JPH0745897A - ポッケルスセルｑスイッチ付きｙａｇレーザ発振器 - Google Patents
ポッケルスセルｑスイッチ付きｙａｇレーザ発振器Info
- Publication number
- JPH0745897A JPH0745897A JP18957593A JP18957593A JPH0745897A JP H0745897 A JPH0745897 A JP H0745897A JP 18957593 A JP18957593 A JP 18957593A JP 18957593 A JP18957593 A JP 18957593A JP H0745897 A JPH0745897 A JP H0745897A
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- JP
- Japan
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- pockels cell
- voltage
- lamp
- mirror
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の同種発振器に比べてポッケルスセルに
高電圧がかかる時間が少なくなり、ポッケルスセルの損
傷が軽減されて寿命を長大化できるＹＡＧレーザ発振器
を提供する。 【構成】 高反射率の鏡面を有するリアミラー１と出力
ミラー２との間に、ポッケルスセル３、固体レーザ媒体
４およびポラライザ５を順次に配設する。固体レーザ媒
体４を光励起する励起用ランプ７と、ポッケルスセル３
に１／４波長電圧を周期的に印加するＱスイッチ電源１
０と、励起用ランプ７に対するレーザ電源１２とを備え
る。Ｑスイッチ電源１０によるポッケルスセル３への電
圧印加が、励起用ランプ７の点灯開始に同期してほぼ同
時に開始される。ポッケルスセル３に周期的に電圧を印
加する時間幅は、１周期に対して５％以下に設定でき
る。
高電圧がかかる時間が少なくなり、ポッケルスセルの損
傷が軽減されて寿命を長大化できるＹＡＧレーザ発振器
を提供する。 【構成】 高反射率の鏡面を有するリアミラー１と出力
ミラー２との間に、ポッケルスセル３、固体レーザ媒体
４およびポラライザ５を順次に配設する。固体レーザ媒
体４を光励起する励起用ランプ７と、ポッケルスセル３
に１／４波長電圧を周期的に印加するＱスイッチ電源１
０と、励起用ランプ７に対するレーザ電源１２とを備え
る。Ｑスイッチ電源１０によるポッケルスセル３への電
圧印加が、励起用ランプ７の点灯開始に同期してほぼ同
時に開始される。ポッケルスセル３に周期的に電圧を印
加する時間幅は、１周期に対して５％以下に設定でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微細なレーザ加工に適
したジャイアントパルスレーザ光を出力するポッケルス
セルＱスイッチ付きＹＡＧレーザ発振器に関するもので
ある。
したジャイアントパルスレーザ光を出力するポッケルス
セルＱスイッチ付きＹＡＧレーザ発振器に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】パルス幅が数１００ｎｓ程度のジャイア
ントパルスレーザ光は、被レーザ加工物の加工部に熱エ
ネルギを集中的に供給でき、加工部周辺での熱的影響を
少なく抑え得るので、とくに薄膜製品に対する表層加工
に適している。同一エネルギでのパルスレーザ光は、パ
ルス幅が短いほど加工部周辺での熱的影響を少なく抑え
得るので、薄膜製品の一層の薄型化がすすむのに伴い、
ピーク出力が大きく幅の狭いジャイアントパルスレーザ
光を得ることのできるポッケルスセルＱスイッチ付きＹ
ＡＧレーザ発振器の需要が増えている。
ントパルスレーザ光は、被レーザ加工物の加工部に熱エ
ネルギを集中的に供給でき、加工部周辺での熱的影響を
少なく抑え得るので、とくに薄膜製品に対する表層加工
に適している。同一エネルギでのパルスレーザ光は、パ
ルス幅が短いほど加工部周辺での熱的影響を少なく抑え
得るので、薄膜製品の一層の薄型化がすすむのに伴い、
ピーク出力が大きく幅の狭いジャイアントパルスレーザ
光を得ることのできるポッケルスセルＱスイッチ付きＹ
ＡＧレーザ発振器の需要が増えている。
【０００３】従来のポッケルスセルＱスイッチ付きＹＡ
Ｇレーザ発振器の構成例を図３に示す。リアミラー１と
出力ミラー２との間に、ポッケルスセル３、固体レーザ
媒体４およびポラライザ５が順次に配設されている。リ
アミラー１は高反射率の鏡面を有し、出力ミラー２はハ
ーフミラーからなる。固体レーザ媒体４はＮｄ3+（ネオ
ジウムイオン）をドープしたＹＡＧ結晶からなり、ポッ
ケルスセル３に対してＱスイッチ電源６が、そして、固
体レーザ媒体４を光励起する励起用ランプ７に対してレ
ーザ電源８がそれぞれ接続される。励起用ランプ７はフ
ラッシュランプからなり、９は出力エネルギたるジャイ
アントパルスレーザ光を示す。
Ｇレーザ発振器の構成例を図３に示す。リアミラー１と
出力ミラー２との間に、ポッケルスセル３、固体レーザ
媒体４およびポラライザ５が順次に配設されている。リ
アミラー１は高反射率の鏡面を有し、出力ミラー２はハ
ーフミラーからなる。固体レーザ媒体４はＮｄ3+（ネオ
ジウムイオン）をドープしたＹＡＧ結晶からなり、ポッ
ケルスセル３に対してＱスイッチ電源６が、そして、固
体レーザ媒体４を光励起する励起用ランプ７に対してレ
ーザ電源８がそれぞれ接続される。励起用ランプ７はフ
ラッシュランプからなり、９は出力エネルギたるジャイ
アントパルスレーザ光を示す。
【０００４】Ｑスイッチ電源６はポッケルスセル３にポ
ッケルス効果を生じさせるために、図４の（ａ）に示す
矩形波の１／４波長電圧（ＶP ）を出力する。また、点
灯時の励起用ランプ７には図４の（ｂ）に示す波形の電
流（ＩL ）が流れる。図４の（ｃ）は固体レーザ媒体４
の自然放出光量を、そして、図４の（ｄ）はレーザ出力
エネルギたるジャイアントパルスレーザ光をそれぞれ示
す。
ッケルス効果を生じさせるために、図４の（ａ）に示す
矩形波の１／４波長電圧（ＶP ）を出力する。また、点
灯時の励起用ランプ７には図４の（ｂ）に示す波形の電
流（ＩL ）が流れる。図４の（ｃ）は固体レーザ媒体４
の自然放出光量を、そして、図４の（ｄ）はレーザ出力
エネルギたるジャイアントパルスレーザ光をそれぞれ示
す。
【０００５】ポッケルスセル３は、電圧が印加されるこ
とによって複屈折を起こす偏光素子で、電気−光学シャ
ッタの役割を果たす。ポッケルスセル３に１／４波長電
圧が印加されると、レーザ光の位相が１／４波長相当分
遅延する。すなわち、ポラライザ５によって直線偏光
（Ｐ偏光）となったレーザ光は、ポッケルスセル３を通
過することによって円偏光になり、リアミラー１で反射
して再びポッケルスセル３を通過すると、元の直線偏光
とは９０度回転した直線偏光（Ｓ偏光）になるので、ポ
ラライザ５によって共振器外に放出される。このため、
シャッター閉の状態が維持されてレーザ光は出力されな
い。
とによって複屈折を起こす偏光素子で、電気−光学シャ
ッタの役割を果たす。ポッケルスセル３に１／４波長電
圧が印加されると、レーザ光の位相が１／４波長相当分
遅延する。すなわち、ポラライザ５によって直線偏光
（Ｐ偏光）となったレーザ光は、ポッケルスセル３を通
過することによって円偏光になり、リアミラー１で反射
して再びポッケルスセル３を通過すると、元の直線偏光
とは９０度回転した直線偏光（Ｓ偏光）になるので、ポ
ラライザ５によって共振器外に放出される。このため、
シャッター閉の状態が維持されてレーザ光は出力されな
い。
【０００６】この状態において、ポッケルスセル３に対
する１／４波長電圧の印加を瞬時的に遮断すると、レー
ザ光は直線偏光（Ｐ偏光）のまま共振器内を往復するよ
うになり、シャッタ開の状態に転じて出力エネルギ９が
放出されるのであって、ポッケルスセル３はジャイアン
トパルス発振を起こさせるためのシャッタの役割を果た
す。そして、ポッケルスセル３に１／４波長電圧が周期
的に印加されることによってジャイアントパルス発振が
繰り返される。
する１／４波長電圧の印加を瞬時的に遮断すると、レー
ザ光は直線偏光（Ｐ偏光）のまま共振器内を往復するよ
うになり、シャッタ開の状態に転じて出力エネルギ９が
放出されるのであって、ポッケルスセル３はジャイアン
トパルス発振を起こさせるためのシャッタの役割を果た
す。そして、ポッケルスセル３に１／４波長電圧が周期
的に印加されることによってジャイアントパルス発振が
繰り返される。
【０００７】一般に、固体レーザ媒体４としてのＮｄ3+
ドープＹＡＧ結晶は、励起用ランプ７の発光（点灯）に
よって光励起されると、点灯終了後も約２３０μｓの間
は上準位に励起される。すなわち、励起用ランプ７に流
れる電流（ＩL ）の波形が図４の（ｂ）に示すような矩
形波であると、ランプ７が点灯している間、固体レーザ
媒体４は上準位に励起され続け、ランプ７の点灯終了後
約２３０μｓを経過して基底状態に戻る。そして、上準
位に励起されているエネルギたる自然放出光量は図４の
（ｃ）に示すように、ランプ７の点灯終了後しばらくし
てから最大値を示す。したがって、図４の（ａ）に示す
ようにポッケルスセル３に１／４波長電圧を印加してお
き、図４の（ｃ）に示す自然放出光量が最大値を示すタ
イミングにおいて印加電圧（Ｖｐ）を瞬時的に遮断する
と、図４の（ｄ）に示すようなパルス幅約数１００ｎｓ
のジャイアントパルスレーザ光が得られる。
ドープＹＡＧ結晶は、励起用ランプ７の発光（点灯）に
よって光励起されると、点灯終了後も約２３０μｓの間
は上準位に励起される。すなわち、励起用ランプ７に流
れる電流（ＩL ）の波形が図４の（ｂ）に示すような矩
形波であると、ランプ７が点灯している間、固体レーザ
媒体４は上準位に励起され続け、ランプ７の点灯終了後
約２３０μｓを経過して基底状態に戻る。そして、上準
位に励起されているエネルギたる自然放出光量は図４の
（ｃ）に示すように、ランプ７の点灯終了後しばらくし
てから最大値を示す。したがって、図４の（ａ）に示す
ようにポッケルスセル３に１／４波長電圧を印加してお
き、図４の（ｃ）に示す自然放出光量が最大値を示すタ
イミングにおいて印加電圧（Ｖｐ）を瞬時的に遮断する
と、図４の（ｄ）に示すようなパルス幅約数１００ｎｓ
のジャイアントパルスレーザ光が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ポッケルスセ
ル３の素材にＤＫＤＰ（重リン酸カリウム）等の非線形
光学結晶が用いられる。この結晶に印加する１／４波長
電圧（直流）は比較的高く、ＤＫＤＰの場合、約３．４
ｋＶに達する。
ル３の素材にＤＫＤＰ（重リン酸カリウム）等の非線形
光学結晶が用いられる。この結晶に印加する１／４波長
電圧（直流）は比較的高く、ＤＫＤＰの場合、約３．４
ｋＶに達する。
【０００９】ポッケルスセル３に対して長時間にわたり
高電圧を印加するライフ試験を行ったところ、ポッケル
スセル３の１対の電極を構成する素材が非線形光学結晶
内に浸透し、非線形光学結晶を損傷させることが判明し
た。前記ライフ試験においては、ポッケルスセル３に１
／４波長電圧を連続して印加し続けた。この結果、約１
か月後にはＱスイッチ素子としての機能を果たさなくな
った。
高電圧を印加するライフ試験を行ったところ、ポッケル
スセル３の１対の電極を構成する素材が非線形光学結晶
内に浸透し、非線形光学結晶を損傷させることが判明し
た。前記ライフ試験においては、ポッケルスセル３に１
／４波長電圧を連続して印加し続けた。この結果、約１
か月後にはＱスイッチ素子としての機能を果たさなくな
った。
【００１０】したがって本発明の目的は、ポッケルスセ
ルの寿命を長大化することのできるＹＡＧレーザ発振器
を提供することにある。
ルの寿命を長大化することのできるＹＡＧレーザ発振器
を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成するために、高反射率の鏡面を有するリアミラー
と、リアミラーの鏡面の前方に配置されたポッケルスセ
ルと、ポッケルスセルの前方に配置された固体レーザ媒
体と、固体レーザ媒体の前方に配置されたポラライザ
と、ポラライザの前方に配置されたハーフミラーからな
る出力ミラーと、固体レーザ媒体を光励起する励起用ラ
ンプと、ポッケルスセルに１／４波長電圧を周期的に印
加するＱスイッチ電源と、励起用ランプに対するレーザ
電源とを備え、Ｑスイッチ電源によるポッケルスセルへ
の電圧印加が、励起用ランプの点灯開始に同期してほぼ
同時に開始されることを特徴とするポッケルスセルＱス
イッチ付きＹＡＧレーザ発振器が提供される。
達成するために、高反射率の鏡面を有するリアミラー
と、リアミラーの鏡面の前方に配置されたポッケルスセ
ルと、ポッケルスセルの前方に配置された固体レーザ媒
体と、固体レーザ媒体の前方に配置されたポラライザ
と、ポラライザの前方に配置されたハーフミラーからな
る出力ミラーと、固体レーザ媒体を光励起する励起用ラ
ンプと、ポッケルスセルに１／４波長電圧を周期的に印
加するＱスイッチ電源と、励起用ランプに対するレーザ
電源とを備え、Ｑスイッチ電源によるポッケルスセルへ
の電圧印加が、励起用ランプの点灯開始に同期してほぼ
同時に開始されることを特徴とするポッケルスセルＱス
イッチ付きＹＡＧレーザ発振器が提供される。
【００１２】また、ポッケルスセルに周期的に電圧を印
加する時間幅が、１周期に対して５％以下である構成と
なすことができる。
加する時間幅が、１周期に対して５％以下である構成と
なすことができる。
【００１３】
【作用】本発明によると、ポッケルスセルに対する１／
４波長電圧の印加が、励起用ランプの点灯開始に同期し
てほぼ同時に開始されるので、ポッケルスセルに対して
高電圧が印加される時間が必要最小限に抑えられ、ポッ
ケルスセルの劣化をそれだけ軽減させ得て、寿命を長大
化させることができる。
４波長電圧の印加が、励起用ランプの点灯開始に同期し
てほぼ同時に開始されるので、ポッケルスセルに対して
高電圧が印加される時間が必要最小限に抑えられ、ポッ
ケルスセルの劣化をそれだけ軽減させ得て、寿命を長大
化させることができる。
【００１４】
【実施例】つぎに本発明の一実施例を図面の参照により
説明する。
説明する。
【００１５】図１に示す実施例において、リアミラー１
と出力ミラー２との間にポッケルスセル３、固体レーザ
媒体４およびポラライザ５が順次に配設され、リアミラ
ー１が高反射率の鏡面を有し、出力ミラー２がハーフミ
ラーからなり、固体レーザ媒体４がＮｄ3+（ネオジウム
イオン）をドープしたＹＡＧ結晶からなる。以上の構成
は従来どおりであるが、ポッケルスセル３に対するＱス
イッチ電源１０がスイッチ素子１１を有し、固体レーザ
媒体４を光励起する励起用ランプ７に対するレーザ電源
１２がスイッチ素子１３を有している点および両スイッ
チ素子１１、１３に対して同期回路１４が接続されてい
る点において従来の構成と相違する。
と出力ミラー２との間にポッケルスセル３、固体レーザ
媒体４およびポラライザ５が順次に配設され、リアミラ
ー１が高反射率の鏡面を有し、出力ミラー２がハーフミ
ラーからなり、固体レーザ媒体４がＮｄ3+（ネオジウム
イオン）をドープしたＹＡＧ結晶からなる。以上の構成
は従来どおりであるが、ポッケルスセル３に対するＱス
イッチ電源１０がスイッチ素子１１を有し、固体レーザ
媒体４を光励起する励起用ランプ７に対するレーザ電源
１２がスイッチ素子１３を有している点および両スイッ
チ素子１１、１３に対して同期回路１４が接続されてい
る点において従来の構成と相違する。
【００１６】スイッチ素子１１はポッケルスセル３に対
する電圧印加の開始時点を決定し、スイッチ素子１３は
励起用ランプ７に対する電圧印加の開始時点を決定す
る。ただし、両スイッチ素子１１、１３は同期回路１４
によって駆動される。つまり、励起用ランプ７が点灯す
るタイミングと、ポッケルスセル３に１／４波長電圧が
印加されるタイミングとが、同期回路１４による同期制
御で相前後してほぼ同時に進行する構成になっている。
する電圧印加の開始時点を決定し、スイッチ素子１３は
励起用ランプ７に対する電圧印加の開始時点を決定す
る。ただし、両スイッチ素子１１、１３は同期回路１４
によって駆動される。つまり、励起用ランプ７が点灯す
るタイミングと、ポッケルスセル３に１／４波長電圧が
印加されるタイミングとが、同期回路１４による同期制
御で相前後してほぼ同時に進行する構成になっている。
【００１７】Ｑスイッチ電源１０は図２の（ａ）に示す
矩形波の１／４波長電圧（ＶP ）を出力し、点灯時の励
起用ランプ７には図２の（ｂ）に示す波形の電流（ＩL
）が流れる。図２の（ｃ）は固体レーザ媒体４の自然
放出光量を、そして、図２の（ｄ）はレーザ出力エネル
ギたるジャイアントパルスレーザ光をそれぞれ示す。
矩形波の１／４波長電圧（ＶP ）を出力し、点灯時の励
起用ランプ７には図２の（ｂ）に示す波形の電流（ＩL
）が流れる。図２の（ｃ）は固体レーザ媒体４の自然
放出光量を、そして、図２の（ｄ）はレーザ出力エネル
ギたるジャイアントパルスレーザ光をそれぞれ示す。
【００１８】励起用ランプ７に電流（ＩL ）が流れ始め
る点灯開始時点に相前後して、ポッケルスセル３に対し
１／４波長電圧（Ｖｐ）が印加され始める。すなわち、
ポッケルスセル３にかかる１／４波長電圧は、励起用ラ
ンプ７の発光開始時点付近から自然放出光量が最大とな
る時点までの間に限られるのであり、これによっても従
来と同様のジャイアントパルスレーザ光たる出力エネル
ギ９を得ることができる。
る点灯開始時点に相前後して、ポッケルスセル３に対し
１／４波長電圧（Ｖｐ）が印加され始める。すなわち、
ポッケルスセル３にかかる１／４波長電圧は、励起用ラ
ンプ７の発光開始時点付近から自然放出光量が最大とな
る時点までの間に限られるのであり、これによっても従
来と同様のジャイアントパルスレーザ光たる出力エネル
ギ９を得ることができる。
【００１９】ポッケルスセル３に対して１／４波長電圧
を周期的に印加する時間幅が、１周期（１回の繰り返し
時間）に対して５％以下であると、ポッケルスセルの耐
用寿命を２年以上に延命でき、生産加工機における消耗
部品の寿命として満足できるものとなる。
を周期的に印加する時間幅が、１周期（１回の繰り返し
時間）に対して５％以下であると、ポッケルスセルの耐
用寿命を２年以上に延命でき、生産加工機における消耗
部品の寿命として満足できるものとなる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によると、ポッケル
スセルに対する１／４波長電圧の印加が励起用ランプの
点灯時に限られるため、従来の同種発振器に比べてポッ
ケルスセルに高電圧がかかる時間が少なくなり、ポッケ
ルスセルの損傷が軽減されて寿命を長大化できる。
スセルに対する１／４波長電圧の印加が励起用ランプの
点灯時に限られるため、従来の同種発振器に比べてポッ
ケルスセルに高電圧がかかる時間が少なくなり、ポッケ
ルスセルの損傷が軽減されて寿命を長大化できる。
【図１】本発明の一実施例のＱスイッチ付きＹＡＧレー
ザ発振器の構成図。
ザ発振器の構成図。
【図２】本発明の一実施例のＱスイッチ付きＹＡＧレー
ザ発振器の各部におけるエネルギの波形図。
ザ発振器の各部におけるエネルギの波形図。
【図３】従来のＱスイッチ付きＹＡＧレーザ発振器の構
成図。
成図。
【図４】従来のＱスイッチ付きＹＡＧレーザ発振器の各
部におけるエネルギの波形図。
部におけるエネルギの波形図。
１ リアミラー ２ 出力ミラー ３ ポッケルスセル ４ 固体レーザ媒体 ５ ポラライザ ７ 励起用ランプ １０ Ｑスイッチ電源 １１、１３ スイッチ素子 １２ レーザ電源 １４ 同期回路
フロントページの続き (72)発明者 植杉 雄二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 高反射率の鏡面を有するリアミラーと、 リアミラーの鏡面の前方に配置されたポッケルスセル
と、 ポッケルスセルの前方に配置された固体レーザ媒体と、 固体レーザ媒体の前方に配置されたポラライザと、 ポラライザの前方に配置されたハーフミラーからなる出
力ミラーと、 固体レーザ媒体を光励起する励起用ランプと、 ポッケルスセルに１／４波長電圧を周期的に印加するＱ
スイッチ電源と、 励起用ランプに対するレーザ電源とを備え、 Ｑスイッチ電源によるポッケルスセルへの電圧印加が、
励起用ランプの点灯開始に同期してほぼ同時に開始され
ることを特徴とするポッケルスセルＱスイッチ付きＹＡ
Ｇレーザ発振器。 - 【請求項２】 ポッケルスセルに周期的に電圧を印加す
る時間幅が、１周期に対して５％以下であることを特徴
とする請求項１記載のポッケルスセルＱスイッチ付きＹ
ＡＧレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18957593A JPH0745897A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | ポッケルスセルｑスイッチ付きｙａｇレーザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18957593A JPH0745897A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | ポッケルスセルｑスイッチ付きｙａｇレーザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745897A true JPH0745897A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16243628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18957593A Pending JPH0745897A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | ポッケルスセルｑスイッチ付きｙａｇレーザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745897A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005045211A (ja) * | 2003-05-16 | 2005-02-17 | Metal Improvement Co Inc | セルフシード単一周波数固体リングレーザ、単一周波数レーザピーニング法、及び、そのシステム |
| CN107565355A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-09 | 长春理工大学 | 可实现谐振腔主动多程增益控制的激光器 |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP18957593A patent/JPH0745897A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005045211A (ja) * | 2003-05-16 | 2005-02-17 | Metal Improvement Co Inc | セルフシード単一周波数固体リングレーザ、単一周波数レーザピーニング法、及び、そのシステム |
| CN107565355A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-09 | 长春理工大学 | 可实现谐振腔主动多程增益控制的激光器 |
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