JPS6094786A - Ｑスイツチ固体レ−ザ発振装置 - Google Patents
Ｑスイツチ固体レ−ザ発振装置Info
- Publication number
- JPS6094786A JPS6094786A JP58200783A JP20078383A JPS6094786A JP S6094786 A JPS6094786 A JP S6094786A JP 58200783 A JP58200783 A JP 58200783A JP 20078383 A JP20078383 A JP 20078383A JP S6094786 A JPS6094786 A JP S6094786A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- output
- laser rod
- pulse
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/117—Q-switching using intracavity acousto-optic devices
-
- 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
- H01S3/10038—Amplitude control
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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】
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来Ｎｄ；ＹＡＧレーザなどの固体レーザ発振装置にお
いてレーザウッドを側方から励起ランプ光で連続的に光
ボンピングを行い、一方共振器内にＱスイッチを設けて
、高速繰り返し、とのＱスイッチパルスを得るととが実
用化され、切断、熱処理。
いてレーザウッドを側方から励起ランプ光で連続的に光
ボンピングを行い、一方共振器内にＱスイッチを設けて
、高速繰り返し、とのＱスイッチパルスを得るととが実
用化され、切断、熱処理。
穴あけ、スクライビング、トリミングなどの用途に広く
用いられている。＃ｆに熱処理用にＱスイッチパルスを
利用する用途においては表面を硬化するとか、非晶質層
を形成するとか、半導体の表面をアニールするとか、半
導体の裏面にゲッタリング用の表面欠陥を形成するなど
多くの用途があり。
用いられている。＃ｆに熱処理用にＱスイッチパルスを
利用する用途においては表面を硬化するとか、非晶質層
を形成するとか、半導体の表面をアニールするとか、半
導体の裏面にゲッタリング用の表面欠陥を形成するなど
多くの用途があり。
これらはパルス出力をレンズで集光照射し、各照射点は
各々重ならないで照射することが多い。この際レーザパ
ルス出力が１発毎に強度が異なるとそのレーザ照射の最
適条件範囲からはみ出すとともおこる。このようにパル
ス毎に安定度を必要とする用途に対してはパルス毎の出
力パワーの安定度を確保する必要がある。従来パルス繰
り返し速度を高速にするとパルスがＱスイッチ素子のス
イッチ動作速度を一定にしておいてもパルス立上り時間
が１発おきに異なり、またピーク出力も１発毎に異なる
というよりなレーザ加工に不都合な現象がおこった。と
れらをさけるためには、パルス繰り返し速度を低速にし
１例えば１０４Ｈｚ以下にして出力の安定度の良い低速
繰り返し条件に限ったり、また高速くり返し条件で安定
度を改善するためにＱスイッチの出力波形を観察しなが
ら出力パルスが一定出力になるように共振器ミラーの光
軸を最大平均出力の得られる条件から外すようにしたミ
ラーの光軸アライメントを実行しパルス出力が各パルス
で変動が小さくなる条件を選ぶことを行っている。この
ような光軸合せの下では平均出力は最大平均出力の得ら
れるアライメント条件の出力から２０力〜３０％低下す
る。このことは発振効率の低下を伴うことを示し不都合
である。またアライメント最大出力条件から外す変位量
は励起ランプの入力パワーを変えることによって再度合
わせなおす必要があり、実用」二これらのアライメンｔ
を実施した装置を工業的に利用する場合には係糸上不都
合な点がある。また別な欠点としてはレーザ発振出力の
パターンも円形断面のレーザロッドから楕円形をしたレ
ーザビームパターンが得られるなど加工に利用する場合
において不都合な特性をもっている。
各々重ならないで照射することが多い。この際レーザパ
ルス出力が１発毎に強度が異なるとそのレーザ照射の最
適条件範囲からはみ出すとともおこる。このようにパル
ス毎に安定度を必要とする用途に対してはパルス毎の出
力パワーの安定度を確保する必要がある。従来パルス繰
り返し速度を高速にするとパルスがＱスイッチ素子のス
イッチ動作速度を一定にしておいてもパルス立上り時間
が１発おきに異なり、またピーク出力も１発毎に異なる
というよりなレーザ加工に不都合な現象がおこった。と
れらをさけるためには、パルス繰り返し速度を低速にし
１例えば１０４Ｈｚ以下にして出力の安定度の良い低速
繰り返し条件に限ったり、また高速くり返し条件で安定
度を改善するためにＱスイッチの出力波形を観察しなが
ら出力パルスが一定出力になるように共振器ミラーの光
軸を最大平均出力の得られる条件から外すようにしたミ
ラーの光軸アライメントを実行しパルス出力が各パルス
で変動が小さくなる条件を選ぶことを行っている。この
ような光軸合せの下では平均出力は最大平均出力の得ら
れるアライメント条件の出力から２０力〜３０％低下す
る。このことは発振効率の低下を伴うことを示し不都合
である。またアライメント最大出力条件から外す変位量
は励起ランプの入力パワーを変えることによって再度合
わせなおす必要があり、実用」二これらのアライメンｔ
を実施した装置を工業的に利用する場合には係糸上不都
合な点がある。また別な欠点としてはレーザ発振出力の
パターンも円形断面のレーザロッドから楕円形をしたレ
ーザビームパターンが得られるなど加工に利用する場合
において不都合な特性をもっている。
高い周波数領域まで安定にパルスレーザを出力し、レー
ザ加工の高速化および加工品質の向上を達成するＱスイ
ッチ固体レーザ発振装置を提供することを目的とする。
ザ加工の高速化および加工品質の向上を達成するＱスイ
ッチ固体レーザ発振装置を提供することを目的とする。
レーザロッドに対して一方向から光励起してレーザ発振
を行うものにおいて、レーザロッドの外面を励起用ラン
プに対向する面とそうでない面とのそれぞれの面状態を
異ならせ、特に励起用ランプに対向している以外の外面
を光散乱面に形成し高い周波数領域までパルスレーザの
出力を安定化したものである。
を行うものにおいて、レーザロッドの外面を励起用ラン
プに対向する面とそうでない面とのそれぞれの面状態を
異ならせ、特に励起用ランプに対向している以外の外面
を光散乱面に形成し高い周波数領域までパルスレーザの
出力を安定化したものである。
以下１本発明を実施例を示す図面に基いて説明する。
第１図は本発明によるＱスイッチレーザ発振装量の概略
構成を示すもので次の要素から構成されている。すなわ
ち、内面が楕円筒状になる集光反射鏡（１）と、この集
光反射鏡内に並行に設置されているレーザロッド（２）
お・よび励起ランプ（３）と、」二記の各構成体を水密
に収納する本体（４）と、高名射鏡（５）および部分反
射鏡（６）からなり−に記し−ザロッド（２）を間にし
かつこのレーザロッドの軸線上に設けられる共振器ミラ
ーと、溶融石英セル（力と超音波トランスデユーサ（８
）からなり高反射ｆＪ８（６１とレーザロッド（２）と
間における上記軸線上に設けられる超音波Ｑスイッチ素
子（９）とで構成されている。、また。
構成を示すもので次の要素から構成されている。すなわ
ち、内面が楕円筒状になる集光反射鏡（１）と、この集
光反射鏡内に並行に設置されているレーザロッド（２）
お・よび励起ランプ（３）と、」二記の各構成体を水密
に収納する本体（４）と、高名射鏡（５）および部分反
射鏡（６）からなり−に記し−ザロッド（２）を間にし
かつこのレーザロッドの軸線上に設けられる共振器ミラ
ーと、溶融石英セル（力と超音波トランスデユーサ（８
）からなり高反射ｆＪ８（６１とレーザロッド（２）と
間における上記軸線上に設けられる超音波Ｑスイッチ素
子（９）とで構成されている。、また。
（１０ａ）、 （１０ｂ）はレーザロッド（２）オよび
励起用ランプ（３）を囲っているガラスパイプ、（ｈａ
）、 （ｔｌｂ）はレーザロッド（２）をＯリング（１
７Ｊを介して支持している保持筒、（ｌ漕、α荀は上記
本体（４）から集光反射鏡（１）に冷却液を導きかつ排
出する供給口および排水口である。なお、住っは超音波
Ｑスイッチ素子（９）を動作制御するドライバ、（Ｌ）
はレーザ出力である。
励起用ランプ（３）を囲っているガラスパイプ、（ｈａ
）、 （ｔｌｂ）はレーザロッド（２）をＯリング（１
７Ｊを介して支持している保持筒、（ｌ漕、α荀は上記
本体（４）から集光反射鏡（１）に冷却液を導きかつ排
出する供給口および排水口である。なお、住っは超音波
Ｑスイッチ素子（９）を動作制御するドライバ、（Ｌ）
はレーザ出力である。
ところで、上記レーザロッド（２）の外面は一様の面に
形成されていなく、次のよう表面に形成されている。す
なわち、励起用２ンブ（３）に対向している外面は滑ら
かな面になっているが、対向していない外面には光散乱
面ａ０が形成されている。
形成されていなく、次のよう表面に形成されている。す
なわち、励起用２ンブ（３）に対向している外面は滑ら
かな面になっているが、対向していない外面には光散乱
面ａ０が形成されている。
上記の構成において、冷却液の循環のもとに。
レーザロッド（２）を光励起しつつドライバｔ＋Ｓによ
ゆ超音波トランスデユーサ（８）に高周波パワーをオン
。
ゆ超音波トランスデユーサ（８）に高周波パワーをオン
。
オフし、高速繰り返しＱスイッチパルス発振動作をさせ
ることによりレーザのパルス出力が出る。
ることによりレーザのパルス出力が出る。
このパルス出力の安定度（Ｓ）を上記高周波パワーの周
波数を変化させて測定してみると、第２図における曲線
Ａのようになる。なお、同図における曲線Ｂは従来の発
振装置による安定度を示す。この安定度（Ｓ）は第３図
（ａ）、（ｂ）に示すように、トランスデユーサの駆動
電力（Ｐｕｐ）からの駆動高周波出力（１７・・・）を
周期Ｔで発振し、出力パルス（１８・・・）の高いピー
ク値（Ｐｌ）と低い出力パルス（１９・・・）。
波数を変化させて測定してみると、第２図における曲線
Ａのようになる。なお、同図における曲線Ｂは従来の発
振装置による安定度を示す。この安定度（Ｓ）は第３図
（ａ）、（ｂ）に示すように、トランスデユーサの駆動
電力（Ｐｕｐ）からの駆動高周波出力（１７・・・）を
周期Ｔで発振し、出力パルス（１８・・・）の高いピー
ク値（Ｐｌ）と低い出力パルス（１９・・・）。
ピーク値（Ｐ、）との比（Ｐ鵞／Ｐ１）から表わしたも
のである。前記したように、従来ではＰ！／Ｐ１を１に
近ずけるために発振出力波形を観察したから共振器ミラ
ーの一方もしくは両方を操作し、最大平均出力の得られ
る条件からずらすように調整していたが、しかし平均出
力は２０〜３０％低い条件となり発振効率の低下を招い
ていた。これに対し、上記曲 ′線のもとになるパルス
出力については共振器ミラーのアライメントは平均出力
が最大値の得られる条件であることが分った。
のである。前記したように、従来ではＰ！／Ｐ１を１に
近ずけるために発振出力波形を観察したから共振器ミラ
ーの一方もしくは両方を操作し、最大平均出力の得られ
る条件からずらすように調整していたが、しかし平均出
力は２０〜３０％低い条件となり発振効率の低下を招い
ていた。これに対し、上記曲 ′線のもとになるパルス
出力については共振器ミラーのアライメントは平均出力
が最大値の得られる条件であることが分った。
なお、上記笑施例において、呆光反射鏡は内面が楕円筒
面になったものになっているが、これに限定されず、回
転楕円体（プロレート形集光反射鏡）や球形の反射鏡な
どのようにレーザロッドに対して軸非対称の光励起をし
て発振器を構成するものに適用してもよい。
面になったものになっているが、これに限定されず、回
転楕円体（プロレート形集光反射鏡）や球形の反射鏡な
どのようにレーザロッドに対して軸非対称の光励起をし
て発振器を構成するものに適用してもよい。
高い周波数動作のＱスイッチパルスが安定な出力として
得られることができ、レーザ光を溶接。
得られることができ、レーザ光を溶接。
熱処理等各種加工に適用する場合、加工の仕上がりが安
定化し、また加工速度も向上する。さらにレーザ光軸合
せは出力波形を観察しないで単に平均出力パワーをパワ
ーメータで測定しながら共振器ミラーのアライメントを
最大出力パワーに合せるだけの簡単な調整で済むので、
実用上有利な発振装置が実現できた。
定化し、また加工速度も向上する。さらにレーザ光軸合
せは出力波形を観察しないで単に平均出力パワーをパワ
ーメータで測定しながら共振器ミラーのアライメントを
最大出力パワーに合せるだけの簡単な調整で済むので、
実用上有利な発振装置が実現できた。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は周波
数変化にもとすくパルス安定度の測定結果を示すグラフ
、第３図（ａ）はパルスの波形図、同図（ｂ）はピーク
出力の波形図である。 （１）・・・集光反射鏡、（２）・・・レーザロッド。 （３）・・・励起用ランプ、（４）・・・本 体。 （５）・・・部分反射鏡、（６）・・・高反射鏡。 （９）・・・超音波Ｑスイッチ素子、ＩＩＧ）・・・光
散乱面。
数変化にもとすくパルス安定度の測定結果を示すグラフ
、第３図（ａ）はパルスの波形図、同図（ｂ）はピーク
出力の波形図である。 （１）・・・集光反射鏡、（２）・・・レーザロッド。 （３）・・・励起用ランプ、（４）・・・本 体。 （５）・・・部分反射鏡、（６）・・・高反射鏡。 （９）・・・超音波Ｑスイッチ素子、ＩＩＧ）・・・光
散乱面。
Claims (1)
- 並行に設置されたレーザロッドおよびこのレーザロッド
を励起する励起用ランプとを囲む集光反射鏡と少なくと
も上記レーザロッドを冷却する冷却手段と上記レーザロ
ッドの軸延長上に設けられるＱスイッチととのＱスイッ
チと上記レーザロッドを間にして設けられる共振器ミラ
ーとを備えるＱスイッチ固体レーザ発振装置において、
上記レーザロッドは上記励起ランプに対向している以外
の外面が光散乱面に形成されていることを特徴とするＱ
スイッチ固体レーザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200783A JPS6094786A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Ｑスイツチ固体レ−ザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200783A JPS6094786A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Ｑスイツチ固体レ−ザ発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6094786A true JPS6094786A (ja) | 1985-05-27 |
Family
ID=16430115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58200783A Pending JPS6094786A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Ｑスイツチ固体レ−ザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6094786A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761786A (en) * | 1986-12-23 | 1988-08-02 | Spectra-Physics, Inc. | Miniaturized Q-switched diode pumped solid state laser |
| US4847850A (en) * | 1986-12-23 | 1989-07-11 | Spectra-Physics, Inc. | Continuum generation with miniaturized Q-switched diode pumped solid state laser |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP58200783A patent/JPS6094786A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761786A (en) * | 1986-12-23 | 1988-08-02 | Spectra-Physics, Inc. | Miniaturized Q-switched diode pumped solid state laser |
| US4847850A (en) * | 1986-12-23 | 1989-07-11 | Spectra-Physics, Inc. | Continuum generation with miniaturized Q-switched diode pumped solid state laser |
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