JPH1197783A - Q switched pulse laser driving method - Google Patents
Q switched pulse laser driving methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はパルスの繰り返し周
波数を増加させてもパルス幅を一定にすることが可能な
Qスイッチパルスレーザ駆動方法に関し、パルスレーザ
装置、レーザ加工機、レーザ溶接機、レーザ計測装置等
に適用して有用なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Q-switch pulse laser driving method capable of keeping the pulse width constant even when the pulse repetition frequency is increased, and relates to a pulse laser device, a laser processing machine, a laser welding machine, and a laser. It is useful when applied to a measuring device or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザ発振器からパルス光を発生させる
方法の1つに、共振器中の損失を変えて共振器の質
(Q:Quality)を変化させるQスイッチ法がある。Q
スイッチ法の原理は次の通りである。共振器中の損失を
レーザ発振のしきい値より十分高めておくことによっ
て、誘導放出を抑制し、かつ、活性媒質中の反転分布を
高い値にまで達成することが可能となる。そこで、共振
器中の損失をレーザ発振のしきい値より十分高めておい
た状態から、共振器中の損失を急激に減少させと、レー
ザ発振のしきい値利得も減少することになるが、活性媒
質中の高い反転分布は保たれているため、共振器内で誘
導放出が急速に成長し、反転分布として有効なエネルギ
が単一のパルスレーザとして放出される。2. Description of the Related Art One of methods for generating pulsed light from a laser oscillator is a Q-switch method for changing the quality (Q) of a resonator by changing the loss in the resonator. Q
The principle of the switch method is as follows. By setting the loss in the resonator sufficiently higher than the threshold value of laser oscillation, it becomes possible to suppress stimulated emission and achieve a population inversion in the active medium to a high value. Therefore, from a state where the loss in the resonator is sufficiently higher than the threshold value of the laser oscillation, when the loss in the resonator is rapidly reduced, the threshold gain of the laser oscillation also decreases. Since the high population inversion in the active medium is maintained, stimulated emission grows rapidly in the resonator, and the energy effective as the population inversion is emitted as a single pulsed laser.
【0003】Qスイッチ法としては、大別すると、下記
(1)〜(3)が挙げられる。 (1)共振器ミラーを変動させる機械的なQスイッチ
法。 (2)電気光学素子(E/O素子)を用いたE/OQスイッチ
法。 (3)音響光学素子(以下、A/O素子と呼ぶ)を用いたA
/OQスイッチ法。The Q switch method is roughly classified into the following (1) to (3). (1) A mechanical Q-switch method for changing a resonator mirror. (2) E / O Q switch method using an electro-optical element (E / O element). (3) A using an acousto-optic device (hereinafter referred to as A / O device)
/ OQ switch method.
【0004】ここでは、図3〜図7に基づいて、高出力
・高繰返し用パルスレーザ発振器として適用可能なA/O
Qスイッチ法について述べる。Here, based on FIGS. 3 to 7, an A / O that can be applied as a pulse laser oscillator for high output and high repetition will be described.
The Q switch method will be described.
【0005】図3に、A/OQスイッチCW−YAGレー
ザ発振器の構成を示す。このレーザ発振器では、YAG
結晶とそれの励起源系とを含むキャビティ1の両側に共
振器として、全反射鏡2と出力鏡3が配置されており、
これらの共振器ミラー2、3間に、A/O素子4が挿入さ
れて配置されている。FIG. 3 shows a configuration of an A / OQ switch CW-YAG laser oscillator. In this laser oscillator, YAG
A total reflection mirror 2 and an output mirror 3 are arranged as resonators on both sides of a cavity 1 containing a crystal and its excitation source system,
An A / O element 4 is inserted and arranged between the resonator mirrors 2 and 3.
【0006】A/O素子4には高周波変調信号発生部6が
接続され、高周波変調信号発生部6には制御信号発生部
8が接続されている。制御信号発生部8はA/OQスイッ
チの制御信号C1を発生して高周波変調信号発生部6に
与える。高周波変調信号発生部6は高周波変調信号Mrf
1を発生し、制御信号C1に応じてA/O素子4へ高周波
変調信号Mrf1を印加したり、その印加を停止する。A high-frequency modulation signal generator 6 is connected to the A / O element 4, and a control signal generator 8 is connected to the high-frequency modulation signal generator 6. The control signal generator 8 generates a control signal C1 for the A / OQ switch and supplies it to the high frequency modulation signal generator 6. The high-frequency modulation signal generating section 6 outputs a high-frequency modulation signal Mrf.
1 to apply the high-frequency modulation signal Mrf1 to the A / O element 4 according to the control signal C1, or stop the application.
【0007】平均出力が数10Wクラスで、繰返し周波
数が数kHzを越えるパルス動作では、YAG結晶の励
起源系として、CW(連続波)励起が採用される。従っ
て、図3からA/O素子4を取り外した標準状態では、Y
AG結晶に連続発振を行わせることになる。[0007] In a pulse operation having an average output of several tens of watts and a repetition frequency exceeding several kHz, CW (continuous wave) excitation is employed as an excitation source system of the YAG crystal. Therefore, in the standard state where the A / O element 4 is removed from FIG.
The continuous oscillation is performed in the AG crystal.
【0008】A/O素子4は振動子と例えば石英からな
り、振動子を用いて石英を高周波で振動させると、石英
内に超音波が伝送されるようになっている。この超音波
により石英内に屈折率の疎密が形成され、石英が回折格
子としての作用を発揮することができる。従って、超音
波が伝送されている石英内に或る角度θで入射したレー
ザ光は回折により2θだけ光路が曲げられる。一方、超
音波が伝送していない石英では、レーザ光は直進する。The A / O element 4 is composed of a vibrator and, for example, quartz. When the quartz is vibrated at a high frequency using the vibrator, an ultrasonic wave is transmitted into the quartz. Due to this ultrasonic wave, a refractive index is formed in the quartz, and the quartz can function as a diffraction grating. Therefore, the laser beam incident at a certain angle θ in the quartz to which the ultrasonic wave is transmitted has its optical path bent by 2θ by diffraction. On the other hand, in quartz where ultrasonic waves are not transmitted, the laser beam goes straight.
【0009】この回折作用を利用して、共振器ミラー
2、3間のレーザ光を共振させたり、共振を抑制するこ
とが可能となり、Qスイッチとしての役割を果たすこと
ができる。Utilizing this diffraction action, it becomes possible to resonate or suppress the resonance of the laser light between the resonator mirrors 2 and 3, and it can serve as a Q switch.
【0010】図4にQスイッチ、反転分布、レーザパル
ス波形それぞれのタイミングチャートを示す。即ち、 (1)A/O素子4の制御信号C1が入力されると、今ま
で印加されていた高周波変調信号Mrf1を高周波変調信
号発生部6が開放(印加停止)することにより、共振器
内の誘導放出が開始し、反転分布n(t) は減少し始め
る。レーザパルス波形においては、反転分布n(t) の減
少に対してパルスレーザ強度P(t) は増加するが、反転
分布のしきい値nt に達した時点でピーク強度となり、
その後はパルスレーザ強度P(t) は低下する。 (2)高周波変調信号Mrf1が高周波変調信号発生部6
により再び印加されると、A/O素子4の所で光軸が回折
することにより誘導放出が抑制されるため、連続励起に
より反転分布n(t) は増加し、レーザパルスの繰返し周
波数が低い場合は、反転分布の限界値n∞まで達する。 (3)ここで、パルス幅tp は、A/O素子4への高周波
変調信号Mrf1の開放直後の反転分布の値ni (反転分
布の最大値:図4ではni =n∞)と、高周波変調信号
Mrf1の再印加後の反転分布の値nf (反転分布の最小
値)と、反転分布のしきい値nt と共振器寿命τc か
ら、数1で表される。FIG. 4 shows a timing chart of each of the Q switch, the inversion distribution, and the laser pulse waveform. That is, (1) When the control signal C1 of the A / O element 4 is input, the high-frequency modulation signal Mrf1 that has been applied up to now is opened (stopping application) by the high-frequency modulation signal generation unit 6, so that the inside of the resonator is , And the population inversion n (t) starts to decrease. In the laser pulse waveform, the pulse laser intensity P (t) increases with a decrease in the population inversion n (t), but reaches the peak intensity when the threshold value n t of the population inversion is reached,
Thereafter, the pulse laser intensity P (t) decreases. (2) The high-frequency modulation signal Mrf1 is transmitted to the high-frequency modulation signal generator 6
Is applied again, the optical axis is diffracted at the A / O element 4 to suppress stimulated emission. Therefore, the population inversion n (t) is increased by continuous excitation, and the repetition frequency of the laser pulse is low. In this case, it reaches the limit value n∞ of the population inversion. (3) where the pulse width t p is the population inversion of the values n i immediately opening of the high-frequency modulated signal Mrf1 to A / O element 4 (the maximum value of the inversion: In Figure 4 n i = N∞) and The value n f of the population inversion after re-application of the high frequency modulation signal Mrf1 (the minimum value of the population inversion), the threshold value n t of the population inversion and the resonator life τ c are expressed by the following equation (1).
【0011】[0011]
【数1】tp =τc (ni −nf )/[ni −nt {1
+ln(ni /nt )}] ここで、τc =L/{c(1−R)}、Lは共振器長、
cは光速、Rは出力鏡3の反射率である。## EQU1 ## t p = τ c (n i −n f ) / [n i −n t {1
+ Ln (n i / n t )}], where τ c = L / {c (1-R)}, L is the resonator length,
c is the speed of light, and R is the reflectance of the output mirror 3.
【0012】次に、図5に、レーザパルスの繰返し周波
数Fを増加させた場合のQスイッチ、反転分布、レーザ
パルス波形それぞれのタイミングチャート示す。即ち、
レーザパルスの繰返し周波数を増加させると、高周波変
調信号Mrf1の開放直後の反転分布の値ni ’と高周波
変調信号Mrf1の再印加後の反転分布の値nf ’は、図
4に比べると、ni ’<ni 、nf ’>nf となる。そ
のため、パルス幅tp’は数1から判るように、繰返し
周波数が低い場合のパルス幅tp よりも、tp’>tp
と拡がる。Next, FIG. 5 shows a timing chart of the Q switch, the inversion distribution, and the laser pulse waveform when the repetition frequency F of the laser pulse is increased. That is,
When the repetition frequency of the laser pulse is increased, the value n i ′ of the population inversion immediately after opening the high-frequency modulation signal Mrf1 and the value n f ′ of the population inversion after re-application of the high-frequency modulation signal Mrf1 are: n i '<n i, n f'> a n f. Therefore, 'as it is seen from Equation 1, than the pulse width t p when the repetition frequency is low, t p' pulse width t p> t p
And spread.
【0013】図6に、A/OQスイッチCW−YAGレー
ザのパルス幅の繰返し周波数依存性を示す。大別する
と、繰返し周波数Fが1kHz程度までのパルス幅tp
は約100nsec(ナノ秒)であり、1kHzを越えた高
い繰返し周波数ではパルス幅t p ’は徐々に拡大してい
く。FIG. 6 shows an A / OQ switch CW-YAG laser.
3 shows the repetition frequency dependence of the pulse width of the laser. Roughly
And the pulse width t until the repetition frequency F reaches about 1 kHz.p
Is about 100 nsec (nanosecond), which is higher than 1 kHz
Pulse width t at high repetition frequency p’Is gradually expanding
Good.
【0014】繰返し周波数の増加によりパルス幅が拡大
することは、レーザ加工を始めとする種々の用途におい
て、問題がある。例えば、パルス幅の拡大により、加工
性が低下する。An increase in the pulse width due to an increase in the repetition frequency is problematic in various applications including laser processing. For example, the machinability decreases due to the increase in the pulse width.
【0015】次に、繰返し周波数を増加してもパルス幅
を一定にする手法として、図7に示すように、共振器内
部のA/O素子4の他に、共振器外部にもA/O素子9を設け
たA/OQスイッチCW−YAGレーザ発振器が挙げられ
る。Next, as a method of keeping the pulse width constant even when the repetition frequency is increased, as shown in FIG. 7, in addition to the A / O element 4 inside the resonator, the A / O element is also provided outside the resonator. An A / OQ switch CW-YAG laser oscillator provided with the element 9 is exemplified.
【0016】図7に示すレーザ発振器では、図3に示し
た共振器内部のA/O素子4と高周波変調信号発生部6と
制御信号発生部8に加えて、共振器外部のA/O素子9と
高周波変調信号発生部10と遅延回路12を備えてい
る。In the laser oscillator shown in FIG. 7, in addition to the A / O element 4, high-frequency modulation signal generator 6, and control signal generator 8 inside the resonator shown in FIG. 9, a high-frequency modulation signal generator 10, and a delay circuit 12.
【0017】遅延回路12は、制御信号C1を共振器内
部のA/O素子4よりもΔtだけ遅延させたタイミングで
遅延させ、それにより得た制御信号C2を高周波変調信
号発生部10に与える。高周波変調信号発生部10は高
周波変調信号Mrf2を発生し、制御信号C2に応じて共
振器外部のA/OQ素子9へ高周波変調信号Mrf2を印加
したり、その印加を停止する。The delay circuit 12 delays the control signal C1 at a timing delayed by Δt from the A / O element 4 inside the resonator, and supplies the control signal C2 obtained thereby to the high-frequency modulation signal generator 10. The high-frequency modulation signal generator 10 generates the high-frequency modulation signal Mrf2, and applies the high-frequency modulation signal Mrf2 to the A / OQ element 9 outside the resonator according to the control signal C2, or stops the application.
【0018】図7に示すレーザ発振器の動作としては、
図3の場合と同様に共振器内部のA/O素子4でパルスレ
ーザを発生させるが、共振器から出射したパルスレーザ
13の一部を共振器外部のA/O素子9で切り出すことに
より、パルス幅を一定にしている。言い換えれば、共振
器から出射したパルスレーザ13の前部分を共振器外部
のA/O素子9で回折光11として除外してパルス幅を狭
くしている。The operation of the laser oscillator shown in FIG.
As in the case of FIG. 3, a pulse laser is generated by the A / O element 4 inside the resonator, but a part of the pulse laser 13 emitted from the resonator is cut out by the A / O element 9 outside the resonator. The pulse width is kept constant. In other words, the front part of the pulse laser 13 emitted from the resonator is excluded as the diffracted light 11 by the A / O element 9 outside the resonator to reduce the pulse width.
【0019】しかし、共振器外部にA/O素子9を追加す
ることは装置(レーザ発振器)の大型化につながる。ま
た、共振器から出射したパルスレーザ13の一部を切り
出した残りのレーザが回折光11として出射するため、
これを共振器外部でダンパー等により吸収させる必要が
ある。更に、回折光11はエネルギの無駄になる。However, the addition of the A / O element 9 outside the resonator leads to an increase in the size of the device (laser oscillator). Further, since the remaining laser obtained by cutting out a part of the pulse laser 13 emitted from the resonator is emitted as the diffracted light 11,
This needs to be absorbed by a damper or the like outside the resonator. Further, the diffracted light 11 wastes energy.
【0020】上述した問題点は、A/OQスイッチ法に限
らず、機械的なQスイッチ法及びE/OQスイッチ法にお
いても存在する。The above-mentioned problem exists not only in the A / OQ switching method but also in the mechanical Q switching method and the E / OQ switching method.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
従来技術の問題点に鑑み、装置を大型化することなく、
また、共振器外部に回折光を出射することなく、幅の狭
いパルスレーザを発生することができるQスイッチパル
スレーザ駆動方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art without increasing the size of the apparatus.
Another object of the present invention is to provide a Q-switch pulse laser driving method capable of generating a narrow pulse laser without emitting diffracted light to the outside of the resonator.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するQス
イッチパルスレーザ駆動方法は、(1)レーザ発振器の
1台の共振器内にQスイッチを複数設置し、各々のQス
イッチを任意の遅延時間で駆動することを特徴とし、
(2)あるいは、レーザ発振器の1台の共振器内にA/O
素子を用いたQスイッチを複数設置し、各々のA/O素子
の信号を任意の遅延時間で駆動することを特徴とし、
(3)あるいは、前記各A/O素子の信号が時系列的にオ
ーバーラップする範囲で、前記遅延時間を決定すること
を特徴とし、(4)あるいは、共振器内の前記複数のA/
O素子のQスイッチタイミングの遅延時間を調整するこ
とにより、発生するパルスレーザのパルス幅を調整する
ことを特徴とする。A Q-switch pulse laser driving method for solving the above-mentioned problems is as follows. (1) A plurality of Q-switches are installed in one resonator of a laser oscillator, and each Q-switch is set to an arbitrary delay. It is characterized by being driven by time,
(2) Alternatively, A / O in one resonator of laser oscillator
It is characterized by installing a plurality of Q switches using elements, and driving the signal of each A / O element with an arbitrary delay time.
(3) Alternatively, the delay time is determined within a range in which the signals of the respective A / O elements overlap in time series. (4) Alternatively, the plurality of A / O elements in the resonator are determined.
The pulse width of the generated pulse laser is adjusted by adjusting the delay time of the Q switch timing of the O element.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、図1及び図2により、本発
明の実施の形態に係るQスイッチパルスレーザ駆動方法
を説明する。図1は本実施の形態に係るA/OQスイッチ
式YAGレーザ発振器の構成を示し、図2はQスイッ
チ、反転分布、レーザパルス波形それぞれのタイミング
チャートを示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for driving a Q-switched pulse laser according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of an A / OQ switch type YAG laser oscillator according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a timing chart of each of a Q switch, a population inversion, and a laser pulse waveform.
【0024】図1に示すレーザ発振器では、YAG結晶
とその励起源系とを含むキャビティ1に対して対向する
ように、共振器ミラーとして全反射鏡2と主力鏡3が設
置されている。これら全反射鏡2と主力鏡3が構成する
共振器内に、第1と第2計2台のA/O素子(音響光学素
子)4、5が、第1のA/O素子4は全反射鏡2側に、第
2のA/O素子5は出力鏡3側にという配置で、光軸上に
挿入されて設置されている。各々のA/O素子4、5には
高周波変調信号発生部6、7が接続されており、各々の
高周波変調信号発生部6、7は共通の制御信号発生部8
に接続されている。In the laser oscillator shown in FIG. 1, a total reflection mirror 2 and a main mirror 3 are provided as resonator mirrors so as to face a cavity 1 containing a YAG crystal and its excitation source system. The first and second two A / O elements (acousto-optic elements) 4, 5 are provided in the resonator formed by the total reflection mirror 2 and the main mirror 3, and the first A / O element 4 The second A / O element 5 is disposed on the optical axis with the second A / O element 5 disposed on the reflection mirror 2 side and on the output mirror 3 side. High-frequency modulation signal generators 6 and 7 are connected to the respective A / O elements 4 and 5, and the respective high-frequency modulation signal generators 6 and 7 share a common control signal generator 8
It is connected to the.
【0025】制御信号発生部8は第1のA/O素子4に対
する制御信号C1を発生して高周波変調信号発生部6に
与え、制御信号C1よりΔtだけ遅延した第2のA/O素
子5に対する制御信号C2を発生して高周波変調信号発
生部7に与える。高周波変調信号発生部6は高周波変調
信号Mrf1を発生し、制御信号C1に応じて第1のA/O
Q素子4へ高周波変調信号Mrf1を印加したり、その印
加を停止する。また、高周波変調信号発生部7は高周波
変調信号Mrf2を発生し、制御信号C2に応じて第2の
A/OQ素子5へ高周波変調信号Mrf2を印加したり、そ
の印加を停止する。The control signal generator 8 generates a control signal C1 for the first A / O element 4 and supplies the control signal C1 to the high-frequency modulation signal generator 6, and the second A / O element 5 delayed by Δt from the control signal C1. Is generated and given to the high-frequency modulation signal generator 7. The high-frequency modulation signal generator 6 generates a high-frequency modulation signal Mrf1, and generates a first A / O signal according to the control signal C1.
The high frequency modulation signal Mrf1 is applied to the Q element 4 or the application is stopped. The high-frequency modulation signal generator 7 generates a high-frequency modulation signal Mrf2, and outputs a second high-frequency modulation signal Mrf2 according to the control signal C2.
The high frequency modulation signal Mrf2 is applied to the A / OQ element 5 or the application is stopped.
【0026】次に、図2により動作を説明する。なお、
図2中、C1とMrf1は第1のA/O素子4に対する制御
信号と高周波変調信号を示し、C2とMrf2は第2のA/
O素子5に対する制御信号と高周波変調信号を示す。
又、n(t) は反転分布の変化を示し、P(t) はパルスレ
ーザ波形を示す。n∞は反転分布の限界値、ni は反転
分布の最大値、nf は反転分布の最小値、nt は反転分
布のしきい値を示す。Next, the operation will be described with reference to FIG. In addition,
In FIG. 2, C1 and Mrf1 indicate a control signal and a high frequency modulation signal for the first A / O element 4, and C2 and Mrf2 indicate the second A / O element.
5 shows a control signal and a high-frequency modulation signal for the O element 5.
Further, n (t) indicates a change in the population inversion, and P (t) indicates a pulse laser waveform. n∞ shows limits of inversion, the maximum value of n i is the population inversion, the minimum value of n f inversion, the n t a population inversion threshold.
【0027】(1)第1のA/O素子4の制御信号C1に
より、同A/O素子4は今まで印加されていた高周波変調
信号Mrf1から開放される。即ち、高周波変調信号発生
部6は高周波変調信号Mrf1の印加を停止する。 (2)一方、制御信号発生部8での或る遅延時間Δtの
経過後、第2のA/O素子5の制御信号C2により、同A/O
素子5は今まで印加されていた高周波変調信号Mrf2か
ら開放される。即ち、高周波変調信号発生部7は高周波
変調信号Mrf2の印加を停止する。 (3)この第2のA/O素子5が高周波変調信号Mrf2か
ら開放された時点から、共振器の損失が減少して共振器
内の誘導放出が開始し、パルスレーザが発生する。即
ち、反転分布n(t) が減少し始めるとパルスレーザ強度
P(t) が増加するが、反転分布のしきい値nt に達した
時点でピーク強度となり、その後パルスレーザ強度P
(t) が低下する。 (4)次に、第1のA/O素子4に高周波変調信号Mrf1
が再び印加されることにより、共振器の損失が増大し、
パルスレーザが消滅する。即ち、第1のA/O素子4の所
で光軸が回折することにより誘導放出が抑制されるた
め、連続励起により反転分布n(t) が増加する。 (5)従って、第1のA/O素子4と第2のA/O素子5が同
時に高周波変調信号から開放されている時間ΔTに応じ
てパルスレーザのパルス幅tp が決まることから、高周
波変調信号Mrf1と高周波変調信号Mrf2間の遅延時間
(換言すれば、制御信号C1と制御信号C2間の遅延時
間)Δtを任意に変えることにより、パルスレーザのパ
ルス幅tp を制御することが可能であり、パルス繰返し
周波数を増加させてもパルス幅tp を狭い値に一定にす
ること可能である。(1) In response to the control signal C1 of the first A / O element 4, the A / O element 4 is released from the high frequency modulation signal Mrf1 that has been applied. That is, the high-frequency modulation signal generator 6 stops applying the high-frequency modulation signal Mrf1. (2) On the other hand, after a lapse of a certain delay time Δt in the control signal generating section 8, the control signal C2 of the second A / O element 5 causes the A / O
The element 5 is released from the high-frequency modulation signal Mrf2 applied up to now. That is, the high-frequency modulation signal generator 7 stops applying the high-frequency modulation signal Mrf2. (3) From the time when the second A / O element 5 is released from the high-frequency modulation signal Mrf2, the loss of the resonator decreases, stimulated emission in the resonator starts, and a pulse laser is generated. That is, when the population inversion n (t) starts to decrease, the pulse laser intensity P (t) increases, but when the threshold value n t of the population inversion is reached, the peak intensity is reached, and thereafter the pulse laser intensity P (t)
(t) decreases. (4) Next, the high-frequency modulation signal Mrf1 is supplied to the first A / O element 4.
Is applied again, the loss of the resonator increases,
The pulse laser disappears. That is, since the stimulated emission is suppressed by diffracting the optical axis at the first A / O element 4, the population inversion n (t) is increased by continuous excitation. (5) Therefore, since the pulse width t p of the pulse laser is determined in accordance with the time ΔT in which the first A / O element 4 is a second A / O element 5 is released from the high frequency modulated signal at the same time, high-frequency (in other words, the delay time between the control signal C1 control signal C2) modulated signal Mrf1 and high frequency modulated signal delay time between Mrf2 by arbitrarily altering the Delta] t, can be controlled pulse width t p of the pulse laser and is a possible also increasing the pulse repetition frequency constant pulse width t p to a narrow value.
【0028】本例では、上述のように制御信号発生部8
にて、制御信号C1と制御信号C2の遅延時間Δtによ
り、高周波変調信号Mrf1と高周波変調信号Mrf2を遅
延させて駆動している。In this example, as described above, the control signal generator 8
, The high-frequency modulation signal Mrf1 and the high-frequency modulation signal Mrf2 are delayed and driven by the delay time Δt between the control signal C1 and the control signal C2.
【0029】また、本例では、制御信号発生部8を遅延
時間Δtの調整可能に構成してあり、遅延時間Δtを任
意に調整することにより、パルスレーザのパルス幅tp
を任意に調整することができる。更に、制御信号発生部
8では、高周波変調信号Mrf1と高周波変調信号Mrf2
がオーバーラップする範囲で、遅延時間Δtを決定する
ようにしてある。Further, in this embodiment, the control signal generating unit 8 has been adjusted can configure the delay time Delta] t, by arbitrarily adjusting the delay time Delta] t, of the pulse laser pulse width t p
Can be adjusted arbitrarily. Further, the control signal generator 8 includes a high frequency modulation signal Mrf1 and a high frequency modulation signal Mrf2.
The delay time Δt is determined in a range where the values overlap.
【0030】更に、本例では、制御信号発生部8は自動
モードを備えている。即ち、数1あるいは図6から、パ
ルスレーザのパルス幅を或る所望の一定値とするのに必
要な制御信号C1の繰返し周波数と遅延時間Δtとの関
係が判るので、所望の値tpを設定するだけで、この関
係に基づいて制御信号C1の繰返し周波数に応じて遅延
時間Δtを自動的に変化させ、パルスレーザの繰返し周
波数に関わらず常に一定のパルス幅tp となるようにし
てある。Further, in the present embodiment, the control signal generator 8 has an automatic mode. That is, from the number 1 or FIG. 6, the relationship between the repetition frequency and the delay time Δt of the control signal C1 necessary for the pulse width of the pulse laser with a certain desired constant value is known, the desired value t p in addition to setting, automatically changing the delay time Δt in accordance with the repetition frequency of the control signal C1 based on this relationship, there always to a constant pulse width t p regardless repetition frequency of the pulse laser .
【0031】上記の説明はA/O Qスイッチを用いたレー
ザ発振器におけるQスイッチパルスレーザ駆動方法につ
いてであるが、機械的なQスイッチあるいはE/O (電気
光学素子)Qスイッチを用いたレーザ発振器においても
同様に本発明を適用することにより、1台の共振器内の
複数のQスイッチを任意の遅延時間で駆動して、パルス
レーザのパルス幅を任意に制御することが可能であり、
パルス繰返し周波数を増加させてもパルス幅を一定にす
ることが可能である。The above description relates to a method of driving a Q-switched pulse laser in a laser oscillator using an A / O Q-switch. A laser oscillator using a mechanical Q-switch or an E / O (electro-optical element) Q-switch. Similarly, by applying the present invention, it is possible to drive a plurality of Q switches in one resonator with an arbitrary delay time and arbitrarily control the pulse width of the pulse laser.
Even if the pulse repetition frequency is increased, the pulse width can be kept constant.
【0032】[0032]
【発明の効果】請求項1に記載の発明に係るQスイッチ
パルスレーザ駆動方法によれば、レーザ発振器の1台の
共振器内にQスイッチを複数設置し、各々のQスイッチ
を任意の遅延時間で駆動するので、これが共振器内部に
おける反転分布の差を制御することとなり、共振器内で
パルスレーザのパルス幅が制御される。従って、パルス
幅を制御したパルスレーザを共振器から直接取り出すこ
とができる。そのため、従来のように共振器外部にQス
イッチを必要とすることがないので、装置は大型化しな
い。また、共振器外部へ回折光が出射することがないの
で、ダンパー等が不要であり、エネルギの無駄もない。According to the Q-switched pulse laser driving method according to the first aspect of the present invention, a plurality of Q-switches are installed in one resonator of a laser oscillator, and each Q-switch is set to an arbitrary delay time. , Which controls the difference in population inversion within the resonator, and controls the pulse width of the pulse laser within the resonator. Therefore, a pulse laser with a controlled pulse width can be directly extracted from the resonator. Therefore, unlike the related art, there is no need for a Q switch outside the resonator, so that the device does not increase in size. Further, since no diffracted light is emitted to the outside of the resonator, no damper or the like is required, and there is no waste of energy.
【0033】請求項2に記載の発明に係るQスイッチパ
ルスレーザ駆動方法によれば、レーザ発振器の1台の共
振器内に音響光学素子(以下A/O素子と呼ぶ)を用いた
Qスイッチを複数設置し、各々のA/O素子の信号を任意
の遅延時間で駆動するので、高出力・高繰返し用パルス
レーザ発振器に適用して効果的である。勿論、上記と同
様、共振器内部における反転分布の差を制御し、共振器
内でパルスレーザのパルス幅を制御することとなり、パ
ルス幅を制御したパルスレーザを共振器から直接取り出
すことができるため、従来のように共振器外部にQスイ
ッチを必要とすることがないので、装置は大型化しな
い。また、共振器外部へ回折光が出射することがないの
で、ダンパー等が不要であり、エネルギの無駄もない。According to the Q-switch pulse laser driving method according to the second aspect of the present invention, a Q-switch using an acousto-optical element (hereinafter referred to as an A / O element) in one resonator of a laser oscillator is provided. Since a plurality of A / O elements are installed and the signals of each A / O element are driven with an arbitrary delay time, the present invention is effectively applied to a pulse laser oscillator for high output and high repetition. Of course, similarly to the above, the difference of the population inversion in the resonator is controlled, and the pulse width of the pulse laser is controlled in the resonator, so that the pulse laser with the controlled pulse width can be directly extracted from the resonator. Since a Q switch is not required outside the resonator unlike the related art, the device does not increase in size. Further, since no diffracted light is emitted to the outside of the resonator, no damper or the like is required, and there is no waste of energy.
【0034】請求項3に記載の発明に係るQスイッチパ
ルスレーザ駆動方法によれば、前記各A/O素子の信号が
時系列的にオーバーラップする範囲で、前記遅延時間を
決定することにより、必ずパルスレーザを発生させるこ
とができる。According to the Q-switch pulse laser driving method according to the third aspect of the present invention, the delay time is determined within a range where the signals of the respective A / O elements overlap in time series. A pulse laser can always be generated.
【0035】請求項4に記載の発明に係るQスイッチパ
ルスレーザ駆動方法によれば、共振器内の前記複数のA/
O素子のQスイッチタイミングの遅延時間を調整するこ
とにより、発生するパルスレーザのパルス幅を調整する
ので、任意のパルス幅を得ることができる。According to the Q-switched pulse laser driving method according to the fourth aspect of the present invention, the plurality of A /
Since the pulse width of the generated pulse laser is adjusted by adjusting the delay time of the Q switch timing of the O element, an arbitrary pulse width can be obtained.
【図1】本発明の実施の形態に係るA/OQスイッチ式Y
AGレーザ発振器の構成を示す図。FIG. 1 shows an A / OQ switch type Y according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an AG laser oscillator.
【図2】本発明の実施の形態に係るQスイッチパルスレ
ーザ駆動方法におけるQスイッチ、反転分布、レーザパ
ルス波形それぞれのタイミングチャートを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a timing chart of each of a Q switch, a population inversion, and a laser pulse waveform in a Q switch pulse laser driving method according to an embodiment of the present invention.
【図3】従来のA/OQスイッチ式YAGレーザ発振器の
構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional A / OQ switch type YAG laser oscillator.
【図4】従来のQスイッチパルスレーザ駆動方法におけ
るQスイッチ、反転分布、レーザパルス波形それぞれの
タイミングチャートを示す図。FIG. 4 is a diagram showing a timing chart of each of a Q switch, a population inversion, and a laser pulse waveform in a conventional Q switch pulse laser driving method.
【図5】パルス繰返し周波数が高い場合の従来のQスイ
ッチ、反転分布、レーザパルス波形それぞれのタイミン
グチャートを示す図。FIG. 5 is a diagram showing a timing chart of each of a conventional Q switch, a population inversion, and a laser pulse waveform when the pulse repetition frequency is high.
【図6】従来のパルス幅の繰返し周波数依存性を示す
図。FIG. 6 is a diagram showing the repetition frequency dependence of a conventional pulse width.
【図7】Qスイッチを共振器外部に追加した従来のレー
ザ発振器を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a conventional laser oscillator in which a Q switch is added outside the resonator.
1 キャビティ 2 全反射鏡 3 出射鏡 4、5 A/O 素子 6、7 高周波変調信号発生部 8 制御信号発生部 C1 A/O 素子4の制御信号 C2 A/O 素子5の制御信号 Mrf1 A/O 素子4の高周波変調信号 Mrf2 A/O 素子5の高周波変調信号 REFERENCE SIGNS LIST 1 cavity 2 total reflection mirror 3 emission mirror 4, 5 A / O element 6, 7 high-frequency modulation signal generator 8 control signal generator C1 control signal for A / O element 4 C2 control signal for A / O element 5 Mrf1 A / High frequency modulation signal of O element 4 Mrf2 High frequency modulation signal of A / O element 5
Claims (4)
ッチを複数設置し、各々のQスイッチを任意の遅延時間
で駆動することを特徴とするQスイッチパルスレーザ駆
動方法。1. A method of driving a Q-switched pulse laser, wherein a plurality of Q-switches are provided in one resonator of a laser oscillator, and each Q-switch is driven with an arbitrary delay time.
学素子(以下A/O素子と呼ぶ)を用いたQスイッチを複
数設置し、各々のA/O素子の信号を任意の遅延時間で駆
動することを特徴とするQスイッチパルスレーザ駆動方
法。2. A plurality of Q-switches using an acousto-optic device (hereinafter, referred to as an A / O device) are provided in one resonator of a laser oscillator, and a signal of each A / O device is arbitrarily delayed. And a Q-switched pulse laser driving method.
バーラップする範囲で、前記遅延時間を決定することを
特徴とする請求項2に記載のQスイッチパルスレーザ駆
動方法。3. The method of driving a Q-switched pulse laser according to claim 2, wherein the delay time is determined within a range in which signals of the respective A / O elements overlap in time series.
ッチタイミングの遅延時間を調整することにより、発生
するパルスレーザのパルス幅を調整することを特徴とす
る請求項2または3に記載のQスイッチパルスレーザ駆
動方法。4. The pulse width of a generated pulse laser is adjusted by adjusting a delay time of a Q-switch timing of the plurality of A / O elements in a resonator. The method for driving a Q-switched pulse laser according to the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25820397A JPH1197783A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Q switched pulse laser driving method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25820397A JPH1197783A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Q switched pulse laser driving method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197783A true JPH1197783A (en) | 1999-04-09 |
Family
ID=17316949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25820397A Withdrawn JPH1197783A (en) | 1997-09-24 | 1997-09-24 | Q switched pulse laser driving method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197783A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101246037B1 (en) | 2010-08-04 | 2013-03-26 | 홀텍 크리스탈 컴퍼니 리미티드 | Laser Process Manufacturer |
| CN103594917A (en) * | 2013-10-31 | 2014-02-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Dual acousto-optic Q-switched CO2 laser |
| CN105186279A (en) * | 2015-09-30 | 2015-12-23 | 北京大学 | Laser pulse switch apparatus and control method therefor |
| WO2019074166A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | Laser generation device |
| WO2019074165A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | Laser generation device |
| CN111106529A (en) * | 2019-09-16 | 2020-05-05 | 领亚电子科技股份有限公司 | A U-shaped resonator laser with dual acousto-optic Q-switching |
| JP2021150367A (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-27 | スパークリングフォトン株式会社 | Pulsed laser oscillator |
-
1997
- 1997-09-24 JP JP25820397A patent/JPH1197783A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101246037B1 (en) | 2010-08-04 | 2013-03-26 | 홀텍 크리스탈 컴퍼니 리미티드 | Laser Process Manufacturer |
| CN103594917A (en) * | 2013-10-31 | 2014-02-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Dual acousto-optic Q-switched CO2 laser |
| CN105186279A (en) * | 2015-09-30 | 2015-12-23 | 北京大学 | Laser pulse switch apparatus and control method therefor |
| WO2019074166A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | Laser generation device |
| WO2019074165A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-18 | 원텍주식회사 | Laser generation device |
| KR20190040664A (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 원텍 주식회사 | Laser generation device |
| KR20190040674A (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 원텍 주식회사 | Laser generation device |
| CN111106529A (en) * | 2019-09-16 | 2020-05-05 | 领亚电子科技股份有限公司 | A U-shaped resonator laser with dual acousto-optic Q-switching |
| JP2021150367A (en) * | 2020-03-17 | 2021-09-27 | スパークリングフォトン株式会社 | Pulsed laser oscillator |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |