JPH08186318A - Q-switch control apparatus - Google Patents

Q-switch control apparatus

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JPH08186318A
JPH08186318A JP6329045A JP32904594A JPH08186318A JP H08186318 A JPH08186318 A JP H08186318A JP 6329045 A JP6329045 A JP 6329045A JP 32904594 A JP32904594 A JP 32904594A JP H08186318 A JPH08186318 A JP H08186318A
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switch
signal
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high frequency
oscillator
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Shingo Murata
真吾 村田
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Miyachi Technos Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a Q-switch control apparatus by which the output of a Q-switch can be changed properly in a state that the frequency of a pulse signal has been made constant. CONSTITUTION: A Q-switch 7 which is ON-OFF-operated by a high-frequency electric signal so as to output a laser beam selectively is installed. A Q-switch driver 8 by which a high-frequency electric signal formed at a prescribed waveform on the basis of a control signal from a control part is supplied to the Q-switch 7 is connected to the Q-switch 7. A modulation-signal oscillator 17 by which a pulse signal at a constant frequency and at a waveform whose ON-OFF ratio of the Q-switch 7 has been changed is output is installed at the Q-switch driver 8. Then, a modulator 18 by which a high frequency is modulated to a high-frequency electric signal on the basis of the pulse signal from the modulation-signal oscillator 17 so as to be supplied to the Q-switch 7 is installed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はQスイッチ制御装置に係
り、特に、Qスイッチによりレーザ光の出射を制御する
ようにしたQスイッチ制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Q switch control device, and more particularly to a Q switch control device in which the emission of laser light is controlled by a Q switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、レーザは、原子や分子による放
射の誘導放出を利用して、光の増幅、発振を行なうこと
をいう。したがって、多くの原子の集まった物質を光励
起させることにより高エネルギ状態の原子を多くして光
の吸収よりも誘導放出を多くしなければならない。そし
て、さらに光強度が強く、指向性の高い固体レーザ光を
得るためには、光を閉じ込めて光の励起エネルギを増幅
させる共振器が必要である。
2. Description of the Related Art In general, a laser is used to amplify and oscillate light by utilizing stimulated emission of radiation by atoms and molecules. Therefore, it is necessary to increase the number of atoms in a high energy state and increase the stimulated emission rather than the absorption of light by photoexciting a substance in which many atoms are gathered. Further, in order to obtain a solid-state laser light having higher light intensity and higher directivity, a resonator for confining the light and amplifying the excitation energy of the light is required.

【0003】そして、従来から、例えば、固体のレーザ
活性媒質としてNd:YAGの結晶を用いて共振器によ
り光を増幅させ、このレーザ光を出射させることにより
被加工物に所望のマーキング、トリミング、切断、溶接
あるいは各種の短時間分析等の用途に用いられる固体レ
ーザ装置が多く用いられている。
Conventionally, for example, Nd: YAG crystal is used as a solid laser active medium, light is amplified by a resonator, and the laser light is emitted to perform desired marking and trimming on a workpiece. Many solid-state laser devices are used for cutting, welding, various types of short-time analysis, and the like.

【0004】図5はこのような固体レーザ装置の一例で
ある従来の固体レーザマーキング装置を示したもので、
光学特性に優れたレーザ結晶の一つである円柱状のYA
Gロッド1は、楕円鏡筒からなるキャビティ2の内部の
一方の焦点位置に収容されており、このキャビティ2の
内部の他方の焦点位置には、このYAGロッド1の原子
を光励起させるための励起ランプ3が前記YAGロッド
1と平行に配設されている。前記励起ランプ3には、こ
の励起ランプ3に電力を供給する電源部4が接続されて
おり、この電源部4には、前記励起ランプ3への電力供
給のタイミングを制御して前記励起ランプ3を点灯、消
灯動作させる制御部5が接続されている。そして、前記
励起ランプ3の点灯により、YAGロッド1のレーザ結
晶が励起エネルギを蓄積し、前記YAGロッド1の励起
原子が基底状態に戻る際に光を放出するようになってい
る。
FIG. 5 shows a conventional solid-state laser marking device which is an example of such a solid-state laser device.
Cylindrical YA, which is one of the laser crystals with excellent optical characteristics
The G rod 1 is housed at one focus position inside the cavity 2 formed of an elliptic lens barrel, and the other focus position inside the cavity 2 is excited to optically excite the atoms of the YAG rod 1. A lamp 3 is arranged in parallel with the YAG rod 1. A power supply unit 4 for supplying electric power to the excitation lamp 3 is connected to the excitation lamp 3, and the power supply unit 4 controls the timing of power supply to the excitation lamp 3 to control the excitation lamp 3. A control unit 5 for turning on and off is connected. When the excitation lamp 3 is turned on, the laser crystal of the YAG rod 1 accumulates excitation energy and emits light when the excited atoms of the YAG rod 1 return to the ground state.

【0005】また、前記YAGロッド1の一端側には、
全反射ミラー6が前記YAGロッド1の端面に対して所
定間隔を有するように配設されており、前記YAGロッ
ド1の他端側には、Qスイッチ7が前記YAGロッド1
の端面に対して所定間隔を有するように配設されてい
る。さらに、前記Qスイッチ7には、前記制御部5から
の駆動信号に応じてこのQスイッチ7を特定周波数で作
動させるために電圧を印加するQスイッチドライバ8が
接続されており、さらに、前記制御部5には、前記キャ
ビティ2およびQスイッチ7を冷却するためのクーラ部
9が接続されている。
On the one end side of the YAG rod 1,
A total reflection mirror 6 is arranged so as to have a predetermined distance from the end surface of the YAG rod 1, and a Q switch 7 is provided on the other end side of the YAG rod 1.
Is arranged so as to have a predetermined distance from the end face of the. Further, the Q switch 7 is connected to a Q switch driver 8 that applies a voltage to operate the Q switch 7 at a specific frequency in response to a drive signal from the control unit 5. A cooler unit 9 for cooling the cavity 2 and the Q switch 7 is connected to the unit 5.

【0006】前記Qスイッチ7は、図6に示すように、
両側面に反射防止コーティング10が施され内部に合成
石英ガラス11を配設して構成されており、この合成石
英ガラス11の下端面には、接着層12を介して圧電体
13が接着されている。さらに、前記圧電体13には、
例えば、50Ωの特性インピーダンスに整合するインピ
ーダンス整合回路14が接続されており、このインピー
ダンス整合回路14には、前記Qスイッチドライバ8か
らの電圧を入力するための入力端子15が接続されてい
る。
The Q switch 7 is, as shown in FIG.
An antireflection coating 10 is provided on both sides and a synthetic quartz glass 11 is disposed inside. The lower end surface of the synthetic quartz glass 11 is bonded with a piezoelectric body 13 via an adhesive layer 12. There is. Furthermore, the piezoelectric body 13 has
For example, an impedance matching circuit 14 that matches the characteristic impedance of 50Ω is connected, and the impedance matching circuit 14 is connected to an input terminal 15 for inputting the voltage from the Q switch driver 8.

【0007】また、前記Qスイッチドライバ8は、図7
に示すように、制御部5からの駆動信号に応じて、例え
ば、24MHzの周波数の高周波を発振する高周波発振
器16と、変調信号発振器17から発振される1〜50
kHzのパルス信号に基づいて前記高周波を高周波電気
信号に変調する変調器18と、前記変調された高周波電
気信号を50〜70W程度に増幅してQスイッチ7に供
給する電力増幅器19とにより構成されている。さら
に、前記変調信号発振器17は、図8に示すように、所
定の制御電圧が印加されてこの制御電圧に応じた周波数
の方形波形を形成するV−Fコンバータ20と、このV
−Fコンバータ20から出力されるパルス波形の幅を一
定の幅に揃える、例えば、1ショットマルチバイブレー
タ等からなる波形整形回路21とにより構成されてお
り、図9に示すように、前記制御電圧に応じてV−Fコ
ンバータ20により、所定の周波数のパルス列を形成し
て出力し、波形整形回路21により、V−Fコンバータ
20から出力されるパルス波形の幅を一定の幅に揃えて
前記変調器18に出力するようになされている。
Further, the Q switch driver 8 is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, in response to the drive signal from the control unit 5, for example, a high frequency oscillator 16 that oscillates a high frequency of 24 MHz and a modulation signal oscillator 17 that oscillates 1 to 50.
A modulator 18 that modulates the high frequency into a high frequency electric signal based on a pulse signal of kHz, and a power amplifier 19 that amplifies the modulated high frequency electric signal to about 50 to 70 W and supplies the amplified high frequency electric signal to the Q switch 7. ing. Further, as shown in FIG. 8, the modulation signal oscillator 17 is provided with a V-F converter 20 to which a predetermined control voltage is applied to form a square waveform having a frequency corresponding to the control voltage, and the V-F converter 20.
The pulse waveform output from the −F converter 20 has a constant width, for example, a waveform shaping circuit 21 including a one-shot multivibrator, and as shown in FIG. Accordingly, the V-F converter 20 forms and outputs a pulse train having a predetermined frequency, and the waveform shaping circuit 21 makes the width of the pulse waveform output from the V-F converter 20 uniform to a predetermined width. It is designed to output to 18.

【0008】そして、前記制御部5から送られる前記Q
スイッチ7に加える電圧量やそのタイミングを制御する
駆動信号に基づいて、前記高周波発振器16により、2
4MHzの周波数の高周波を発振させ、変調器18によ
り、変調信号発振器17から発振される1〜50kHz
のパルス信号の波形に基づいて前記高周波を所定波形の
高周波電気信号に変調し、電力増幅器19により、変調
された高周波電気信号を50〜70W程度に増幅した
後、前記入力端子15を介してQスイッチ7に供給され
る。このようにQスイッチドライバ8から供給される高
周波電気信号をインピーダンス整合回路14により50
Ωの特性インピーダンスに整合して圧電体13に供給す
ることにより、前記圧電体13を動作させて合成石英ガ
ラス11を駆動させる。これにより、前記Qスイッチ7
はOFF状態となり、入射されるレーザ光を回折させる
ようになされている。
The Q sent from the control unit 5 is
Based on a drive signal that controls the amount of voltage applied to the switch 7 and the timing thereof, the high frequency oscillator 16 outputs 2
1 to 50 kHz oscillated by a high frequency of 4 MHz and oscillated by the modulator 18 from the modulation signal oscillator 17
The high frequency is modulated into a high frequency electric signal having a predetermined waveform based on the waveform of the pulse signal, and the power amplifier 19 amplifies the modulated high frequency electric signal to about 50 to 70 W, and then Q is input via the input terminal 15. It is supplied to the switch 7. In this way, the high frequency electric signal supplied from the Q switch driver 8 is controlled by the impedance matching circuit 14 to 50
By supplying to the piezoelectric body 13 while matching the characteristic impedance of Ω, the piezoelectric body 13 is operated and the synthetic quartz glass 11 is driven. As a result, the Q switch 7
Is turned off and the incident laser light is diffracted.

【0009】また、前記YAGロッド1と前記Qスイッ
チ7とを結ぶ延長線上には、半透過性の出力ミラー22
が配設されており、この出力ミラー22は、前記Qスイ
ッチ7のON時に回折されずにQスイッチ7を通過する
レーザ光の一部を透過させるようになされている。
A semi-transparent output mirror 22 is provided on an extension line connecting the YAG rod 1 and the Q switch 7.
This output mirror 22 transmits a part of the laser light passing through the Q switch 7 without being diffracted when the Q switch 7 is turned on.

【0010】さらに、前記出力ミラー22のレーザ光の
出力側には、スキャナ部23が配設されており、このス
キャナ部23の内部には、前記出力ミラー22からのレ
ーザ光を下方に指向させるとともに、X−Y方向に走査
させるための図示しない2枚の可動ミラーが内蔵されて
いる。また、前記スキャナ部23の出射部分には、レン
ズ24が取付けられており、このレンズ24の焦点位置
には、被マーキング材25が配置されるようになされて
いる。
Further, a scanner section 23 is disposed on the laser light output side of the output mirror 22, and the laser light from the output mirror 22 is directed downward inside the scanner section 23. At the same time, two movable mirrors (not shown) for scanning in the X-Y directions are incorporated. A lens 24 is attached to the emitting portion of the scanner unit 23, and a marking material 25 is arranged at the focal position of the lens 24.

【0011】このような従来の固体レーザマーキング装
置においては、まず、前記制御部5からの制御信号に応
じて前記電源部4から励起ランプ3に電力を供給するこ
とにより励起ランプ3を発光させる。このとき、前記励
起ランプ3の光は放射状に進行するため、前記YAGロ
ッド1へ向かって直接進行せずに前記キャビティ2の内
壁に向かって衝突してしまうものもあるが、前記キャビ
ティ2が楕円鏡筒により形成されており、かつ、前記励
起ランプ3およびYAGロッド1がキャビティ2の楕円
鏡筒内の各焦点に配置されているため、前記キャビティ
2の内壁に衝突し反射される光はすべてYAGロッド1
に集中することとなり、前記YAGロッド1内の原子を
効率的に励起することができる。
In such a conventional solid-state laser marking device, first, the excitation lamp 3 is caused to emit light by supplying electric power from the power source section 4 to the excitation lamp 3 in response to a control signal from the control section 5. At this time, since the light of the excitation lamp 3 travels radially, there are some cases where the light does not travel directly to the YAG rod 1 and collides with the inner wall of the cavity 2, but the cavity 2 is an ellipse. Since the excitation lamp 3 and the YAG rod 1 are formed at the respective focal points in the elliptical lens barrel of the cavity 2, all the light that collides with the inner wall of the cavity 2 and is reflected is formed. YAG rod 1
The atoms in the YAG rod 1 can be efficiently excited.

【0012】そして、前記励起ランプ3による照射時間
に比例して前記YAGロッド1内の励起エネルギは増大
し、時間の経過に伴い固体レーザ光を発振できる励起エ
ネルギを蓄積し、さらに定常パルスを発するために必要
な励起エネルギを蓄積する状態を経て飽和状態に達す
る。このように励起されて高エネルギ状態となった原子
はもとの基底状態に戻る過程の際に一部エネルギを光と
して放出する。これらの光は自然放出による発光である
が、これらの光のうち前記YAGロッド1の軸方向に放
出された自然放出光により位相のそろった共振姿態が形
成されると、これにより、誘導放出が引き起こされて光
強度を増し固体レーザ光を発振することとなる。
Then, the excitation energy in the YAG rod 1 increases in proportion to the irradiation time by the excitation lamp 3, accumulates the excitation energy capable of oscillating the solid-state laser light with the passage of time, and further emits a steady pulse. In order to reach the saturation state, the state where the necessary excitation energy is accumulated is reached. The atoms thus excited into a high energy state emit a part of energy as light in the process of returning to the original ground state. These lights are emitted by spontaneous emission. Of these lights, spontaneous emission light emitted in the axial direction of the YAG rod 1 forms a resonance state in which phases are aligned, which causes stimulated emission. It is caused to increase the light intensity and oscillate the solid-state laser light.

【0013】一方、前記制御部5からの駆動信号に基づ
いて、前記高周波発振器16により発振される高周波
を、変調信号発振器17から発振されるパルス信号に基
づいて変調器18により高周波電気信号に変調し、電力
増幅器19により変調された高周波電気信号を増幅した
後、前記入力端子15を介してQスイッチ7に供給され
る。このQスイッチドライバ8から供給される高周波電
気信号をインピーダンス整合回路14を介して圧電体1
3に供給して前記圧電体13を動作させる。この状態
で、YAGロッド1からその軸方向に直進してくる光
が、Qスイッチ7により回折されてレーザ発振を抑えて
おき、前記励起ランプ3による光照射を続けて行ない、
前記YAGロッド1の内部に所定のレーザ光を発振させ
るために十分大きなエネルギを蓄積させる。
On the other hand, the high frequency oscillated by the high frequency oscillator 16 based on the drive signal from the controller 5 is modulated into a high frequency electric signal by the modulator 18 based on the pulse signal oscillated from the modulation signal oscillator 17. Then, after the high frequency electric signal modulated by the power amplifier 19 is amplified, it is supplied to the Q switch 7 via the input terminal 15. The high frequency electrical signal supplied from the Q switch driver 8 is passed through the impedance matching circuit 14 to the piezoelectric body 1.
3 to operate the piezoelectric body 13. In this state, light traveling straight from the YAG rod 1 in its axial direction is diffracted by the Q switch 7 to suppress laser oscillation, and light is continuously emitted by the excitation lamp 3.
Enough energy is accumulated in the YAG rod 1 to oscillate a predetermined laser beam.

【0014】そして、変調器18により所定の波形に形
成された前記高周波電気信号の振幅が、図10に示すよ
うに、所定のしきい値以下になると、前記圧電体13に
高周波電気信号が供給されなくなり、前記Qスイッチ7
がONとなる。その瞬間にレーザ発振が短時間に起こ
り、前記YAGロッド1から出射されるレーザ光は、前
記Qスイッチ7を通過して一部が前記出力ミラー22を
透過する。
Then, when the amplitude of the high frequency electric signal formed into a predetermined waveform by the modulator 18 becomes a predetermined threshold value or less as shown in FIG. 10, the high frequency electric signal is supplied to the piezoelectric body 13. It will not be done, the Q switch 7
Turns on. At that moment, laser oscillation occurs in a short time, and the laser light emitted from the YAG rod 1 passes through the Q switch 7 and a part thereof passes through the output mirror 22.

【0015】その後、前記出力ミラー22を透過したレ
ーザ光は、前記スキャナ部23に入射し、このスキャナ
部23において前記2枚の可動ミラーにより進行方向を
被マーキング材25の方向に偏光されて走査されなが
ら、レンズを介して被マーキング材25に書込みが行な
われる。
After that, the laser beam transmitted through the output mirror 22 is incident on the scanner section 23, and the scanning direction is polarized by the two movable mirrors in the scanner section 23 and is scanned in the direction of the marking material 25. While being written, writing is performed on the marking material 25 through the lens.

【0016】前記動作を繰り返し行なうことにより、被
マーキング材25に所望の書込みを行なうようになって
いる。
By repeating the above operation, desired writing is performed on the marking material 25.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の固
体レーザマーキング装置においては、Qスイッチパルス
レーザのピーク出力を変える場合に、図11に示すよう
に、変調信号発振器から出力されるパルス信号の周波数
を変化させるようにしている。すなわち、前記パルス信
号の周波数を小さく確保すると、YAGロッド1の内部
に蓄積されるエネルギが大きくなるので、Qスイッチの
ON時に出力されるレーザ光の出力が大きくなり、前記
パルス信号の周波数を大きくすると、YAGロッド1の
内部に蓄積されるエネルギが少ないので、Qスイッチの
ON時に出力されるレーザ光の出力が小さくなるもので
ある。
However, in the above-mentioned conventional solid-state laser marking apparatus, when the peak output of the Q-switch pulse laser is changed, as shown in FIG. 11, the pulse signal output from the modulation signal oscillator is changed. I try to change the frequency. That is, if the frequency of the pulse signal is kept small, the energy accumulated inside the YAG rod 1 increases, so that the output of the laser beam output when the Q switch is turned on increases and the frequency of the pulse signal increases. Then, since the energy accumulated inside the YAG rod 1 is small, the output of the laser light output when the Q switch is ON is small.

【0018】そのため、このような従来の制御方法で
は、Qスイッチによるレーザ出力を変化させる場合に、
前記パルス信号の周波数を変化させるものであるため、
パルス信号の周波数を一定にすることができず、レーザ
光の出力間隔も変化してしまい、レーザ光による適正な
マーキングを行なうことができないという問題を有して
いる。
Therefore, in such a conventional control method, when the laser output by the Q switch is changed,
Since the frequency of the pulse signal is changed,
There is a problem in that the frequency of the pulse signal cannot be made constant, the output interval of the laser light also changes, and proper marking with the laser light cannot be performed.

【0019】本発明は前記した点に鑑みなされたもの
で、パルス信号の周波数を一定にした状態で、Qスイッ
チの出力を適正に変化させることのできるQスイッチ制
御装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a Q switch control device capable of appropriately changing the output of the Q switch while keeping the frequency of the pulse signal constant. To do.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係るQスイッチ制御装置は、高周波電気信号に
よりON、OFF動作させてレーザ光を選択的に出力さ
せるQスイッチを設け、このQスイッチに制御部からの
制御信号に基づいて所定の波形に形成された高周波電気
信号を前記Qスイッチに供給するQスイッチドライバを
接続してなるQスイッチ制御装置において、前記Qスイ
ッチドライバに、周波数が一定で、QスイッチのON、
OFFの比率を変化させた波形のパルス信号を出力する
変調信号発振器を設け、この変調信号発振器からのパル
ス信号の波形に基づいて高周波を高周波電気信号に変調
して前記Qスイッチに供給させる変調器を設けたことを
特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a Q switch control device according to the present invention is provided with a Q switch which is turned on and off by a high frequency electric signal to selectively output laser light. In a Q switch control device in which a Q switch driver that supplies a high frequency electric signal formed in a predetermined waveform to the Q switch based on a control signal from a control unit is connected to the switch, Constantly, the Q switch is ON,
A modulator for providing a modulation signal oscillator that outputs a pulse signal having a waveform in which the OFF ratio is changed, and modulating a high frequency into a high frequency electric signal based on the waveform of the pulse signal from the modulation signal oscillator and supplying the high frequency electrical signal to the Q switch. Is provided.

【0021】[0021]

【作用】本発明に係るQスイッチ制御装置によれば、変
調信号発振器により、周波数が一定で、QスイッチのO
N、OFFの比率を変化させた波形のパルス信号を出力
させ、変調器により、前記パルス信号に応じて高周波を
高周波電気信号に変調して前記Qスイッチに供給させる
ものである。例えば、レーザ出力を大きく制御する場合
には、パルス信号の波形をそのON時間を長くするとと
もに、OFF時間を短く形成するようになっており、レ
ーザ出力を小さく制御する場合には、パルス信号の波形
をそのON時間を短くするとともに、OFF時間を長く
形成するようになっている。これにより、パルス信号の
ON時間が長く、OFF時間が短いパルス波形により高
周波を変調するようにすると、ON時間の間にYAGロ
ッドの内部に蓄積されるエネルギが大きくなるので、Q
スイッチのON時に出力されるレーザ光のピーク出力が
大きくなり、一方、パルス信号のON時間が短く、OF
F時間が長いパルス波形により変調するようにすると、
YAGロッドの内部に蓄積されるエネルギが少ないの
で、QスイッチのON時に出力されるレーザ光のピーク
出力が小さくなるものである。
According to the Q switch control device of the present invention, the modulation signal oscillator causes the frequency of the O switch of the Q switch to be constant.
A pulse signal having a waveform in which the ratio of N and OFF is changed is output, and a modulator modulates a high frequency into a high frequency electrical signal according to the pulse signal and supplies the high frequency electrical signal to the Q switch. For example, when the laser output is controlled to be large, the waveform of the pulse signal is made to have a long ON time and a short OFF time. When the laser output is controlled to be small, the pulse signal The waveform is designed to have a short ON time and a long OFF time. As a result, if the high frequency is modulated by a pulse waveform having a long ON time and a short OFF time of the pulse signal, the energy accumulated inside the YAG rod during the ON time becomes large.
The peak output of the laser light output when the switch is turned on becomes large, while the ON time of the pulse signal is short and the OF
When it is modulated with a pulse waveform with a long F time,
Since the energy stored inside the YAG rod is small, the peak output of the laser light output when the Q switch is ON is small.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1乃至図4を参照
して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0023】図1は本発明に係るQスイッチ制御装置の
一実施例を示したもので、Qスイッチドライバ8は、図
示しない制御部からの駆動信号に応じて、例えば、24
MHzの周波数の高周波を発振する高周波発振器16
と、変調信号発振器17から発振される1〜50kHz
のパルス信号に基づいて前記高周波を高周波電気信号に
変調する変調器18と、前記変調された高周波電気信号
を50〜70W程度に増幅してQスイッチ7に供給する
電力増幅器19とにより構成されている。
FIG. 1 shows one embodiment of the Q switch control device according to the present invention. The Q switch driver 8 is, for example, 24 in response to a drive signal from a control unit (not shown).
High-frequency oscillator 16 that oscillates high-frequency waves with a frequency of MHz
And 1 to 50 kHz oscillated from the modulation signal oscillator 17
The modulator 18 for modulating the high frequency into a high frequency electric signal based on the pulse signal and the power amplifier 19 for amplifying the modulated high frequency electric signal to about 50 to 70 W and supplying it to the Q switch 7. There is.

【0024】さらに、前記変調信号発振器17は、所定
の制御電圧が印加されてこの制御電圧に応じたのこぎり
歯を発振するのこぎり歯発振器26と、こののこぎり歯
発振器26から出力されるのこぎり歯のパルス波形を制
御信号に応じてパルス幅に変調するパルス幅変調回路2
7とを有している。
Further, the modulation signal oscillator 17 is provided with a sawtooth oscillator 26 to which a predetermined control voltage is applied and which oscillates a sawtooth corresponding to the control voltage, and a sawtooth pulse output from the sawtooth oscillator 26. A pulse width modulation circuit 2 that modulates a waveform into a pulse width according to a control signal
7 are provided.

【0025】また、図2は前記変調信号発振器17およ
び変調器18の具体的な回路を示したもので、前記のこ
ぎり歯発振器26は、一方に制御電圧が印加されととも
に他方に出力信号が入力される比較器28と、この比較
器28の出力信号が途中抵抗29およびダイオード30
からなる並列回路を介して−側に入力される比較器31
とを有しており、この比較器31の入力側は、コンデン
サ32を介してその出力側に接続されるとともに、前記
比較器31の出力信号は、前記比較器28の他方に入力
されるようになされている。また、前記パルス幅変調回
路27は、前記のこぎり歯発振器26からの出力パルス
と、所定の制御信号とを比較して前記制御信号に応じた
パルス幅に変調して方形のパルス信号として出力する比
較器33から構成されている。
FIG. 2 shows a concrete circuit of the modulation signal oscillator 17 and the modulator 18. In the sawtooth oscillator 26, a control voltage is applied to one side and an output signal is input to the other side. Comparator 28, and the output signal of the comparator 28 is the intermediate resistor 29 and the diode 30.
Comparator 31 input to the-side through a parallel circuit composed of
The input side of the comparator 31 is connected to its output side via the capacitor 32, and the output signal of the comparator 31 is input to the other side of the comparator 28. Has been done. Further, the pulse width modulation circuit 27 compares the output pulse from the sawtooth oscillator 26 with a predetermined control signal, modulates it to a pulse width according to the control signal, and outputs it as a rectangular pulse signal. It is composed of a container 33.

【0026】さらに、前記変調器18は、高周波発振器
16からの高周波を入力するとともに、前記変調信号発
振器17からのパルス信号を入力して前記高周波を前記
パルス信号に応じた高周波電気信号に変調するダイオー
ドによるダブル・バランスド・ミキサー34により構成
されている。なお、前記ダブル・バランスド・ミキサー
34は、例えば、二重平衡差動増幅回路により構成する
ようにしてもよい。
Further, the modulator 18 inputs the high frequency wave from the high frequency oscillator 16 and inputs the pulse signal from the modulation signal oscillator 17 to modulate the high frequency wave into a high frequency electric signal corresponding to the pulse signal. It is composed of a double balanced mixer 34 using diodes. The double balanced mixer 34 may be composed of, for example, a double balanced differential amplifier circuit.

【0027】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0028】本実施例においては、図3(a)に示すよ
うに、前記制御電圧に応じてのこぎり歯発振器26の各
比較器28,31により、所定のパルス幅ののこぎり歯
波形のパルス信号が形成されて出力される。
In this embodiment, as shown in FIG. 3A, the comparators 28 and 31 of the sawtooth oscillator 26 generate a sawtooth pulse signal having a predetermined pulse width in accordance with the control voltage. It is formed and output.

【0029】次に、前記のこぎり歯発振器26から前記
パルス幅変調回路27に入力される前記のこぎり歯波形
のパルス信号と、図3(b)に示すような制御信号とを
比較器33により比較し、図3(c)に示すように、前
記制御信号に応じたパルス幅の異なる方形のパルス信号
に変調して変調器18に出力されるようになっている。
このパルス信号は、本実施例においては、その周波数を
一定にし、パルス幅のみを変化させることにより、この
パルス信号の波形のON、OFFの比率を変化させるよ
うにしたものである。すなわち、前記制御信号を制御す
ることにより、レーザ出力を大きく制御する場合には、
パルス信号の波形をそのON時間を長くするとともに、
OFF時間を短く形成するようになっており、レーザ出
力を小さく制御する場合には、パルス信号の波形をその
ON時間を短くするとともに、OFF時間を長く形成す
るようになっている。
Next, the comparator 33 compares the pulse signal of the sawtooth waveform input from the sawtooth oscillator 26 to the pulse width modulation circuit 27 with the control signal as shown in FIG. 3B. As shown in FIG. 3C, the pulse signal is modulated into a rectangular pulse signal having a different pulse width according to the control signal and is output to the modulator 18.
In this embodiment, the pulse signal has a constant frequency and only the pulse width is changed to change the ON / OFF ratio of the waveform of the pulse signal. That is, in the case of controlling the laser output largely by controlling the control signal,
While increasing the ON time of the pulse signal waveform,
The OFF time is designed to be short, and when controlling the laser output to be small, the waveform of the pulse signal is designed to have a short ON time and a long OFF time.

【0030】そして、前記変調器18に、図3(d)に
示すような高周波発振器16により発振される高周波が
入力された場合に、図3(e)に示すように、前記ダブ
ル・バランスド・ミキサー34により、前記変調信号発
振器17から出力される所定のパルス幅のパルス信号に
応じてパルス幅の異なる所定波形の高周波電気信号に変
調される。その後、この高周波電気信号は、電力増幅器
19により増幅されてQスイッチ7に供給され、前記高
周波電気信号の振幅が、所定のしきい値以下になった場
合に、前記Qスイッチ7がONとなるように制御され、
レーザ光を発振するようになっている。
When a high frequency oscillated by the high frequency oscillator 16 as shown in FIG. 3 (d) is inputted to the modulator 18, as shown in FIG. 3 (e), the double balanced The mixer 34 modulates a high-frequency electric signal having a predetermined waveform having a different pulse width in accordance with the pulse signal having a predetermined pulse width output from the modulation signal oscillator 17. After that, the high frequency electric signal is amplified by the power amplifier 19 and supplied to the Q switch 7, and when the amplitude of the high frequency electric signal becomes equal to or less than a predetermined threshold value, the Q switch 7 is turned on. Controlled as
It is designed to oscillate laser light.

【0031】この場合に、図4に示すように、パルス信
号のON時間が長く、OFF時間が短いパルス波形によ
り高周波を変調するようにすると、ON時間の間にYA
Gロッドの内部に蓄積されるエネルギが大きくなるの
で、Qスイッチ7のON時に出力されるレーザ光のピー
ク出力が大きくなり、一方、パルス信号のON時間が短
く、OFF時間が長いパルス波形により変調するように
すると、YAGロッドの内部に蓄積されるエネルギが少
ないので、Qスイッチ7のON時に出力されるレーザ光
のピーク出力が小さくなるものである。
In this case, as shown in FIG. 4, if the high frequency is modulated by a pulse waveform having a long ON time of the pulse signal and a short OFF time, YA is turned on during the ON time.
Since the energy accumulated inside the G rod increases, the peak output of the laser light output when the Q switch 7 is turned ON increases, while the ON time of the pulse signal is short and the OFF time is long. By doing so, the energy accumulated inside the YAG rod is small, so that the peak output of the laser light output when the Q switch 7 is turned ON becomes small.

【0032】したがって、本実施例においては、変調信
号発振器17により出力される、周波数が一定で、Qス
イッチ7のON、OFFの比率を変化させた波形のパル
ス信号に応じて、変調器18により、前記パルス信号に
応じて高周波を高周波電気信号に変調して前記Qスイッ
チ7に供給させることにより、レーザ出力を制御するよ
うにしているので、パルス信号の周波数を一定にするこ
とができ、その結果、レーザ光の出力間隔も一定に制御
することができ、レーザ光による適正なマーキングを行
なうことができる。
Therefore, in the present embodiment, the modulator 18 responds to the pulse signal output from the modulation signal oscillator 17 and having a constant frequency and varying the ON / OFF ratio of the Q switch 7. Since the laser output is controlled by modulating a high frequency into a high frequency electric signal according to the pulse signal and supplying the high frequency electric signal to the Q switch 7, the frequency of the pulse signal can be kept constant. As a result, the output interval of the laser light can be controlled to be constant, and proper marking with the laser light can be performed.

【0033】なお、前記実施例においては、Qスイッチ
制御装置をレーザマーキング装置に適用した場合につい
て説明したが、本発明は前記実施例のものに限定される
ものではなく、トリミング、切断、溶接等の加工用レー
ザ装置にも適用する等、必要に応じて種々変更すること
が可能である。
In the above embodiment, the case where the Q switch control device is applied to the laser marking device has been described, but the present invention is not limited to the above embodiment, and trimming, cutting, welding and the like. It is possible to make various changes as necessary, such as applying it to the processing laser device.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように本発明に係るQスイッ
チ制御装置は、変調信号発振器により出力される、周波
数が一定で、QスイッチのON、OFFの比率を変化さ
せた波形のパルス信号に応じて、変調器により、前記パ
ルス信号に応じて高周波を高周波電気信号に変調して前
記Qスイッチに供給させることにより、レーザ出力を制
御するようにしているので、パルス信号の周波数を一定
にすることができ、その結果、レーザ光の出力間隔も一
定に制御することができ、レーザ光による適正なマーキ
ング、トリミング、切断あるいは溶接等を行なうことが
できる等の効果を奏する。
As described above, the Q switch control device according to the present invention outputs a pulse signal having a constant frequency and a waveform in which the ON / OFF ratio of the Q switch is changed, output from the modulation signal oscillator. Accordingly, the modulator controls the laser output by modulating a high frequency into a high frequency electrical signal according to the pulse signal and supplying the high frequency electrical signal to the Q switch, so that the frequency of the pulse signal is kept constant. As a result, the output interval of the laser light can be controlled to be constant, and proper marking, trimming, cutting or welding with the laser light can be performed.

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

【図1】本発明に係るQスイッチ制御装置の一実施例を
示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a Q switch control device according to the present invention.

【図2】図1の具体的な回路図FIG. 2 is a specific circuit diagram of FIG.

【図3】本発明の変調信号発振器および変調器によるパ
ルス波形の形成状態を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory view showing a pulse waveform formation state by the modulation signal oscillator and modulator of the present invention.

【図4】本発明の制御装置によるQスイッチの出力制御
を行なう場合のパルス信号、高周波電気信号およびQス
イッチパルスレーザ出力との関係を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a pulse signal, a high frequency electric signal and a Q switch pulse laser output when the output control of the Q switch is performed by the control device of the present invention.

【図5】従来の一般的な固体レーザマーキング装置を示
す概略構成図
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional general solid-state laser marking device.

【図6】従来のQスイッチを示す概略構成図FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional Q switch.

【図7】従来のQスイッチドライバを示すブロック図FIG. 7 is a block diagram showing a conventional Q switch driver.

【図8】従来の変調信号発振器を示すブロック図FIG. 8 is a block diagram showing a conventional modulation signal oscillator.

【図9】従来の変調信号発振器によるパルス波形の形成
状態を示す説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a pulse waveform formation state by a conventional modulation signal oscillator.

【図10】従来の高周波電気信号とQスイッチを通過す
るレーザ光との関係を示す説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a conventional high frequency electric signal and laser light passing through a Q switch.

【図11】従来のQスイッチの出力制御を行なう場合の
パルス信号、高周波電気信号およびQスイッチ出力との
関係を示す説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a relationship between a pulse signal, a high frequency electric signal, and a Q switch output when the output control of the conventional Q switch is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 Qスイッチ 8 Qスイッチドライバ 16 高周波発振器 17 変調信号発振器 18 変調器 19 電力増幅器 26 のこぎり歯発振器 27 パルス幅変調回路 7 Q Switch 8 Q Switch Driver 16 High Frequency Oscillator 17 Modulation Signal Oscillator 18 Modulator 19 Power Amplifier 26 Sawtooth Oscillator 27 Pulse Width Modulation Circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高周波電気信号によりON、OFF動作
させてレーザ光を選択的に出力させるQスイッチを設
け、このQスイッチに制御部からの制御信号に基づいて
所定の波形に形成された高周波電気信号を前記Qスイッ
チに供給するQスイッチドライバを接続してなるQスイ
ッチ制御装置において、前記Qスイッチドライバに、周
波数が一定で、QスイッチのON、OFFの比率を変化
させた波形のパルス信号を出力する変調信号発振器を設
け、この変調信号発振器からのパルス信号の波形に基づ
いて高周波を高周波電気信号に変調して前記Qスイッチ
に供給させる変調器を設けたことを特徴とするQスイッ
チ制御装置。
1. A high-frequency electrical device having a Q-switch which is turned on and off by a high-frequency electrical signal to selectively output laser light, and which has a predetermined waveform based on a control signal from a control unit. In a Q switch control device comprising a Q switch driver for supplying a signal to the Q switch, a pulse signal having a constant frequency and a waveform in which the ON / OFF ratio of the Q switch is changed is supplied to the Q switch driver. A Q switch control device comprising a modulation signal oscillator for outputting, and a modulator for modulating a high frequency into a high frequency electric signal based on a waveform of a pulse signal from the modulation signal oscillator and supplying the high frequency electric signal to the Q switch. .
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