JPH0371684A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、Ｑスイッチを用いて大出力のパルスレーザ光
が得られるようにしたレーザ発振装置に関する。

（従来の技術） 従来のＱスイッチを用いた大出力のレーザ発振装置とし
ては、第３図に示すものが知られている。このものは、
励起光源を周囲に備えた固体レーザ媒質１の長手方向に
対して同軸上にレーザ共振器を構成する高反射ミラー２
と出力ミラー３とを上記固体レーザ媒質１を挟む如く配
置し、かつ、固体レーザ媒質１と出力ミラー３との間に
Ｑスイッチ素子（音響光学的光変調器）４を配置したも
のである。このＱスイッチ素子４は、超音波セル５内に
超音波位相回折格子６を間欠的に形成して上記レーザ共
振器における光共振作用を発生および停止させるもので
、超音波セル５にトランスジューサ（電気音響変換器）
７が設けられたものとなっている。

一方、８はＱスイッチ駆動回路である。このＱスイッチ
駆動回路８は、第４図Ａに示すような高周波信号を発生
する高周波発振器９と、この高周波発振器９からの高周
波信号Ａと外部制御信号発生器１０からの第４図Ｂに示
すような外部制御信号とを入力し、外部制御信号Ｂがハ
イレベル“Ｈ”の期間のみ高周波信号Ａを出力する変調
回路１１と、この変調回路１１からの出力を増幅して前
記Ｑスイッチ素子４のトランスジューサ７に供給する高
周波増幅器１２とから構成されている。しかして、上記
トランスジューサ７に高周波増幅器１２で増幅された高
周波信号が供給されると、超音波セル５内に超音波位相
回折格子６が形成される。そうするとこの位相回折格子
６によりレーザ光が回折されて光路が変わり、レーザ共
振器のＱ値が低くなる。これにより各ミラー２，３の間
で光共振作用が起こらなくなり（Ｑスイッチ−閉）、固
体レーザ媒質１にエネルギーが蓄積される。

方、上記トランスジューサ７への高周波信号の供給が停
止される５と、超音波セル５における超音波位相回折格
子６の形成が無くなる。そうすると各ミラ−２，３間で
光共振作用が起こり（Ｑスイッチ−開）、蓄積されたエ
ネルギーが放出されて、出力ミラー３からＱスイッチレ
ーザ光Ｐが出力される。これを繰返すことによって、Ｑ
スイッチパルス列が得られる。

ところで、上記外部制御信号Ｂは、レーザ出力に基づい
て決定されたＱスイッチ素子４に対する高周波信号Ａの
供給時間（ハイレベル“Ｈ°初期間および停止時間（ロ
ーレベル“Ｌ”期間）に応じて一義的に発生されるもの
で、高周波信号Ａの位相については何等考慮されていな
いのが実情である。このため、Ｑスイッチ素子４に対す
る高周波信号Ａの供給が停止されたとき超音波セル５内
に残存している音波がレーザ光と相互作用を引き起こす
が、その作用時間は高周波信号Ａが停止したときの位相
によって異なる。これによりＱスイッチパルス列はその
パルス幅に変動（ジッタ）を生じ易かった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来技術においては、Ｑスイッチ素子に対し
て間欠的に供給される高周波信号を停止するタイミング
を単に設定された時間のみによって制御していたため高
周波信号が停止したεきの位相にばらつきがあり、これ
によりＱスイッチパルスにジッタが生じてパルス品質の
低下が避けられなかった。

そこで本発明は、Ｑスイッチ素子に間欠的に供給される
高周波信号の停止タイミングを常に該高周波信号の一定
位相とすることができ、Ｑスイッチパルスに対するジッ
タの発生を防止してパルス品質の向上をはかり得るレー
ザ発振装置を提供しようとするものである。

［発明の構ｔｉ、］ （課題を解決するための手段） 本発明のレーザ発振装置は、Ｑスイッチ駆動回路として
、高周波発振器と、この高周波発振器からの高周波信号
のＱスイッチ素子に対する供給および停止を制御する制
御信号の各停止タイミングを高周波信号の一定位相に合
わせる停止タイミング調整手段と、この調整手段により
各停止タイミングが高周波信号の一定位相に合うように
調整された制御信号により高周波発振器からの高周波信
号を間欠的にＱスイッチ素子に供給する高周波信号供給
手段とを備えたものである。

そして、停止タイミング調整手段としては、高周波発振
器からの高周波信号を一定レベルで波形整形する波形整
形回路と、この波形整形回路の出力信号をクロックとし
制御信号の停止タイミングをそのクロックに応じて可変
するタイミング回路とから構成することが考えられる。

（作用） このような構成のレーザ発振装置のＱスイッチ駆動回路
であれば、制御信号はその停止タイミングが高周波信号
の一定位相に合うように調整される。そして、この調整
された制御信号に応じて高周波信号が間欠的にＱスイッ
チ素子に供給される。したがって、Ｑスイッチ素子へ供
給されていた高周波信号は常に同一位相で停止すること
になる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図はこの実施例の全体構成図である。なお、第３図
と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する
。図示するように、Ｑスイッチ素子４は固体レーザ媒質
１と出力ミラー３との間に配置されている。そして、こ
のＱスイッチ素子４に対する駆動回路８は、高周波発振
器９、この高周波発振器９からの高周波信号Ａを一定レ
ベルで波形整形する波形整形回路１３、この波形整形回
路１３の出力信号Ｃをクロックとし、外部制御信号発生
器１０から発生された前記Ｑスイッチ素子４に対する前
記高周波信号Ａの供給および停止を制御する外部制御信
号Ｂの停止タイミングを前記クロックに応じて可変する
タイミング回路１４、このタイミング回路１４からの出
力信号りと前記高周波発振器９からの高周波信号Ａとを
入力し、出力信号りがハイレベル“Ｈ”の期間のみ高周
波信号Ａを出力する変調回路１１、この変調回路１．１
からの出力を増幅して前記Ｑスイッチ素子４のトランス
ジューサ７に供給する高周波増幅器］２から構成されて
いる。

このような構成の本実施例においては、高周波発振器９
からは第２図Ａで示すような高周波信号が発生され、波
形整形回路１，３および変調回路１１に供給される。波
形整形回路１３では上記高周波信号Ａの波形整形が行な
われ、第２図Ｃで示すような出力信号が得られて、タイ
ミング回路１４に供給される。タイミング回路１４には
外部制御信号発生器１０からの第２図Ｂで示すような外
部制御信号が供給されている。そして、この外部制御信
号Ｂのハイレベル“Ｈ″期間は自己の出力りをハイレベ
ル“Ｈ”とする。また、外部制御信号Ｂのローレベル“
Ｌ″への変化、つまりはＱスイッチ素子４に対する高周
波信号Ａの停止タイミングを検知すると、上記波形整形
回路１３からの出力信号Ｂの最初の立ち下がりで自己の
出力りをローレベル“Ｌ”とする。さらに、外部制御信
号Ｂのハイレベル“Ｈ”への変化、つまりはＱスイッチ
素子４に対する高周波信号Ａの供給タイミングを検知す
ると自己の出力をハイレベル″Ｈ”とする。

タイミング回路１４からの出力信号りは変調回路１１に
供給される。変調回路１１ではタイミング回路１４から
の出力信号りがハイレベル“Ｈ″の期間のみ高周波発振
器９からの高周波信号Ａが出力される。この変調回路１
１から出力された高周波信号Ａは、高周波増幅器１２に
て増幅された後、Ｑスイッチ素子４のトランスジューサ
７に供給される。これにより、超音波セル５内に超音波
位相回折格子６が形成されてＱスイッチ素子４が閉状態
となり、レーザ共振器を構成する高反射ミラー２と出力
ミラー３との間で光共振作用が起こらなくなって、固体
レーザ媒質１にエネルギーが蓄積される。一方、タイミ
ング回路１４からの出力信号りがローレベル“Ｌ＃にな
ると変調回路１１からの高層、波信号Ａの出力が停止さ
れる。これにより、超音波セル５内の超音波位相回折格
子６の形成がなくなってＱスイッチ素子４が開状態とな
り、各ミラ−２，３間で光共振作用が起こる。

この結果、蓄積されていたエネルギーが放出されて、出
力ミラー３からＱスイッチレーザ光Ｐが出力される。す
なわち、タイミング回路１４からの出力信号りに応じて
高周波信号Ａの供給および停止が繰り返されることによ
って、レーザ出力としてのＱスイッチパルス列が得られ
る。

このように本実施例のＱスイッチ駆動回路８においては
、高周波発振器９からの高周波信号Ａを波形整形回路１
３にて一定レベルで波形整形し、この波形整形後の出力
信号Ｃをクロックとしてタイミング回路１４が取り込む
。このタイミング回路１４には外部制御信号発生器１０
からレーザ出力に基づいて決定された高周波信号Ａの供
給時間と停止時間とに応じて一義的に発生され外部制御
信号Ｂが供給されており、外部制御信号Ｂのローレベル
変化を検知すると最初のクロックＣの立ち下がりでタイ
ミング回路１４の出力信号りをローレベルとし、外部制
御信号Ｂのハイレベル変化を検知すると出力信号りをハ
イレベルとしている。

そして、このタイミング回路１４からの出力信号りに応
じてＱスイッチ素子４に対する高周波信号Ａの供給およ
び停止を制御している。したがって、Ｑスイッチ素子４
に対する停止タイミングはタイミング回路１４に対する
クロックＣの立ち下がりと同期しており、つまりは高周
波信号Ａの一定位相に一致することになる。

このように本実施例によれば、従来のＱスイッチ駆動回
路に波形整形回路１３とタイミング回路１４とを付加し
ただけの簡単な構成で、Ｑスイッチ素子４に対する高周
波信号Ａの各停止タイミングを該高周波信号Ａの一定位
相に合致させることができる。したがって、Ｑスイッチ
素子４に対する高周波信号Ａの供給が停止されたとき超
音波セル５内に残存している音波がレーザ光と相互作用
を引き起こすがその作用時間はほぼ同一となり、Ｑスイ
ッチパルス列にジッタが生じることはなくなる。

この場合、レーザ出力に基づいて決定されたＱスイッチ
素子４に対する高周波信号Ａの停止時間（開信号Ｂのロ
ーレベル“Ｌ”期間）が出力信号りのローレベル′Ｌ″
期間に変動するが、この変動の最大幅は高周波信号Ａの
波長で、一般に停止時間は１０μｓ程度であり高周波信
号の波長よりも充分に大きいため、変動の影響は無い。

なお、前記実施例では固体レーザ媒質１と出力ミラー３
との間に配置されたＱスイッチ素子４に対する駆動装置
εして述べたがこれに限定されるものではなく、例えば
固体レーザ媒質１と高反射ミラー２との間に配設された
Ｑスイッチ素子にも適用できるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、簡単な構成を付加
するだけで、Ｑスイッチ素子に間欠的に供給される高周
波信号の停止タイミングを常に該高周波信号の一定位相
とすることができ、Ｑスイッチパルスに対するジッタの
発生を防止してパルス品質の向上をはかり得るレーザ発
振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は同実
施例における主要な信号波形図、第３図は従来例の全体
構成図、第４図は同従来例における主要な信号波形図で
ある。 ４・・・Ｑスイッチ素子、８・・・Ｑスイッチ駆動回路
、９・・・高周波発振器、１０・・・外部制御信号発生
器、１１・・・変調回路、１２・・・高周波増幅器、１
３・・・波形整形回路、１４・・・タイミング回路。 工 」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ共振器内に配置されたＱスイッチ素子と、
   このＱスイッチ素子を駆動するＱスイッチ駆動回路とを
   備えたレーザ発振装置において、前記Ｑスイッチ駆動回
   路は、高周波発振器と、この高周波発振器からの高周波
   信号の前記Ｑスイッチ素子に対する供給および停止を制
   御する制御信号の各停止タイミングを前記高周波信号の
   一定位相に合わせる停止タイミング調整手段と、この調
   整手段により各停止タイミングが前記高周波信号の一定
   位相に合うように調整された前記制御信号により前記高
   周波発振器からの高周波信号を間欠的に前記Ｑスイッチ
   素子に供給する高周波信号供給手段とを備えたことを特
   徴とするレーザ発振装置。
2. （２）前記停止タイミング調整手段は、前記高周波発振
   器からの高周波信号を一定レベルで波形整形する波形整
   形回路と、この波形整形回路の出力信号をクロックとし
   前記制御信号の停止タイミングを前記クロックに応じて
   可変するタイミング回路とを備えたことを特徴とする請
   求項１記載のレーザ発振装置。