594917A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 双声光调q co2激光器 |
| CN105186279A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-23 | 北京大学 | 一种激光脉冲开关装置及其控制方法 |
| WO2019074165A1 (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | 레이저 발생장치 |
| WO2019074166A1 (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | 레이저 발생장치 |
-
1997
- 1997-09-24 JP JP25820397A patent/JPH1197783A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101246037B1 (ko) | 2010-08-04 | 2013-03-26 | 홀텍 크리스탈 컴퍼니 리미티드 | 레이저 가공 프로세스 장치 |
| CN103594917A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 双声光调q co2激光器 |
| CN105186279A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-23 | 北京大学 | 一种激光脉冲开关装置及其控制方法 |
| WO2019074165A1 (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | 레이저 발생장치 |
| WO2019074166A1 (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | 레이저 발생장치 |
| KR20190040674A (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 원텍 주식회사 | 레이저 발생장치 |
| KR20190040664A (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 원텍 주식회사 | 레이저 발생장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |