JP2015095536A - Pulse laser device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a pulse laser device capable of outputting a pulse having pulse energy that is stable even if environmental temperature changes or secular change occurs, regardless of whether it is a giant pulse.SOLUTION: A pulse laser device includes a semiconductor laser 1 generating the exciting light, a solid laser medium 2 generating laser light in response to the exciting light from the semiconductor laser, a RF signal generating section 5 for generating a RF signal, an acoustic optical element 3 for modulating the laser light generated in the solid laser medium in accordance with the RF signal generated in the RF signal generating section, and a resonator 10 constituted by sandwiching the solid laser medium and acoustic optical element between mirrors. When the repetition period of pulse is longer than the fluorescence lifetime of the solid laser medium, the RF signal generating section controls the power of the RF signal to a predetermined value at least for the fluorescence lifetime.

Description

本発明は、Qスイッチパルスレーザに必要なRF(Radio Frequency)信号の安定化制御を行うパルスレーザ装置に関し、特に固体レーザ媒質の蛍光寿命やRF信号のオフ時間に依存したAPC(Auto Power Control)を行うパルスレーザ装置に関する。   The present invention relates to a pulse laser device that performs stabilization control of an RF (Radio Frequency) signal necessary for a Q-switched pulse laser, and in particular, APC (Auto Power Control) depending on a fluorescence lifetime of a solid-state laser medium and an OFF time of an RF signal. The present invention relates to a pulsed laser apparatus that performs

従来のパルスレーザ装置としては、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。   As a conventional pulse laser device, for example, the one described in Patent Document 1 is known.

このパルスレーザ装置は、励起光を発生する半導体レーザと、励起光に応じてレーザ光を発生する固体レーザ媒質と、固体レーザ媒質で発生されたレーザ光を変調する音響光学素子と、RF信号を生成して音響光学素子に供給するRF信号生成部と、固体レーザ媒質と音響光学素子とをミラーで挟んで構成される共振器と、RF信号のパワーを所定値に維持する制御回路とを備えている。   This pulse laser device includes a semiconductor laser that generates excitation light, a solid-state laser medium that generates laser light in response to the excitation light, an acoustooptic device that modulates laser light generated by the solid-state laser medium, and an RF signal. An RF signal generation unit that generates and supplies the acoustooptic element, a resonator configured by sandwiching a solid-state laser medium and the acoustooptic element between mirrors, and a control circuit that maintains the RF signal power at a predetermined value. ing.

この所定値は、RF信号のパワーを変化させてRF信号のパワーに対するパルスレーザのばらつきを測定し、許容しうるばらつきとなる最小のRF信号のパワーを基に設定された値である。   This predetermined value is a value set on the basis of the minimum RF signal power that causes an allowable variation by measuring the variation of the pulse laser with respect to the power of the RF signal by changing the power of the RF signal.

このように特許文献1では、パルス繰り返し周期が長いジャイアントパルスを発生させる場合に、パルスエネルギーのばらつきをモニタしながら、RF信号の最小化を行うことで省電力化、小型化を実現している。   As described above, in Patent Document 1, when a giant pulse having a long pulse repetition period is generated, power saving and miniaturization are realized by minimizing the RF signal while monitoring variations in pulse energy. .

特開2012−129220号公報JP 2012-129220 A

しかしながら、特許文献1に記載されたパルスレーザ装置では、環境温度が急激に変化した場合には、温度によるばらつきが増加して、これに対応することができない。   However, in the pulse laser device described in Patent Document 1, when the environmental temperature changes abruptly, the variation due to temperature increases, and this cannot be dealt with.

また、ジャイアントパルスではないパルスの場合、即ち、パルス繰り返し周期が短い場合には、特許文献1の構成では対応することができない。   In the case of a pulse that is not a giant pulse, that is, when the pulse repetition period is short, the configuration of Patent Document 1 cannot cope with it.

本発明の課題は、ジャイアントパルスかどうかに関係なく、環境温度変化や経時変化が起きても、安定したパルスエネルギーを持つパルスを出力することができるパルスレーザ装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a pulse laser device capable of outputting a pulse having stable pulse energy regardless of whether it is a giant pulse or not even if an environmental temperature change or a change with time occurs.

上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、励起光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからの励起光に応じてレーザ光を発生する固体レーザ媒質と、RF信号を生成するRF信号生成部と、前記RF信号生成部で生成されたRF信号に従って、前記固体レーザ媒質で発生されたレーザ光を変調する音響光学素子と、前記固体レーザ媒質と前記音響光学素子とをミラーで挟んで構成される共振器とを備え、前記RF信号生成部は、パルスの繰り返し周期が前記固体レーザ媒質の蛍光寿命よりも長い場合、少なくとも前記蛍光寿命以上の時間、前記RF信号のパワーを所定値に制御することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 generates a semiconductor laser that generates excitation light, a solid-state laser medium that generates laser light in response to excitation light from the semiconductor laser, and an RF signal. An RF signal generation unit, an acousto-optic device that modulates laser light generated by the solid-state laser medium according to the RF signal generated by the RF signal generation unit, and the solid-state laser medium and the acousto-optic device are mirrored. The RF signal generation unit, when the pulse repetition period is longer than the fluorescence lifetime of the solid-state laser medium, the RF signal power is predetermined for at least a time longer than the fluorescence lifetime. It is characterized by being controlled to a value.

請求項2の発明は、励起光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからの励起光に応じてレーザ光を発生する固体レーザ媒質と、RF信号を生成するRF信号生成部と、前記RF信号生成部で生成されたRF信号に従って、前記固体レーザ媒質で発生されたレーザ光を変調する音響光学素子と、前記固体レーザ媒質と前記音響光学素子とをミラーで挟んで構成される共振器とを備え、前記RF信号生成部は、パルスの繰り返し周期が前記固体レーザ媒質の蛍光寿命よりも短い場合、前記RF信号のオン期間、前記RF信号のパワーを所定値に制御することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser that generates pumping light, a solid-state laser medium that generates laser light in response to pumping light from the semiconductor laser, an RF signal generation unit that generates an RF signal, and the RF signal An acoustooptic device that modulates laser light generated by the solid-state laser medium according to an RF signal generated by the generator, and a resonator configured by sandwiching the solid-state laser medium and the acoustooptic device with a mirror. The RF signal generation unit controls the power of the RF signal to a predetermined value during the ON period of the RF signal when the pulse repetition period is shorter than the fluorescence lifetime of the solid-state laser medium.

請求項3の発明は、励起光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからの励起光に応じてレーザ光を発生する固体レーザ媒質と、RF信号を生成するRF信号生成部と、前記RF信号生成部で生成されたRF信号に従って、前記固体レーザ媒質で発生されたレーザ光を変調する音響光学素子と、前記固体レーザ媒質と前記音響光学素子とをミラーで挟んで構成される共振器とを備え、前記RF信号生成部は、フィードバックにより前記RF信号のパワーを所定値に制御するとともに前記フィードバックの速さを決定する時定数がRF信号のオフ期間以上に設定されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser that generates excitation light, a solid-state laser medium that generates laser light in response to excitation light from the semiconductor laser, an RF signal generation unit that generates an RF signal, and the RF signal An acoustooptic device that modulates laser light generated by the solid-state laser medium according to an RF signal generated by the generator, and a resonator configured by sandwiching the solid-state laser medium and the acoustooptic device with a mirror. The RF signal generation unit controls the power of the RF signal to a predetermined value by feedback, and a time constant for determining the speed of the feedback is set to be equal to or longer than an OFF period of the RF signal. .

本発明に係るパルスレーザ装置によれば、パルスの繰り返し周期が固体レーザ媒質の蛍光寿命よりも長い場合、少なくとも蛍光寿命以上の時間、RF信号のパワーを所定値に制御し、又は、パルスの繰り返し周期が固体レーザ媒質の蛍光寿命よりも短い場合、RF信号のオン期間、RF信号のパワーを所定値に制御し、又は、フィードバックによりRF信号のパワーを所定値に制御するとともにフィードバックの速さを決定する時定数がRF信号のオフ期間以上に設定されているので、ジャイアントパルスかどうかに関係なく、環境温度変化や経時変化が起きても、安定したパルスエネルギーを持つパルスを出力することができるパルスレーザ装置を提供することができる。   According to the pulse laser device of the present invention, when the pulse repetition period is longer than the fluorescence lifetime of the solid-state laser medium, the RF signal power is controlled to a predetermined value for at least a time longer than the fluorescence lifetime, or the pulse repetition is performed. When the period is shorter than the fluorescence lifetime of the solid-state laser medium, the RF signal power is controlled to a predetermined value during the ON period of the RF signal, or the RF signal power is controlled to a predetermined value by feedback and the feedback speed is increased. Since the time constant to be determined is set to be longer than the off period of the RF signal, a pulse having stable pulse energy can be output regardless of whether it is a giant pulse or not even if the ambient temperature changes or changes with time. A pulse laser device can be provided.

音響光学素子の動作原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of operation of an acoustooptic device. レーザ媒質励起時間とパルスエネルギーとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between laser medium excitation time and pulse energy. 本発明の実施例1に係るパルス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 pulse laser apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るパルスレーザ装置におけるRF信号生成部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the RF signal generation part in the pulse laser apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るパルスレーザ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the pulse laser apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係るパルスレーザ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the pulse laser apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係るパルスレーザ装置の主要な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structures of the pulse laser apparatus which concerns on Example 3 of this invention.

以下、本発明のパルスレーザ装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the pulse laser device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1を用いて音響光学素子の動作原理を説明する。音響光学素子内に音響波が存在すると、グレーティングのような働きをする。これを音響光学効果という。入射レーザ光は、グレーティングを通ることで回折される。   First, the operation principle of the acoustooptic device will be described with reference to FIG. When an acoustic wave is present in the acoustooptic device, it acts like a grating. This is called an acoustooptic effect. Incident laser light is diffracted by passing through the grating.

音響光学素子にRF信号を供給することで、図1(a)に示すように、素子内に音響波が発生する。図1(b)に示すように、RF信号の供給を停止したタイミングで、共振器のロスが減少し、パルスレーザが発生する。即ち、RF信号をオン/オフ制御することでパルスレーザを出力することができる。   By supplying an RF signal to the acoustooptic device, an acoustic wave is generated in the device as shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the loss of the resonator is reduced and the pulse laser is generated at the timing when the supply of the RF signal is stopped. That is, a pulse laser can be output by controlling on / off of the RF signal.

また、パルスエネルギーは、レーザ媒質を励起した時間に対して単調増加する。図2に示すように、蛍光寿命以上の時間、励起しても平衡状態となるため、パルスエネルギーは、略同一レベルのエネルギーとなる。   Also, the pulse energy increases monotonously with the time when the laser medium is excited. As shown in FIG. 2, the pulse energy becomes substantially the same level because it is in an equilibrium state even when excited for a time longer than the fluorescence lifetime.

このため、ジャイアントパルスを出力する場合には、少なくとも固定レーザ媒質の蛍光寿命の期間、RF信号のAPC制御を行い、環境温度変化や経時変化が起こってもRF信号のパワーを所定値に制御することで安定したパルスエネルギーを持つパルスを発生することができる。この発明の詳細については、実施例1で説明する。   For this reason, when a giant pulse is output, APC control of the RF signal is performed at least during the fluorescence lifetime of the fixed laser medium, and the power of the RF signal is controlled to a predetermined value even if environmental temperature changes or changes with time occur. Thus, a pulse having stable pulse energy can be generated. Details of the present invention will be described in Example 1.

また、ジャイアントパルスでない場合には、RF信号がオン期間にAPC制御を行い、RF信号のオフ期間だけAPC制御を停止する。この発明の詳細については、実施例2で説明する。   If the RF signal is not a giant pulse, APC control is performed during the on period of the RF signal, and APC control is stopped only during the off period of the RF signal. Details of the present invention will be described in a second embodiment.

また、APC制御のフィードバックの時定数をRF信号のオフ期間以上にすることにより、安定したパルスエネルギーを持つパルスを発生することができる。この発明の詳細については、実施例2で説明する。   Further, by setting the time constant of the feedback of APC control to be longer than the OFF period of the RF signal, a pulse having stable pulse energy can be generated. Details of the present invention will be described in a second embodiment.

図3は、本発明の実施例1に係るパルスレーザ装置の構成を示すブロック図である。このパルスレーザ装置100は、半導体レーザ1、固体レーザ媒質2、音響光学素子3、2つのミラー4、RF信号生成部5を備えている。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the pulse laser apparatus according to the first embodiment of the present invention. The pulse laser device 100 includes a semiconductor laser 1, a solid-state laser medium 2, an acoustooptic device 3, two mirrors 4, and an RF signal generator 5.

なお、固体レーザ媒質2と音響光学素子3とを2つのミラー4で挟んで構成される部分が共振器10である。   Note that a resonator 10 is a portion configured by sandwiching the solid-state laser medium 2 and the acoustooptic device 3 between two mirrors 4.

半導体レーザ1は、励起光を発生する。この半導体レーザ1で発生された励起光は、ミラー4を介して固体レーザ媒質2に照射される。   The semiconductor laser 1 generates excitation light. The excitation light generated by the semiconductor laser 1 is applied to the solid-state laser medium 2 through the mirror 4.

固体レーザ媒質2は、レーザ発振の元となる物質であり、例えば、YAGレーザと呼ばれる固体レーザにおいては、イットリウム、アルミニウムおよびガーネット(Yttrium Aluminum Garnet)などといった物質が用いられる。この固体レーザ媒質2は、半導体レーザ1から励起光が照射されることにより誘導放出光を発生する。この固体レーザ媒質2で発生された誘導放出光は、音響光学素子3に送られる。   The solid-state laser medium 2 is a material that causes laser oscillation. For example, in a solid-state laser called a YAG laser, materials such as yttrium, aluminum, and garnet (Yttrium Aluminum Garnet) are used. This solid-state laser medium 2 generates stimulated emission light when irradiated with excitation light from the semiconductor laser 1. The stimulated emission light generated by the solid-state laser medium 2 is sent to the acousto-optic device 3.

音響光学素子3は、Qスイッチを構成し、RF信号生成部5から送られてくるRF信号に従って、固体レーザ媒質2で発生された誘導放出光の基本波を変調することによりパルスエネルギーを制御し、パルス幅の狭いピークの大きなパルスレーザを出力する。   The acoustooptic device 3 constitutes a Q switch and controls the pulse energy by modulating the fundamental wave of the stimulated emission light generated in the solid-state laser medium 2 in accordance with the RF signal sent from the RF signal generator 5. A pulse laser with a narrow peak and a large peak is output.

RF信号生成部5は、RF信号を生成し、音響光学素子3に送る。RF信号生成部5は、パルスの繰り返し周期が固体レーザ媒質の蛍光寿命よりも長い場合、少なくとも蛍光寿命以上の時間、RF信号のパワーを所定値に制御するAPC制御を行う。   The RF signal generation unit 5 generates an RF signal and sends it to the acoustooptic device 3. When the pulse repetition period is longer than the fluorescence lifetime of the solid-state laser medium, the RF signal generation unit 5 performs APC control for controlling the RF signal power to a predetermined value at least for a time longer than the fluorescence lifetime.

図4は、本発明の実施例1に係るパルスレーザ装置におけるRF信号生成部の構成例を示す図である。RF信号生成部5は、図4に示すように、RF発生部51、RF増幅器52、検波回路53、RF制御部54を備えている。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the RF signal generation unit in the pulse laser apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the RF signal generation unit 5 includes an RF generation unit 51, an RF amplifier 52, a detection circuit 53, and an RF control unit 54.

RF発生部51は、RF信号を発生し、RF信号をRF増幅器52に出力する。RF増幅器52は、RF発生部51からのRF信号を増幅して、RF信号出力として音響光学素子3に供給する。   The RF generator 51 generates an RF signal and outputs the RF signal to the RF amplifier 52. The RF amplifier 52 amplifies the RF signal from the RF generator 51 and supplies it to the acoustooptic device 3 as an RF signal output.

検波回路53は、RF増幅器52で増幅されたRF信号のパワーを検波し、RF制御部54に出力する。即ち、RF信号のパワーをRF制御部54にフィードバックする。   The detection circuit 53 detects the power of the RF signal amplified by the RF amplifier 52 and outputs it to the RF control unit 54. That is, the power of the RF signal is fed back to the RF control unit 54.

RF制御部54は、検波回路53で検波されたRF信号のパワーに基づきRF増幅器52の増幅率を設定するとともに、RF信号のパワーが所定値になるように制御するAPC制御を行う。   The RF control unit 54 sets the amplification factor of the RF amplifier 52 based on the power of the RF signal detected by the detection circuit 53, and performs APC control for controlling the power of the RF signal to be a predetermined value.

次に、上記のように構成される本発明の実施例1に係るパルスレーザ装置の動作を図5に示すタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。   Next, the operation of the pulse laser apparatus according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the timing chart shown in FIG.

まず、パルスレーザ装置100が起動されると、半導体レーザ1は、励起光を発生して固体レーザ媒質2を照射する。これにより、固体レーザ媒質2は、誘導放出光を発生し、音響光学素子3に送る。これと並行して、RF信号生成部5は、RF信号を生成して音響光学素子3に与える。   First, when the pulse laser device 100 is activated, the semiconductor laser 1 generates excitation light and irradiates the solid-state laser medium 2. Thereby, the solid-state laser medium 2 generates stimulated emission light and sends it to the acoustooptic device 3. In parallel with this, the RF signal generator 5 generates an RF signal and gives it to the acoustooptic device 3.

図5に示すように、パルスの繰り返し周期T(例えば時刻t4〜t7)が固体レーザ媒質2の蛍光寿命τよりも長い場合、即ち、ジャイアントパルスの場合、図2で説明したように蛍光寿命τ以上の時間励起すれば、略同一のエネルギーを持つパルスを生成することができる。このため、RF信号がオンからオフに変化するまでの少なくとも蛍光寿命τ以上の期間、APC制御をかけたRF信号を音響光学素子3に供給する。   As shown in FIG. 5, when the pulse repetition period T (for example, times t4 to t7) is longer than the fluorescence lifetime τ of the solid-state laser medium 2, that is, in the case of a giant pulse, as described in FIG. When excited for the above time, pulses having substantially the same energy can be generated. For this reason, the RF signal subjected to APC control is supplied to the acoustooptic device 3 for at least the period of the fluorescence lifetime τ until the RF signal changes from on to off.

即ち、RF信号生成部5は、少なくとも蛍光寿命以上の時間、RF信号のパワーを所定値に制御するAPC制御を行う。   That is, the RF signal generation unit 5 performs APC control for controlling the power of the RF signal to a predetermined value at least for a time longer than the fluorescence lifetime.

また、RF信号生成部5から出力されるRF信号のオン期間(例えば時刻t2〜t4)では、共振器内でのロスがゲインより大きくなってレーザ発振が行われず、固体レーザ媒質2のゲインが上がっていく。この状態からRF信号がオフ期間になると、その立ち下がりからレーザ発振可能な状態になり、ゲインが最大になった固体レーザ媒質2から音響光学素子3を経由してパルス状のレーザが出力される。   Further, in the ON period of the RF signal output from the RF signal generation unit 5 (for example, times t2 to t4), the loss in the resonator is larger than the gain and laser oscillation is not performed, and the gain of the solid-state laser medium 2 is increased. Going up. When the RF signal is turned off from this state, laser oscillation is enabled from the fall, and a pulsed laser is output from the solid laser medium 2 having the maximum gain via the acoustooptic device 3. .

以上説明したように、本発明の実施例1に係るパルスレーザ装置によれば、パルスの繰り返し周期Tが固体レーザ媒質2の蛍光寿命τよりも長い場合、少なくとも蛍光寿命以上の時間、RF信号のパワーを所定値に制御するので、ジャイアントパルスかどうかに関係なく、環境温度変化や経時変化が起きても、安定したパルスエネルギーを持つパルスを出力することができる。   As described above, according to the pulse laser device according to the first embodiment of the present invention, when the pulse repetition period T is longer than the fluorescence lifetime τ of the solid-state laser medium 2, the RF signal is output for at least a time longer than the fluorescence lifetime. Since the power is controlled to a predetermined value, a pulse having stable pulse energy can be output regardless of whether the pulse is a giant pulse, even if an environmental temperature change or a change with time occurs.

図6は、本発明の実施例2に係るパルスレーザ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。実施例2に係るパルスレーザ装置では、図6に示すように、パルスの繰り返し周期Tが固体レーザ媒質2の蛍光寿命τよりも短い場合、即ち、ジャイアントパルスでない場合である。   FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the pulse laser apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the pulse laser apparatus according to the second embodiment, as shown in FIG. 6, the pulse repetition period T is shorter than the fluorescence lifetime τ of the solid-state laser medium 2, that is, not the giant pulse.

パルスの繰り返し周期Tが蛍光寿命τよりも短いので、RF信号に対して常にAPC制御を行うと、RF信号の平均パワーによってAPC制御が行われる。RF信号のオフ期間が一定であると、パルス周波数によりRF信号のオン期間のパワーが変わることになり、所望のパルスエネルギーを得ることができない。   Since the pulse repetition period T is shorter than the fluorescence lifetime τ, when the APC control is always performed on the RF signal, the APC control is performed by the average power of the RF signal. If the off period of the RF signal is constant, the power of the on period of the RF signal varies depending on the pulse frequency, and a desired pulse energy cannot be obtained.

そこで、RF信号のオンと同時にAPC制御を開始し、オフと同時(又は直前)にAPC制御を停止させることで、安定したパルスエネルギーが得られる。   Therefore, stable pulse energy can be obtained by starting APC control simultaneously with the turning on of the RF signal and stopping the APC control simultaneously with (or immediately before) turning off the RF signal.

このため、RF信号生成部5は、図6に示すようにRF信号のオン期間(例えば時刻t12〜t13)、RF信号のパワーを所定値に制御するAPC制御を行う。   For this reason, the RF signal generation unit 5 performs APC control for controlling the power of the RF signal to a predetermined value during the ON period of the RF signal (for example, times t12 to t13) as shown in FIG.

このように、実施例2のパルスレーザ装置によれば、RF信号生成部5は、パルスの繰り返し周期Tが固体レーザ媒質2の蛍光寿命τよりも短い場合、RF信号のオン期間、RF信号のパワーを所定値に制御するので、ジャイアントパルスかどうかに関係なく、環境温度変化や経時変化が起きても、安定したパルスエネルギーを持つパルスを出力することができるパルスレーザ装置を提供することができる。   As described above, according to the pulse laser apparatus of the second embodiment, the RF signal generation unit 5 determines that the RF signal ON period, the RF signal of the RF signal, when the pulse repetition period T is shorter than the fluorescence lifetime τ of the solid-state laser medium 2. Since the power is controlled to a predetermined value, it is possible to provide a pulse laser device capable of outputting a pulse having stable pulse energy regardless of whether it is a giant pulse or not even if an environmental temperature change or a change with time occurs. .

また、RF信号生成部5は、フィードバックによりRF信号のパワーを所定値に制御するとともにフィードバックの速さを決定する時定数がRF信号のオフ期間以上に設定しても良い。   Further, the RF signal generation unit 5 may control the power of the RF signal to a predetermined value by feedback and set the time constant for determining the feedback speed to be equal to or longer than the off period of the RF signal.

フィードバックの速さを決定する時定数としては、図4に示す検波回路53やRF制御部54に設けられた例えば、抵抗RとコンデンサCとによる時定数RCなどである。   The time constant for determining the feedback speed is, for example, the time constant RC provided by the resistor R and the capacitor C provided in the detection circuit 53 and the RF control unit 54 shown in FIG.

このように、フィードバックの速さを決定する時定数がRF信号のオフ期間以上に設定しているので、RF信号のオフ期間によるRF信号のパワーの変動を無視できる。これにより、ジャイアントパルスかどうかに関係なく、環境温度変化や経時変化が起きても、安定したパルスエネルギーを持つパルスを出力することができる。   As described above, since the time constant for determining the feedback speed is set to be longer than the OFF period of the RF signal, the fluctuation of the power of the RF signal due to the OFF period of the RF signal can be ignored. As a result, regardless of whether the pulse is a giant pulse, a pulse having stable pulse energy can be output even if an environmental temperature change or a change with time occurs.

図7は、本発明の実施例3に係るパルスレーザ装置の主要な構成を示すブロック図である。図7に示す実施例3に係るパルスレーザ装置では、簡略化のため、半導体レーザ1、ミラー4、固体レーザ媒質2を省略しているが、半導体レーザ1、ミラー4、固体レーザ媒質2は、図3に示すそれらと同じである。   FIG. 7 is a block diagram showing the main configuration of the pulse laser apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In the pulse laser device according to the third embodiment shown in FIG. 7, the semiconductor laser 1, the mirror 4, and the solid laser medium 2 are omitted for simplification, but the semiconductor laser 1, the mirror 4, and the solid laser medium 2 are These are the same as those shown in FIG.

図7において、音響光学素子3には振動センサ6が取り付けられている。この振動センサ6は、音響光学素子3の振動を検出する。   In FIG. 7, a vibration sensor 6 is attached to the acoustooptic device 3. This vibration sensor 6 detects the vibration of the acoustooptic device 3.

RF信号生成部5aは、RF発生部51、RF増幅器52、RF制御部54aを備えている。RF発生部51およびRF増幅器52は、図4に示すそれらと同じであるので、その説明は省略する。   The RF signal generation unit 5a includes an RF generation unit 51, an RF amplifier 52, and an RF control unit 54a. The RF generator 51 and the RF amplifier 52 are the same as those shown in FIG.

RF制御部54aは、振動センサ6で検出された音響光学素子3の振動出力が一定値になるように制御することによりRF信号のパワーを所定値に制御するAPC制御を行う。   The RF control unit 54a performs APC control for controlling the power of the RF signal to a predetermined value by controlling the vibration output of the acoustooptic device 3 detected by the vibration sensor 6 to be a constant value.

即ち、振動センサ6を用いることで、RF信号生成部5は、RF信号のAPC制御を行うことができる。   That is, by using the vibration sensor 6, the RF signal generation unit 5 can perform APC control of the RF signal.

また、振動センサ6によるRF信号のAPC制御を、実施例1に係るパルスレーザ装置又は実施例2に係るパルスレーザ装置に適用することもできる。   The APC control of the RF signal by the vibration sensor 6 can also be applied to the pulse laser device according to the first embodiment or the pulse laser device according to the second embodiment.

本発明は、レーザダイオードの温度変化やRF信号のパワーに依存しないでパルスエネルギーの調整が要求されるパルスレーザ装置に利用できる。   The present invention can be used in a pulse laser device that requires adjustment of pulse energy without depending on temperature change of a laser diode or power of an RF signal.

1 半導体レーザ
2 固体レーザ媒質
3 音響光学素子
4 ミラー
5 RF信号生成部
6 振動センサ
51 RF発生部
52 RF増幅器
53 検波回路
54,54a RF制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Solid state laser medium 3 Acousto-optic device 4 Mirror 5 RF signal generation part 6 Vibration sensor 51 RF generation part 52 RF amplifier 53 Detection circuit 54, 54a RF control part

Claims (4)

励起光を発生する半導体レーザと、
前記半導体レーザからの励起光に応じてレーザ光を発生する固体レーザ媒質と、
RF信号を生成するRF信号生成部と、
前記RF信号生成部で生成されたRF信号に従って、前記固体レーザ媒質で発生されたレーザ光を変調する音響光学素子と、
前記固体レーザ媒質と前記音響光学素子とをミラーで挟んで構成される共振器とを備え、
前記RF信号生成部は、パルスの繰り返し周期が前記固体レーザ媒質の蛍光寿命よりも長い場合、少なくとも前記蛍光寿命以上の時間、前記RF信号のパワーを所定値に制御することを特徴とするパルスレーザ装置。
A semiconductor laser that generates excitation light;
A solid-state laser medium that generates laser light in response to excitation light from the semiconductor laser;
An RF signal generator for generating an RF signal;
An acoustooptic device that modulates laser light generated in the solid-state laser medium in accordance with the RF signal generated by the RF signal generator;
A resonator configured by sandwiching the solid-state laser medium and the acoustooptic device with a mirror,
The RF signal generation unit controls the power of the RF signal to a predetermined value at least for a time longer than the fluorescence lifetime when the pulse repetition period is longer than the fluorescence lifetime of the solid-state laser medium. apparatus.
励起光を発生する半導体レーザと、
前記半導体レーザからの励起光に応じてレーザ光を発生する固体レーザ媒質と、
RF信号を生成するRF信号生成部と、
前記RF信号生成部で生成されたRF信号に従って、前記固体レーザ媒質で発生されたレーザ光を変調する音響光学素子と、
前記固体レーザ媒質と前記音響光学素子とをミラーで挟んで構成される共振器とを備え、
前記RF信号生成部は、パルスの繰り返し周期が前記固体レーザ媒質の蛍光寿命よりも短い場合、前記RF信号のオン期間、前記RF信号のパワーを所定値に制御することを特徴とするパルスレーザ装置。
A semiconductor laser that generates excitation light;
A solid-state laser medium that generates laser light in response to excitation light from the semiconductor laser;
An RF signal generator for generating an RF signal;
An acoustooptic device that modulates laser light generated in the solid-state laser medium in accordance with the RF signal generated by the RF signal generator;
A resonator configured by sandwiching the solid-state laser medium and the acoustooptic device with a mirror,
When the pulse repetition period is shorter than the fluorescence lifetime of the solid-state laser medium, the RF signal generation unit controls the power of the RF signal to a predetermined value during the ON period of the RF signal. .
励起光を発生する半導体レーザと、
前記半導体レーザからの励起光に応じてレーザ光を発生する固体レーザ媒質と、
RF信号を生成するRF信号生成部と、
前記RF信号生成部で生成されたRF信号に従って、前記固体レーザ媒質で発生されたレーザ光を変調する音響光学素子と、
前記固体レーザ媒質と前記音響光学素子とをミラーで挟んで構成される共振器とを備え、
前記RF信号生成部は、フィードバックにより前記RF信号のパワーを所定値に制御するとともに前記フィードバックの速さを決定する時定数がRF信号のオフ期間以上に設定されていることを特徴とするパルスレーザ装置。
A semiconductor laser that generates excitation light;
A solid-state laser medium that generates laser light in response to excitation light from the semiconductor laser;
An RF signal generator for generating an RF signal;
An acoustooptic device that modulates laser light generated in the solid-state laser medium in accordance with the RF signal generated by the RF signal generator;
A resonator configured by sandwiching the solid-state laser medium and the acoustooptic device with a mirror,
The RF signal generation unit controls the power of the RF signal to a predetermined value by feedback, and a time constant for determining the feedback speed is set to be equal to or longer than an OFF period of the RF signal. apparatus.
前記音響光学素子に取り付けられ、前記音響光学素子の振動を検出する振動センサを備え、
前記RF信号生成部は、前記振動センサで検出された前記音響光学素子の振動出力が一定値になるように制御することによりRF信号のパワーを所定値に制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のパルスレーザ装置。
A vibration sensor attached to the acoustooptic element and detecting vibration of the acoustooptic element,
The RF signal generation unit controls the power of the RF signal to a predetermined value by controlling the vibration output of the acoustooptic element detected by the vibration sensor to be a constant value. The pulse laser device according to any one of claims 1 to 3.
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