JPH01192183A - パルスガスレーザ装置 - Google Patents
パルスガスレーザ装置Info
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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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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
扱血豆１
本発明はパルスガスレーザ装置に関し、特に放電電流を
チョッピングすることによりパルス発振させる炭酸ガス
レーザ装置に関する。
チョッピングすることによりパルス発振させる炭酸ガス
レーザ装置に関する。
良土韮韮
従来、この種の炭酸ガスレーザ装置においては、放電電
流をチョッピングすることによりパルス放電させてレー
ザ光をパルス発振させている。
流をチョッピングすることによりパルス放電させてレー
ザ光をパルス発振させている。
しかしながら、炭酸ガスレーザ装置の発振過程において
、炭酸ガス分子の上準位（００１°）の寿命は通常のガ
ス圧において約１１ｓｅｃと長く、パルス放電によるレ
ーザガスの励起を停止した後もゲインが残っており、レ
ーザ発振が停止することなく続いてしまう。
、炭酸ガス分子の上準位（００１°）の寿命は通常のガ
ス圧において約１１ｓｅｃと長く、パルス放電によるレ
ーザガスの励起を停止した後もゲインが残っており、レ
ーザ発振が停止することなく続いてしまう。
このため、第３図（ｃ）に示すように、パルス放電の停
止後にいわゆるテイル（Ｔａｉｌ）と呼ばれるレーザ光
の発振がだ、らだらと続く。
止後にいわゆるテイル（Ｔａｉｌ）と呼ばれるレーザ光
の発振がだ、らだらと続く。
炭酸ガスレーザ装置の場合、炭酸ガスの他に窒素ガスを
混合しており、この窒素分子を放電によりまず励起させ
、励起した窒素分子と炭酸ガス分子との衝突により窒素
分子のエネルギが炭酸ガス分子に移行して炭酸ガス分子
がレーザ上準位に励起されるという過程をとる。
混合しており、この窒素分子を放電によりまず励起させ
、励起した窒素分子と炭酸ガス分子との衝突により窒素
分子のエネルギが炭酸ガス分子に移行して炭酸ガス分子
がレーザ上準位に励起されるという過程をとる。
この窒素分子は等核２元分子であるので、−旦励起され
てしまうと他の分￥に衝突しないかぎりエネルギを失わ
ない、したがって、窒素ガスの混合比を多（するほど、
レーザ光のテイルは長くなるが、炭酸ガスレーザ装置の
場合には窒素ガス分圧をある程度高くしないと放電の電
気入力が入らない。
てしまうと他の分￥に衝突しないかぎりエネルギを失わ
ない、したがって、窒素ガスの混合比を多（するほど、
レーザ光のテイルは長くなるが、炭酸ガスレーザ装置の
場合には窒素ガス分圧をある程度高くしないと放電の電
気入力が入らない。
このなめ、レーザ出力を多く取出すとともにレーザ光の
テイルを小さくしようとするときには、窒素ガス分圧の
コントロールだけでは無理が生ずるという欠点がある。
テイルを小さくしようとするときには、窒素ガス分圧の
コントロールだけでは無理が生ずるという欠点がある。
１五０亘旬
本発明は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、レーザ出力を多く取出す場合でもレーザ
光のテイルを小さくすることができるパルスガスレーザ
装置の提供を目的とする。
されたもので、レーザ出力を多く取出す場合でもレーザ
光のテイルを小さくすることができるパルスガスレーザ
装置の提供を目的とする。
１旦立璽り
本発明によるパルスガスレーザ装置は、光共振器内のレ
ーザガス放電管に変調された放電電流を印加することに
より連続パルス発振を行わせるパルスガスレーザ装置で
あって、前記放を電流の変調周波数に同期して前記光共
振器の共振器長を可変する可変手段を設けたことを特徴
とする。
ーザガス放電管に変調された放電電流を印加することに
より連続パルス発振を行わせるパルスガスレーザ装置で
あって、前記放を電流の変調周波数に同期して前記光共
振器の共振器長を可変する可変手段を設けたことを特徴
とする。
Ｋ１男
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図である０
図において、本発明の一実施例による炭酸ガスレーザ装
置は、レーザガス放電管１と、カソード電１ｆｆ１２と
、７／ Ｆｔ４ｉ３と、レーザ出力鏡４と、全反射鏡
５と、圧電変換器（ＰＺＴ ） ６と、高電圧電源７と
、パルス発生器８と、タイミング回路９と、圧電変換器
駆動用コンバータ（以下駆動用コンバータとする）１０
とを含んで構成されている。
図において、本発明の一実施例による炭酸ガスレーザ装
置は、レーザガス放電管１と、カソード電１ｆｆ１２と
、７／ Ｆｔ４ｉ３と、レーザ出力鏡４と、全反射鏡
５と、圧電変換器（ＰＺＴ ） ６と、高電圧電源７と
、パルス発生器８と、タイミング回路９と、圧電変換器
駆動用コンバータ（以下駆動用コンバータとする）１０
とを含んで構成されている。
第２図は本発明の一実施例のタイミングチャートである
。第２図（ａ）はパルス発生器８からのパルス信号を示
し、第２図（ｂ）はレーザガス放電管１に流される放電
電流の波形を示している。
。第２図（ａ）はパルス発生器８からのパルス信号を示
し、第２図（ｂ）はレーザガス放電管１に流される放電
電流の波形を示している。
また、第２図（ｃ）は全反射鏡５をシフトしないときの
レーザ光の波形を示している。
レーザ光の波形を示している。
さらに、第２図（ｄ）は駆動用コンバータ１０から圧電
変換器６に供給されるＤＣ高電圧を示し、第２図（ｅ）
は圧電変換器６により全反射鏡５がシフトされたときの
レーザ光の波形を示している。
変換器６に供給されるＤＣ高電圧を示し、第２図（ｅ）
は圧電変換器６により全反射鏡５がシフトされたときの
レーザ光の波形を示している。
第３図は炭酸ガスレーザの利得曲線と縦モードとの関係
を示す図である。これら第１図〜第３図を用いて本発明
の一実施例の動作について説明する。
を示す図である。これら第１図〜第３図を用いて本発明
の一実施例の動作について説明する。
パルス発生器８で発生されたパルス信号がタイミング回
路９を介して高電圧電源７の図示せぬ放電コントロール
部に入力されると、放を電流が高電圧電源７からレーザ
ガス放電管１に印加され、レーザガス放電管１内におい
てカソード電極２とアノード電極３とによりパルス放電
が生ずる［第２図（ａ）、（ｂ）参照］。
路９を介して高電圧電源７の図示せぬ放電コントロール
部に入力されると、放を電流が高電圧電源７からレーザ
ガス放電管１に印加され、レーザガス放電管１内におい
てカソード電極２とアノード電極３とによりパルス放電
が生ずる［第２図（ａ）、（ｂ）参照］。
このとき、レーザガス放電管１ならびに高電圧電源７な
どの放電回路系の有する浮遊容量により、レーザガス放
電管１に流れる放電電流は第２図（ｂ）に示すような波
形となる。
どの放電回路系の有する浮遊容量により、レーザガス放
電管１に流れる放電電流は第２図（ｂ）に示すような波
形となる。
このパルス放電により、レーザ出力鏡４と全反射１１５
とにより構成された光共振器からレーザ光が発振される
。
とにより構成された光共振器からレーザ光が発振される
。
このとき同時に、パルス発生器８からのパルス信号がタ
イミング回路９を介して駆動用コンバータ１０に入力さ
れ、駆動用コンバータ１０ではこの信号に応答して圧電
変換器６にＤＣ高電圧を加える。
イミング回路９を介して駆動用コンバータ１０に入力さ
れ、駆動用コンバータ１０ではこの信号に応答して圧電
変換器６にＤＣ高電圧を加える。
全反射鏡５は圧電変換器６にマウントされているので、
駆動用コンバータ１０から圧電変換器６へのＤＣ高電圧
の印加により半波長分シフトする。
駆動用コンバータ１０から圧電変換器６へのＤＣ高電圧
の印加により半波長分シフトする。
この全反射鏡５のシフト、すなわち光共振器の共振器長
の変化により光共振器のＱ値が下がってレーザ発振が停
止される。［第２図（ｄ）、（ｅ）参照］。
の変化により光共振器のＱ値が下がってレーザ発振が停
止される。［第２図（ｄ）、（ｅ）参照］。
したがって、全反射鏡５が圧電変換器６によりシフトさ
れたときのレーザ光［第２図（ｅ）参照］は、全反射鏡
５がシフトされないときのレーザ光〔第２図（ｃ）参照
］に比して極端にテイルが少なくなる。
れたときのレーザ光［第２図（ｅ）参照］は、全反射鏡
５がシフトされないときのレーザ光〔第２図（ｃ）参照
］に比して極端にテイルが少なくなる。
ここで、全反射鏡５のシフトにより光共振器の共振器長
りをへＱ変化させるときには、第３図に示す利得曲線に
おいて、変化させる前の発振周波数ν０に対してΔνだ
けシフトする。
りをへＱ変化させるときには、第３図に示す利得曲線に
おいて、変化させる前の発振周波数ν０に対してΔνだ
けシフトする。
このときの発振周波数ν。±Δしにおける利得が発振の
閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ）よりも小さくなるように
６ｇを選択すればレーザ発振は停止する。ただし、炭酸
ガスレーザの場合にはただ１つの発振周波数のレーザ発
振ではなく、いくつかの発振周波数が含まれているので
、全ての発振周波数のレーザ発振が停止するわけではな
い、したがって、停止しなかった発振周波数のし−ザ発
振によりレーザ光には僅かながらテイルが残ってしまう
。
閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ）よりも小さくなるように
６ｇを選択すればレーザ発振は停止する。ただし、炭酸
ガスレーザの場合にはただ１つの発振周波数のレーザ発
振ではなく、いくつかの発振周波数が含まれているので
、全ての発振周波数のレーザ発振が停止するわけではな
い、したがって、停止しなかった発振周波数のし−ザ発
振によりレーザ光には僅かながらテイルが残ってしまう
。
尚、炭酸ガスレーザの場合には、第３図に示したように
、利得幅であるドツプラ幅は約５０ＭＨｚであり、縦モ
ード間隔Ｃ／２ＬはＬ＝１ｍとしても１５０Ｍｈｚであ
るので、この利得幅の中には必ず１本の縦モードしか存
在しないことになる。すなわち、Δνは少なくともＣ／
２Ｌよりも小さくしてよいので、６ｇは最大でも士（λ
／２）以下でよいことになる。
、利得幅であるドツプラ幅は約５０ＭＨｚであり、縦モ
ード間隔Ｃ／２ＬはＬ＝１ｍとしても１５０Ｍｈｚであ
るので、この利得幅の中には必ず１本の縦モードしか存
在しないことになる。すなわち、Δνは少なくともＣ／
２Ｌよりも小さくしてよいので、６ｇは最大でも士（λ
／２）以下でよいことになる。
第４図は本発明の他の実施例の構成を示す構成図である
０図にはおいて本発明の他の実施例による炭酸ガスレー
ザ装置は、回折格子１１以外は第１図に示した本発明の
一実施例と同様の構成であり、同じ構成部品には同一符
号を付しである。また、それら構成部品の動作も本発明
の一実施例による炭酸ガスレーザ装置の構成部品と同様
である。
０図にはおいて本発明の他の実施例による炭酸ガスレー
ザ装置は、回折格子１１以外は第１図に示した本発明の
一実施例と同様の構成であり、同じ構成部品には同一符
号を付しである。また、それら構成部品の動作も本発明
の一実施例による炭酸ガスレーザ装置の構成部品と同様
である。
ここで、第２図においては第１図の高電圧電源７と、パ
ルス発生器８と、タイミング回路９と、駆動用コンバー
タ１０とを省略しである。
ルス発生器８と、タイミング回路９と、駆動用コンバー
タ１０とを省略しである。
炭酸ガスレーザは炭酸ガス分子の多くの振動−回転準位
間の遷移により多数の発振周波数を有している０通常、
金が蒸着された金ミラーの反射鏡により共振器を構成し
、この共振器からレーザ発振させたときには、競合効果
により最も利得の高い１０．６μｓ帯Ｐ（２０）で発振
する。
間の遷移により多数の発振周波数を有している０通常、
金が蒸着された金ミラーの反射鏡により共振器を構成し
、この共振器からレーザ発振させたときには、競合効果
により最も利得の高い１０．６μｓ帯Ｐ（２０）で発振
する。
しかしながら、共振器内に波長選択素子である回折格子
１１を入れることによって、多くの発振周波数の中から
１つを選択して発振させることが可能である。このよう
な場合でも、全反射１ｉ５をシフトさせることによって
、テイルの小さいレーザ光を得ることができる。
１１を入れることによって、多くの発振周波数の中から
１つを選択して発振させることが可能である。このよう
な場合でも、全反射１ｉ５をシフトさせることによって
、テイルの小さいレーザ光を得ることができる。
第５図はレーザ光のテイルが大きいときと小さいときの
加工特性の差を示す図である０図においては、同じレー
ザ出力（パルス繰返し速度がＩＫＨｚで、パルス幅が１
００−のとき）でセラミック（アルミナなど）基板をレ
ーザスクライブ加工したときの加工特性を示しており、
第５図（ａ）はレーザ光のテイルが大きい場合の加工特
性を示し、第５図（ｂ）はレーザ光のテイルが小さい場
合の加工特性を示している。
加工特性の差を示す図である０図においては、同じレー
ザ出力（パルス繰返し速度がＩＫＨｚで、パルス幅が１
００−のとき）でセラミック（アルミナなど）基板をレ
ーザスクライブ加工したときの加工特性を示しており、
第５図（ａ）はレーザ光のテイルが大きい場合の加工特
性を示し、第５図（ｂ）はレーザ光のテイルが小さい場
合の加工特性を示している。
レーザ光のテイルが大きい場合には、レーザスクライブ
加工において深さも深く入らないのみでなく、時間軸で
レーザ光のテイルに相当するところが大きく盛り上がっ
ている。これはセラミックがレーザ光の熱で一旦溶融し
てから、ガラス質に再結晶化したものである。
加工において深さも深く入らないのみでなく、時間軸で
レーザ光のテイルに相当するところが大きく盛り上がっ
ている。これはセラミックがレーザ光の熱で一旦溶融し
てから、ガラス質に再結晶化したものである。
しかしながら、レーザ光のテイルが小さい場合には、レ
ーザスクライブ加工において深さも深くなり、時間軸で
レーザ光のテイルに相当するところの盛り上がりもあま
り大きくない。
ーザスクライブ加工において深さも深くなり、時間軸で
レーザ光のテイルに相当するところの盛り上がりもあま
り大きくない。
上述のようにセラミック基板の表面に大きく盛り上がる
ような加工特性は望むべき姿ではなく、セラミック基板
の表面の盛り上がりは極力少なくしたい、そのためにも
、レーザ光のテイルは小さくすることが肝要なのである
。
ような加工特性は望むべき姿ではなく、セラミック基板
の表面の盛り上がりは極力少なくしたい、そのためにも
、レーザ光のテイルは小さくすることが肝要なのである
。
このように、レーザガス放電管１に印加される放電電流
の変調周波数に同期して、レーザ出力鏡４と全反射鏡５
とからなる光共振器の共振器長を全反射鏡５を圧電変換
器６により可変するようにすることによって、レーザ出
力を多く取出す場合でもレーザ光のテイルを小さくする
ことができる。
の変調周波数に同期して、レーザ出力鏡４と全反射鏡５
とからなる光共振器の共振器長を全反射鏡５を圧電変換
器６により可変するようにすることによって、レーザ出
力を多く取出す場合でもレーザ光のテイルを小さくする
ことができる。
尚、本発明の一実施例および他の実施例では全反射鏡５
をシフトすることにより光共振器の共振器長を変えたが
、レーザ出力鏡４をシフトして光共振器の共振器長を変
えることも可能である。また、本発明の一実施例および
他の実施例では炭酸ガスレーザ装置について述べたが、
他のパルスガスレーザ装置に適用できることは明白であ
り、これらに限定されない。
をシフトすることにより光共振器の共振器長を変えたが
、レーザ出力鏡４をシフトして光共振器の共振器長を変
えることも可能である。また、本発明の一実施例および
他の実施例では炭酸ガスレーザ装置について述べたが、
他のパルスガスレーザ装置に適用できることは明白であ
り、これらに限定されない。
ｉ匪立素１
以上説明したように本発明によれば、レーザガス放電管
に印加された放電電流の変調周波数に同期して光共振器
の共振器長を可変するようにすることによって、レーザ
出力を多く取出す場合でもレーザ光のテイルを小さくす
ることができるという効果がある。
に印加された放電電流の変調周波数に同期して光共振器
の共振器長を可変するようにすることによって、レーザ
出力を多く取出す場合でもレーザ光のテイルを小さくす
ることができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す構成図、第２図
は本発明の一実施例のタイミングチャート、第３図は炭
酸ガスレーザの利得曲線と縦モードとの関係を示す図、
第４図は本発明の他の実施例の構成を示す構成図、第５
図はレーザ光のテイルが大きいときと小さいときの加工
特性の差を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・レーグガス放電管 ４・・・・・・レーザ出力鏡 ５・・・・・・全反射
鏡６・・・・・・圧電変換器（ＰＺＴ） ７・・・・・・高電圧電源 ８・・・・・・パルス発生器
は本発明の一実施例のタイミングチャート、第３図は炭
酸ガスレーザの利得曲線と縦モードとの関係を示す図、
第４図は本発明の他の実施例の構成を示す構成図、第５
図はレーザ光のテイルが大きいときと小さいときの加工
特性の差を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・レーグガス放電管 ４・・・・・・レーザ出力鏡 ５・・・・・・全反射
鏡６・・・・・・圧電変換器（ＰＺＴ） ７・・・・・・高電圧電源 ８・・・・・・パルス発生器
Claims (1)
- （１）光共振器内のレーザガス放電管に変調された放電
電流を印加することにより連続パルス発振を行わせるパ
ルスガスレーザ装置であって、前記放電電流の変調周波
数に同期して前記光共振器の共振器長を可変する可変手
段を設けたことを特徴とするパルスガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1766488A JPH01192183A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | パルスガスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1766488A JPH01192183A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | パルスガスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01192183A true JPH01192183A (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=11950120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1766488A Pending JPH01192183A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | パルスガスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01192183A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7099365B2 (en) | 2001-11-01 | 2006-08-29 | Komatsu, Ltd. | Oscillation method and device of fluorine molecular laser |
| JP2014107349A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Seidensha Electronics Co Ltd | 炭酸ガスレーザの励起媒質ガス、炭酸ガスレーザ装置、炭酸ガスレーザを用いたマーキング装置、炭酸ガスレーザ発生方法、炭酸ガスレーザを用いたマーキング方法、及び炭酸ガスレーザ光 |
| JP2017130680A (ja) * | 2017-03-14 | 2017-07-27 | 精電舎電子工業株式会社 | 炭酸ガスレーザの励起媒質ガス、炭酸ガスレーザを用いたマーキング装置、炭酸ガスレーザ発生方法、炭酸ガスレーザを用いたマーキング方法、及び炭酸ガスレーザ光源 |
| JP2017216463A (ja) * | 2017-07-10 | 2017-12-07 | 精電舎電子工業株式会社 | 炭酸ガスレーザ装置 |
| JP2025096335A (ja) * | 2011-10-11 | 2025-06-26 | ケーエルエー コーポレイション | 変調光源を備える光学計測ツール |
-
1988
- 1988-01-28 JP JP1766488A patent/JPH01192183A/ja active Pending
Cited By (5)
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