JP2007287946A - Q switch laser device and method for adjusting the q switch laser device - Google Patents

Q switch laser device and method for adjusting the q switch laser device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology which can output laser beams at a stable and high output. <P>SOLUTION: A laser oscillator 1 has a Q switch element 5 which controls an oscillation output of laser beams 101. A laser amplifier 11 amplifies the laser beams 101 outputted from the laser oscillator 1 and outputs as laser beams 111. The laser amplifier 11 has a Q switch element 15 which controls an output of the laser beams 111. A trigger signal generator 21 outputs trigger signals TR, DTR to Q switch drivers 24, 25, respectively. The Q switch driver 24 inputs the trigger signal TR and turns on the Q switch element 5, and the Q switch driver 25 inputs the trigger signal DTR and turns on the Q switch element 15. The trigger signal generator 21 sets an output timing of the trigger signal TR faster than the output timing of the trigger signal DTR. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ発振器と、当該レーザ発振器から出力されるレーザ光を増幅して出力するレーザ増幅器とを備え、当該レーザ発振器及びレーザ増幅器ともにＱスイッチ素子を備えるＱスイッチレーザ装置に関する。   The present invention relates to a Q-switch laser apparatus that includes a laser oscillator and a laser amplifier that amplifies and outputs laser light output from the laser oscillator, and both the laser oscillator and the laser amplifier include Q-switch elements.

従来から様々なレーザ技術が提案されている。例えば、特許文献１には多段光増幅装置に関する技術が開示されている。特許文献１の技術では、光増幅器を直列に接続し、各光増幅器の出力側に光を任意に透過または遮断する光スイッチを配置し、この光スイッチを、多段光増幅装置に入力する信号光パルスと同期した信号により駆動している。これにより、光増幅器から発生する自然放出光を除去している。また、特許文献２にはＱスイッチ方式のレーザ発振器に関する技術が開示されている。   Conventionally, various laser technologies have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a technique related to a multistage optical amplifier. In the technique of Patent Document 1, optical amplifiers are connected in series, optical switches that arbitrarily transmit or block light are arranged on the output side of each optical amplifier, and this optical switch is input to a multistage optical amplifier. It is driven by a signal synchronized with the pulse. Thereby, the spontaneous emission light generated from the optical amplifier is removed. Patent Document 2 discloses a technique related to a Q-switch type laser oscillator.

特許第２９１９１１８号公報Japanese Patent No. 2919118 特開２００５−１０１４８２号公報JP-A-2005-101482

上記特許文献１に記載の多段光増幅装置を利用して、Ｑスイッチ方式のレーザ発振器から出力されるレーザ光を増幅しようとすると、素子特性のばらつき等の理由により、レーザ光が入力されていないにもかかわらず増幅装置のみからレーザ光を出力する寄生発振が生じることがある。その結果、レーザ光の出力が不安定になったり低下することがあった。   When trying to amplify laser light output from a Q-switch type laser oscillator using the multistage optical amplifying device described in Patent Document 1, no laser light is input due to variations in element characteristics or the like. Nevertheless, a parasitic oscillation that outputs laser light only from the amplifying device may occur. As a result, the output of the laser beam may become unstable or decrease.

そこで、本発明は上述の問題に鑑みて成されたものであり、安定かつ高出力でレーザ光を出力することが可能な技術を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique capable of outputting laser light stably and with high output.

この発明のＱスイッチレーザ装置は、レーザ光の発振出力を制御する第１のＱスイッチ素子を有するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力される前記レーザ光を増幅して出力し、前記レーザ光の出力を制御する第２のＱスイッチ素子を有するレーザ増幅器と、第１のトリガ信号が入力されると前記第１のＱスイッチ素子をオン状態にする第１のＱスイッチドライバと、第２のトリガ信号が入力されると前記第２のＱスイッチ素子をオン状態にする第２のＱスイッチドライバと、前記第１及び第２のトリガ信号を前記第１及び第２のＱスイッチドライバにそれぞれ出力するトリガ信号発生部とを備え、前記トリガ信号発生部は、前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに遅延時間を設けて、前記第１のトリガ信号の出力タイミングを前記第２のトリガ信号の出力タイミングよりも早くする。   The Q-switched laser device of the present invention includes a laser oscillator having a first Q-switch element that controls the oscillation output of laser light, amplifies and outputs the laser light output from the laser oscillator, A laser amplifier having a second Q switch element that controls the output; a first Q switch driver that turns on the first Q switch element when a first trigger signal is input; and a second trigger. When a signal is input, the second Q switch driver that turns on the second Q switch element, and the first and second trigger signals are output to the first and second Q switch drivers, respectively. A trigger signal generation unit, wherein the trigger signal generation unit provides a delay time to the output timing of the first and second trigger signals, and outputs an output timing of the first trigger signal. The earlier than the output timing of the second trigger signal.

また、この発明のＱスイッチレーザ装置の調整方法は、上記Ｑスイッチレーザ装置の調整方法であって、前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに前記遅延時間が無い場合の、前記レーザ増幅器からの前記レーザ光の出力エネルギーの変動よりも、前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに前記遅延時間を設けた場合の当該出力エネルギーの変動の方が小さくなるように当該遅延時間の値を設定する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting a Q-switched laser apparatus according to the present invention, wherein the delay time is not included in the output timing of the first and second trigger signals. Of the delay time so that the fluctuation of the output energy when the delay time is provided at the output timing of the first and second trigger signals is smaller than the fluctuation of the output energy of the laser beam from Set the value.

この発明のＱスイッチレーザ装置によれば、第１のトリガ信号の出力タイミングを第２のトリガ信号の出力タイミングよりも早くしているため、レーザ発振器からレーザ光が出力されていない状態でレーザ増幅器のみから不要なレーザ光が出力されるという寄生発振を抑制することができる。その結果、安定かつ高出力でレーザ光を出力することができる。   According to the Q-switched laser apparatus of the present invention, since the output timing of the first trigger signal is set earlier than the output timing of the second trigger signal, the laser amplifier is in a state where no laser beam is output from the laser oscillator. It is possible to suppress parasitic oscillation in which unnecessary laser light is output only from the above. As a result, the laser beam can be output stably and with high output.

また、この発明のＱスイッチレーザ装置の調整方法によれば、第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに遅延時間が無い場合の、レーザ増幅器からのレーザ光の出力エネルギーの変動よりも、当該第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに遅延時間を設けた場合の当該出力エネルギーの変動の方が小さくなるように当該遅延時間の値を設定している。したがって、安定かつ高出力でレーザ光を出力することができる。   Further, according to the adjustment method of the Q-switched laser device of the present invention, the fluctuation of the output energy of the laser light from the laser amplifier when there is no delay time in the output timing of the first and second trigger signals The value of the delay time is set so that the fluctuation of the output energy when the delay time is provided at the output timing of the first and second trigger signals becomes smaller. Therefore, the laser beam can be output stably and with high output.

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るＱスイッチレーザ装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施の形態１に係るＱスイッチレーザ装置は、レーザ光１０１を発振して出力するレーザ発振器１と、レーザ光１０１を増幅してレーザ光１１１として出力するレーザ増幅器１１と、トリガ信号発生部２１と、Ｑスイッチドライバ２４，２５とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a Q-switch laser apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the Q-switch laser apparatus according to the first embodiment includes a laser oscillator 1 that oscillates and outputs laser light 101, and a laser amplifier that amplifies laser light 101 and outputs it as laser light 111. 11, a trigger signal generator 21, and Q switch drivers 24 and 25.

レーザ発振器１では、全反射ミラー２と、固体レーザ励起モジュール４と、Ｑスイッチ素子５と、部分反射ミラー３とがこの順でレーザ光１０１の光軸１５０上に配置されている。全反射ミラー２と部分反射ミラー３とでレーザ共振器が形成され、当該レーザ共振器内に固体レーザ励起モジュール４とＱスイッチ素子５とが配置されている。   In the laser oscillator 1, a total reflection mirror 2, a solid state laser excitation module 4, a Q switch element 5, and a partial reflection mirror 3 are arranged on the optical axis 150 of the laser light 101 in this order. The total reflection mirror 2 and the partial reflection mirror 3 form a laser resonator, and the solid laser excitation module 4 and the Q switch element 5 are arranged in the laser resonator.

レーザ増幅器１１では、固体レーザ励起モジュール１２と、固体レーザ励起モジュール１３と、Ｑスイッチ素子１５と、固体レーザ励起モジュール１４とがこの順でレーザ光１０１の光軸１５０上に配置されている。   In the laser amplifier 11, a solid-state laser excitation module 12, a solid-state laser excitation module 13, a Q switch element 15, and a solid-state laser excitation module 14 are arranged on the optical axis 150 of the laser light 101 in this order.

固体レーザ励起モジュール４，１２，１３，１４のそれぞれは、固体レーザ媒質と、当該固体レーザ媒質を励起する励起源とを備えており、レーザ光を発生させ、かつ増幅する機能を有している。励起源は固体レーザ媒質を連続的に励起している。固体レーザ媒質は例えばＮｄ：ＹＡＧから成る。Ｎｄ：ＹＡＧは、活性媒体ＮｄをドープしたＹＡＧ（Yttrium Alminium Garnet）である。励起源は例えば半導体レーザから成る。   Each of the solid-state laser excitation modules 4, 12, 13, and 14 includes a solid-state laser medium and an excitation source that excites the solid-state laser medium, and has a function of generating and amplifying laser light. . The excitation source continuously excites the solid state laser medium. The solid laser medium is made of, for example, Nd: YAG. Nd: YAG is YAG (Yttrium Aluminum Garnet) doped with an active medium Nd. The excitation source is composed of a semiconductor laser, for example.

Ｑスイッチ素子５，１５のそれぞれは音響光学素子や電気光学素子などから成る。Ｑスイッチ素子５は、レーザ光１０１の発振出力を制御し、Ｑスイッチドライバ２４によってオン状態及びオフ状態が切り替えられる。Ｑスイッチ素子１５は、レーザ光１１１の出力を制御し、Ｑスイッチドライバ２５によってオン状態及びオフ状態が切り替えられる。   Each of the Q switch elements 5 and 15 includes an acousto-optic element, an electro-optic element, and the like. The Q switch element 5 controls the oscillation output of the laser light 101 and is switched between an on state and an off state by the Q switch driver 24. The Q switch element 15 controls the output of the laser beam 111 and is switched between an on state and an off state by the Q switch driver 25.

トリガ信号発生部２１は、トリガ信号ＴＲを生成して出力するトリガ信号発生器２２と、トリガ信号ＴＲを所定時間遅延させてトリガ信号ＤＴＲとして出力する遅延信号発生器２３とを備えている。Ｑスイッチドライバ２４，２５には、トリガ信号ＴＲ及びトリガ信号ＤＴＲがそれぞれ入力される。   The trigger signal generator 21 includes a trigger signal generator 22 that generates and outputs a trigger signal TR, and a delay signal generator 23 that delays the trigger signal TR for a predetermined time and outputs it as a trigger signal DTR. A trigger signal TR and a trigger signal DTR are input to the Q switch drivers 24 and 25, respectively.

Ｑスイッチドライバ２４はトリガ信号ＴＲを受け取ると、レーザ発振器１内のＱスイッチ素子５に対してオン信号を出力して、当該Ｑスイッチ素子５をオフ状態からオン状態に切り替える。そして、次にトリガ信号ＴＲを受け取ると、Ｑスイッチ素子５に対してオフ信号を出力して、当該Ｑスイッチ素子５をオフ状態からオン状態に切り替える。   When receiving the trigger signal TR, the Q switch driver 24 outputs an ON signal to the Q switch element 5 in the laser oscillator 1 to switch the Q switch element 5 from the OFF state to the ON state. When the trigger signal TR is received next, an OFF signal is output to the Q switch element 5 to switch the Q switch element 5 from the OFF state to the ON state.

Ｑスイッチドライバ２５は、トリガ信号ＤＴＲを受け取るとレーザ増幅器１１内のＱスイッチ素子１５に対してオン信号を出力して、当該Ｑスイッチ素子１５をオフ状態からオン状態に切り替える。そして、次にトリガ信号ＤＴＲを受け取ると、Ｑスイッチ素子１５に対してオフ信号を出力して、当該Ｑスイッチ素子１５をオフ状態からオン状態に切り替える。   When receiving the trigger signal DTR, the Q switch driver 25 outputs an ON signal to the Q switch element 15 in the laser amplifier 11 to switch the Q switch element 15 from the OFF state to the ON state. When the trigger signal DTR is received next, an OFF signal is output to the Q switch element 15 to switch the Q switch element 15 from the OFF state to the ON state.

次に本実施の形態１に係るＱスイッチレーザ装置のレーザ光１１１を出力するまでの一連の動作について説明する。トリガ信号発生器２２がトリガ信号ＴＲを発生すると、当該トリガ信号ＴＲは遅延信号発生器２３とＱスイッチドライバ２４とに入力される。Ｑスイッチドライバ２４は、トリガ信号ＴＲを受け取ると、Ｑスイッチ素子５に対してオン信号を出力する。オン信号が入力されたＱスイッチ素子５はオフ状態からオン状態となり、レーザ光が通過できる状態となる。   Next, a series of operations until the laser beam 111 of the Q switch laser apparatus according to the first embodiment is output will be described. When the trigger signal generator 22 generates the trigger signal TR, the trigger signal TR is input to the delay signal generator 23 and the Q switch driver 24. When receiving the trigger signal TR, the Q switch driver 24 outputs an ON signal to the Q switch element 5. The Q switch element 5 to which the ON signal is input changes from the OFF state to the ON state, and the laser light can pass through.

レーザ発振器１では、固体レーザ励起モジュール４内の連続的に励起されている固体レーザ媒質から自然放出光が発生しているが、Ｑスイッチ素子５がオフ状態のときには、当該光は全反射ミラー２と部分反射ミラー３とから成るレーザ共振器内を往復することができないため、強度の高いレーザ光を得ることはできない。Ｑスイッチ素子５がオン状態となることにより、固体レーザ励起モジュール４が発生する光はレーザ共振器内を往復することができるようになり、当該光はレーザ共振器内を往復する間に固体レーザ励起モジュール４により増幅されて強度の高いレーザ光となり、その一部は部分反射ミラー３を透過してレーザ光１０１として出力される。   In the laser oscillator 1, spontaneously emitted light is generated from the continuously excited solid laser medium in the solid laser excitation module 4, but when the Q switch element 5 is in the OFF state, the light is totally reflected by the mirror 2. And the partial reflection mirror 3 cannot reciprocate in the laser resonator, so that it is not possible to obtain a laser beam with high intensity. When the Q switch element 5 is turned on, the light generated by the solid-state laser excitation module 4 can reciprocate in the laser resonator, and the solid-state laser is transmitted while the light reciprocates in the laser resonator. The laser beam is amplified by the excitation module 4 and becomes a high intensity laser beam, and part of the laser beam is transmitted through the partial reflection mirror 3 and output as the laser beam 101.

一方で、遅延信号発生器２３は、トリガ信号ＴＲを受け取ると、当該トリガ信号ＴＲを遅延してトリガ信号ＤＴＲとしてＱスイッチドライバ２５に出力する。つまり、トリガ信号発生部２１からは、トリガ信号ＴＲよりも遅れてトリガ信号ＤＴＲが出力される。Ｑスイッチドライバ２５は、トリガ信号ＤＴＲを受け取るとＱスイッチ素子１５に対してオン信号を出力する。オン信号が入力されたＱスイッチ素子１５はオフ状態からオン状態となり、レーザ光１０１が通過できる状態となる。   On the other hand, when receiving the trigger signal TR, the delay signal generator 23 delays the trigger signal TR and outputs it to the Q switch driver 25 as the trigger signal DTR. That is, the trigger signal generator 21 outputs the trigger signal DTR with a delay from the trigger signal TR. When receiving the trigger signal DTR, the Q switch driver 25 outputs an ON signal to the Q switch element 15. The Q switch element 15 to which the ON signal is input changes from the OFF state to the ON state, and the laser light 101 can pass.

レーザ発振器１から出力されたレーザ光１０１は、レーザ増幅器１１内の１つ目の固体レーザ励起モジュール１２により増幅され、さらに２つ目の固体レーザ励起モジュール１３により増幅される。そして、増幅されたレーザ光１０１はオン状態のＱスイッチ素子１５を通過して、３つ目の固体レーザ励起モジュール１４により増幅されて、レーザ光１１１として外部に取り出される。   The laser beam 101 output from the laser oscillator 1 is amplified by the first solid-state laser excitation module 12 in the laser amplifier 11 and further amplified by the second solid-state laser excitation module 13. The amplified laser light 101 passes through the on-state Q switch element 15, is amplified by the third solid-state laser excitation module 14, and is extracted to the outside as the laser light 111.

以上のように、本実施の形態１に係るＱスイッチレーザ装置では、トリガ信号発生部２１は、Ｑスイッチドライバ２４に対するトリガ信号ＴＲの出力タイミングを、Ｑスイッチドライバ２５に対するトリガ信号ＤＴＲの出力タイミングよりも早くしている。   As described above, in the Q switch laser device according to the first embodiment, the trigger signal generation unit 21 determines the output timing of the trigger signal TR for the Q switch driver 24 from the output timing of the trigger signal DTR for the Q switch driver 25. It's too fast.

ここで、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対して同時にトリガ信号を出力した場合であっても、Ｑスイッチ素子５，１５内での動作遅れの相違によって、実際にオン状態となるタイミングがＱスイッチ素子１５の方がＱスイッチ素子５よりも早くなることがある。また、超音波媒体に超音波を伝搬させることによって当該超音波媒体を回折格子として機能させる音響光学Ｑスイッチ素子を用いてＱスイッチ素子５，１５のそれぞれを構成した場合には、Ｑスイッチ素子５，１５の光軸１５０に対する位置ずれの相違によって、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対して同時にトリガ信号を出力した場合であっても、実際にオン状態となるタイミングがＱスイッチ素子１５の方がＱスイッチ素子５よりも早くなることがある。さらには、トリガ信号が入力されてからのＱスイッチドライバ２４，２５の動作遅れの相違によって、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対して同時にトリガ信号を出力した場合であっても、実際にオン状態となるタイミングがＱスイッチ素子１５の方がＱスイッチ素子５よりも早くなることがある。そのため、レーザ発振器１からレーザ光１０１が出力されていないにもかかわらず、レーザ増幅器１１のみから不要なレーザ光が出力されるという寄生発振が生じることがある。   Here, even when a trigger signal is simultaneously output to the Q switch drivers 24 and 25, the timing at which the switch is actually turned on depends on the difference in operation delay in the Q switch elements 5 and 15. 15 may be faster than the Q switch element 5. Further, when each of the Q switch elements 5 and 15 is configured using an acousto-optic Q switch element that causes the ultrasonic medium to function as a diffraction grating by propagating the ultrasonic wave to the ultrasonic medium, the Q switch element 5 , 15 with respect to the optical axis 150, even when a trigger signal is simultaneously output to the Q switch drivers 24, 25, the timing at which the Q switch element 15 is actually turned on is higher in the Q switch element 15. It may be faster than the switch element 5. Further, due to the difference in operation delay between the Q switch drivers 24 and 25 after the trigger signal is input, even when the trigger signals are simultaneously output to the Q switch drivers 24 and 25, The Q switch element 15 may become earlier than the Q switch element 5. Therefore, there is a case where parasitic oscillation occurs in which unnecessary laser light is output only from the laser amplifier 11 even though the laser light 101 is not output from the laser oscillator 1.

本実施の形態１では、Ｑスイッチドライバ２４に対するトリガ信号ＴＲの出力タイミングを、Ｑスイッチドライバ２５に対するトリガ信号ＤＴＲの出力タイミングよりも早くしているため、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対して同時にトリガ信号を出力した場合にオン状態となるタイミングがＱスイッチ素子１５の方がＱスイッチ素子５よりも早い場合であっても、レーザ発振器１から出力されるレーザ光１０１がＱスイッチ素子１５に到達するタイミングにあわせて当該Ｑスイッチ素子１５をオン状態とすることができる。そのため、Ｑスイッチ素子１５が早くオン状態になりすぎることを防止できる。よって、レーザ増幅器１１のみから不要なレーザ光を出力する寄生発振を抑制することができ、その結果、安定かつ高出力でレーザ光１１１を出力することができる。   In the first embodiment, since the output timing of the trigger signal TR to the Q switch driver 24 is earlier than the output timing of the trigger signal DTR to the Q switch driver 25, the Q switch drivers 24 and 25 are triggered simultaneously. Even when the Q switch element 15 is earlier than the Q switch element 5 when the signal is output, the laser light 101 output from the laser oscillator 1 reaches the Q switch element 15. The Q switch element 15 can be turned on in accordance with the timing. Therefore, it is possible to prevent the Q switch element 15 from being turned on too early. Therefore, it is possible to suppress parasitic oscillation in which unnecessary laser light is output only from the laser amplifier 11, and as a result, it is possible to output the laser light 111 with high stability and high output.

なお、本実施の形態１では、トリガ信号発生器２２と遅延信号発生器２３とを使用して、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対するトリガ信号の出力タイミングに遅延時間を設けていたが、他の方法で当該遅延時間を設けても良い。例えば、トリガ信号発生器２２及び遅延信号発生器２３の代わりに、複数の出力端子を有するトリガ信号発生器を用意し、これらの出力端子から出力タイミングが異なる複数のトリガ信号をＱスイッチドライバ２４，２５にそれぞれ出力しても良い。このような場合であっても、Ｑスイッチ素子５，１５が実際にオン状態となるタイミングを調整することができることから、レーザ増幅器１１のみから不要なレーザ光が出力される寄生発振を抑制することができる。   In the first embodiment, the trigger signal generator 22 and the delay signal generator 23 are used to provide a delay time for the output timing of the trigger signal to the Q switch drivers 24 and 25. The delay time may be provided. For example, instead of the trigger signal generator 22 and the delay signal generator 23, a trigger signal generator having a plurality of output terminals is prepared, and a plurality of trigger signals having different output timings from these output terminals are supplied to the Q switch driver 24, 25 may be output respectively. Even in such a case, since the timing at which the Q switch elements 5 and 15 are actually turned on can be adjusted, parasitic oscillation in which unnecessary laser light is output only from the laser amplifier 11 is suppressed. Can do.

実施の形態２．
図２は本実施の形態２に係るＱスイッチレーザ装置の調整方法を示すフローチャートである。上述の実施の形態１では、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対するトリガ信号の出力タイミングに遅延時間を設けているが、本実施の形態２では、この遅延時間の決定方法について説明する。以後、当該遅延時間を「遅延時間ＤＴ」と呼ぶ。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing a method for adjusting the Q-switched laser apparatus according to the second embodiment. In the first embodiment described above, a delay time is provided for the output timing of the trigger signal to the Q switch drivers 24 and 25. In the second embodiment, a method for determining this delay time will be described. Hereinafter, the delay time is referred to as “delay time DT”.

図２に示されるように、まずステップｓ１において、上述のレーザ発振器１、レーザ増幅器１１及びＱスイッチドライバ２４，２５を準備する。そして、ステップｓ２において遅延時間ＤＴを零に設定する。つまり、上述の遅延信号発生器２３は使用せずにトリガ信号発生器２２だけを使用して、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対して同時にトリガ信号ＴＲを出力する。そして、遅延時間ＤＴを零に設定した場合におけるレーザ光１１１の出力エネルギーの変動を測定する。例えば、レーザ増幅器１１から複数回レーザ光１１１を出力させて、それぞれについてのパルスエネルギーを測定し、測定したパルスエネルギーのうちの最大値と最小値の差を求めて、これをレーザ光１１１の出力パルスエネルギーの変動の大きさとする。   As shown in FIG. 2, first, in step s1, the above-described laser oscillator 1, laser amplifier 11, and Q switch drivers 24 and 25 are prepared. In step s2, the delay time DT is set to zero. In other words, the trigger signal TR is simultaneously output to the Q switch drivers 24 and 25 by using only the trigger signal generator 22 without using the delay signal generator 23 described above. Then, the fluctuation of the output energy of the laser beam 111 when the delay time DT is set to zero is measured. For example, the laser beam 111 is output from the laser amplifier 11 a plurality of times, the pulse energy of each is measured, the difference between the maximum value and the minimum value of the measured pulse energy is obtained, and this is output as the laser beam 111. The magnitude of the fluctuation of pulse energy.

次にステップｓ３において遅延時間ＤＴをマイナスに設定する。本実施の形態２では、Ｑスイッチドライバ２５に対するトリガ信号の出力タイミングの方が、Ｑスイッチドライバ２４に対するトリガ信号の出力タイミングよりも早い場合を「マイナス」とし、Ｑスイッチドライバ２４に対するトリガ信号の出力タイミングの方が、Ｑスイッチドライバ２５に対するトリガ信号の出力タイミングよりも早い場合を「プラス」とする。ステップｓ３では、上述の実施の形態１に係るトリガ信号発生部２１を使用して、実施の形態１とは異なり、Ｑスイッチドライバ２４には遅延信号発生器２３からのトリガ信号ＤＴＲを、Ｑスイッチドライバ２５にはトリガ信号発生器２２からのトリガ信号ＴＲをそれぞれ入力し、遅延信号発生器２３でのトリガ信号ＴＲに対する遅延時間を設定することによって、遅延時間ＤＴをマイナスに設定する。例えば、遅延時間ＤＴを、−５０ｎｓ、−１００ｎｓ、−１５０ｎｓ、−２００ｎｓ、−２５０ｎｓ及び−３００ｎｓと順に設定する。そして、遅延時間ＤＴの各値について、ステップｓ２と同様にレーザ光１１１の出力エネルギーの変動を測定する。   Next, in step s3, the delay time DT is set to be negative. In the second embodiment, the trigger signal output timing to the Q switch driver 25 is “minus” when the trigger signal output timing to the Q switch driver 24 is earlier, and the trigger signal output to the Q switch driver 24 is output. A case where the timing is earlier than the output timing of the trigger signal to the Q switch driver 25 is defined as “plus”. In step s3, unlike the first embodiment, the trigger signal generator 21 according to the first embodiment described above is used, and the Q switch driver 24 receives the trigger signal DTR from the delay signal generator 23 as the Q switch. The driver 25 receives the trigger signal TR from the trigger signal generator 22 and sets the delay time for the trigger signal TR in the delay signal generator 23, thereby setting the delay time DT to be negative. For example, the delay time DT is set in order of −50 ns, −100 ns, −150 ns, −200 ns, −250 ns, and −300 ns. Then, for each value of the delay time DT, the variation in the output energy of the laser beam 111 is measured as in step s2.

次にステップｓ４において遅延時間ＤＴをプラスに設定する。ステップｓ４では、上述の実施の形態１に係るトリガ信号発生部２１をそのまま使用し、当該トリガ信号発生部２２１の遅延信号発生器２３でのトリガ信号ＴＲに対する遅延時間を設定することによって、遅延時間ＤＴをプラスに設定する。例えば、遅延時間ＤＴを、＋５０ｎｓ、＋１００ｎｓ、＋１５０ｎｓ，＋２００ｎｓ，＋２５０ｎｓ及び＋３００ｎｓと順に設定する。そして、遅延時間ＤＴの各値について、ステップｓ２と同様に、レーザ光１１１の出力エネルギーの変動を測定する。   Next, in step s4, the delay time DT is set to be positive. In step s4, the delay time is set by using the trigger signal generator 21 according to the first embodiment as it is and setting the delay time for the trigger signal TR in the delay signal generator 23 of the trigger signal generator 221. Set DT to positive. For example, the delay time DT is set in order of +50 ns, +100 ns, +150 ns, +200 ns, +250 ns, and +300 ns. Then, for each value of the delay time DT, the variation in the output energy of the laser beam 111 is measured as in step s2.

次にステップｓ５では、ステップｓ２〜ｓ４での出力エネルギーの測定結果に基づいて、最終的な遅延時間ＤＴの値を決定する。以下にステップｓ５での処理を詳細に説明する。   Next, in step s5, the final delay time DT value is determined based on the output energy measurement results in steps s2 to s4. The process at step s5 will be described in detail below.

図３は、ステップｓ２〜ｓ４で測定された出力エネルギーの変動の様子の一例を示す図である。図中の横軸は遅延時間ＤＴを示しており、縦軸はレーザ光１１１の出力パルスエネルギーの変動の大きさを示している。図３では、遅延時間ＤＴが零の場合の出力パルスエネルギーの変動の大きさを“１”とし、当該大きさを基準として縦軸の値を示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a change in output energy measured in steps s2 to s4. In the figure, the horizontal axis indicates the delay time DT, and the vertical axis indicates the magnitude of fluctuation in the output pulse energy of the laser beam 111. In FIG. 3, the magnitude of the fluctuation of the output pulse energy when the delay time DT is zero is “1”, and the value on the vertical axis is shown based on the magnitude.

図３に示される測定結果では、レーザ光１１１の出力エネルギー変動は、遅延時間ＤＴが零に設定されている場合よりも、遅延時間ＤＴが０ｎｓ＜遅延時間ＤＴ≦＋１５０ｎｓに設定されている場合の方が小さくなっている。これは、ステップｓ１において準備したレーザ発振器１、レーザ増幅器１１及びＱスイッチドライバ２４，２５では、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対して同時にトリガ信号を出力した場合であっても、Ｑスイッチ素子５，１５内での動作遅れの相違等によって、実際にオン状態となるタイミングがＱスイッチ素子１５の方がＱスイッチ素子５よりも早くなっているからである。したがって、この場合には、ステップｓ５において、最終的な遅延時間ＤＴの値を、０ｎｓよりも大きく＋１５０ｎｓ以下の値に設定することによって、安定かつ高出力のレーザ光１１１を発生することができる。つまり、図３に示される測定結果が得られた場合には、最終的には上述の実施の形態１に係るトリガ信号発生部２１をそのまま採用し、当該トリガ信号発生部２１の遅延信号発生器２３でのトリガ信号ＴＲに対する遅延時間を０ｎｓよりも大きく＋１５０ｎｓ以下の値に設定することによって、安定かつ高出力のレーザ光１１１を発生することができる。   In the measurement results shown in FIG. 3, the output energy fluctuation of the laser beam 111 is greater when the delay time DT is set to 0 ns <delay time DT ≦ + 150 ns than when the delay time DT is set to zero. Is smaller. This is because the laser oscillator 1, the laser amplifier 11 and the Q switch drivers 24 and 25 prepared in step s 1 have the Q switch elements 5 and 5 even when trigger signals are simultaneously output to the Q switch drivers 24 and 25. This is because the Q switch element 15 is earlier than the Q switch element 5 in terms of the timing when the switch is actually turned on. Therefore, in this case, in step s5, the final delay time DT is set to a value greater than 0 ns and less than +150 ns, so that stable and high-power laser light 111 can be generated. That is, when the measurement result shown in FIG. 3 is obtained, the trigger signal generation unit 21 according to the first embodiment is finally adopted as it is, and the delay signal generator of the trigger signal generation unit 21 is used. By setting the delay time with respect to the trigger signal TR at 23 to a value greater than 0 ns and less than +150 ns, stable and high-power laser light 111 can be generated.

また、遅延時間ＤＴを＋５０ｎｓ≦遅延時間ＤＴ≦＋１００ｎｓに設定する方が好ましい。これにより、レーザ光１１１の出力エネルギー変動をより小さくすることができる。さらには、レーザ発振器１やレーザ増幅器１１等の特性に経時変化が生じた場合であっても、レーザ光１１１の出力エネルギー変動が変化する可能性を小さくすることができ、長期間安定した高出力のレーザ光１１１を発生することができる。   Further, it is preferable to set the delay time DT to +50 ns ≦ delay time DT ≦ + 100 ns. Thereby, the output energy fluctuation | variation of the laser beam 111 can be made smaller. Further, even when the characteristics of the laser oscillator 1 and the laser amplifier 11 change with time, the possibility that the output energy fluctuation of the laser beam 111 changes can be reduced, and high output that is stable for a long time can be obtained. The laser beam 111 can be generated.

なお、図３に示される測定結果では、遅延時間ＤＴが＋２００ｎｓ、＋２５０ｎｓ及び＋３００ｎｓに設定された場合には、逆にレーザ光１１１の出力エネルギー変動が大きくなっている。これは、Ｑスイッチドライバ２４に対するトリガ信号の出力タイミングの方が、Ｑスイッチドライバ２５に対すトリガ信号の出力タイミングよりも早くなりすぎると、Ｑスイッチ素子１５よりもＱスイッチ素子５の方が早くオン状態になり、レーザ発振器１から出力されるレーザ光１０１の一部がレーザ増幅器１１内のＱスイッチ素子１５で遮断されるからである。   In the measurement results shown in FIG. 3, when the delay time DT is set to +200 ns, +250 ns, and +300 ns, the output energy fluctuation of the laser beam 111 is conversely large. This is because the Q switch element 5 is turned on earlier than the Q switch element 15 when the output timing of the trigger signal to the Q switch driver 24 is too earlier than the output timing of the trigger signal to the Q switch driver 25. This is because a part of the laser beam 101 output from the laser oscillator 1 is blocked by the Q switch element 15 in the laser amplifier 11.

以上のように、本実施の形態２に係るＱスイッチレーザ装置の調整方法によれば、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対するトリガ信号の出力タイミングに遅延時間が無い場合の、レーザ増幅器１１からのレーザ光１１１の出力エネルギーの変動よりも、当該トリガ信号の出力タイミングに遅延時間を設けた場合の当該出力エネルギーの変動の方が小さくなるように当該遅延時間の値を設定している。したがって、安定かつ高出力のレーザ光１１１を出力することができる。   As described above, according to the adjustment method of the Q switch laser device according to the second embodiment, the laser light from the laser amplifier 11 when there is no delay time in the output timing of the trigger signal to the Q switch drivers 24 and 25. The value of the delay time is set so that the fluctuation of the output energy when the delay time is provided at the output timing of the trigger signal is smaller than the fluctuation of the output energy of 111. Therefore, it is possible to output a stable and high-power laser beam 111.

また、ステップｓ２〜ｓ４での出力エネルギー変動の測定結果から、Ｑスイッチドライバ２４，２５に対するトリガ信号の出力タイミングに遅延時間が無い場合のレーザ光１１１の出力エネルギーの変動よりも、当該トリガ信号の出力タイミングに遅延時間を設けた場合の当該出力エネルギーの変動の方が小さくなる当該遅延時間の値の範囲を求めて、当該範囲の中心値を最終的な遅延時間の値とする方が好ましい。このように、出力エネルギー変動が小さくなる範囲の中心値を最終的な遅延時間の値とすることによって、レーザ発振器１やレーザ増幅器１１等の特性に経時変化が生じた場合であっても、長期間安定な高出力のレーザ光１１１を発生することができる。   Further, from the measurement result of the output energy fluctuation in steps s2 to s4, the trigger signal is changed more than the fluctuation of the output energy of the laser beam 111 when there is no delay time in the output timing of the trigger signal to the Q switch drivers 24 and 25. It is preferable to obtain a range of the delay time value in which the fluctuation of the output energy when the delay time is provided in the output timing is small, and use the center value of the range as the final delay time value. As described above, by setting the center value in the range where the output energy fluctuation is small as the final delay time value, even if the characteristics of the laser oscillator 1, the laser amplifier 11, etc. change over time, the long time It is possible to generate a high-power laser beam 111 that is stable for a period of time.

なお、レーザ光１１１の出力エネルギーの変動が小さくなる範囲が、図３に示される結果よりもプラス側にずれることもある。この場合であっても、同様にして最終的な遅延時間ＤＴの値を決定することによって、安定かつ高出力でレーザ光１１１を出力することができる。   Note that the range in which the fluctuation of the output energy of the laser beam 111 is small may be shifted to the plus side from the result shown in FIG. Even in this case, the laser beam 111 can be output stably and at a high output by determining the final delay time DT in the same manner.

また、上述の実施の形態１，２では、レーザ発振器１内には１つの固体レーザ励起モジュール３を設けて、レーザ増幅器１１内には３つの固体レーザ励起モジュール１２，１３，１４を設けたが、これに限られるものではなく、レーザ発振器１内に２つ以上の固体レーザ励起モジュールを設けても良いし、レーザ増幅器１１内に１つまたは２つの固体レーザ励起モジュールあるいは４つ以上の固体レーザ励起モジュールを設けても良い。このような場合であっても同様の効果を生じる。   In the first and second embodiments, one solid-state laser excitation module 3 is provided in the laser oscillator 1, and three solid-state laser excitation modules 12, 13, and 14 are provided in the laser amplifier 11. However, the present invention is not limited to this, and two or more solid-state laser excitation modules may be provided in the laser oscillator 1, or one or two solid-state laser excitation modules or four or more solid-state lasers may be provided in the laser amplifier 11. An excitation module may be provided. Even in such a case, the same effect is produced.

また、上述の実施の形態１，２では、レーザ発振器１及びレーザ増幅器１１内にはそれぞれ１つＱスイッチ素子５を設けていたが、これに限られるものではなく、レーザ発振器１内に２つ以上のＱスイッチ素子を設けても良いし、レーザ増幅器１１内に２つ以上のＱスイッチ素子を設けても良い。このような場合であっても同様の効果を生じる。   In the first and second embodiments, one Q switch element 5 is provided in each of the laser oscillator 1 and the laser amplifier 11. However, the present invention is not limited to this. Two laser switches 1 are provided in the laser oscillator 1. The above Q switch elements may be provided, or two or more Q switch elements may be provided in the laser amplifier 11. Even in such a case, the same effect is produced.

本発明の実施の形態１に係るＱスイッチレーザ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the Q switch laser apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係るＱスイッチレーザ装置の調整方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the adjustment method of the Q switch laser apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. レーザ光の出力エネルギー変動の測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result of the output energy fluctuation | variation of a laser beam.

符号の説明Explanation of symbols

１ レーザ発振器、５，１５ Ｑスイッチ素子、１１ レーザ増幅器、２４，２５ Ｑスイッチドライバ、２１ トリガ信号発生部、１０１，１１１ レーザ光。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator, 5, 15 Q switch element, 11 Laser amplifier, 24, 25 Q switch driver, 21 Trigger signal generation part, 101, 111 Laser light.

Claims (3)

レーザ光の発振出力を制御する第１のＱスイッチ素子を有するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力される前記レーザ光を増幅して出力し、前記レーザ光の出力を制御する第２のＱスイッチ素子を有するレーザ増幅器と、
第１のトリガ信号が入力されると前記第１のＱスイッチ素子をオン状態にする第１のＱスイッチドライバと、
第２のトリガ信号が入力されると前記第２のＱスイッチ素子をオン状態にする第２のＱスイッチドライバと、
前記第１及び第２のトリガ信号を前記第１及び第２のＱスイッチドライバにそれぞれ出力するトリガ信号発生部と
を備え、
前記トリガ信号発生部は、前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに遅延時間を設けて、前記第１のトリガ信号の出力タイミングを前記第２のトリガ信号の出力タイミングよりも早くする、Ｑスイッチレーザ装置。 A laser oscillator having a first Q switch element for controlling the oscillation output of the laser beam;
A laser amplifier having a second Q switch element that amplifies and outputs the laser light output from the laser oscillator and controls the output of the laser light;
A first Q switch driver that turns on the first Q switch element when a first trigger signal is input;
A second Q switch driver that turns on the second Q switch element when a second trigger signal is input;
A trigger signal generator for outputting the first and second trigger signals to the first and second Q switch drivers, respectively.
The trigger signal generation unit provides a delay time to the output timing of the first and second trigger signals, and makes the output timing of the first trigger signal earlier than the output timing of the second trigger signal; Q switch laser device. 請求項１に記載のＱスイッチレーザ装置の調整方法であって、
前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに前記遅延時間が無い場合の、前記レーザ増幅器からの前記レーザ光の出力エネルギーの変動よりも、前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに前記遅延時間を設けた場合の当該出力エネルギーの変動の方が小さくなるように当該遅延時間の値を設定する、Ｑスイッチレーザ装置の調整方法。 A method for adjusting a Q-switched laser device according to claim 1,
When there is no delay time in the output timing of the first and second trigger signals, the output timing of the first and second trigger signals is more than the fluctuation of the output energy of the laser light from the laser amplifier. A method of adjusting a Q-switch laser apparatus, wherein the delay time value is set so that the fluctuation of the output energy when the delay time is provided becomes smaller. 請求項２に記載のＱスイッチレーザ装置の調整方法であって、
前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに前記遅延時間が無い場合の、前記レーザ増幅器からの前記レーザ光の出力エネルギーの変動よりも、前記第１及び第２のトリガ信号の出力タイミングに前記遅延時間を設けた場合の当該出力エネルギーの変動の方が小さくなる前記遅延時間の値の範囲を求めて、当該範囲の中心値を最終的な前記遅延時間の値とする、Ｑスイッチレーザ装置の調整方法。
An adjustment method for a Q-switched laser device according to claim 2,
When there is no delay time in the output timing of the first and second trigger signals, the output timing of the first and second trigger signals is more than the fluctuation of the output energy of the laser light from the laser amplifier. A Q-switch laser apparatus that obtains a range of the delay time value in which the fluctuation of the output energy when the delay time is provided is smaller, and sets the center value of the range as the final delay time value Adjustment method.
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