JP2005037267A - パルスレーザ装置の出力モニタ方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｓ／Ｎ比を向上でき、時間応答性を任意に設定し得、正確な出力の計測を行うことができるパルスレーザ装置の出力モニタ方法及び装置を提供する。
【解決手段】パルス発振されるレーザ光を受光して電気信号に変換するピンフォトダイオード６と、前記電気信号を一次積分してパルスエネルギー波形を得る一次積分回路７と、該一次積分回路７で得られたパルスエネルギー波形を二次積分することにより平滑化して平均エネルギーを得る二次積分回路８と、該二次積分回路８で得られた平均エネルギーを増幅して、外部制御機器１０へ出力する増幅回路９とから出力モニタＭを構成し、前記外部制御機器１０からの制御指令に基づき、前記一次積分回路７で得られたパルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングを行い、入射光量に比例したパルスエネルギーを外部制御機器１０へ出力させるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルスレーザ装置の出力モニタ方法及び装置に関するものである。

図３は従来のパルスレーザ装置の一例を示す概要構成図であって、１はＮｄ−ＹＡＧ等のレーザ媒質、２はレーザ媒質１を励起させるためのフラッシュランプ等の励起光源、３は励起光源２に電流を供給する電源回路、４，５はミラーであり、レーザ光の発振時には、電源回路３から励起光源２に電流を供給し、レーザ媒質１を励起光源２により励起させてレーザ光を出射させ、該レーザ光をミラー４，５間で共振させて出射させるようになっている。

尚、パルスレーザ装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
特開平１１−２８７７０７号公報

ところで、前述の如きパルスレーザ装置においては、パルス発振されるレーザ光の出力を正確に計測する必要があるため、レーザ媒質１の光軸延長線上に、レーザ光を受光する出力モニタＭを設置し、該出力モニタＭによって計測されたレーザ光の出力に基づいて、励起光源２へ供給する電流値をフィードバック制御したりすることが行われている。

しかしながら、前述の如きパルスレーザ装置から出力される尖頭値が高く且つパルス幅の小さいレーザ光の場合、平均すると出力はほとんどなく、単に市販の計測装置を出力モニタＭとして用いたのでは、Ｓ／Ｎ比や時間応答性が悪く、充分な性能が得られないことから、正確な出力の計測を行うことが困難となっており、しかも、サイズが大きくてコストも高くなっていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、Ｓ／Ｎ比を向上でき、時間応答性を任意に設定し得、正確な出力の計測を行うことができるパルスレーザ装置の出力モニタ方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、パルス発振されるレーザ光をピンフォトダイオードで受光して電気信号に変換し、該電気信号を一次積分することによりパルスエネルギー波形を得、該パルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングを行い、入射光量に比例したパルスエネルギーを出力すると共に、
前記パルスエネルギー波形を二次積分することにより平滑化して平均エネルギーを出力することを特徴とするパルスレーザ装置の出力モニタ方法にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

パルス発振されるレーザ光は、ピンフォトダイオードで受光されて電気信号に変換され、該電気信号が一次積分されることによりパルスエネルギー波形が得られ、該パルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングが行われ、入射光量に比例したパルスエネルギーが出力されると共に、前記パルスエネルギー波形が二次積分されることにより平滑化されて平均エネルギーが出力される。

この結果、平均すると出力がほとんどなくなるような、尖頭値が高く且つパルス幅の小さいレーザ光であっても、Ｓ／Ｎ比や時間応答性を悪化させることなく、レーザ光出力としてのパルスエネルギーと平均エネルギーの両方を同時に且つ正確に計測することが可能となる。

前記パルスレーザ装置の出力モニタ方法においては、平均エネルギーを増幅して出力するようにすることができ、このようにすると、前記平均エネルギーは、増幅されて外部制御機器へ出力されるため、該外部制御機器へ出力される途中で仮にノイズを拾ったとしてもその影響をより受けにくくすることが可能となる。

又、本発明は、パルス発振されるレーザ光を受光して電気信号に変換するピンフォトダイオードと、
該ピンフォトダイオードで変換された電気信号を一次積分してパルスエネルギー波形を得る一次積分回路と、
該一次積分回路で得られたパルスエネルギー波形を二次積分することにより平滑化して平均エネルギーを出力する二次積分回路とを備え、
外部制御機器からの制御指令に基づき、前記一次積分回路で得られたパルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングを行い、入射光量に比例したパルスエネルギーを出力させるよう構成したことを特徴とするパルスレーザ装置の出力モニタ装置にかかるものである。

パルス発振されるレーザ光は、ピンフォトダイオードで受光されて電気信号に変換され、該ピンフォトダイオードで変換された電気信号が一次積分回路で一次積分されてパルスエネルギー波形が得られ、外部制御機器からの制御指令に基づき、前記一次積分回路で得られたパルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングが行われ、入射光量に比例したパルスエネルギーが外部制御機器へ出力されると共に、前記一次積分回路で得られたパルスエネルギー波形は、二次積分回路で二次積分されることにより平滑化されて平均エネルギーが前記外部制御機器へ出力される。

このように、センサとしてのピンフォトダイオードと、時定数を任意に変換できる電子回路とを一体として出力モニタを構成したことにより、平均すると出力がほとんどなくなるような、尖頭値が高く且つパルス幅の小さいレーザ光であっても、Ｓ／Ｎ比や時間応答性を悪化させることなく、レーザ光出力としてのパルスエネルギーと平均エネルギーの両方を同時に且つ正確に計測することが可能となり、又、装置としてもコンパクト化並びにコスト低減を図ることが可能となる。

前記パルスレーザ装置の出力モニタ装置においては、一次積分回路をコンデンサと抵抗器とから構成することができ、又、二次積分回路をオペアンプと抵抗器とコンデンサとから構成することができる。

又、前記パルスレーザ装置の出力モニタ装置においては、二次積分回路で得られた平均エネルギーを増幅して出力する増幅回路を有するようにすることができ、このようにすると、二次積分回路で得られた平均エネルギーは、増幅回路で増幅されて外部制御機器へ出力されるため、該外部制御機器へ出力される途中で仮にノイズを拾ったとしてもその影響をより受けにくくすることが可能となる。

更に又、前記パルスレーザ装置の出力モニタ装置においては、増幅回路をオペアンプと可変抵抗器と抵抗器とから構成することができる。

本発明の請求項１〜７記載のパルスレーザ装置の出力モニタ方法及び装置によれば、Ｓ／Ｎ比を向上でき、時間応答性を任意に設定し得、正確な出力の計測を行うことができるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、
パルス発振されるレーザ光を受光して電気信号に変換するピンフォトダイオード６と、
該ピンフォトダイオード６で変換された電気信号を一次積分してパルスエネルギー波形を得る一次積分回路７と、
該一次積分回路７で得られたパルスエネルギー波形を二次積分することにより平滑化して平均エネルギーを得る二次積分回路８と、
該二次積分回路８で得られた平均エネルギーを増幅して、パソコンやシーケンサ等の外部制御機器１０へ出力する増幅回路９とから出力モニタＭを構成し、
前記外部制御機器１０からの制御指令に基づき、前記一次積分回路７で得られたパルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングを行い、入射光量に比例したパルスエネルギーを外部制御機器１０へ出力させるようにしたものである。

本図示例の場合、前記一次積分回路７は、コンデンサ７ａと抵抗器７ｂとから構成し、前記二次積分回路８は、オペアンプ８ａと抵抗器８ｂとコンデンサ８ｃとから構成し、前記増幅回路９は、オペアンプ９ａと可変抵抗器９ｂと抵抗器９ｃとから構成してある。

尚、前記増幅回路９における増幅率Ｄは、可変抵抗器９ｂの抵抗値をＶＲ１、抵抗器９ｃの抵抗値をＲ４とした場合、
Ｄ＝１＋ＶＲ１／Ｒ４
となる。

又、前記ピンフォトダイオード６で受光されるレーザ光入力と、一次積分回路７で得られるパルスエネルギー波形と、外部制御機器１０へ出力されるパルスエネルギーと、外部制御機器１０へ出力される平均エネルギーとの関係は、例えば、図２に示すようになる。

次に、上記図示例の作用を説明する。

パルス発振されるレーザ光は、ピンフォトダイオード６で受光されて電気信号に変換され、該ピンフォトダイオード６で変換された電気信号が一次積分回路７で一次積分されてパルスエネルギー波形が得られ、パソコンやシーケンサ等の外部制御機器１０からの制御指令に基づき、前記一次積分回路７で得られたパルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングが行われ、入射光量に比例したパルスエネルギーが外部制御機器１０へ出力される。

前記一次積分回路７で得られたパルスエネルギー波形は、二次積分回路８で二次積分されることにより平滑化されて平均エネルギーが得られる。

ここで、前記二次積分回路８で得られた平均エネルギーをそのまま前記外部制御機器１０へ出力することも可能ではあるが、本図示例の場合、前記二次積分回路８で得られた平均エネルギーは、増幅回路９で増幅されて外部制御機器１０へ出力されるため、該外部制御機器１０へ出力される途中で仮にノイズを拾ったとしてもその影響をより受けにくくすることが可能となっている。

このように、センサとしてのピンフォトダイオード６と、時定数を任意に変換できる電子回路とを一体として出力モニタＭを構成したことにより、平均すると出力がほとんどなくなるような、尖頭値が高く且つパルス幅の小さいレーザ光であっても、Ｓ／Ｎ比や時間応答性を悪化させることなく、レーザ光出力としてのパルスエネルギーと平均エネルギーの両方を同時に且つ正確に計測することが可能となり、又、装置としてもコンパクト化並びにコスト低減を図ることが可能となる。

こうして、Ｓ／Ｎ比を向上でき、時間応答性を任意に設定し得、正確な出力の計測を行うことができる。

尚、本発明のパルスレーザ装置の出力モニタ方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例のブロック図である。 本発明を実施する形態の一例における、ピンフォトダイオードで受光されるレーザ光入力と、一次積分回路で得られるパルスエネルギー波形と、外部制御機器へ出力されるパルスエネルギーと、外部制御機器へ出力される平均エネルギーとの関係を示す線図である。 従来のパルスレーザ装置の一例を示す概要構成図である。

符号の説明

６ ピンフォトダイオード
７ 一次積分回路
７ａ コンデンサ
７ｂ 抵抗器
８ 二次積分回路
８ａ オペアンプ
８ｂ 抵抗器
８ｃ コンデンサ
９ 増幅回路
９ａ オペアンプ
９ｂ 可変抵抗器
９ｃ 抵抗器
１０ 外部制御機器
Ｍ 出力モニタ

Claims (7)

1. パルス発振されるレーザ光をピンフォトダイオードで受光して電気信号に変換し、該電気信号を一次積分することによりパルスエネルギー波形を得、該パルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングを行い、入射光量に比例したパルスエネルギーを出力すると共に、
   前記パルスエネルギー波形を二次積分することにより平滑化して平均エネルギーを出力することを特徴とするパルスレーザ装置の出力モニタ方法。
2. 平均エネルギーを増幅して出力するようにした請求項１記載のパルスレーザ装置の出力モニタ方法。
3. パルス発振されるレーザ光を受光して電気信号に変換するピンフォトダイオードと、
   該ピンフォトダイオードで変換された電気信号を一次積分してパルスエネルギー波形を得る一次積分回路と、
   該一次積分回路で得られたパルスエネルギー波形を二次積分することにより平滑化して平均エネルギーを出力する二次積分回路とを備え、
   外部制御機器からの制御指令に基づき、前記一次積分回路で得られたパルスエネルギー波形の頂点到達時点でサンプリングを行い、入射光量に比例したパルスエネルギーを出力させるよう構成したことを特徴とするパルスレーザ装置の出力モニタ装置。
4. 一次積分回路をコンデンサと抵抗器とから構成した請求項３記載のパルスレーザ装置の出力モニタ装置。
5. 二次積分回路をオペアンプと抵抗器とコンデンサとから構成した請求項３又は４記載のパルスレーザ装置の出力モニタ装置。
6. 二次積分回路で得られた平均エネルギーを増幅して出力する増幅回路を有する請求項３〜５いずれかに記載のパルスレーザ装置の出力モニタ装置。
7. 増幅回路をオペアンプと可変抵抗器と抵抗器とから構成した請求項６記載のパルスレーザ装置の出力モニタ装置。

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