JPS6115384A - 超音波ｑスイツチレ−ザ - Google Patents
超音波ｑスイツチレ−ザInfo
- Publication number
- JPS6115384A JPS6115384A JP13675184A JP13675184A JPS6115384A JP S6115384 A JPS6115384 A JP S6115384A JP 13675184 A JP13675184 A JP 13675184A JP 13675184 A JP13675184 A JP 13675184A JP S6115384 A JPS6115384 A JP S6115384A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- ultrasonic waves
- transducer
- laser
- medium
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/117—Q-switching using intracavity acousto-optic devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/127—Plural Q-switches
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は主に超音波Ｑスイッチを用いた固体レーザ装置
に関し、特［Ｑスイッチパルスのパルス幅を外部より電
気的に制御するＱスイッチレーザ装置に関する。
に関し、特［Ｑスイッチパルスのパルス幅を外部より電
気的に制御するＱスイッチレーザ装置に関する。
レーザ加工機はマーキング、トリミング、溶接。
穴あけ、熱処理などに広く応用され、オンラインの自動
化による生産性、信頼性の向上に役立ち、近年急速に広
まっている。レーザ加工Ｖこおいては、一部の場合を除
きレーザのピーク出力を大きくすることが有用であり、
このためのＱスイッチ技術が重要である。ＹＡＧレーザ
を主とする固体レーザは一般に、レーザ準位の寿命が長
くＱスイッチングによるパルス化が可能であり、通常、
ＣＷ励起レーザには超音波変調器が、パルス励起レーザ
には、ポッケルス効果変調器が用いられている。
化による生産性、信頼性の向上に役立ち、近年急速に広
まっている。レーザ加工Ｖこおいては、一部の場合を除
きレーザのピーク出力を大きくすることが有用であり、
このためのＱスイッチ技術が重要である。ＹＡＧレーザ
を主とする固体レーザは一般に、レーザ準位の寿命が長
くＱスイッチングによるパルス化が可能であり、通常、
ＣＷ励起レーザには超音波変調器が、パルス励起レーザ
には、ポッケルス効果変調器が用いられている。
超音波変調器では、その超音波媒体内に超音波が発生す
ると、媒体内に光弾性効果による屈折率変動が生じ、媒
体は等制約に超音波の波長と同じ間隔をもつ位相格子を
形成する。レーザ光がこの位相格子とブラッグ条件を満
たす角度で入射すると１回折散乱を受けることが知られ
ている。この原理をレーザ共振器に応用したものが超音
波Ｑスイッチレーザ発振器である。超音波変調器をレー
ザ共振器内に挿入すると、レーザ光と超音波の相互作用
によシ、レーザ光は回折損全受け、共振器のＱ値が低く
なるため、レーザ発振が抑制され。
ると、媒体内に光弾性効果による屈折率変動が生じ、媒
体は等制約に超音波の波長と同じ間隔をもつ位相格子を
形成する。レーザ光がこの位相格子とブラッグ条件を満
たす角度で入射すると１回折散乱を受けることが知られ
ている。この原理をレーザ共振器に応用したものが超音
波Ｑスイッチレーザ発振器である。超音波変調器をレー
ザ共振器内に挿入すると、レーザ光と超音波の相互作用
によシ、レーザ光は回折損全受け、共振器のＱ値が低く
なるため、レーザ発振が抑制され。
レーザ媒質に貯えられた反転分布エネルギーが増加する
。ここで、超音波の発生を停止させると。
。ここで、超音波の発生を停止させると。
回折損が除かれ、共振器のＱ値が急速に高まる結果、レ
ーザ発振が高速で立上勺、反転分布エネルギーは瞬時に
レーザ光に変換され、レーザ共振器よりＱスイッチパル
ス光として放出される。超音波発生の有／無は超音波発
生用高周波（Ｒ，Ｆ）信号を発生するＲＦドライバーの
入／切によってトランジューサ全弁して電気的に制御さ
れる。以上のようにＲＦ倍信号パルス変調することによ
り、時間幅が短くピーク出力が高いＱスイッチパルス光
が得られる。
ーザ発振が高速で立上勺、反転分布エネルギーは瞬時に
レーザ光に変換され、レーザ共振器よりＱスイッチパル
ス光として放出される。超音波発生の有／無は超音波発
生用高周波（Ｒ，Ｆ）信号を発生するＲＦドライバーの
入／切によってトランジューサ全弁して電気的に制御さ
れる。以上のようにＲＦ倍信号パルス変調することによ
り、時間幅が短くピーク出力が高いＱスイッチパルス光
が得られる。
通常の超音波変調器においては、超音波媒体内の超音波
進行方向が一方向に限られ、Ｒ，Ｆドライハーヲ切って
超音波の発生を停止するとマイクロ秒オー ダで回折損
が除かれる。この時間は、超音波発生源のトランスジュ
ーサからレーザビームの存在する超音波媒体までの距離
ｌとレーザビーム径りの１／２全加え、た長さとを超音
波の進行速度Ｖで割った時間（ｌ＋Ｄ／２）／ｖに等し
い。距離ｌがレーザビーム径りに較べ十分太きいと仮定
し、ＲＦドライバーのスイッチング時間を無視すれば、
レーザビームが超音波との相互作用によって受ける回折
損の時間変化は、第３図ｆａ）に示すように、ＲＦドラ
イバーを切った時刻ｔｏから遅れをもったステップ関数
となカ、レーザ出力パルスは同図（ｂ）のようになる。
進行方向が一方向に限られ、Ｒ，Ｆドライハーヲ切って
超音波の発生を停止するとマイクロ秒オー ダで回折損
が除かれる。この時間は、超音波発生源のトランスジュ
ーサからレーザビームの存在する超音波媒体までの距離
ｌとレーザビーム径りの１／２全加え、た長さとを超音
波の進行速度Ｖで割った時間（ｌ＋Ｄ／２）／ｖに等し
い。距離ｌがレーザビーム径りに較べ十分太きいと仮定
し、ＲＦドライバーのスイッチング時間を無視すれば、
レーザビームが超音波との相互作用によって受ける回折
損の時間変化は、第３図ｆａ）に示すように、ＲＦドラ
イバーを切った時刻ｔｏから遅れをもったステップ関数
となカ、レーザ出力パルスは同図（ｂ）のようになる。
しかし、従来はＱスイッチパルスのパルス幅を時間的に
変化させることはできなかった。
変化させることはできなかった。
本発明の目的は、Ｑスイッチパルス光のノくルス幅を外
部より電気的に制御できる超音波Ｑスイ。
部より電気的に制御できる超音波Ｑスイ。
チレーザを提供することにある。
本発明によれば、超音波Ｑスイッチ変調器を共振器中に
配置して、パルスレーザ光を発生する超音波Ｑスイッチ
レーザにおいて、レーザビームが通過する超音波媒体と
この超音波媒体中を互込に異なる方向に進行する超音波
を発生する第１．第２のトランスジューサとを有する超
音波Ｑスイッチと、前記超音波を発生させるための高周
波信号全発生する高周波信号発生部と、前記第１．第２
のトランスジューサに供給する前記高周波信号のタイミ
ングを制御する制御部とを含む超音波Ｑスイッチレーザ
が得られる。
配置して、パルスレーザ光を発生する超音波Ｑスイッチ
レーザにおいて、レーザビームが通過する超音波媒体と
この超音波媒体中を互込に異なる方向に進行する超音波
を発生する第１．第２のトランスジューサとを有する超
音波Ｑスイッチと、前記超音波を発生させるための高周
波信号全発生する高周波信号発生部と、前記第１．第２
のトランスジューサに供給する前記高周波信号のタイミ
ングを制御する制御部とを含む超音波Ｑスイッチレーザ
が得られる。
本発明では、たとえば進行方向が互いに直交する超音波
が存在する超音波媒体をもつ超音波変調器全使用し、こ
の変調器の第１．第２のトランスジー−サ／）為ら超音
波媒体中を通過するレーザビームまでの距離金等しくし
、超音波発生用のそれぞれの画周波（Ｒ，Ｆ）信号のＯ
ＦＦのタイミシグを電気的に変化せしめることにより、
レーザビームがそれぞれの超音波によって受ける回折損
の時間変化を制御し、Ｑスイッチパルス光の時間幅を制
御する。
が存在する超音波媒体をもつ超音波変調器全使用し、こ
の変調器の第１．第２のトランスジー−サ／）為ら超音
波媒体中を通過するレーザビームまでの距離金等しくし
、超音波発生用のそれぞれの画周波（Ｒ，Ｆ）信号のＯ
ＦＦのタイミシグを電気的に変化せしめることにより、
レーザビームがそれぞれの超音波によって受ける回折損
の時間変化を制御し、Ｑスイッチパルス光の時間幅を制
御する。
次に本発明の実施例を図面を参照して詳ａＶｃ説明する
。
。
第１図は本発明の実施例金泥すブロック図、第２図（ａ
Ｌ ！ｂｌは本発明の実施例に使用する超音波変調器の
構造で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。
Ｌ ！ｂｌは本発明の実施例に使用する超音波変調器の
構造で、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ
断面図である。
第２図において、１１は超音波媒体、１２は矢印１２ａ
の方向に進行する超音波を発生する第１のトランスジュ
ーサτ１３は矢印１２ａと垂直な矢印１３ａの方向に進
行する超音波を発生する第２のトランスジューサ、１４
はレーザビームの光軸全ホし、トランスジューサ１２．
１３からそれぞれ距＠ｌのところに光軸１４を有し、超
音波媒体端面上の点Ａｉレーザビームが通過する。
の方向に進行する超音波を発生する第１のトランスジュ
ーサτ１３は矢印１２ａと垂直な矢印１３ａの方向に進
行する超音波を発生する第２のトランスジューサ、１４
はレーザビームの光軸全ホし、トランスジューサ１２．
１３からそれぞれ距＠ｌのところに光軸１４を有し、超
音波媒体端面上の点Ａｉレーザビームが通過する。
第１図全参照すると１本発明の実施例は、レーザ媒質１
と、第２図に示す超音波変調器２と、共振器ミラー３，
４と、超音波変調器２の第１．第２のトランスジューサ
１２．１３にそれぞれ接続されるインピーダンス整合回
路５，６と、インピーダンス整合回路５．１：それぞれ
接続され、独立に増幅度の調整ができる高周波（ＲＦ）
信号増幅器７．８と、ＲＦ増幅器８に供給するＲＦ信号
の位相差全制御する位相シフト回路９と、ＲＦ倍信号発
生するＲＦ信号発生器１０とを含む。超音波変調器２の
第１．第２のトランスジューサ１２゜１３で発生する超
音波の周波数は、ＲＦ倍信号周波数で決定され、また第
２のトランスジー−サ１３で発生する超音波の停止のタ
イミングは、位相シフト回路９によるＲＦ倍信号位相調
整で制御される。
と、第２図に示す超音波変調器２と、共振器ミラー３，
４と、超音波変調器２の第１．第２のトランスジューサ
１２．１３にそれぞれ接続されるインピーダンス整合回
路５，６と、インピーダンス整合回路５．１：それぞれ
接続され、独立に増幅度の調整ができる高周波（ＲＦ）
信号増幅器７．８と、ＲＦ増幅器８に供給するＲＦ信号
の位相差全制御する位相シフト回路９と、ＲＦ倍信号発
生するＲＦ信号発生器１０とを含む。超音波変調器２の
第１．第２のトランスジューサ１２゜１３で発生する超
音波の周波数は、ＲＦ倍信号周波数で決定され、また第
２のトランスジー−サ１３で発生する超音波の停止のタ
イミングは、位相シフト回路９によるＲＦ倍信号位相調
整で制御される。
第４図（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）、 （ｄ）は第１．
第２のトランスジューサが発生する超音波の位相が互い
に異なる場合の第１図の動作を説明するための線図、第
５図（ａ）ｉ （ｂ）、 （Ｃ）、 （ｄ）はその位相
が互いに同一の場合の第１図の動作を説明するための線
図である。
第２のトランスジューサが発生する超音波の位相が互い
に異なる場合の第１図の動作を説明するための線図、第
５図（ａ）ｉ （ｂ）、 （Ｃ）、 （ｄ）はその位相
が互いに同一の場合の第１図の動作を説明するための線
図である。
第４１４．第５図において、（ａ）は第１のトランスジ
ューサ１２による超音波発生に伴う同折損による共振器
損失の時間変化、（ｂ）は第２のトランスジューサによ
る超音波発生に伴う共振器損失の時間変化、（Ｃ）は（
ａ）とｆｂ） ｅ合わせた実際のレーザビームの受ける
共振器損失の時間変化、（ｄ）は（Ｃ）に示す共振器損
失を受けたときのＱスイッチパルス波形を示す。
ューサ１２による超音波発生に伴う同折損による共振器
損失の時間変化、（ｂ）は第２のトランスジューサによ
る超音波発生に伴う共振器損失の時間変化、（Ｃ）は（
ａ）とｆｂ） ｅ合わせた実際のレーザビームの受ける
共振器損失の時間変化、（ｄ）は（Ｃ）に示す共振器損
失を受けたときのＱスイッチパルス波形を示す。
進行方向が互いに直交する第１．第２のトランスジー−
サ１２．１３で発生した２つの超音波とレーザビームと
の相互作用により、レーザビームが受ける同折損はそれ
ぞれ２つの超音波による同折損の和になシ、また同折損
は、時間１ｏでＲＦ倍信号停止し超音波の発生を停止さ
せてから。
サ１２．１３で発生した２つの超音波とレーザビームと
の相互作用により、レーザビームが受ける同折損はそれ
ぞれ２つの超音波による同折損の和になシ、また同折損
は、時間１ｏでＲＦ倍信号停止し超音波の発生を停止さ
せてから。
ｌ７７時間後に零になる。しかし１位相シフト回路９に
よって２つの超音波の位相差を調整し、第２のトランス
ジューサ１３による超音波の位相を遅らすと、同折損に
よる共振器損失の時間変化は第４図ＴＣ）に示すように
なる。すなわち、几Ｆ１Ｈ号の停止により最初第１のト
ランスジューサ１２からの超音波による同折損がなくな
るが、まだ第２のトランスジー−サ１３による同折損が
あるので、初めに立上るＱスイッチパルス光Ｑｌは共振
器損失のある状態で立上り、十分な利得が得られない。
よって２つの超音波の位相差を調整し、第２のトランス
ジューサ１３による超音波の位相を遅らすと、同折損に
よる共振器損失の時間変化は第４図ＴＣ）に示すように
なる。すなわち、几Ｆ１Ｈ号の停止により最初第１のト
ランスジューサ１２からの超音波による同折損がなくな
るが、まだ第２のトランスジー−サ１３による同折損が
あるので、初めに立上るＱスイッチパルス光Ｑｌは共振
器損失のある状態で立上り、十分な利得が得られない。
この結果、蓄積された反転分布エネルギー全消費し切れ
ず、第２のトランスジューサによる同折損がなくな力損
失がゼロになったときに、余った反転分布エネルギーが
第２のＱスイッチパルスリ２として放出され、結果的に
同図ｆｄ）に示すように２つのパルスＱｌ、Ｑ２の重畳
したＱスイ、チパルス光として出力される。
ず、第２のトランスジューサによる同折損がなくな力損
失がゼロになったときに、余った反転分布エネルギーが
第２のＱスイッチパルスリ２として放出され、結果的に
同図ｆｄ）に示すように２つのパルスＱｌ、Ｑ２の重畳
したＱスイ、チパルス光として出力される。
また第１．第２のトランスジユーザによる２つの超音波
ｑ）停止のタイミング全一致させると、同折損Ｋｊ：る
共振器損失は第５図（Ｃ）のようになり。
ｑ）停止のタイミング全一致させると、同折損Ｋｊ：る
共振器損失は第５図（Ｃ）のようになり。
同図（ｄｉに示すよう（て最もピーク値の高いＱスイッ
チパルス光が出力される。
チパルス光が出力される。
したがって、２つの超音波を発生させるＲ、Ｆ信号のり
Ｆ Ｊイ’のタイミングを電気的に制御することにより
、Ｑスイッチパルス光の時間幅ラミ気的に制御できる。
Ｆ Ｊイ’のタイミングを電気的に制御することにより
、Ｑスイッチパルス光の時間幅ラミ気的に制御できる。
また、超音波を発生させるそｎぞれのＰＬＦ信号の太き
さも制御すれば、同折損による共振器損失も大きく制御
されることになるので。
さも制御すれば、同折損による共振器損失も大きく制御
されることになるので。
Ｑスイッチパルスのパルス幅もさらに精度よく調整でき
る。
る。
第１図は本発明の実施例を示すプロ・・り図、第２図（
ａｌ、 （ｂｌは第１図に使用する超音波変調器全示し
、ｆａ）はその剰視図、ｆｂ）はＢ−Ｂ断面図、第３図
（ａ）、 （ｂｌは従来の超音波Ｑスイッチレーザの動
作全説明するための線図、第４図（ａ）、 ｆｂｌ、
ｉｃｌ、 （（１）および第５図１ａｄ、 （１）ｅ、
（ｃｌ、 ｆｄ）は本発明の実施例の動作を説明する
ための線図である。 １ ・・レーザ媒体、２・・・・・超音波変調器、３゜
４・・・・・共振器ミラー、５，６・・ インピーダン
ス整合回路、７，８・・・・・ＲＦ増幅器、９・・・位
相シフト回路、ｌＯ・・・・・ＲＦ信号発生器。 ゝＸＱ− 第２図 ｔｏ ｔｏす７／Ｚ−、ｊ ｔ、ｏ １ 第３図 ｔｏｔａす６ｚ ・）で＝＝＝トーーー ｊａｈす１，１シー２− 刀 第５図
ａｌ、 （ｂｌは第１図に使用する超音波変調器全示し
、ｆａ）はその剰視図、ｆｂ）はＢ−Ｂ断面図、第３図
（ａ）、 （ｂｌは従来の超音波Ｑスイッチレーザの動
作全説明するための線図、第４図（ａ）、 ｆｂｌ、
ｉｃｌ、 （（１）および第５図１ａｄ、 （１）ｅ、
（ｃｌ、 ｆｄ）は本発明の実施例の動作を説明する
ための線図である。 １ ・・レーザ媒体、２・・・・・超音波変調器、３゜
４・・・・・共振器ミラー、５，６・・ インピーダン
ス整合回路、７，８・・・・・ＲＦ増幅器、９・・・位
相シフト回路、ｌＯ・・・・・ＲＦ信号発生器。 ゝＸＱ− 第２図 ｔｏ ｔｏす７／Ｚ−、ｊ ｔ、ｏ １ 第３図 ｔｏｔａす６ｚ ・）で＝＝＝トーーー ｊａｈす１，１シー２− 刀 第５図
Claims (1)
- 超音波Ｑスイッチ変調器とレーザ媒体とを共振器中に配
置して、パルスレーザ光を発生する超音波Ｑスイッチレ
ーザにおいて、レーザビームを透過する超音波媒体とこ
の超音波媒体に形成され互いに異なる方向に進行する超
音波を発生する第１、第２のトランスジューサとを有す
る超音波Ｑスイッチ素子と、前記超音波を発生させるた
めの高周波信号を発生する高周波信号発生部と、前記第
１、第２のトランスジューサに供給する前記高周波信号
のタイミングを制御する制御部とを含む超音波Ｑスイッ
チレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13675184A JPS6115384A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 超音波ｑスイツチレ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13675184A JPS6115384A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 超音波ｑスイツチレ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115384A true JPS6115384A (ja) | 1986-01-23 |
Family
ID=15182653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13675184A Pending JPS6115384A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 超音波ｑスイツチレ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6115384A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63168063A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-12 | スペクトラ−フィジックス・インコーポレイテッド | ダイオードでポンプされる小型ｑスイッチ固体レーザ |
| JPH05110182A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ発振器 |
| JP2001189513A (ja) * | 1999-12-04 | 2001-07-10 | Carl Zeiss Jena Gmbh | パルス幅調整可能なｑスイッチ固体レーザ |
| JP2002252403A (ja) * | 2001-02-21 | 2002-09-06 | Keyence Corp | レーザ発振器およびそのレーザパルス制御方法 |
| JP2018186154A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体レーザ装置 |
-
1984
- 1984-07-02 JP JP13675184A patent/JPS6115384A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63168063A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-12 | スペクトラ−フィジックス・インコーポレイテッド | ダイオードでポンプされる小型ｑスイッチ固体レーザ |
| JP2729621B2 (ja) * | 1986-12-23 | 1998-03-18 | スペクトラ−フィジックス・インコーポレイテッド | ダイオードでポンプされる小型ｑスイッチ固体レーザ |
| JPH05110182A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ発振器 |
| JP2001189513A (ja) * | 1999-12-04 | 2001-07-10 | Carl Zeiss Jena Gmbh | パルス幅調整可能なｑスイッチ固体レーザ |
| JP2002252403A (ja) * | 2001-02-21 | 2002-09-06 | Keyence Corp | レーザ発振器およびそのレーザパルス制御方法 |
| JP2018186154A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体レーザ装置 |
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