CN1578020A - Q开关激光装置 - Google Patents

Q开关激光装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1578020A
CN1578020A CN200410054615.9A CN200410054615A CN1578020A CN 1578020 A CN1578020 A CN 1578020A CN 200410054615 A CN200410054615 A CN 200410054615A CN 1578020 A CN1578020 A CN 1578020A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
pulse
switching
laser aid
aid according
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
Application number
CN200410054615.9A
Other languages
English (en)
Inventor
岩仓光夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orc Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orc Manufacturing Co Ltd filed Critical Orc Manufacturing Co Ltd
Publication of CN1578020A publication Critical patent/CN1578020A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

一种用于从光学谐振器输出脉冲激光的Q开关激光装置，该装置配备有：Q开关，用于改变用于所述谐振器的Q值的高/低值；开关脉冲发生装置，用于产生具有用于确定所述脉冲激光的重复周期的频率的开关脉冲；RF振荡装置，用于产生频率比所述开关脉冲的频率高的RF信号；脉冲同步装置，用于输入所述开关脉冲和所述RF信号，并且输出相位同步脉冲，在其中使所述开关脉冲的上升定时与所述RF信号的相位同步；以及RF调制装置，用于输入所述相位同步脉冲，并且将所述RF信号输出为该RF信号的RF调制信号，所述RF信号被与一输入脉冲的低/高电平的时段相对应地改变为ON/OFF状态，其中所述Q开关将所述谐振器的Q值改变为所述高/低值。

Description

Q开关激光装置
技术领域
本发明涉及Q开关激光装置，更具体来说，涉及用于通过向Q开关施加RF(射频)信号并调制该RF信号来产生峰形的激光波的Q开关激光装置。
背景技术
传统上，Q开关激光装置广泛用于诸如材料的切割、打孔和标记刻度(marking)的精密加工中，这种精密加工是通过利用称作Q开关的光学装置以激光将积累在光学谐振器内的能量瞬时地释放出来来进行的，所述激光具有极高的峰值功率(单位W，瓦)。
参照图9和图10，来说明传统Q开关激光装置中的驱动单元的配置和原理。图9是示出在传统Q开关激光装置中用于驱动Q开关的驱动单元的基本配置的框图。图10是表示构成所述驱动单元的组件所处理的信号的示意图。
驱动单元30C包括RF振荡器31’、开关脉冲发生器32’以及RF调制电路35’。
RF振荡器31’振荡产生例如如图10所示的40MHz的RF信号。该RF信号用于操作未示出的Q开关，以便当把该RF信号输入到光学谐振器20’时使Q值变为低值。开关脉冲发生器32’产生例如频率为5kHz的开关脉冲(SP信号)(图10)。所述SP信号的重复频率，即其周期，确定了光学谐振器20’输出的峰形激光波25a’的重复周期。RF调制电路35与SP信号的低电平和高电平的时段相对应地对RF信号进行调制，并且产生RF调制信号(图10)。
因为如果把RF调制信号(图10)输入到未示出的置于光学谐振器20’内的Q开关，当该RF调制信号处于ON状态的时候，会增加谐振器的损失(Q值变为低值)，受激发射被抑制在光学谐振器20’的内部，从而激光振荡导致停止其产生。而当RF调制信号处于OFF状态的时候，谐振器损失减少(Q值变为高值)。在经过当RF调制信号从ON状态变为OFF状态时的恒定延时τ之后，将峰形的激光波25a’输出为连续脉冲激光(例如见日本专利特开2000-101176中的0020到0100段和图4、10、11，以及日本专利特开2002-359422中的0002到0006段和图6)。
然而，在如上所述的传统Q开关激光装置中，RF信号和SP信号分别从RF振荡器31’和开关脉冲发生器32’中产生，并且是独立信号。因此，如在图10的放大部分视图(a)、(b)和(c)中所示，RF调制信号在其向高电平的上升定时处的各相位不与任何相位一致。因此在RF调制信号变为OFF状态(Q值从低值变为高值)的定时处的波形具有不稳定的形状。这样，由于在RF调制信号的ON时段的尾部处的波形的一致性，出现了这样一种现象，在从光学谐振器20’发出的激光波25a’中也没有保持一致性。因此，由于成为用于产生RF调制信号的基础的RF信号和SP信号的相位不同步，激光波25a’的一致性没有保持，抖动增加了，从而峰值功率和能量出现波动。例如，在进行标记刻度和微加工中使用这种脉冲激光，存在不能保持预定形状的问题。
另一方面，如在日本专利特开2001-7429中的发明所述，针对这种问题，提出了一种用于对准在施加给这些Q开关激光的触发脉冲的上升位置处的RF信号的相位的方法。但是，由于在此发明中没有提出一种用于控制RF信号的OFF相位的具体电路，所以对激光输出需要由选通信号进行的脉冲激光控制，并且脉冲激光的脉冲距离不固定，从而认为这种方法不易于实现。
因此，为了解决上述问题，强烈需要提供一种没有抖动的Q开关激光装置，通过安装一用于使RF信号的相位与用于调制该RF信号的SP信号的相位同步的简单电路，这种Q开关激光装置的输出是稳定的。
发明内容
本发明致力于解决所述问题：本发明的Q开关激光装置的第一方面是一种用于从光学谐振器输出脉冲激光的Q开关激光装置，该激光装置包括：Q开关，用于改变用于所述光学谐振器的Q值的高/值；开关脉冲发生装置，用于产生具有用于确定所述脉冲激光的重复周期的频率的开关脉冲；RF振荡装置，用于产生频率比所述开关脉冲的频率更高的RF信号；脉冲同步装置，用于输入所述开关脉冲和所述RF信号，并且输出相位同步脉冲，在其中使所述开关脉冲的上升定时与所述RF信号的相位同步；以及RF调制装置，用于输入所述相位同步脉冲，并且将所述RF信号输出为RF调制信号，在该RF调制信号中与一输入信号的低电平和高电平中的任何一个的时段相对应地使所述RF信号处于ON/OFF状态，其中，所述Q开关基于所述RF调制信号将所述光学谐振器的Q值改变为所述高值和所述低值中的任何一个。
根据这种配置，由RF调制装置将RF信号转换为RF调制信号，所述RF调制信号被调制得与相位同步脉冲(CP(时钟脉冲)信号)的低电平和高电平中的任何一个相对应。如果将RF调制信号输入到Q开关，则它与该RF调制信号相对应地将光学谐振器的Q值变为所述高值和所述低值中的任何一个。此外，当相位同步脉冲(CP信号)是高电平时，假定RF信号的振荡停止，光学谐振器的Q值变为高值，从而输出脉冲激光。
由脉冲同步装置将相位同步脉冲(CP信号)的相位与RF信号的相位同步。因此，在Q值从低值变为高值的定时处，即，在开关脉冲从低电平上升到高电平的定时处，RF调制信号的相位在任何定时处都相同。因此，在周期与开关脉冲的重复周期相同的峰形的激光波中，减轻了抖动，并且最终从光学谐振器输出了激光波。
在此，将Q值表示为Q＝2π/G·(L/λ)，其中，G是损耗，L是光学谐振器内的光在其中往复的部分的长度，λ是波长。尽管当使Q值变为低值时，阻止了光子在光学谐振器内的往复运动，光学谐振器的损耗增加了，并且激光振荡受到了抑制，电子的反转分布增大了。如果当电子的反转分布增大并且激发能变为饱和状态时，Q值彻底地变为高值，则输出功率较大的峰形的激光波。在此通过输入到Q开关的RF调制信号，光学谐振器的G(损耗)定期地发生变化，从而按恒定周期(对应于开关脉冲的周期)重复Q值在低值与高值之间的变化。
此外，本发明的Q开关激光装置的第二方面，是在第一方面的Q开关激光装置中进行配置以：输入所述相位同步脉冲；具有一脉宽调制装置，该脉宽调制装置用于重新输出一宽度调制脉冲，通过以一脉冲上升定时作为基点，把所述宽度调制脉冲的脉冲宽度变为预定的时段；并且使所述RF调制装置输入该宽度调制脉冲而非所述相位同步脉冲。
根据这种配置，通过自由地调节所述宽度调制脉冲的脉冲宽度tw，可以任意地设置光学谐振器的Q值变为高值时的时段。并且假定例如使用多功能IC电路(如单稳态多谐振荡器)作为所述脉宽调制装置，则可以便宜并且简单地实现它。此外，假定在光学谐振器的Q值从低值变为高值后直到输出激光波的时间为τ，通过将脉冲宽度tw设置得比τ稍微大一点，在激光波输出后可以瞬时地将光学谐振器的Q值变到低值。这样，由于可以缩短在激光波输出之后直到激发能变为饱和态的时段，所以可缩短在提高开关脉冲的频率的条件下输出激光波的重复周期。
此外，本发明的Q开关激光装置的第三方面，是在第一方面的Q开关激光装置中进行配置以：输入相位同步脉冲；具有一复位装置，该复位装置用于通过以已经上升到高电平的相位同步脉冲的定时作为基点，在经过预定时段的定时处，将脉冲同步装置的输出复位到低电平；并且使RF调制装置输入一宽度调制脉冲而非所述相位同步脉冲，在该RF调制装置中将相位同步脉冲的脉冲宽度调节为一预定时段。
根据这种配置，在从低电平变到高电平后，从脉冲同步装置输出的相位同步脉冲在经过设定时间(脉冲宽度)tw后又由复位装置恢复到低电平。因此，和在本发明的第二方面中一样，可以在不超出开关脉冲的脉冲宽度的范围内自由地调节宽度调制脉冲的脉冲宽度tw，并且可以任意地设定光学谐振器的Q值变为高值时的周期。
此外，本发明的Q开关激光装置的第四方面，是在Q开光激光装置的第一到第三方面中的任何一个中进行配置以：输入RF调制信号；具有一信号分离电路装置，该信号分离电路装置用于将RF调制信号输出到Q开关以及脉冲同步装置；并且使脉冲同步装置基于所述RF调制信号输出相位同步脉冲而非RF信号。
根据这种配置，确保RF调制信号变为OFF的定时与相位同步脉冲的相位同步。
此外，本发明的Q开关激光装置的第五方面，是在Q开关激光装置的第一到第三方面中的任何一个中进行配置以：具有一分频装置，该分频装置用于输入所述RF信号和将该RF信号输出到RF同步装置以及脉冲同步装置。
根据这种配置，将一开关脉冲转换为相位同步脉冲并且从脉冲同步装置中输出，其中，所述开关脉冲的上升定时与RF信号的相位同步，所述RF信号在从RF振荡装置输出之后由分频装置进行分频。
此外，本发明的Q开关激光装置的第六方面，是在Q开关激光装置的第一至第五方面中的任何一个中进行配置，使所述脉冲同步装置为D型触发器。
根据这种配置，所述脉冲同步装置由已商品化为多功能IC电路的D型触发器构成，从而可以便宜且简单地实现该脉冲同步装置。
附图说明
图1是一个示出涉及本发明的Q开关激光装置的第一实施例中的基本配置的框图。
图2是示出在涉及本发明的Q开关激光装置中构成驱动单元的组件所处理的信号的示意图。
图3是示出涉及本发明的Q开关激光装置的第二实施例的基本配置的框图。
图4A-1到4A-3中的每一个都是曲线图，示出在本发明中的RF调制信号的ON/OFF变化前/后的波形；4B-1到4B-3中的每一个都是曲线图，示出在传统示例中的RF调制信号ON/OFF变化前/后的波形图。
图5A是本发明中的一状态下的复合波形图，其中将时间轴对准并且将多个RF调制信号交叠起来；图5B是传统示例中的一状态下的复合波形图，其中将时间轴对准并且将多个RF调制信号交叠起来。
图6A是本发明中的图，其中重写了输出脉冲激光的激光波；图6B是传统示例中的图，其中重写了输出脉冲激光的激光波。
图7A是本发明中的输出脉冲激光的激光波中的峰值功率的频率分布图；图7B是传统示例中的输出脉冲激光的激光波中的峰值功率的频率分布图。
图8A是本发明中的输出脉冲激光的激光波中的能量的频率分布图；图8B是传统示例中的输出脉冲激光的激光波中的能量的频率分布图。
图9是示出传统Q开关激光装置中的驱动单元的基本配置的框图。
图10是表示在传统Q开关激光装置中构成驱动单元的组件所处理的信号的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行具体说明。
(第一实施例)
下面参照图1和图2对发明的第一实施例进行说明。
Q开关激光装置10包括光学谐振器20和驱动单元30A。光学谐振器20包括固态激光介质21、输出镜22、全反射镜23以及Q开关24，并且输出脉冲激光25。此外，尽管没有示出，在某些情况下，将一用于转换激光波长的非线性光学晶体布置在光学谐振器20的内部或外部。
固态激光介质21是包括作为激光介质的Nd、YAG及Nd、YVO4等的柱状激光棒。当布置在所述激光棒的侧围附近的激发光源(未示出)点亮时，固态激光介质21受到激发，激发能增大，从而发出荧光。
输出镜22使用石英和硬质玻璃中的任何一种作为基板，该基板的表面精度和表面粗糙度分别被加工为应用波长的十分之一和所述表面精度的百分之一；并且将一反射膜以多层形式形成在所述基板的表面上。在此假定输出镜22的反射率是R，则反射光和透射光的功率分别为R倍和(1-R)倍。即，所述反射膜的层数增加越多，反射率R越接近于1，从而使透射光的功率降低了。
全反射镜23是这样一种反射镜，其中将所述反射膜加工得比输出镜22层数要多，并且使反射率R为1。因此，从固态激光介质21产生并且透过Q开关24的荧光最终实现了全反射的条件，其中所述荧光被全反射镜23几乎100％地反射。
虽然Q开关24把光学谐振器20的Q值变为低值和高值中的任何一个，并且考虑到不同的类型，这里假设它是由使用超声波的布拉格衍射的声光(acousto-optical)元件构成的。Q开关24具有由石英玻璃制成的入射窗24a，并且当未示出的压电元件产生的超声波传播到入射窗24a时，出现了周期性的折射率分布。虽然在没有折射率分布的状态下，由固态激光介质21发射的荧光透过入射窗24a到达全反射镜23，但是在有折射率分布的状态下，荧光发生衍射而不能透过入射窗24a。当将具有预定频率的正弦波信号输入到Q开关24时，未示出的压电元件通过压电效应产生超声波。从而，通过在对所述正弦波信号(后面将要描述的RF信号)进行调制后将其输入到Q开关24，可以与调制信号相对应地将光学谐振器20的Q值改变为所述低值和所述高值中的任何一个。
在如上配置的光学谐振器20中，首先，由于当将RF调制信号输入到Q开关24时，固态激光介质21发出的荧光在入射窗24a处发生了衍射，所以光学谐振器20的Q值降低(成为所述低值)，并且激光振荡停止。在此期间，由于固态激光介质21的激发继续，反转分布变高，从而内部积累的激发能增大。接下来，当RF调制信号向Q开关24的输入变为OFF状态时，光学谐振器20的Q值恢复了(变为高值)，激光振荡开始。即，当由固态激光介质21发射的荧光通过在由输出镜22和全反射镜23构成的一对镜之间反射而在固态激光介质21中往复时，在短时间内通过受激发射发生了从高能级到低能级的跃迁。这样，由于累积的激发能在短时间内从固态激光介质21中发出，所以导致从光学谐振器20中的输出镜22输出了峰形极高的激光波25a(图2)。
驱动单元30A包括RF振荡器(RF振荡装置)31、开关脉冲发生器(开关脉冲发生装置)32、脉冲同步电路(脉冲同步装置)33、脉宽调制电路(脉宽调制装置)34、RF调制电路(RF调制装置)35、信号分离电路(信号分离装置)36，以及脉冲整形电路38；驱动单元30A通过信号缆线37连接到光学谐振器20；并且执行Q开关的驱动控制。另外，如后所述，允许在RF振荡器(RF振荡装置)31与RF调制电路(RF调制装置)35之间恰当地提供一分频电路(分频装置)39。
RF振荡器31产生所述RF信号(见图2)，当在Q开关24中输入Q值时该RF信号使光学谐振器20的Q值成为低值，并且假定该RF信号具有40MHz的频率。另外，在图3中，略掉了分频电路(分频装置)39，并且示出为将RF信号直接提供给RF调制电路35。
开关脉冲发生器32(见图1)指定由光学谐振器20发出的脉冲激光25的重复周期，并且产生频率低于RF信号的频率的开关脉冲(SP信号)(见图2)。这里，将定SP信号具有5kHz的频率。
脉冲同步电路33(见图1)具有作为输入端子的D端子和CK端子以及作为输出端子的Q端子。如果在将从低电平变到高电平的信号输入到D端子之后，输入到CK端子的信号从低电平变到高电平，则使D端子中的输入值(高电平)成为从Q端子的输出值。并且在该输出值中，即使输入到CK端子的输入值改变了，在D端子的输入电平保持的过程中Q端子的输出电平也不改变。并且在输入到D端子的信号电平从低电平变为高电平之后，在输入到CK端子的信号从低电平变为高电平的定时处Q端子的输出电平变为低电平。因此脉冲同步电路33包括D(延迟)型触发器电路，从而可以便宜地形成电路。
在脉冲同步电路33(见图1)中，将SP信号输入到D端子，将后面描述的RFP信号输入到CK端子，并且从Q端子输出相位同步脉冲(CP信号)。首先，即使SP信号(参见图2)的输入从低电平变到高电平，CP信号也不立即从低电平变到高电平。即，CP信号与输入到CK端子的REP信号从低电平变到高电平的定时相同步地从低电平变到高电平。并且在SP信号保持高电平的过程中，CP信号也保持高电平。接下来，即使SP信号从高电平变到低电平，CP信号也不立即从高电平变到低电平，然后，CP信号与REP信号从低电平变到高电平相同步地变到低电平。
如上所述，由脉冲同步电路33的动作将CP信号的脉冲的上升部分(L→H)和下降部分(H→L)的相位与REP信号的上升部分(L→H)的相位对齐，并且最终从Q端子输出该CP信号的相位。因此，结果使CP信号的上升部分与REP信号的相位同步，使Q开关24将Q值从低值变为高值的定时与REP信号的相位同步，并且产生了减轻输出激光波25a(参见图2)的抖动的效果。
在脉冲同步电路34(参见图1)中，输入CP信号，脉冲同步电路34对该CP信号中的脉冲的下降部分进行调节(参见图2)，并且输出被调制成预定脉冲宽度tw的宽度调制脉冲(WMP信号)。在此，脉冲同步电路34例如是单稳态多谐振荡器。通过脉冲同步电路34，可以不管SP信号的脉冲宽度任意地设置使Q值变为高值的OFF时段。因此，如果当产生在RF调制信号从ON变到OFF之后直至峰形激光波25a的延时τ时，OFF时段将脉冲宽度tw调节成比延时τ稍微大点的值，并且改变SP信号的输出频率，以使ON时段成为激发能变为饱和状态时所必需且足够的时段，然后可以缩窄输出激光波25a时的周期距离。因此，可以使从光学谐振器20输出的脉冲激光25具有高能。
在RF调制电路35(参见图1)中，输入WMP信号和RF信号，并且RF调制电路35与所述WMP信号的高电平和低电平中的任何一个相对应地输出RF调制信号(参见图2)。RF调制信号被输入到Q开关，它使光学谐振器20的Q值变为与该RF调制信号的OFF时段对应的高值和与ON时段对应的低值。此外，在RF调制信号从ON时段变到OFF时段的改变定时处，WMP信号的上升部分与RF信号的相位同步，因此，在任何情况下都对齐了RF调制信号的相位(参见图2中的部分放大图(a)到(c))。
信号分离电路36(参见图1)设置在RF调制电路35与Q开关24之间，用于将RF调制信号分离成输出到Q开关24的信号和用于执行对脉冲同步电路33进行反馈的信号。
信号缆线37将信号分离电路36的输出端子与Q开关24的输入端耦合起来，并且具有50Ω的阻值。因此，信号缆线37使输入/输出端子彼此一致，都具有50Ω，从而具有防止高频信号反射的功能。此外，通过使输入/输出的衰减率足够大，信号缆线37可以将信号流中的损耗抑制得更少，并且还可将噪声的影响抑制得更低，由此可以获得稳定的激光输出。
脉冲整形电路38设置在信号分离电路36与脉冲同步电路33之间，并且具有将与信号分离电路36相分离的RF调制信号整形成类似脉冲并将其输出为连续脉冲列的RFP信号(参见图2)的功能。所输出的RFP信号被输入到脉冲同步电路33的CK端子，并且具有将SP信号的相位与如上所述的RF信号的相位相同步的功能。
接下来，参照图1和图2对驱动单元30A进行说明。从开关脉冲发生器32产生5kHz的开关脉冲(SP信号)，并且将其输入到脉冲同步电路33的D端子。基于稍后描述的RF调制信号输入其波形被整形成类似脉冲的脉冲列的RFP信号。
根据脉冲同步电路33的动作，在SP信号的输入从低电平变到高电平之后，CP信号与输入到CK端子的RFP信号从低电平变到高电平的定时相同步地从低电平变到高电平。并且在SP信号保持高电平的过程中，CP信号也保持高电平。接下来，CP信号与RFP信号从低电平变到高电平相同步地变到低电平。这样，就将CP信号的脉冲上升/下降部分的相位与RFP信号的上升部分的相位对齐，并且从Q端子输出CP信号。把CP信号输入到脉宽调制电路34，并且在此，将一脉冲宽度输出为其脉宽为预定时间tw的宽度调制脉冲(WMP信号)。在RF调制电路35中，与宽度调制脉冲(WMP信号)的低/高电平相对应地对从RF振荡器31输出的RF信号进行调制，并且将该RF信号输出为RF调制信号。
将所述RF调制信号输入到信号分离电路36，并且对其进行分离：一个信号输出到脉冲整形电路38；另一信号经由信号缆线37输出到Q开关24。在将RF调制信号输入到Q开关24的状态下，光学谐振器20中的损耗增加了(Q值为低值)，光放大受到了抑制，从而不发生激光振荡；然而，固态激光介质21内的激发能增加了。另一方面，在不把RF调制信号输入到Q开关24的状态下，光学谐振器20中的损耗降低了(Q值为高值)，并且带点时间延迟(延时τ)地输出峰形的激光波25a。重复这种操作，从光学谐振器20输出具有峰形的激光波25a。
将从信号分离电路36分离出的RF调制信号输入到脉冲整形电路38，并且输出脉冲列的RFP信号。并且把该RFP信号输入到脉冲同步电路33的CK端子。
由于根据上述的本发明，在Q值通过Q开关24从低值变为高值的定时处的RF调制信号的相位在任何定时处始终变得相同，所以最终可以输出具有稳定峰形的激光波25a。因此，当将Q开关激光装置10应用于标记刻度和用于微加工的机床时，可以产生极精细的和符合设计者意图的精密构图信息，并且可以对工件进行加工。
同时，本实施例是用于说明本发明的一个示例，本发明并不限于上述实施例，在本发明的精神和范围内可以获得各种变型。在上述说明中，在图1中示出了输入到脉冲同步电路33的CK端子的信号是经由脉冲整形电路38由信号分离电路36分离出的RF调制信号(路线A)。另一方面，例如，在以下情况下也可以获得相同的效果：RF振荡器31导入分频电路(分频装置)39以对所输出的RF信号进行分频，并且直接地(路线C)或者通过脉冲整形电路38(路线B)适当地将经分频的RF信号输入到脉冲同步电路33。
(第二实施例)
接下来，参照图3对本发明的第二实施例进行说明。同时，在图3中，将省略与图1中相同或等同的部分，这些部分具有相同的符号。
本实施例的特征，即，图3与图1之间在电路操作方面的差异在于：通过取消脉宽调制电路34(参见图1)和引入复位电路41(参见图3)，来产生宽度调制脉冲(WMP信号)。
与脉冲同步电路33相比(参见图1)，脉冲同步电路33’(参见图3)还具有一复位端子(R端子)。与将一低电平信号输入到R端子相同时地，使Q端子的输出信号变为低电平，接下来把一高电平信号输入到D端子，然后，在将一高电平信号输入到CK端子的过程中，脉冲同步电路33’具有保持Q端子的输出信号为低电平的作用。同时，尽管在图3中将由信号分离电路36分离出的RF调制信号直接输入到CK端子，也可以在经由脉冲整形电路38(参见图1)将它整形为脉冲列后再输入。
在复位电路41中，输入来自Q端子的输出，该输入信号从低电平变到高电平，并且在经过预定时间(脉冲宽度)tw之后，复位电路41向脉冲同步电路33’的R端子发送一低电平信号。因此，复位电路41具有一强制使来自脉冲同步电路33’的Q端子的输出变为低电平的动作。通过脉冲同步电路33’和复位电路41的动作，复位电路41产生与第一实施例中相同的宽度调制脉冲(WMP信号)(参见图2)。
因此，开关脉冲(SP信号)由复位电路41的动作调节成脉冲宽度tw，并且被转换为宽度调制脉冲(WMP信号)，该开关脉冲的上升相位与所述RF调制信号的相位同步。此后，在RF调制电路35中，最终由RF信号和宽度调制脉冲(WMP信号)形成RF调制信号。
[示例1]
接下来，对用于验证本发明的效果的示例进行说明。使用第一实施例的Q开关激光装置10，在执行RF信号(或RF调制信号)和CP信号的相位同步调节的情况下和在不执行所述相位同步调节的另一情况下，对RF调制信号的ON时段结束时的定时处的波形进行比较。在此，成为所述RF调制信号的RF信号的频率为40MHz，而SP信号的频率为5kHz。
图4A-1到图4A-3是曲线图，示出了当执行相位同步调节时(本发明)在RF调制信号中的ON/OFF变化前/后的波形。如图所示，刚好在RF调制信号的ON/OFF变化点A1到A3之后的端点处的任何波形都具有相同的形状。根据该结果，通过使CP信号的上升部与RF信号的相位相同步，可知在RF调制信号以光学方式关闭/打开Q开关24的定时处的波形可重复性变得稳定了。图5A是执行了相位同步调节时(本发明)的复合曲线图，其中，在对准时间轴的情况下，将多个RF信号交叠在一起。根据图5A，可以更清楚地知道，在本发明中，在RF调制信号的OFF定时处没有相位偏差。
图4B-1到图4B-3是曲线图，示出了当未执行相位同步调整时(传统示例)在RF调制信号中ON/OFF发生变化前/后的波形。如图所示，在RF调制信号的ON/OFF变化点B1到B3中的每一个之后的端点处的波形中存在大约一个周期的偏差。根据该结果，由相应的独立RF信号和SP信号形成RF调制信号，可以理解在RF调制信号以光学方式关闭/打开Q开关24的定时处的波形可重复性变得不稳定了。图5B是未执行相位同步调节时(传统示例)的复合曲线图，在对准时间轴的情况下，将多个RF信号交叠在一起。根据图5B，可以更清楚地理解，在传统技术中，在RF调制信号的OFF定时处存在相位偏差。
[示例2]
接下来，对执行相位同步调节的情况下(本发明)和未执行相位同步调节的另一情况下(传统示例)形成的RF调制信号的相应的输出激光波25a(参见图2)的输出结果进行比较。
图6A是一曲线图，其中，Q开关24由图4A-1到图4A-3中所示的RF调制信号(本发明，其中执行了相位同步调节)操作并且分别重写了连续输出的多个激光波。图6B是一曲线图，其中，Q开关24’(未示出)由图4B-1到图4B-3中所示的RF调制信号(传统示例，其中未执行相位同步调节)操作并且分别重写了连续输出的多个激光波。
通过比较图6A和图6B可明显看出，很清楚，通过执行相位同步调节并使在RF调制信号的ON时段的结束部分中的端点处的波形的可重复性稳定，激光输出变得稳定了，并且激光波的抖动降低了。换句话说，通过使RF调制信号变为ON/OFF的定时与RF信号的相位相同步，结果使脉冲激光25的输出变稳定了。
图7A和图7B中的每一个都是曲线图，分别示出图6A和图6B中的激光波的峰值功率(最大值)的相对值。横轴表示其他激光波的峰值功率与成为标准的激光波的峰值功率的比，纵轴表示每个比值下的频率。在图7A中，显示了±0.5％(rms)的rms值，rms值表示频率分布的偏差度。另一方面，在图7B中，示出了±1.2％(rms)，它表示通过实现本发明改进了激光波的峰值功率的偏差的结果。
图8A和图8B中的每一个都是曲线图，分别示出图6A和图6B中的激光波的能量(等效于波形的面积)的相对值。横轴表示其他激光波的能量与成为标准的激光波的能量的比，纵轴表示每个比值下的频率。在图8A中，显示了±0.4％(rms)的rms值，而在图8B中，示出了±1.2％(rms)的rms值。也就是说，它表示通过实现本发明改进了激光波的能量偏差的结果。

Claims (24)

1、一种用于从光学谐振器输出脉冲激光的Q开关激光装置，该装置包括：
Q开关，用于改变用于所述光学谐振器的Q值的高值和低值中的任何一个；
开关脉冲发生装置，用于产生具有用于确定所述脉冲激光的重复周期的频率的开关脉冲；
RF振荡装置，用于产生频率比所述开关脉冲的频率高的RF信号；
脉冲同步装置，用于输入所述开关脉冲和所述RF信号，并且输出相位同步脉冲，在该脉冲同步装置中，使所述开关脉冲的上升定时与所述RF信号的相位相同步；以及
RF调制装置，用于输入所述相位同步脉冲，并且将所述RF信号输出为该RF信号的RF调制信号，所述RF信号被与一输入脉冲的低电平和高电平中的任何一个的时段相对应地改变为ON/OFF状态，
其中，所述Q开关基于所述RF调制信号将所述光学谐振器的Q值改变为所述高值和所述低值中的任何一个。
2、根据权利要求1所述的Q开关激光装置，其包括一脉宽调制装置，该脉宽调制装置用于输入所述相位同步脉冲和输出一宽度调制脉冲，在该宽度调制脉冲中通过以一脉冲的上升定时作为基点使脉冲宽度变为预定时段，其中所述RF调制装置输入该宽度调制脉冲而非所述相位同步脉冲。
3、根据权利要求1所述的Q开关激光装置，其包括一复位装置，该复位装置用于输入所述相位同步脉冲，当该相位同步脉冲上升到高电平时使一脉冲的上升定时作为基点，以及在经过一预定时段的定时处将所述脉冲同步装置的输出复位为低电平，其中所述RF调制装置输入宽度调制脉冲而非所述相位同步脉冲，并且其中，所述宽度调制脉冲包括所述相位同步脉冲的由所述复位装置调节为所述预定时段的脉冲宽度。
4、根据权利要求1所述的Q开关激光装置，其包括一信号分离装置，该信号分离装置用于输入所述RF调制信号，将该RF调制信号输出到所述Q开关，并且还将所述RF调制信号输出到所述脉冲同步装置，其中所述脉冲同步装置基于所述RF调制信号输出所述相位同步脉冲而非所述RF信号。
5、根据权利要求2所述的Q开关激光装置，其包括一信号分离装置，该信号分离装置用于输入所述RF调制信号，将该RF调制信号输出到所述Q开关，并且还将所述RF调制信号输出到所述脉冲同步装置，其中所述脉冲同步装置基于所述RF调制信号输出所述相位同步脉冲而非所述RF信号。
6、根据权利要求3所述的Q开关激光装置，其包括一信号分离装置，该信号分离装置用于输入所述RF调制信号，将该RF调制信号输出到所述Q开关，并且还将所述RF调制信号输出到所述脉冲同步装置，其中所述脉冲同步装置基于所述RF调制信号输出所述相位同步脉冲而非所述RF信号。
7、根据权利要求1所述的Q开关激光装置，其包括一分频装置，该分频装置用于输入所述RF信号，将该RF信号输出到所述RF调制装置，并且还将所述RF信号输出到所述脉冲同步装置。
8、根据权利要求2所述的Q开关激光装置，其包括一分频装置，该分频装置用于输入所述RF信号，将该RF信号输出到所述RF调制装置，并且还将所述RF信号输出到所述脉冲同步装置。
9、根据权利要求3所述的Q开关激光装置，其包括一分频装置，该分频装置用于输入所述RF信号，将该RF信号输出到所述RF调制装置，并且还将所述RF信号输出到所述脉冲同步装置。
10、根据权利要求4所述的Q开关激光装置，其包括一分频装置，该分频装置用于输入所述RF信号，将该RF信号输出到所述RF调制装置，并且还将所述RF信号输出到所述脉冲同步装置。
11、根据权利要求5所述的Q开关激光装置，其包括一分频装置，该分频装置用于输入所述RF信号，将该RF信号输出到所述RF调制装置，并且还将所述RF信号输出到所述脉冲同步装置。
12、根据权利要求6所述的Q开关激光装置，其包括一分频装置，该分频装置用于输入所述RF信号，将该RF信号输出到所述RF调制装置，并且还将所述RF信号输出到所述脉冲同步装置。
13、根据权利要求1所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
14、根据权利要求2所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
15、根据权利要求3所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
16、根据权利要求4所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
17、根据权利要求5所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
18、根据权利要求6所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
19、根据权利要求7所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
20、根据权利要求8所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
21、根据权利要求9所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
22、根据权利要求10所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
23、根据权利要求11所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
24、根据权利要求12所述的Q开关激光装置，其中，所述脉冲同步装置是D型触发器。
CN200410054615.9A 2003-07-22 2004-07-22 Q开关激光装置 Pending CN1578020A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003277544 2003-07-22
JP2003277544A JP2005045019A (ja) 2003-07-22 2003-07-22 Ｑスイッチレーザ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1578020A true CN1578020A (zh) 2005-02-09

Family

ID=34074644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200410054615.9A Pending CN1578020A (zh) 2003-07-22 2004-07-22 Q开关激光装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7058094B2 (zh)
JP (1) JP2005045019A (zh)
CN (1) CN1578020A (zh)
DE (1) DE102004035228A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103647211A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 中国科学院半导体研究所 基于光电振荡器的光脉冲产生装置
CN113471803A (zh) * 2021-07-02 2021-10-01 中国科学院半导体研究所 脉冲输出可调的声光调q固体激光器及脉冲激光产生方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5165210B2 (ja) * 2006-04-18 2013-03-21 三菱電機株式会社 Ｑスイッチレーザ装置
DE102007017591B4 (de) * 2007-04-13 2018-11-08 Jenoptik Laser Gmbh Laser und Verfahren zur Erzeugung gepulster Laserstrahlung
CN102780155B (zh) * 2012-07-02 2014-08-06 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种激光q开关的输入信号控制装置及方法及激光设备
JP5939440B2 (ja) * 2012-09-20 2016-06-22 株式会社島津製作所 パルスレーザ装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675872A (en) * 1985-09-30 1987-06-23 Harris Corporation Driver unit for a laser Q-switch
US6188704B1 (en) * 1998-01-26 2001-02-13 Rocky Mountain Instrument Co. Diode-pumped laser drive
US6009110A (en) * 1998-03-11 1999-12-28 Lightwave Electronics Corporation Pulse amplitude control in frequency-converted lasers
JP4003996B2 (ja) 1998-09-21 2007-11-07 ミヤチテクノス株式会社 Ｑスイッチ型レーザ装置
JP2001007429A (ja) 1999-06-25 2001-01-12 Sony Corp レーザ光発生装置
JP2002359422A (ja) 2001-05-30 2002-12-13 Nec Corp Ｑスイッチレーザ制御装置およびレーザ装置
JP4151476B2 (ja) * 2003-05-14 2008-09-17 ソニー株式会社 レーザ光安定化方法、レーザ光発生装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103647211A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 中国科学院半导体研究所 基于光电振荡器的光脉冲产生装置
CN113471803A (zh) * 2021-07-02 2021-10-01 中国科学院半导体研究所 脉冲输出可调的声光调q固体激光器及脉冲激光产生方法
CN113471803B (zh) * 2021-07-02 2023-12-26 中国科学院半导体研究所 脉冲输出可调的声光调q固体激光器及脉冲激光产生方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20050018718A1 (en) 2005-01-27
US7058094B2 (en) 2006-06-06
JP2005045019A (ja) 2005-02-17
DE102004035228A1 (de) 2005-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5719372A (en) Laser marking system and method using controlled pulse width of Q-switch
TWI647045B (zh) 使用一系列雷射脈衝用於鑽孔之方法與裝置
DE19702681C2 (de) Nichtplanarer Ringlaser mit Güteschaltung im Einfrequenzbetrieb
CN1578020A (zh) Q开关激光装置
CN1248808A (zh) Q开关激光器装置
CN113471803B (zh) 脉冲输出可调的声光调q固体激光器及脉冲激光产生方法
CN101599611B (zh) 用于飞秒激光放大装置中的电子同步时序控制系统
CN101461105A (zh) 激光脉冲发生装置和方法以及激光加工装置和方法
CN1916746A (zh) 产生高重复频率超短超强激光脉冲列的装置和方法
CN1653658A (zh) 具有优选的无源模式锁定的短脉冲激光设备和用于其的多次反射望远镜
KR102230744B1 (ko) 레이저 발생 장치
CN1061476C (zh) 激光器件
EP1180834A2 (en) Laser and method for material processing
DE10052899A1 (de) Stromversorgungseinheit für einen Festkörper-Laser, Festkörperlaser und Laserstrahlgenerator
JP2002359422A (ja) Ｑスイッチレーザ制御装置およびレーザ装置
JP2006269798A (ja) Ｑスイッチレーザ装置
JP3619493B2 (ja) レーザ加工のパルス安定化方法
EP1026795A2 (en) Semiconductor laser-excitation solid-state laser oscillating device
CN108767642A (zh) 从锁模激光器产生低重频高能量脉冲的方法
CN1020987C (zh) 准光学回旋管
JPS6180922A (ja) 半導体レ−ザ駆動装置
CN215420309U (zh) 用于量子通信系统的光源驱动装置
JPH01192183A (ja) パルスガスレーザ装置
CN208656160U (zh) 多谐波双脉冲可切换亚皮秒全光纤激光器
CN107565371A (zh) 一种基于双调q技术的子脉冲激光产生方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
C20 Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned