JP2002208750A - Laser oscillator and laser pulse control method thereof - Google Patents

Laser oscillator and laser pulse control method thereof

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JP2002208750A
JP2002208750A JP2001045831A JP2001045831A JP2002208750A JP 2002208750 A JP2002208750 A JP 2002208750A JP 2001045831 A JP2001045831 A JP 2001045831A JP 2001045831 A JP2001045831 A JP 2001045831A JP 2002208750 A JP2002208750 A JP 2002208750A
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laser
output
pulse
signal
switch
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JP2001045831A
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Kazuo Kato
一夫 加藤
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Original Assignee
Keyence Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a first pulse and a train of following pulses in a solid laser oscillator, using a Q-switch. SOLUTION: The laser oscillator comprises a solid laser medium 1, an exciting power source 2, an output mirror 5, a total reflection mirror 4, and a Q-switch 3. The waveform of an RF signal applied to the Q-switch is adjusted according to the laser output power or the frequency of the Q-switch 3. For example, the initial value of the RF signal starting the laser oscillation is set near to an RF threshold to attenuate it along an exponential slope, thereby suppressing a train of laser output pulses first outputted from the laser oscillator.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、Qスイッチを用い
てパルス発振を行うレーザー発振器に関する。具体的に
は、レーザー発振器から最初に出力されるレーザー出力
パルス群を制御するレーザー発振器およびそのレーザー
パルスを制御する方法に関するものである。
The present invention relates to a laser oscillator that performs pulse oscillation using a Q switch. More specifically, the present invention relates to a laser oscillator for controlling a laser output pulse group output first from a laser oscillator and a method for controlling the laser pulse.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザー発振器はマーキングやトリミン
グ、切断、溶接等の加工用途で利用されている。YAG
レーザ等の固体レーザー発振器は、Qスイッチを用いる
ことで連続発振を尖頭出力値(ピーク値)の高い高速繰
返しパルス発振に変えることが可能である。
2. Description of the Related Art Laser oscillators are used for processing applications such as marking, trimming, cutting, and welding. YAG
A solid-state laser oscillator such as a laser can change continuous oscillation to high-speed repetitive pulse oscillation having a high peak output value (peak value) by using a Q switch.

【0003】図1にレーザー発振器の概略図を示す。こ
の図に示すレーザー発振器は、固体レーザー媒質1と、
固体レーザー媒質1を励起するための励起用光源2と、
固体レーザー媒質1の一方に配置されるQスイッチ3
と、全反射ミラー4と、他方に配設される出力ミラー5
を備えている。Qスイッチ3は固体レーザー媒質1から
出射されるレーザーの光軸上に位置するよう一方の端面
に面して配設されている。また全反射ミラー4と出力ミ
ラー5は、この間で光を繰り返し反射できるように固体
レーザー媒質1を介して対向するよう配設され、光を増
幅する共振器を構成する。さらに、固体レーザー媒質1
から射出された光を遮断できるように、光軸を遮ること
のできる位置に機械式シャッタ6が必要に応じて配置さ
れる。さらに必要に応じてスキャナ部により出力ミラー
5を通過するレーザー光を対象物の表面に走査させて、
所望の処理を行う。
FIG. 1 is a schematic diagram of a laser oscillator. The laser oscillator shown in this figure includes a solid-state laser medium 1 and
An excitation light source 2 for exciting a solid-state laser medium 1;
Q switch 3 arranged on one side of solid-state laser medium 1
, A total reflection mirror 4 and an output mirror 5 arranged on the other side
It has. The Q switch 3 is disposed facing one end face so as to be located on the optical axis of the laser beam emitted from the solid-state laser medium 1. The total reflection mirror 4 and the output mirror 5 are disposed so as to face each other via the solid-state laser medium 1 so as to be able to repeatedly reflect light therebetween, and constitute a resonator for amplifying light. Furthermore, solid laser medium 1
A mechanical shutter 6 is disposed as needed at a position where the optical axis can be blocked so that light emitted from the shutter can be blocked. Further, the laser beam passing through the output mirror 5 is scanned on the surface of the object by the scanner unit as necessary,
Perform desired processing.

【0004】固体レーザ媒質1とQスイッチ3とを結ぶ
延長線上には、一部透過性の出力ミラー5が配設されて
おり、Qスイッチ3がONの時に光励起により固体レー
ザ媒質1を励起してエネルギを蓄え、Qスイッチ3がO
FFの時に出力ミラー5と全反射ミラー4との間で瞬間
にレーザ発振が起こり、出力ミラー5から一部レーザ光
が出力されるようになされている。出力ミラー5のレー
ザ光の出力側には、加工位置を制御するためのスキャナ
部を配設させることができる。図23はガルバノスキャ
ナ光学系の一例を示しており、(a)はスキャナ部の側
面図、(b)は平面図を示す。スキャナ部の内部には、
出力ミラー5からのレーザ光を下方に指向させるととも
に、X−Y方向に走査させるための2枚の可動ミラーで
あるXミラー22X、Yミラー22Yが内蔵される。ま
た、スキャナ部の出射部分には、集光レンズであるFθ
レンズ24が取付けられており、このレンズの焦点位置
に対象物(図示せず)が配置される。
A partially transparent output mirror 5 is provided on an extension line connecting the solid-state laser medium 1 and the Q switch 3, and excites the solid-state laser medium 1 by optical excitation when the Q switch 3 is ON. To store energy, and the Q switch 3
At the time of FF, laser oscillation occurs instantaneously between the output mirror 5 and the total reflection mirror 4, and a part of the laser light is output from the output mirror 5. On the output side of the laser beam of the output mirror 5, a scanner unit for controlling a processing position can be provided. FIGS. 23A and 23B show an example of a galvano scanner optical system. FIG. 23A is a side view of the scanner unit, and FIG. 23B is a plan view. Inside the scanner section,
An X mirror 22X and a Y mirror 22Y, which are two movable mirrors for directing the laser light from the output mirror 5 downward and scanning in the XY directions, are incorporated. In addition, the output part of the scanner unit includes a condensing lens Fθ
A lens 24 is mounted, and an object (not shown) is arranged at the focal position of the lens.

【0005】YAGレーザには、一般に超音波によるブ
ラッグ回折を利用する音響光学Qスイッチが使用されて
いる。レーザーマーキングなどレーザによって加工動作
を行うためのレーザー発振器では、Qスイッチを使用し
て共振器の内部ロスを制御したレーザのON/OFF動
作が行われている。
An acousto-optic Q switch utilizing Bragg diffraction by ultrasonic waves is generally used for a YAG laser. 2. Description of the Related Art In a laser oscillator for performing a processing operation by a laser such as a laser marking, an on / off operation of a laser in which an internal loss of a resonator is controlled using a Q switch is performed.

【0006】Qスイッチの一例を図2に示す。Qスイッ
チ3には、音響光学Qスイッチとして合成石英ガラス7
に圧電体素子8を貼り付けたものがよく用いられてい
る。この図に示す音響光学Qスイッチ3は、圧電体トラ
ンスデューサに高周波電源9を接続し、数十MHzの高
周波である高周波(Radio Frequency、以下「RF」と
呼ぶ)信号電力を印加することにより、石英内部に弾性
波を発生させることができる。印加するRF信号の周波
数としては、20MHz、24MHzが主に使用されて
いる。
FIG. 2 shows an example of the Q switch. The Q switch 3 has a synthetic quartz glass 7 as an acousto-optic Q switch.
A piezoelectric element 8 is often used. The acousto-optic Q switch 3 shown in FIG. 1 is connected to a piezoelectric transducer with a high-frequency power supply 9 and applies high-frequency (Radio Frequency, hereinafter referred to as “RF”) signal power, which is a high frequency of several tens of MHz, to produce quartz. An elastic wave can be generated inside. As the frequency of the applied RF signal, 20 MHz and 24 MHz are mainly used.

【0007】図2(a)に示すように、圧電体素子8に
RF電力を印加しない状態では、共振器内部のレーザー
光はQスイッチ3を透過する。一方、図2(b)に示す
ように圧電体にRF電力を印加して石英内部に弾性波を
発生させると、弾性波の疎密によって屈折率の差が生
じ、回折格子が形成される。この回折格子で光を回折さ
せることによって共振器にロスを生じさせることがで
き、レーザー出力を制御できる。
As shown in FIG. 2A, when no RF power is applied to the piezoelectric element 8, the laser light inside the resonator passes through the Q switch 3. On the other hand, when an RF power is applied to the piezoelectric body to generate an elastic wave inside the quartz as shown in FIG. 2B, a difference in refractive index is generated due to the density of the elastic wave, and a diffraction grating is formed. By diffracting the light with this diffraction grating, a loss can be generated in the resonator, and the laser output can be controlled.

【0008】たとえば24MHz、50Wの高周波電気
信号が圧電体素子に与えられると、ピエゾ効果によって
高周波電気信号が超音波に変換される。その超音波が石
英ガラス内を伝播して、光弾性効果により石英ガラス内
に周期的な屈折率分布が生じる。ここに適当な角度(ブ
ラッグ角)で光を入射させると、入射した光が回折され
るという音響光学効果が生じる。
When a high-frequency electric signal of, for example, 24 MHz and 50 W is applied to a piezoelectric element, the high-frequency electric signal is converted into an ultrasonic wave by a piezo effect. The ultrasonic waves propagate in the quartz glass, and a periodic refractive index distribution is generated in the quartz glass due to the photoelastic effect. When light is made incident at an appropriate angle (Bragg angle), an acousto-optic effect is produced in which the incident light is diffracted.

【0009】つまり、RF電力を印加して圧電体を振動
させることで弾性波を発生させ、これが回折格子となっ
てQスイッチを通過するレーザー光を遮るので、結果と
して共振器でロスを生じさせることができる。RF電力
が大きくなるに従って、共振器のロスを大きくすること
ができレーザー出力を抑制できるので、RF電力の調整
によりレーザー出力を制御することが可能になる。さら
に共振器ロスを大きくすると、レーザー発振が抑制され
て遂には出力が停止される。
That is, an RF wave is applied to vibrate the piezoelectric body to generate an elastic wave, which becomes a diffraction grating and blocks the laser beam passing through the Q switch. As a result, loss occurs in the resonator. be able to. As the RF power increases, the loss of the resonator can be increased and the laser output can be suppressed, so that the laser output can be controlled by adjusting the RF power. When the resonator loss is further increased, the laser oscillation is suppressed and the output is finally stopped.

【0010】図3にRF信号とレーザー出力パルスの波
形の関係を示す。図3(a)はRF信号の概略波形であ
る。実際のRF信号の波形は、拡大図に示すように正弦
波状に振動しているが、図では簡略化して包絡線のみを
示している。矩形状のRF信号は、この振幅でQスイッ
チがON/OFFされる。RF信号の振幅が0のとき、
Qスイッチは開放されてONとなるので、図3(b)で
示すようなパルス状レーザーが出力される。このときの
RF信号のON/OFFによりQスイッチが繰り返し発
振駆動され、レーザーパルスが出力される周波数が決ま
る。以下、この周波数をQスイッチ周波数と呼ぶ。
FIG. 3 shows the relationship between the RF signal and the waveform of the laser output pulse. FIG. 3A is a schematic waveform of the RF signal. Although the actual RF signal waveform oscillates in a sine wave shape as shown in the enlarged view, in the figure, only the envelope is shown for simplification. The Q switch of the rectangular RF signal is turned ON / OFF at this amplitude. When the amplitude of the RF signal is 0,
Since the Q switch is opened and turned on, a pulsed laser as shown in FIG. 3B is output. At this time, the Q switch is repeatedly driven to oscillate by the ON / OFF of the RF signal, and the frequency at which the laser pulse is output is determined. Hereinafter, this frequency is referred to as a Q switch frequency.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ある一定の励起エネル
ギーを固体レーザー媒質に与え続けた場合、Qスイッチ
のON/OFFの繰返しの発振周波数が所定値以下であ
れば、レーザー出力OFFの間に蓄積されるエネルギー
が飽和する。この所定の周波数は使用する固体レーザー
媒質によって異なり、例えば固体レーザー媒質がYAG
の場合、Qスイッチ発振周波数が1kHzで飽和する。
これ以上の発振周波数では固体レーザー媒質にエネルギ
ーが蓄積される時間が短くなるため、Qスイッチ発振周
波数が高くなるにつれて1パルスあたりのエネルギーは
減少する。
When a certain amount of excitation energy is continuously applied to the solid-state laser medium, if the oscillation frequency of the ON / OFF repetition of the Q switch is equal to or lower than a predetermined value, the energy is accumulated during the laser output OFF. Energy is saturated. The predetermined frequency differs depending on the solid-state laser medium to be used.
In this case, the Q-switch oscillation frequency saturates at 1 kHz.
At an oscillation frequency higher than this, the time during which energy is stored in the solid-state laser medium is shortened, so that the energy per pulse decreases as the Q-switch oscillation frequency increases.

【0012】高い発振周波数によるレーザーパルスによ
る加工を行う場合、加工を開始する最初のパルスのエネ
ルギーが他のパルスに比べて異常に大きくなる現象が発
生する。これはジャイアントパルスまたはファーストパ
ルスと呼ばれるもので、加工開始時の部分のみが高いエ
ネルギーで加工されるため、レーザーマーキング等の加
工では不具合となる。
When processing is performed by using a laser pulse with a high oscillation frequency, a phenomenon occurs in which the energy of the first pulse for starting processing becomes abnormally large as compared with other pulses. This is called a giant pulse or a first pulse, and since only the portion at the start of processing is processed with high energy, there is a problem in processing such as laser marking.

【0013】これを回避するために、例えば特開200
0−52069号公報には加工開始時に徐々にQスイッ
チをOFFにすることで一旦連続発振状態とした後にく
り返し発振動作をさせる方法が開示される。
In order to avoid this, for example, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Publication No. 0-52069 discloses a method in which a Q switch is gradually turned off at the start of machining to make a continuous oscillation state and then perform a repetitive oscillation operation.

【0014】また特開平7−74422号公報には、励
起エネルギーの測定により反転分布を推定してピークパ
ワーを推測し、実測ピークパワーによりQスイッチを閉
ループ制御する方法が開示される。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-74422 discloses a method of estimating the inversion distribution by measuring the excitation energy to estimate the peak power, and controlling the Q switch in a closed loop based on the actually measured peak power.

【0015】さらに特開昭54−16200号公報に
は、加工開始時に複数のパルスにまたがり徐々にRF出
力を0Vまで下げていく方法が開示される。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-16200 discloses a method of gradually lowering the RF output to 0 V over a plurality of pulses at the start of processing.

【0016】しかしながら、一旦連続発振状態とした後
にくり返し発振動作をさせる方法では、加工開始時に他
の部分と異なる加工がなされるという問題がある。この
方法では徐々にQスイッチをOFFすることで、レーザ
が徐々に大きく出力される。加工の対象が例えば金属で
あれば、一旦連続発振状態となったときに出力されるレ
ーザのパワーが大きくなければ加工されないため問題は
少ない。ただ、1パルスあたりのエネルギーに敏感な樹
脂等への加工では、規定値よりも低いピーク出力でも加
工されてしまうことがあるため、最初の連続発振時の加
工部分が他と異なってしまう問題があった。このよう
に、加工対象によっては開始時に定常状態の加工と異な
る連続発振状態の加工がなされるという欠点がある。
However, the method of performing the repetitive oscillating operation after the continuous oscillating operation is performed once has a problem that processing different from other parts is performed at the start of processing. In this method, by gradually turning off the Q switch, the laser output is gradually increased. If the object to be processed is metal, for example, the laser is not processed unless the power of the laser output once in a continuous oscillation state is large, so that there is little problem. However, when processing into resin or the like that is sensitive to energy per pulse, processing may be performed even at a peak output lower than the specified value. there were. As described above, there is a disadvantage in that, depending on a processing target, processing in a continuous oscillation state different from processing in a steady state is performed at the start.

【0017】また、励起エネルギーから反転分布を推定
してピークパワーを推測し、実測ピークパワーによりQ
スイッチを閉ループ制御する方式では、ピークパワーの
正確な推定が困難であり正確な制御が難しいという問題
がある。反転分布は固体レーザー媒質の吸収係数、すな
わち励起光源から放射される光の内、固体レーザー媒質
に吸収される割合に依存する。しかしながら固体レーザ
ー媒質の吸収係数には個体差があるため、反転分布を正
確に推定できないという問題があった。
Further, the peak power is estimated by estimating the population inversion from the excitation energy, and Q
The method of controlling the switches in a closed loop has a problem that it is difficult to accurately estimate the peak power and to perform accurate control. The population inversion depends on the absorption coefficient of the solid-state laser medium, that is, the proportion of light emitted from the excitation light source that is absorbed by the solid-state laser medium. However, there is a problem that the population inversion cannot be accurately estimated because there are individual differences in the absorption coefficient of the solid-state laser medium.

【0018】さらに、レーザーがピークに達したことを
判断してQスイッチの制御を行う方法では、音響光学素
子を用いた方法では応答速度の点から非常に実現が困難
であると考えられる。音響光学素子では高速駆動に適し
ていないためである。
Further, it is considered that it is very difficult to realize the method using the acousto-optic device in the method using the acousto-optic device in the method of controlling the Q switch by judging that the laser has reached the peak. This is because acousto-optic devices are not suitable for high-speed driving.

【0019】さらにまた、加工開始時に複数のパルスに
またがり徐々にRF出力を0Vまで下げていく方法で
は、ファーストパルスを小さくすることは可能である
が、レーザー出力やQスイッチ周波数の変化に応じた最
適な制御とすることが困難であり、また1番目のパルス
は制御できても2番目、3番目以降のパルスの正確な制
御が困難である。このように、従来からのファーストパ
ルスの抑制制御にはいずれも不都合な点があり、実用化
に際して問題があった。
Furthermore, in the method of gradually lowering the RF output to 0 V over a plurality of pulses at the start of processing, the first pulse can be reduced, but the first pulse can be reduced according to the change in the laser output and Q switch frequency. It is difficult to achieve optimal control, and it is difficult to accurately control the second, third and subsequent pulses even if the first pulse can be controlled. As described above, the conventional fast pulse suppression control has disadvantages, and has a problem in practical use.

【0020】本発明はこのような弊害を防止するために
開発されたものである。本発明の重要な目的は、レーザ
ー強度やQスイッチ周波数などによらず、安定したピー
クパワーのレーザーパルスを得ることができるレーザー
発振器を提供することにある。
The present invention has been developed to prevent such adverse effects. An important object of the present invention is to provide a laser oscillator capable of obtaining a laser pulse having a stable peak power irrespective of laser intensity, Q switch frequency, and the like.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
されるレーザー発振器は、固体レーザー媒質と、前記固
体レーザー媒質を励起するための励起用光源と、前記固
体レーザー媒質から出射されるレーザー光の光軸上に位
置する全反射ミラーと、前記固体レーザー媒質を介して
前記全反射ミラーと対向する出力ミラーと、前記全反射
ミラーと前記出力ミラーとの間で前記固体レーザー媒質
から出射されるレーザの光軸上に配されて前記レーザー
光をパルス発振させるQスイッチを備える。このレーザ
ー発振器はさらに、前記Qスイッチに印加される高周波
信号の周波数を設定するQスイッチ周波数設定手段と、
前記レーザー発振器からのレーザー出力を遮断すること
のできる最小の高周波信号値に基づいて閾値を設定する
閾値設定手段と、レーザー発振開始時にレーザー出力を
一定に保持するよう前記閾値設定手段により設定された
閾値と前記Qスイッチ周波数設定手段により設定された
Qスイッチ周波数に基づいてレーザー発振開始時の高周
波信号の初期値を設定する初期値設定手段を備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator, a solid-state laser medium, an excitation light source for exciting the solid-state laser medium, and light emitted from the solid-state laser medium. A total reflection mirror positioned on the optical axis of the laser light; an output mirror facing the total reflection mirror via the solid laser medium; and an output mirror from the solid laser medium between the total reflection mirror and the output mirror. A Q-switch that is arranged on the optical axis of the laser to be radiated and oscillates the laser light in a pulsed manner. The laser oscillator further includes Q switch frequency setting means for setting a frequency of a high frequency signal applied to the Q switch;
Threshold setting means for setting a threshold based on the minimum high-frequency signal value capable of cutting off the laser output from the laser oscillator, and the threshold setting means being set to keep the laser output constant at the start of laser oscillation. An initial value setting means is provided for setting an initial value of a high-frequency signal at the start of laser oscillation based on the threshold value and the Q switch frequency set by the Q switch frequency setting means.

【0022】また本発明の請求項2に記載されるレーザ
ー発振器は、前記初期値設定手段が前記高周波信号の初
期値を前記閾値よりも小さい値に設定することを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, in the laser oscillator, the initial value setting means sets an initial value of the high frequency signal to a value smaller than the threshold value.

【0023】さらに本発明の請求項3に記載されるレー
ザー発振器は、前記レーザー発振器がさらにレーザー発
振開始時のレーザー出力パルス群を一定に保持するよう
に前記高周波信号を初期値から徐々に減衰させる減衰手
段を備える。
In the laser oscillator according to a third aspect of the present invention, the high frequency signal is gradually attenuated from an initial value so that the laser oscillator further holds a laser output pulse group at the start of laser oscillation. A damping means is provided.

【0024】さらにまた、本発明の請求項4に記載され
るレーザー発振器は、さらに前記減衰手段が前記高周波
信号を初期値から指数関数状に減衰させることを特徴と
する。
Further, in the laser oscillator according to a fourth aspect of the present invention, the attenuating means attenuates the high-frequency signal exponentially from an initial value.

【0025】さらにまた、本発明の請求項5に記載され
るレーザー発振器はさらに高周波信号閾値を測定するた
めのレーザー出力検出センサを備えることを特徴とす
る。
Further, the laser oscillator according to the fifth aspect of the present invention is further characterized by further comprising a laser output detection sensor for measuring a high frequency signal threshold value.

【0026】さらに、本発明の請求項6に記載される発
振開始時にレーザー発振器から出力されるパルス群を制
御するレーザーパルス制御方法は、Qスイッチに印加さ
れる高周波信号の周波数を設定するQスイッチ周波数を
設定する工程と、前記レーザー発振器からのレーザー出
力を遮断することのできる最小の高周波信号値である閾
値を設定する工程と、レーザー発振開始時にレーザー出
力を一定に保持するよう設定された閾値とQスイッチ周
波数に基づいてレーザー発振開始時の高周波信号の初期
値を設定する工程を含む。
Further, according to a laser pulse control method for controlling a pulse group output from a laser oscillator at the start of oscillation according to a sixth aspect of the present invention, a Q switch for setting a frequency of a high frequency signal applied to the Q switch is provided. A step of setting a frequency, a step of setting a threshold that is a minimum high-frequency signal value capable of cutting off a laser output from the laser oscillator, and a threshold set to keep the laser output constant at the start of laser oscillation. And setting an initial value of a high-frequency signal at the start of laser oscillation based on the Q-switch frequency and the Q-switch frequency.

【0027】さらにまた、本発明の請求項7に記載され
るレーザーパルス制御方法は、高周波信号の閾値を設定
する工程が、レーザー出力検出センサにて閾値を測定す
る工程を含むことを特徴とする。
Further, in the laser pulse control method according to the present invention, the step of setting the threshold value of the high-frequency signal includes the step of measuring the threshold value with a laser output detection sensor. .

【0028】さらにまた、本発明の請求項8に記載され
るレーザーパルス制御方法は、高周波信号の閾値を設定
する工程が、励起エネルギーに基づいて閾値を推定する
工程を含むことを特徴とする。
Further, in the laser pulse control method according to the present invention, the step of setting the threshold value of the high frequency signal includes a step of estimating the threshold value based on the excitation energy.

【0029】さらにまた、本発明の請求項9に記載され
るレーザーパルス制御方法は、高周波信号閾値の測定値
と推定値を対比することでレーザー発振器の光学系の異
常を検出する工程を含むことを特徴とする。
Further, the laser pulse control method according to the ninth aspect of the present invention includes a step of detecting an abnormality in the optical system of the laser oscillator by comparing the measured value and the estimated value of the high frequency signal threshold. It is characterized by.

【0030】さらにまた、本発明の請求項10に記載さ
れるレーザーパルス制御方法は、さらにレーザー発振開
始時のレーザー出力パルス群を一定に保持するように前
記高周波信号を初期値から指数関数状に減衰させる工程
をさらに含むことを特徴とする。
Further, in the laser pulse control method according to claim 10 of the present invention, the high-frequency signal is exponentially shifted from an initial value so as to keep a laser output pulse group at the start of laser oscillation constant. The method further includes the step of attenuating.

【0031】本発明のレーザー発振器およびそのレーザ
ーパルス制御方法によれば、ファーストパルスを抑制す
ると共に、これに続く2番目、3番目のパルスなど発振
初期のパルス出力を制御して、各パルスのピークを均一
にした安定で良好なレーザー出力を得ることができる。
特に、レーザー処理対象物が繊細で弱いレーザー出力で
も加工されてしまう性質のものでも、レーザー発振時か
ら安定した出力で加工できるため高精度な加工が可能と
なる。
According to the laser oscillator and the laser pulse control method of the present invention, the first pulse is suppressed and the initial pulse output such as the second and third pulses following the first pulse is controlled so that the peak of each pulse is controlled. And a stable and good laser output can be obtained.
In particular, even if the object to be laser-processed is delicate and can be processed even with a weak laser output, it can be processed with a stable output from the time of laser oscillation, thereby enabling high-precision processing.

【0032】本発明では、RF閾値とQスイッチ周波数
に応じてRF信号の初期値を調整すると共に、RF信号
の減衰するスロープ波形を指数関数的に減衰させること
で、加工開始時のパルスを安定化させることに成功し
た。
According to the present invention, the initial value of the RF signal is adjusted according to the RF threshold value and the Q switch frequency, and the slope waveform at which the RF signal attenuates is exponentially attenuated to stabilize the pulse at the start of machining. Succeeded.

【0033】なお本明細書においてレーザー発振器から
最初に出力されるレーザー出力パルス群とは、ファース
トパルスのみならず、2番目、3番目以降のレーザー出
力パルスを含むものとする。また発振「開始」あるいは
加工「開始」、もしくは最初に出力されるとは、レーザ
ー発振器やレーザー加工機を使用し始めたときの最初の
レーザー発振時を指すのみならず、印字、加工などの作
業中に一時的にレーザー発振を停止した状態から再開す
ることも意味する。
In this specification, the first laser output pulse group output from the laser oscillator includes not only the first pulse but also the second, third and subsequent laser output pulses. In addition, "starting" or "starting" or "starting" or "outputting first" means not only the first laser oscillation when using a laser oscillator or a laser processing machine, but also printing and processing. This also means that the laser oscillation is temporarily restarted from a stopped state.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するためのレーザー発振器およびレ
ーザー発振方法を例示するものであって、本発明はレー
ザー発振器およびレーザー発振方法を以下のものに特定
しない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following examples illustrate a laser oscillator and a laser oscillation method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the laser oscillator and the laser oscillation method as follows. .

【0035】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を「課題を解決するための手段の欄」に示される部材
に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材
を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the claims, the numbers corresponding to the members shown in the embodiments are added to the members shown in the column of "Means for Solving the Problems". ing. However, the members described in the claims are not limited to the members of the embodiments.

【0036】以下、本発明で図示するレーザー発振器等
は、説明のため一部を誇張して表現したものであって、
実際の位置関係や距離、サイズ等を正確に表したものと
は必ずしも一致しない。
Hereinafter, the laser oscillator and the like shown in the present invention are partially exaggerated for explanation.
It does not always correspond to what accurately represents the actual positional relationship, distance, size, and the like.

【0037】図1に本発明の一実施例に係るレーザー発
振器の構成の概略を示す。このレーザー発振器はレーザ
ー加工機を示している。図において、レーザー発振器内
に配置されたQスイッチ3にRF信号が印加されていな
い場合、レーザー発振が可能でレーザー光が出力され
る。つまり、高周波信号がOFFの状態のとき、Qスイ
ッチ3が開放されている、すなわちONとなっているた
め、発振したレーザが出力ミラーと全反射ミラーとの間
で反射されて共振器内を繰り返し反射され、レーザ光が
外部に出力される。この状態をCW(Continuous Wav
e)発振と呼ぶ。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser oscillator according to one embodiment of the present invention. This laser oscillator indicates a laser processing machine. In the figure, when no RF signal is applied to the Q switch 3 arranged in the laser oscillator, laser oscillation is possible and laser light is output. That is, when the high-frequency signal is OFF, the Q switch 3 is open, that is, ON, so that the oscillated laser is reflected between the output mirror and the total reflection mirror, and repeats inside the resonator. The reflected laser light is output to the outside. This state is referred to as CW (Continuous Wav
e) Called oscillation.

【0038】Qスイッチ3に印加するRF電力を少しず
つ大きくしていくと、徐々に共振器ロスが大きくなり、
Qスイッチ3が徐々に閉じるようになるので、レーザー
出力は低下する。さらにRF電力を大きくして所定の電
力値になると発振が停止される。このレーザの発振が停
止する時のRF電力を、本明細書では「RF閾値」と呼
ぶ。
When the RF power applied to the Q switch 3 is gradually increased, the resonator loss gradually increases,
Since the Q switch 3 gradually closes, the laser output decreases. When the RF power is further increased and reaches a predetermined power value, the oscillation stops. The RF power at which the oscillation of the laser stops is referred to as an “RF threshold” in this specification.

【0039】レーザーを完全に停止させているときのR
F閾値は、CW発振時のレーザー出力に比例した値に決
まる。レーザの出力を大きくするとRF閾値も大きくな
り、レーザの出力を小さくするとRF閾値も小さくな
る。ここでいう完全にレーザが停止している状態とは、
Qスイッチのロスによりレーザー発振が不可能になって
いる状態で、固体レーザー媒質に蓄積されているエネル
ギー量が飽和している状態を指す。
R when the laser is completely stopped
The F threshold value is determined to be a value proportional to the laser output during CW oscillation. Increasing the laser output also increases the RF threshold, and decreasing the laser output decreases the RF threshold. The state where the laser is completely stopped here means
This refers to a state in which laser oscillation is disabled due to the loss of the Q switch and the amount of energy stored in the solid-state laser medium is saturated.

【0040】1パルスが持つエネルギーは、Qスイッチ
が作動してレーザーが停止させられている間に固体レー
ザー媒質に蓄積されるエネルギーであると考えることが
できる。固体レーザー媒質にYAGロッドを使用する場
合、Qスイッチ周波数が1kHz以下では蓄積されるエ
ネルギーが飽和しているので、完全にレーザーが停止さ
れた状態から急峻にRF信号を0としたとき、最初に放
出されるレーザーパルスと以降の各パルスでは出力の大
きさとエネルギーが等しくなる。
The energy of one pulse can be considered to be the energy stored in the solid state laser medium while the Q switch is operating and the laser is stopped. When a YAG rod is used as the solid-state laser medium, the stored energy is saturated when the Q-switch frequency is 1 kHz or less. Therefore, when the RF signal is sharply set to 0 from a completely stopped state, first, In the emitted laser pulse and each subsequent pulse, the output magnitude and energy are equal.

【0041】一方、Qスイッチ周波数が1kHz以上の
場合は、Qスイッチ周波数が高くなるに従ってエネルギ
ーの蓄積時間が短くなるため蓄積エネルギーが小さくな
り、その結果1パルスが持つエネルギーは小さくなる。
レーザが完全に停止している状態から1kHz以上のQ
スイッチ周波数でパルス発振させる場合に、最初のレー
ザーパルスと定常状態のパルスが同じになるようにする
には、エネルギーが飽和している状態からそのQスイッ
チ周波数に応じたパルスの大きさとなるように調整しな
がらエネルギーを放出させなければならない。必要なエ
ネルギー以上が蓄積された状態からエネルギーを一定量
を放出させるためには、エネルギーの放出中もロスを与
えて放出するエネルギーに制限をかける必要がある。
On the other hand, when the Q-switch frequency is 1 kHz or more, the energy storage time becomes shorter as the Q-switch frequency becomes higher, so that the stored energy becomes smaller. As a result, the energy of one pulse becomes smaller.
From a state where the laser is completely stopped, a Q of 1 kHz or more
When pulse oscillation is performed at the switch frequency, the first laser pulse and the pulse in the steady state are made equal to each other by changing the pulse size according to the Q switch frequency from the state where the energy is saturated. Energy must be released in a coordinated manner. In order to release a certain amount of energy from a state in which more than necessary energy is stored, it is necessary to limit the energy to be released by giving a loss even during the release of energy.

【0042】図4に基づいて説明すると、完全に停止し
ている状態からRF信号をRF閾値以下の所定値に下げ
ることにより、レーザー発振されてレーザーパルスが出
力される。この1番目のパルスを発生させる所定値を、
「RF初期値」とする。パルスの大きさは、RF閾値に
対するRF初期値の差によって決まる。RF初期値とR
F閾値の差が小さいほど出力されるパルスの大きさは小
さくなる。RF初期値を0とした場合、RF初期値とR
F閾値の差は最大となるので、ジャイアントパルスが発
生する。
Referring to FIG. 4, the laser is oscillated and a laser pulse is output by lowering the RF signal to a predetermined value equal to or lower than the RF threshold value from a completely stopped state. The predetermined value for generating the first pulse is
Let it be “RF initial value”. The magnitude of the pulse is determined by the difference between the RF initial value and the RF threshold. RF initial value and R
The smaller the difference between the F thresholds, the smaller the magnitude of the output pulse. When the RF initial value is set to 0, the RF initial value and R
Since the difference between the F thresholds is maximum, a giant pulse is generated.

【0043】加工開始時から安定的に加工するために、
Qスイッチ周波数に応じてRF初期値の設定を変える必
要がある。Qスイッチ周波数が1kHz以下の場合はR
F初期値を0として、またQスイッチ周波数が高くなる
に従ってRF初期値とRF閾値の差を小さく設定するこ
とにより、1番目のパルスを定常出力時のパルスの大き
さに等しくすることができる。
To stably process from the start of processing,
It is necessary to change the setting of the RF initial value according to the Q switch frequency. When the Q switch frequency is 1 kHz or less, R
By setting the F initial value to 0 and setting the difference between the RF initial value and the RF threshold smaller as the Q switch frequency increases, the first pulse can be made equal to the pulse size at the time of steady output.

【0044】一方、Qスイッチ周波数を変更せずにCW
発振時のレーザー出力を大きくすると、レーザを完全に
停止したときのRF閾値も大きくなるため、RF初期値
を変更しなければRF閾値とRF初期値の差が大きくな
ってしまう。このため、1番目のパルスの大きさが定常
時のパルス、つまり安定したレーザー出力が行われてい
るときの1パルスの出力値と同じになる程度に、RF初
期値も大きくする必要がある。
On the other hand, CW without changing the Q switch frequency
If the laser output at the time of oscillation is increased, the RF threshold value when the laser is completely stopped is also increased. Therefore, unless the RF initial value is changed, the difference between the RF threshold value and the RF initial value increases. Therefore, it is necessary to increase the RF initial value to the extent that the size of the first pulse is the same as the pulse in a steady state, that is, the output value of one pulse when stable laser output is performed.

【0045】レーザーが完全に停止していない状態につ
いて、上記の例と同じくYAGロッドの例について考え
る。レーザーが停止している時間が1msec以下の場
合で、Qスイッチングによりエネルギーを蓄積すること
ができる時間がレーザの停止している時間よりも短いと
する。例えばQスイッチ周波数が50kHzで、パルス
発生のためにQスイッチが開放される時間が5μsec
である場合、1パルスあたりのエネルギー蓄積時間は1
5μsecとなる。このQスイッチ周波数での動作にお
いて、加工を一時的に中断する時間が0.5msecの
とき、蓄積エネルギーは飽和していないものの、1パル
スに必要とされるエネルギーよりも大きくなる。このよ
うな状態でのRF閾値は、完全にレーザを停止した場合
のRF閾値よりも小さくなる。このため、レーザー加工
を停止する場合には、RF初期値を、加工を停止してか
らある一定の経過時間(YAGの場合は1msec)に
比例させるか、または指数関数的あるいは等比級数的に
大きくするような調整が必要となる。この場合、加工停
止後の経過時間により決まるRF閾値とRF初期値との
差を、1パルスに必要なエネルギーであるように制御す
れば、加工中断時間によらず安定した加工が可能とな
る。
Assuming that the laser is not completely stopped, consider the case of a YAG rod as in the above example. It is assumed that the time during which the laser is stopped is 1 msec or less, and the time during which energy can be accumulated by Q switching is shorter than the time during which the laser is stopped. For example, when the Q switch frequency is 50 kHz, the time during which the Q switch is opened to generate a pulse is 5 μsec.
, The energy storage time per pulse is 1
This is 5 μsec. In the operation at the Q switch frequency, when the processing is temporarily interrupted for 0.5 msec, the stored energy is not saturated but becomes larger than the energy required for one pulse. The RF threshold value in such a state becomes smaller than the RF threshold value when the laser is completely stopped. Therefore, when the laser processing is stopped, the RF initial value is set to be proportional to a certain elapsed time (1 msec in the case of YAG) after the processing is stopped, or exponentially or geometrically. Adjustment to increase the size is required. In this case, if the difference between the RF threshold value determined by the elapsed time after the processing is stopped and the RF initial value is controlled to be the energy required for one pulse, stable processing can be performed regardless of the processing interruption time.

【0046】レーザー発振が開始されるときのRF信号
の閾値の測定は、レーザー発振器を使用する前に予め測
定しておく。図9に、レーザー発振器としてレーザー加
工機を使ったシステムにおいて、閾値を検出するための
概略図を示す。図に示すレーザー発振器は、固体レーザ
ー媒質1と、これに光軸を一致させて一方の端面にQス
イッチ3と機械式シャッタ6B、全反射ミラー4をそれ
ぞれ配置する。Qスイッチ3には、これに印加するRF
信号を生成するQスイッチ制御回路19が接続されてい
る。
The measurement of the threshold value of the RF signal when the laser oscillation starts is measured before using the laser oscillator. FIG. 9 is a schematic diagram for detecting a threshold value in a system using a laser processing machine as a laser oscillator. The laser oscillator shown in the figure has a solid-state laser medium 1, a Q switch 3, a mechanical shutter 6B, and a total reflection mirror 4 arranged on one end face with its optical axis aligned with the solid-state laser medium 1, respectively. The Q switch 3 has RF applied to it.
A Q switch control circuit 19 for generating a signal is connected.

【0047】他面にはレーザー出力の一部を取り出すた
めの出力ミラー5、ハーフミラー10、機械式シャッタ
6Aを設ける。機械式シャッタ6Aは、レーザー光がハ
ーフミラー10を通過する位置に配置する。さらに、ハ
ーフミラー10の反射先に、レーザー波長を取り出すた
めのレーザー波長透過フィルタ11と、レーザー出力検
出センサ12を設ける。なおレーザー出力検出センサ1
2の配置はこれに限られず、例えば全反射ミラー4の光
軸上に設けて、全反射ミラー4からの漏れ光で検出する
構成とすることもできる。
On the other side, an output mirror 5, a half mirror 10, and a mechanical shutter 6A for extracting a part of the laser output are provided. The mechanical shutter 6 </ b> A is disposed at a position where the laser light passes through the half mirror 10. Further, a laser wavelength transmission filter 11 for extracting a laser wavelength and a laser output detection sensor 12 are provided at the reflection destination of the half mirror 10. Laser output detection sensor 1
The arrangement of 2 is not limited to this, and for example, it may be provided on the optical axis of the total reflection mirror 4 so as to detect the leakage light from the total reflection mirror 4.

【0048】全反射ミラー4は、あらゆる波長の光を反
射させる必要はなく、使用する固体レーザ媒質1によっ
て決まる出射光の波長について、全反射させる特性を有
すればよい。例えばYAG結晶を使用する場合、106
4nmの波長の光をほぼ100%反射させ、これ以外の
波長光を通過させる全反射ミラー4が使用できる。
It is not necessary for the total reflection mirror 4 to reflect light of all wavelengths, and it is sufficient that the total reflection mirror 4 has a characteristic of totally reflecting the wavelength of the emitted light determined by the solid-state laser medium 1 used. For example, when a YAG crystal is used, 106
It is possible to use a total reflection mirror 4 that reflects almost 100% of light having a wavelength of 4 nm and transmits light of other wavelengths.

【0049】ハーフミラー10の反射率は、加工動作に
支障の無いように1%以下とできる。ハーフミラー10
の反射先の位置には、励起光の影響をなくすために励起
されたレーザー波長のみを通すレーザー波長透過フィル
タ11を設けている。レーザー波長透過フィルタ11は
これの代わりに、レーザー波長以外の励起光のみを除く
フィルタとしてもよい。あるいはまた、上記のハーフミ
ラー10にフィルタ機能を持たせて兼用させる構成とす
ることもできる。
The reflectance of the half mirror 10 can be set to 1% or less so as not to hinder the processing operation. Half mirror 10
In order to eliminate the influence of the excitation light, a laser wavelength transmission filter 11 that allows only the excited laser wavelength to pass is provided at the position of the reflection destination. Alternatively, the laser wavelength transmission filter 11 may be a filter that removes only the excitation light other than the laser wavelength. Alternatively, it is also possible to adopt a configuration in which the half mirror 10 has a filter function and is also used.

【0050】レーザー波長透過フィルタ11を通過した
レーザー光を、レーザー出力検出センサ12で検出す
る。レーザー出力検出センサ12はフォトダイオード、
フォトカプラ、CCD等の光検出素子で構成され、Qス
イッチ3の故障を検出するセンサとしての機能を併用で
きる。レーザー出力検出センサ12の感度は、固体レー
ザー結晶からの自然放出光を受光しない最大の感度とす
る。
The laser light passing through the laser wavelength transmission filter 11 is detected by a laser output detection sensor 12. The laser output detection sensor 12 is a photodiode,
It is composed of a photodetector such as a photocoupler or a CCD, and can also be used as a sensor for detecting a failure of the Q switch 3. The sensitivity of the laser output detection sensor 12 is the maximum sensitivity that does not receive spontaneous emission light from the solid-state laser crystal.

【0051】一方、励起用光源2としては、励起ランプ
や半導体レーザ等が使用できる。また固体レーザー媒質
1にはYAG結晶等が利用できる。図1の例では固体レ
ーザー媒質としてYAGロッドを使用した場合について
説明しているが、本発明のレーザー発振器はYAGレー
ザに限定しない。また励起用光源2も励起ランプや半導
体レーザー(LD)等が利用できる。これらの励起用光
源2は、使用する光源の種別に応じて励起ランプ電流、
励起LD電流等を加えて駆動するための駆動手段を備え
ている。図1のレーザー発振器では励起用光源2で固体
レーザー媒質1を励起し、レーザー光を放出して全反射
ミラー4と出力ミラー5で構成される共振器によって増
幅され、出力ミラー5側からレーザー出力が放出され
る。
On the other hand, as the excitation light source 2, an excitation lamp, a semiconductor laser or the like can be used. For the solid laser medium 1, a YAG crystal or the like can be used. Although the example of FIG. 1 describes the case where a YAG rod is used as the solid-state laser medium, the laser oscillator of the present invention is not limited to a YAG laser. Also, as the excitation light source 2, an excitation lamp, a semiconductor laser (LD), or the like can be used. These excitation light sources 2 include excitation lamp currents,
A driving means for driving by applying an excitation LD current or the like is provided. In the laser oscillator shown in FIG. 1, a solid-state laser medium 1 is excited by a pumping light source 2, a laser beam is emitted and amplified by a resonator constituted by a total reflection mirror 4 and an output mirror 5, and a laser output from the output mirror 5 side. Is released.

【0052】このレーザー加工機を使って通常の加工動
作を行うときは、機械式シャッタ6A、Bとも開放され
る。また完全にレーザを遮断する場合は、機械式シャッ
タ6Bを閉じて光を遮断する。このとき機械式シャッタ
6Aを閉じてもよい。
When a normal processing operation is performed using this laser processing machine, both mechanical shutters 6A and 6B are opened. To completely shut off the laser, the mechanical shutter 6B is closed to shut off the light. At this time, the mechanical shutter 6A may be closed.

【0053】RF閾値を検出する場合は、まずQスイッ
チ3に印加するRF電力を最大値に設定する。このとき
機械式シャッタ6Aを閉じてレーザー出力を止め、機械
式シャッタ6Bを開く。そして徐々にRF値を低下させ
ていき、レーザー出力検出センサ12に出力が検出され
るかどうか監視する。Qスイッチ3が徐々に解除されて
レーザー出力が放出されるようになると、共振器から出
力ミラー5を通じて出力が放出される。この出力がハー
フミラー10で一部反射され、レーザー波長透過フィル
タ11を通じてレーザー出力検出センサ12に至る。レ
ーザー出力検出センサ12に出力が生じた時のRF信号
値が、RF閾値となる。
When detecting the RF threshold, first, the RF power applied to the Q switch 3 is set to the maximum value. At this time, the laser output is stopped by closing the mechanical shutter 6A, and the mechanical shutter 6B is opened. Then, the RF value is gradually reduced, and it is monitored whether or not an output is detected by the laser output detection sensor 12. When the Q switch 3 is gradually released and the laser output is emitted, the output is emitted from the resonator through the output mirror 5. This output is partially reflected by the half mirror 10 and reaches the laser output detection sensor 12 through the laser wavelength transmission filter 11. The RF signal value when the output is generated in the laser output detection sensor 12 is the RF threshold.

【0054】RF閾値はレーザーのパワーによって変動
し、例えば固体レーザー媒質1から出射されるレーザー
パワーが大きいときはRF閾値も大きくなり、レーザー
パワーが低い場合はRF閾値も低くなる。
The RF threshold value varies depending on the laser power. For example, when the laser power emitted from the solid-state laser medium 1 is large, the RF threshold value is large, and when the laser power is low, the RF threshold value is low.

【0055】RF閾値の測定は、励起光源の設定電流毎
に事前に測定しておき、レーザーの制御システムに設定
テーブルとしてデータを保持させることができる。ただ
し、使用条件や経年とともに、励起光源の劣化やQスイ
ッチ3の劣化によってRF閾値も変動していく。また個
体差によっても変動し制御精度が低下するので、必要に
応じてユーザー側で測定し直すことも可能である。ある
いは励起光電流値毎のRF閾値を実測し、得られたデー
タをテーブルとして持たせることもできる。
The RF threshold value can be measured in advance for each set current of the excitation light source, and the laser control system can hold data as a setting table. However, the RF threshold value also fluctuates due to deterioration of the excitation light source and deterioration of the Q switch 3 with use conditions and aging. In addition, since the control accuracy is reduced due to the variation due to individual differences, it is possible for the user to perform the measurement again as needed. Alternatively, an RF threshold value for each excitation light current value is actually measured, and the obtained data can be stored as a table.

【0056】あるいはRF閾値を実測するのみならず、
演算により推定することもできる。演算でRF閾値を求
める場合は、励起用光源駆動電流等から励起エネルギー
を算出して、これに応じたRF閾値をテーブルや計算に
基づいて求める方法がある。あるいはまた、環境温度や
固体レーザー媒質の種別等を入力し、所定の計算式に基
づいて閾値を推定することもできる。閾値の算出は、ユ
ーザーが意識することなく装置内部で自動的に行われ
る。さらに、実測値と計算値を組み合わせた制御として
も良い。
Alternatively, in addition to actually measuring the RF threshold,
It can also be estimated by calculation. When the RF threshold is obtained by calculation, there is a method of calculating the excitation energy from the excitation light source drive current or the like, and obtaining the RF threshold corresponding to the excitation energy based on a table or calculation. Alternatively, the threshold value can be estimated based on a predetermined calculation formula by inputting the environmental temperature, the type of the solid-state laser medium, and the like. The calculation of the threshold value is automatically performed inside the apparatus without the user's awareness. Further, the control may be a combination of an actually measured value and a calculated value.

【0057】一方で、実測値と設定テーブルや計算値を
比較することによりレーザー発振器の異常を検出するこ
とができる。既知の励起エネルギーから算出されたRF
閾値と、これに対し実測したRF閾値を対比すること
で、励起媒体の寿命やQスイッチ3の破損、汚損等、レ
ーザー発振器を構成する光学部材の状態をモニタするこ
とができる。
On the other hand, abnormality of the laser oscillator can be detected by comparing the measured value with the setting table or the calculated value. RF calculated from known excitation energy
By comparing the threshold value with the actually measured RF threshold value, it is possible to monitor the state of the optical member constituting the laser oscillator, such as the life of the excitation medium, the breakage or contamination of the Q switch 3, and the like.

【0058】RF閾値の設定は、励起光の設定が変更さ
れた直後や加工動作を行った直後など、加工動作を行っ
ていない間に上記の手順によって測定し設定する。RF
閾値の設定は、CPUなどで構成されるQスイッチ制御
回路19により行われる。測定や演算により得られたR
F閾値は、Qスイッチに印加されるRF信号を制御する
Qスイッチ制御回路19に入力される。
The RF threshold is set and measured according to the above procedure while the processing operation is not performed, for example, immediately after the setting of the excitation light is changed or immediately after the processing operation is performed. RF
The setting of the threshold is performed by a Q switch control circuit 19 composed of a CPU or the like. R obtained by measurement and calculation
The F threshold is input to a Q switch control circuit 19 that controls an RF signal applied to the Q switch.

【0059】Qスイッチ制御回路19は、RF信号のO
N/OFFにより出力するパルスの周波数を設定するQ
スイッチ周波数設定手段、レーザー出力を遮断すること
のできる最小の高周波信号値から閾値を設定する閾値設
定手段、レーザー出力を一定に保持するよう設定された
閾値とQスイッチ周波数に基づいてRF信号の初期値を
設定する初期値設定手段、およびRF信号を初期値から
徐々に減衰させる減衰手段の機能を果たす。Qスイッチ
制御回路19は、RF信号を生成しこれを制御する回路
を備えており、CPUなどの電子部品で構成される。Q
スイッチ制御回路19の具体的な回路構成や配置など
は、必要に応じて適宜変更できる。
The Q switch control circuit 19 outputs the RF signal O
Q to set the frequency of the pulse output by N / OFF
Switch frequency setting means, threshold setting means for setting a threshold from a minimum high-frequency signal value at which laser output can be cut off, initial setting of an RF signal based on a threshold set to keep laser output constant and a Q switch frequency It functions as an initial value setting means for setting a value and an attenuating means for gradually attenuating the RF signal from the initial value. The Q switch control circuit 19 includes a circuit that generates and controls an RF signal, and is configured by electronic components such as a CPU. Q
The specific circuit configuration and arrangement of the switch control circuit 19 can be appropriately changed as needed.

【0060】なお閾値設定手段が設定する閾値とは、レ
ーザー発振を停止できる最小のRF信号であるRF閾
値、もしくはこのRF閾値に基づいて定められる値とす
る。例えばRF閾値よりも若干低くした値を閾値として
設定してもよい。
The threshold value set by the threshold value setting means is an RF threshold value which is the minimum RF signal at which laser oscillation can be stopped, or a value determined based on the RF threshold value. For example, a value slightly lower than the RF threshold may be set as the threshold.

【0061】図10に、Qスイッチ3にRF信号を印加
するQスイッチ制御回路19のブロック図を示す。この
回路はレーザー発振器の加工が開始されると、Qスイッ
チ周波数に応じた周期でRF信号をON/OFFさせ
る。加工開始後にRF信号がQスイッチ開放時間、すな
わちQスイッチがOFFとなる区間でRF信号振幅を徐
々に0まで低下させるように、スロープ波形発生回路1
3で生成した波形に基づいてQスイッチ3に印加される
RF信号が決定される。各ブロックでの出力波形を図1
6(a)〜(d)に示す。
FIG. 10 is a block diagram of a Q switch control circuit 19 for applying an RF signal to the Q switch 3. This circuit turns on / off the RF signal at a cycle corresponding to the Q switch frequency when the processing of the laser oscillator is started. A slope waveform generating circuit 1 so that the RF signal amplitude is gradually reduced to 0 during the Q switch opening time of the RF signal after the processing is started, that is, in a section where the Q switch is turned off.
The RF signal applied to the Q switch 3 is determined based on the waveform generated in Step 3. Figure 1 shows the output waveform of each block.
6 (a) to 6 (d).

【0062】加工制御回路18は図16(a)に示す加
工開始信号を受け取り、スロープ波形発生回路13にス
ロープ波形の発生開始命令信号を出力し、高周波変調回
路15にRF信号の変調開始命令信号を送る。
The processing control circuit 18 receives the processing start signal shown in FIG. 16A, outputs a slope waveform generation start instruction signal to the slope waveform generation circuit 13, and outputs an RF signal modulation start instruction signal to the high frequency modulation circuit 15. Send.

【0063】一方、高周波発生回路14は、Qスイッチ
3の石英内に超音波を与えるための高周波信号であるR
F信号の源波形を発生する。例えば本実施例では、24
MHzの正弦波信号とした。そして高周波発生回路14
は、図16(b)に示すような出力信号を高周波変調回
路15に送る。
On the other hand, the high-frequency generation circuit 14 generates a high-frequency signal R for applying an ultrasonic wave to the quartz of the Q switch 3.
Generate a source waveform for the F signal. For example, in this embodiment, 24
MHz sinusoidal signal. And the high frequency generating circuit 14
Sends an output signal as shown in FIG.

【0064】高周波変調回路15は、RF信号のQスイ
ッチ周波数に応じたON/OFF周期の制御、OFF区
間の時間幅の制御、OFF区間におけるRF信号振幅な
どを、スロープ波形発生回路13で生成された図16
(c)に示すスロープ波形に応じて、図16(d)に示
すような波形にRF信号を変調させる制御を行う。ここ
でQスイッチをON/OFFさせるQスイッチ周波数や
RF閾値などは、ユーザーの望むQスイッチ周波数やレ
ーザー出力などの条件によって決定される。またこれら
が決まると、レーザー発振器からのレーザー出力を遮断
することのできる最小のRF信号であるRF閾値が決定
される。これらのデータに基づいて、高周波変調回路1
5はRF信号波形を形成する。
The high-frequency modulation circuit 15 generates the ON / OFF cycle control according to the Q-switch frequency of the RF signal, the control of the time width in the OFF section, the RF signal amplitude in the OFF section, and the like by the slope waveform generation circuit 13. FIG.
In accordance with the slope waveform shown in FIG. 16C, control is performed to modulate the RF signal into a waveform shown in FIG. Here, the Q switch frequency for turning on / off the Q switch, the RF threshold, and the like are determined by conditions such as the Q switch frequency and laser output desired by the user. When these are determined, the RF threshold value, which is the minimum RF signal that can cut off the laser output from the laser oscillator, is determined. Based on these data, the high-frequency modulation circuit 1
5 forms the RF signal waveform.

【0065】スロープ波形発生回路13は、図16
(c)のような指数関数的に減衰する波形を発生させ
る。この波形を得るために、スロープ波形発生回路13
は例えば公比が1以下の等比級数からなる離散データを
時系列に生成してD/A変換する。あるいは、アナログ
回路を用いて同様の波形を得ることもできる。スロープ
波形に対するRF出力の制御が非線型である場合には、
非線型に対する補正を行ったスロープ波形を発生させる
必要がある。あるいはまた、離散的な等比級数列を線分
でつないだ波形、等比級数列を階段状に減衰させた波
形、QスイッチがOFFする毎に等比級数的に小さくな
る波形などを、上記のスロープ波形としてもよい。
The slope waveform generating circuit 13 has the configuration shown in FIG.
An exponentially attenuated waveform as shown in (c) is generated. In order to obtain this waveform, the slope waveform generation circuit 13
Generates, for example, discrete data composed of geometric series having a common ratio of 1 or less in a time series and performs D / A conversion. Alternatively, a similar waveform can be obtained using an analog circuit. When the control of the RF output for the slope waveform is non-linear,
It is necessary to generate a slope waveform corrected for nonlinearity. Alternatively, a waveform in which discrete geometric series are connected by a line segment, a waveform in which the geometric series is attenuated in a stepwise manner, and a waveform in which the geometric series becomes smaller each time the Q switch is turned off are described above. May be used as the slope waveform.

【0066】スロープ波形発生回路13で形成される図
16(c)に示す変調信号に基づいて、図16(d)に
示すスロープ波形状に変調されたRF信号が高周波変調
回路15より出力される。このスロープ波形信号が図1
0の高周波増幅回路16で増幅され、インピーダンスマ
ッチング回路17によりインピーダンス整合が得られた
後Qスイッチ3に印加される。このようにして高周波変
調回路15からのRF信号に応動してQスイッチ3を駆
動する。以上のように、図10に示すQスイッチ制御回
路19によってQスイッチ周波数が設定される。また、
RF信号の初期値や減衰時の公比などの設定も行われ
る。
An RF signal modulated into a slope waveform shown in FIG. 16D is output from the high-frequency modulation circuit 15 based on the modulation signal shown in FIG. . This slope waveform signal is shown in FIG.
The signal is amplified by the high-frequency amplifier circuit 16 of zero, and is applied to the Q switch 3 after impedance matching is obtained by the impedance matching circuit 17. Thus, the Q switch 3 is driven in response to the RF signal from the high frequency modulation circuit 15. As described above, the Q switch frequency is set by the Q switch control circuit 19 shown in FIG. Also,
The initial value of the RF signal and the common ratio at the time of attenuation are also set.

【0067】本発明は、まずレーザー出力に応じて加工
開始時のRF初期値を調整することで、ファーストパル
スの抑制を行う。これによってQスイッチ周波数が高い
場合でも安定したファーストパルス出力を得ることがで
き、印字開始位置の加工や印字を所望通りとすることが
できる。以下、ファーストパルスの制御方法について説
明する。
According to the present invention, first pulses are suppressed by adjusting the RF initial value at the start of processing according to the laser output. As a result, a stable first pulse output can be obtained even when the Q switch frequency is high, and processing and printing of the print start position can be performed as desired. Hereinafter, a method of controlling the first pulse will be described.

【0068】[ファーストパルスの抑制方法]図3〜図
5に、RF信号の振幅に対するレーザーパルス出力の波
形を示す概略図を示す。これらの図は、ファーストパル
スを抑制するためにRF信号の振幅を、最大値から複数
のパルスにまたがって徐々に低下させていく様子を示し
ている。
[First Pulse Suppression Method] FIGS. 3 to 5 are schematic diagrams showing waveforms of laser pulse output with respect to the amplitude of the RF signal. These figures show a state where the amplitude of the RF signal is gradually reduced from the maximum value over a plurality of pulses in order to suppress the first pulse.

【0069】各図において、(a)はRF信号の波形の
包絡線を示している。実際の波形は、図3の拡大図に示
すように正弦波状で高周波で振動している。各図にはそ
れぞれのレーザー出力に応じたRF閾値の大きさを矢印
で示している。RF信号の最大値は、RF閾値よりも大
きい振幅とすることでレーザを止めることができる。
(a)に示すRF信号が最大値にあるときは、Qスイッ
チがOFFとなるので(b)に示すレーザーパルスは出
力されない。RF信号がRF閾値以下になったとき、Q
スイッチがRF値に応じた割合で開放され、レーザーパ
ルスが出力される。なおQスイッチング動作でレーザー
出力を停止させる場合はQスイッチON時の漏れを防止
するために、RF信号の振幅をRF閾値よりも若干大き
い値に設定している。
In each figure, (a) shows the envelope of the waveform of the RF signal. The actual waveform oscillates at a high frequency in a sine wave shape as shown in the enlarged view of FIG. In each figure, the magnitude of the RF threshold value according to each laser output is indicated by an arrow. The laser can be stopped by setting the maximum value of the RF signal to an amplitude larger than the RF threshold.
When the RF signal shown in (a) is at the maximum value, the Q switch is turned off, so that the laser pulse shown in (b) is not output. When the RF signal falls below the RF threshold, Q
The switch is opened at a rate corresponding to the RF value, and a laser pulse is output. When the laser output is stopped by the Q switching operation, the amplitude of the RF signal is set to a value slightly larger than the RF threshold value in order to prevent leakage when the Q switch is turned on.

【0070】図3は、RF信号が低下を開始するときの
振幅、すなわち加工開始時におけるRF信号初期値を、
RF最大値とする方法を示している。この方法では、加
工開始の時点ではRF信号がRF閾値以上にあるため、
図3(b)に示すように最初のレーザーパルスが発生で
きないことになる。
FIG. 3 shows the amplitude at which the RF signal starts to decrease, that is, the initial value of the RF signal at the start of processing.
The method for setting the RF maximum value is shown. In this method, since the RF signal is at or above the RF threshold at the time of processing start,
As shown in FIG. 3B, the first laser pulse cannot be generated.

【0071】これに対し図4のように、RF信号の低下
開始時のRF初期値とRF閾値の差が最適な状態(一致
する場合も含む)である場合、加工開始から出力の等し
い安定したレーザー発振が出現する。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the difference between the RF initial value and the RF threshold value at the start of the reduction of the RF signal is in an optimum state (including the case where the RF signal coincides with each other), the output is stable from the start of processing. Laser oscillation appears.

【0072】図5ではレーザー出力が図4で示す場合よ
りも小さい場合を示す。この場合はレーザー出力に応じ
てRF閾値も小さくなるため、加工開始時のRF初期値
を小さくする必要がある。
FIG. 5 shows a case where the laser output is smaller than the case shown in FIG. In this case, since the RF threshold value becomes smaller in accordance with the laser output, it is necessary to reduce the RF initial value at the start of processing.

【0073】本発明はさらに、Qスイッチ周波数に応じ
てRF初期値を調整する。図6は、Qスイッチ周波数が
低い場合のレーザーパルス出力を示す。Qスイッチ周波
数が所定値以下の場合、レーザーがOFFの間に蓄積さ
れるエネルギーは飽和する。例えば固体レーザー媒質が
YAGロッドの場合、上述したようにQスイッチ周波数
が1kHzより遅いとエネルギーは飽和する。よってこ
の場合はすべてのパルスのエネルギーが最大となり、図
6(b)のようにファーストパルスと同じ大きさのパル
スが続く。したがってファーストパルスを抑制する必要
はない。
The present invention further adjusts the RF initial value according to the Q-switch frequency. FIG. 6 shows the laser pulse output when the Q switch frequency is low. If the Q-switch frequency is below a predetermined value, the energy stored while the laser is off saturates. For example, when the solid laser medium is a YAG rod, the energy is saturated when the Q switch frequency is lower than 1 kHz as described above. Therefore, in this case, the energy of all the pulses is maximized, and pulses having the same magnitude as the first pulse continue as shown in FIG. 6B. Therefore, it is not necessary to suppress the first pulse.

【0074】しかしながら、Qスイッチの開放時から次
の開放時までの時間、すなわちQスイッチ周波数が高く
パルス同士の間隔が短くなるにつれて、エネルギーが飽
和する前に出力されることになる。このため1パルスあ
たりのエネルギーが小さくなり、ファーストパルスの高
いピーク値と定常状態のパルスとの差が拡大する。いい
かえると、Qスイッチ周波数が高速になるほどパルスの
ピーク値は低下する傾向にある。図6〜図8を参照する
と、(a)のQスイッチ周波数が大きくなるにつれて
(b)のピーク値が低下していく様子が観察される。な
お図6〜8は、パルスのピーク値が全体的にQスイッチ
周波数が高速になるにつれて低下していく様子を示した
ものであって、上述の通り各パルス幅とピーク値の高さ
は正確でない。
However, as the time from the opening of the Q switch to the next opening, that is, as the Q switch frequency increases and the interval between the pulses decreases, the energy is output before the energy is saturated. Therefore, the energy per pulse is reduced, and the difference between the high peak value of the first pulse and the pulse in the steady state is enlarged. In other words, the peak value of the pulse tends to decrease as the Q-switch frequency increases. 6 to 8, it is observed that the peak value of (b) decreases as the Q switch frequency of (a) increases. 6 to 8 show how the peak value of the pulse generally decreases as the Q-switch frequency increases, and as described above, the pulse width and the height of the peak value are accurate. Not.

【0075】レーザー加工機のユーザーが設定したレー
ザー出力によって、レーザを完全に停止させるRF閾値
が決定される。このRF閾値と、ユーザーによるQスイ
ッチ周波数の設定に基づいて、RF初期値が決定され
る。このRF初期値は、RF閾値との差に応じて発生す
る1番目のパルスの大きさが、レーザーパワーとQスイ
ッチ周波数によって決まる定常状態でのパルスの大きさ
に等しくなるように決定される。
The laser output set by the user of the laser processing machine determines the RF threshold value for completely stopping the laser. An RF initial value is determined based on the RF threshold value and the setting of the Q switch frequency by the user. The RF initial value is determined such that the magnitude of the first pulse generated according to the difference from the RF threshold is equal to the magnitude of the pulse in a steady state determined by the laser power and the Q switch frequency.

【0076】Qスイッチ周波数が高速になるほどファー
ストパルスと定常状態のパルスとの格差が大きくなるた
め、ファーストパルス制御の必要性が増す。ピーク値が
低下すると、上述のようにRF閾値も低下していくた
め、これに応じてRF初期値も変更させる必要がある。
本発明では、Qスイッチ周波数が比較的低い場合は、図
7に示すようにRF振幅の低下を開始するRF初期値を
小さくし、Qスイッチ周波数が高くなると図8に示すよ
うにRF初期値を大きくしている。このようにQスイッ
チ周波数に応じてRF初期値を変動させることで、どの
ようなQスイッチ周波数であってもファーストパルスを
最適値に抑制できるという特長が実現される。
The higher the Q-switch frequency, the greater the difference between the first pulse and the steady-state pulse, thus increasing the necessity for fast pulse control. When the peak value decreases, the RF threshold value also decreases as described above. Therefore, it is necessary to change the RF initial value accordingly.
In the present invention, when the Q-switch frequency is relatively low, the RF initial value at which the RF amplitude starts to decrease is reduced as shown in FIG. 7, and when the Q-switch frequency is high, the RF initial value is reduced as shown in FIG. I'm making it big. By varying the RF initial value in accordance with the Q switch frequency in this way, the feature that the first pulse can be suppressed to the optimum value at any Q switch frequency is realized.

【0077】[セカンドパルス以降の制御方法]RF信
号の振幅が減衰する初期値を調整することにより、ファ
ーストパルスのピークパワーが定常状態のパルスのピー
クパワーと同じになるように調整することは可能であ
る。しかしながらこの方法のみでは、1番目のパルスは
制御できても、これに続く2番目、3番目以降のパルス
のピークパワーを調整することができない。2番目以降
のパルスのピークパワーの大きさは、RF信号が低下す
るスロープの傾きで決まるからである。
[Control Method After Second Pulse] By adjusting the initial value at which the amplitude of the RF signal attenuates, it is possible to adjust the peak power of the first pulse to be the same as the peak power of the pulse in the steady state. It is. However, this method alone cannot control the first pulse, but cannot adjust the peak power of the second, third and subsequent pulses. This is because the magnitude of the peak power of the second and subsequent pulses is determined by the slope of the slope at which the RF signal decreases.

【0078】以下、図11〜図15に基づき、時間に比
例してRF信号が低下していくスロープ波形の場合につ
いて説明する。スロープ波形が時間に比例するとは、例
えば図10のブロック図におけるスロープ波形発生回路
13で、時間に比例して小さくなる波形を入力するよう
な場合である。
Hereinafter, a case of a slope waveform in which the RF signal decreases in proportion to time will be described with reference to FIGS. The case where the slope waveform is proportional to time is, for example, a case where the slope waveform generating circuit 13 in the block diagram of FIG. 10 inputs a waveform that decreases in proportion to time.

【0079】図11に示すようにQスイッチ周波数が高
い場合に、図11(a)のようなスロープ波形でRF信
号を減衰させることを考える。上述したようにQスイッ
チ周波数が所定の周波数よりも高い場合、1番目のパル
スで固体レーザー媒質に蓄積されているエネルギーを消
費し切ることができない。
When the Q-switch frequency is high as shown in FIG. 11, it is considered that the RF signal is attenuated with a slope waveform as shown in FIG. As described above, when the Q-switch frequency is higher than the predetermined frequency, the energy accumulated in the solid-state laser medium cannot be completely consumed by the first pulse.

【0080】図11(b)の1番目のパルスは、上述し
たようにRF初期値を調整することにより、定常状態の
パルスと同じピークパワーとすることができる。加工開
始前には固体レーザー媒質に蓄積されているエネルギー
は飽和しており、この状態においてレーザー発振を停止
できるRF閾値は最大値となる。
The first pulse in FIG. 11B can have the same peak power as the pulse in the steady state by adjusting the RF initial value as described above. Before the start of processing, the energy stored in the solid-state laser medium is saturated, and in this state, the RF threshold value at which laser oscillation can be stopped becomes the maximum value.

【0081】1番目のパルス発振によって蓄積されたエ
ネルギーが放出されるので、固体レーザー媒質に蓄積さ
れているエネルギーは減少する。ところで1番目と2番
目のレーザー発振の間の休止期間、すなわちQスイッチ
の作動期間中にエネルギーは増加するが、飽和状態まで
には至らない。この状態では2番目のレーザー発振を停
止できるRF閾値は、飽和状態(1番目)のRF閾値よ
り小さくなる。
Since the energy stored by the first pulse oscillation is released, the energy stored in the solid-state laser medium decreases. By the way, the energy increases during the rest period between the first and second laser oscillations, that is, the operation period of the Q switch, but does not reach the saturation state. In this state, the RF threshold at which the second laser oscillation can be stopped is smaller than the RF threshold in the saturated state (first).

【0082】RF信号の減衰スロープが時間に比例して
低下する場合、その傾きによって2番目のパルスのピー
ク値が決まる。2番目の発振区間におけるRF信号振幅
が2番目のパルスのRF閾値と同じか、多少小さくなる
ようにスロープの傾きが設定されている場合、2番目の
パルスは出力されないか、1番目のパルスよりも小さく
なる。このため固体レーザー媒質から放出されるエネル
ギーも少なくなり、さらに次のQスイッチ作動区間中に
エネルギーが蓄積されるので、3番目のパルスのRF閾
値はRF信号振幅に比べて大きい値となる。いいかえる
と、RF信号の振幅はRF閾値よりも小さくなるので、
レーザー発振が十分に可能な状態となる。このため、3
番目のパルスのピーク値が定常状態のピーク値よりも高
い状態になってしまう。したがって出力パルスのピーク
値が揃わなくなり、特に上記の例では3番目のピーク値
が大きくなってしまうので、加工に支障が生じる。
When the attenuation slope of the RF signal decreases in proportion to time, the slope determines the peak value of the second pulse. If the slope of the slope is set so that the RF signal amplitude in the second oscillation section is equal to or slightly smaller than the RF threshold value of the second pulse, the second pulse is not output or the first pulse is not output. Is also smaller. As a result, the energy emitted from the solid-state laser medium is reduced, and the energy is accumulated during the next Q-switch operation section, so that the RF threshold value of the third pulse becomes larger than the RF signal amplitude. In other words, since the amplitude of the RF signal is smaller than the RF threshold,
A state in which laser oscillation is sufficiently possible is obtained. Therefore, 3
The peak value of the second pulse is higher than the peak value in the steady state. Therefore, the peak values of the output pulses are not aligned, and particularly in the above example, the third peak value becomes large, which hinders processing.

【0083】一方、図12に示すようにスロープの傾き
を緩やかにすることによって、各パルスでのRF閾値の
減少の割合に対するRF信号振幅の減少の割合が大きく
ならないようにでき、その結果すべてのパルスが定常状
態のパルスの大きさを超えないようにすることが可能で
ある。しかしながら、この方法では図12(b)に示す
ように、ファーストパルスに続く何発かのパルスが定常
状態のパルスより小さくなってしまい、加工開始直後の
加工が弱くなるという不具合が発生する。
On the other hand, by making the slope of the slope gentle as shown in FIG. 12, the rate of decrease of the RF signal amplitude with respect to the rate of decrease of the RF threshold value in each pulse can be prevented from increasing. It is possible that the pulse does not exceed the magnitude of the steady state pulse. However, in this method, as shown in FIG. 12B, some pulses following the first pulse are smaller than the pulses in the steady state, and there is a problem that machining immediately after the start of machining becomes weak.

【0084】さらに一方で図13に示すように、2番目
のパルスの大きさをファーストパルスと同じにできるよ
うにスロープの傾きを急にすると、3番目のパルスのR
F閾値に対するRF振幅が小さくなりすぎることによ
り、ピーク値が大きくなりすぎてしまう。このように、
時間に比例するスロープ状にQスイッチOFF区間のR
F信号振幅を制御する方法では、加工開始からピーク値
の揃ったパルスを発生することが困難であった。
On the other hand, as shown in FIG. 13, when the slope of the slope is made steeper so that the magnitude of the second pulse can be made the same as that of the first pulse, the R of the third pulse is increased.
When the RF amplitude with respect to the F threshold becomes too small, the peak value becomes too large. in this way,
R of Q switch OFF section in slope shape proportional to time
In the method of controlling the F signal amplitude, it is difficult to generate a pulse having a uniform peak value from the start of processing.

【0085】このような問題を解決するために、本発明
では図14〜図15に示すように、指数関数exp(r
t)のrが1以下の指数関数で形成されるスロープを使
用している。実際の利用時には、公比が1以下の等比級
数列で構成される離散値群を利用でき、連続値である必
要はない。例えば、スロープの最初の値である初項を
1、公比を0.95とした場合、1番目のデータが1、
2番目のデータが1×0.95=0.95、3番目のデ
ータが0.95×0.95=0.9025、4番目のデ
ータが0.9025×0.95=0.857375・・
・となるよう離散値からなるスロープ関数を作成し、D
/A変換するなどして指数関数スロープを作成できる。
In order to solve such a problem, according to the present invention, an exponential function exp (r
A slope formed by an exponential function where r in t) is 1 or less is used. At the time of actual use, a discrete value group composed of a geometric series having a common ratio of 1 or less can be used, and does not need to be a continuous value. For example, when the first term, which is the first value of the slope, is 1, and the common ratio is 0.95, the first data is 1,
The second data is 1 × 0.95 = 0.95, the third data is 0.95 × 0.95 = 0.925, the fourth data is 0.9025 × 0.95 = 0.857375,.
・ Create a slope function consisting of discrete values so that
An exponential function slope can be created by performing / A conversion or the like.

【0086】このようなデータの作成方法としては、C
PUを用いて演算させる方法、あるいは予め演算したデ
ータをメモリに保存しておき、順番に呼び出して用いる
方法等が考えられる。このようにして得られたデータを
D/A変換することで、スロープ波形を得ることができ
る。あるいは、アナログ回路を構成して同様のスロープ
波形を生成しても良い。本発明はスロープ波形を得る方
法をこれらに限定せず、上記以外で現在用いられてい
る、あるいは将来開発されるスロープ波形生成方法を適
宜採用することができる。
As a method for creating such data, C
A method of performing calculation using a PU, a method of storing data calculated in advance in a memory, and sequentially calling and using the data may be considered. By performing D / A conversion on the data thus obtained, a slope waveform can be obtained. Alternatively, a similar slope waveform may be generated by configuring an analog circuit. The present invention is not limited to the method for obtaining the slope waveform, and any other slope waveform generation method currently used or developed in the future can be appropriately adopted.

【0087】図14に示すように、加工開始からのQス
イッチOFF区間のRF信号振幅を図において破線で示
すように指数関数的に減衰させることにより、ファース
トパルスとこれに続くパルスの適切な制御を行う。指数
間数的に減衰させることでQスイッチOFF毎のRF信
号振幅の値は一定割合で減少していく。この割合を最適
に設定することで各パルスのピーク値を安定的に出力さ
せることができる。図14に基づいて説明すると、1パ
ルスの放出エネルギーが一定である場合、1パルス出力
する毎に蓄積エネルギーが一定の割合で放出されて減少
することで、RF閾値が一定の割合で低下する。各パル
スのRF値はこれに合わせて一定割合で減少していくた
めファーストパルスから安定したパルスが得られる。
As shown in FIG. 14, by attenuating the RF signal amplitude exponentially as shown by a broken line in the Q switch OFF section from the start of processing, appropriate control of the first pulse and subsequent pulses is achieved. I do. By attenuating exponentially, the value of the RF signal amplitude for each Q switch OFF decreases at a constant rate. By optimally setting this ratio, the peak value of each pulse can be output stably. As described with reference to FIG. 14, when the emission energy of one pulse is constant, the stored energy is emitted at a constant rate and decreases at each output of the pulse, so that the RF threshold value decreases at a constant rate. Since the RF value of each pulse decreases at a constant rate in accordance with this, a stable pulse can be obtained from the first pulse.

【0088】図14に示す等比級数状に減衰するスロー
プを用いることにより、ファーストパルスおよびこれに
続くパルスの抑制が適切に行われていることが実験によ
り確認された。その詳細な原理は明らかでないが、任意
のパルスと直後のパルスを生成するRF振幅の比が常に
同じであることがパルスエネルギーの均一な消費とピー
ク値の均一化に繋がっているのではないかと予想され
る。等比級数の公比をrとすると、2番目のパルスを生
成するRF信号の大きさは、1番目のパルスを生成する
RF信号のr(<1)倍となっている。また3番目のR
F信号は、2番目のRF信号のr倍となる。
Experiments have confirmed that the use of the slope that attenuates in a geometric series shown in FIG. 14 properly controls the first pulse and subsequent pulses. Although the detailed principle is not clear, it may be that the fact that the ratio of the RF amplitudes that generate an arbitrary pulse and the immediately succeeding pulse is always the same leads to a uniform consumption of pulse energy and a uniform peak value. is expected. Assuming that the common ratio of the geometric series is r, the magnitude of the RF signal that generates the second pulse is r (<1) times that of the RF signal that generates the first pulse. Also the third R
The F signal is r times as large as the second RF signal.

【0089】アナログ回路を用いて指数関数スロープ波
形を生成する場合、スロープ時間を短くするとrの値は
小さくなり、スロープ時間を長くするとrの値は1に近
づくよう大きくすることができる。公比はQスイッチ周
波数およびレーザーパワーに応じて最適値に調整され
る。公比の最適値は、実際に装置を駆動させて測定する
のが最も確実であるが、予め測定した値を記憶させてお
き、このデータに基づいて最適値を選択することもでき
る。
When an exponential slope waveform is generated using an analog circuit, the value of r can be reduced by decreasing the slope time, and can be increased to approach 1 by increasing the slope time. The common ratio is adjusted to an optimum value according to the Q switch frequency and the laser power. It is most certain that the optimum value of the common ratio is measured by actually driving the apparatus. However, it is also possible to store the measured value in advance and select the optimum value based on this data.

【0090】以上のように本発明は、スロープ開始時の
RF信号初期値を調整してファーストパルスを定常状態
のパルスの大きさと等しくなるように制御できると共
に、公比またはスロープ時間を制御することで2番目以
降のパルスの大きさを制御でき、均一なパルス出力を得
ることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to control the initial value of the RF signal at the start of the slope to control the first pulse to be equal to the magnitude of the pulse in the steady state, and to control the common ratio or the slope time. Can control the magnitude of the second and subsequent pulses, and can obtain a uniform pulse output.

【0091】さらにこの方法によると、同じスロープ波
形を使用しても各レーザー出力におけるファーストパル
スの抑制が可能なことが実験の結果確認された。このこ
とは異なるレーザー出力であっても、隣接するパルス同
士でRF振幅の比が同じであることから実現されるもの
と予想される。例えば、図14(a)のスロープ波形を
利用して、レーザー出力パルスを小さくした例を図15
に示す。この場合、レーザーパルス出力が低くなるため
これに応じてRF閾値は小さくなる。よってスロープが
RF閾値以下になるまでパルス出力はされないものの、
出力されるパルスのピーク値は一定に制御することがで
きる。図15の例では1番目、2番目のパルスが出力さ
れていないが、3番目のパルス以降は一定のレーザー出
力が得られている。
Further, as a result of experiments, it was confirmed that the first pulse in each laser output can be suppressed according to this method even when the same slope waveform is used. This is expected to be achieved because the ratio of RF amplitudes between adjacent pulses is the same even with different laser outputs. For example, FIG. 15 shows an example in which the laser output pulse is reduced using the slope waveform of FIG.
Shown in In this case, since the laser pulse output becomes low, the RF threshold becomes small accordingly. Therefore, although the pulse is not output until the slope falls below the RF threshold,
The peak value of the output pulse can be controlled to be constant. In the example of FIG. 15, the first and second pulses are not output, but a constant laser output is obtained after the third pulse.

【0092】このように、レーザー出力が小さくなって
RF閾値が変化しても、ファーストパルスの制御は維持
される。よって加工開始直後の幾つかのパルスが出力さ
れなくても問題の無い加工である場合、スロープ波形を
レーザー出力によらず一定に保ったままでファーストパ
ルスの制御が可能であるという特長が実現される。
Thus, even if the laser output decreases and the RF threshold value changes, the control of the first pulse is maintained. Therefore, in the case of processing that does not cause a problem even if some pulses are not output immediately after the start of processing, the feature that the first pulse can be controlled while keeping the slope waveform constant regardless of the laser output is realized. .

【0093】また一方で、レーザーパルス制御の開始時
をパルス発振の直前とするか直後とするかによって、R
F初期値を変更してもよい。例えばRF信号を減衰させ
る初期値をRF閾値よりも若干大きい値として、レーザ
ーパルス制御開始時に最初のパルスを発生させない制御
とすることもできる。この場合、確実にファーストパル
ス制御開始時のレーザー発振を停止させるために、RF
初期値にRF閾値よりも若干大きな値を設定するととも
に、次回以降のレーザー発振を得られるようにRF信号
を減衰させるよう制御する。
On the other hand, depending on whether the start of the laser pulse control is immediately before or immediately after the pulse oscillation, R
The F initial value may be changed. For example, the initial value for attenuating the RF signal may be set to a value slightly larger than the RF threshold value so that the first pulse is not generated at the start of the laser pulse control. In this case, in order to surely stop the laser oscillation at the start of the first pulse control, the RF
The initial value is set to a value slightly larger than the RF threshold value, and the RF signal is controlled so as to be attenuated so that the next and subsequent laser oscillations can be obtained.

【0094】[フィードバック制御]次に、本発明の他
の実施例として、RF信号を制御する際にレーザー出力
に基づくフィードバック制御を行う方法について説明す
る。以下の実施例では、加工動作時にレーザー光検出素
子12を用いてレーザー発振を検出し、検出されたレー
ザー光に基づいてRF信号を調整することでファースト
パルスの安定化を図っている。
[Feedback Control] Next, as another embodiment of the present invention, a method of performing feedback control based on laser output when controlling an RF signal will be described. In the following embodiments, the laser oscillation is detected using the laser light detection element 12 during the processing operation, and the RF signal is adjusted based on the detected laser light to stabilize the first pulse.

【0095】図17〜図22は、(a)加工制御信号、
(b)RF信号、(c)レーザー出力の波形の概略をそ
れぞれ示している。これらの実施例の図において示す波
形は説明のため誇張しており、各パルスのピーク値やパ
ルス幅を正確に表現したものでない。特に、加工対象物
に影響を与えない程度の微少なレーザー出力が存在する
ことを判りやすく表現するため、各図において微少出力
のピーク値を大きく表現している。また時間軸上におい
ても同様に説明のため変化部分を大きく表現している。
FIGS. 17 to 22 show (a) a processing control signal,
(B) RF signal and (c) laser output waveforms are shown schematically. The waveforms shown in the figures of these embodiments are exaggerated for explanation, and do not accurately represent the peak value or pulse width of each pulse. In particular, the peak value of the minute output is shown large in each figure in order to easily understand that there is a minute laser output that does not affect the object to be processed. In the same manner, on the time axis, the changed part is similarly shown large for the sake of explanation.

【0096】図17〜図19は、レーザー発振を完全に
停止させている状態からRF信号を低下させレーザー発
振を開始させる手順を説明している。ここで固体レーザ
ー媒質1に蓄積されたエネルギーが飽和しているときの
RF閾値をRF飽和閾値とする。
FIGS. 17 to 19 illustrate a procedure for starting the laser oscillation by lowering the RF signal from the state where the laser oscillation is completely stopped. Here, the RF threshold when the energy stored in the solid-state laser medium 1 is saturated is defined as an RF saturation threshold.

【0097】図17の実施例は、固体レーザー媒質1に
蓄積されるエネルギーが飽和しているか、これに近い状
態でレーザー発振を行っている。図17(a)に示すよ
うにレーザー発振停止時は、RF信号は最大値もしくは
十分にレーザー発振を停止できる高い値でQスイッチ3
を作動させ、レーザー発振を阻止している。レーザー発
振が停止されている状態から、制御手段13がレーザー
加工を開始させるための加工開始の制御信号を発すると
(t)、これを受けてRF信号が徐々に低下し始め
る。RF信号がRF飽和閾値以下まで低下したとき(t
)、レーザー発振が開始される。レーザー出力が開始
されると、固体レーザー媒質1に蓄積されたエネルギー
はレーザーが出力された分だけ減少するため、RF閾値
はRF飽和閾値から僅かに低下する。RF閾値が下がる
結果、RF信号はRF閾値より大きくなってレーザー発
振は再び停止される。このときのレーザー出力は極めて
僅かであり、加工対象物に影響を及ぼさない程度の極め
て微弱なものである。
In the embodiment shown in FIG. 17, laser oscillation is performed in a state where the energy stored in the solid-state laser medium 1 is saturated or close to it. As shown in FIG. 17A, when the laser oscillation is stopped, the RF signal is at the maximum value or a high value that can sufficiently stop the laser oscillation.
Is activated to prevent laser oscillation. When the control means 13 issues a processing start control signal for starting laser processing from the state where laser oscillation is stopped (t 1 ), the RF signal starts to gradually decrease in response to this. When the RF signal drops below the RF saturation threshold (t
2 ), laser oscillation starts. When the laser output is started, the energy stored in the solid-state laser medium 1 decreases by the amount of the output of the laser, so that the RF threshold slightly decreases from the RF saturation threshold. As a result of the lowering of the RF threshold, the RF signal becomes larger than the RF threshold, and the laser oscillation is stopped again. At this time, the laser output is extremely small and extremely weak without affecting the object to be processed.

【0098】この僅かなレーザー出力をレーザー光検出
素子12が検出し(t)、この時点でのRF信号値を
RF信号閾値として制御手段13に記録する。そしてR
F信号を急峻にRF初期値まで低下させてレーザー出力
を開始する(t)。このとき発生される第1のパルス
出力は、RF信号がRF閾値近傍であったためRF信号
低下によって共振器ロスが速やかに低減され、残留共振
器ロスの影響なく安定した出力が得られる。再びRF信
号を最大値もしくは十分に高い値に戻すと、レーザー出
力は停止される(t)。以後、指定されたQスイッチ
周波数に応じた周期でQスイッチ3のON/OFFを繰
り返すとともに、Qスイッチ3開放時のRF信号を徐々
に低下させる。RF信号を低下させる方法は、上述した
実施例の方法が適宜利用できる。またRF信号を急峻に
低下させたRF初期値は、ファーストパルスを抑制する
ため、記録されたRF閾値とQスイッチ周波数に応じて
決定する。
The laser light detecting element 12 detects this slight laser output (t 3 ), and records the RF signal value at this point in the control means 13 as an RF signal threshold. And R
The laser output is started by rapidly lowering the F signal to the RF initial value (t 4 ). In the first pulse output generated at this time, since the RF signal was close to the RF threshold, the loss of the resonator was quickly reduced due to the reduction of the RF signal, and a stable output was obtained without the influence of the residual resonator loss. When the RF signal is returned to the maximum value or a sufficiently high value again, the laser output is stopped (t 5 ). Thereafter, ON / OFF of the Q switch 3 is repeated at a cycle corresponding to the designated Q switch frequency, and the RF signal when the Q switch 3 is opened is gradually reduced. As a method of reducing the RF signal, the method of the above-described embodiment can be appropriately used. The RF initial value at which the RF signal is sharply reduced is determined according to the recorded RF threshold and the Q switch frequency in order to suppress the first pulse.

【0099】このように、レーザー加工時においてRF
信号を徐々に低下させ、レーザー出力が開始される時点
を検出することでRF閾値を得る方法は、固体レーザー
媒質1に蓄積されているエネルギー量に応じた適切な制
御が可能となり、より正確に制御されたレーザー発振を
得ることができる。
As described above, at the time of laser processing, RF
The method of obtaining the RF threshold value by gradually lowering the signal and detecting the time point at which the laser output is started enables appropriate control according to the amount of energy stored in the solid-state laser medium 1 and more accurately. A controlled laser oscillation can be obtained.

【0100】次に図18の実施例について説明する。図
17と同様にレーザー発振停止時は、図18(a)に示
すようにRF信号は最大値もしくは十分に高い値でQス
イッチ3を作動させレーザー発振を阻止している。レー
ザー発振停止状態から制御手段13がレーザー加工を開
始させるための加工制御信号を発すると(t)、これ
を受けてRF信号を徐々に減衰させる。減衰の方法は、
必要な周期でレーザーパルスが得られるようにRF信号
を時間に比例して、または一定割合で低減させるなど、
上述した実施例の方法が適宜利用できる。RF信号がR
F飽和閾値以下まで低下したとき(t)、レーザー発
振が開始される。図17と同様、レーザー出力が開始さ
れると、固体レーザー媒質1に蓄積されたエネルギーは
レーザーが出力された分だけ減少するため、RF閾値は
RF飽和閾値から僅かに低下する。RF閾値が下がる結
果、RF信号はRF閾値より大きくなってレーザー発振
は再び停止される。したがってこのときのレーザー出力
は極めて僅かでかつ一瞬のものであり、加工対象物に影
響を及ぼさない。このレーザー出力がレーザー光検出素
子12で検出されると(t)、所望のピークパワーを
発生させることができる程度にRF信号を低下させる
(t)。
Next, the embodiment shown in FIG. 18 will be described. As in FIG. 17, when the laser oscillation is stopped, as shown in FIG. 18A, the RF switch operates the Q switch 3 at the maximum value or a sufficiently high value to prevent the laser oscillation. When the control means 13 issues a processing control signal for starting laser processing from the laser oscillation stop state (t 1 ), the RF signal is gradually attenuated in response thereto. The method of attenuation is
The RF signal is reduced in proportion to time or at a fixed rate so that laser pulses can be obtained at the required period.
The method of the above-described embodiment can be appropriately used. RF signal is R
When it falls below the F saturation threshold (t 2 ), laser oscillation starts. As in FIG. 17, when the laser output is started, the energy stored in the solid-state laser medium 1 decreases by an amount corresponding to the output of the laser, so that the RF threshold slightly decreases from the RF saturation threshold. As a result of the lowering of the RF threshold, the RF signal becomes larger than the RF threshold, and the laser oscillation is stopped again. Therefore, the laser output at this time is very small and instantaneous, and does not affect the workpiece. When this laser output is detected by the laser light detecting element 12 (t 3 ), the RF signal is reduced to such an extent that a desired peak power can be generated (t 4 ).

【0101】パルス発生後、RF信号を元の状態、すな
わち減衰波形に戻す(t)。このときのRF閾値はエ
ネルギーを失った分RF飽和閾値よりも低くなってい
る。減衰波形にしたがって低下するRF信号が1パルス
出力後のRF閾値以下になると(t)、再び微少レー
ザー出力が発される。これをレーザー光検出素子12が
同様に検知し、所望のピークパワーを発生させることが
できる程度にRF信号を低下させる(t)。以後、Q
スイッチ3のON/OFFを繰り返すことにより、定常
状態となる。なお定常状態とは、RF電力を低下させる
ことで、固体レーザー媒質1に蓄積されていたエネルギ
ーが放出されるに従いRF閾値も低下していき、これ以
上RF閾値が下がらなくなった状態をいう。
After the pulse is generated, the RF signal is returned to the original state, that is, to the attenuation waveform (t 5 ). The RF threshold value at this time is lower than the RF saturation threshold value due to the loss of energy. When the RF signal that decreases in accordance with the attenuation waveform becomes equal to or less than the RF threshold value after one pulse is output (t 6 ), the minute laser output is emitted again. This was detected in the same manner that the laser light detecting element 12, lowering the RF signal to the extent that it is possible to generate a desired peak power (t 7). Hereafter, Q
By turning ON / OFF the switch 3 repeatedly, a steady state is established. Note that the steady state refers to a state in which the RF threshold is reduced as the energy stored in the solid-state laser medium 1 is released by reducing the RF power, and the RF threshold does not decrease any more.

【0102】このように、図18の実施例ではRF閾値
がRF飽和閾値から定常状態でのRF閾値に低下するよ
うに、微少レーザー出力を検出することで刻々とRF閾
値をモニタリングし、これに応じてRF信号を減衰させ
ていく。この方法では、その時々のRF閾値の近傍でQ
スイッチを動作させている、いいかえるとレーザー発振
を抑制するぎりぎりの共振器ロスを用いた制御を行って
いるため、正確な制御が行われ安定したパルスが得られ
る。
As described above, in the embodiment of FIG. 18, the RF threshold value is monitored every moment by detecting the minute laser output so that the RF threshold value decreases from the RF saturation threshold value to the RF threshold value in the steady state. The RF signal is attenuated accordingly. In this method, Q near the current RF threshold
Since the switch is operated, in other words, control is performed using the last resonator loss that suppresses laser oscillation, accurate control is performed and a stable pulse is obtained.

【0103】次に図19の実施例について説明する。こ
の実施例では図17、18と異なり、加工停止時でもレ
ーザー発振を完全に停止させず、加工に支障のない程度
のレーザー発振をさせておく。いいかえると、意図的に
微少レーザー出力させることによりRF閾値を常時モニ
タリングしている。このため、常にRF閾値に応じた最
適な制御を行うことができる。加工開始後は上述した図
17、18の方法が利用できる。図19では図18の方
法を使った例を示している。
Next, the embodiment shown in FIG. 19 will be described. In this embodiment, unlike in FIGS. 17 and 18, laser oscillation is not completely stopped even when processing is stopped, and laser oscillation is performed so as not to hinder processing. In other words, the RF threshold is constantly monitored by intentionally outputting a very small laser. Therefore, it is possible to always perform the optimal control according to the RF threshold. After the processing is started, the above-described methods of FIGS. 17 and 18 can be used. FIG. 19 shows an example using the method of FIG.

【0104】さらに図20の実施例について説明する。
図17〜19ではレーザー加工停止時から開始時へ移行
する場合について説明したが、図20の実施例はこれら
と逆にレーザー加工時から停止時への移行について説明
する。レーザー加工時のRF信号は図20(b)に示す
ようにレーザー出力を停止できる振幅と極小振幅とをQ
スイッチ周波数で繰り返しており、Qスイッチ3のON
/OFFを行っている。図20(a)で加工制御信号が
途絶えて加工停止が制御手段13により指示されると、
レーザー出力(c)を停止させるためにRF信号(b)
を増加させる。このとき、レーザー発振を完全に抑止す
るのでなく、加工対象物に影響を与えない微少レーザー
出力を発するようにRF信号を制御する。レーザー光検
出素子12で検出しながら微少なレーザー出力が漏れる
ようにRF信号を制御すると、徐々に固体レーザー媒質
1に蓄積されるエネルギーが増大し漏れるレーザー光が
増す。漏れレーザー光が増えたことが検出されると、R
F信号を大きくしてレーザー出力を抑止する。レーザー
出力が外部に出力されない分はエネルギーとして蓄積さ
れるため、さらにエネルギーが増大する結果、再びレー
ザー出力が漏れ始める。そうするとさらにRF信号を大
きくする必要がある。以上の理由でRF信号は図20に
示すように徐々に増加していく。
Next, the embodiment shown in FIG. 20 will be described.
In FIGS. 17 to 19, a description has been given of the case where the laser processing is shifted from the stop to the start. However, in the embodiment of FIG. 20, the shift from the laser processing to the stop is described. As shown in FIG. 20B, the RF signal at the time of laser processing has an amplitude at which laser output can be stopped and a minimum amplitude of Q.
Repeated at switch frequency, Q switch 3 ON
/ OFF is being performed. In FIG. 20A, when the machining control signal is interrupted and machining stop is instructed by the control means 13,
RF signal (b) to stop laser output (c)
Increase. At this time, the RF signal is controlled so as not to completely suppress the laser oscillation but to emit a very small laser output that does not affect the workpiece. When the RF signal is controlled so that a very small laser output leaks while being detected by the laser light detecting element 12, the energy accumulated in the solid-state laser medium 1 gradually increases, and the leaked laser light increases. When it is detected that the leakage laser light has increased, R
The laser output is suppressed by increasing the F signal. Since the portion of the laser output that is not output to the outside is stored as energy, the energy further increases, and as a result, the laser output starts to leak again. Then, it is necessary to further increase the RF signal. For the above reasons, the RF signal gradually increases as shown in FIG.

【0105】レーザー出力を停止させるだけであればR
F信号を大きくすればよいが、ただ大きくするだけでは
共振器内部の状態が判らないという問題がある。すなわ
ち、最低限のRF信号によりRF閾値近傍でレーザー出
力が停止されている状態なのか、あるいはRF信号が十
分な電力で完全にレーザー発振を抑えている状態なのか
が判別できない。前者の場合はエネルギーが最小である
ため残留共振器ロスによる影響は極めて少ないが、後者
の場合はエネルギーが高いため急にQスイッチ3を開放
すると残留共振器ロスの影響は無視できない。
To stop the laser output only, R
It is sufficient to increase the F signal, but there is a problem in that the state inside the resonator cannot be determined simply by increasing the F signal. That is, it cannot be determined whether the laser output is stopped near the RF threshold value by the minimum RF signal or whether the RF signal completely suppresses laser oscillation with sufficient power. In the former case, the effect of the residual resonator loss is extremely small because the energy is minimum, but in the latter case, the energy is high and the effect of the residual resonator loss cannot be ignored if the Q switch 3 is suddenly opened.

【0106】このため、図20では前者の状態とするよ
うに、意図的に微少レーザー出力を発するようにRF信
号を制御し最小限のエネルギーとしている。いいかえる
とこの実施例の方法は、RF閾値をモニタリングしなが
らRF閾値に近い値でレーザー発振を制御している。こ
のようにQスイッチ3によるレーザー停止後の蓄積され
た励起エネルギーの増加に応じたRF信号に制御してい
るため、レーザー加工を再開するときのQスイッチ3の
制御は常時RF閾値から行うことができるため、図21
に示すように加工再開時においても安定したパルスが得
られる。
For this reason, in FIG. 20, the RF signal is controlled so as to intentionally emit a very small laser output to minimize the energy so as to achieve the former state. In other words, the method of this embodiment controls the laser oscillation at a value close to the RF threshold while monitoring the RF threshold. As described above, since the RF signal is controlled in accordance with the increase of the stored excitation energy after the laser stop by the Q switch 3, the control of the Q switch 3 when restarting the laser processing can be always performed from the RF threshold. Fig. 21
As shown in (1), a stable pulse can be obtained even when the machining is restarted.

【0107】特に加工停止から再開までが短い場合、例
えば1ms以下で固体レーザー媒質1のYAGロッドが
飽和していない状態でも、安定した加工や印字などの作
業が行えるようになる。以上のように、完全に励起エネ
ルギーが飽和していない状態でも、再びレーザー加工を
開始する時にRF信号は常時蓄積されたエネルギーに応
じたRF閾値に制御されているため、上述した図18の
実施例の方法などを利用して適正なファーストパルス制
御が可能となる。
In particular, when the period from the stop to the restart is short, for example, even if the YAG rod of the solid laser medium 1 is not saturated for 1 ms or less, operations such as stable processing and printing can be performed. As described above, even when the excitation energy is not completely saturated, the RF signal is always controlled to the RF threshold value according to the accumulated energy when laser processing is started again. Appropriate fast pulse control can be performed using the method of the example.

【0108】以上説明した実施例ではレーザー出力をパ
ルス状に出力させるパルス発振の場合を主に説明した。
図22に示す実施例ではパルス状でなく、レーザーを連
続発振させたCW発振の出力を得る場合に本発明を利用
した例について説明する。CW発振の場合もQCW発振
と同様に、RF信号を急峻に0にすると残留共振器ロス
の影響を受けて最初の立ち上がり時のレーザーパワーが
安定しないという問題がある。このため図22では、加
工制御信号(a)を受けた後、RF信号(b)を徐々に
減少させていく。RF信号がRF飽和閾値以下になると
レーザー出力(c)が発振され始めるが、RF信号を急
峻に変化させることなくレーザー出力が所定の範囲内の
値となるようにRF信号を制御し続け、蓄積されたエネ
ルギーを放出していく。この方法によれば、蓄積された
エネルギーを一気に放出させないため、立ち上がりの安
定したCW発振によるレーザー出力を得ることができ
る。
In the above-described embodiment, the case of the pulse oscillation in which the laser output is output in the form of a pulse has been mainly described.
In the embodiment shown in FIG. 22, an example will be described in which the present invention is used to obtain a CW oscillation output in which a laser is continuously oscillated instead of a pulse. In the case of the CW oscillation, similarly to the QCW oscillation, if the RF signal is sharply set to 0, there is a problem that the laser power at the first rise is not stabilized due to the influence of the residual resonator loss. For this reason, in FIG. 22, after receiving the processing control signal (a), the RF signal (b) is gradually reduced. When the RF signal falls below the RF saturation threshold, the laser output (c) starts to oscillate. However, the RF signal is continuously controlled so that the laser output becomes a value within a predetermined range without abrupt change of the RF signal, and accumulation is performed. It releases the energy that was given. According to this method, since the stored energy is not released at a stroke, a laser output by CW oscillation with a stable rising can be obtained.

【0109】以上の方法により安定したパルスレーザー
光を得ることができ、このレーザー出力がレーザーマー
キングやレーザー加工などに利用される。図23にレー
ザーの加工位置を制御するためのガルバノスキャナ光学
系の概略を示す。図23(a)はレーザー発振器のスキ
ャナ部の側面図、(b)は平面図を示す。図23(b)
に示す座標X、Yは加工平面の座標軸を示している。こ
の図に示すスキャナ部は、レーザビームのビーム径を拡
大するビームエキスパンダ21と、ガルバノスキャナミ
ラー22を構成するXミラー22X、Yミラー22Y
と、これらのガルバノスキャナミラー22をそれぞれ駆
動制御するXスキャナー16X、Yスキャナー16Y
と、集光レンズであるFθレンズ24を有する。ガルバ
ノスキャナミラー22は、透明な基材に誘電体多層膜で
形成されたものが使用される。
A stable pulsed laser beam can be obtained by the above method, and this laser output is used for laser marking and laser processing. FIG. 23 schematically shows a galvano scanner optical system for controlling a laser processing position. FIG. 23A is a side view of the scanner unit of the laser oscillator, and FIG. FIG. 23 (b)
Indicate the coordinate axes of the machining plane. The scanner section shown in FIG. 1 includes a beam expander 21 for expanding a beam diameter of a laser beam, and an X mirror 22X and a Y mirror 22Y constituting a galvano scanner mirror 22.
And an X scanner 16X and a Y scanner 16Y for driving and controlling these galvano scanner mirrors 22, respectively.
And an Fθ lens 24 as a condenser lens. As the galvano-scanner mirror 22, a mirror made of a transparent base material and a dielectric multilayer film is used.

【0110】レーザー発振器から発振されたレーザー光
は矢印に示すようにビームエキスパンダ21に入射され
て、所望の倍率に拡大される。拡大されたレーザー光
は、Xスキャナー16X、Yスキャナー16Yにより角
度制御されたXミラー22X、Yミラー22YによりX
方向、Y方向の加工位置が制御される。レーザー光のO
N/OFFとXスキャナー23X、Yスキャナー23Y
による位置制御により、所望のレーザー加工やマーキン
グが行える。
The laser light oscillated from the laser oscillator is incident on the beam expander 21 as shown by the arrow, and is expanded to a desired magnification. The expanded laser light is converted into an X beam by an X mirror 22X and a Y mirror 22Y whose angles are controlled by an X scanner 16X and a Y scanner 16Y.
The processing position in the direction and the Y direction is controlled. O of laser light
N / OFF and X scanner 23X, Y scanner 23Y
The desired laser processing and marking can be performed by the position control based on.

【0111】ガルバノスキャナミラーを使用したレーザ
ー発振器で加工を行う場合に、本発明の実施例で説明し
たレーザー光の検出を行うには、レーザーの光軸上でガ
ルバノスキャナミラー22の後ろに配置した検知センサ
であるレーザー光検出素子12を用いることができる。
When processing is performed with a laser oscillator using a galvano scanner mirror, the laser beam described in the embodiment of the present invention is disposed behind the galvano scanner mirror 22 on the optical axis of the laser. The laser light detection element 12 which is a detection sensor can be used.

【0112】レーザー光検出素子12は、ガルバノスキ
ャナミラー22を透過した光を受光している。レーザー
光検出素子12でレーザー光の検出を行う方法は、図2
3に示すようにレーザー発振器に備えられているQスイ
ッチの故障を検出するためのセンサをレーザー光検出素
子12として利用できるため、既存の機構を利用して実
現できるというメリットがある。
The laser light detecting element 12 receives the light transmitted through the galvano scanner mirror 22. The method of detecting laser light with the laser light detecting element 12 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, since a sensor for detecting a failure of the Q-switch provided in the laser oscillator can be used as the laser light detecting element 12, there is an advantage that it can be realized by using an existing mechanism.

【0113】またRF信号の制御を行うに先立ち、加工
開始前に機械式シャッタ6などの遮光手段により加工面
に対し遮光した状態で制御を行って、Qスイッチ周波数
や励起エネルギーに応じたRF信号の値や波形を最適化
しておくことができる。RF閾値などを測定して、この
値に基づいて最適な初期値を算出してもよい。さらにこ
のときに得られたデータをテーブルなどに記憶してお
き、この値に基づいて実際の加工動作を開始することも
できる。RF信号制御パラメータ設定のための光学系
は、上述した図9の構成が利用できる。通常の加工動作
では機械式シャッタ6は開いている。RF信号制御パラ
メータを設定する場合は、機械式シャッタ6を閉じた状
態で上述した図17〜図22に示した制御を行い、パラ
メータを最適に設定し記憶手段(図示しないが制御手段
13に接続される)に保存し、加工時はその設定に基づ
いて行う。励起光の設定が変更された直後や加工動作を
行う直後など加工動作を行っていない間に上記の動作を
行い、RF閾値を設定する。
Prior to the control of the RF signal, the control is performed in a state where the processing surface is shielded from light by a light shielding means such as a mechanical shutter 6 before the processing is started, and the RF signal corresponding to the Q switch frequency or the excitation energy is controlled. Value and waveform can be optimized. An RF threshold or the like may be measured, and an optimal initial value may be calculated based on this value. Further, the data obtained at this time can be stored in a table or the like, and the actual machining operation can be started based on this value. The configuration of FIG. 9 described above can be used for an optical system for setting RF signal control parameters. In a normal processing operation, the mechanical shutter 6 is open. When setting the RF signal control parameters, the control shown in FIGS. 17 to 22 is performed with the mechanical shutter 6 closed, and the parameters are set optimally and stored in a storage unit (not shown, connected to the control unit 13). Is performed), and processing is performed based on the settings. The above operation is performed while the processing operation is not performed, for example, immediately after the setting of the excitation light is changed or immediately after the processing operation is performed, and the RF threshold value is set.

【0114】また本発明の実施例に係るレーザー発振器
およびそのレーザーパルス制御方法では、機械式シャッ
タ6などで遮光してRF閾値など各値を設定する方法の
みならず、実際の印字加工時など作業中にレーザー光検
出素子12で微少レーザー出力を検出しながらレーザー
光が漏れ始めたときの値をRF閾値として記録すること
ができる。このため加工前の測定が不要となり、装置内
で自動的にRF閾値を演算させて便利に使用できるメリ
ットが享受できる。
In the laser oscillator and the laser pulse control method according to the embodiment of the present invention, not only a method of setting each value such as an RF threshold value by blocking light with a mechanical shutter 6 or the like, but also a work such as an actual printing process. While the laser light detecting element 12 detects the minute laser output, the value when the laser light starts to leak can be recorded as the RF threshold value. For this reason, the measurement before processing becomes unnecessary, and the merit that the RF threshold value is automatically calculated in the apparatus and can be used conveniently can be enjoyed.

【0115】以上の実施例の方法であれば、励起光強度
やQスイッチ周波数などによらず安定したピークパワー
のファーストパルスを得ることができる。また装置の状
態に応じた最適で正確な制御を行える結果、励起エネル
ギーの経時劣化による影響を回避できるというメリット
もある。一般にレーザー加工機はユーザーの設定に関わ
らず、例えば冷却水温や環境温度等の変動によって各種
の条件や励起エネルギーが変動することがある。以上の
実施例ではフィードバック制御で微少レーザー出力の漏
れ光を検出し、かつその有無だけでなく強弱に応じて一
定にするようにレーザー加工機を自動制御しているた
め、条件に関わらず安定した動作が期待できる。
According to the method of the above embodiment, a first pulse having a stable peak power can be obtained irrespective of the excitation light intensity, the Q switch frequency, and the like. In addition, as a result of being able to perform optimal and accurate control according to the state of the apparatus, there is also an advantage that the influence of deterioration with time of the excitation energy can be avoided. In general, various conditions and excitation energies of a laser beam machine may fluctuate irrespective of a user's setting, for example, due to fluctuations in cooling water temperature, environmental temperature, and the like. In the above embodiment, the laser beam machine is automatically controlled so that the leakage light of the small laser output is detected by the feedback control, and the laser beam machine is automatically controlled so as to be constant according to the strength as well as the presence or absence of the laser beam. Operation can be expected.

【0116】さらに本発明の実施例を実現するための特
別な機構や回路を必要としないため、コスト面でのメリ
ットも享受できる。さらにまた、加工停止後で励起エネ
ルギーが飽和する前に再度加工を開始する場合にも、安
定したピークパワーのファーストパルスを得ることがで
きる。加えて、CW発振による加工時においても立ち上
がり時にファーストパルスの影響がない加工が可能とな
る。
Further, since no special mechanism or circuit for realizing the embodiment of the present invention is required, a merit in cost can be enjoyed. Furthermore, even when the processing is started again after the processing is stopped and before the excitation energy is saturated, a first pulse having a stable peak power can be obtained. In addition, even during machining by CW oscillation, machining without the influence of the first pulse at the time of rising can be performed.

【0117】[0117]

【発明の効果】本発明のレーザー発振器およびそのレー
ザーパルス制御方法は、RF初期値と傾きを調整するこ
とで、発振初期のパルス出力を安定させることを特長と
する。これによって、レーザーのパワーに関わらず、例
えばレーザーパワーが弱いときでも安定したピークパワ
ーのレーザーパルスを得ることができ、高精度の加工が
可能となる。特に、出力されるレーザーパワーが弱い場
合でも、出力パルスが不安定になることを防止して、所
望の安定したピークパワーで各パルスを得ることができ
る特長が実現される。これは、本発明のレーザー発振器
およびそのレーザーパルス制御方法がレーザー出力に応
じてQスイッチをONにするRF信号の振幅を調整する
構成としているからである。
The laser oscillator and the laser pulse control method of the present invention are characterized in that the pulse output at the initial stage of oscillation is stabilized by adjusting the initial RF value and the slope. Thereby, regardless of the power of the laser, for example, even when the laser power is weak, a laser pulse having a stable peak power can be obtained, and high-precision processing can be performed. In particular, even when the output laser power is weak, it is possible to prevent the output pulse from becoming unstable and to achieve a feature that each pulse can be obtained with a desired stable peak power. This is because the laser oscillator and the laser pulse control method of the present invention are configured to adjust the amplitude of the RF signal for turning on the Q switch according to the laser output.

【0118】本発明は、まずレーザー出力に応じて加工
開始時のRF初期値を調整することで、ファーストパル
スの抑制を行うことを特長とする。これによってQスイ
ッチ周波数が高い場合でも、発振初期のパルスを制御し
て安定かつ高品質なファーストパルス出力を得ることが
でき、半導体のシリコンチップに直接印字する等、処理
対象に応じた繊細な加工、印字が可能となる。
The present invention is characterized in that first pulses are suppressed by first adjusting the RF initial value at the start of processing according to the laser output. As a result, even when the Q-switch frequency is high, it is possible to obtain a stable and high-quality first pulse output by controlling the initial pulse of oscillation, and to perform delicate processing according to the processing target, such as printing directly on a semiconductor silicon chip. , Can be printed.

【0119】さらに本発明では、Qスイッチ開放時のR
F信号を徐々に小さくすることで、ファーストパルスに
続く2番目、3番目以降のパルスも制御できる方法を実
現している。特に指数関数状のスロープを適用すること
で、RF初期値に関わらず簡単な制御で安定した出力を
得ることができる。直線状のスロープを用いて2番目の
パルス以降の制御を行うことは困難であるが、等比級数
状のカーブを利用すれば2番目以降のパルスが抑制され
てピーク値が揃う特性を利用したものである。この方法
によれば、RF初期値を一定にしたまま公比を調整する
ことでもピーク値の安定化が図れるので、制御も簡単に
できる。特に、最初のレーザー出力が発振されないため
に次のパルスで閾値が変動するなどの問題を回避でき
る。この方法は、ファーストパルスから数パルスの発振
がなくても問題とならない加工であれば、RF初期値の
調整を省略した簡単な制御でパルスのピーク値を制御で
きるという特長が実現される。
Further, according to the present invention, when the Q switch is opened, R
By gradually reducing the F signal, a method of controlling the second, third and subsequent pulses following the first pulse is realized. In particular, by applying an exponential slope, a stable output can be obtained with simple control regardless of the RF initial value. It is difficult to control the second and subsequent pulses using a linear slope. However, if a geometric series curve is used, the characteristic that the second and subsequent pulses are suppressed and the peak values are uniform is used. Things. According to this method, the peak value can be stabilized by adjusting the common ratio while keeping the RF initial value constant, so that control can be simplified. In particular, it is possible to avoid the problem that the threshold value fluctuates in the next pulse because the first laser output is not oscillated. This method has the advantage that the peak value of the pulse can be controlled by simple control without adjusting the RF initial value, if the processing does not cause a problem even if oscillation of several pulses from the first pulse does not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るレーザ発振器の構成を
示す概略図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a laser oscillator according to one embodiment of the present invention.

【図2】Qスイッチの一例を示す概略側面図FIG. 2 is a schematic side view showing an example of a Q switch.

【図3】RF信号初期値をRF最大値とするときのRF
信号の振幅に対するレーザーパルス出力の波形を示す概
略波形図
FIG. 3 shows an RF when an RF signal initial value is set to an RF maximum value.
Schematic waveform diagram showing the waveform of the laser pulse output with respect to the signal amplitude

【図4】RF信号初期値をRF閾値とするときのRF信
号の振幅に対するレーザーパルス出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 4 is a schematic waveform diagram showing a waveform of a laser pulse output with respect to an amplitude of an RF signal when an RF signal initial value is set as an RF threshold value.

【図5】レーザー出力が低い場合のRF信号の振幅に対
するレーザーパルス出力の波形を示す概略波形図
FIG. 5 is a schematic waveform diagram showing the waveform of a laser pulse output with respect to the amplitude of an RF signal when the laser output is low.

【図6】Qスイッチ周波数が低い場合のRF信号の振幅
に対するレーザーパルス出力の波形を示す概略波形図
FIG. 6 is a schematic waveform diagram showing a waveform of a laser pulse output with respect to an amplitude of an RF signal when a Q-switch frequency is low.

【図7】Qスイッチ周波数が比較的低い場合のRF信号
の振幅に対するレーザーパルス出力の波形を示す概略波
形図
FIG. 7 is a schematic waveform diagram showing a waveform of a laser pulse output with respect to an amplitude of an RF signal when a Q-switch frequency is relatively low.

【図8】Qスイッチ周波数が高い場合のRF信号の振幅
に対するレーザーパルス出力の波形を示す概略波形図
FIG. 8 is a schematic waveform diagram showing the waveform of a laser pulse output with respect to the amplitude of an RF signal when the Q-switch frequency is high.

【図9】本発明の一実施例に係るレーザ発振器でRF閾
値を測定する状態を示す概略図
FIG. 9 is a schematic diagram showing a state where an RF threshold value is measured by a laser oscillator according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例に係るレーザ発振器でQス
イッチにRF信号を印加するQスイッチ制御回路の一例
を示すブロック図
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a Q switch control circuit for applying an RF signal to a Q switch in the laser oscillator according to one embodiment of the present invention.

【図11】RF信号をスロープ状に減衰させる場合のR
F信号の振幅に対するレーザパルス出力の波形を示す概
略波形図
FIG. 11 is a graph showing an R signal when the RF signal is attenuated in a slope shape;
Schematic waveform diagram showing the waveform of the laser pulse output with respect to the amplitude of the F signal

【図12】RF信号のスロープを緩やかにした場合のR
F信号の振幅に対するレーザパルス出力の波形を示す概
略波形図
FIG. 12 is a graph showing R when the slope of the RF signal is made gentle;
Schematic waveform diagram showing the waveform of the laser pulse output with respect to the amplitude of the F signal

【図13】RF信号のスロープを急峻にした場合のRF
信号の振幅に対するレーザパルス出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 13 shows an RF signal when the slope of the RF signal is steep.
Schematic waveform diagram showing waveform of laser pulse output with respect to signal amplitude

【図14】本発明の一実施例に係る指数関数状に減衰す
るスロープを用いた場合のRF信号の振幅に対するレー
ザパルス出力の波形を示す概略波形図
FIG. 14 is a schematic waveform diagram showing a waveform of a laser pulse output with respect to an amplitude of an RF signal when an exponentially attenuating slope according to one embodiment of the present invention is used

【図15】本発明の一実施例に係る指数関数状に減衰す
るスロープを用いた場合のRF信号の振幅に対するレー
ザパルス出力の波形を示す概略波形図
FIG. 15 is a schematic waveform diagram showing the waveform of a laser pulse output with respect to the amplitude of an RF signal when an exponentially attenuating slope according to one embodiment of the present invention is used

【図16】図10の各ブロックにおける信号波形を示す
概略波形図
FIG. 16 is a schematic waveform diagram showing a signal waveform in each block of FIG. 10;

【図17】本発明の他の実施例に係るレーザ発振器の加
工制御信号、RF信号、レーザー出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 17 is a schematic waveform diagram showing waveforms of a processing control signal, an RF signal, and a laser output of a laser oscillator according to another embodiment of the present invention.

【図18】本発明の他の実施例に係るレーザ発振器の加
工制御信号、RF信号、レーザー出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 18 is a schematic waveform diagram showing waveforms of a processing control signal, an RF signal, and a laser output of a laser oscillator according to another embodiment of the present invention.

【図19】本発明の他の実施例に係るレーザ発振器の加
工制御信号、RF信号、レーザー出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 19 is a schematic waveform diagram showing waveforms of a processing control signal, an RF signal, and a laser output of a laser oscillator according to another embodiment of the present invention.

【図20】本発明の他の実施例に係るレーザ発振器の加
工制御信号、RF信号、レーザー出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 20 is a schematic waveform diagram showing waveforms of a processing control signal, an RF signal, and a laser output of a laser oscillator according to another embodiment of the present invention.

【図21】本発明の他の実施例に係るレーザ発振器の加
工制御信号、RF信号、レーザー出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 21 is a schematic waveform diagram showing waveforms of a processing control signal, an RF signal, and a laser output of a laser oscillator according to another embodiment of the present invention.

【図22】本発明の他の実施例に係るレーザ発振器の加
工制御信号、RF信号、レーザー出力の波形を示す概略
波形図
FIG. 22 is a schematic waveform diagram showing waveforms of a processing control signal, an RF signal, and a laser output of a laser oscillator according to another embodiment of the present invention.

【図23】本発明の一実施例に係るガルバノスキャナを
用いたレーザー発振器のスキャナ部を示す概略図
FIG. 23 is a schematic diagram showing a scanner unit of a laser oscillator using a galvano scanner according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…固体レーザー媒質 2…励起用光源 3…Qスイッチ 4…全反射ミラー 5…出力ミラー 6…機械式シャッタ 6A…機械式シャッタ 6B…機械式シャッタ 7…合成石英ガラス 8…圧電体素子 9…高周波電源 10…ハーフミラー 11…レーザー波長透過フィルタ 12…レーザー出力検出センサ 13…スロープ波形発生回路 14…高周波発生回路 15…高周波変調回路 16…高周波増幅回路 17…インピーダンスマッチング回路 18…加工制御回路 19…Qスイッチ制御回路 21…ビームエキスパンダ 22…ガルバノスキャナミラー 22X…Xミラー 22Y…Yミラー 23X…Xスキャナー 23Y…Yスキャナー 24…Fθレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid laser medium 2 ... Excitation light source 3 ... Q switch 4 ... Total reflection mirror 5 ... Output mirror 6 ... Mechanical shutter 6A ... Mechanical shutter 6B ... Mechanical shutter 7 ... Synthetic quartz glass 8 ... Piezoelectric element 9 ... High frequency power supply 10 Half mirror 11 Laser wavelength transmission filter 12 Laser output detection sensor 13 Slope waveform generation circuit 14 High frequency generation circuit 15 High frequency modulation circuit 16 High frequency amplification circuit 17 Impedance matching circuit 18 Processing control circuit 19 … Q switch control circuit 21… Beam expander 22… Galvano scanner mirror 22X… X mirror 22Y… Y mirror 23X… X scanner 23Y… Y scanner 24… Fθ lens

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体レーザー媒質と、前記固体レーザー
媒質を励起するための励起用光源と、前記固体レーザー
媒質から出射されるレーザー光の光軸上に位置する全反
射ミラーと、前記固体レーザー媒質を介して前記全反射
ミラーと対向する出力ミラーと、前記全反射ミラーと前
記出力ミラーとの間で前記固体レーザー媒質から出射さ
れるレーザの光軸上に配されて前記レーザー光をパルス
発振させるQスイッチを備えるレーザー発振器におい
て、 前記Qスイッチに印加される高周波信号の周波数を設定
するQスイッチ周波数設定手段と、前記レーザー発振器
からのレーザー出力を遮断することのできる最小の高周
波信号値に基づいて閾値を設定する閾値設定手段と、レ
ーザー発振開始時にレーザー出力を一定に保持するよう
前記閾値設定手段により設定された閾値と前記Qスイッ
チ周波数設定手段により設定されたQスイッチ周波数に
基づいてレーザー発振開始時の高周波信号の初期値を設
定する初期値設定手段を備えるレーザー発振器。
A solid-state laser medium; an excitation light source for exciting the solid-state laser medium; a total reflection mirror positioned on an optical axis of laser light emitted from the solid-state laser medium; An output mirror opposed to the total reflection mirror via a mirror, and a laser beam arranged between the total reflection mirror and the output mirror on an optical axis of a laser emitted from the solid-state laser medium, thereby causing the laser light to oscillate. In a laser oscillator having a Q switch, based on a Q switch frequency setting means for setting a frequency of a high frequency signal applied to the Q switch, and a minimum high frequency signal value capable of cutting off a laser output from the laser oscillator. Threshold setting means for setting a threshold, and the threshold setting means for maintaining a constant laser output at the start of laser oscillation. Laser oscillator comprising an initial value setting means for setting an initial value of the laser oscillation start time of the high-frequency signal based on the Q-switching frequency set by the set threshold the Q-switching frequency setting means by.
【請求項2】 前記初期値設定手段が前記高周波信号の
初期値を前記閾値よりも小さい値に設定することを特徴
とする請求項1記載のレーザー発振器。
2. The laser oscillator according to claim 1, wherein said initial value setting means sets an initial value of said high-frequency signal to a value smaller than said threshold value.
【請求項3】 前記レーザー発振器がさらにレーザー発
振開始時のレーザー出力パルス群を一定に保持するよう
に前記高周波信号を初期値から徐々に減衰させる減衰手
段を備える請求項1記載のレーザー発振器。
3. The laser oscillator according to claim 1, further comprising an attenuating means for gradually attenuating the high-frequency signal from an initial value so as to keep a laser output pulse group at the start of laser oscillation constant.
【請求項4】 前記減衰手段が前記高周波信号を初期値
から指数関数状に減衰させることを特徴とする請求項3
記載のレーザー発振器。
4. The attenuating means attenuates the high-frequency signal exponentially from an initial value.
The described laser oscillator.
【請求項5】 前記レーザー発振器はさらに高周波信号
閾値を測定するためのレーザー出力検出センサを備える
ことを特徴とする請求項1乃至4記載のレーザー発振
器。
5. The laser oscillator according to claim 1, wherein the laser oscillator further includes a laser output detection sensor for measuring a high-frequency signal threshold.
【請求項6】 発振開始時にレーザー発振器から出力さ
れるパルス群を制御するレーザーパルス制御方法であっ
て、 Qスイッチに印加される高周波信号の周波数を設定する
Qスイッチ周波数を設定する工程と、前記レーザー発振
器からのレーザー出力を遮断することのできる最小の高
周波信号値である閾値を設定する工程と、レーザー発振
開始時にレーザー出力を一定に保持するよう設定された
閾値とQスイッチ周波数に基づいてレーザー発振開始時
の高周波信号の初期値を設定する工程を含むレーザーパ
ルス制御方法。
6. A laser pulse control method for controlling a pulse group output from a laser oscillator at the start of oscillation, comprising: setting a Q switch frequency for setting a frequency of a high frequency signal applied to a Q switch; Setting a threshold value that is a minimum high-frequency signal value at which laser output from the laser oscillator can be cut off; A laser pulse control method including a step of setting an initial value of a high-frequency signal at the start of oscillation.
【請求項7】 高周波信号の閾値を設定する工程が、レ
ーザー出力検出センサにて閾値を測定する工程を含むこ
とを特徴とする請求項6記載のレーザーパルス制御方
法。
7. The laser pulse control method according to claim 6, wherein the step of setting the threshold value of the high-frequency signal includes the step of measuring the threshold value with a laser output detection sensor.
【請求項8】 高周波信号の閾値を設定する工程が、励
起エネルギーに基づいて閾値を推定する工程を含むこと
を特徴とする請求項6記載のレーザーパルス制御方法。
8. The laser pulse control method according to claim 6, wherein the step of setting the threshold of the high-frequency signal includes the step of estimating the threshold based on the excitation energy.
【請求項9】 高周波信号閾値の測定値と推定値を対比
することでレーザー発振器の光学系の異常を検出する工
程を含むことを特徴とする請求項7または8記載のレー
ザーパルス制御方法。
9. The laser pulse control method according to claim 7, further comprising a step of comparing the measured value of the high-frequency signal threshold value with the estimated value to detect an abnormality in the optical system of the laser oscillator.
【請求項10】 レーザー発振開始時のレーザー出力パ
ルス群を一定に保持するように前記高周波信号を初期値
から指数関数状に減衰させる工程をさらに含むことを特
徴とする請求項6記載のレーザーパルス制御方法。
10. The laser pulse according to claim 6, further comprising a step of exponentially attenuating the high-frequency signal from an initial value so as to keep a laser output pulse group at the start of laser oscillation constant. Control method.
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