JP2001308427A - 高出力パルスレーザ装置 - Google Patents
高出力パルスレーザ装置Info
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- JP2001308427A JP2001308427A JP2000126004A JP2000126004A JP2001308427A JP 2001308427 A JP2001308427 A JP 2001308427A JP 2000126004 A JP2000126004 A JP 2000126004A JP 2000126004 A JP2000126004 A JP 2000126004A JP 2001308427 A JP2001308427 A JP 2001308427A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パルスレーザを不安定型共振器に入射し、増
幅することで高出力のパルスレーザを得る装置におい
て、不安定型共振器から漏れてくる連続波レーザ光のパ
ルスレーザ発振への影響を極力抑制し、常に安定して高
出力のパルスレーザ光を得るレーザ装置を提供する。 【解決手段】 Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置２
の出力ミラー９と入射孔６を結ぶ光軸上にＱスイッチパ
ルス発振に同期してレーザ光を遮断したり、透過させた
りする光シャッターを備える。また本発明はＱスイッチ
装置が回転円盤１３にスリットを設けた機械式チョッパ
ーであり、当該Ｑスイッチ用チョッパーが前記光シャッ
ターを兼ねている。
幅することで高出力のパルスレーザを得る装置におい
て、不安定型共振器から漏れてくる連続波レーザ光のパ
ルスレーザ発振への影響を極力抑制し、常に安定して高
出力のパルスレーザ光を得るレーザ装置を提供する。 【解決手段】 Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置２
の出力ミラー９と入射孔６を結ぶ光軸上にＱスイッチパ
ルス発振に同期してレーザ光を遮断したり、透過させた
りする光シャッターを備える。また本発明はＱスイッチ
装置が回転円盤１３にスリットを設けた機械式チョッパ
ーであり、当該Ｑスイッチ用チョッパーが前記光シャッ
ターを兼ねている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ穴加工、切
断、溶接、あるいは光化学等の応用に適した高出力パル
スレーザ装置に関わり、特に出力パルスレーザ光の安定
化に関わる。
断、溶接、あるいは光化学等の応用に適した高出力パル
スレーザ装置に関わり、特に出力パルスレーザ光の安定
化に関わる。
【０００２】
【従来の技術】高出力のパルスレーザの利用により高速
の穴あけ加工、あるいは光化学等の応用が可能になる。
これらの応用技術を大規模・高速の工業プロセスに適用
するにはパルスの高繰り返し能力と単一パルスのピーク
パワー、あるいはエネルギーの増強が必要である。
の穴あけ加工、あるいは光化学等の応用が可能になる。
これらの応用技術を大規模・高速の工業プロセスに適用
するにはパルスの高繰り返し能力と単一パルスのピーク
パワー、あるいはエネルギーの増強が必要である。
【０００３】高平均出力のパルスレーザを工業的に実現
する方法として、小型のパルスレーザ発振器（マスター
オシレータ）から得られるパルス光を大型のアンプで増
幅して用いる方法が考えられる。この場合、増幅性能は
被増幅パルスのパワーの空間密度に大きく依存する。増
幅器に蓄積されたエネルギーに対して入射レーザパワー
密度が低い場合、増幅器のエネルギーはその一部しかパ
ルス増幅に使われないため、エネルギー抽出効率、ある
いはパルスピークパワーの増幅率は極端に低くなる。例
えば、Gas Flow & Chemical Lasers Conference Procee
dings Vol. 1810, SPIE, p57（1992）には、Ｑスイッチ
CO2レーザ光を全長18m程度の増幅器に通して高出力パル
スを得る単一通過増幅方法が開示されている。この方法
では繰り返し周波数10kHz、平均出力1.6kWを得ている
が、装置が非常に大型化する問題があった。これは増幅
器入射孔近傍で入射されるパルスレーザパワー密度が特
に小さいので、増幅器からのエネルギー抽出効率が低く
なるためである。この問題は増幅器として安定型の共振
器を用いて増幅する方法でも同様である。
する方法として、小型のパルスレーザ発振器（マスター
オシレータ）から得られるパルス光を大型のアンプで増
幅して用いる方法が考えられる。この場合、増幅性能は
被増幅パルスのパワーの空間密度に大きく依存する。増
幅器に蓄積されたエネルギーに対して入射レーザパワー
密度が低い場合、増幅器のエネルギーはその一部しかパ
ルス増幅に使われないため、エネルギー抽出効率、ある
いはパルスピークパワーの増幅率は極端に低くなる。例
えば、Gas Flow & Chemical Lasers Conference Procee
dings Vol. 1810, SPIE, p57（1992）には、Ｑスイッチ
CO2レーザ光を全長18m程度の増幅器に通して高出力パル
スを得る単一通過増幅方法が開示されている。この方法
では繰り返し周波数10kHz、平均出力1.6kWを得ている
が、装置が非常に大型化する問題があった。これは増幅
器入射孔近傍で入射されるパルスレーザパワー密度が特
に小さいので、増幅器からのエネルギー抽出効率が低く
なるためである。この問題は増幅器として安定型の共振
器を用いて増幅する方法でも同様である。
【０００４】そこで増幅器として不安定型共振器を用い
る方法が特公平1-26198号公報、または特開平8-064896
号公報に開示されている。この方法ではパルスレーザビ
ームの入射孔径は小さく、パワー密度が高いため増幅器
からのエネルギー抽出効率は高くなる。また増幅を受け
て伝搬するレーザビームは不安定型共振器のビーム拡大
率に従い拡大されるため、レーザパワー密度は比較的一
定値を保つ。その結果、効率的な増幅が行えるという利
点を有する。
る方法が特公平1-26198号公報、または特開平8-064896
号公報に開示されている。この方法ではパルスレーザビ
ームの入射孔径は小さく、パワー密度が高いため増幅器
からのエネルギー抽出効率は高くなる。また増幅を受け
て伝搬するレーザビームは不安定型共振器のビーム拡大
率に従い拡大されるため、レーザパワー密度は比較的一
定値を保つ。その結果、効率的な増幅が行えるという利
点を有する。
【０００５】ところで、この方法では増幅器は発振器と
しても動作するため、外部からパルスレーザ光が入射し
ない時は、連続発振を開始する。特に入射パルスの繰り
返し周波数が低い場合、あるいはパルスデューティが低
い場合は、パルスレーザ光が入射しない時間が長くな
り、その間は連続発振することになる。この連続発振レ
ーザ光は入射孔から漏れ出し、入射パルスレーザビーム
と同軸上を伝搬し、パルスレーザ装置に達する。この漏
れ光は入射孔径、および不安定型共振器の出力に依存
し、連続波出力が10kW級で入射孔径がφ2〜3mmの場合、
漏れ光パワーは50〜100Wにも達する。漏れ光のパワーの
内、パルスレーザ装置の出力ミラーの透過率相当分はパ
ルスレーザ装置内部に入射し、パルスレーザ発振の不安
定化を引き起こす。不安定化したパルスレーザ光はその
ままの時間形状で増幅されるため、増幅パルスレーザ光
を加工に応用した場合、加工性能が低下する問題があっ
た。
しても動作するため、外部からパルスレーザ光が入射し
ない時は、連続発振を開始する。特に入射パルスの繰り
返し周波数が低い場合、あるいはパルスデューティが低
い場合は、パルスレーザ光が入射しない時間が長くな
り、その間は連続発振することになる。この連続発振レ
ーザ光は入射孔から漏れ出し、入射パルスレーザビーム
と同軸上を伝搬し、パルスレーザ装置に達する。この漏
れ光は入射孔径、および不安定型共振器の出力に依存
し、連続波出力が10kW級で入射孔径がφ2〜3mmの場合、
漏れ光パワーは50〜100Wにも達する。漏れ光のパワーの
内、パルスレーザ装置の出力ミラーの透過率相当分はパ
ルスレーザ装置内部に入射し、パルスレーザ発振の不安
定化を引き起こす。不安定化したパルスレーザ光はその
ままの時間形状で増幅されるため、増幅パルスレーザ光
を加工に応用した場合、加工性能が低下する問題があっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はパルス
レーザ光を不安定型共振器に入射し、増幅することで高
出力のパルスレーザ光を得る装置において、不安定型共
振器から漏れてくる連続波レーザ光のパルスレーザ発振
への影響を極力抑制し、常に安定して高出力のパルスレ
ーザ光を得る高出力パルスレーザ装置を提供することに
ある。
レーザ光を不安定型共振器に入射し、増幅することで高
出力のパルスレーザ光を得る装置において、不安定型共
振器から漏れてくる連続波レーザ光のパルスレーザ発振
への影響を極力抑制し、常に安定して高出力のパルスレ
ーザ光を得る高出力パルスレーザ装置を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１記載の発明に係る高出力パルスレーザ装置
は、Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置と不安定型CO2
レーザ共振装置とを備え、前記Ｑスイッチパルス発振CO
2レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を入射孔を
通して前記不安定型CO2レーザ共振装置中に入射して増
幅させることにより高出力のパルスレーザ光を得るレー
ザ装置において、前記Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ
装置の出力ミラーと入射孔を結ぶ光軸上にＱスイッチパ
ルス発振に同期してレーザ光を遮断したり、透過させた
りする光シャッターを備えることを特徴とするものであ
る。
めの請求項１記載の発明に係る高出力パルスレーザ装置
は、Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置と不安定型CO2
レーザ共振装置とを備え、前記Ｑスイッチパルス発振CO
2レーザ装置から出力されるパルスレーザ光を入射孔を
通して前記不安定型CO2レーザ共振装置中に入射して増
幅させることにより高出力のパルスレーザ光を得るレー
ザ装置において、前記Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ
装置の出力ミラーと入射孔を結ぶ光軸上にＱスイッチパ
ルス発振に同期してレーザ光を遮断したり、透過させた
りする光シャッターを備えることを特徴とするものであ
る。
【０００８】また請求項２記載の発明に係る高出力パル
スレーザ装置は、請求項１記載の発明において、Ｑスイ
ッチ装置が回転円盤にスリットを設けた機械式チョッパ
ーであり、当該Ｑスイッチ装置用の機械式チョッパーが
請求項１記載の光シャッターを兼ねることを特徴とする
ものである。
スレーザ装置は、請求項１記載の発明において、Ｑスイ
ッチ装置が回転円盤にスリットを設けた機械式チョッパ
ーであり、当該Ｑスイッチ装置用の機械式チョッパーが
請求項１記載の光シャッターを兼ねることを特徴とする
ものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して詳しく説明する。
て図面を参照して詳しく説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施形態である高出力パ
ルスレーザ装置を説明するための図である。本実施形態
の装置の基本構成は不安定型共振器構成の連続波レーザ
発振器である増幅器（不安定型CO2レーザ共振装置）１
と発振器（Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置）２、
及び光シャッターと発振器２のＱスイッチ用の機械式チ
ョッパー（Ｑスイッチ用チョッパー）を兼ねる回転円盤
１３からなる。本実施形態の装置構成では不安定型共振
器は凹面ミラー３と凸面ミラー４とで共振器を構成し、
出力は出力取り出しミラー５より円環状のビーム（出力
ビーム）ｂとして出力される。ここで凸面ミラー４には
中心部に入射孔６が設けられている。発振器２はＱスイ
ッチCO2レーザ光を出力するものであり、共振器は部分
透過出力ミラー（出力ミラー）９と全反射ミラー７とで
構成される。また、全反射ミラー７の凹面とレンズ８と
でテレスコープが構成されており、その焦点位置にてＱ
スイッチ用チョッパーである回転円盤１３でＱスイッチ
ングが行われる。Ｑスイッチパルスレーザ光ｃは平面ミ
ラー１０，１０にて光軸ａ上を伝搬し、集光レンズ１２
にて集光され、入射孔６より増幅器１に入射する。入射
したパルスレーザ光は増幅器１内で増幅され、高出力パ
ルスレーザ光として出力ビームｂと同軸上に出力され
る。したがって、入射したパルスレーザ光と増幅器１の
出力ビームの光軸は一致している。
ルスレーザ装置を説明するための図である。本実施形態
の装置の基本構成は不安定型共振器構成の連続波レーザ
発振器である増幅器（不安定型CO2レーザ共振装置）１
と発振器（Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置）２、
及び光シャッターと発振器２のＱスイッチ用の機械式チ
ョッパー（Ｑスイッチ用チョッパー）を兼ねる回転円盤
１３からなる。本実施形態の装置構成では不安定型共振
器は凹面ミラー３と凸面ミラー４とで共振器を構成し、
出力は出力取り出しミラー５より円環状のビーム（出力
ビーム）ｂとして出力される。ここで凸面ミラー４には
中心部に入射孔６が設けられている。発振器２はＱスイ
ッチCO2レーザ光を出力するものであり、共振器は部分
透過出力ミラー（出力ミラー）９と全反射ミラー７とで
構成される。また、全反射ミラー７の凹面とレンズ８と
でテレスコープが構成されており、その焦点位置にてＱ
スイッチ用チョッパーである回転円盤１３でＱスイッチ
ングが行われる。Ｑスイッチパルスレーザ光ｃは平面ミ
ラー１０，１０にて光軸ａ上を伝搬し、集光レンズ１２
にて集光され、入射孔６より増幅器１に入射する。入射
したパルスレーザ光は増幅器１内で増幅され、高出力パ
ルスレーザ光として出力ビームｂと同軸上に出力され
る。したがって、入射したパルスレーザ光と増幅器１の
出力ビームの光軸は一致している。
【００１１】一方、増幅器１にパルスレーザ光が入射し
ない間は、増幅器１は連続波レーザとして動作し、一部
は入射孔６から漏れ光ｄとして光軸ａ上を集光レンズ１
２を介してパルスレーザの発振器２方向に伝搬する。こ
の漏れ光はパルスレーザの発振器２の光軸と一致してい
るため、漏れ光のうち部分反射ミラー９の透過率分は発
振器２内に入射する。本装置構成では途中、テレスコー
プレンズ１１にて焦点を形成し、その焦点にて本発明に
関わるＱスイッチ用チョッパーとレーザビームの通過と
遮断を行う光シャッターとを兼ねた回転円盤１３が配置
されている。この回転円盤１３は同じ光軸ａ上を互いに
反対方向に伝搬するＱスイッチパルスレーザ光ｃと漏れ
光ｄの遮断と通過を行うシャッターであり、Ｑスイッチ
パルスレーザ光ｃの発振開始タイミングに同期して開放
される。
ない間は、増幅器１は連続波レーザとして動作し、一部
は入射孔６から漏れ光ｄとして光軸ａ上を集光レンズ１
２を介してパルスレーザの発振器２方向に伝搬する。こ
の漏れ光はパルスレーザの発振器２の光軸と一致してい
るため、漏れ光のうち部分反射ミラー９の透過率分は発
振器２内に入射する。本装置構成では途中、テレスコー
プレンズ１１にて焦点を形成し、その焦点にて本発明に
関わるＱスイッチ用チョッパーとレーザビームの通過と
遮断を行う光シャッターとを兼ねた回転円盤１３が配置
されている。この回転円盤１３は同じ光軸ａ上を互いに
反対方向に伝搬するＱスイッチパルスレーザ光ｃと漏れ
光ｄの遮断と通過を行うシャッターであり、Ｑスイッチ
パルスレーザ光ｃの発振開始タイミングに同期して開放
される。
【００１２】以下に本発明に関わる光シャッターの作用
を図２、図３を用いて説明する。図２は本発明の回転円
盤に設けられるスリット形状の一例を示す図である。ま
た図３は本発明の回転円盤を使用した場合と、使用しな
い従来例のパルス時間形状などを説明するための図であ
る。
を図２、図３を用いて説明する。図２は本発明の回転円
盤に設けられるスリット形状の一例を示す図である。ま
た図３は本発明の回転円盤を使用した場合と、使用しな
い従来例のパルス時間形状などを説明するための図であ
る。
【００１３】図２のＳ１はＱスイッチング用のスリット
（Ｑスイッチ用スリット）であり、またＳ２は光シャッ
ターのためのスリット（光シャッター用スリット）であ
る。スリットＳ１，Ｓ２はそれぞれ回転中心軸からの距
離ｒ１，ｒ２が異なる位置に設けられる。回転円盤１３
は図示されない高速回転モータでＲ方向に回転し、且つ
図中のＸ方向に平行移動が可能である。図１におけるＱ
スイッチパルスレーザの発振器２の光軸中心位置は図２
においてＰ１点であり、光シャッターとして作用する場
合のレーザビーム通過位置はＰ２点である。
（Ｑスイッチ用スリット）であり、またＳ２は光シャッ
ターのためのスリット（光シャッター用スリット）であ
る。スリットＳ１，Ｓ２はそれぞれ回転中心軸からの距
離ｒ１，ｒ２が異なる位置に設けられる。回転円盤１３
は図示されない高速回転モータでＲ方向に回転し、且つ
図中のＸ方向に平行移動が可能である。図１におけるＱ
スイッチパルスレーザの発振器２の光軸中心位置は図２
においてＰ１点であり、光シャッターとして作用する場
合のレーザビーム通過位置はＰ２点である。
【００１４】Ｑスイッチングの開始タイミング、すなわ
ち発振器２内でテレスコープのビーム焦点位置をＱスイ
ッチ用スリットＳ１のスリット端部Ｓ１ａが通過する時
間をt1、またパルス終了時間はＱスイッチ用スリットＳ
１のスリット端部Ｓ１ａに対向する他のスリット端部Ｓ
１ｂが焦点位置を通過する時間でｔ2とする。
ち発振器２内でテレスコープのビーム焦点位置をＱスイ
ッチ用スリットＳ１のスリット端部Ｓ１ａが通過する時
間をt1、またパルス終了時間はＱスイッチ用スリットＳ
１のスリット端部Ｓ１ａに対向する他のスリット端部Ｓ
１ｂが焦点位置を通過する時間でｔ2とする。
【００１５】図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ増幅器１
からの漏れ光は一切ない条件でのＱスイッチ用チョッパ
ーの開閉タイミングとＱスイッチパルスレーザ光の時間
関係の模式図である。Ｑスイッチ発振はスリットが閉じ
ている期間内に共振器内に蓄積されたエネルギーを、ス
リットを急開放して瞬間的なパルスレーザ光として取り
出す技術である。CO2レーザの場合のＱスイッチ発振過
程を詳細に観測すると、スリットが開放され始める時間
ｔ１で瞬時にパルス発振が開始するわけではなく、図２
（Ｂ）に示すように、ある時間遅延Ｔｄをもって発振が
開始する。パルス形状は比較的高いピークパワーPpをも
つ初期スパイクと比較的時間幅が長いパルステール部か
らなる。ここでパルスの時間全幅はTpである。この時間
遅延Ｔｄはレーザ媒質の自然発光がある一定値以上の強
度になるまでのレーザ光の成長期間である。しかし、そ
れが閾値をこえるとレーザ光の特徴である誘導放出によ
り急激なパワー増加、すなわち高ピークの初期スパイク
光が得られる。その後CO2レーザの場合、レーザガスに
混合されるN2分子からのエネルギー供給でテール部分も
発生する。
からの漏れ光は一切ない条件でのＱスイッチ用チョッパ
ーの開閉タイミングとＱスイッチパルスレーザ光の時間
関係の模式図である。Ｑスイッチ発振はスリットが閉じ
ている期間内に共振器内に蓄積されたエネルギーを、ス
リットを急開放して瞬間的なパルスレーザ光として取り
出す技術である。CO2レーザの場合のＱスイッチ発振過
程を詳細に観測すると、スリットが開放され始める時間
ｔ１で瞬時にパルス発振が開始するわけではなく、図２
（Ｂ）に示すように、ある時間遅延Ｔｄをもって発振が
開始する。パルス形状は比較的高いピークパワーPpをも
つ初期スパイクと比較的時間幅が長いパルステール部か
らなる。ここでパルスの時間全幅はTpである。この時間
遅延Ｔｄはレーザ媒質の自然発光がある一定値以上の強
度になるまでのレーザ光の成長期間である。しかし、そ
れが閾値をこえるとレーザ光の特徴である誘導放出によ
り急激なパワー増加、すなわち高ピークの初期スパイク
光が得られる。その後CO2レーザの場合、レーザガスに
混合されるN2分子からのエネルギー供給でテール部分も
発生する。
【００１６】ここでＱスイッチパルスレーザ光の初期ス
パイクの発振開始前に発振器２内に外部からレーザ光が
入射していると、その外部レーザ光が誘導放出を引き起
こし、初期スパイク発振までの遅延時間Tdは短くなり、
また蓄積されたエネルギーは減少するため初期スパイク
のピーク値Ppは減少する。また、外部レーザ光が時間的
に僅かでも変動していると、蓄積エネルギーも変動し、
その結果、Ppのバラツキが大きくなる。
パイクの発振開始前に発振器２内に外部からレーザ光が
入射していると、その外部レーザ光が誘導放出を引き起
こし、初期スパイク発振までの遅延時間Tdは短くなり、
また蓄積されたエネルギーは減少するため初期スパイク
のピーク値Ppは減少する。また、外部レーザ光が時間的
に僅かでも変動していると、蓄積エネルギーも変動し、
その結果、Ppのバラツキが大きくなる。
【００１７】図３（Ｃ）、（Ｄ）は図１の装置設定にお
いて、不安定型共振器構成の増幅器１を動作させ、また
Ｐ２点の位置にて光シャッターを設けていない従来のパ
ルスレーザ装置におけるＱスイッチCO2レーザ発振装置
２の出力光ｃのパルス波形、およびそれを増幅した出力
光ｂのパルス波形である。この従来のパルスレーザ装置
では、レーザパルスの発振器からのパルスが増幅器に入
射しない期間は連続発振の漏れ光が発振器に入射する。
その結果、図３（Ｃ）に示す如くパルス時間形状にスリ
ット開放開始ｔ１直後から僅かな連続波成分が見られ、
遅延時間Ｔｄも短縮され、更にピーク出力のバラツキが
非常に大きくなった。そのパルスが増幅器に入射された
結果、図３（Ｄ）に示す如く、得られた増幅パルスは低
ピークで且つバラツキが顕著であった。
いて、不安定型共振器構成の増幅器１を動作させ、また
Ｐ２点の位置にて光シャッターを設けていない従来のパ
ルスレーザ装置におけるＱスイッチCO2レーザ発振装置
２の出力光ｃのパルス波形、およびそれを増幅した出力
光ｂのパルス波形である。この従来のパルスレーザ装置
では、レーザパルスの発振器からのパルスが増幅器に入
射しない期間は連続発振の漏れ光が発振器に入射する。
その結果、図３（Ｃ）に示す如くパルス時間形状にスリ
ット開放開始ｔ１直後から僅かな連続波成分が見られ、
遅延時間Ｔｄも短縮され、更にピーク出力のバラツキが
非常に大きくなった。そのパルスが増幅器に入射された
結果、図３（Ｄ）に示す如く、得られた増幅パルスは低
ピークで且つバラツキが顕著であった。
【００１８】次に本実施形態の装置を使用した場合につ
いて説明する。本実施形態ではＱスイッチタイミングに
同期して漏れ光の遮断を行うことが可能である。図２
（Ａ）に示す如く、漏れ光の通過タイミング、および遮
断タイミングはそれぞれスリットＳ２のスリット端部Ｓ
２ａと他のスリット端部Ｓ２ｂがビーム通過点Ｐ２点を
横切る時間ｔ１’とｔ２’である。ここで光シャッタ用
スリットＳ２は図示するようにＸ方向に対して斜めに形
成されており、Ｑスイッチ用スリットＳ１はＰ１点の位
置では、Ｘ方向に対して平行である。従って図２（Ｂ）
に示す如く、回転円盤１３をＸ方向に平行移動すること
でｔ１，ｔ２は固定したままｔ１’とｔ２’の相対的時
間関係を変更することが可能である。したがって、図３
（Ａ）、（Ｂ）で説明したようなＱスイッチ発振の遅延
時間Ｔｄの間は漏れ光がパルス発振器に到達しないよう
にＰ２点で遮断することが可能である。
いて説明する。本実施形態ではＱスイッチタイミングに
同期して漏れ光の遮断を行うことが可能である。図２
（Ａ）に示す如く、漏れ光の通過タイミング、および遮
断タイミングはそれぞれスリットＳ２のスリット端部Ｓ
２ａと他のスリット端部Ｓ２ｂがビーム通過点Ｐ２点を
横切る時間ｔ１’とｔ２’である。ここで光シャッタ用
スリットＳ２は図示するようにＸ方向に対して斜めに形
成されており、Ｑスイッチ用スリットＳ１はＰ１点の位
置では、Ｘ方向に対して平行である。従って図２（Ｂ）
に示す如く、回転円盤１３をＸ方向に平行移動すること
でｔ１，ｔ２は固定したままｔ１’とｔ２’の相対的時
間関係を変更することが可能である。したがって、図３
（Ａ）、（Ｂ）で説明したようなＱスイッチ発振の遅延
時間Ｔｄの間は漏れ光がパルス発振器に到達しないよう
にＰ２点で遮断することが可能である。
【００１９】図３（Ａ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）はＱ
スイッチ用スリットの開閉タイミングと本実施形態の光
シャッター用スリットの開閉タイミング、およびＱスイ
ッチ発振器のパルス波形とそれを増幅したパルス波形を
示す図である。パルス発振遅延時間Ｔｄは発振器のレー
ザ利得、共振器ミラー反射率、共振器長で決まり、漏れ
光が一切ない場合に実験的に測定した。その測定値に合
わせて回転円盤１３の移動機構によりｔ１とｔ１’の相
対関係を調整した。その結果、図３（Ｆ）に示す如く、
発振パルスには遅延時間Ｔｄの変化および連続波成分は
観測されず、初期スパイクピーク値Ppも漏れ光がない場
合と同様、高ピークでバラツキも少なかった。ただしテ
ール部分には漏れ光の影響と考えられる僅かなパワーの
増加が観測された。増幅パルス波形は図３（Ｇ）に示す
ようにパルスが入射しない時に発生する連続波成分は従
来と同様に観測されるものの、パルス入射による増幅波
形はＱスイッチパルス波形とほぼ相似形であり、従来例
に比べＱスイッチ特有の高い初期スパイクを持ち、且つ
ピーク値のバラツキも少なく安定した出力が得られた。
スイッチ用スリットの開閉タイミングと本実施形態の光
シャッター用スリットの開閉タイミング、およびＱスイ
ッチ発振器のパルス波形とそれを増幅したパルス波形を
示す図である。パルス発振遅延時間Ｔｄは発振器のレー
ザ利得、共振器ミラー反射率、共振器長で決まり、漏れ
光が一切ない場合に実験的に測定した。その測定値に合
わせて回転円盤１３の移動機構によりｔ１とｔ１’の相
対関係を調整した。その結果、図３（Ｆ）に示す如く、
発振パルスには遅延時間Ｔｄの変化および連続波成分は
観測されず、初期スパイクピーク値Ppも漏れ光がない場
合と同様、高ピークでバラツキも少なかった。ただしテ
ール部分には漏れ光の影響と考えられる僅かなパワーの
増加が観測された。増幅パルス波形は図３（Ｇ）に示す
ようにパルスが入射しない時に発生する連続波成分は従
来と同様に観測されるものの、パルス入射による増幅波
形はＱスイッチパルス波形とほぼ相似形であり、従来例
に比べＱスイッチ特有の高い初期スパイクを持ち、且つ
ピーク値のバラツキも少なく安定した出力が得られた。
【００２０】また、本実施形態ではＱスイッチ用チョッ
パーである回転円盤１３が漏れ光遮断のための光シャッ
ターを兼ねるため、漏れ光遮断タイミングとＱスイッチ
発振タイミングの相対関係の調整を簡単に且つ安定して
行うことができるという利点を有する。
パーである回転円盤１３が漏れ光遮断のための光シャッ
ターを兼ねるため、漏れ光遮断タイミングとＱスイッチ
発振タイミングの相対関係の調整を簡単に且つ安定して
行うことができるという利点を有する。
【００２１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能で
ある。例えば、上記の実施形態では、Ｑスイッチ用チョ
ッパーと光シャッタとを兼ねる回転円盤を設けた場合に
ついて説明したが、Ｑスイッチ用チョッパーと光シャッ
ターとは、別個に設けるようにしてもよい。
ものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形が可能で
ある。例えば、上記の実施形態では、Ｑスイッチ用チョ
ッパーと光シャッタとを兼ねる回転円盤を設けた場合に
ついて説明したが、Ｑスイッチ用チョッパーと光シャッ
ターとは、別個に設けるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
不安定型CO2レーザ共振装置に外部からＱスイッチパル
スCO2レーザ光を入射して増幅するレーザ装置におい
て、不安定型CO2レーザ共振装置からの漏れ光をＱスイ
ッチ発振が開始するまで遮断することが可能なので、常
に安定して高ピークのＱスイッチ発振とその増幅パルス
が得られるという利点を有する。また加工応用に利用す
る場合、安定した加工を行うことができる。
不安定型CO2レーザ共振装置に外部からＱスイッチパル
スCO2レーザ光を入射して増幅するレーザ装置におい
て、不安定型CO2レーザ共振装置からの漏れ光をＱスイ
ッチ発振が開始するまで遮断することが可能なので、常
に安定して高ピークのＱスイッチ発振とその増幅パルス
が得られるという利点を有する。また加工応用に利用す
る場合、安定した加工を行うことができる。
【図１】本発明の一実施形態である高出力パルスレーザ
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
【図２】（Ａ）は本実施形態に関わるＱスイッチ用チョ
ッパーおよび光シャッター兼用の回転円盤の説明図、
（Ｂ）本実施形態に関わるＱスイッチ用チョッパーおよ
び光シャッター兼用の回転円盤によってレーザビームを
通過させたり、遮断したりする際のタイミングを説明す
るための図である。
ッパーおよび光シャッター兼用の回転円盤の説明図、
（Ｂ）本実施形態に関わるＱスイッチ用チョッパーおよ
び光シャッター兼用の回転円盤によってレーザビームを
通過させたり、遮断したりする際のタイミングを説明す
るための図である。
【図３】（Ａ）はＱスイッチ用チョッパーの開閉タイミ
ングを説明するための図、（Ｂ）は漏れ光が一切ない場
合のＱスイッチCO2レーザのパルス波形の図、（Ｃ）は
従来の漏れ光がある場合のＱスイッチCO2レーザのパル
ス波形図、（Ｄ）は（Ｃ）のＱスイッチCO2レーザパル
スを増幅したパルス波形図、（Ｅ）は本実施形態に関わ
る漏れ光の通過・遮断タイミングを示す図、（Ｆ）は本
実施形態に関わるＱスイッチCO2レーザのパルス波形
図、（Ｇ）は（Ｆ）のＱスイッチCO2レーザパルスを増
幅したパルス波形の図である。
ングを説明するための図、（Ｂ）は漏れ光が一切ない場
合のＱスイッチCO2レーザのパルス波形の図、（Ｃ）は
従来の漏れ光がある場合のＱスイッチCO2レーザのパル
ス波形図、（Ｄ）は（Ｃ）のＱスイッチCO2レーザパル
スを増幅したパルス波形図、（Ｅ）は本実施形態に関わ
る漏れ光の通過・遮断タイミングを示す図、（Ｆ）は本
実施形態に関わるＱスイッチCO2レーザのパルス波形
図、（Ｇ）は（Ｆ）のＱスイッチCO2レーザパルスを増
幅したパルス波形の図である。
１ 増幅器（不安定型CO2レーザ共振装置） ２ 発振器（ＱスイッチCO2レーザ装置） ３ 凹面ミラー ４ 凸面ミラー ５ 出力取り出しミラー ６ 入射孔 ７ 全反射ミラー ８ テレスコープレンズ ９ 出力ミラー １０ 平面ミラー １１ テレスコープレンズ １２ 集光レンズ １３ 回転円盤 ａ Ｑスイッチレーザ光軸 ｂ 出力ビーム ｃ Ｑスイッチパルスレーザ光 ｄ 漏れ光 Ｓ１ Ｑスイッチ用スリット Ｓ２ 光シャッター用スリット Ｐ１ Ｑスイッチレーザ光軸位置 Ｐ２ 光シャッター光軸位置 S 1a Ｑスイッチ用スリット端部 S 1b Ｑスイッチ用スリット端部 S 2a 光シャッター用スリット端部 S 2b 光シャッター用スリット端部 Ｒ 回転円盤の回転方向 Ｘ 回転円盤の平行移動方向 ｒ１ Ｑスイッチレーザ光軸と円盤中心の距離 ｒ２ 光シャッター光軸と円盤中心の距離 t1 Ｑスイッチ用スリット開時間 t2 Ｑスイッチ用スリット閉時間 t1' 光シャッター開時間 t2' 光シャッター閉時間 Td Ｑスイッチレーザパルス発振遅延時間 Tp Ｑスイッチレーザパルス時間幅 Pp Ｑスイッチレーザパルス初期スパイクピーク出力
Claims (2)
- 【請求項１】Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置と不
安定型CO2レーザ共振装置とを備え、前記Ｑスイッチパ
ルス発振CO2レーザ装置から出力されるパルスレーザ光
を入射孔を通して前記不安定型CO2レーザ共振装置中に
入射し増幅させることにより高出力のパルスレーザ光を
得るレーザ装置において、前記Ｑスイッチパルス発振CO
2レーザ装置の出力ミラーと入射孔を結ぶ光軸上にＱス
イッチパルス発振に同期してレーザ光を遮断したり、透
過させたりする光シャッターを備えることを特徴とする
高出力パルスレーザ装置。 - 【請求項２】前記Ｑスイッチパルス発振CO2レーザ装置
のＱスイッチ装置が回転円盤にスリットを設けた機械式
チョッパーであり、当該Ｑスイッチ装置用の機械式チョ
ッパーが前記光シャッターを兼ねることを特徴とする請
求項１記載の高出力パルスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000126004A JP2001308427A (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | 高出力パルスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000126004A JP2001308427A (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | 高出力パルスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308427A true JP2001308427A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18635861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000126004A Withdrawn JP2001308427A (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | 高出力パルスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001308427A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006114842A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レーザ装置 |
| JP2007287946A (ja) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Mitsubishi Electric Corp | Ｑスイッチレーザ装置及びｑスイッチレーザ装置の調整方法 |
| KR100840057B1 (ko) * | 2006-12-06 | 2008-06-19 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 레이저 장치 |
| WO2014111626A1 (en) * | 2013-01-16 | 2014-07-24 | Hypermemo Oy | Powerful pulsed self-seeding co2 laser |
| CN116470376A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-07-21 | 密尔医疗科技(深圳)有限公司 | 一种光纤激光器及其出光控制方法 |
-
2000
- 2000-04-26 JP JP2000126004A patent/JP2001308427A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006114842A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | レーザ装置 |
| JPWO2006114842A1 (ja) * | 2005-04-08 | 2008-12-11 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
| US7564879B2 (en) | 2005-04-08 | 2009-07-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser system |
| JP4640336B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2011-03-02 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
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| CN105144510A (zh) * | 2013-01-16 | 2015-12-09 | 海珀迈莫公司 | 强脉冲自注入式co2激光器 |
| US9407057B2 (en) | 2013-01-16 | 2016-08-02 | Hypermemo Oy | Powerful pulsed self-seeding CO2 laser |
| CN105144510B (zh) * | 2013-01-16 | 2018-09-28 | 海珀迈莫公司 | 强脉冲自注入式co2激光器 |
| CN116470376A (zh) * | 2023-04-03 | 2023-07-21 | 密尔医疗科技(深圳)有限公司 | 一种光纤激光器及其出光控制方法 |
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|---|---|---|---|
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