JP2734945B2 - レーザー発振器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス間隔が変調され
たレーザーパルス列を発振するレーザー発振器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のレーザー発振器の一例を
示すブロック図である。図において、符号１１１はルビ
ー等の固体レーザー媒質であり、この固体レーザー媒質
１１１の両側に、出力ミラー１１２と全反射ミラーとし
てのエンドプリズム１１３とが配されて、光共振手段が
形成されている。

【０００３】また、光源手段として、励起用のフラッシ
ュランプ１１４と、フラッシュランプに高電圧を印加す
る高圧電源１１５とを備え、高圧電源１１５によってフ
ラッシュランプ１１４を発光させることにより、固体レ
ーザー媒質１１１を励起させ、誘導放射したレーザー光
を光共振手段で共振させて、出力ミラー１１２から発振
させるようになっている。

【０００４】そして、このように発振されるレーザー光
は、スイッチング手段によって、レーザーパルス列とし
て発振されるようになっている。具体的には、スイッチ
ング手段として、ＥＯ−Ｑスイッチ１１６と、Ｑスイッ
チ高圧電源１１７と、制御回路１１８とが設けられてい
る。そして、制御回路１１８からＱスイッチ高圧電源１
１７に所定間隔のタイミングパルスを入力し、このＱス
イッチ高圧電源１１７によって、ＥＯ−Ｑスイッチ１１
６の開閉を離散的に行わせて、図２に示すように、ジャ
イアントパルスが所定間隔で発振されるレーザーパルス
列を形成するようになっている。

【０００５】また、従来のレーザー発振器の他の例とし
て、特開昭６１−８４０８４号公報記載の技術がある。
このレーザー発振器は、固体レーザー媒質と光共振手段
を構成する反射鏡との間に配設された音響光学的Ｑスイ
ッチと、高周波ドライバーと、パルス信号制御回路とを
備えており、パルス信号制御回路からの制御信号で高周
波ドライバーが制御され、この高周波ドライバーによっ
て、音響光学的Ｑスイッチのスイッチング動作が制御さ
れるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示した
従来のレーザー発振器では、スイッチング手段としてＥ
Ｏ−Ｑスイッチ１１６を使用するので、このＥＯ−Ｑス
イッチ１１６の開閉を制御するためのＱスイッチ高圧電
源１１７と制御回路１１８が必要不可欠である。また、
特開昭６１−８４０８４号公報記載のレーザー発振器に
おいても、音響光学的スイッチを動作させるための高周
波ドライバーとこれを制御するパルス信号制御回路とが
必要不可欠である。

【０００７】したがって、上述した従来のいずれのレー
ザー発振器においても、Ｑスイッチを動作させるための
特殊な装置を必要とするので、レーザー発振器の製品コ
ストが高くなってしまうという問題がある。さらに、Ｅ
Ｏ−Ｑスイッチ１１６は結晶構造を有しているので、Ｅ
Ｏ−Ｑスイッチ１１６の結晶軸とレーザーの光軸との位
置決めや、結晶軸とレーザーの偏光との位置決めを精度
良くする必要がある。このため、その位置決め設定が煩
雑かつ困難であることから、位置決め設定に誤差が生じ
やすく、製品の動作特性の信頼性に欠けるという問題が
ある。

【０００８】本発明は上記問題点にかんがみてなされた
もので、製品の小型化とコスト削減とを可能にし、しか
も、動作信頼性に優れたレーザー発振器を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、固体レーザー媒質と、励起用のフラッシ
ュランプと、フラッシュランプに所定の電圧を印加する
高圧電源とを備え、固体レーザー媒質を励起させてレー
ザーパルス列を発生させる光源手段と、上記固体レーザ
ー媒質の一方側に配置され共振されたレーザーパルス列
を出力する出力ミラーと、出力ミラーに対向させて上記
固体レーザー媒質の他方側に配置されたエンドプリズム
とを備え、上記固体レーザー媒質から発せられた光を共
振させる光共振手段と、 上記エンドプリズムとの間に配
置され、上記固体レーザー媒質から発せられた光が所定
強度より弱いときに不透明になり、上記所定強度より強
いときに透明になる可飽和Ｑスイッチで形成され、上記
固体レーザー媒質から発せられた光が所定強度以上のと
きにこの光を通過させる上記光共振手段内に配置された
スイッチング手段と、上記スイッチング手段を通過した
光を検出して、その検出信号を出力する光検出器と、こ
の光検出器からの検出信号に基づいて上記光源手段の動
作タイミングを制御する制御回路とを備え、上記光源手
段の動作タイミングを制御して、上記レーザーパルス列
の間隔を変化させるパルス列制御手段とを設けた構成と
してある。

【００１０】

【作用】本発明のレーザー発振器によれば、パルス間隔
が変調されたパルス列レーザを発振するレーザー発振器
において、スイッチング手段として、固体レーザー媒質
から発せられた光が所定強度より弱いときに不透明にな
り、所定強度より強いときに透明になる可飽和Ｑスイッ
チを適用しているので、このＱスイッチを動作させるた
めの高圧電源や制御回路を必要としない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例に係るレーザ発
振器を示すブロック図である。

【００１２】本実施例のレーザ発振器は、固体レーザ媒
質１と、この固体レーザ媒質１を励起させてレーザパル
ス列を発生させる光源手段２と、固体レーザ媒質１から
発せられた光を共振させる光共振手段３と、この光共振
手段３内に配置され、固体レーザ媒質１から発せられる
光が所定強度のときにこの光を通過させるスイッチング
手段４と、光源手段２の動作タイミングを制御してレー
ザパルス列の間隔を変化させるパルス列制御手段５とで
構成されている。

【００１３】固体レーザ媒質１は、誘導放射を行う媒質
であり、例えばルビー等で形成されている。

【００１４】光源手段２は、フラッシュランプ２１と高
圧電源２２とで形成されている。フラッシュランプ２１
は、固体レーザ媒質１に光を射出して固体レーザ媒質１
を励起させるためのランプである。一方、高圧電源２２
は、このフラッシュランプ２１に所望の電圧を印加する
ための電源である。

【００１５】光共振手段３は、固体レーザ媒質１を両側
から挟むように配設された出力ミラー３１とエンドプリ
ズム３２とで形成されている。エンドプリズム３２は、
いわゆる全反射ミラーであり、出力ミラー３１と協働し
て、固体レーザ媒質１から放射された光を共振させる。
このようなエンドプリズム３２と固体レーザ媒質１との
間にスイッチング手段４が配設されている。

【００１６】スイッチング手段４は、可飽和スイッチで
あり、受動素子としての可飽和色素Ｑスイッチである。
したがって、この可飽和Ｑスイッチ４は安価に形成する
ことができる。この可飽和Ｑスイッチ４は、固体レーザ
媒質１から発せられた光が所定強度よりも弱い時に不透
明となり、この所定強度よりも強い時に透明となる。し
たがって、この可飽和Ｑスイッチ４をロスとして固体レ
ーザ媒質１とエンドプリズム３２との間に挿入しておけ
ば、このレーザ発振器が発振を行わない状態で、固体レ
ーザ媒質１が励起され、発光を開始することとなる。ま
た、可飽和Ｑスイッチ４は、固体レーザ媒質１の発光が
小さい間は、不透明であり、ロスとして働くが、固体レ
ーザ媒質１の発光が大きくなると透明となり、ロスとし
ての働きを終了し、オン状態になる。この結果、固体レ
ーザ媒質１からのレーザ光は可飽和Ｑスイッチ４を通過
するので、光共振手段３の出力ミラー３１とエンドプリ
ズム３２によって共振されて、図２に示すようなジャイ
アントパルスを発生することとなる。このような可飽和
Ｑスイッチ４は、光源手段２を介してパルス列制御手段
５によって制御される。

【００１７】パルス列制御手段５は、可飽和Ｑスイッチ
４を通過したレーザ光を検出してその検出信号Ｄを出力
する光検出器５１と、この光検出器５１からの検出信号
Ｄに基づいて、制御信号Ｃを高圧電源２２に出力して高
圧電源２２の動作タイミングを制御する制御回路５２と
で形成されている。すなわち、可飽和Ｑスイッチ４は受
動素子であるので、レーザー発振の微妙なタイミングを
コントロールする必要がある。

【００１８】このため、制御回路５２は、光検出器５１
からの検出信号Ｄに基づいて、レーザ発射のタイミング
を示す制御信号Ｃを高圧電源２２に入力し、フラッシュ
ランプ２１に印加する高圧電源２２の電圧をコントロー
ルするようにフィードバックをかけるようになってい
る。具体的には、フラッュランプ２１に印加する電圧を
コントロールすることにより、固体レーザ媒質１を励起
する光の量をコントロールすることになる。さらに、固
体レーザ媒質１の光の量がコントロールされることによ
り、受動素子である可飽和Ｑスイッチ４が不透明から透
明に変わるタイミングが制御されることになる。この結
果、所望の間隔Ｗのレーザパルス列ＰＬＳを、図２に示
すように、出力することができる。

【００１９】次に、本実施例のレーザ発振器の動作につ
いて説明する。光源手段２の高圧電源２２から電圧をフ
ラッシュランプ２１に印加すると、フラッシュランプ２
１によって固体レーザ媒質１が励起され、固体レーザ媒
質１から光が放出される。高圧電源２２の電圧が低い場
合には、固体レーザ媒質１の誘導放射は小さく、その放
射される光の量は小さい。したがって、この場合におい
ては、可飽和Ｑスイッチ４は不透明状態となり、いわゆ
るオフ状態となっている。そして、固体レーザ媒質１か
らの誘導放出が大きくなり、固体レーザ媒質１からの光
の量が大きくなると、可飽和Ｑスイッチ４が動作してス
イッチオン状態となる。

【００２０】これにより、光共振手段３のエンドプリズ
ム３２と出力ミラー３１とによって、固体レーザ媒質１
から放射された光が共振され、出力ミラー３１からレー
ザパルス列ＰＬＳとして出力される。すなわち、フラッ
シュランプ２１による励起によって固体レーザ媒質１が
励起され、固体レーザ媒質１から所定時間だけ弱い光が
誘導放射された後、固体レーザ媒質１からの誘導放射が
大きくなり放射される光の強さが強くなると光共振手段
３によって共振されて、レーザパルス列ＰＬＳが発振さ
れることとなる。このような動作を繰り返すことによっ
て、図２に示すように、所定の間隔Ｗのパルス間隔を有
したレーザパルス列ＰＬＳがこのレーザ発振器から発振
されることとなる。

【００２１】このように発振されるレーザパルス列ＰＬ
Ｓの間隔Ｗを維持しまたは変化させる制御は、パルス列
制御手段５によって行われる。すなわち、可飽和Ｑスイ
ッチ４を通過した光を光検出器５１によって検出し、そ
の検出信号Ｄを入力した制御回路５２が所望のバルス間
隔Ｗを示す制御信号Ｃを高圧電源２２に出力する。これ
により、高圧電源２２のフラッシュランプ２１に対する
電圧の強さや間隔が制御されることとなり、固体レーザ
媒質１から放射される光の強さやその間隔が制御される
こととなる。すなわち、固体レーザ媒質１から放射され
る光の量を高圧電源２２の制御によって強くしたり弱く
したり、またその強さの間隔を短くしたり長くしたりす
ることによって、出力ミラー３１から発振されるレーザ
パルス列ＰＬＳの間隔Ｗを維持，変化させることができ
るのである。

【００２２】以上のように、本実施例のレーザ発振器に
よれば、安価な可飽和Ｑスイッチ４を使用し、しかも、
上述した従来のレーザ発振器に必要不可欠なＱスイッチ
動作用の高圧電源１１７や特別な制御回路１１８を必要
としないので、レーザ発振器の製品のコストを低減させ
ることができる。また、可飽和Ｑスイッチ４は、発振さ
れるレーザの光軸の位置決めやレーザの偏光の位置決め
などを必要としないので、位置決め設定に誤差が生じる
という問題は生じない。この結果、製品の動作特性の信
頼性を維持向上させることはできる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明のレーザー発振器に
よれば、パルス列制御手段による光源手段の動作タイミ
ングの制御をし、スイッチング手段の光通過制御によっ
て、所望の間隔のレーザーパルス列を発振される構造に
なっているので、スイッチング手段を動作させるための
装置を必要としない。特に、スイッチング手段として、
固体レーザー媒質から発せられた光が所定強度より弱い
ときに不透明になり、所定強度より強いときに透明にな
る安価な可飽和Ｑスイッチを適用すれば、上述した従来
のレーザー発振器に必要不可欠なＱスイッチ動作用の高
圧電源や制御回路を必要としないので、その分、製品の
小型化を図ることができ、かつ製品コストの削減を図る
ことができる。

【００２４】また、可飽和Ｑスイッチにおいては、Ｑス
イッチの結晶軸とレーザーの光軸との位置決めや、結晶
軸とレーザーの偏光との位置決めを必要としないので、
位置決め設定に誤差が生じるという問題は生ぜず、製品
の動作特性の信頼性を維持，向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るレーザー発振器を示す
ブロック図である。

【図２】発振されるレーザーパルス列を示すグラフ図で
ある。

【図３】従来例に係るレーザー発振器を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 固体レーザー媒質 ２ 光源手段 ３ 光共振手段 ４ 可飽和Ｑスイッチ ５ パルス列制御手段 ２１ フラッシュランプ ２２ 高圧電源 ３１ 出力ミラー ３２ エンドプリズム ５１ 光検出器 ５２ 制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体レーザー媒質と、励起用のフラッシュランプと、フラッシュランプに所定
   の電圧を印加する高圧電源とを備え、 固体レーザー媒質
   を励起させてレーザーパルス列を発生させる光源手段
   と、上記固体レーザー媒質の一方側に配置され共振されたレ
   ーザーパルス列を出力する出力ミラーと、出力ミラーに
   対向させて上記固体レーザー媒質の他方側に配置された
   エンドプリズムとを備え、上記 固体レーザー媒質から発
   せられた光を共振させる光共振手段と、 上記エンドプリズムとの間に配置され、上記固体レーザ
   ー媒質から発せられた光が所定強度より弱いときに不透
   明になり、上記所定強度より強いときに透明になる可飽
   和Ｑスイッチで形成され、 上記固体レーザー媒質から発
   せられた光が所定強度以上のときにこの光を通過させる
   上記光共振手段内に配置されたスイッチング手段と、上記スイッチング手段を通過した光を検出して、その検
   出信号を出力する光検出器と、この光検出器からの検出
   信号に基づいて上記光源手段の動作タイミングを制御す
   る制御回路とを備え、 上記光源手段の動作タイミングを
   制御して、上記レーザーパルス列の間隔を変化させるパ
   ルス列制御手段とを設けたことを特徴とするレーザー発
   振器。