JPH07231136A - パルスレーザ発振器とレーザマーカ - Google Patents
パルスレーザ発振器とレーザマーカInfo
- Publication number
- JPH07231136A JPH07231136A JP6019132A JP1913294A JPH07231136A JP H07231136 A JPH07231136 A JP H07231136A JP 6019132 A JP6019132 A JP 6019132A JP 1913294 A JP1913294 A JP 1913294A JP H07231136 A JPH07231136 A JP H07231136A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】パルスレーザ発振器１００はレーザ媒質にスラ
ブ１が用いられ、フラッシュランプ２ａ，２ｂによりパ
ルス動作する。レーザの共振器間に置かれたシリンドリ
カルレンズ５ａと５ｂの間でレーザ光がスラブ１の厚み
方向のみに集光され、集光線６が形成される。この集光
線６の位置にメカニカルＱスイッチである回転チョッパ
７が設置される。すなわち、回転チョッパ７のスリット
８が集光線６の位置に来ると、Ｑスイッチがオンになっ
て、立ち上がりの速いパルスレーザ光９が取り出され
る。 【効果】固体レーザに対して、立ち上がりの速いＱスイ
ッチを提供することができ、レーザマーカによりＩＣパ
ッケージをマーキングすると、すすが生じないマーキン
グをすることができる。
ブ１が用いられ、フラッシュランプ２ａ，２ｂによりパ
ルス動作する。レーザの共振器間に置かれたシリンドリ
カルレンズ５ａと５ｂの間でレーザ光がスラブ１の厚み
方向のみに集光され、集光線６が形成される。この集光
線６の位置にメカニカルＱスイッチである回転チョッパ
７が設置される。すなわち、回転チョッパ７のスリット
８が集光線６の位置に来ると、Ｑスイッチがオンになっ
て、立ち上がりの速いパルスレーザ光９が取り出され
る。 【効果】固体レーザに対して、立ち上がりの速いＱスイ
ッチを提供することができ、レーザマーカによりＩＣパ
ッケージをマーキングすると、すすが生じないマーキン
グをすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルス動作の固体レー
ザ発振器、及びＩＣパッケージなどをマーキングするた
めのレーザマーカに関する。
ザ発振器、及びＩＣパッケージなどをマーキングするた
めのレーザマーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】フラッシュランプ励起の固体レーザを光
源に用いたレーザマーカにより、特にＩＣパッケージに
マーキングする場合、パルス幅は０.１〜０.３ｍｓが好
ましいとされている。パルス幅はフラッシュランプの発
光時間を制御することで決められる。これより長いパル
ス幅では、マーキングされたＩＣパッケージに生じるす
すが多くなることがある。また、０.１ｍｓ 以下のパル
ス幅では、すすの発生を少なくできることが、例えば、
特開平2−133185 号公報において明示されている。
源に用いたレーザマーカにより、特にＩＣパッケージに
マーキングする場合、パルス幅は０.１〜０.３ｍｓが好
ましいとされている。パルス幅はフラッシュランプの発
光時間を制御することで決められる。これより長いパル
ス幅では、マーキングされたＩＣパッケージに生じるす
すが多くなることがある。また、０.１ｍｓ 以下のパル
ス幅では、すすの発生を少なくできることが、例えば、
特開平2−133185 号公報において明示されている。
【０００３】そこで、励起光源としてフラッシュランプ
が用いられた固体レーザでは、レーザ出力を落さずにパ
ルス幅を短くするために、Ｑスイッチが用いられること
があり、特にＥＯ（電気光学）−Ｑスイッチが多く用い
られる。ただし、ＥＯ−Ｑスイッチの光学素子が、発振
する高ピークパワーのレーザ光によってダメージを生じ
ることがある。また、この光学素子は高価であることが
問題になっていた。
が用いられた固体レーザでは、レーザ出力を落さずにパ
ルス幅を短くするために、Ｑスイッチが用いられること
があり、特にＥＯ（電気光学）−Ｑスイッチが多く用い
られる。ただし、ＥＯ−Ｑスイッチの光学素子が、発振
する高ピークパワーのレーザ光によってダメージを生じ
ることがある。また、この光学素子は高価であることが
問題になっていた。
【０００４】これに対して、ＣＯ2 レーザなどの気体レ
ーザでは、Ｑスイッチにダメージの生じないシャッタ式
のメカニカルＱスイッチを用いることがある。尚、メカ
ニカルＱスイッチのシャッタとして高速回転チョッパを
用いたＣＯ2 レーザに関しては、例えば、平成５年度春
季応用物理学関係連合講演会講演予稿集，第９５７頁，
２９ａ−Ｚ−６において示されている。
ーザでは、Ｑスイッチにダメージの生じないシャッタ式
のメカニカルＱスイッチを用いることがある。尚、メカ
ニカルＱスイッチのシャッタとして高速回転チョッパを
用いたＣＯ2 レーザに関しては、例えば、平成５年度春
季応用物理学関係連合講演会講演予稿集，第９５７頁，
２９ａ−Ｚ−６において示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、メカニカル
Ｑスイッチを固体レーザに適用すると、以下で説明する
問題が生じることがあった。すなわち、メカニカルＱス
イッチのシャッタなどを通過させる位置では、できるだ
け小さいスポット径になるようにレーザ光を集光させる
のが望ましい。その理由は、シャッタがレーザ光路を横
切ることで、Ｑスイッチを動作させることになるため、
Ｑスイッチの立上り時間を短くするには、レーザ光路の
断面が小さい（すなわちスポット径が小さい）方が有利
になるからである。
Ｑスイッチを固体レーザに適用すると、以下で説明する
問題が生じることがあった。すなわち、メカニカルＱス
イッチのシャッタなどを通過させる位置では、できるだ
け小さいスポット径になるようにレーザ光を集光させる
のが望ましい。その理由は、シャッタがレーザ光路を横
切ることで、Ｑスイッチを動作させることになるため、
Ｑスイッチの立上り時間を短くするには、レーザ光路の
断面が小さい（すなわちスポット径が小さい）方が有利
になるからである。
【０００６】これに対して、ロッド状の固体レーザ媒質
が用いられた一般的なロッド型レーザでは、レーザ動作
時に熱レンズ効果が生じて、レーザ光のビーム拡がり角
が増大する。その結果、スポット径が大きくなるため、
Ｑスイッチの立上り時間が長くなってしまうことがあっ
た。
が用いられた一般的なロッド型レーザでは、レーザ動作
時に熱レンズ効果が生じて、レーザ光のビーム拡がり角
が増大する。その結果、スポット径が大きくなるため、
Ｑスイッチの立上り時間が長くなってしまうことがあっ
た。
【０００７】さらに、レーザ出力が変化すると、発生す
る熱量が変化するため、熱レンズ効果が変化することが
ある。その結果、熱レンズ効果の大きさを決めるレンズ
としての焦点距離が変化していくため、シャッタを移動
させるためのレーザ光の集光点の位置が変化することが
ある。そのため、最も小さいスポットサイズとなる位置
で常にシャッタを移動させることができないことがあ
り、その結果、最小のスポットサイズよりも多少大きい
ところを用いることになり、Ｑスイッチの立上り時間が
長くなることがあった。
る熱量が変化するため、熱レンズ効果が変化することが
ある。その結果、熱レンズ効果の大きさを決めるレンズ
としての焦点距離が変化していくため、シャッタを移動
させるためのレーザ光の集光点の位置が変化することが
ある。そのため、最も小さいスポットサイズとなる位置
で常にシャッタを移動させることができないことがあ
り、その結果、最小のスポットサイズよりも多少大きい
ところを用いることになり、Ｑスイッチの立上り時間が
長くなることがあった。
【０００８】本発明の第１の目的は、固体レーザにおい
て、立上りの速いメカニカルＱスイッチを提供すること
にあり、本発明の第２の目的は、大面積のＩＣパッケー
ジにすすの生じないレーザマーカを提供することにあ
る。
て、立上りの速いメカニカルＱスイッチを提供すること
にあり、本発明の第２の目的は、大面積のＩＣパッケー
ジにすすの生じないレーザマーカを提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明はレーザ媒質にスラブ状の固体を用
い、レーザ共振器中でスラブの厚み方向のみを集光し、
かつシャッタ式のメカニカルＱスイッチを設ける。
るために、本発明はレーザ媒質にスラブ状の固体を用
い、レーザ共振器中でスラブの厚み方向のみを集光し、
かつシャッタ式のメカニカルＱスイッチを設ける。
【００１０】また、上記第２の目的を達成するために、
レーザマーカの光源として請求項１のパルスレーザ発振
器を用いたものである。
レーザマーカの光源として請求項１のパルスレーザ発振
器を用いたものである。
【００１１】
【作用】一般にレーザ媒質にスラブ状の固体を用いたス
ラブレーザと呼ばれるレーザでは、図２に示したよう
に、長方形断面のレーザ光が取り出される。このレーザ
光では、スラブの厚み方向と幅方向に関するビーム拡が
り角が大きく異なり、厚み方向の拡がり角は一般に数mr
adであるのに対して、幅方向の拡がり角は数十mradと１
桁程度も大きい。そのため、レーザ光をレンズなどで集
光するならば、焦点でのスポットサイズの厚み方向の大
きさを、幅方向よりも１桁程度小さくすることができ、
これは、ロッド型レーザの場合に比べて数分の一程度小
さくすることができる。したがって、スラブの厚み方向
のみが集光された集光線にメカニカルＱスイッチのシャ
ッタなどが移動するようにすれば、立上り時間を従来の
数分の一程度にすることができる。
ラブレーザと呼ばれるレーザでは、図２に示したよう
に、長方形断面のレーザ光が取り出される。このレーザ
光では、スラブの厚み方向と幅方向に関するビーム拡が
り角が大きく異なり、厚み方向の拡がり角は一般に数mr
adであるのに対して、幅方向の拡がり角は数十mradと１
桁程度も大きい。そのため、レーザ光をレンズなどで集
光するならば、焦点でのスポットサイズの厚み方向の大
きさを、幅方向よりも１桁程度小さくすることができ、
これは、ロッド型レーザの場合に比べて数分の一程度小
さくすることができる。したがって、スラブの厚み方向
のみが集光された集光線にメカニカルＱスイッチのシャ
ッタなどが移動するようにすれば、立上り時間を従来の
数分の一程度にすることができる。
【００１２】しかも、スラブレーザでは、広く知られて
いるように、熱レンズ効果は極めて小さく、特にスラブ
の厚み方向では、熱レンズ効果はほとんど生じない。し
たがって、発振するレーザ光をスラブの厚み方向のみに
集光させた集光線の位置（焦点位置）は、レーザ動作中
ほとんど変化しない。それにより、スポットサイズの最
も小さい焦点位置で常にシャッタを移動させることがで
きる。
いるように、熱レンズ効果は極めて小さく、特にスラブ
の厚み方向では、熱レンズ効果はほとんど生じない。し
たがって、発振するレーザ光をスラブの厚み方向のみに
集光させた集光線の位置（焦点位置）は、レーザ動作中
ほとんど変化しない。それにより、スポットサイズの最
も小さい焦点位置で常にシャッタを移動させることがで
きる。
【００１３】また、固体レーザとして代表的なＹＡＧレ
ーザでは、レーザ遷移の寿命（自然放出寿命）は約０.
２ｍｓ である。この時間程度では、レーザ遷移の上準
位に蓄積されたエネルギ（反転分布のエネルギ）が自然
放出してなくなる割合は小さい。したがって、フラッシ
ュランプの発光時間を０.２ｍｓ 程度と従来と同程度で
も、Ｑスイッチ動作すれば、レーザ出力を低下させず
に、パルス幅を短くすることができる。しかも、ＹＡＧ
レーザにおけるＱスイッチ動作では、パルス幅を１μｓ
以下に短くすることができるため、このパルス幅のレー
ザ光によるマーキングでは、すすはほとんど発生しな
い。
ーザでは、レーザ遷移の寿命（自然放出寿命）は約０.
２ｍｓ である。この時間程度では、レーザ遷移の上準
位に蓄積されたエネルギ（反転分布のエネルギ）が自然
放出してなくなる割合は小さい。したがって、フラッシ
ュランプの発光時間を０.２ｍｓ 程度と従来と同程度で
も、Ｑスイッチ動作すれば、レーザ出力を低下させず
に、パルス幅を短くすることができる。しかも、ＹＡＧ
レーザにおけるＱスイッチ動作では、パルス幅を１μｓ
以下に短くすることができるため、このパルス幅のレー
ザ光によるマーキングでは、すすはほとんど発生しな
い。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００１５】図１は、本発明の一実施例であるパルスレ
ーザ発振器１００の斜視図である。パルスレーザ発振器
１００はレーザ媒質にスラブ１が用いられた固体レーザ
であり、フラッシュランプ２ａ，２ｂによりパルス動作
する。レーザの共振器を形成する全反射鏡３と出力鏡４
との間に、スラブ１と２枚のシリンドリカルレンズ５
ａ，５ｂが置かれている。これらのシリンドリカルレン
ズ５ａと５ｂの間でレーザ光がスラブ１の厚み方向のみ
に集光され、集光線６が形成されている。この集光線６
の位置にメカニカルＱスイッチである回転チョッパ７が
設置されている。すなわち、回転チョッパ７が回転し
て、そのスリット８が集光線６の位置に来ると、Ｑスイ
ッチがオンになって、立ち上がりの速いパルスレーザ光
９が取り出される。
ーザ発振器１００の斜視図である。パルスレーザ発振器
１００はレーザ媒質にスラブ１が用いられた固体レーザ
であり、フラッシュランプ２ａ，２ｂによりパルス動作
する。レーザの共振器を形成する全反射鏡３と出力鏡４
との間に、スラブ１と２枚のシリンドリカルレンズ５
ａ，５ｂが置かれている。これらのシリンドリカルレン
ズ５ａと５ｂの間でレーザ光がスラブ１の厚み方向のみ
に集光され、集光線６が形成されている。この集光線６
の位置にメカニカルＱスイッチである回転チョッパ７が
設置されている。すなわち、回転チョッパ７が回転し
て、そのスリット８が集光線６の位置に来ると、Ｑスイ
ッチがオンになって、立ち上がりの速いパルスレーザ光
９が取り出される。
【００１６】このように、パルスレーザ発振器１００は
スラブレーザとなっているため、スラブ１の厚み方向の
ビーム拡がり角は約１mradと、一般的なロッド型レーザ
の拡がり角１０mradの１／１０である。その結果、シリ
ンドリカルレンズ５ａの焦点距離が１００mmならば、集
光線６の太さ（スポット径）は約０.１mm になる。一
方、ロッド型レーザの場合は、焦点距離１００mmのレン
ズでレーザ光を集光するならば、そのスポット径は約１
mmになるため、回転チョッパ７の回転数が一定ならば、
回転チョッパ７がレーザ光を完全にカットする状態か
ら、スリット８内にレーザ光の全体を完全に通過させる
までの時間を、ロッド型レーザに比べて、約１／１０程
度短くすることができる。それにより、パルスレーザ光
９は、立上り時間が１／１０程度短い急峻なパルス波形
となる。
スラブレーザとなっているため、スラブ１の厚み方向の
ビーム拡がり角は約１mradと、一般的なロッド型レーザ
の拡がり角１０mradの１／１０である。その結果、シリ
ンドリカルレンズ５ａの焦点距離が１００mmならば、集
光線６の太さ（スポット径）は約０.１mm になる。一
方、ロッド型レーザの場合は、焦点距離１００mmのレン
ズでレーザ光を集光するならば、そのスポット径は約１
mmになるため、回転チョッパ７の回転数が一定ならば、
回転チョッパ７がレーザ光を完全にカットする状態か
ら、スリット８内にレーザ光の全体を完全に通過させる
までの時間を、ロッド型レーザに比べて、約１／１０程
度短くすることができる。それにより、パルスレーザ光
９は、立上り時間が１／１０程度短い急峻なパルス波形
となる。
【００１７】図３は図１に示した本発明のパルスレーザ
発振器１００を用いた液晶マスク式ＹＡＧレーザマーカ
２００の構成を示した斜視図である。
発振器１００を用いた液晶マスク式ＹＡＧレーザマーカ
２００の構成を示した斜視図である。
【００１８】液晶マスク式ＹＡＧレーザマーカ２００の
光源にはパルスレーザ発振器１００が用いられている。
取り出される長方形断面のパルスレーザ光９はビーム拡
大器１０によりビーム断面が拡大され液晶マスク１１を
照射する。液晶マスク１１を通過すると、マーキングさ
せるべきパターンを形成するレーザ光のみが偏光ビーム
スプリッタ１２で反射して、結像レンズ１３に入る。こ
の結像レンズ１３により、液晶マスク１１で形成させた
パターン状に、レーザ光がＩＣパッケージ１４に対して
転写され、これにマーキングする。
光源にはパルスレーザ発振器１００が用いられている。
取り出される長方形断面のパルスレーザ光９はビーム拡
大器１０によりビーム断面が拡大され液晶マスク１１を
照射する。液晶マスク１１を通過すると、マーキングさ
せるべきパターンを形成するレーザ光のみが偏光ビーム
スプリッタ１２で反射して、結像レンズ１３に入る。こ
の結像レンズ１３により、液晶マスク１１で形成させた
パターン状に、レーザ光がＩＣパッケージ１４に対して
転写され、これにマーキングする。
【００１９】光源として用いられているパルスレーザ発
振器１００ではスラブ１にＹＡＧ結晶が用いられてい
る。また、回転チョッパ７は約１０００prm で回転して
おり、回転チョッパ７の直径約１０cm前後の部分でレー
ザの集光線６を横切っている。それによると、集光線６
を横切る回転チョッパ７の速度は約５００cm／ｓになる
ため、集光線６を横切る時間は２０μｓになる。これに
よりＱスイッチによるレーザ発振の立上り時間が数十μ
ｓになるため、ＩＣパッケージ１４に対して全くすすが
生じないで鮮明なマーキングをすることができる。
振器１００ではスラブ１にＹＡＧ結晶が用いられてい
る。また、回転チョッパ７は約１０００prm で回転して
おり、回転チョッパ７の直径約１０cm前後の部分でレー
ザの集光線６を横切っている。それによると、集光線６
を横切る回転チョッパ７の速度は約５００cm／ｓになる
ため、集光線６を横切る時間は２０μｓになる。これに
よりＱスイッチによるレーザ発振の立上り時間が数十μ
ｓになるため、ＩＣパッケージ１４に対して全くすすが
生じないで鮮明なマーキングをすることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、固体レーザに対して、
立ち上がりの速いＱスイッチを提供することができる。
立ち上がりの速いＱスイッチを提供することができる。
【００２１】また、本発明のパルスレーザ発振器を用い
たレーザマーカによりＩＣパッケージをマーキングする
と、フラッシュランプの発光時間を従来と同程度の０.
２ms前後のままでも、レーザのパルス幅を０.１ｍｓ 以
下にできるため、すすが発生しないだけでなく、フラッ
シュランプの寿命が短くなることもない。
たレーザマーカによりＩＣパッケージをマーキングする
と、フラッシュランプの発光時間を従来と同程度の０.
２ms前後のままでも、レーザのパルス幅を０.１ｍｓ 以
下にできるため、すすが発生しないだけでなく、フラッ
シュランプの寿命が短くなることもない。
【図１】本発明のパルスレーザ発振器の斜視図。
【図２】スラブの説明図。
【図３】本発明のレーザマーカの説明図。
１…スラブ、２ａ，２ｂ…フラッシュランプ、３…全反
射鏡、４…出力鏡、５ａ，５ｂ…シリンドリカルレン
ズ、６…レーザ光の集光線、７…回転チョッパ、８…ス
リット、９…パルスレーザ光。
射鏡、４…出力鏡、５ａ，５ｂ…シリンドリカルレン
ズ、６…レーザ光の集光線、７…回転チョッパ、８…ス
リット、９…パルスレーザ光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/092
Claims (2)
- 【請求項１】レーザ媒質にスラブを用い、レーザ共振器
中で前記スラブの厚み方向のみを集光し、シャッタ式の
メカニカルＱスイッチを設けたことを特徴とするパルス
レーザ発振器。 - 【請求項２】請求項１のパルスレーザ発振器を光源とし
て用いたレーザマーカ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6019132A JPH07231136A (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | パルスレーザ発振器とレーザマーカ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6019132A JPH07231136A (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | パルスレーザ発振器とレーザマーカ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07231136A true JPH07231136A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=11990948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6019132A Pending JPH07231136A (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | パルスレーザ発振器とレーザマーカ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07231136A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001091255A1 (en) * | 1998-08-25 | 2001-11-29 | Toni Ilorinne | A dye laser for generating laser pulses of long duration |
| JP2003069176A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | サファイア基板とその製造方法およびこれを用いた電子装置とその製造方法 |
| JP2007235063A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Tokyo Institute Of Technology | Ｑスイッチレーザおよびｑスイッチ発振方法 |
| WO2015059731A1 (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-30 | 究 武久 | 酸素分子レーザ発振器 |
-
1994
- 1994-02-16 JP JP6019132A patent/JPH07231136A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001091255A1 (en) * | 1998-08-25 | 2001-11-29 | Toni Ilorinne | A dye laser for generating laser pulses of long duration |
| JP2003069176A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | サファイア基板とその製造方法およびこれを用いた電子装置とその製造方法 |
| JP4703060B2 (ja) * | 2001-08-28 | 2011-06-15 | 京セラ株式会社 | サファイア基板とその製造方法およびこれを用いた電子装置とその製造方法 |
| JP2007235063A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Tokyo Institute Of Technology | Ｑスイッチレーザおよびｑスイッチ発振方法 |
| WO2015059731A1 (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-30 | 究 武久 | 酸素分子レーザ発振器 |
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