KR20090100393A - Laser pulse generator and generation method - Google Patents

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KR20090100393A
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pulse
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KR1020097014652A
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토모히로 이마호코
테츠미 스미요시
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사이버 레이저 가부시끼가이샤
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Abstract

[PROBLEMS] To provide a stable pulse high repetition laser oscillator employing a laser medium of low amplification gain such as a thin planar shape. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A solid laser oscillator comprises at least a pair of laser resonators, a thin planar laser medium to which an active substance having an upper level life longer than the period of repetitive operation as a laser medium is added, a thin planar laser medium provided on at least one reflector in the laser resonator and a Q switch element provided in the resonator, a pumping source for pumping the laser medium optically, and a control section for driving the Q switch element. The control section starts oscillation with the Q switch element in on state and switches the Q switch to off during oscillation that allows the upper level density of active substance in the laser medium to remain, thus interrupting oscillation. Since the upper level pumping density is sustained such that a Q switch pulse can be oscillated when the Q switch is on, stable high repetition pulse oscillation can be achieved.

Description

레이저 펄스 발생 장치 및 방법{LASER PULSE GENERATOR AND GENERATION METHOD}LASER PULSE GENERATOR AND GENERATION METHOD}

본 발명은 고체 레이저(laser) 발진기에 관한 것으로서, Yb, Nd를 포함하는 희토류 이온을 도프(dope)한, 박판 형상 등의 증폭 이득이 낮은 레이저 매체를 이용한 경우에 매우 적합한, 펄스(pulse) 발진 주파수가 높은데도 불구하고 고안정화를 실현한 Q 스위치(switch) 펄스의 레이저 발진 방법 및 장치를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid state laser oscillator, which is very suitable when a laser medium having a low amplification gain such as a thin plate shape doped with rare earth ions including Yb and Nd is used. The present invention provides a method and apparatus for laser oscillation of a Q-switch pulse that realizes high stabilization despite high frequency.

레이저 빔(laser beam)을 광경화성 수지의 액체의 수평 단면 형상의 궤적을 따라 레이저 집광 빔을 조사하고, 수평면 내의 컴퓨터 제어된 패턴(pattern)을 순차적으로 겹치게 함으로써 3차원의 입체 형상을 만드는 광 조형 기술이 실용화되어 있다. 이 기술에서는 레이저 빔을 가는 곡선 모양으로 주사하여 자유 곡면을 창조해 내는 것이다. 사용하는 광경화 수지는 자외선 경화 수지가 채용되는 경우가 많고, 따라서 조사 레이저는 자외선 영역의 레이저가 이용된다. 자외선 레이저는 통상 발진 파장 1.06μm인 Nd:YAG 등의 레이저를 비선형 광학 결정을 이용하여 3배파로 변환하여 발생되고, 조형에 이용하는 자외선 경화 수지의 광흡수 특성에 맞추어 이용된다. 비선형 광학 결정을 이용한 파장 변환 효율은 레이저의 파워(power)의 2승에 비례하는 변환 효율의 특성을 가지기 때문에, 높은 피크 파워(peak power)가 얻어지는 펄스 레이저(pulse laser)를 이용한다. 광 조형의 형상 정밀도를 유지하면서 조형 속도를 향상시키기 위해서는, 펄스 레이저의 반복 주파수를 높게 하여, 조사점에 있어서의 집광 스폿(spot)을 서로 떨어지지 않게 연속적으로 오버랩(overlap)시켜 조사하여 매끄러운 조사 곡선을 형성한다.Light shaping to create a three-dimensional three-dimensional shape by irradiating a laser beam along a trajectory of a horizontal cross-sectional shape of a liquid of a photocurable resin, and sequentially superimposing computer-controlled patterns in the horizontal plane Technology is put to practical use. In this technique, the laser beam is scanned in a thin curved line to create a free-form surface. The ultraviolet curable resin is often employ | adopted for the photocuring resin to be used, Therefore, the laser of an ultraviolet range is used for an irradiation laser. Ultraviolet lasers are usually generated by converting a laser such as Nd: YAG having an oscillation wavelength of 1.06 µm into a triplex wave using a nonlinear optical crystal, and are used in accordance with the light absorption characteristics of the ultraviolet curable resin used for molding. Since the wavelength conversion efficiency using the nonlinear optical crystal has a characteristic of conversion efficiency that is proportional to the power of the laser, a pulse laser that obtains high peak power is used. In order to improve the molding speed while maintaining the shape accuracy of the light shaping, the repetition frequency of the pulse laser is increased, the light condensing spots at the irradiation points are continuously overlapped and irradiated so as not to be separated from each other, thereby smoothing the curve. To form.

통상, 연속 광 여기된 고체 레이저 매체로부터 Q 스위치 제어 기술을 이용하여 수십kHz의 반복 주파수에서 레이저 펄스를 발생시킨다. 또한, 당해 레이저 펄스를 비선형 광학 결정으로 자외 영역으로 파장 변환한 후, 갈바노미터(galvanometer)에 반사 미러(mirror)를 탑재한 빔 스캐너(beam scanner)로 집광 스폿(spot)을 경화 수지면에 고속으로 형상 궤적을 그리면서 조사한다. 고속의 반복 펄스의 발생은 종래 로드(rod)형의 고체 레이저를 이용하여 행해지고 있지만, 소형화, 고품질화의 관점에서 디스크(disk)형의 레이저가 그 로드 레이저(rod laser)의 결점을 해소하기 위해서 검토되고 있다.Typically, laser pulses are generated at a repetitive frequency of tens of kHz using a Q switch control technique from a continuous light excited solid state laser medium. In addition, after converting the laser pulse into an ultraviolet region with a nonlinear optical crystal, a condenser spot is fastened on a hardened resin surface by a beam scanner equipped with a reflection mirror on a galvanometer. Investigate the shape trajectory by using. Generation of high-speed repetitive pulses is conventionally performed using a rod-type solid state laser, but from the viewpoint of miniaturization and high quality, a disk-type laser is studied to solve the defect of the rod laser. It is becoming.

디스크형 레이저는 박판 레이저 매체를 열냉각 매체인 열전도성이 높은 기판에 미러를 개재하여 붙인 구조를 가지고, 붙여진 박판 레이저 매체의 판의 두께 방향으로 여기광을 조사하고, 레이저 매체의 표면으로부터 레이저 증폭광의 출사를 행한다. 배면의 기판은 여기광 조사에 의한 레이저 매체의 발열을 흡수하고 냉각을 위해서 열방산을 행하여, 레이저 매체의 온도 상승을 방지한다. 따라서 레이저 매체 내의 박판면 안방향의 온도 구배가 해소되므로, 레이저 매체 내의 발진 증폭 빔의 광학적인 불균일성이 해소되어 집광성이 뛰어난 높은 품질의 레이저 빔이 얻어진다.The disc type laser has a structure in which a thin laser medium is attached to a high thermal conductive substrate, which is a heat cooling medium, via a mirror, irradiates excitation light in the thickness direction of the plate of the attached thin laser medium, and amplifies the laser from the surface of the laser medium. The light is emitted. The back substrate absorbs heat generation of the laser medium by irradiation with excitation light and heat dissipates for cooling, thereby preventing the temperature rise of the laser medium. Therefore, since the temperature gradient in the inner direction of the thin plate surface in the laser medium is eliminated, the optical nonuniformity of the oscillation amplification beam in the laser medium is eliminated, and a high quality laser beam having excellent light condensation is obtained.

그러나, 디스크형의 Q 스위치 레이저를 이러한 광 조형용의 고반복 레이저 광원으로서 이용하는 경우에는 결점이 있다. 그것은 박판 레이저 매체의 박판에 대해서 수직 방향으로 레이저 발진 또는 증폭 광로를 형성하여 이용하기 때문에, 레이저광이 증폭 매체를 통과하는 증폭 광로 길이가 짧고, 충분한 증폭 이득이 얻어지지 않는 것이다. 그 때문에 수십kHz의 높은 주파수에서 Q 스위치의 온(on), 오프(off) 반복 동작을 시키면, Q 스위치 펄스의 발생이 이 반복 주파수를 따를 수 없게 되어 펄스의 출력 누락이 종종 발생한다. 이 때문에 Q 스위치 고속 반복으로 발생시킨 레이저 펄스에 따라서는 매끄러운 고정밀도의 광 조형 작업에 의한 수지 성형을 할 수 없었다. 한편, 펄스의 출력 누락 방지를 위해서 저속 반복으로 한 것은 작업 능률이나 정밀도가 불충분하다고 하는 문제가 있었다.However, there is a drawback when using a disk type Q switch laser as a high repetition laser light source for such optical shaping. Since it forms and uses a laser oscillation or an amplification optical path in the perpendicular direction with respect to the thin plate of a thin laser medium, the length of the amplification optical path through which a laser beam passes an amplification medium is short, and sufficient amplification gain is not obtained. Therefore, if the on / off repetitive operation of the Q switch is performed at a high frequency of several tens of kHz, the generation of the Q switch pulse cannot follow this repetition frequency, and the output of the pulse is often lost. For this reason, the resin molding by the smooth high precision optical shaping | molding operation was not possible depending on the laser pulse which generate | occur | produced by the Q switch high speed repetition. On the other hand, low-speed repetition in order to prevent missing output of pulses has a problem of insufficient work efficiency and precision.

특허문헌 1: 미국 특허 제6002695호 명세서Patent Document 1: US Patent No. 6002695

특허문헌 2: 미국 특허 제6172996호 명세서Patent Document 2: US Patent No. 6172996

특허문헌 3: 미국 특허 제6922419호 명세서Patent Document 3: US Patent No. 6922419

<발명이 해결하고자 하는 과제>Problems to be Solved by the Invention

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 박판 형상 등의 증폭 이득이 낮은 레이저 매체를 이용한 경우라도 Q 스위치 출력에 의한 고체 레이저의 고반복 주파수 동작을 안정한 펄스 에너지로 달성하는 점이다. 또, 레이저에 의한 재료 처리의 속도 및 처리 정밀도를 향상시키는 점이다.The problem to be solved by the present invention is to achieve a high repetitive frequency operation of the solid state laser by the Q switch output with stable pulse energy even when using a laser medium having a low amplification gain such as a thin plate shape. Moreover, it is the point which improves the speed and processing precision of the material processing by a laser.

<과제를 해결하기 위한 수단>Means for solving the problem

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 소정의 반복 주파수에서 펄스를 발생시키는 레이저 펄스 발생 장치로서, 복수의 반사체를 가지는 레이저 공진기, 레이저 매체, 상기 레이저 공진기 내의 광로 상에 설치한 Q 스위치, 상기 레이저 매체를 광 여기하는 여기원, 및 상기 Q 스위치를 구동하는 제어부를 구비하고 있고, 상기 제어부가 레이저 발진 중에 상기 Q 스위치를 온(on)으로부터 오프(off)로 하는 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This invention is a laser pulse generator which generate | occur | produces a pulse at a predetermined repetition frequency, in order to solve the said subject, The laser resonator which has a some reflector, a laser medium, the Q switch provided in the optical path in the said laser resonator, the said laser And an excitation source for optically exciting the medium, and a control unit for driving the Q switch, wherein the control unit has means for turning the Q switch on and off during laser oscillation.

한편, 본 발명은 레이저 펄스 발생 방법으로서, 레이저 매체를 여기하는 단계, Q 스위치를 온 상태로 하는 단계, 상기 레이저 매체로부터의 레이저 발진을 개시시키는 단계, 상기 레이저 발진 중에 상기 Q 스위치를 오프 상태로 전환하고 상기 레이저 발진을 차단하는 단계, 및 상기 Q 스위치의 온 및 오프를 소정의 주파수에서 반복하는 단계를 가지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the present invention provides a method of generating a laser pulse, comprising: exciting a laser medium, turning on a Q switch, initiating laser oscillation from the laser medium, and turning off the Q switch during the laser oscillation. Switching and blocking the laser oscillation, and repeating on and off of the Q switch at a predetermined frequency.

<발명의 효과>Effect of the Invention

본원 발명에서는 발생한 펄스를 Q 스위치로 발진 중에 강제적으로 차단함으로써 반전(反轉) 분포를 항상 높은 상태로 유지할 수가 있으므로, 높은 반복 주파수에서의 펄스 발생이 가능하다. 특히, 레이저 매체에 첨가된 활성 물질의 상준위(upper level) 밀도보다 짧은 주기에 대응하는 주파수에서 펄스 발생이 가능하게 된다.In the present invention, since the inverted distribution can always be kept high by forcibly interrupting the generated pulse during oscillation with the Q switch, pulse generation at a high repetition frequency is possible. In particular, pulse generation is possible at a frequency corresponding to a period shorter than the upper level density of the active material added to the laser medium.

도 1은 이 발명에 관한 고반복 Q 스위치 펄스(pulse)의 제1의 실시 형태의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a first embodiment of a high repetition Q switch pulse according to the present invention.

도 2는 제2의 실시 형태의 구성도이다.2 is a configuration diagram of the second embodiment.

도 3은 이 발명의 동작 설명도이다.3 is an explanatory view of the operation of the present invention.

도 4는 도 1의 구성에 있어서의 RF 스위칭 타이밍(switching timing)을 변화시킨 경우의 특성예이다.4 is a characteristic example in a case where the RF switching timing in the configuration of FIG. 1 is changed.

(a) 100kHz 동작에 있어서의 RF 스위칭 타이밍에 대한 출력·안정성 　(a) Output and Stability with respect to RF Switching Timing in 100kHz Operation

(b) 안정 영역에 있어서의 펄스열(列)　(b) Pulse train in stable region

(c) 불안정 영역에 있어서의 펄스열(c) Pulse train in unstable region

도 5는 도 2의 구성에 있어서의 제2고조파의 고반복 동작에 있어서의 특성예이다.FIG. 5 is an example of the characteristic in the high repetitive operation of the second harmonic in the configuration of FIG. 2.

(a) 50kHz 및 100kHz 동작에 있어서의 에너지에 대한 펄스폭·안정성　(a) Pulse width and stability against energy in 50 kHz and 100 kHz operation

(b) 저에너지측의 펄스 파형 (b) Pulse wave on the low energy side

(c) 고에너지측의 펄스 파형(c) Pulse waveform on the high energy side

도 1은 이 발명의 제1의 실시 형태에 의한, 고반복 주파수에서 안정한 Q 스위치 펄스 레이저 발진에 이용하는 장치를 나타낸다. 레이저 매체(1)는 박판 레이저 매체로 하는 것이 매우 적합하다. 이것은 판의 두께가 작고, 박판의 면에 대해서 수직 방향인 레이저 광축을 따른 광로 길이가 작아서 증폭 이득이 작기 때문이다. 다만, 일반적으로 이용되는 로드(rod)형의 매체라도 활성 물질의 첨가량이 적은 경우에는 특히 유효하다. 박판 레이저 매체로 한 경우, 레이저 매체(1)는 열전도성이 높고 냉각 능력이 뛰어난 기판(2)에 고정된다. 레이저 매체(1)에는 대상으 로 하는 반복 동작의 주기보다 긴 상준위 수명을 가지는 활성 물질을 도프(dope)한 것을 이용한다. 혹은, 활성 물질의 상준위 수명보다도 짧은 주기에 대응하는 반복 동작의 주기로 장치를 동작시킨다. 레이저 매체(1)의 활성 물질은 예를 들면 Yb, Nd 등의 희토류 이온이다. 기판(2)과 레이저 매체(1)의 사이에는 융착에 이용하는 AuSn(금주석) 등의 접합용의 얇은 층(도시하지 않음)과 레이저 매체(1)의 표면으로부터 입사하는 레이저 파장의 광을 반사하는 미러(mirror)(17)가 형성되어 배치된다. 레이저 매체(1)에는 광 여기하기 위한 여기용 광원(12)으로부터의 여기광(16)이 표면측으로부터 조사되어, 레이저 매체 내에 도프(dope)된 활성 물질을 여기한다. 레이저 매체(1)의 앞에는 집광 렌즈(3)가 레이저 공진기의 회절 손실의 최소화를 위해서 설치된다. 또, 레이저 매체(1)와 대향하여, 미러(17)와 함께 레이저 공진기를 형성하는 출력측의 미러(6)가 설치된다. 또한, 음향 광학적으로 동작하는 Q 스위치(5)가 레이저 공진기 내의 광로(8)에 설치되고, Q 스위치(5) 내의 회절 매체인 고주파 압전 소자를 구동하기 위해서 Q 스위치의 RF 제어부(13)가 설치된다. 또, 필요에 따라서 공진기 내의 광로(8)에는 편광판(4)을 설치한다.Fig. 1 shows an apparatus used for stable Q switch pulse laser oscillation at a high repetition frequency according to the first embodiment of the present invention. It is very suitable for the laser medium 1 to be a thin laser medium. This is because the thickness of the plate is small, and the optical path length along the laser optical axis perpendicular to the plane of the thin plate is small, so that the amplification gain is small. However, a rod-type medium generally used is particularly effective when the amount of the active substance added is small. In the case of a thin laser medium, the laser medium 1 is fixed to the substrate 2 having high thermal conductivity and excellent cooling ability. The laser medium 1 is used by doping an active material having a high level lifetime which is longer than the period of the target repetitive operation. Alternatively, the device is operated in a cycle of repetitive operation corresponding to a cycle shorter than the phase life of the active substance. The active material of the laser medium 1 is, for example, rare earth ions such as Yb and Nd. Between the substrate 2 and the laser medium 1, a thin layer (not shown) for bonding, such as AuSn (gold tin), used for fusion, and light of a laser wavelength incident from the surface of the laser medium 1 are reflected. A mirror 17 is formed and arranged. The laser medium 1 is irradiated with excitation light 16 from the surface of the excitation light source 12 for optical excitation from the surface side to excite the active material doped in the laser medium. In front of the laser medium 1, a condenser lens 3 is provided for minimizing the diffraction loss of the laser resonator. In addition, the mirror 6 on the output side that forms the laser resonator together with the mirror 17 is provided to face the laser medium 1. In addition, a Q optical switch 5 which operates acousto-optically is provided in the optical path 8 in the laser resonator, and an RF control unit 13 of the Q switch is installed in order to drive a high frequency piezoelectric element which is a diffraction medium in the Q switch 5. do. Moreover, the polarizing plate 4 is provided in the optical path 8 in a resonator as needed.

레이저 매체(1)는 레이저 다이오드(laser diode) 등의 여기용 광원(12)으로부터의 여기광(16)이 레이저 매체(1) 상의 레이저 공진 광축에 집광 조사된다. 여기용 광원(12)의 파장은 레이저 매체(1)의 레이저 발진의 상준위에의 여기에 유효한 파장이 선택된다. 레이저 매체(1) 내의 활성 물질은 광 여기되어 내부 2준위의 반전 분포를 형성한다.In the laser medium 1, excitation light 16 from an excitation light source 12 such as a laser diode is focused and irradiated onto a laser resonance optical axis on the laser medium 1. As the wavelength of the excitation light source 12, a wavelength effective for excitation to the high level of laser oscillation of the laser medium 1 is selected. The active material in the laser medium 1 is optically excited to form an inversion distribution of the inner two levels.

RF 제어부(13)로부터 RF 파워를 오프(off), 온(on)하여 Q 스위치(5)의 트랜 스듀서(transducer)(도시하지 않음)를 제어함으로써 Q 스위치(5)의 온, 오프를 행한다. RF의 파워가 온 상태인 경우는 레이저 공진기 내부의 광로(8)의 직진을 방해하므로 Q 스위치(5)가 오프로 되고, 레이저 공진기 내의 광학적인 손실을 증가시킴으로써 Q값을 내리고 발진을 차단한다. RF 파워를 오프 또는 파워 저하를 하면 레이저 공진기 내부의 광로의 직진은 방해할 수 없기 때문에, Q 스위치(5)는 온 동작으로 된다. Q 스위치(5)가 온 동작일 때, 레이저 매체(1)에 레이저 증폭 이득이 있으면 발진에 이르고, 공진기를 구성하는 미러(6 및 17) 사이에 Q 스위치 펄스가 상승하고, 출력측의 미러(6)를 투과하여 외부에 출력 빔(7)이 얻어진다.The RF switch 13 is turned off and on to control the transducer (not shown) of the Q switch 5 to turn the Q switch 5 on and off. . When the power of the RF is on, the Q switch 5 is turned off since the straight path of the optical path 8 inside the laser resonator is turned off, and the Q value is lowered and the oscillation is blocked by increasing the optical loss in the laser resonator. When the RF power is turned off or the power is lowered, the straight line of the optical path inside the laser resonator cannot be prevented, so that the Q switch 5 is turned on. When the Q switch 5 is in the ON operation, if the laser medium 1 has a laser amplification gain, oscillation is reached, the Q switch pulse is raised between the mirrors 6 and 17 constituting the resonator, and the mirror 6 on the output side is ), The output beam 7 is obtained externally.

본 발명에서는 이러한 동작을 하여 Q 스위치 펄스가 발진하는 경우에 고반복 동작까지 안정한 Q 스위치 펄스가 얻어지도록 하였다. 그것은 Q 스위치의 온, 오프의 타이밍(timing)을 제어하고, 또한 상준위 수명이 긴 활성 물질을 이용함으로써 효율적으로 잔류 에너지를 만들어내어 실질적으로 고밀도의 반전 분포를 얻는 것에 의한다. 그 모습을 도 3으로 설명한다.According to the present invention, when the Q switch pulse is oscillated, a stable Q switch pulse can be obtained until the high repeat operation. It is by controlling the timing of the Q switch on and off, and also by using the active material with a long life of high level to efficiently generate residual energy to obtain a substantially high density inversion distribution. The state will be described with reference to FIG. 3.

도 3의 (a)는 레이저 매체 내의 레이저 발진 준위 사이의 반전 분포수(Ni)의 개념을 나타낸다. 반전 분포가 없는 경우를 0레벨(level)로 하고, 안정적으로 동작하기 위해서 필요한 반전 분포수를 N1, 발진 직전의 반전 분포수가 많은 상태를 N2로 한다.Fig. 3A shows the concept of inversion distribution number Ni between laser oscillation levels in the laser medium. The case where there is no inversion distribution is set to 0 level, and the number of inversion distributions necessary for stable operation is N1, and the state where the number of inversion distributions immediately before oscillation is N2.

시각 t0 이전부터 레이저 매체(1)가 여기용 광원(12)에 의해 여기되어 있는 것으로 한다. t0 이후 반전 분포수(Ni)는 점차 증가(20)한다. 반전 분포가 발진 역치보다 큰 어느 시점 t1에서 RF 제어부(13)로 RF 파워를 차단하여 공진기의 손실을 저하시키면, 레이저 공진기 내에서 레이저 발진이 상승하기 시작하고, 시각 t2에서 도 3 (b)의 경사로 나타내듯이 펄스의 상승(27)이 발생한다. 이대로 RF 파워를 차단한 채로 하면, 광의 유도 방출에 의해 반전 분포가 0레벨에 가까운 곳까지 저하되고, 그 때 하강 부분(28)을 발생시켜 꼬리 부분의 Q 스위치 펄스를 발진한다.It is assumed that the laser medium 1 is excited by the excitation light source 12 from before time t0. After t0, the inversion distribution number Ni gradually increases (20). At a time point t1 where the inversion distribution is larger than the oscillation threshold, when the RF power is cut off by the RF control unit 13 to reduce the loss of the resonator, the laser oscillation starts to rise in the laser resonator, and at time t2, as shown in FIG. As indicated by the slope, the rise 27 of the pulse occurs. If the RF power is cut off as described above, the inversion distribution is lowered to near zero level by the induced emission of light, and the falling portion 28 is generated at that time to generate the Q switch pulse of the tail portion.

만약, 도 3 (c)에 나타낸 것처럼, RF 파워의 온(Q 스위치 동작은 오프)에의 전환을 시각 t15, t16 및 t17에서 행하는 것으로 한다. 이 경우에는 시각 t3에서 t15 사이의 하강부(28)의 펄스에 의해 에너지가 방출되기 때문에 반전 분포수(Ni)는 대폭적인 감소(21)를 본다. 시각 t15에서 RF 파워를 온으로 하고, 이것으로부터 다음의 펄스가 발생하는 시각 t6까지 광 여기에 의한 상준위에의 점차적인 여기를 행함으로써 반전 분포수(Ni)의 증가(24)를 도모한다. 레이저 매체를 박판 형상으로 하는 등 레이저 매체의 증폭 이득이 낮은 경우에서는, 시각 t6에 있어서는 안정한 발진의 상승에 필요한 반전 분포수가 미달성이고, Q 스위치 발진의 상승이 불충분 또는 불가능한 상태로 된다. 따라서, 이 t6으로부터 개시하는 Q 스위치 펄스는 직전의 펄스보다 저에너지의 펄스(29)로 되거나 펄스의 누락으로 된다.As shown in Fig. 3C, it is assumed that the switching of the RF power to on (Q switch operation is off) is performed at the times t15, t16 and t17. In this case, since the energy is released by the pulses of the falling portion 28 between the times t3 and t15, the inversion distribution number Ni sees a significant decrease 21. The RF power is turned on at time t15, and an increase 24 of the inversion distribution number Ni is achieved by gradually exciting the RF power to the high level due to optical excitation until time t6 at which the next pulse is generated. When the amplification gain of the laser medium is low, such as making the laser medium thin, the inversion distribution number necessary for stable rise of oscillation is insufficient at time t6, and the rise of the Q switch oscillation is insufficient or impossible. Therefore, the Q switch pulse starting from this t6 becomes a pulse 29 of lower energy than the immediately preceding pulse or becomes missing.

그 후, 다음에 시각 t9에서 재차 RF 파워를 오프 상태로 하여 Q 스위치를 온으로 하면, 그 전의 시각 t6에서 발진 불충분 때문에 유도 방출이 이루어지지 않으므로 반전 분포가 보지(保持)되어 있는 곳에 t16~t10 사이의 광 여기 에너지가 주어지고 반전 분포가 더 증가한다. 따라서, 반전 분포수가 N2를 초과하므로, t10에서 급격한 펄스 상승(30)이 발생한다. 또, 이후 급격한 펄스에 의해 유도 방출량이 커져 다시 잔존의 반전 분포수가 줄어들어 안정된 출력을 인출할 수 없게 된다.Subsequently, when the Q switch is turned on again with the RF power off again at time t9, induction emission is not performed due to insufficient oscillation at time t6 before that t16 to t10. The optical excitation energy in between is given and the inversion distribution is further increased. Therefore, since the inversion distribution number exceeds N2, a sudden pulse rise 30 occurs at t10. In addition, the induced emission amount is increased by a sudden pulse, and the number of remaining inverted distributions is reduced again, so that a stable output cannot be taken out.

통상은 Q 스위치 펄스 레이저 장치는 RF 파워를 오프로 하고 있는 동안에 발진을 일으키는데 충분한 반전 분포 에너지가 축적되어 더 방출되도록 설계되어 있다. 박판 레이저 매체 등 증폭 이득이 작은 매체를 이용한 경우는, 충분한 반전 분포 에너지를 주기 위해서 필요한 시간이 길어지므로, 로드(rod)형 고체 레이저보다 고반복 펄스 발진의 주파수의 상한이 낮아진다.Normally, the Q-switched pulse laser device is designed so that inversion distribution energy sufficient to cause oscillation is accumulated and further emitted while the RF power is turned off. When a medium having a small amplification gain is used, such as a thin laser medium, the time required for giving sufficient inversion distribution energy becomes longer, so that the upper limit of the frequency of the high repetitive pulse oscillation is lower than that of the rod-type solid state laser.

본원 발명에서는 RF 파워를 오프로 하여 Q 스위치를 온으로 한 후, 레이저 펄스가 발진을 개시한 시점에서, 강제적으로 Q 스위치를 오프로 전환하여 레이저 발진을 차단함으로써, 고반복 펄스 발진의 주파수의 상한이 낮게 되지 않게 하였다. 이하, 이것을 도 3 (b)와 (d)로 설명한다. 시각 t2에서 레이저 펄스 발진을 개시하면, t3에서 발진 중에 강제적으로 Q 스위치를 오프로 전환하여 레이저 발진을 차단한다.In the present invention, the RF switch is turned off and the Q switch is turned on, and then, at the time when the laser pulse starts oscillation, the Q switch is forcibly turned off to cut off the laser oscillation, whereby the upper limit of the frequency of the high repetitive pulse oscillation is increased. It did not become low. This will be described below with reference to FIGS. 3B and 3D. When the laser pulse oscillation is started at time t2, the laser switch is interrupted by forcibly turning off the Q switch during the oscillation at t3.

박판 레이저 매체 등 증폭 이득이 작은 매체를 이용한 경우, Q 스위치를 오프로 하면 즉석에서 펄스 발진을 정지시킬 수 있다. Q 스위치 오프 및 발진 정지를 도 3 (d)에 나타낸 시각 t3, t7 및 t11에서 행하는 것으로 한다. 이와 같이 발진 중에 발진을 차단함으로써, 반전 분포수(Ni)는 항상 0레벨보다 높고 N1과 N2 사이에 유지할 수 있다. RF 파워를 온으로 하는 시각 t3으로부터 다음의 오프로 하는 시각 t5를 지나 다음의 펄스의 상승 시각 t6까지 반전 분포수는 계속해서 증가(23)하고, 앞의 Q 스위치 펄스 발진 개시시의 값까지 반전 분포수가 증가하고 나서 발진한다. 시각 t6에서 발진 개시하고 나서 여기에서도, 발진 중의 시각 t7에서 Q 스위치를 오프로 전환하여 펄스를 정지시킨다. Q 스위치 펄스에의 반전 분포의 에너 지의 이행은 차단되고, 반전 분포가 잔존한다. 시각 t7에서 펄스 발진 정지하고 나서 그 다음의 발진 동작 개시 시각 t10까지 반전 분포수를 증가시킨다. 이와 같이 Q 스위치 펄스의 발진 동작 중에 Q 스위치를 오프로 하여, 레이저 매체 내의 반전 분포를 잔존시키고, 항상 높은 반전 분포 상태를 유지하면서, 반복 펄스 동작을 계속하도록 하였으므로, 고반복까지 안정한 상승(27)을 가지는 펄스열(列)로 발진을 계속 가능하게 되었다.When a medium having a small amplification gain is used, such as a thin laser medium, pulse oscillation can be stopped immediately by turning off the Q switch. It is assumed that the Q switch-off and oscillation stop are performed at the times t3, t7 and t11 shown in Fig. 3D. By blocking oscillation during oscillation in this manner, the inversion distribution number Ni is always higher than zero level and can be maintained between N1 and N2. From the time t3 at which the RF power is turned on to the time t5 at the next off time, the inversion distribution number continues to increase (23) from the time t6 at the next pulse to the value at the start of the preceding Q switch pulse oscillation. It oscillates after the number of distribution increases. After starting oscillation at time t6, the pulses are stopped by turning off the Q switch at time t7 during oscillation. The transition of energy of the inversion distribution to the Q switch pulse is interrupted, and the inversion distribution remains. After the pulse oscillation stops at time t7, the inverted distribution number is increased to the next oscillation operation start time t10. In this way, the Q switch was turned off during the oscillation operation of the Q switch pulse to maintain the inversion distribution in the laser medium, and the repeat pulse operation was continued while always maintaining the high inversion distribution state. Branches can continue to oscillate with a pulse train.

반전 분포를 효율적으로 유지하기 위해서는, 상준위 수명이 반복 동작의 주기에 대해서 충분히 긴 활성 물질을 사용하면 좋다. 예를 들면, 반복 주파수 20kHz 초과의 반복 동작에 대응하는 50μ초 미만의 주기에 대해서 상준위 수명이 거의 1ms인 Yb를 활성 물질로서 사용하면 이것을 실현할 수 있다.In order to effectively maintain the inversion distribution, it is preferable to use an active substance whose phase life is long enough for the cycle of the repeated operation. For example, this can be realized by using Yb, which has a high-level life of almost 1 ms as the active material, for a period of less than 50 mu sec corresponding to a repetitive operation of more than 20 kHz repetition frequency.

또한, RF 파워를 온(on)하여 강제적으로 Q 스위치를 오프(off)로 전환하는 타이밍을 Q 스위치 펄스의 발진 중에 행하는 것이 중요하다. 이 방법은 단순하게는 Q 스위치 소자의 RF 제어부(13)로 RF 파워를 오프하고(도 3의 t1, t5, t9) 나서 온할 때(t3, t7, t11)까지의 시간을 소정의 값으로 제어하면 실현할 수 있다. 소정의 값은 실험적으로 정할 수가 있다. 한편, 레이저 발진한 것을 감지하는 센서(sensor) 등을 별도 추가하고, 또한 센서로부터의 발진 감지 신호를 받아 적당한 시간 지연 수단을 개재하여 RF 파워를 오프로 하는 수단을 RF 제어부(13)에 넣는 구성도 가능하다.In addition, it is important to perform the timing of turning on the RF power and forcibly turning off the Q switch during oscillation of the Q switch pulse. This method simply controls the time from turning off the RF power to the RF control unit 13 of the Q switch element (t1, t5, t9 in Fig. 3) and then on (t3, t7, t11) to a predetermined value. Can be realized. The predetermined value can be determined experimentally. On the other hand, a configuration in which a sensor or the like for detecting the laser oscillation is additionally added, and a means for turning off the RF power through the appropriate time delay means by receiving the oscillation detection signal from the sensor is included in the RF control unit 13. It is also possible.

도 2는 이 발명의 제2의 실시 형태를 나타낸다. 제1실시 형태와 동일한 기능의 구성 부품은 동일한 번호로 표시한다. 본 실시 형태는 제1실시 형태에, 발생한 레이저 펄스를 고조파 변환하는 기능이 추가되었다. 이 실시 형태에서는 45°로 기울인 파장 선택 미러(mirror)(14)는 레이저 발진의 기본파(11)에 대해서는 전반사 특성을 가지고, 공진기 내에 설치한 고조파 변환 수단(9, 10)에 의해 기본파로부터 변환된 고조파의 파장에는 투과성의 특성을 가진다. 고조파 변환 수단(9, 10)으로서는 비선형 광학 결정 등의 비선형 광학 소자를 이용할 수가 있다. 비선형 광학 소자에 비선형 작용을 시키기 위해서는 입력광이 편광되어 있을 필요가 있다. 공진기 내에 편광을 수반하는 요소가 있는 경우는 편광 수단을 특별히 넣지 않아도 편광 발진이 가능하므로, 편광판(4)은 넣지 않아도 좋다. 그렇지만, 레이저 매체가 편광을 수반하는 요소가 없는 경우 편광판(4)은 필수이다.2 shows a second embodiment of this invention. The component parts of the same function as 1st Embodiment are shown with the same number. In this embodiment, a function of harmonic conversion of the generated laser pulse is added to the first embodiment. In this embodiment, the wavelength selective mirror 14 inclined at 45 ° has a total reflection characteristic with respect to the fundamental wave 11 of the laser oscillation, and the harmonic converting means 9 and 10 provided in the resonator are separated from the fundamental wave. The wavelength of the converted harmonics has a transmissive characteristic. As the harmonic conversion means 9 and 10, nonlinear optical elements, such as a nonlinear optical crystal, can be used. In order to give a nonlinear effect to a nonlinear optical element, input light needs to be polarized. In the case where there is an element with polarization in the resonator, polarization oscillation is possible even without a polarizing means in particular, and thus the polarizing plate 4 may not be inserted. However, the polarizing plate 4 is essential when the laser medium is free of elements that accompany polarization.

파장 선택 미러(14)는 기본파에 대해서는 반사하고 고조파에 대해서는 투과 하는 성질을 가진다. 기본파에 대해서는 미러(6, 17) 및 파장 선택 미러(14)로 공진기를 구성한다. 광로 상의 기본파(11)는 파장 선택 미러(14)에서 반사되어 고조파 변환 수단(9, 10)으로 향해지고, 고조파 변환 수단(9, 10) 통과 중에 제2고조파 또는 제3차 고조파로 변환된다. 단파장의 고조파는 고반복 Q 스위치 펄스로서 파장 선택 미러(14)를 투과하여, 고조파 출력 빔(beam)(15)으로서 방출된다. 따라서, 기본파의 발진 파장 1.03μm로 되는 Yb:YAG를 레이저 매체로서 이용하여, 고조파 변환 수단(9, 10)으로 제2고조파를 출력하면, 가시 영역인 파장 515nm의 레이저 펄스를, 제3고조파를 출력하면, 자외 영역인 파장 343nm의 레이저 펄스를 얻을 수 있다.The wavelength selective mirror 14 has a property of reflecting the fundamental wave and transmitting the harmonic wave. For the fundamental wave, the resonator is constituted by the mirrors 6 and 17 and the wavelength selective mirror 14. The fundamental wave 11 on the optical path is reflected by the wavelength selective mirror 14 and directed to the harmonic converting means 9 and 10, and converted into the second harmonic or the third harmonic while passing through the harmonic converting means 9 and 10. . Harmonics of short wavelength are transmitted through the wavelength selective mirror 14 as high repetitive Q switch pulses and are emitted as a harmonic output beam 15. Therefore, when Yb: YAG having an oscillation wavelength of 1.03 μm of the fundamental wave is used as the laser medium, when the second harmonic is outputted to the harmonic converting means 9 and 10, the third harmonic generates a laser pulse having a wavelength of 515 nm as a visible region. When outputting the laser beam, a laser pulse having a wavelength of 343 nm, which is an ultraviolet region, can be obtained.

<실험예 1>Experimental Example 1

도 4는 제1의 실시 형태로 Yb:YAG의 박판 레이저 매질을 이용하여 펄스 주파수 100kHz 동작에 있어서의 RF 파워의 타이밍을 변화시켰을 때의 출력 파워와 안정성의 특성 변화의 일례를 나타내고 있다. 이 레이저 매체의 두께는 300μm이다. 여기용 광원으로서는 파장 940μm의 레이저 다이오드(laser diode)를 이용하였다. 레이저의 발진 파장은 1.03μm이고, 이것은 에너지 준위가 10327cm－1와 612cm－1의 천이에 대응하는 것이고, 상준위 수명은 950μ초이다. 도 4 (a)에서 횡축은 RF의 오프 기간, 즉 도 3의 t1로부터 t3, t5로부터 t7 및 t9로부터 t11까지를 의미한다. 출력 파워는 RF의 오프 기간을 크게 하면 증대하지만, 최적점(X)을 넘으면 파워의 안정성이 악화된다. 이것은 에너지가 어중간하게 나오거나 나오지 않기를 반복하여 정상적인 반전 분포가 얻어지지 않기 때문이다. RF의 오프 기간이 최적점(X) 이하인 안정 영역에 있어서는 잔존의 에너지로부터 충분한 반전 분포가 얻어지기 때문에 (b)와 같이 안정 동작하지만, 최적점(X)을 넘는 불안정 영역에 있어서는 (c)와 같이 고저를 반복하는 불안정 동작으로 된다.Fig. 4 shows an example of the characteristic change in output power and stability when the timing of RF power in pulse frequency 100 kHz operation is changed by using a thin laser medium of Yb: YAG in the first embodiment. The thickness of this laser medium is 300 μm. As the excitation light source, a laser diode having a wavelength of 940 µm was used. And the oscillation wavelength of the laser was 1.03μm, which is to the energy level corresponding to the transition of 10327cm -1 and 612cm -1, the above sangjun life of 950μ sec. In FIG. 4A, the horizontal axis represents an off period of RF, that is, t1 to t3, t5 to t7, and t9 to t11 in FIG. 3. The output power increases when the RF off period is increased, but when the optimum point X is exceeded, the stability of the power deteriorates. This is because the energy does not come out in the middle, or does not come out so that a normal inversion distribution is not obtained. In the stable region in which the off period of the RF is less than or equal to the optimum point X, a sufficient inversion distribution is obtained from the remaining energy, so that the operation is stable as in (b). Likewise, it becomes unstable operation to repeat the high and low.

<실험예 2>Experimental Example 2

도 5는 제2의 실시 형태이고, 제1의 실시예와 마찬가지로, Yb:YAG 박판 레이저 매질을 이용한, 펄스 주파수 50kHz 및 100kHz 동작에 있어서의 제2고조파(파장 515nm)의 특성예를 나타낸다. 고조파 변환 수단(9, 10)에는 비선형 광학 결정인 LiB3O5를 이용하였다. (a)에 있어서 횡축은 제2고조파 펄스 1발의 평균 에너지이다. 도 5 (b), (c)가 나타내듯이 펄스 파형이 뒤의 꼬리에서 끊어져 있고, 고조파 발진 시에 있어서도 강제적으로 인출을 제어하여, 안정 동작을 실현하고 있다.FIG. 5 is a second embodiment and shows the characteristic example of the second harmonic (wavelength 515 nm) in pulse frequency 50 kHz and 100 kHz operation using a Yb: YAG thin-film laser medium similarly to the first embodiment. LiB 3 O 5 , which is a nonlinear optical crystal, was used for the harmonic converting means 9, 10. In (a), the horizontal axis is the average energy of one second harmonic pulse. As shown in Fig. 5 (b) and (c), the pulse waveform is cut off at the trailing tail, forcing is controlled forcibly even at the time of harmonic oscillation, thereby achieving stable operation.

본원 발명에서는 활성 물질을 첨가한 레이저 매질을 이용한 Q 스위치의 반복 동작에 있어서, Q 스위치의 광로가 투과 상태로 되고 레이저 펄스가 발진 중에 Q 스위치 광로를 차단 상태로 하여 레이저 펄스를 강제적으로 차단시킨다. 이것에 의해 레이저 매체 내로부터의 에너지 방출을 중도에 정지시켜, 잔여의 여기 상준위 에너지 밀도를 더 증가시킨다. Q 스위치가 온 상태이면 Q 스위치 펄스를 발진할 수 있도록 상준위의 여기 밀도를 유지한 발진 방법이 얻어지므로, 안정한 고반복 펄스 발진을 실현할 수 있다. 활성 물질의 상준위 수명보다 짧은 주기에 상당하는 반복 주파수에서 레이저 펄스를 발생시킬 수가 있다. 이 고반복 에너지 빔을 이용하여 레이저의 재료 처리의 속도 및 처리 정밀도를 향상시킨다.In the present invention, in the repetitive operation of the Q switch using the laser medium to which the active substance is added, the optical path of the Q switch is transmitted and the laser pulse is forcibly cut off by turning off the Q switch optical path during the oscillation. This stops the energy release from within the laser medium halfway, further increasing the residual excitation high level energy density. When the Q switch is in the ON state, an oscillation method in which the high-level excitation density is maintained to oscillate the Q switch pulse is obtained, and thus stable high repetition pulse oscillation can be realized. It is possible to generate a laser pulse at a repetition frequency corresponding to a period shorter than the phase life of the active material. This high repetition energy beam is used to improve the speed and processing accuracy of laser material processing.

종래는 박판 형상 등의 증폭 이득이 낮은 레이저 매체를 이용한 레이저에 있어서는, 레이저 발진 이득이 작았기 때문에 단시간에 발진의 상승이 곤란했으므로, 반복 주파수는 예를 들면 1kHz로부터 10kHz 등의 저반복 주파수 범위로 동작이 제한되어 있었다. 본 발명에 의한 레이저 펄스 발생 장치에서는, Q 스위치 펄스의 발생 중에 상준위의 상태 밀도가 발진 역치보다 높은 상태인 곳에서 강제적으로 발진을 차단하여 높은 레이저 증폭 이득 상태를 유지함으로써, 일정한 레벨보다 높은 반전 분포가 형성된 조건에서 고반복 동작을 행하도록 Q 스위치 동작을 제어하였으므로, 안정한 펄스의 고반복 주파수에서의 발생이 실현될 수 있었다. 본원 발명은 디스크(disk)형 레이저에 효과가 높다. 디스크형 레이저에 있어서는, 박판 매체를 이용하고 있고, 박판의 두께에 상당하는 레이저 발진기 이득 광로 길이가 짧고, 증 폭 이득이 낮기 때문이다.Conventionally, in a laser using a laser medium having a low amplification gain such as a thin plate shape, since the oscillation gain is small, it is difficult to increase the oscillation in a short time. The operation was limited. In the laser pulse generating apparatus according to the present invention, during generation of the Q switch pulse, the oscillation is forcibly higher than a constant level by forcibly blocking oscillation in a state where the state density of the high level is higher than the oscillation threshold to maintain a high laser amplification gain state. Since the Q switch operation was controlled to perform a high repetitive operation under the condition in which the distribution was formed, generation of a stable pulse at a high repetition frequency could be realized. The present invention has a high effect on a disk type laser. This is because, in the disk laser, a thin plate medium is used, the laser oscillator gain optical path length corresponding to the thickness of the thin plate is short, and the amplification gain is low.

본원 발명에 의한 레이저 발생 장치를, 광경화 수지를 이용한 3차원 광 조형의 수지 모델 제작 공정에 광원으로서 사용하면, 광경화 수지의 액면 상에 가는 선에 의해 미세한 고정밀도의 화상 형상을 그릴 수 있고, 따라서 고정밀도의 3차원 조형이 가능하게 된다. Q 스위치 펄스의 반복 주파수가 고반복이고 안정한 펄스 출력 에너지가 얻어지므로, 펄스 레이저의 집광 스폿(spot)을 오버랩(overlap)하여 고속 주사가 가능하게 할 수 있으므로 매끄러운 곡선을 그릴 수 있고, 형상 정밀도가 높은 3차원의 수지 모델 형성이 고속으로 가능하게 된다. 그 외, 고반복 주파수의 Q 펄스를 적용할 수 있는 반도체 관련의 미세 가공에 적용하면 가공 처리 능력이 높은 레이저 시스템이 실현될 수 있다.When the laser generating device according to the present invention is used as a light source in a three-dimensional light molding resin model production process using a photocurable resin, fine high-precision image shapes can be drawn by thin lines on the liquid surface of the photocurable resin. Therefore, high precision three-dimensional molding is attained. Since the repetition frequency of the Q switch pulse is high and stable pulse output energy is obtained, a high speed scanning can be achieved by overlapping the condensing spot of the pulse laser, so that a smooth curve can be drawn and the shape accuracy is high. Three-dimensional resin model formation is possible at high speed. In addition, when applied to semiconductor-related micromachining which can apply high repetition frequency Q pulses, a laser system with high processing capability can be realized.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였다. 특허 청구의 범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하지 않고, 이들에 변경을 가할 수가 있는 것은 분명하다.The embodiment of the present invention has been described above. It is clear that changes can be made to these without departing from the technical idea of the invention described in the claims.

본 발명에 의해, 적외, 가시, 자외 등의 고반복 고안정인 소형 레이저 발진기가 얻어지므로, 광경화 수지를 이용한 3차원 광 조형 공정에 이용된다. 또, 태양 전지의 전극 형성 공정, 액정 등의 표시 디바이스(device)에 이용되는 투명 전극막의 가공, 각종 전자 디바이스의 수정 가공, 반도체 메모리(memory)의 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 중복 회로(redundancy circuit)의 도전성 링크(link)의 회로 소자의 가공, 그 외의 제거 가공, 마킹(marking), 열처리용 등, 고속 주사가 요구되는 레이저 가공 영역에서 이용이 도모된다.The present invention obtains a small laser oscillator with high repeatability and high stability such as infrared, visible and ultraviolet light, and thus is used in a three-dimensional optical molding process using a photocurable resin. In addition, the electrode forming process of a solar cell, the processing of the transparent electrode film used for display devices, such as a liquid crystal, the correction process of various electronic devices, the silicon wafer redundancy circuit of a semiconductor memory, etc. It can be utilized in laser processing areas requiring high-speed scanning, such as processing of circuit elements of conductive links, other removal processing, marking, and heat treatment.

Claims (9)

소정의 반복 주파수에서 펄스를 발생시키는 레이저 펄스 발생 장치로서,A laser pulse generator for generating pulses at a predetermined repetition frequency, 복수의 반사체를 가지는 레이저 공진기, 레이저 매체, 상기 레이저 공진기 내의 광로 상에 설치한 Q 스위치, 상기 레이저 매체를 광 여기하는 여기원, 및 상기 Q 스위치를 구동하는 제어부를 구비하고 있고, A laser resonator having a plurality of reflectors, a laser medium, a Q switch provided on an optical path in the laser resonator, an excitation source for optically exciting the laser medium, and a control unit for driving the Q switch, 상기 제어부가 레이저 발진 중에 상기 Q 스위치를 온으로부터 오프로 하는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 장치.And the control unit has means for turning the Q switch on and off during laser oscillation. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 매체에는 활성 물질이 첨가되어 있고, 상기 반복 주파수에 대응하는 주기보다도 상기 활성 물질의 상준위 수명이 긴 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 장치.An active material is added to the laser medium, and the laser pulse generator is longer in life than the period corresponding to the repetition frequency. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 레이저 매체가 상기 레이저 공진기 내의 적어도 하나의 반사체 상에 설치된 박판 레이저 매체인 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 장치.And the laser medium is a thin laser medium provided on at least one reflector in the laser resonator. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 고조파 변환 수단을 더 가진 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 장치.And a harmonic converting means. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 활성 물질이 Yb, Nd를 포함하는 희토류 이온의 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 장치.And the active material contains at least one of rare earth ions including Yb and Nd. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 반복 주파수가 20kHz 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 장치.And the repetition frequency is 20 kHz or more. 레이저 매체를 여기하는 단계,Exciting the laser medium, Q 스위치를 온 상태로 하는 단계,Turning on the Q switch, 상기 레이저 매체로부터의 레이저 발진을 개시시키는 단계,Initiating laser oscillation from the laser medium, 상기 레이저 발진 중에 상기 Q 스위치를 오프 상태로 전환하고 상기 레이저 발진을 차단하는 단계, 및 상기 Q 스위치의 온 및 오프를 소정의 주파수에서 반복하는 단계를 가지는 레이저 펄스 발생 방법.Turning off the Q switch and blocking the laser oscillation during the laser oscillation; and repeating on and off of the Q switch at a predetermined frequency. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 레이저 매체에 활성 물질이 첨가되어 있고, 상기 소정의 반복 주파수를 당해 활성 물질의 상준위 수명보다 짧은 주기에 대응하는 주파수로 하는 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 방법.An active material is added to the laser medium, and the predetermined repetition frequency is a frequency corresponding to a period shorter than the phase life of the active material. 제7항 또는 제8항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 발생한 레이저 펄스를 고조파로 변환시키는 단계를 더 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 펄스 발생 방법.And a step of converting the generated laser pulses into harmonics.
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