JPH06848Y2 - Ｑスイツチレ−ザ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はＱスイッチレーザ装置に関し、特に連続励起固
体レーザを音響光学的Ｑスイッチ法によりＱスイッチパ
ルス発振させるＱスイッチレーザ装置に関する。

従来技術 この種のＱスイッチレーザ装置において、高安定度のレ
ーザ出力を発生させるための一方法として、高周波信号
を変調パルスによりパルス変調して当該変調信号と同相
の高周波変調信号を得、この高周波変調信号を音響光学
的変調器へ印加する方法がある。その例として、高周波
信号と変調パルスであるレーザゲート信号との位相を同
期させ、この同期したゲート信号により高周波信号をゲ
ート（変調）して高周波変調信号を発生するようにした
ものがある。かかる技術は特開昭57-178392号公報に開
示されている。

かかる方法では、高周波信号とレーザゲート信号との位
相を同期させるために、D-FF（ディレイドフリップフロ
ップ）を用いており、このD-FFのクロック端子へ入力す
る方形波のクロック信号を高周波信号を用いて生成し、
このクロック信号によりD-FFのデータ入力に印加されて
いるレーザゲート信号（変調パルス信号）をラッチする
ようになっている。こうすることにより、当該D-FFのＱ
出力から高周波信号に同期したゲート信号が導出され、
このゲート信号により高周波信号をゲートしてパルス変
調された高周波変調信号を得ることができるようになっ
ているのである。

この回路方式では、高周波信号に同期した方形波のクロ
ック信号を得てD-FFを動作させ、このD-FFのＱ出力をそ
のまま直接レーザゲート信号として用いているので、次
の如き欠点がある。すなわち、高周波信号は例えば４０
MHzの極めて周波数の高い信号が用いられるので、これ
に同期した方形波のクロックパルスを安定に得ることは
困難であり、この不安定なクロックパルスにて動作する
D-FFのラッチ出力を直接レーザゲートパルスとして用い
るとこれまた不安定となることは避けられないという欠
点がある。

考案の目的 そこで、本考案は従来のかかる欠点を解決すべくなされ
たものであり、その目的とするところは、より良好な安
定性を有するＱスイッチレーザ発振が可能なＱスイッチ
レーザ装置を提供とすることにある。

考案の構成 本考案によれば、高周波信号を変調パルスによりパルス
変調して前記高周波信号と同相の高周波変調信号を得、
この高周波変調信号を音響光学的光変調器に印加するこ
とにより連続励起固体レーザをＱスイッチパルス発振さ
せるようにしたＱスイッチレーザ装置であって、前記変
調パルスと前記高周波信号とを用いて前記変調パルスの
開始タイミングに続く前記高周波信号のゼロクロスタイ
ミングに同期した第１のパルスと、前記変調パルスの終
了タイミングに続く前記高周波信号のゼロクロスタイミ
ングに同期した第２のパルスとを発生する手段と、これ
等第１及び第２のパルスに夫々応答してセットリセット
されるフリップフロップと、このフリップフロップの出
力を用いて前記高周波信号をゲートするゲート手段とを
含むことを特徴とするＱスイッチレーザ装置が得られ
る。

実施例 以下、本考案について図面を参照しつつ説明する。

第１図は本考案の実施例のブロック図である。図におい
て、固体レーザ物質１は励起光源２及び集光器３により
励起されるものであり、反射鏡４，５により構成される
レーザ共振器中に設置されている。

一方、このレーザ共振器内には、レーザ発振をパルス化
するための音響光学的光変調器６が設けられており、こ
の光変調器６は溶融石英板で作られた超音波セル７と、
この超音波セル７に超音波回析格子８を誘起する電気音
響変換子９とにより構成されている。この電気音響変換
子９には高周波ドライバ回路１０から高周波変調信号が
印加される。

この高周波ドライバ回路１０は、例えば４０MHzの連続
正弦波を発振する高周波信号発生部１１と、この高周波
信号と位相的に何等関連性のない変調パルスを発生する
変調信号発生部１２と、これ等高周波信号と変調パルス
信号とを用いてセットリセット信号を発生するセットリ
セット信号発生部１３と、このセットリセット信号によ
り動作するＦＦ（フリップフロップ）１４と、このＦＦ
１４の出力によりゲートが開となって高周波信号発生部
１１の出力をゲートしてパルス変調するゲート回路１５
とを有する。このゲート回路１５の出力であるパルス変
調信号がＡ級パワーアンプ１６を介して電気音響変換子
９へ印加されるようになっている。

第２図は第１図の装置の動作波形を示すタイムチャート
である。第２図（Ａ）は高周波信号発生部１１により発
生される４０ＭHzの連続正弦波であり、（Ｂ）は変調信
号発生部１２により発生される変調パルスであり、波形
（Ａ）と（Ｂ）との間には何等位相的な関連性は無い。
そこで、両波形の位相を同期される必要があるところ、
本考案では、これ等両信号（Ａ），（Ｂ）を用いて
（Ｃ）に示す如きパルス列信号をセットリセット信号発
生部１３に生成するようにしている。

すなわち、変調パルスの開始タイミング（図のタイムチ
ャートでは、パルスの立下りタイミング）に続く高周波
信号のゼロクロスタイミングに同期して立上る第１のパ
ルスａ１，ａ２，……と、変調パルスの終了タイミング
（図のタイムチャートでは、パルスの立上りタイミン
グ）に続く高周波信号のゼロクロスタイミングに同期し
て立上る第２のパルスｂ１，ｂ２，……とを生成してい
る。

このパルスａ１，ａ２，……の各立上りにより次段のＦ
Ｆ１４がセットされ、パルスｂ１，ｂ２，……の各立上
りによりセットされる。よって、このＦＦ１４のＱ出力
波形は第２図（Ｄ）の如くなり、高周波信号（Ａ）に同
期したゲートパルス（Ｄ）が得られることになる。この
ゲートパルスによりゲート回路１５が開とされ、その間
高周波信号が（Ｅ）に示す如くゲートされて結果として
（Ｆ）に示す如き安定なＱスイッチパルスレーザ発振が
行われるのである。

第３図は第１図におけるセットリセット信号発生部１
３，ＦＦ１４及びゲート回路１５の具体例を示す回路図
である。変調信号発生部１２からの変調パルスはD-FF３
１のＣＫ（クロック）入力とされ、このＤ（データ）入
力には高レベルが固定的に印加されている。このD-FF３
１のＱ出力はD-FF３２のＤ入力となっており、このD-FF
３２のＣＫ入力にはコンパレータ３４の出力が印加され
ている。このコンパレータ３４は４０KHzの高周波正弦
波信号を基準レベルと比較するものであり、この場合の
基準レベルは零レベルとなっていわゆる零レベルコンパ
レータとして動作する。よって、このコンパレータ３４
の出力には高周波信号のゼロクロスタイミングに位相同
期したクロックパルス列が得られ、これがD-FF３２のＣ
Ｋ入力となると共に２入力ナンドゲート３３の１入力と
なる。このナンドゲート３３の他入力にはD-FF３２のＱ
出力が印加されており、このゲート出力がインバータ４
２により反転されて第１のパルス信号（ａ１，ａ２，…
…）となる。

変調パルスはまたはインバータ３５を介して２入力ナン
ドゲート３８の１入力となると共に、抵抗３６及びコン
デンサ３７からなる時定数回路へ入力され所定時間遅延
されてナンドゲート３８の他入力となる。従って、この
ゲート３８の出力には変調パルスの終了タイミング（図
ではストツプタイミングとして示している）に同期して
時定数回路の遅延時間に相当するパルス幅のパルスが生
成される。このパルスはD-FF３９のＣＫ入力となってお
り、このD-FF３９のＤ入力には高レベルが固定的に印加
されている。このD-FF３９のＱ出力はD-FF４０のＤ入力
となり、D-FF４０のＣＫ入力にはコンパレータ３４の出
力が印加されている。

このD-FF４０のＱ出力とコンパレータ３４の出力とが２
入力ナンドゲート４１の各入力となり、このゲート出力
がインバータ４３により反転されて第２のパルス信号
（ｂ１，ｂ２，……）となる。この第２のパルス信号は
D-FF３１，３２の各ＣＬＲ（クリア）入力となると共
に、２入力ナンドゲート４４，４５からなるＦＦ１４の
リセット入力となる。また、先の第１のパルス信号はD-
FF３９，４０の各ＣＬＲ入力となると共に、ＦＦ１４の
セット入力となっている。

こうすることにより、変調パルスと正弦波高周波信号と
を用いて、変調信号の開始タイミングに続く高周波信号
のゼロクロスタイミングに同期した第１のパルス（第３
図ではスタートパルスとして示している）及び変調信号
の終了タイミングに続く高周波信号のゼロクロスタイミ
ングに同期した第２のパルス（ストップパルス）が第２
図（Ｃ）に示した如く夫々得られることになる。これ等
第１及び第２のパルスに応答してＦＦ１４がセットリセ
ットされるので、ＦＦ１４の一対のＱ及び出力には第
２図（Ｄ）に示す如く（この波形ではＱ，の一方が示
されている）正弦波に同期したゲートパルスが得られる
ことになる。

高周波信号はバッファ５８及びディレーライン５９を介
して時間合せがなされた後、アナログゲート回路１５へ
入力される。このアナログゲート回路１５は高速スイッ
チング特性を有する必要があることから、図示する如く
ダイオードブリッジ型スイッチを採用している。ダイオ
ード４６〜４９によりブリッジを組んでスイッチ回路と
しており、このブリッジ回路の直流バイアスのオンオフ
として、高速性を有するバイポーラトランジスタ５０，
５４を用いた制御回路が設けられている。この制御回路
は、当該トランジスタ５０，５４の他にバイアス用抵抗
５１，５２，５５，５６及びツェナーダイオード５３，
５７からなる。ツェナーダイオード５３にＦＦ１４の一
方の出力が、またツェナーダイオード５７にＦＦ１４の
他方の出力が夫々印加される。

ＦＦ１４のこれ等両出力は互いに逆相関係にあるので、
ゲートパルスが存在している間ツェナーダイオード５３
及び５７が同時にオンとなり、よってトランジスタ５０
及び５４も同時にオンとなる。従って、ブリッジ回路の
すべてのダイオードは順バイアスとなってオンとなり、
４０MHzの高周波信号はその間ゲートされてパワーアン
プ１６へ導出され、第２図（Ｅ）の如き波形となる。そ
の結果、第２図（Ｆ）の様なＱスイッチレーザパルス発
振が得られるのである。

この様に、変調パルス及び高周波信号を用いて高周波信
号のゼロクロスタイミングに同期した第１及び第２のパ
ルスを得、これ等両パルスによりＦＦをセットリセット
することにより、高周波信号に完全に周期した安定なゲ
ートパルスが得られることになるので、、Ｑスイッチレ
ーザパルス発振も安定なものが得られるのである。

上記実施例では、変調パルスの半周期毎に高周波信号を
ゲートする様にしているが、１周期毎にゲートして第４
図のタイムチャートの如く動作させても良い。この場合
には、（Ｂ）の変調パルスに対して（Ｃ）の如き２倍の
周期を有するパルスを分周器を用いて発生し、この２倍
の周期のパルス（Ｃ）を第３図の変調パルス入力端へ供
給してやれば良いことになる。そのときのゲート回路１
５の出力が（Ｄ）に、またＱスイッチレーザパルス波形
が（Ｅ）に夫々示されている。

考案の効果 叙上の如く、本考案によれば、変調パルスの開始及び終
了の各タイミングに夫々続く高周波信号のゼロクロスタ
イミングに同期した第１及び第２のパルスを得、この第
１及び第２のパルスいよりＦＦをセットリセットするこ
とにより、高周波信号に同期したゲート信号を得ている
ので、従来の不安定なクロックパルスを用いてD-FFを駆
動しこのD-FFの出力を直接ゲート信号とした場合に比し
て、より安定なゲート信号が得られるという効果があ
る。よって、最終的にはより安定なＱスイッチレーザパ
ルス発振が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例のブロック図、第２図は第１図
のブロックの動作を示すタイムチャート、第３図は第１
図のブロックの１部回路を示す図、第４図は本考案の他
の実施例の動作を示すタイムチャートである。 主要部分の符号の説明 １……固体レーザ物質 ６……音響光学的光変調器 ９……電気音響変換子 １０……高周波ドライバ回路 １１……高周波信号発生部 １２……変調信号発生部 １３……セットリセット信号発生部 １４……ＦＦ １５……ゲート回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波信号を変調パルスによりパルス変調
   して前記高周波信号と同相の高周波変調信号を得、この
   高周波変調信号を音響光学的光変調器に印加することに
   より連続励起固体レーザをＱスイッチパルス発振させる
   ようにしたＱスイッチレーザ装置であって、前記変調パ
   ルスと前記高周波信号とを用いて前記変調パルスの開始
   タイミングに続く前記高周波信号のゼロクロスタイミン
   グに同期した第１のパルスと、前記変調パルスの終了タ
   イミングに続く前記高周波信号のゼロクロスタイミング
   に同期した第２のパルスとを発生する手段と、これ等第
   １及び第２のパルスに夫々応答してセットリセットされ
   るフリップフロップと、このフリップフロップの出力を
   用いて前記高周波信号をゲートするゲート手段とを含む
   ことを特徴とするＱスイッチレーザ装置。