JPS63211782A - レ−ザ−装置 - Google Patents

レ−ザ−装置

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JPS63211782A
JPS63211782A JP4290687A JP4290687A JPS63211782A JP S63211782 A JPS63211782 A JP S63211782A JP 4290687 A JP4290687 A JP 4290687A JP 4290687 A JP4290687 A JP 4290687A JP S63211782 A JPS63211782 A JP S63211782A
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JP
Japan
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temperature
light source
output
laser
light emitting
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Pending
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JP4290687A
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English (en)
Inventor
Toshio Sakane
敏夫 坂根
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1312Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping

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  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザー装置に関し、特に電気光学素子をQス
イッチ素子として用いてQスイッチ発振をおこなう固体
レーザー装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種のレーザー装置は、ルビー、ガラス等のレ
ーザー活性媒質と、このレーザー活性媒質を励起するた
めの励起用光源と、カーセルやポッケルスセル等の電気
光学素子と、偏光子とを有しており、電気光学素子に四
分の一波長電圧を印加して電気光学素子を一往復した光
の偏光面を90°回転させ、偏光子を通過不能とするこ
とにより光共振器に 100%の損失を与え、この状態
で活性媒質をポンピングし、この後、電気光学素子への
四分の一波長電圧の供給を停止して急激に光共振器のQ
を高めてレーザー発振をおこなわせるものである。
(発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来のレーザー装置は、産業機器や医療機器な
ど種々の分野で利用されるが、それらの装置が設置され
る環境により、周囲温度が、例えば氷点下から50℃程
度にわたって変化することがある。このような場合、従
来のレーザー装置は、活性媒質の物性(屈折率分布、熱
膨張係数、緩和時間等)の変化や励起用光源の発光を制
御する放電回路の回路定数(特に、蓄積コンデンサーの
等個直列抵抗)の変化ならびに共振器のQの機械的歪に
よる変化等に起因して、レーザー出力のレベルが変動し
やすいという欠点がある。
上述した活性媒質の物性の変化による出力変動を抑制す
る手段として水冷等によってレーザー装置の温度を一定
の値に保持する方法があるが、こ、の方法では装置が大
型化するという欠点や、環境温度と保持したい温度との
間に差がある場合に、ウオームアツプのための時間が必
要であるという欠点がある。
また、上述した放電回路における回路定数の温度変化に
対する対策は、従来、はとんど検討されておらず、特に
、放電回路を構成するコンデンサーとして、安価で小型
の電解コンデンサーを使用したレーザー装置においては
、その等個直列抵抗の温度変化により励起用光源の発光
量にかなりの変動が生じるという欠点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のレーザー装置は、 レーザー装置におけるレーザー出力レベルに影習を与え
る部分の温度もしくはその部分の雰囲気の温度を検出す
る温度センサと、前記励起用光源の発光強度を検出する
光検出器と、前記励起用光源の前発光の終了時点からの
経過時間を測定するタイマーと、前記温度センサから得
られた温度情報および光検出器から得られた励起用光源
の発光強度ならびにタイマーにより測定された経過時間
に基づいてQスイッチングにより発生するレーザー出力
のレベルを所望の値にするのに必要な励起用光源の発光
量を算出する演算手段と、前記光検出器から得られた励
起用光源の発光強度を積分して励起用光源の実際の発光
量を出力する積分手段と、前記演算手段により算出され
た励起用光源の発光量と前記積分手段の出力とを比較し
、それらが一致したときに励起用光源の発光を停止させ
、その発光停止タイミングから所定時間経過後Qスイッ
チングを開始させる制御手段とを有している。
〔作  用〕
1回のQスイッチングが終了するごとに、レーザー出力
のエネルギーレベルを変動させる要因となる各部の温度
や励起用光源の発光強度が測定され、この測定結果から
経験式に基づいて所望のエネルギーレベルのレーザー出
力を得るために必要な励起用光源の発光量(発光強度を
時間で積分したもの)が算出され、実際の励起用光源の
発光量が算出された発光量と一致するまで励起用光源を
発光させて活性媒質を励起し、その後、次のQスイッチ
ングをおこなうのでQスイッチングにより得られる光パ
ルス1つ1つのエネルギーレベルが常に安定化される。
〔実施例〕
次に本発明の実施例につき図面を参照して説明する。
第1図は本発明のレーザー装置の一実施例の構成を示す
図、第2図は第1図の実施例の動作を説明するためのシ
ーケンス図である。
まず、本実施例のレーザー装置の構成について証明する
。出力ミラー1と全反射ミラー2とで光共振器が構成さ
れている。光共振器中には、活性媒質3および偏光子6
ならびに電気光学素子7が設けられている。活性媒質3
の励起用光源としてフラッシュランプ4が設けられてお
り、このフラッシュランプの駆動系として高電圧直流電
源8、蓄積コンデンサー(電解コンデンサー)9、サイ
リスタ10. IIからなるサイリスタパルサー26が
設けられている。活性媒質3とフラッシュランプ4とは
、フラッシュランプ4から発せられる光を活性媒質3に
集めるための集光器5内に設けられている。また、温度
センサ13.14.15は、それぞれ蓄積コンデンサー
の温度、環境温度、活性媒質3の雰囲気温度をモニター
しており、温度に応じた電圧を出力する。光検出器16
は、集光器5に接して配置されており、フラッシュラン
プ4の発光強度に応じた電流を出力する。制御装置25
は、所定のレーザー出力を得るために必要なフラッシュ
ランプ4の発光量を求め、これに一致するようにフラッ
シュランプ4の実際の発光量を制御するとともにQスイ
ッチング開始タイミングを制御する装置であり、以下の
構成となっている。
アナログスイッチ18は、温度センサ13.14.15
および光検出器16の出力を入力して、時分割方式によ
り選択的に出力する。A/D変換器24は、アナログス
イッチ18の出力をへ/D変換して[:PI3:lに送
る。CPU23はA/D変換器24の出力と前回発光が
らの経過時間とに基づき、あらかじめ格納している経験
式を用いて、所定のレーザー出力を得るために必要なフ
ラッシュランプ4の発光量を算出する。D/八へ換器2
2は、CPU23が算出し出力した発光量をD/八へ換
する。増幅器17は、光検出器16の電流出力を電圧変
換して増幅する。積分19は、増幅器17の出力を積分
してフラッシュランプ4の実際の発光量を出力する。比
較器20は、積分器19およびDハ変換器22の出力を
比較し、それらが一致したときに出力が反転する。この
出力の反転によりサイリスタIIがトリガーされ、その
結果サイリスタパルサー26が不導通となり、フラッシ
ュランプ4の発光が停止する。一方、遅延回路21は、
比較器20の出力を所定時間遅延させ、駆動回路12は
、遅延回路21が出力した反転信号でトリガーされ、電
気光学素子7を駆動しQスイッチングをおこなわせる。
次に本発明の詳細な説明する。
時刻1.においてQスイッチングがおこなわれ、レーザ
ー出力が得られるとともにフラッシュランプ4の励起が
停止されると、CPU23に内蔵されたタイマー(第1
図中には図示されない)が作動し、フラッシュランプ4
の次の発光時刻t5までの経過時間1皿の測定を開始す
る。
時刻1.から所定時間だけ遅延した時刻t2において、
センサ14により検出された環境温度(C+とする)の
情報がアナログスイッチ18、A/D変換器24を介し
てCPU23に入力される。つづいて、時刻【3におい
て、温度センサ13により検出された蓄積コンデンサー
9の温度(C2とする)の情報が、さらに時刻L4にお
いて温度センサ15により検出された活性媒質3の雰囲
気温度(C3とする)の情報が[;PI23に入力され
る。レーザー出力の安定化の程度をあげるためには、こ
れらの情報をCPt123に人力するタイミングはフラ
ッシュランプの次の発光開始時刻(タイミング) ts
に近いほどよい。しかし、発光開始時刻t5は種々の条
件により変動するので、ある一定の間隔で繰返し計測し
た情報をCPU23に人力し、発光開始時刻【、に最も
近いタイミングで入力された情報を採用するようにして
もよい。
次に、時刻t5において不図示のスイッチでサイリスタ
lOがトリガーされて、フラッシュランプ4の発光が再
開される。このとき、電気光学素子7には四分の一波長
電圧が供給されており、全反射ミラー2で反射した光は
偏光子6を通過することができず、光共振器には100
%の損失があたえられる。時刻t5から所定時間だけ経
過した時刻t6において、光検出器16により検出され
たフラッシュランプ4の発光強度(Pとする)の情報が
増幅器17、アナログスイッチ18、へ/D変換器24
を会してCPU23に入力される。フラッシュランプ4
の光強度を検出するのはフラッシュランプ4の寿命によ
る発光強度の低下を補正するためである。
CPt123は、環境温度”I、蓄積コンデンサー9の
温度C2、活性媒質3の雰囲気温度c3、フラッシュラ
ンプ4の発光強度Pおよび内蔵タイマーにより測定され
たフラッシュランプ4の発光間隔T1を、Qスイッチ発
振レーザーの出力を安定化するための経験式F=f (
C,、C2゜C3,’p、”r、)に代入して、所定の
レーザー出力を得るために必要なフラッシュランプ4の
発光量を算出する。経験式はC8,C2,C3゜P、T
、をパラメーターとする関数であり、上述の式において
、Fはフラッシュランプ4の発光量をあられす。この算
出結果は、デジタル信号としてCPU23から送出され
、Dハ変換器22によりアナグ信号に変換され、比較器
20に基準値として入力される。比較器20は、この基
準値と光検出器16、増幅器17、積分器19を介して
得られた実際のフラッシュランプの発光量とを比較し、
これらが一致したときにその出力を反転させる。この出
力の反転により、サイリスタ11がトリガーされてサイ
リスタパルサー26が不導通となり、フラッシュランプ
4への電流供給が停止される(時刻h)。
一方、反転した比較器20の出力は、遅延回路21によ
り所定時間遅延された後、電気光学素子7の駆動回路1
2をトリガーして電気光学素子7への四分の一波長電圧
の供給を停止させる。この結果、電気光学素子7による
損失が零となり、光共振器のQが急激に高まり、Qスイ
ッチングがおこなわれる(時刻te)。
本実施例のレーザー装置は、自然冷却方式の簡易型であ
り、かつMMコンデンサー9として回路定数の温度によ
る変化が大きい電解コンデンサーを使用しているにもか
かわらず、上述した出力安定化機構を有しているため、
レーザー出力のレベルは環境条件に左右されず常に安定
化される。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、レーザー装置の各部の温
度およびフラッシュランプの発光強度を検出し、この検
出結果に基づいて制御装置によりフラッシュランプの実
際の発光量をならびにQスイッチングタイミングを制御
することにより、環境条件の変化によるレーザー出力の
変動を防止し、出力を安定化するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のレーザー装置の一実施例の構成を示す
図、第2図は第1図のレーザー装置の動作シーケンスを
説明するための図である。 1・・・出力ミラー、  2・・・全反射ミラー、3・
・・活性媒質、    4・・・フラッシュランプ、5
・・・集光器、     6・・・偏光子、7・・・電
気光学素子、 8・・・高電圧直流電源、9・・・蓄積
コンデンサー、 10、11−軸サイリスタ、 12・・・駆動回路、 13、14.15−・・温度センサ、 16・・・光検出器    + 7−・・増幅器、+ 
8−・・アナログスイッチ、 19・・・積分器、    20−・・比較器、21・
・・遅延回路、   22・−D/A変換器、23−C
PU 、      24−・・へ/D変換器、25・
・・制御装置、 26・・・サイリスタパルサー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 レーザー活性媒質および該活性媒質の励起用光源ならび
    に電気光学素子とを有し、前記電気光学素子をQスイッ
    チ素子として用いてQスイッチ発振をおこなうレーザー
    装置において、 レーザー装置におけるレーザー出力レベルに影響を与え
    る部分の温度もしくはその部分の雰囲気の温度を検出す
    る温度センサと、 前記励起用光源の発光強度を検出する光検出器と、 前記励起用光源の前発光の終了時点からの経過時間を測
    定するタイマーと、 前記温度センサから得られた温度情報および光検出器か
    ら得られた励起用光源の発光強度ならびにタイマーによ
    り測定された経過時間に基づいて、Qスイッチングによ
    り発生するレーザー出力のレベルを所望の値にするのに
    必要な励起用光源の発光量を算出する演算手段と、 前記光検出器から得られた励起用光源の発光強度を積分
    して励起用光源の実際の発光量を出力する積分手段と、 前記演算手段により算出された励起用光源の発光量と前
    記積分手段の出力とを比較し、それらが一致したときに
    励起用光源の発光を停止させ、その発光停止タイミング
    から所定時間経過後Qスイッチングを開始させる制御手
    段を有することを特徴とするレーザー装置。
JP4290687A 1987-02-27 1987-02-27 レ−ザ−装置 Pending JPS63211782A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0707362A1 (en) * 1994-09-15 1996-04-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Device for controlling of flashlight
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