JP2973673B2 - Q switch laser device - Google Patents

Q switch laser device

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JP2973673B2
JP2973673B2 JP4007461A JP746192A JP2973673B2 JP 2973673 B2 JP2973673 B2 JP 2973673B2 JP 4007461 A JP4007461 A JP 4007461A JP 746192 A JP746192 A JP 746192A JP 2973673 B2 JP2973673 B2 JP 2973673B2
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mirror
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acousto
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、尖頭値の極めて高い
Qスイッチレーザパルスを集光することにより得られる
熱エネルギーによって金属,半導体またはプラスチック
などを蒸発,溶融,変色させてマーキングするレーザマ
ーキング装置や、薄膜抵抗トリミング装置などに利用し
て好適なQスイッチレーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser marking for evaporating, melting and discoloring a metal, semiconductor or plastic by thermal energy obtained by converging a Q-switched laser pulse having a very high peak value. The present invention relates to a Q-switch laser device suitable for use in a device or a thin film resistor trimming device.

【0002】[0002]

【従来の技術】1)Qスイッチを使用した固体レーザ装
置は、尖頭値の高いレーザパルスによりマーキングやト
リミングなどの精密加工に利用されているが、このQス
イッチレーザパルスは、レーザ共振器内で発振をオフさ
せている間に蓄積されるレーザ媒体内の反転分布エネル
ギーを、発振オンと同時に一挙に放出することによって
発生する高ピークのレーザパルスである。なお、反転分
布エネルギーは発振オフで徐々に増加し、0.5〜1.
msでほぼ飽和する。Qスイッチの繰り返し周波数が2
KHz以上である場合、反転分布エネルギーは飽和には
至らずに低くなっている。そして、反転分布エネルギー
が大きいほどレーザパルスも大きくなるため、Qスイッ
チの繰り返し周波数を高くして使用する用途では、発振
オフの状態からオンになった第1発目のQスイッチパル
スの尖頭値が高く、この個所だけ大きな加工痕跡を残
し、マーキングではその品質の悪化や、トリミングでは
基板の損傷を引き起こすなどのおそれがある。
2. Description of the Related Art 1) A solid-state laser device using a Q switch is used for precision machining such as marking and trimming by using a laser pulse having a high peak value. This is a high-peak laser pulse generated by emitting the population inversion energy in the laser medium accumulated while the oscillation is turned off at the same time as the oscillation is turned on. Note that the population inversion energy gradually increases when the oscillation is off, and 0.5 to 1.
It is almost saturated in ms. Q switch repetition frequency is 2
When the frequency is higher than KHz, the population inversion energy is low without reaching saturation. Since the laser pulse increases as the population inversion energy increases, in applications where the repetition frequency of the Q switch is increased, the peak value of the first Q switch pulse turned on from the oscillation off state There is a risk that a large processing mark is left only at this point, the quality is deteriorated in the case of marking, and the substrate is damaged in the case of trimming.

【0003】2)ところで、反転分布値は蓄積時の値が
大きいと放出時の値もより大きな値となるため、次に蓄
積される反転分布値は小さくなってその放出時の値も小
さくなり、結果的に反転分布値は交互に大小を繰り返
し、Qスイッチパルスの尖頭値も交互に大小を繰り返す
ことになる。このような現象はQスイッチの繰り返し周
波数が高い程顕著となり、所望するQスイッチパルス周
波数が得られないばかりでなく、加工が不安定となる。
そこで、従来は上記1)の問題を解決すべく、例えば特
公昭63−30791号に示すような方法が提案されて
いる(以下、従来方法1ともいう)。これは、Qスイッ
チパルスを発生させる直前にQスイッチへの駆動電力を
低下させ、Qスイッチの印加損失を小さくして弱い連続
発振を起こさせ、飽和した反転分布エネルギーの一部を
放出することで、第1パルスの尖頭値を抑制するもので
ある。また、上記2)の問題を解決するための手法とし
ては、例えばレーザ媒体,出力鏡および全反射鏡との光
軸を僅かに狂わせ、Qスイッチパルス発生時の反転分布
値を適度にするものがある(以下、従来方法2ともい
う)。
2) By the way, when the population inversion value is large at the time of accumulation, the value at the time of emission is also a large value. Therefore, the population distribution value to be accumulated next becomes small and the value at the time of emission becomes small. As a result, the inverted distribution value alternately repeats the magnitude, and the peak value of the Q switch pulse repeats the magnitude alternately. Such a phenomenon becomes more remarkable as the repetition frequency of the Q switch becomes higher, and not only a desired Q switch pulse frequency cannot be obtained, but also the processing becomes unstable.
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem 1), for example, a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-30791 has been proposed (hereinafter, also referred to as Conventional Method 1). This is because the drive power to the Q switch is reduced immediately before the Q switch pulse is generated, the applied loss of the Q switch is reduced, weak continuous oscillation is caused, and a part of the saturated population inversion energy is released. , The peak value of the first pulse is suppressed. Further, as a method for solving the above problem 2), for example, a method in which the optical axes of the laser medium, the output mirror, and the total reflection mirror are slightly deviated and the inversion distribution value when the Q switch pulse is generated is moderate. (Hereinafter, also referred to as Conventional Method 2).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来方
法1ではQスイッチへの駆動電力を低下させて弱い連続
発振を起こさせるようにしているため、この弱い連続発
振によって加工物が熱的に物性が変化し易いプラスチッ
ク等ではダメージとなるおそれがある。また、Qスイッ
チの繰り返し周波数が高い場合の、Qスイッチパルス尖
頭値の変動を抑制することができず、安定な加工ができ
ないという問題がある。一方、従来方法2では特定の周
波数の場合にしか適用できず、実用的でないという問題
がある。したがって、この発明の課題は第1パルスの尖
頭値を下げるとともに、繰り返し周波数の高いQスイッ
チでも尖頭値が安定したレーザ光を発生し得るようにす
ることにある。
However, in the conventional method 1, since the weak continuous oscillation is caused by lowering the driving power to the Q switch, the processed material is thermally deteriorated by the weak continuous oscillation. There is a possibility that damage may be caused by plastics or the like which are easily changed. Further, when the repetition frequency of the Q switch is high, the fluctuation of the Q switch pulse peak value cannot be suppressed, and there is a problem that stable machining cannot be performed. On the other hand, the conventional method 2 has a problem that it can be applied only to a specific frequency and is not practical. Therefore, an object of the present invention is to reduce the peak value of the first pulse and to generate a laser beam having a stable peak value even with a Q switch having a high repetition frequency.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第1の発明では、励起手段にて励起されるレー
ザ媒体を挟むように全反射鏡および出力鏡を配置して共
振系を構成し、この共振系の光軸上に音響光学的Qスイ
ッチを設けて前記出力鏡よりQスイッチパルスを取り出
すQスイッチレーザ装置において、前記全反射鏡および
出力鏡とは別の第2の全反射鏡および第2の出力鏡を設
けるとともに、これら第2の全反射鏡および第2の出力
鏡と前記レーザ媒体との光軸上にこのレーザ媒体を挟む
ように1対の部分透過鏡を配置して第2の共振系を構成
し、前記Qスイッチパルスが発生していないときのレー
ザ媒体の反転分布エネルギーが一定となるよう、前記第
2の共振系によってエネルギーを放出し、Qスイッチパ
ルスの第1パルス発振に寄与する反転分布量を低く抑え
て第1パルスの尖頭値を抑制し、尖頭値がほぼ一定なQ
スイッチパルスを得ることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, a total reflection mirror and an output mirror are arranged so as to sandwich a laser medium to be excited by an excitation means, and a resonance system is provided. A Q-switch laser device configured to provide an acousto-optic Q-switch on the optical axis of the resonance system and take out a Q-switch pulse from the output mirror, wherein the second total reflection is different from the total reflection mirror and the output mirror. A mirror and a second output mirror are provided, and a pair of partially transmitting mirrors are arranged on the optical axis of the second total reflection mirror, the second output mirror, and the laser medium so as to sandwich the laser medium. To form a second resonance system, and the second resonance system emits energy so that the population inversion energy of the laser medium when the Q switch pulse is not generated is constant. 1 pulse Kept low contributing inversion amount vibration suppressing peak value of the first pulse, a peak value is substantially constant Q
It is characterized by obtaining a switch pulse.

【0006】第2の発明では、励起手段にて励起される
レーザ媒体を挟むように全反射鏡および出力鏡を配置し
て共振系を構成し、この共振系の光軸上に音響光学的Q
スイッチを設けて前記出力鏡よりQスイッチパルスを取
り出すQスイッチレーザ装置において、前記出力鏡とは
別の第2の出力鏡、さらには部分透過鏡を設けるととも
に、前記レーザ媒体と全反射鏡,第2の出力鏡および部
分透過鏡からなる第2の共振系を構成し、前記Qスイッ
チパルスが発生していないときのレーザ媒体の反転分布
エネルギーが一定となるよう、前記第2の共振系によっ
てエネルギーを放出し、Qスイッチパルスの第1パルス
発振に寄与する反転分布量を低く抑えて第1パルスの尖
頭値を抑制し、尖頭値がほぼ一定なQスイッチパルスを
得ることを特徴としている。
In the second invention, a total reflection mirror and an output mirror are arranged so as to sandwich the laser medium excited by the excitation means to form a resonance system, and the acousto-optic Q is placed on the optical axis of the resonance system.
In a Q-switch laser device for providing a switch and extracting a Q-switch pulse from the output mirror, a second output mirror separate from the output mirror, a partial transmission mirror is provided, and the laser medium and a total reflection mirror are provided. And a second resonance system including a second output mirror and a partial transmission mirror, and the energy is controlled by the second resonance system so that the population inversion energy of the laser medium when the Q switch pulse is not generated is constant. And the peak value of the first pulse is suppressed by suppressing the inversion distribution amount contributing to the first pulse oscillation of the Q switch pulse to obtain a Q switch pulse having a substantially constant peak value. .

【0007】第3の発明では、第1または第2の発明に
おいて、前記第2の共振系内に第2の音響光学的Qスイ
ッチを設け、既に設けられている音響光学的Qスイッチ
の繰り返し周波数に応じて前記第2の音響光学的Qスイ
ッチの駆動電力を変化させることを特徴としている。第
4の発明では、第1または第2の発明において、前記第
2の共振系内に第2の音響光学的Qスイッチを設け、既
に設けられている音響光学的Qスイッチによるパルスが
発生していない間に、所定の繰り返し周波数で前記第2
の音響光学的Qスイッチを駆動することを特徴としてい
る。
In a third aspect based on the first or second aspect, a second acousto-optic Q switch is provided in the second resonance system, and a repetition frequency of the already provided acousto-optic Q switch is provided. The driving power of the second acousto-optic Q switch is changed in accordance with the following. In a fourth aspect based on the first or second aspect, a second acousto-optic Q switch is provided in the second resonance system, and a pulse is generated by the acousto-optic Q switch already provided. The second time at a predetermined repetition frequency
Is driven.

【0008】[0008]

【作用】Qスイッチパルスの停止期間中にレーザ媒体内
に蓄積される反転分布量を、その停止期間中にそのレー
ザ媒体を共有する別の共振系で放出し、その放出量を制
御することで反転分布量をほぼ一定としてQスイッチパ
ルスの尖頭値を安定化させ、実用性を高める。
The inversion distribution amount accumulated in the laser medium during the stop period of the Q switch pulse is emitted by another resonance system sharing the laser medium during the stop period, and the emission amount is controlled. The peak value of the Q switch pulse is stabilized by making the inversion distribution amount substantially constant, and the practicality is enhanced.

【0009】[0009]

【実施例】図1はこの発明の第1実施例を示す構成図で
ある。同図において、1はレーザ媒体、2は励起ラン
プ、3はキャビティ(収納器)、4a,4bは第1,第
2反射鏡、5a,5bは第1,第2出力鏡、6aは第1
Qスイッチ、7a,7bは第1,第2部分透過鏡、8は
レーザ吸収器、9aはミキサー、10aは増幅器、HP
は高周波電力、MSは変調信号、RSはレーザ光(単に
レーザともいう)、QPはQスイッチパルスをそれぞれ
示している。すなわち、第1の全反射鏡4aと第1の出
力鏡5aとの間に配置されるレーザ媒体1は、これに励
起ランプ2からの光を効率良く集光させるためのキャビ
ティ3に収納されている。第1の全反射鏡4aは通常9
9.8%以上の反射特性を有し、第1の出力鏡5aは9
0%反射で10%透過のものが用いられる。第1の出力
鏡5a,第1の全反射鏡4aおよびレーザ媒体1にて第
1の共振器または共振系が構成されてレーザの増幅が行
なわれ、第1の出力鏡5aからレーザが出力される。さ
らに、第1の全反射鏡4aと第1の出力鏡5aとの間に
は、これらの光軸上にレーザ媒体1を挟むように第1の
部分透過鏡7aと第2部分透過鏡7bとが配置される。
これらの部分透過鏡7a,7bによる部分反射光は、第
2出力鏡5bおよび第2の全反射鏡4bとレーザ媒体1
とで第2の共振器を構成するように、その光軸が調整さ
れている。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a laser medium, 2 is an excitation lamp, 3 is a cavity (container), 4a and 4b are first and second reflectors, 5a and 5b are first and second output mirrors, and 6a is a first output mirror.
Q switch, 7a and 7b are first and second partial transmission mirrors, 8 is a laser absorber, 9a is a mixer, 10a is an amplifier, HP
Represents high-frequency power, MS represents a modulation signal, RS represents laser light (also simply referred to as laser), and QP represents a Q switch pulse. That is, the laser medium 1 disposed between the first total reflection mirror 4a and the first output mirror 5a is housed in the cavity 3 for efficiently condensing the light from the excitation lamp 2 therein. I have. The first total reflection mirror 4a is usually 9
The first output mirror 5a has a reflection characteristic of 9.8% or more.
Those with 0% reflection and 10% transmission are used. The first output mirror 5a, the first total reflection mirror 4a, and the laser medium 1 constitute a first resonator or a resonance system, amplify the laser, and output the laser from the first output mirror 5a. You. Further, between the first total reflection mirror 4a and the first output mirror 5a, the first partially transmitting mirror 7a and the second partially transmitting mirror 7b are arranged so as to sandwich the laser medium 1 on their optical axes. Is arranged.
The partially reflected light from these partially transmitting mirrors 7a and 7b is transmitted to the second output mirror 5b and the second total reflection mirror 4b and the laser medium 1
And the optical axis thereof is adjusted so as to constitute the second resonator.

【0010】また、第1の部分透過鏡7aと第1の出力
鏡5aとの間には、第1Qスイッチ6aが配置される。
このQスイッチ6aは溶融石英等の結晶に圧電素子を接
着させ、その圧電素子に数10MHzの高周波電圧を印
加することにより、光路を変えるようにしている。そし
て、高周波電力HPと変調信号MSとをミキサー9aに
より合成し、増幅器10aにより増幅した信号でQスイ
ッチ6aを制御することにより、レーザ発振のオン,オ
フを制御する。レーザ発振がオフの間も励起ランプ2は
連続点灯しており、これによってレーザ媒体1にはエネ
ルギーが蓄積され、反転分布エネルギーが増加する。大
きくなった反転分布エネルギーは、変調信号オンと同時
にQスイッチによる光路変化が解除され、発振が起こ
る。このように、Qスイッチのオン,オフによりピーク
値の高いレーザ出力、いわゆるQスイッチパルスが出力
されることになる。
A first Q switch 6a is arranged between the first partial transmission mirror 7a and the first output mirror 5a.
The Q-switch 6a changes the optical path by bonding a piezoelectric element to a crystal such as fused quartz and applying a high-frequency voltage of several tens of MHz to the piezoelectric element. Then, the high frequency power HP and the modulation signal MS are combined by the mixer 9a, and the Q switch 6a is controlled by the signal amplified by the amplifier 10a, thereby controlling the on / off of the laser oscillation. The excitation lamp 2 is continuously lit even while the laser oscillation is off, whereby energy is accumulated in the laser medium 1 and the population inversion energy increases. With the increased population inversion energy, the optical path change by the Q switch is released at the same time when the modulation signal is turned on, and oscillation occurs. In this manner, a laser output having a high peak value, that is, a so-called Q switch pulse is output by turning on and off the Q switch.

【0011】図2はQスイッチレーザ装置の動作を説明
するための波形図である。これは、図1から第2反射鏡
4b、第2出力鏡5b、第1,第2部分透過鏡7a,7
bおよびレーザ吸収器8を省略した図3の如き従来装置
と比較して説明するためのもので、従来装置による反転
分布波形例を同図(ロ)に、そのQスイッチパルス波形
例を同図(ハ)に示す。すなわち、図3の装置で図2
(イ)の如き変調パルスが与えられない時刻t0以前に
は、反転分布エネルギーは同図(ロ)に示すように飽和
状態で高いレベルにある。その後、第1発目の変調パル
スによって発振が起こると、Qスイッチパルスの第1発
目は同図(ハ)にP1で示すように通常のピーク値より
も高いパルスとなる。
FIG. 2 is a waveform chart for explaining the operation of the Q-switch laser device. This is because the second reflecting mirror 4b, the second output mirror 5b, the first and second partially transmitting mirrors 7a and 7
3 and FIG. 3 (b) shows an example of a population inversion distribution waveform of the conventional device and FIG. 3 (b) shows an example of a Q-switch pulse waveform thereof. It is shown in (c). That is, FIG.
Prior to time t0 when no modulation pulse is given as in (a), the population inversion energy is at a high level in a saturated state as shown in (b) of the figure. Thereafter, when oscillation occurs due to the first modulation pulse, the first Q switch pulse becomes a pulse higher than the normal peak value as indicated by P1 in FIG.

【0012】これに対し、図1に示す実施例ではQスイ
ッチ6aがオフの間、第1の出力鏡5aと第2反射鏡4
bとの間での発振が停止している状態でも、反転分布エ
ネルギーが徐々に蓄積され、第2の部分透過鏡7bおよ
び第2の全反射鏡4bで構成される共振しきい値を越え
ると発振が起こる。この発振は部分透過鏡7a,7bを
通してレーザ吸収器8に導かれ、熱となって消失する。
上記第2の全反射鏡4bで構成される共振しきい値は一
定であることから、連続(CW)発振が開始される反転
分布の値はほぼ一定となり、図2(ニ)にQ1〜Q6,
Q7〜Q12で示すようにQスイッチパルスの出力はほ
ぼ一定となる。なお、Q1〜Q6は繰り返し周波数が比
較的低い場合のQスイッチパルスを示し、Q7〜Q12
は繰り返し周波数が比較的高い場合のQスイッチパルス
を示している。
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, while the Q switch 6a is off, the first output mirror 5a and the second
Even when the oscillation with respect to b is stopped, the inversion distribution energy is gradually accumulated and exceeds the resonance threshold value constituted by the second partial transmission mirror 7b and the second total reflection mirror 4b. Oscillation occurs. This oscillation is guided to the laser absorber 8 through the partial transmission mirrors 7a and 7b, and disappears as heat.
Since the resonance threshold formed by the second total reflection mirror 4b is constant, the value of the population inversion at which continuous (CW) oscillation starts is substantially constant, and Q1 to Q6 in FIG. ,
As shown by Q7 to Q12, the output of the Q switch pulse is substantially constant. Q1 to Q6 indicate Q switch pulses when the repetition frequency is relatively low, and Q7 to Q12
Indicates a Q switch pulse when the repetition frequency is relatively high.

【0013】図4にこの発明の第2の実施例を示す。こ
の実施例は同図からも明らかなように、図1に示すもの
から第2部分透過鏡7bおよび第2反射鏡4bを削除し
て構成される。すなわち、第1の全反射鏡4a,第1出
力鏡5aおよびレーザ媒体1からなる第1の共振系の光
軸上に、第1部分透過鏡7aおよび第2出力鏡5bとか
らなる第2の共振器を配置したものである。このように
しても、図1の場合と同じく図2(ホ)に示すように、
Qスイッチパルスをほぼ一定にすることができる。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. As is clear from the figure, this embodiment is configured by removing the second partially transmitting mirror 7b and the second reflecting mirror 4b from the one shown in FIG. That is, a second partial mirror 7a and a second output mirror 5b are provided on the optical axis of a first resonance system including the first total reflection mirror 4a, the first output mirror 5a, and the laser medium 1. The resonator is arranged. Even in such a case, as shown in FIG.
The Q switch pulse can be made substantially constant.

【0014】図5はこの発明の第3の実施例を示す構成
図、図6はその動作を説明するための波形図である。こ
の実施例は、図1または図4に示すものにおいて、第1
の部分透過鏡7aと第2出力鏡5bとの間に第2のQス
イッチ6bを設けた点が特徴で、レーザ媒体1と第1の
反射鏡4aとは図示を省略されている。これは、変調パ
ルスMSの周波数に対応する電圧Vにより、例えば抵抗
Rを変化させるなどして増幅器10cの増幅率を変化さ
せ、これに応じて高周波電力HP1を変化させたもの
を、増幅器10bを介して第2のQスイッチ6bに導く
ようにしたものである。ここに、第2のQスイッチ6b
は第2の出力鏡5bと図示されていないレーザ媒体1,
第1の反射鏡4aとで構成される連続発振器のしきい値
を制御することができるようになっている。
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a waveform diagram for explaining its operation. This embodiment is different from the one shown in FIG.
Is characterized in that a second Q switch 6b is provided between the partial transmission mirror 7a and the second output mirror 5b, and the laser medium 1 and the first reflection mirror 4a are not shown. This means that the amplification factor of the amplifier 10c is changed by, for example, changing the resistance R by the voltage V corresponding to the frequency of the modulation pulse MS, and the high-frequency power HP1 is changed accordingly. Through the second Q switch 6b. Here, the second Q switch 6b
Are the second output mirror 5b and the laser medium 1, not shown.
The threshold value of the continuous oscillator constituted by the first reflecting mirror 4a can be controlled.

【0015】その結果、図6(イ)に示すような変調パ
ルスの周波数f1,f2,f3(f3>f1>f2)に
応じて同図(ロ)のように第2のQスイッチ6bの駆動
電力が変えられ、第2のQスイッチパルスを同図(ハ)
のように変化させることができるので反転分布の値はほ
ぼ一定となり、図2(ニ)にQ1〜Q12で示すように
Qスイッチパルスの出力はほぼ一定となる。特に、変調
パルスの周波数が高い場合、従来は図2(ロ)に示すよ
うに反転分布値に大小が生じ、QスイッチパルスではP
7〜P12に示すような高低が生じていたが、この実施
例では反転分布が一定値を越えると連続発振を起こさせ
てこれを一定に保つことができるので、波高値一定のQ
スイッチパルスを得ることができるというわけである。
As a result, the driving of the second Q switch 6b as shown in FIG. 6B according to the frequency f1, f2, f3 (f3>f1> f2) of the modulated pulse as shown in FIG. The power is changed and the second Q switch pulse
Therefore, the value of the population inversion becomes substantially constant, and the output of the Q switch pulse becomes substantially constant as shown by Q1 to Q12 in FIG. In particular, when the frequency of the modulation pulse is high, conventionally, as shown in FIG.
7 to P12 occur, but in this embodiment, when the population inversion exceeds a certain value, continuous oscillation can be generated and this can be kept constant.
That is, a switch pulse can be obtained.

【0016】図7はこの発明の第4の実施例を示す構成
図、図8はその動作を説明するための波形図である。こ
の実施例は図5の場合と同じく第1の部分透過鏡7aと
第2出力鏡5bとの間に第2のQスイッチ6bを設け、
これに第2の変調パルスMS1により変調される高調波
電力HP1を導くようにした点が特徴である。この第2
の変調パルスMS1は図8(ロ)に示すように、同図
(イ)に示す第1の変調パルスMSが与えられていない
間に第2のQスイッチ6bに与えられる。これにより、
第2のQスイッチ6bからQスイッチパルスを発生さ
せ、その出力をレーザ吸収器8に出力することにより、
レーザ媒体1による反転分布の値を同図(ハ)に示すよ
うにほぼ一定とするものである。
FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a waveform chart for explaining its operation. In this embodiment, a second Q switch 6b is provided between the first partially transmitting mirror 7a and the second output mirror 5b as in the case of FIG.
The feature is that the harmonic power HP1 modulated by the second modulation pulse MS1 is guided to this. This second
As shown in FIG. 8B, the modulation pulse MS1 is supplied to the second Q switch 6b while the first modulation pulse MS shown in FIG. 8A is not supplied. This allows
By generating a Q switch pulse from the second Q switch 6b and outputting the output to the laser absorber 8,
The value of the population inversion by the laser medium 1 is made substantially constant as shown in FIG.

【0017】[0017]

【発明の効果】この発明によれば、Qスイッチパルスの
停止期間中にレーザ媒体内に蓄積される反転分布量を、
その停止期間中にそのレーザ媒体を共有する別の共振系
で放出し、その放出量を制御することで反転分布量をほ
ぼ一定としてQスイッチパルスの尖頭値を安定化させる
ようにしたので、プラスチックやモールドパッケージな
ど、熱に弱い材料に対するマーキングの場合でも第1パ
ルスの尖頭値が過大にならず、その結果、穴明けや焼け
のない高品質のマーキングが可能となる利点が得られ
る。また、高周波のQスイッチパルスを使用した金属の
穴明けや変色加工において、Qスイッチパルスの出力が
一定になることから、むらのない優れた加工が可能とな
る利点もある。
According to the present invention, the inversion distribution amount accumulated in the laser medium during the stop period of the Q switch pulse can be calculated as follows.
During the stop period, the laser medium is emitted by another shared resonance system, and the amount of the emission is controlled to stabilize the peak value of the Q switch pulse by making the population inversion approximately constant. The peak value of the first pulse does not become excessive even in the case of marking on a heat-sensitive material such as a plastic or a mold package, and as a result, there is obtained an advantage that high quality marking without drilling or burning is possible. In addition, in drilling and discoloring of metal using a high-frequency Q switch pulse, the output of the Q switch pulse is constant, so that there is an advantage that uniform processing can be performed excellently.

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

【図1】この発明の第1実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す装置と従来装置とを比較して説明す
るための波形図である。
FIG. 2 is a waveform chart for comparing and explaining the device shown in FIG. 1 and a conventional device.

【図3】従来装置を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a conventional device.

【図4】この発明の第2実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第3実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図6】図5の動作を説明するための波形図である。FIG. 6 is a waveform chart for explaining the operation of FIG. 5;

【図7】この発明の第4実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図8】図7の動作を説明するための波形図である。FIG. 8 is a waveform chart for explaining the operation of FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ媒体、2…励起ランプ、3…キャビティ、4
a,4b…反射鏡、5a,5b…出力鏡、6a,6b…
Qスイッチ、7a,7b…部分透過鏡、8…レーザ吸収
器、9a,9b…ミキサー、10a,10b…増幅器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser medium, 2 ... Excitation lamp, 3 ... Cavity, 4
a, 4b: reflecting mirror, 5a, 5b: output mirror, 6a, 6b ...
Q switch, 7a, 7b: partial transmission mirror, 8: laser absorber, 9a, 9b: mixer, 10a, 10b: amplifier.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 励起手段にて励起されるレーザ媒体を挟
むように全反射鏡および出力鏡を配置して共振系を構成
し、この共振系の光軸上に音響光学的Qスイッチを設け
て前記出力鏡よりQスイッチパルスを取り出すQスイッ
チレーザ装置において、 前記全反射鏡および出力鏡とは別の第2の全反射鏡およ
び第2の出力鏡を設けるとともに、これら第2の全反射
鏡および第2の出力鏡と前記レーザ媒体との光軸上にこ
のレーザ媒体を挟むように1対の部分透過鏡を配置して
第2の共振系を構成し、前記Qスイッチパルスが発生し
ていないときのレーザ媒体の反転分布エネルギーが一定
となるよう、前記第2の共振系によってエネルギーを放
出し、Qスイッチパルスの第1パルス発振に寄与する反
転分布量を低く抑えて第1パルスの尖頭値を抑制し、尖
頭値がほぼ一定なQスイッチパルスを得ることを特徴と
するQスイッチレーザ装置。
1. A resonance system is constructed by arranging a total reflection mirror and an output mirror so as to sandwich a laser medium excited by an excitation means, and an acousto-optic Q switch is provided on an optical axis of the resonance system. In a Q-switch laser device for extracting a Q-switch pulse from the output mirror, a second total reflection mirror and a second output mirror different from the total reflection mirror and the output mirror are provided. A pair of partially transmitting mirrors are arranged on the optical axis of the second output mirror and the laser medium so as to sandwich the laser medium to form a second resonance system, and the Q switch pulse is not generated. The energy is emitted by the second resonance system so that the inversion distribution energy of the laser medium at the time becomes constant, and the inversion distribution amount contributing to the first pulse oscillation of the Q switch pulse is suppressed to be low, so that the peak of the first pulse Suppress value , Q-switched laser apparatus characterized by peak to obtain a substantially constant Q-switched pulse.
【請求項2】 励起手段にて励起されるレーザ媒体を挟
むように全反射鏡および出力鏡を配置して共振系を構成
し、この共振系の光軸上に音響光学的Qスイッチを設け
て前記出力鏡よりQスイッチパルスを取り出すQスイッ
チレーザ装置において、 前記出力鏡とは別の第2の出力鏡、さらには部分透過鏡
を設けるとともに、前記レーザ媒体と全反射鏡,第2の
出力鏡および部分透過鏡からなる第2の共振系を構成
し、前記Qスイッチパルスが発生していないときのレー
ザ媒体の反転分布エネルギーが一定となるよう、前記第
2の共振系によってエネルギーを放出し、Qスイッチパ
ルスの第1パルス発振に寄与する反転分布量を低く抑え
て第1パルスの尖頭値を抑制し、尖頭値がほぼ一定なQ
スイッチパルスを得ることを特徴とするQスイッチレー
ザ装置。
2. A resonance system is constructed by arranging a total reflection mirror and an output mirror so as to sandwich a laser medium excited by an excitation means, and an acousto-optic Q switch is provided on an optical axis of the resonance system. A Q-switch laser device for extracting a Q-switch pulse from the output mirror, further comprising a second output mirror separate from the output mirror, a partial transmission mirror, the laser medium, a total reflection mirror, and a second output mirror. And a second resonance system comprising a partially transmitting mirror, wherein energy is emitted by the second resonance system so that the population inversion energy of the laser medium when the Q switch pulse is not generated becomes constant. The amount of inversion distribution contributing to the first pulse oscillation of the Q switch pulse is suppressed low, and the peak value of the first pulse is suppressed, so that the Q value is almost constant.
A Q-switch laser device for obtaining a switch pulse.
【請求項3】 前記第2の共振系内に第2の音響光学的
Qスイッチを設け、既に設けられている音響光学的Qス
イッチの繰り返し周波数に応じて前記第2の音響光学的
Qスイッチの駆動電力を変化させることを特徴とする請
求項1または2のいずれかに記載のQスイッチレーザ装
置。
3. A second acousto-optic Q switch is provided in the second resonance system, and the second acousto-optic Q switch is provided in accordance with a repetition frequency of an already provided acousto-optic Q switch. 3. The Q-switched laser device according to claim 1, wherein the driving power is changed.
【請求項4】 前記第2の共振系内に第2の音響光学的
Qスイッチを設け、既に設けられている音響光学的Qス
イッチによるパルスが発生していない間に、所定の繰り
返し周波数で前記第2の音響光学的Qスイッチを駆動す
ることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載
のQスイッチレーザ装置。
4. A second acousto-optic Q switch is provided in the second resonance system, and the pulse is not generated by the already provided acousto-optic Q switch at a predetermined repetition frequency. 3. The Q-switched laser device according to claim 1, wherein the second acousto-optic Q-switch is driven.
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