JPS5893295A - レ−ザ−発振器 - Google Patents

レ−ザ−発振器

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Publication number
JPS5893295A
JPS5893295A JP19074181A JP19074181A JPS5893295A JP S5893295 A JPS5893295 A JP S5893295A JP 19074181 A JP19074181 A JP 19074181A JP 19074181 A JP19074181 A JP 19074181A JP S5893295 A JPS5893295 A JP S5893295A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulse
oscillation
laser
lamp
excitation
Prior art date
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Pending
Application number
JP19074181A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeoki Miyauchi
宮内 建興
Katsuro Mizukoshi
克郎 水越
Mikio Hongo
幹雄 本郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP19074181A priority Critical patent/JPS5893295A/ja
Publication of JPS5893295A publication Critical patent/JPS5893295A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0915Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
    • H01S3/092Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

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】 本発明は、レーザ発振器の改良に係り、特に一つの励起
キャビティから連続発振とパルス発振のいづれをも発振
できるようにすると共に、これらを重畳した発振をも可
能にし、−個のレーザロッドの応用範囲を拡大したレー
ザ発振器に関する。
現在のレーザの応用技術は、捷すます拡張されつつある
。例えば各種レーザ加工、レーザ溶接。
レーザアニール、レーザ熱処理などがそれである。
これらレーザの応用分野は、それぞれの応用目的に応じ
て、最も適した出力のパルス発振レーザか連続発振レー
ザ、或は、これらを重畳したレーザが必要になシ、応用
分野が拡大されるにつれて、ます甘すその必要性が要求
されるようになってきている。
従来のレーザ発振器は、第1図に示すように連続発振レ
ーザか又は、パルスレーザのどちらかの単−モード発振
器しかなかった。
すなわち(イ)に示すものは、二つの焦点をもつ楕円筒
の形状をした励起キャピテイにおいて、その一方の焦点
にYAQロッド2を配置し他方の焦点に励起用光源とし
てクリプトン(Kr)アークランプ3が配置されている
。このアークランプ3に連続通電することによシ、YA
Gロッド2け、連続的に励起される。
又クリプトン(Kr)アークランプの代シにギセノン(
Xθ)フラッシュランプが設けられているものは、フラ
ッシュランプからの瞬間の励起光にょシパルス発振する
次に(ロ)及びHに示すものは、大きな励起光によって
高いレーザ出力を得るために、複数の楕円筒から成る励
起キャビティ1の焦点を共有して重合し、この共有焦点
にYAGロッド2を配置し、残りの焦点にけKrアーク
ランプ3.3’、3“−−−−ffJ戴これの代りにX
eフラッジ−之ン、ブを複数個配置し、励起ランプ1個
の場合よりも大きな励起光を得るようにしたものである
このように従来のレーザ発振器は、励起用ランプとして
アークランプかフラッシュランプの−づれか一種類のラ
ンプしか備えて込ないので、連続発振か、パルス発振の
どちらか一方の単一モード発振しか行なえなかった。
又、大出力を得るためには、多数の励起用キャビティを
重合し、励起用ランプの数を増すようにしてbた。
その結釆、例えば、微小領域レーザ加工の一種である集
積回路の露光用フォトマスクパターンの黒点欠陥と白点
欠陥を同時に修正するような場合などdo、大出力パル
スレーザと連続発振レーザの2台のレーザ発振器を使用
していた。
このようにレーザの応用は、その目的に応じてレーザ出
力の大きさやレーザモードの種類が決定され使用される
しかしながら、レーザの応用分野が拡大されっ1″1・ つある現在において;それぞれの使用目的に適応したレ
ーザ発振器を何台も設備するのけ、設置スペース、重量
など技術的な問題があり不可能である。
さらにレーザの応用分野の拡大にともなって、従来のよ
うな単一モード発振では、とうてい成し得ない重畳発振
の必要性や、あらゆるパルス幅のあらゆる出力及びこれ
らの組合せが要求されるようになシ、従来のパルス発振
器では、時代の趨勢に合わなくなってきてbるのが実情
である。
本発明は、上記実情を鑑みなされたものであって、一台
のレーザ発振器によってすべての条件を満し、時代の趨
勢に即したレーザ発振器を提供せんとするものである。
すなわち本発明は、従来のように一種類の励起ランプを
設けるのではなく、パルス発振用と連続発振用の二種類
の励起ランプを設けるようにしたものであって、断面楕
円形の複数個の励起キャビティの共有焦点にレーザロッ
ドを設け、残りの各焦点に連続発振用励起ランプとパル
ス発振用ランプを設け、連続発振とパルス発振及びこれ
らの重畳発振を行なえるようになし、更に超音波Qスイ
ッチとポッケルスセルQスイッチを設けることにより、
さらに発振モードの種類を増加させると共にあらゆるパ
ルス幅と出力を得るようにしたことを特徴とする。
以下その詳細を実施例により説明する。第2図は、本願
実施例でありデュアルモードYAGレーザの励起キャビ
ティの断面を示したものである。
図において(イjは、2個の励起キャビティを合成した
場合を示したものである。
すなわちYAGレーザロッド2け、焦点を共有する形に
二つの楕円筒を合成した励起キャピテイ1の共有焦点位
置に配設され、残りの焦点の一方には連続波励起用Kr
アークランプ3を、他方の焦点にはパルス励起剤Xsフ
ラッシュランプ4を配設する。
(ロ)は、2個以上の励起キャビティを合成した場合を
示す。本実施例の場合は、4個の励起キャビティを合成
した場合を示し、(イ)の場合と同様にYAGレーザロ
ッド2け、合成した励起キャビティ1の共有焦点位置に
配設されている。又本実施例では、残りの焦点に、それ
ぞれ2個づつ連続波励起用Krアークランプ3,3′ 
とパルス励起用Xeフラッシュランプ4,4′が配設さ
れた高出力形式%式% このように二つ以上の楕円筒で合成したキャビティを用
いる場合、例えば連続波に重点をおく場合は、連続励起
用Krアークランプ5を多く、パルス励起用フラッシュ
ランプの数を少くすることにより、連続波出力の高−デ
ュアルモードYAGレーザを実現するこ七ができる。文
通にパルス励起用フラッシュランプ4の数の方を多くす
ることにより、パルス出力の高いデュアルモードYAG
レーザを得ることができ、さらにこれらをM畳したデュ
アルモードYAGレーザも可能である。
次に第3図及び第4図に、本実施例の概略構成を示す。
先ず第3図において、励起キャビティ1゜YAGレーザ
ロッド2.連続波励起用Krランプ3、及びパルス励起
用Xeフラッシュランプ4は、第2図の通り構成されて
いる。5ば、連続波電源制御部、6は、パルス電源制御
部であって、それぞれ、連続波励起用ランプ3と、パル
ス励起用Xsフラッジーランプ4に結線゛されている。
7は後部ミラー、8は出力ミラーであって、YAGレー
ザロッド2をはさんで相対向するように設けられ、光共
振器を構成している。なお9は、コントローラであり、
連続波かパルスか、或は、これらの重畳かを選択すると
共に制御をする。1oは、レーザヘッドである。
第4図は、他の実施例であって第3図の実施例き異ると
ころは、後部ミラー7と出力ミラー8との光路中に、超
音波Qスイッチ11とポッケルスセルQスイッチ12を
設け、超音波Qスイッチパルス発振と、ジャイアントパ
ルス発振を可能にしたものである。なお13は、超音波
Qスイッチ電源、14は、ポッケルスセルQスイッチ電
源である。
以上のように構成した本実施例の作用を次に説明する。
先ず、連続波励起用Krアークランプ3゜、5(1 又は、パルス励起用Xe 7ラツシーランプ4、或は、
この二つのラング3.4を同時に作動させることにより
、パルス発振、連続波発振、或はこれらを重畳した発振
が選択的にYAGレーザロッド1よシ発振される。
この選択的なレーザの発振は、レーザーの使用目的に応
じてコントローラ9によって即時切多換え行う。この切
換に際しては、一方のモードで発振している時は、他方
を即稼動可能な状態にしておくことにより、行なわれる
第4図に示すように超音波Qスイッチ11と、ポッケル
スセルQスイッチ12を設けた場合は、先ず連続波電源
制御部5からの信号が超音波Qスイッチ電源13に送ら
れ、超音波Qスイッチ11が作動し、連続波発振ととも
に、パルス幅数十〜数百ナノ秒の超音波Qスイッチパル
ス発振が得られる。
又は、パルス電源制御部6からの信号が、ポッケルスセ
ル電源14に送られ、ポッケルスセルQスイッチ12が
作動し、パルス@数十−数百マイクロ秒のノーマルパル
ス発振と、パルス幅数ナノ〜数十ナノ秒のジャイアント
パルス発振が得られる。
これらはすべて、コン)o−ラ9の切換制御によって行
なわれる。本実施例では、連続波励起用Kr ランプ3
と超音波Qスイッチ11および、パルス励起用Xeフラ
ッシュランプ4と、ポッケルスセルQスイッチ12とを
組合せたものを例示したが、例えば、連続発振状態でポ
ッケルスセルQスイッチを作動させたシ、或は、パルス
発振状態で超音波Qスイッチを作動させる、本実施例の
中間的なモードの実施も可能であることは勿論である。
次に超音波Qスイッチ11と、ポッケルスセルQスイッ
チ12を使用した場合のパルス幅と最大出力との関係を
第5図において説明すると、超音波Qスイッチ11とポ
ッケルスセルQスイッチ12が作動しない、連続波発振
Maの出力は、数W〜数百Wであシ、又、パルス幅数十
〜数百マイクロ秒(μ8)のノーマルパルス発振域すで
の出力は、数百〜数KWである。
一方超音波Qスイッチ11を作動させた、パルス幅数十
〜数百ナノ秒(ne)の連続波励起超音波Qスイッチパ
ルス発振域Cでは、数KW〜数百KWの最高出力が得ら
れ、又ポッケルスセル。スイッチ12を作動させた場合
のパルス幅数ナノ秒〜数十ナノ秒のノーマルパルス励起
ポッケルスセル。
スイッチパルス発振域eでは、数メガワラトル数百メガ
ワット(MW)の最大出力がイHられる。又、ノーマル
パルス励起超音波Qスイッチパルス発振域或ハ、連続波
励起ポッケルスセルQスイッチパルス発振域dでは、数
ナノ−数十ナノ秒のパルス幅で数十に〜数MWの最大出
力が得られる。
次にコントローラ9を切換えることによって選択的に得
られるモードの例を第6図に示し説明する。
先ず(イ)において、本実施例で可能なモードの種類を
示すと、Aは連続波発振(cW)、Bけノーマルパルス
(NP)、Cは連続波励起超音波。スイッチパルス(C
W−USQ)、Dば、ノーマルパルス励起超音波Qスイ
ッチパルス(NE’−71USQ ) 、 Eは、連H
e 励起ポッケルスセルQスイッチパル/<(CW−p
cq)、及び、Fu、ノーマルパルス励起ポッケルスセ
ルQスイッチパルス(NP−PCQ)の6種類である。
(ロ)乃至に)は、それぞれ(イ)に示したモードを重
畳した例である。
すなわち(ロ)は、連続波発振(CW)Aにノーマルパ
ルス(NP)Bを重畳した使す方で、これまでの技術で
はできなかったモードであシ、レーザ加工。
レーザ溶接、レーザアニール、レーザ熱処理など、新ら
たな応用分野に使用される。e→は、連続波発1(GW
)Aに、ノーマルパルス励起ポッケルスセルQスイッチ
パルス(NP−PCQ)Fを重畳した場合で、これも今
までできなかった新らしいモードであり、レーザ加工や
レーザ溶接など新しい応用分野に使用される。に)は、
連続波励起(CW)Aをかけた状態で、先ずノーマルパ
ルス励起ポッケルスセルQスイッチパルス(NP−pc
Q)li’kMね、次にノーマルパルス(NP)Bを重
ね、次に超音波Qxイ・チ11を作−させて連続波超音
波Q−イッチパルス(CW−USQ ) Cを得、次に
連続波(CW)Aのみの発振をさせるという順序で連続
的に異なるモードを作動させたものである。このような
発振のさせ方は、これ址でのYAGレーザでは、不可能
であり、広範囲の応用分野が期待できる。
ル上例示した発振モードは、一部分であり、発振モード
の種類の数の組合せによって、各a+のモードが得られ
ることは、いう首でもない。
以上詳述した通り本発明によれば、一つの励起キャビテ
ィに連続波励起用ランプと、パルス励起用ランプを設け
ることによって連続発掘レーザ。
パルス発振レーザ、及びこれらを重畳したレーザを一つ
の発振装置で選択的に発振させることができ、さらに超
音波Qスイッチと、ホッケルスセルQスイッチを使用す
ることにより、発振モードの種類を大巾に増大させると
共にパルス幅と出力をも広範囲にわたって、必要に応じ
て得られるようになり、従来の技術ではとうてい成し得
なかったレーザの応用分野にまで拡大し、時代の趨勢に
合ったレーザ装置を得ることができた。
さらに一台のレーザ発振装置ですむようになったので、
装置の小型化、軽量化、簡単化が計れるなど、他の技術
面でも多大な効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のYAGレーザの励起キャビティの断面
図、第2図乃至第6図は本実施例であり、第2図は、Y
AGレーザの励起キャビティの断面図、第3図は、レー
ザ装置の構成をブロック図で示した図、第4図は他の実
施例であシ、超音波QスイッチとポッケルスセルQスイ
ッチを使用したレーザ装置の構成をブロック図で示した
図、第5図は、第4図に示した実施例のパルス幅と最大
出力との関係を又、第6図は、発振モードについてそれ
ぞれ示した説明用図である。 1・・・励起キャピテイ、  2・・・レーザロッド、
3・・・連続波励起用Krアークランプ、4・・・パル
ス励起剤Xsフラッシュランプ、5・・・連続波電源制
御部、6・・・パルス電源制御部、7・・・伊部ミラー
、  8・・・出力ミラー、9・・・コントローラ、1
1°・・超音波Qスイッチ、12・・・ポッケルスセル
Qスイッチ 代理人弁理士 薄 1)利 幸 り / 幅 9 グ2I21 才 3 図 茸4I!′l

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焦点を共有して重合した複数の楕円筒からなる励
    起キャビティーを有する固体レーザー発振器において、
    共有焦点位置にレーザーロッドを設け、残りの各焦点位
    置には、連続発振用アークランプとパルス発振用フラッ
    シュランプとをそれぞれ一つ以上設けることにより、連
    続発振とノくルス発振と両者を重畳した発振のいずれを
    も可能にしたことを特徴とするレーザー発振器。
  2. (2)焦点を共有して14!合した複数の楕円筒からな
    る励起キャビティーを有する固体レーザー発振器におい
    て、共有焦点位置にレーザーロッドを設け、残りの各焦
    点位置には、連続発振用アークランプとパルス発掘用フ
    ラッシュランプとをそれぞれ一つ以上設け、レーザーロ
    ッドを1二さんで向い合う後部ミラーと出力ミラーとに
    」:つて構成される光共振器の光路中に、超音波Qスイ
    ・ソチとポッケルスセルQスイッチの、いずれかまたは
    両万全設けることにより、連続発振と、周期の異る多種
    類のパルス発振と、これらを重畳した発振のいずれをも
    可能にしたことを特徴とするレーザー発振器。
JP19074181A 1981-11-30 1981-11-30 レ−ザ−発振器 Pending JPS5893295A (ja)

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