JPH1126858A - Ｑスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法及びｑスイッチ発振固体レーザ装置 - Google Patents
Ｑスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法及びｑスイッチ発振固体レーザ装置Info
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- JPH1126858A JPH1126858A JP9179930A JP17993097A JPH1126858A JP H1126858 A JPH1126858 A JP H1126858A JP 9179930 A JP9179930 A JP 9179930A JP 17993097 A JP17993097 A JP 17993097A JP H1126858 A JPH1126858 A JP H1126858A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、安定した出力エネルギー及び尖頭値
でビーム品質の安定性に優れたＱスイッチパルス光を得
る。 【解決手段】固体レーザ媒質３及びＡＯ−Ｑスイッチ４
を各共振器ミラー１、２内に配置し、固体レーザ媒質３
を励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＡＯ−Ｑ
スイッチ４をスイッチング動作させてパルス状のレーザ
光を出力する場合、ＡＯ−Ｑスイッチ４をスイッチング
動作開始前に、固体レーザ媒質３を入熱量と放熱量とが
平衡状態になるまで励起し、次に固体レーザ媒質３内の
反転分布がレーザ発振しないレベルまで抑制するように
固体レーザ媒質３に対する励起を停止又は減少し、この
後に、ＡＯ−Ｑスイッチ４を所定の周波数でスイッチン
グ動作させる。
でビーム品質の安定性に優れたＱスイッチパルス光を得
る。 【解決手段】固体レーザ媒質３及びＡＯ−Ｑスイッチ４
を各共振器ミラー１、２内に配置し、固体レーザ媒質３
を励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＡＯ−Ｑ
スイッチ４をスイッチング動作させてパルス状のレーザ
光を出力する場合、ＡＯ−Ｑスイッチ４をスイッチング
動作開始前に、固体レーザ媒質３を入熱量と放熱量とが
平衡状態になるまで励起し、次に固体レーザ媒質３内の
反転分布がレーザ発振しないレベルまで抑制するように
固体レーザ媒質３に対する励起を停止又は減少し、この
後に、ＡＯ−Ｑスイッチ４を所定の周波数でスイッチン
グ動作させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高繰り返しでパル
ス状のレーザ光を出力するＱスイッチ発振固体レーザ装
置の制御方法及びＱスイッチ発振固体レーザ装置に関す
る。
ス状のレーザ光を出力するＱスイッチ発振固体レーザ装
置の制御方法及びＱスイッチ発振固体レーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図６はＱスイッチ発振固体レーザ装置の
構成図である。１対の対向配置された共振器ミラー１、
２によりレーザ共振器が構成され、これら共振器ミラー
１、２の間には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド等の固体レ
ーザ媒質３と音響光学的Ｑスイッチ（以下、ＡＯ−Ｑス
イッチと称する）４とが配置されている。
構成図である。１対の対向配置された共振器ミラー１、
２によりレーザ共振器が構成され、これら共振器ミラー
１、２の間には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド等の固体レ
ーザ媒質３と音響光学的Ｑスイッチ（以下、ＡＯ−Ｑス
イッチと称する）４とが配置されている。
【０００３】固体レーザ媒質３の周囲には、半導体レー
ザ（ＬＤ）等の励起源５が配置され、励起源ドライバ６
の駆動制御により光を固体レーザ媒質３に照射して励起
するものとなっている。
ザ（ＬＤ）等の励起源５が配置され、励起源ドライバ６
の駆動制御により光を固体レーザ媒質３に照射して励起
するものとなっている。
【０００４】又、ＡＯ−Ｑスイッチ４には、ＲＦドライ
バ７を介してＱスイッチ周波数発振器８が接続され、こ
のＱスイッチ周波数発振器８からＲＦドライバ７を所定
周波数でオンーオフする制御信号をＲＦドライバ７に送
出することによって、ＡＯ−Ｑスイッチ４をスイッチン
グ動作させるものとなっている。
バ７を介してＱスイッチ周波数発振器８が接続され、こ
のＱスイッチ周波数発振器８からＲＦドライバ７を所定
周波数でオンーオフする制御信号をＲＦドライバ７に送
出することによって、ＡＯ−Ｑスイッチ４をスイッチン
グ動作させるものとなっている。
【０００５】このような構成であれば、励起源ドライバ
６の制御駆動により励起源５から光が放射されると、こ
の光は固体レーザ媒質３に照射される。この固体レーザ
媒質３は、光の照射により励起され、例えばＮｄ：ＹＡ
Ｇの上準位寿命に従ってレーザ遷移における上準位レベ
ルと下準位レベルとの反転分布量（population inversi
on）が蓄積される。
６の制御駆動により励起源５から光が放射されると、こ
の光は固体レーザ媒質３に照射される。この固体レーザ
媒質３は、光の照射により励起され、例えばＮｄ：ＹＡ
Ｇの上準位寿命に従ってレーザ遷移における上準位レベ
ルと下準位レベルとの反転分布量（population inversi
on）が蓄積される。
【０００６】このように固体レーザ媒質３の反転分布量
が飽和するまで蓄積されたとき、Ｑスイッチ周波数発振
器８から出力される制御信号によってＲＦドライバ７の
ＲＦ信号（高周波信号：ＲＦ出力）がオフすると、ＡＯ
−Ｑスイッチ４は開放され、レーザ共振器の損失が小さ
くなり、急激にレーザ発振が立ち上がって、結果として
高い尖頭値のＱスイッチパルス光が一方の共振器ミラー
２から出力される。
が飽和するまで蓄積されたとき、Ｑスイッチ周波数発振
器８から出力される制御信号によってＲＦドライバ７の
ＲＦ信号（高周波信号：ＲＦ出力）がオフすると、ＡＯ
−Ｑスイッチ４は開放され、レーザ共振器の損失が小さ
くなり、急激にレーザ発振が立ち上がって、結果として
高い尖頭値のＱスイッチパルス光が一方の共振器ミラー
２から出力される。
【０００７】このＱスイッチパルス光は、ＲＦ出力がオ
フされるときの反転分布量に基づいた出力エネルギー、
尖頭値を有する。このとき、Ｑスイッチ周波数発振器８
から出力される制御信号のスイッチング周波数が固体レ
ーザ媒質３の上準位寿命と比較して低い周波数では、Ｒ
Ｆ信号がオフして、次のオフまでの間に固体レーザ媒質
３の反転分布量は飽和量に達し、常に一定の出力エネル
ギー、尖頭値を有するＱスイッチパルス光が出力され
る。
フされるときの反転分布量に基づいた出力エネルギー、
尖頭値を有する。このとき、Ｑスイッチ周波数発振器８
から出力される制御信号のスイッチング周波数が固体レ
ーザ媒質３の上準位寿命と比較して低い周波数では、Ｒ
Ｆ信号がオフして、次のオフまでの間に固体レーザ媒質
３の反転分布量は飽和量に達し、常に一定の出力エネル
ギー、尖頭値を有するＱスイッチパルス光が出力され
る。
【０００８】しかしながら、スイッチング周波数が固体
レーザ媒質３の上準位にある時間と比較して高い周波数
では、ＲＦ信号がオフして、次のオフまでの間に固体レ
ーザ媒質３の反転分布量が飽和量に達しないために、最
初に発振するときの反転分布量と２回目以降に発振する
ときの反転分布量とが異なり、図７に示すように、最初
のみ大きな出力エネルギーと高い尖頭値を有するＱスイ
ッチパルス光が出力される。
レーザ媒質３の上準位にある時間と比較して高い周波数
では、ＲＦ信号がオフして、次のオフまでの間に固体レ
ーザ媒質３の反転分布量が飽和量に達しないために、最
初に発振するときの反転分布量と２回目以降に発振する
ときの反転分布量とが異なり、図７に示すように、最初
のみ大きな出力エネルギーと高い尖頭値を有するＱスイ
ッチパルス光が出力される。
【０００９】このように最初のみ大きな出力エネルギー
と高い尖頭値を有するＱスイッチパルスを例えばレーザ
加工に適用すると、第１番目のＱスイッチパルスによる
加工と第２番目以降のＱスイッチパルスによる加工とで
加工条件が異なってしまい、加工不良が生じてしまう不
具合がある。
と高い尖頭値を有するＱスイッチパルスを例えばレーザ
加工に適用すると、第１番目のＱスイッチパルスによる
加工と第２番目以降のＱスイッチパルスによる加工とで
加工条件が異なってしまい、加工不良が生じてしまう不
具合がある。
【００１０】このため、このような不具合を改善するた
めに、例えば実公平７−４４０３９号公報に記載されて
いるＱスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法がある。
この制御方法は、図６に示すようにＱスイッチ周波数発
振器８に入力するＱスイッチゲート信号Ｇを励起源ドラ
イバ６へも入力し、この励起源ドライバ６の動作とＱス
イッチ周波数発振器８の動作とをリトリガブルパルスジ
ェネレータという装置を用いて同期させる方法である。
めに、例えば実公平７−４４０３９号公報に記載されて
いるＱスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法がある。
この制御方法は、図６に示すようにＱスイッチ周波数発
振器８に入力するＱスイッチゲート信号Ｇを励起源ドラ
イバ６へも入力し、この励起源ドライバ６の動作とＱス
イッチ周波数発振器８の動作とをリトリガブルパルスジ
ェネレータという装置を用いて同期させる方法である。
【００１１】この制御方法において励起源５に対する励
起源ドライバ６の動作制御は、Ｑスイッチゲート信号Ｇ
が入力されるまで及び第１回目のＱスイッチ周波数発振
器８からの制御信号が印加されている間だけ停止させ又
はＲＦ信号をオフしてレーザ共振器の損失が小さくなっ
てもレーザ発振が生じない低い出力で動作させ、Ｑスイ
ッチゲート信号Ｇがハイレベルに変わるときに同期して
所定の出力で動作させるものとなる。
起源ドライバ６の動作制御は、Ｑスイッチゲート信号Ｇ
が入力されるまで及び第１回目のＱスイッチ周波数発振
器８からの制御信号が印加されている間だけ停止させ又
はＲＦ信号をオフしてレーザ共振器の損失が小さくなっ
てもレーザ発振が生じない低い出力で動作させ、Ｑスイ
ッチゲート信号Ｇがハイレベルに変わるときに同期して
所定の出力で動作させるものとなる。
【００１２】このような方法では、図８の動作タイミン
グ図に示すように、最初のＱスイッチ動作ではレーザ発
振が起こらず、２回目以降の出力エネルギーの安定した
一定のピークエネルギーを持つＱスイッチパルス光が出
力される。なお、図８に示す動作タイミング図にはＱス
イッチゲート信号Ｇ、励起源５の動作、レーザ共振器の
損失、固体レーザ媒質３の反転分布量が示されている。
グ図に示すように、最初のＱスイッチ動作ではレーザ発
振が起こらず、２回目以降の出力エネルギーの安定した
一定のピークエネルギーを持つＱスイッチパルス光が出
力される。なお、図８に示す動作タイミング図にはＱス
イッチゲート信号Ｇ、励起源５の動作、レーザ共振器の
損失、固体レーザ媒質３の反転分布量が示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｑスイ
ッチゲート信号Ｇによって励起源ドライバ６とＱスイッ
チ周波数発振器８とを同期させる方法では、ＡＯ−Ｑス
イッチ４をスイッチング動作開始させる前後、つまりＱ
スイッチゲート信号Ｇに入力時の前後で固体レーザ媒質
３に入力される励起光量が異なる。
ッチゲート信号Ｇによって励起源ドライバ６とＱスイッ
チ周波数発振器８とを同期させる方法では、ＡＯ−Ｑス
イッチ４をスイッチング動作開始させる前後、つまりＱ
スイッチゲート信号Ｇに入力時の前後で固体レーザ媒質
３に入力される励起光量が異なる。
【００１４】このため、ＡＯ−Ｑスイッチ４をスイッチ
ング動作後に固体レーザ媒質３内で発生する熱量が変化
し、固体レーザ媒質３内部において温度分布の変化が発
生する。
ング動作後に固体レーザ媒質３内で発生する熱量が変化
し、固体レーザ媒質３内部において温度分布の変化が発
生する。
【００１５】この固体レーザ媒質３内部に発生する温度
分布は、熱レンズ効果や熱誘起複屈折などの熱影響を引
き起こし、発振モードやビームプロファイル等のビーム
品質に悪影響を及ぼす。
分布は、熱レンズ効果や熱誘起複屈折などの熱影響を引
き起こし、発振モードやビームプロファイル等のビーム
品質に悪影響を及ぼす。
【００１６】そこで本発明は、安定した出力エネルギー
及び尖頭値でビーム品質の安定性に優れたＱスイッチ固
体レーザ制御方法及びＱスイッチ発振固体レーザ装置を
提供することを目的とする。
及び尖頭値でビーム品質の安定性に優れたＱスイッチ固
体レーザ制御方法及びＱスイッチ発振固体レーザ装置を
提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、固体
レーザ媒質及びＱスイッチをレーザ共振器内に配置し、
固体レーザ媒質を励起してその誘導光の共振を発生さ
せ、かつＱスイッチをスイッチング動作させてパルス状
のレーザ光を出力する際に、Ｑスイッチの発振に同期し
て固体レーザ媒質を励起させる励起源の出力を制御する
Ｑスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法において、Ｑ
スイッチの発振に同期して固体レーザ媒質を励起させる
励起源の出力を、Ｑスイッチを発振させているときと停
止させているときとで、固体レーザ媒質内のレーザ遷移
における上準位レベルと下準位レベルとの反転分布量が
ほぼ同一になるように制御するＱスイッチ発振固体レー
ザ装置の制御方法である。
レーザ媒質及びＱスイッチをレーザ共振器内に配置し、
固体レーザ媒質を励起してその誘導光の共振を発生さ
せ、かつＱスイッチをスイッチング動作させてパルス状
のレーザ光を出力する際に、Ｑスイッチの発振に同期し
て固体レーザ媒質を励起させる励起源の出力を制御する
Ｑスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法において、Ｑ
スイッチの発振に同期して固体レーザ媒質を励起させる
励起源の出力を、Ｑスイッチを発振させているときと停
止させているときとで、固体レーザ媒質内のレーザ遷移
における上準位レベルと下準位レベルとの反転分布量が
ほぼ同一になるように制御するＱスイッチ発振固体レー
ザ装置の制御方法である。
【００１８】請求項２によれば、固体レーザ媒質及びＱ
スイッチをレーザ共振器内に配置し、固体レーザ媒質を
励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＱスイッチ
をスイッチング動作させてパルス状のレーザ光を出力す
るＱスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法において、
Ｑスイッチをスイッチング動作開始前に、固体レーザ媒
質を入熱量と放熱量とが平衡状態になるまで励起し、次
に固体レーザ媒質内のレーザ遷移における上準位レベル
と下準位レベルとの反転分布がレーザ発振しないレベル
まで抑制するように固体レーザ媒質に対する励起を停止
又は減少し、この後に、Ｑスイッチを所定の周波数でス
イッチング動作させるＱスイッチ発振固体レーザ装置の
制御方法である。
スイッチをレーザ共振器内に配置し、固体レーザ媒質を
励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＱスイッチ
をスイッチング動作させてパルス状のレーザ光を出力す
るＱスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法において、
Ｑスイッチをスイッチング動作開始前に、固体レーザ媒
質を入熱量と放熱量とが平衡状態になるまで励起し、次
に固体レーザ媒質内のレーザ遷移における上準位レベル
と下準位レベルとの反転分布がレーザ発振しないレベル
まで抑制するように固体レーザ媒質に対する励起を停止
又は減少し、この後に、Ｑスイッチを所定の周波数でス
イッチング動作させるＱスイッチ発振固体レーザ装置の
制御方法である。
【００１９】請求項３によれば、固体レーザ媒質及びＱ
スイッチをレーザ共振器内に配置し、固体レーザ媒質を
励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＱスイッチ
をスイッチング動作させてパルス状のレーザ光を出力す
るＱスイッチ発振固体レーザ装置において、Ｑスイッチ
の発振に同期して固体レーザ媒質を励起させる励起源
と、この励起源の出力を、Ｑスイッチを発振させている
ときと停止させているときとで、固体レーザ媒質内のレ
ーザ遷移における上準位レベルと下準位レベルとの反転
分布量がほぼ同一になるように駆動するドライバと、を
備えたＱスイッチ発振固体レーザ装置である。
スイッチをレーザ共振器内に配置し、固体レーザ媒質を
励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＱスイッチ
をスイッチング動作させてパルス状のレーザ光を出力す
るＱスイッチ発振固体レーザ装置において、Ｑスイッチ
の発振に同期して固体レーザ媒質を励起させる励起源
と、この励起源の出力を、Ｑスイッチを発振させている
ときと停止させているときとで、固体レーザ媒質内のレ
ーザ遷移における上準位レベルと下準位レベルとの反転
分布量がほぼ同一になるように駆動するドライバと、を
備えたＱスイッチ発振固体レーザ装置である。
【００２０】請求項４によれば、固体レーザ媒質及びＱ
スイッチをレーザ共振器内に配置し、励起源から出力さ
れた光を固体レーザ媒質に照射してこの固体レーザ媒質
を励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＱスイッ
チをスイッチング動作させてパルス状のレーザ光を出力
するＱスイッチ発振固体レーザ装置において、Ｑスイッ
チをスイッチング動作開始前に、励起源を点灯動作させ
て固体レーザ媒質の入熱量と放熱量とがほぼ平衡状態に
なるまで固体レーザ媒質を励起する第１の手段と、固体
レーザ媒質への入熱量と放熱量とがほぼ平衡状態に達し
た後、固体レーザ媒質内のレーザ遷移における上準位レ
ベルと下準位レベルとの反転分布がレーザ発振しないレ
ベルまで抑制するように励起源の動作を停止又は所定値
以下の光量に減少させる第２の手段と、固体レーザ媒質
内の反転分布がレーザ発振しないレベルまで抑制された
後、Ｑスイッチを所定の周波数でスイッチング動作させ
る第３の手段と、を備えたＱスイッチ発振固体レーザ装
置である。
スイッチをレーザ共振器内に配置し、励起源から出力さ
れた光を固体レーザ媒質に照射してこの固体レーザ媒質
を励起してその誘導光の共振を発生させ、かつＱスイッ
チをスイッチング動作させてパルス状のレーザ光を出力
するＱスイッチ発振固体レーザ装置において、Ｑスイッ
チをスイッチング動作開始前に、励起源を点灯動作させ
て固体レーザ媒質の入熱量と放熱量とがほぼ平衡状態に
なるまで固体レーザ媒質を励起する第１の手段と、固体
レーザ媒質への入熱量と放熱量とがほぼ平衡状態に達し
た後、固体レーザ媒質内のレーザ遷移における上準位レ
ベルと下準位レベルとの反転分布がレーザ発振しないレ
ベルまで抑制するように励起源の動作を停止又は所定値
以下の光量に減少させる第２の手段と、固体レーザ媒質
内の反転分布がレーザ発振しないレベルまで抑制された
後、Ｑスイッチを所定の周波数でスイッチング動作させ
る第３の手段と、を備えたＱスイッチ発振固体レーザ装
置である。
【００２１】請求項５によれば、請求項４記載のＱスイ
ッチ発振固体レーザ装置において、第２の手段は、励起
源の動作をレーザ遷移の上順位寿命時間以上の間停止さ
せる機能を有する。
ッチ発振固体レーザ装置において、第２の手段は、励起
源の動作をレーザ遷移の上順位寿命時間以上の間停止さ
せる機能を有する。
【００２２】請求項６によれば、請求項４記載のＱスイ
ッチ発振固体レーザ装置において、第２の手段は、励起
源の動作を規定値の２０％以下の出力に制御する機能を
有する。
ッチ発振固体レーザ装置において、第２の手段は、励起
源の動作を規定値の２０％以下の出力に制御する機能を
有する。
【００２３】
(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。本発明のＱスイッチ発振固体レーザ装
置の制御方法は、Ｑスイッチの発振に同期して固体レー
ザ媒質を励起させる励起源の出力を制御する、すなわち
Ｑスイッチの発振に同期して固体レーザ媒質を励起させ
る励起源の出力を、Ｑスイッチを発振させているときと
停止させているときとで固体レーザ媒質内の反転分布量
が同一になるように制御するものである。
照して説明する。本発明のＱスイッチ発振固体レーザ装
置の制御方法は、Ｑスイッチの発振に同期して固体レー
ザ媒質を励起させる励起源の出力を制御する、すなわち
Ｑスイッチの発振に同期して固体レーザ媒質を励起させ
る励起源の出力を、Ｑスイッチを発振させているときと
停止させているときとで固体レーザ媒質内の反転分布量
が同一になるように制御するものである。
【００２４】図１はかかる方法を適用したＱスイッチ発
振固体レーザ装置の構成図である。なお、図６と同一部
分には同一符号を付してある。１対の対向配置された共
振器ミラー１、２の間には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド
等の固体レーザ媒質３とＡＯ−Ｑスイッチ４とが配置さ
れている。
振固体レーザ装置の構成図である。なお、図６と同一部
分には同一符号を付してある。１対の対向配置された共
振器ミラー１、２の間には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド
等の固体レーザ媒質３とＡＯ−Ｑスイッチ４とが配置さ
れている。
【００２５】又、固体レーザ媒質３の周囲（側面）に
は、半導体レーザ（ＬＤ）等の励起源５が配置され、励
起源ドライバ１０の駆動制御により光を固体レーザ媒質
３に照射して励起するものとなっている。
は、半導体レーザ（ＬＤ）等の励起源５が配置され、励
起源ドライバ１０の駆動制御により光を固体レーザ媒質
３に照射して励起するものとなっている。
【００２６】又、ＡＯ−Ｑスイッチ４には、ＲＦドライ
バ７を介してＱスイッチ周波数発振器８が接続され、こ
のＱスイッチ周波数発振器８からＲＦドライバ７を所定
の周波数でオンーオフする制御信号をＲＦドライバ７に
送出することによって、ＡＯ−Ｑスイッチ４を所定の周
波数でスイッチング動作させるものとなっている。
バ７を介してＱスイッチ周波数発振器８が接続され、こ
のＱスイッチ周波数発振器８からＲＦドライバ７を所定
の周波数でオンーオフする制御信号をＲＦドライバ７に
送出することによって、ＡＯ−Ｑスイッチ４を所定の周
波数でスイッチング動作させるものとなっている。
【００２７】これら励起源ドライバ１０及びＱスイッチ
周波数発振器８には、それぞれＱスイッチゲート信号Ｇ
が入力している。このうち励起源ドライバ１０は、ＡＯ
−Ｑスイッチ４を発振させているときと停止させている
ときとで固体レーザ媒質３内の反転分布量が同一になる
ように駆動する機能を有している。
周波数発振器８には、それぞれＱスイッチゲート信号Ｇ
が入力している。このうち励起源ドライバ１０は、ＡＯ
−Ｑスイッチ４を発振させているときと停止させている
ときとで固体レーザ媒質３内の反転分布量が同一になる
ように駆動する機能を有している。
【００２８】具体的に励起源ドライバ１０は、入力され
るＱスイッチゲート信号Ｇに基づいて図２に示すよう
に、Ｑスイッチゲート信号Ｇが印加されてＱスイッチパ
ルスを発振するときには、所定の励起源５の出力が所定
の値となるように制御し、かつＱスイッチゲート信号Ｇ
が印加されていないときには、固体レーザ媒質３内の反
転分布量をＱスイッチゲート信号Ｇが印加されてＱスイ
ッチパルスが発振するときの反転分布量とほぼ同じにな
るように励起源５の励起源出力を制御する機能を有して
いる。
るＱスイッチゲート信号Ｇに基づいて図２に示すよう
に、Ｑスイッチゲート信号Ｇが印加されてＱスイッチパ
ルスを発振するときには、所定の励起源５の出力が所定
の値となるように制御し、かつＱスイッチゲート信号Ｇ
が印加されていないときには、固体レーザ媒質３内の反
転分布量をＱスイッチゲート信号Ｇが印加されてＱスイ
ッチパルスが発振するときの反転分布量とほぼ同じにな
るように励起源５の励起源出力を制御する機能を有して
いる。
【００２９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて図２に示す動作タイミング図を参照して説明する。
Ｑスイッチ周波数発振器８及び励起源ドライバ１０に対
してＱスイッチゲート信号Ｇが入力すると、このうちＱ
スイッチ周波数発振器８は、所定周波数でオンーオフす
る制御信号をＲＦドライバ７に送出する。
いて図２に示す動作タイミング図を参照して説明する。
Ｑスイッチ周波数発振器８及び励起源ドライバ１０に対
してＱスイッチゲート信号Ｇが入力すると、このうちＱ
スイッチ周波数発振器８は、所定周波数でオンーオフす
る制御信号をＲＦドライバ７に送出する。
【００３０】このＲＦドライバ７は、Ｑスイッチ周波数
発振器８からの制御信号を入力することによって、ＲＦ
信号をＡＯ−Ｑスイッチ４に送ってこのＡＯ−Ｑスイッ
チ４をスイッチング動作させる。
発振器８からの制御信号を入力することによって、ＲＦ
信号をＡＯ−Ｑスイッチ４に送ってこのＡＯ−Ｑスイッ
チ４をスイッチング動作させる。
【００３１】これにより、レーザ共振器内には、図２に
示すようなレーザ共振器損失が生じ、例えばＲＦ信号が
オフすると、ＡＯ−Ｑスイッチ４は開放され、レーザ共
振器の損失が小さくなる。
示すようなレーザ共振器損失が生じ、例えばＲＦ信号が
オフすると、ＡＯ−Ｑスイッチ４は開放され、レーザ共
振器の損失が小さくなる。
【００３２】一方、励起源ドライバ１０は、Ｑスイッチ
ゲート信号Ｇに基づき、Ｑスイッチゲート信号Ｇが印加
されてＱスイッチパルスを発振するときには、励起源５
の出力が所定の励起源出力となるように制御する。
ゲート信号Ｇに基づき、Ｑスイッチゲート信号Ｇが印加
されてＱスイッチパルスを発振するときには、励起源５
の出力が所定の励起源出力となるように制御する。
【００３３】又、励起源ドライバ１０は、Ｑスイッチゲ
ート信号Ｇが印加されていないときには、固体レーザ媒
質３内の反転分布量をＱスイッチゲート信号Ｇが印加さ
れてＱスイッチパルスが発振するときの反転分布量と同
じになるように励起源５の励起源出力を制御する。
ート信号Ｇが印加されていないときには、固体レーザ媒
質３内の反転分布量をＱスイッチゲート信号Ｇが印加さ
れてＱスイッチパルスが発振するときの反転分布量と同
じになるように励起源５の励起源出力を制御する。
【００３４】このようにして励起源ドライバ１０の制御
駆動により励起源５から光が放射されると、この光によ
る固体レーザ媒質３への照射によりこの固体レーザ媒質
３は励起され、例えばＮｄ：ＹＡＧの上準位寿命に従っ
て反転分布量が飽和するまで蓄積される。
駆動により励起源５から光が放射されると、この光によ
る固体レーザ媒質３への照射によりこの固体レーザ媒質
３は励起され、例えばＮｄ：ＹＡＧの上準位寿命に従っ
て反転分布量が飽和するまで蓄積される。
【００３５】このように固体レーザ媒質３の反転分布量
が飽和するまで蓄積されたとき、Ｑスイッチ周波数発振
器８から出力される制御信号によってＲＦドライバ７の
ＲＦ信号がオフすると、ＡＯ−Ｑスイッチ４は開放さ
れ、レーザ共振器の損失が小さくなり、急激にレーザ発
振が立ち上がって、結果として高い尖頭値のＱスイッチ
パルス光が一方の共振器ミラー２から出力される。
が飽和するまで蓄積されたとき、Ｑスイッチ周波数発振
器８から出力される制御信号によってＲＦドライバ７の
ＲＦ信号がオフすると、ＡＯ−Ｑスイッチ４は開放さ
れ、レーザ共振器の損失が小さくなり、急激にレーザ発
振が立ち上がって、結果として高い尖頭値のＱスイッチ
パルス光が一方の共振器ミラー２から出力される。
【００３６】このＱスイッチパルス光は、ＲＦ出力がオ
フされるときの反転分布量に基づいた出力エネルギー、
尖頭値を有する。このようにＱスイッチゲート信号Ｇが
印加されてＱスイッチパルスを発振するときに励起源５
の出力が所定の励起源出力となるように制御し、Ｑスイ
ッチゲート信号Ｇが印加されていないときに固体レーザ
媒質３内の反転分布量をＱスイッチゲート信号Ｇが印加
されてＱスイッチパルスが発振するときの反転分布量と
同じになるように励起源５の励起源出力を制御すること
により、Ｑスイッチパルス発振時とそれ以外とで、常に
同じ反転分布量となり、図２に示すようにＱスイッチゲ
ート信号Ｇに遅れることなく、第１番目のＱスイッチ周
波数信号からＱスイッチパルス光が得られ、かつ得られ
るＱスイッチパルス列の尖頭値が一定に保たれる。
フされるときの反転分布量に基づいた出力エネルギー、
尖頭値を有する。このようにＱスイッチゲート信号Ｇが
印加されてＱスイッチパルスを発振するときに励起源５
の出力が所定の励起源出力となるように制御し、Ｑスイ
ッチゲート信号Ｇが印加されていないときに固体レーザ
媒質３内の反転分布量をＱスイッチゲート信号Ｇが印加
されてＱスイッチパルスが発振するときの反転分布量と
同じになるように励起源５の励起源出力を制御すること
により、Ｑスイッチパルス発振時とそれ以外とで、常に
同じ反転分布量となり、図２に示すようにＱスイッチゲ
ート信号Ｇに遅れることなく、第１番目のＱスイッチ周
波数信号からＱスイッチパルス光が得られ、かつ得られ
るＱスイッチパルス列の尖頭値が一定に保たれる。
【００３７】このように上記第１の実施の形態において
は、ＡＯ−Ｑスイッチ４の発振に同期して固体レーザ媒
質３を励起させる励起源５の出力を、ＡＯ−Ｑスイッチ
４を発振させたときと停止させているときとで固体レー
ザ媒質３内の反転分布量がほぼ同一になるように制御す
るので、Ｑスイッチパルス発振時とそれ以外とで、固体
レーザ媒質３内の反転分布量を常に同じにでき、Ｑスイ
ッチゲート信号Ｇに遅れることなく、第１番目のＱスイ
ッチ周波数信号からＱスイッチパルス光を得ることがで
き、かつ得られるＱスイッチパルス列の尖頭値を一定に
保つことができる。
は、ＡＯ−Ｑスイッチ４の発振に同期して固体レーザ媒
質３を励起させる励起源５の出力を、ＡＯ−Ｑスイッチ
４を発振させたときと停止させているときとで固体レー
ザ媒質３内の反転分布量がほぼ同一になるように制御す
るので、Ｑスイッチパルス発振時とそれ以外とで、固体
レーザ媒質３内の反転分布量を常に同じにでき、Ｑスイ
ッチゲート信号Ｇに遅れることなく、第１番目のＱスイ
ッチ周波数信号からＱスイッチパルス光を得ることがで
き、かつ得られるＱスイッチパルス列の尖頭値を一定に
保つことができる。
【００３８】これにより、安定した出力エネルギー及び
尖頭値でビーム品質の安定性に優れたＱスイッチパルス
列を出力できる。従って、例えばレーザ加工に適用した
場合、第１番目のＱスイッチパルスによる加工と第２番
目以降のＱスイッチパルスによる加工とで加工条件が異
なってしまい、加工不良を生じてしまうといった不具合
がなくなり、かつワークを移動しながらの加工等を行う
場合でも時間遅れを考慮する必要がなく、加工装置が煩
雑となり、高価となってしまうことを防ぐことができ
る。
尖頭値でビーム品質の安定性に優れたＱスイッチパルス
列を出力できる。従って、例えばレーザ加工に適用した
場合、第１番目のＱスイッチパルスによる加工と第２番
目以降のＱスイッチパルスによる加工とで加工条件が異
なってしまい、加工不良を生じてしまうといった不具合
がなくなり、かつワークを移動しながらの加工等を行う
場合でも時間遅れを考慮する必要がなく、加工装置が煩
雑となり、高価となってしまうことを防ぐことができ
る。
【００３９】なお、上記第１の実施の形態では、励起源
５を固体レーザ媒質３の側面して、固体レーザ媒質３を
側面から励起する構成としているが、これに限らずＱス
イッチパルス発振時とそれ以外とで、常に同じ反転分布
量とする役割を具備するものであれば、その励起手段や
励起源の種類、励起方法、励起方向を変更してもよい。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照
して説明する。
５を固体レーザ媒質３の側面して、固体レーザ媒質３を
側面から励起する構成としているが、これに限らずＱス
イッチパルス発振時とそれ以外とで、常に同じ反転分布
量とする役割を具備するものであれば、その励起手段や
励起源の種類、励起方法、励起方向を変更してもよい。 (2) 次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照
して説明する。
【００４０】本発明のＱスイッチ発振固体レーザ装置の
制御方法は、ＡＯ−Ｑスイッチをスイッチング動作開始
前に、固体レーザ媒質を入熱量と放熱量とがほぼ平衡状
態になるまで励起し、次に固体レーザ媒質内の反転分布
がレーザ発振しないレベルまで抑制するように固体レー
ザ媒質に対する励起を停止又は減少し、この後に、ＡＯ
−Ｑスイッチを所定の周波数でスイッチング動作させる
ものとなっている。
制御方法は、ＡＯ−Ｑスイッチをスイッチング動作開始
前に、固体レーザ媒質を入熱量と放熱量とがほぼ平衡状
態になるまで励起し、次に固体レーザ媒質内の反転分布
がレーザ発振しないレベルまで抑制するように固体レー
ザ媒質に対する励起を停止又は減少し、この後に、ＡＯ
−Ｑスイッチを所定の周波数でスイッチング動作させる
ものとなっている。
【００４１】図３はかかる方法を適用したＱスイッチ発
振固体レーザ装置の構成図である。なお、図６と同一部
分には同一符号を付してある。１対の対向配置された共
振器ミラー１、２の間には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド
等の固体レーザ媒質３とＡＯ−Ｑスイッチ４とが配置さ
れている。
振固体レーザ装置の構成図である。なお、図６と同一部
分には同一符号を付してある。１対の対向配置された共
振器ミラー１、２の間には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド
等の固体レーザ媒質３とＡＯ−Ｑスイッチ４とが配置さ
れている。
【００４２】又、固体レーザ媒質３の周囲には、半導体
レーザ（ＬＤ）等の励起源５が配置され、励起源ドライ
バ６の駆動制御により光を固体レーザ媒質３に照射して
励起するものとなっている。
レーザ（ＬＤ）等の励起源５が配置され、励起源ドライ
バ６の駆動制御により光を固体レーザ媒質３に照射して
励起するものとなっている。
【００４３】又、ＡＯ−Ｑスイッチ４には、ＲＦドライ
バ７を介してＱスイッチ周波数発振器８が接続され、こ
のＱスイッチ周波数発振器８からＲＦドライバ７を所定
の周波数でオンーオフする制御信号をＲＦドライバ７に
送出することによって、ＡＯ−Ｑスイッチ４を所定の周
波数でスイッチング動作させるものとなっている。
バ７を介してＱスイッチ周波数発振器８が接続され、こ
のＱスイッチ周波数発振器８からＲＦドライバ７を所定
の周波数でオンーオフする制御信号をＲＦドライバ７に
送出することによって、ＡＯ−Ｑスイッチ４を所定の周
波数でスイッチング動作させるものとなっている。
【００４４】これら励起源ドライバ６及びＱスイッチ周
波数発振器８には、タイミング制御装置２０が接続さ
れ、これにＱスイッチゲート信号Ｇが入力している。こ
のタイミング制御装置２０は、Ｑスイッチゲート信号Ｇ
を励起源ドライバ６及びＱスイッチ周波数発振器８に送
るタイミングを制御して、これら励起源ドライバ６及び
Ｑスイッチ周波数発振器８を動作制御する機能を有して
いる。
波数発振器８には、タイミング制御装置２０が接続さ
れ、これにＱスイッチゲート信号Ｇが入力している。こ
のタイミング制御装置２０は、Ｑスイッチゲート信号Ｇ
を励起源ドライバ６及びＱスイッチ周波数発振器８に送
るタイミングを制御して、これら励起源ドライバ６及び
Ｑスイッチ周波数発振器８を動作制御する機能を有して
いる。
【００４５】具体的にタイミング制御装置２０は、ＡＯ
−Ｑスイッチ４をスイッチング動作開始前に、前記励起
源ドライバ６にＱスイッチゲート信号Ｇを送出して励起
源５を点灯動作させ、固体レーザ媒質３への入熱量と放
熱量とがほぼ平衡状態になるまで固体レーザ媒質３を励
起する第１の機能を有している。
−Ｑスイッチ４をスイッチング動作開始前に、前記励起
源ドライバ６にＱスイッチゲート信号Ｇを送出して励起
源５を点灯動作させ、固体レーザ媒質３への入熱量と放
熱量とがほぼ平衡状態になるまで固体レーザ媒質３を励
起する第１の機能を有している。
【００４６】又、タイミング制御装置２０は、励起源５
を点灯動作させて、固体レーザ媒質３の内部温度がほぼ
平衡状態に達した後、固体レーザ媒質３内の反転分布を
レーザ発振しないレベルまで抑制するように励起源ドラ
イバ６へのＱスイッチゲート信号Ｇの送出を停止して励
起源５の動作を停止する、又は励起源５から出力される
光量を所定値以下に減少させるように制御する第２の機
能を有している。
を点灯動作させて、固体レーザ媒質３の内部温度がほぼ
平衡状態に達した後、固体レーザ媒質３内の反転分布を
レーザ発振しないレベルまで抑制するように励起源ドラ
イバ６へのＱスイッチゲート信号Ｇの送出を停止して励
起源５の動作を停止する、又は励起源５から出力される
光量を所定値以下に減少させるように制御する第２の機
能を有している。
【００４７】又、タイミング制御装置２０は、固体レー
ザ媒質３内の反転分布がレーザ発振しないレベルまで抑
制された後、励起源ドライバ６に再びＱスイッチゲート
信号Ｇを送出し、これと同時にＱスイッチ周波数発振器
８にもＱスイッチゲート信号Ｇを送出してＡＯ−Ｑスイ
ッチ４を所定の周波数でスイッチング動作させる第３の
機能を有している。
ザ媒質３内の反転分布がレーザ発振しないレベルまで抑
制された後、励起源ドライバ６に再びＱスイッチゲート
信号Ｇを送出し、これと同時にＱスイッチ周波数発振器
８にもＱスイッチゲート信号Ｇを送出してＡＯ−Ｑスイ
ッチ４を所定の周波数でスイッチング動作させる第３の
機能を有している。
【００４８】次に上記の如く構成された装置に作用につ
いて図４に示す動作タイミング図を参照して説明する。
先ず、タイミング制御装置２０は、時刻ｔ1 にＱスイッ
チゲート信号Ｇがハイレベルになると、このハイレベル
となったＱスイッチゲート信号Ｇを励起源ドライバ６に
対して送る。
いて図４に示す動作タイミング図を参照して説明する。
先ず、タイミング制御装置２０は、時刻ｔ1 にＱスイッ
チゲート信号Ｇがハイレベルになると、このハイレベル
となったＱスイッチゲート信号Ｇを励起源ドライバ６に
対して送る。
【００４９】この励起源ドライバ６は、ハイレベルのＱ
スイッチゲート信号Ｇが入力すると、このハイレベルと
なった時点ｔ1 から所定の出力で励起源５を点灯動作さ
せる。
スイッチゲート信号Ｇが入力すると、このハイレベルと
なった時点ｔ1 から所定の出力で励起源５を点灯動作さ
せる。
【００５０】この励起源５の点灯動作により、この励起
源５から出力された光は、固体レーザ媒質３に照射さ
れ、この固体レーザ媒質３を励起する。この固体レーザ
媒質３は、図４に示すように励起源５からの光の照射に
より励起され、その反転分布量が次第に増加し、飽和量
に漸近していく。
源５から出力された光は、固体レーザ媒質３に照射さ
れ、この固体レーザ媒質３を励起する。この固体レーザ
媒質３は、図４に示すように励起源５からの光の照射に
より励起され、その反転分布量が次第に増加し、飽和量
に漸近していく。
【００５１】これと共に固体レーザ媒質３の内部温度も
上昇し、固体レーザ媒質３への入熱量と放熱量とが平衡
に達する温度に漸近していく。実際には、固体レーザ媒
質３として例えば直径６ｍｍの円筒状のＮｄ：ＹＡＧレ
ーザロッドが用いられ、このＮｄ：ＹＡＧレーザロッド
に対して側面から励起源５からの光により５０Ｗ／ｃｍ
3 の励起が行われ、かつこのＮｄ：ＹＡＧレーザロッド
に対する冷却を同じくＮｄ：ＹＡＧレーザロッドの側面
から水冷によって行っている。
上昇し、固体レーザ媒質３への入熱量と放熱量とが平衡
に達する温度に漸近していく。実際には、固体レーザ媒
質３として例えば直径６ｍｍの円筒状のＮｄ：ＹＡＧレ
ーザロッドが用いられ、このＮｄ：ＹＡＧレーザロッド
に対して側面から励起源５からの光により５０Ｗ／ｃｍ
3 の励起が行われ、かつこのＮｄ：ＹＡＧレーザロッド
に対する冷却を同じくＮｄ：ＹＡＧレーザロッドの側面
から水冷によって行っている。
【００５２】このような励起によりＮｄ：ＹＡＧレーザ
ロッドへの励起入力の８０％程度がＮｄ：ＹＡＧレーザ
ロッドの発熱量となる。このような場合、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザロッドの内部温度は、解析により例えば図５に示
すように上昇して入熱量と放熱量とがほぼ平衡になる温
度に漸近する。
ロッドへの励起入力の８０％程度がＮｄ：ＹＡＧレーザ
ロッドの発熱量となる。このような場合、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザロッドの内部温度は、解析により例えば図５に示
すように上昇して入熱量と放熱量とがほぼ平衡になる温
度に漸近する。
【００５３】同図から分かるように本実施の形態の構成
では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドを図４に示す時刻ｔ1
で励起開始してからＮｄ：ＹＡＧレーザロッドの内部温
度が時間ｔ2 で平衡状態になると、このときの時刻ｔ1
から時間ｔ2 までの時間ｔaは、例えば５秒以上とする
ことにより固体レーザ媒質３の内部温度はほぼ平衡状態
に達する。
では、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドを図４に示す時刻ｔ1
で励起開始してからＮｄ：ＹＡＧレーザロッドの内部温
度が時間ｔ2 で平衡状態になると、このときの時刻ｔ1
から時間ｔ2 までの時間ｔaは、例えば５秒以上とする
ことにより固体レーザ媒質３の内部温度はほぼ平衡状態
に達する。
【００５４】このように固体レーザ媒質３の内部温度が
ほぼ平衡状態に達した後、タイミング制御装置２０は、
固体レーザ媒質３内の反転分布をレーザ発振しないレベ
ルまで抑制するように励起源５の動作を停止するために
Ｑスイッチゲート信号Ｇの送出を一時的にオフする。
ほぼ平衡状態に達した後、タイミング制御装置２０は、
固体レーザ媒質３内の反転分布をレーザ発振しないレベ
ルまで抑制するように励起源５の動作を停止するために
Ｑスイッチゲート信号Ｇの送出を一時的にオフする。
【００５５】このＱスイッチゲート信号Ｇの送出の一時
的なオフにより励起源５は光の出力を停止し、これによ
り固体レーザ媒質３に対する励起が一時的に停止され
る。この固体レーザ媒質３に対する励起の一時的な停止
は、レーザ遷移の上準位にある寿命時間以上だけ停止す
るものとなる。
的なオフにより励起源５は光の出力を停止し、これによ
り固体レーザ媒質３に対する励起が一時的に停止され
る。この固体レーザ媒質３に対する励起の一時的な停止
は、レーザ遷移の上準位にある寿命時間以上だけ停止す
るものとなる。
【００５６】なお、タイミング制御装置２０は、励起源
５の動作を停止するに限らず、固体レーザ媒質３内の反
転分布がレーザ発振しないレベルまで抑制するように固
体レーザ媒質３に対する励起を減少させる、すなわち励
起源５からの出力光量を減少させてもよい。
５の動作を停止するに限らず、固体レーザ媒質３内の反
転分布がレーザ発振しないレベルまで抑制するように固
体レーザ媒質３に対する励起を減少させる、すなわち励
起源５からの出力光量を減少させてもよい。
【００５７】この固体レーザ媒質３の内部の反転分布が
レーザ発振しないレベルまで抑制するように固体レーザ
媒質３に対する励起を減少させる場合、励起源５の動作
を規定値の２０％以下の出力に制御するものとなる。
レーザ発振しないレベルまで抑制するように固体レーザ
媒質３に対する励起を減少させる場合、励起源５の動作
を規定値の２０％以下の出力に制御するものとなる。
【００５８】このように固体レーザ媒質３に対する励起
を停止すると、固体レーザ媒質３の反転分布量は自然放
出により指数関数的に減少する。この反転分布量の減少
する割合は、固体レーザ媒質３の上準位にある時間で予
測できる。例えばこの固体レーザ媒質３の上準位にある
時間の５倍以上の時間すなわち時間ｔb だけ停止すれ
ば、反転分布量はＱスイッチゲート信号Ｇのオフする前
の０．７％以下となり、レーザ発振することはない。
を停止すると、固体レーザ媒質３の反転分布量は自然放
出により指数関数的に減少する。この反転分布量の減少
する割合は、固体レーザ媒質３の上準位にある時間で予
測できる。例えばこの固体レーザ媒質３の上準位にある
時間の５倍以上の時間すなわち時間ｔb だけ停止すれ
ば、反転分布量はＱスイッチゲート信号Ｇのオフする前
の０．７％以下となり、レーザ発振することはない。
【００５９】ここで、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドの上準
位にある時間は約２００μｓであり、この固体レーザ媒
質３の上準位にある時間の５倍の時間（ｔb ＝１ｍｓ）
だけ励起入力を停止すると、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド
への平均入熱量の変化は０．１％であり、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザロッドの内部温度変化は、非常に小さく、無視で
きるものとなる。
位にある時間は約２００μｓであり、この固体レーザ媒
質３の上準位にある時間の５倍の時間（ｔb ＝１ｍｓ）
だけ励起入力を停止すると、Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッド
への平均入熱量の変化は０．１％であり、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザロッドの内部温度変化は、非常に小さく、無視で
きるものとなる。
【００６０】このように固体レーザ媒質の上準位にある
時間の５倍以上の時間Ｑスイッチゲート信号Ｇをオフし
て時間ｔb が経過すると、この後、タイミング制御装置
２０は、時刻ｔ3 に再び励起源ドライバ６に対してＱス
イッチゲート信号Ｇを送り、かつこれと同時にＱスイッ
チ周波数発振器８にもＱスイッチゲート信号Ｇを送る。
時間の５倍以上の時間Ｑスイッチゲート信号Ｇをオフし
て時間ｔb が経過すると、この後、タイミング制御装置
２０は、時刻ｔ3 に再び励起源ドライバ６に対してＱス
イッチゲート信号Ｇを送り、かつこれと同時にＱスイッ
チ周波数発振器８にもＱスイッチゲート信号Ｇを送る。
【００６１】このように励起源ドライバ６及びＱスイッ
チ周波数発振器８にＱスイッチゲート信号Ｇが送られる
と、励起源ドライバ６の制御駆動により励起源５から光
が放射されて固体レーザ媒質３に照射される。
チ周波数発振器８にＱスイッチゲート信号Ｇが送られる
と、励起源ドライバ６の制御駆動により励起源５から光
が放射されて固体レーザ媒質３に照射される。
【００６２】この固体レーザ媒質３は、励起源５から光
の照射により再び励起され、例えばＮｄ：ＹＡＧであれ
ば、このＮｄ：ＹＡＧ上準位寿命に従って反転分布量が
飽和するまで蓄積される。
の照射により再び励起され、例えばＮｄ：ＹＡＧであれ
ば、このＮｄ：ＹＡＧ上準位寿命に従って反転分布量が
飽和するまで蓄積される。
【００６３】このように固体レーザ媒質３の反転分布量
が飽和するまで蓄積されたとき、Ｑスイッチ周波数発振
器８から出力される制御信号によってＲＦドライバ７の
ＲＦ信号がオフされると、ＡＯ−Ｑスイッチ４は開放さ
れ、レーザ共振器の損失が小さくなり、急激にレーザ発
振が立ち上がって、結果として高い尖頭値のＱスイッチ
パルス光が一方の共振器ミラー２から出力される。
が飽和するまで蓄積されたとき、Ｑスイッチ周波数発振
器８から出力される制御信号によってＲＦドライバ７の
ＲＦ信号がオフされると、ＡＯ−Ｑスイッチ４は開放さ
れ、レーザ共振器の損失が小さくなり、急激にレーザ発
振が立ち上がって、結果として高い尖頭値のＱスイッチ
パルス光が一方の共振器ミラー２から出力される。
【００６４】このＱスイッチパルス光は、ＲＦ出力がオ
フされるときの反転分布量に基づいた出力エネルギー、
尖頭値を有する。この結果、最初のＲＦ出力時には、上
記の如く一時的な固体レーザ媒質３への励起入力の停止
により反転分布量が小さくなってレーザ発振は起こら
ず、２回目以降のＲＦ出力から、常にＱスイッチ周波数
で決まるＱスイッチ間隔の時間に対応した一定の反転分
布量でレーザ発振が行われる。
フされるときの反転分布量に基づいた出力エネルギー、
尖頭値を有する。この結果、最初のＲＦ出力時には、上
記の如く一時的な固体レーザ媒質３への励起入力の停止
により反転分布量が小さくなってレーザ発振は起こら
ず、２回目以降のＲＦ出力から、常にＱスイッチ周波数
で決まるＱスイッチ間隔の時間に対応した一定の反転分
布量でレーザ発振が行われる。
【００６５】このように上記第２の実施の形態において
は、ＡＯ−Ｑスイッチ４をスイッチング動作開始前に、
固体レーザ媒質３を入熱量と放熱量とがほぼ平衡状態に
なるまで励起し、次に固体レーザ媒質３内の反転分布が
レーザ発振しないレベルまで抑制するように固体レーザ
媒質３に対する励起を停止又は減少し、この後に、ＡＯ
−Ｑスイッチ４を所定の周波数でスイッチング動作させ
るので、固体レーザ媒質３の内部において温度分布の変
化が発生せずに熱レンズ効果や熱誘起複屈折などの熱影
響を引き起こすこともない。
は、ＡＯ−Ｑスイッチ４をスイッチング動作開始前に、
固体レーザ媒質３を入熱量と放熱量とがほぼ平衡状態に
なるまで励起し、次に固体レーザ媒質３内の反転分布が
レーザ発振しないレベルまで抑制するように固体レーザ
媒質３に対する励起を停止又は減少し、この後に、ＡＯ
−Ｑスイッチ４を所定の周波数でスイッチング動作させ
るので、固体レーザ媒質３の内部において温度分布の変
化が発生せずに熱レンズ効果や熱誘起複屈折などの熱影
響を引き起こすこともない。
【００６６】そして、固体レーザ媒質３への励起入力が
ＡＯ−Ｑスイッチ４の発振開始前後で変化がなく、固体
レーザ媒質３の温度分布もＡＯ−Ｑスイッチ４の発振開
始前後で変化がなく、最初に発振したＱスイッチパルス
光から安定したビーム品質が得られる。
ＡＯ−Ｑスイッチ４の発振開始前後で変化がなく、固体
レーザ媒質３の温度分布もＡＯ−Ｑスイッチ４の発振開
始前後で変化がなく、最初に発振したＱスイッチパルス
光から安定したビーム品質が得られる。
【００６７】すなわち、常にＱスイッチ周波数で決まる
Ｑスイッチ間隔の時間に対応した一定の反転分布量でレ
ーザ発振ができ、常に一定で安定した出力エネルギーと
尖頭値で、ビーム品質の安定性に優れＱスイッチパルス
光、すなわち発振モードやビームプロファイル等のビー
ム品質が同じＱスイッチ発振したＱスイッチパルス光を
出力できる。
Ｑスイッチ間隔の時間に対応した一定の反転分布量でレ
ーザ発振ができ、常に一定で安定した出力エネルギーと
尖頭値で、ビーム品質の安定性に優れＱスイッチパルス
光、すなわち発振モードやビームプロファイル等のビー
ム品質が同じＱスイッチ発振したＱスイッチパルス光を
出力できる。
【００６８】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施
の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよ
い。例えば、上記第１及び第２の実施の形態では、固体
レーザ媒質３としてＮｄ：ＹＡＧレーザロッドを用い、
励起源５として連続発振の半導体レーザを用い、さらに
ＱスイッチとしてＡＯ−Ｑスイッチ４を用いたが、Ｑス
イッチ発振を行うことができるのであれば、材料、材
質、Ｑスイッチング方式を変えても、同様な効果を得る
ことができる。
の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよ
い。例えば、上記第１及び第２の実施の形態では、固体
レーザ媒質３としてＮｄ：ＹＡＧレーザロッドを用い、
励起源５として連続発振の半導体レーザを用い、さらに
ＱスイッチとしてＡＯ−Ｑスイッチ４を用いたが、Ｑス
イッチ発振を行うことができるのであれば、材料、材
質、Ｑスイッチング方式を変えても、同様な効果を得る
ことができる。
【００６９】このうち固体レーザ媒質３としては、Ｎ
ｄ：ＹＬＦ或いはＮｄ：ＹＶＯ4 を用いたＱスイッチ発
振固体レーザ装置にも適用できる。又、初めに励起源５
を動作する時間ｔa を５秒以上とし、固体レーザ媒質３
の励起入力を一時的に停止する時間ｔb を１ｍｓとした
が、レーザ媒質や出力カップリング、レーザ共振器の損
失、Ｑスイッチパルス光の得たい出力安定度に応じてこ
れら時間ｔa 、ｔb を最適な時間に変えてもよい。
ｄ：ＹＬＦ或いはＮｄ：ＹＶＯ4 を用いたＱスイッチ発
振固体レーザ装置にも適用できる。又、初めに励起源５
を動作する時間ｔa を５秒以上とし、固体レーザ媒質３
の励起入力を一時的に停止する時間ｔb を１ｍｓとした
が、レーザ媒質や出力カップリング、レーザ共振器の損
失、Ｑスイッチパルス光の得たい出力安定度に応じてこ
れら時間ｔa 、ｔb を最適な時間に変えてもよい。
【００７０】
【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
２によれば、安定した出力エネルギー及び尖頭値でビー
ム品質の安定性に優れたＱスイッチ発振固体レーザ装置
の制御方法を提供できる。又、本発明の請求項３〜６に
よれば、安定した出力エネルギー及び尖頭値でビーム品
質の安定性に優れたＱスイッチ発振固体レーザ装置を提
供できる。
２によれば、安定した出力エネルギー及び尖頭値でビー
ム品質の安定性に優れたＱスイッチ発振固体レーザ装置
の制御方法を提供できる。又、本発明の請求項３〜６に
よれば、安定した出力エネルギー及び尖頭値でビーム品
質の安定性に優れたＱスイッチ発振固体レーザ装置を提
供できる。
【図１】本発明に係わるＱスイッチ発振固体レーザ装置
の第１の実施の形態を示す構成図。
の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置の動作タイミング図。
【図３】本発明に係わるＱスイッチ発振固体レーザ装置
の第２の実施の形態を示す構成図。
の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】同装置の動作タイミング図。
【図５】Ｎｄ：ＹＡＧレーザロッドの内部温度の上昇を
示す図。
示す図。
【図６】従来のＱスイッチ発振固体レーザ装置の構成
図。
図。
【図７】同装置から出力されるパルスレーザの出力エネ
ルギー及び先頭値を示す図。
ルギー及び先頭値を示す図。
【図８】励起源とＡＯ−Ｑスイッチとを同期させたとき
の動作タイミング図。
の動作タイミング図。
１，２…共振器ミラー、 ３…固体レーザ媒質、 ４…ＡＯ−Ｑスイッチ、 ５…励起源、 ６…励起源ドライバ、 ７…ＲＦドライバ、 ８…Ｑスイッチ周波数発振器、 １０…励起源ドライバ、 ２０…タイミング制御装置。
Claims (6)
- 【請求項１】 固体レーザ媒質及びＱスイッチをレーザ
共振器内に配置し、前記固体レーザ媒質を励起してその
誘導光の共振を発生させ、かつ前記Ｑスイッチをスイッ
チング動作させてパルス状のレーザ光を出力する際に、
前記Ｑスイッチの発振に同期して前記固体レーザ媒質を
励起させる励起源の出力を制御するＱスイッチ発振固体
レーザ装置の制御方法において、前記Ｑスイッチの発振
に同期して前記固体レーザ媒質を励起させる励起源の出
力を、前記Ｑスイッチを発振させているときと停止させ
ているときとで、前記固体レーザ媒質内のレーザ遷移に
おける上準位レベルと下準位レベルとの反転分布量がほ
ぼ同一になるように制御することを特徴とするＱスイッ
チ発振固体レーザ装置の制御方法。 - 【請求項２】 固体レーザ媒質及びＱスイッチをレーザ
共振器内に配置し、前記固体レーザ媒質を励起してその
誘導光の共振を発生させ、かつ前記Ｑスイッチをスイッ
チング動作させてパルス状のレーザ光を出力するＱスイ
ッチ発振固体レーザ装置の制御方法において、 前記Ｑスイッチをスイッチング動作開始前に、前記固体
レーザ媒質を入熱量と放熱量とが平衡状態になるまで励
起し、次に前記固体レーザ媒質内のレーザ遷移における
上準位レベルと下準位レベルとの反転分布がレーザ発振
しないレベルまで抑制するように前記固体レーザ媒質に
対する励起を停止又は減少し、この後に、前記Ｑスイッ
チを所定の周波数でスイッチング動作させることを特徴
とするＱスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法。 - 【請求項３】 固体レーザ媒質及びＱスイッチをレーザ
共振器内に配置し、前記固体レーザ媒質を励起してその
誘導光の共振を発生させ、かつ前記Ｑスイッチをスイッ
チング動作させてパルス状のレーザ光を出力するＱスイ
ッチ発振固体レーザ装置において、 前記Ｑスイッチの発振に同期して前記固体レーザ媒質を
励起させる励起源と、 この励起源の出力を、前記Ｑスイッチを発振させている
ときと停止させているときとで、前記固体レーザ媒質内
のレーザ遷移における上準位レベルと下準位レベルとの
反転分布量がほぼ同一になるように駆動するドライバ
と、を具備したことを特徴とするＱスイッチ発振固体レ
ーザ装置。 - 【請求項４】 固体レーザ媒質及びＱスイッチをレーザ
共振器内に配置し、励起源から出力された光を前記固体
レーザ媒質に照射してこの固体レーザ媒質を励起してそ
の誘導光の共振を発生させ、かつＱスイッチをスイッチ
ング動作させてパルス状のレーザ光を出力するＱスイッ
チ発振固体レーザ装置において、 前記Ｑスイッチをスイッチング動作開始前に、前記励起
源を点灯動作させて前記固体レーザ媒質の入熱量と放熱
量とがほぼ平衡状態になるまで前記固体レーザ媒質を励
起する第１の手段と、 前記固体レーザ媒質への入熱量と放熱量とがほぼ平衡状
態に達した後、前記固体レーザ媒質内のレーザ遷移にお
ける上準位レベルと下準位レベルとの反転分布がレーザ
発振しないレベルまで抑制するように前記励起源の動作
を停止又は所定値以下の光量に減少させる第２の手段
と、 前記固体レーザ媒質内の反転分布がレーザ発振しないレ
ベルまで抑制された後、前記Ｑスイッチを所定の周波数
でスイッチング動作させる第３の手段と、を具備したこ
とを特徴とするＱスイッチ発振固体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記第２の手段は、前記励起源の動作を
レーザ遷移の上順位寿命時間以上の間停止させる機能を
有することを特徴とする請求項４記載のＱスイッチ発振
固体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記第２の手段は、前記励起源の動作を
規定値の２０％以下の出力に制御する機能を有すること
を特徴とする請求項４記載のＱスイッチ発振固体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179930A JPH1126858A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | Ｑスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法及びｑスイッチ発振固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9179930A JPH1126858A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | Ｑスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法及びｑスイッチ発振固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126858A true JPH1126858A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16074423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9179930A Pending JPH1126858A (ja) | 1997-07-04 | 1997-07-04 | Ｑスイッチ発振固体レーザ装置の制御方法及びｑスイッチ発振固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126858A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006156834A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Keyence Corp | レーザー装置 |
| JP2006269798A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Shibaura Mechatronics Corp | Ｑスイッチレーザ装置 |
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-
1997
- 1997-07-04 JP JP9179930A patent/JPH1126858A/ja active Pending
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