KR20000023193A - 큐 스위치형 레이저 장치 - Google Patents

큐 스위치형 레이저 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20000023193A
KR20000023193A KR1019990039732A KR19990039732A KR20000023193A KR 20000023193 A KR20000023193 A KR 20000023193A KR 1019990039732 A KR1019990039732 A KR 1019990039732A KR 19990039732 A KR19990039732 A KR 19990039732A KR 20000023193 A KR20000023193 A KR 20000023193A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pulse
modulation
high frequency
switch
reference pulse
Prior art date
Application number
KR1019990039732A
Other languages
English (en)
Inventor
무라타신고
Original Assignee
죠우치 다카시
미야치 테크노스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 죠우치 다카시, 미야치 테크노스 가부시키가이샤 filed Critical 죠우치 다카시
Publication of KR20000023193A publication Critical patent/KR20000023193A/ko

Links

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
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • 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
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0912—Electronics or drivers for the pump source, i.e. details of drivers or circuitry specific for laser pumping
    • 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
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
    • H01S3/092—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light of flash lamp
    • 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
    • H01S3/10038—Amplitude control

Landscapes

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

Abstract

스위치형 레이저 장치에 있어서 레이저 발진기의 실제의 여기 에너지 축적량에 따라 최적의 Q스위칭 변조 제어를 한다.
축적시간 계시부(46)는, Q스위치 제어부로부터의 기준 펄스(CP)와, 시퀀스제어부(42)로부터의 고주파 발진제어신호(ec)를 계시 타이밍 신호로서 입력하고, 각기준 펄스에 대응하는 축적시간을 계시한다. 펄스순위 계수부(48)는, Q스위치 제어부로부터의 기준 펄스(CP)를 카운트 대상신호로서 입력함과 동시에, 시퀀스 제어부(42)로부터의 Q스위칭 제어신호(qc)를 카운트 기간 제어신호로서 입력하고, 일련의 펄스열의 각 기준펄스의 순위를 계수한다. 변조도 제어부(50)는, 각 기준 펄스(CP(i))에 대해 축적시간 계시부(46) 및 펄스 순위 계수부(48)로부터 각각 인가되는 축적시간 계시 데이터(TG(i)) 및 순위치 계수데이터〈i〉를 받아들이고, 그들의 계측데이터(TG(i)),〈i〉및 설정부(44)로부터의 소요의 설정치(일정치)를 토대로 그 기준 펄스(CP(i))에 대응하는 변조도[MD]를 연산한다. 그리고 구한 변조도[MD]에 따른 변조도 제어신호(mc)를 Q스위치 제어부에 인가한다.

Description

큐 스위치형 레이저 장치{Laser construction of Q switch form}
본 발명은, Q스위치 펄스 레이저광을 발진 출력하는 Q스위치형의 레이저 장치에 관한 것이다.
야그 레이저 등의 고체 레이저 장치는, Q스위치를 사용하는 것으로, 연속발진을 피크파워(첨두출력)가 높은 고속반복 펄스발진으로 바꿀 수가 있다. 야그 레이저 장치에는, 일반적으로 초음파에 의한 블러그회절을 이용하는 음향광학 Q스위치가 사용되고 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이 음향광학 Q스위치(100)는, 입사면 및 출사면에 반사방지막(102)을 실시한 편광매체인 합성석영 유리(104)와, 이 석영유리(104)의 일면(저면)에 접착층(106)을 통하여 결합된 초음파 발생용의 압전체(108)와, 고주파 정합회로(110)로 구성된다.
Q스위치,드라이버(112)로부터 예를 들면 24MHz,50W의 고주파 전기신호(ES)가 정합회로(110)를 통하여 전압체(108)에 인가되면, 피에조효과에 의해 고주파 전기신호(ES)가 고주파(AS)로 변환되며, 그 초음파(AS)가 석영유리(104)내를 전파한다. 그렇게 하면, 광탄성 효과에 의해 석영유리(104)내로 주기적인 굴절율 분포가 생기고, 이에 적당한 각도로 광(LBi)을 입사시키면, 입사된 광(LBi)이 (LBR)처럼 회절된다(음향광학효과).
도11에 Q스위치형 야그레이저발진기의 구성을 나타낸다. 타원반사경통(114)내의 한쌍의 타원초점위치에 야그로드(116) 및 여기 램프(118)가 평행으로 배치된다. 야그로드(116)의 양단면과 대향하여 출력밀러(120) 및 전반사 밀러(122)가 배치되며, 야그로드(116)의 일단면과 출력밀러(120)와의 사이에 Q스위치(100)가 배치된다.
상기와 같이 고주파 전기신호(ES)가 Q스위치(100)에 입력되어 석영유리(104)내를 초음파(AS)가 전파하면, 야그로드(116)로부터의 레이저광(LBi)의 일부가 Q스위치(100)로 회절되며, 레이저공진기의 손실이 증가하여 Q값이 내려가고, 레이저 발진이 정지한다.
그러나, 레이저 발진이 멈추더라도 여기 램프(118)에 의한 야그로드(116)의 여기는 계속되고 있기 때문에, 레이저 발진기내의 여기 에너지는 증대하고, 축적된다. 그리고 이 축적된 여기 에너지가 충분히 커졌을 때에 고주파 전기신호(ES)를 차단하여 급격히 Q값을 돌리면, 레이저 발진기에서 펄스발진이 일어나고, 아주 피크파워(첨두출력)가 높은 Q스위치 펄스 레이저 광(LBQ)이 얻어진다.
실제의 응용에서는, 임의의 반복 주파수를 가지는 변조용 펄스로 변조된 고주파 전기신호(ES)가 Q스위치(100)에 공급되며, 각 변조 펄스에 의해 그 펄스 기간 중은 고주파 전기신호(ES)의 공급이 일시적으로 차단되는 것으로, 변조펄스에 동기한 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)이 수득된다.
도12에 도시하는 바와같이, Q스위치 펄스 발진이 이루어지기 직전에 레이저 발진기내에 축적되어 있는 여기 에너지는 변조펄스의 펄스간격 또는 주기 (TQ)에 비례하고, 펄스 주기(TQ)가 길어질수록 증대하지만, 포화기준 시간(TS)(예를 들면500μs)이상에서는 일정의 값(EM)으로 포화한다.
따라서, Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 피크파워는, 도13의 (A)에 도시하는 바와 같이 펄스 주기(TQ)가 (TS)이상일 때는 최대 또는 포화레벨(PM)이 되며, 도13의 (B)처럼 펄스 주기(TQ)가 (TS)보다도 짧을 때는 최대 레벨(PM)에 대하여 (TQ)와 (TS)와의 비율(TQ/TS)에 따른 분의 크기가 된다.
실제의 응용에서는, 상기와 같은 Q스위치형의 레이저 발진기를 기준시간(TS)보다도 짧은 주기(TQ)로 Q스위치 동작시키는 일이 자주 있다.
그 경우, 도14에 도시하는 바와같이, 전원투입 직후 또는 Q스위칭 재개 직후의 최초의 Q스위치 펄스 레이저 광 이른바 퍼스트 펄스(LBQ(1))의 피크파워가 다른(후속) Q스위치 펄스 레이저광(LBQ2)(LBQ3),...의 피크파워보다도 훨씬 높아진다고 하는 문제가 있다.
이것은, 정상시에서는 레이저 발진기내의 여기 에너지 축적량이 포화치(EM)에 달하기 전에(포화기준 시간TS이하의 주기로) Q스위칭이 이루어지는데 대하여 전원투입 직후 또는 레이저 발진출력 재개직후의 퍼스트 펄스에서는 여기에너지 축적량이 포화치 레벨(EM)로 되어 있는 상태하에서 Q스위칭이 행해지기 때문이다.
정밀한 레이저 가공에서는, 그와 같은 퍼스트 펄스가 돌출한 피크파워는 가공품질상 장애가 된다.
예를 들면, 레이저마킹 가공에 있어서, 도15에 도시하는 바와같이, 마킹 가공점이 어느선(스트로크)JA로부터 다음의 선(스트로크)JB로 점프할 경우, JA의 종점jA(N)과 JB의 시점jB(1)과의 사이에서 Q스위칭의 시간간격(TK)이 크게 열린다.
이 경우, 양스크로크(JA,JB)묘화중의 펄스주기(TQ)가 각각(TS)보다도 짧은 때는, 도15에 도시하는 바와같이, 시점jB(1)에 대응하는 Q스위치 펄스 레이저광 즉 퍼스트 펄스(LBQB(1))의 피크파워가 다른 Q스위치 펄스 레이저광..., LBQA(N-1), LBQA(N),LBQB(2),LBQB(3)의 피크파워보다도 이상적으로 높고, 결과적으로 시점jB(1)의 도트가 다른 묘화점...,
jA(N-1),jA(N),jB(2),jB(3)..., 의 도트보다도 훨씬 커지며, 마킹 품질이 내려간다고 하는 부조화가 생긴다.
이러한 부조화 에 대처하기 위한, 퍼스트 펄스에 대해서는 변조도(진폭저감도 또는 감쇠도)를 적당하게 저감하는 것에 의해, 그 피크파워를 제어하고, 정상시의 피크파워로 모아지는 방법이 연구되고 있다.
그러나, 퍼스트펄스(LBQ(1)) 1발만으로는 축적여기 에너지의 전부가 다 나가는 것은 아니며, 남은 여기 에너지가 후속의 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ(2)),(LBQ(3))...로 옮겨가고, 도14에 점선으로 표시한 것처럼 그들의 피크파워가 돌출해버린다고 하는 현상이 발생하기 쉽다.
더구나, 이 현상은 퍼스트 펄스LBQ(1)가 발진 출력되기 까지의 축적시간이나 펄스 주기(Q스위칭 주기)(TQ)에 따라 변화한다. 즉, 축적시간이 포화 기준시간(TS)을 막 초과했을 때 보다도 그 시간을 초과해 잠시 지난 후가 또한 펄스 주기가 짧을수록, 퍼스트 펄스LBQ(1)로부터 후속펄스LBQ(2),LBQ(3)...로 여기 에너지로 옮겨가는 정도 또는 범위가 크다.
종래는, 시행착오적인 설정으로 각 Q스위치 펄스 레이저광에 대한 변조도에 적당한 변화를 갖게했다. 그러나, 이러한 방식으로는 실제의 어플리케이션에 유효하게 대응할 수 없다. 예를 들면, 상기와 같은 레이저 마킹 가공으로는 다른 스트로크사이의 Q스위칭 중단시간(TK)은 항상 일정하다고 할 수는 없고, 오히려 묘화 패턴에 따라 크게 불균일이 발생하고, 시행착오적인 변조 설정이나 고정화된 변조 제어로는 대응할 수 없다. 이 때문에 균일한 피크파워로 Q스위치 펄스 레이저광을 발진출력하고, 균일한 도트로 묘화하는 것이 대단히 곤란해진다.
본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 레이저발진기의 실제의 여기 에너지 축적량에 따라 최적의 변조 제어를 행하도록 한 Q 스위치형 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 의 발명은, Q스위치를 포함하는 레이저 발진기와, 상기 레이저 발진기에 연속 발진을 위한 전력을 공급하는 전원부와, 일정 주파수의 고주파 전기 신호를 발생하는 고주파 발진 수단과, 상기 고주파 전기 신호를 변조하기 위한 소망의 반복 주파수를 가지는 변조 기준펄스를 생성하는 기준 펄스 생성수단과, 상기 기준 펄스 생성수단으로부터 생성된 소정의 변조 기준 펄스에 대해, 그 펄스 기간이 개시되는 시점까지 상기 고주파 전기신호가 정상 레벨의 진폭을 지속시켜온 시간을 상기 레이저 발진기에 있어서의 Q스위치 펄스 발진을 위한 여기 에너지의 축적시간으로서 계시하는 축적 시간 계시수단과,
상기 축적계시수단에 의해 계시된 축적시간을 토대로 상기 소정의 변도기준 펄스에 대응하는 변조도를 산출하는 변조도 산출수단과,
상기 변조 기준 펄스에 기초하여, 한편, 상기 변조도 산출수단으로 산출된 변조도에 따라 상기 고주파 전기 신호를 변조하는 변조수단과, 상기 변조된 고주파 전기신호를 따라 상기 Q스위치를 구동하고, 상기 레이저 발진기로부터 상기 변조기준 펄스에 동기하고, 상기 변조도에 따른 피크파워를 가지는 Q스위치 펄스 레이저광을 발진출력시키는 Q스위치 구동수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 제2의 발명은, Q스위치를 포함하는 레이저 발진기와,상기 레이저 발진기에 연속발진을 위한 전력을 공급하는 전원부와, 일정주파수의 고주파 전기신호를 발생하는 고주파 발진수단과, 상기 고주파전기신호를 변조하기 위한 소망의 반복 주파수를 가지는 변조 기준펄스를 생성하는 기준펄스 생성수단과, 상기 기준 펄스 생성수단으로부터 생성된 소정의 변조 기준 펄스에 대해, 그 펄스 기간이 개시하는 시점까지 상기 고주파 전기신호가 정상 레벨의 진폭을 지속시켜온 시간을 상기 레이저 발진기에 있어서의 Q스위치 펄스 발진을 위한 여기 에너지의 축적시간으로서 계시하는 축적시간 계시수단과, 시간적으로 등간격인 한쌍의 펄스열의 상기 소정의 변조기준 펄스의 순위를 계수하는 펄스 순위 계수 수단과, 상기 축적 시간 계시수단에 의해 계시된 축적시간과 상기 펄스 순위 계수 수단에 의해 계수된 순위를 토대로 상기 소정의 변조 기준 펄스에 대응하는 변조도를 산출하는 변조도 산출 수단과, 상기 변조기준 펄스를 토대로 상기 변조도 산출수단으로 산출된 변조도에 따라 상기 고주파 전기신호를 변조하는 변조 수단과, 상기 변조된 고주파 전기신호에 따라 상기 Q 스위치를 구동하고 상기 레이저 발진기로부터 상기 변조 기준 펄스에 동기하고, 상기 변조도에 따른 피크파워를 가지는 Q스위치 펄스레이저광을 발진출력시키는 Q스위치 구동 수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 제3의 Q스위치형 레이저 장치는, 상기 제1 또는 제2의 Q스위치형 레이저 장치의 구성에 있어서, 상기 축적시간 계시 수단이, 상기 고주파 전기신호의 공급개시시점부터 최초에 인가되는 상기 변조 기준 펄스의 시단(첫단)시점까지의 경과시간을 계시하기 위한 제1 타이머수단과, 상기 고주파수 전기신호의 공급중에 인가된 연속하는 2개의 상기 변조기준펄스의 사이에서 앞의 변조기준 펄스의 종단시점부터 뒤의 변조기준펄스의 시단시점까지의 경과시간을 계시하기 위한 제2 타이머수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제4의 Q스위치형 레이저 장치는, 상기 제1 또는 제2의 Q스위치형 레이저 장치의 구성에 있어서,상기 변조수단이, 상기 변조기준펄스에 동기하고, 펄스 시단부에 상기 변조도에 따른 업슬로프 구배(θ)를 가지는 변조 펄스를 생성하는 변조펄스 생성수단과 상기 고주파 전기신호를 상기변조 펄스로 진폭변조하는 진폭 변조수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제5의 Q스위치형 레이저 장치는, 상기 제1 또는 제2의 Q스위치형 레이저 장치의 구성에 있어서, 상기 변조수단이, 상기 변조기준 펄스에 동기하고, 상기 변조도에 따른 진폭을 가지는 변조 펄스를 생성하는 변조펄스 생성수단과, 상기 고주파 전기신호를 상기 변조 펄스로 진폭변조하는 진폭변조 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
도1은, 본 발명의 일실시예에 의한 스캐닝 마킹용의 Q스위치형 야그레이저 가공장치의 요부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도2는, 실시예에 있어서의 Q스위치 제어부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도3은, 실시예의 Q스위치 제어부에 있어서의 펄스 발생기, 펄스정형회로 및 변조 펄스생성회로의 기능을 설명하기 위한 각부의 신호의 파형을 나타내는 파형도이다.
도4는, 실시예의 Q스위칭 변조 제어의 전제가 되는 기본 변조 제어방식을 설명하기 위한 파형도이다.
도5는, 실시예의 Q스위칭 변조 제어의 전제가 되는 기본 변조 제어 방식을 설명하기 위한 파형도이다.
도6은, 실시예의 Q스위칭 변조 제어에 관한 주제어부내의 기능적 구성을 나타내는 블록도이다.
도7은, 실시예의 레이저 마킹에 있어서, 2개의 연속하는 스트로크사이의 이행부분을 나타내는 도이다..
도8은, 실시예에 있어서 도7 의 패턴에 대응하는 각부의 파형을 나타내는 파형도이다.
도9는, 실시예의 기본적 Q스위칭 변조 제어방식의 일변형예를 나타내는 파형도이다.
도10은, 음향광학 Q스위치의 구성을 나타내는 도이다.
도11은, Q스위치형 야그 레이저 발진기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도12는, Q스위치형 레이저 장치에 있어서의 펄스 주기와 여기 에너지 축적량과의 관계를 나타내는 도이다.
도13은, Q스위치형 레이저 장치에 있어서의 펄스 주기와 Q스위치 펄스레이저광의 피크파워와의 관계를 나타내는 도이다.
도14는, Q스위치형 고체레이저에 있어서 퍼스트 펄스 내지 세컨드 등에서 피크파워가 이상으로 돌출하는 현상을 나타내는 도이다.
도15는, 도14 의 현상이 레이저마킹가공으로 부조화롭게 되는 것을 나타내는 도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
14; Q스위치 19; 레이저 발진기
20; 전원회로 24; Q스위치 제어부
29; Q스위치 드라이버 30; 입력부
32; 펄스발생기 34; 펄스정형회로
36; 변조펄스 생성회로 38; 고주파 발진기
40; 변조회로 42; 시퀀스 제어부
44; 설정부 46; 축적시간 계시부
48; 펄스순위 계수부 50; 변조도 제어부
이하, 첨부된 도면의 도1에서 도9를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1에, 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 마킹용의 Q스위치형 야그레이저 가공장치의 요부의 구성을 나타낸다.
이 야그레이저 가공장치에 있어서, 야그 로드(10), 여기램프(12), 출력밀러(14), 전반사밀러(16) 및 Q스위치(18)는 도11에 도시한 것과 동일한 야그레이저 발진기(19)를 구성한다.
여기램프(12)는, 전원회로(20)로부터 연속 발진용의 전력 공급을 받아 연속 발광한다. 야그로드(10)는, 여기 램프(12)로부터 발사된 거의 일정한 광으로 여기되며, 그 양단면으로부터 축방향으로 거의 일정한 광을 출사한다.
Q스위치(18)에 있어서, 고주파전기신호(ES)의 인가가 정지되면, 야그로드(10)의 양단면으로부터 나온 광은, Q스위치(18)를 통하여 출력밀러(14)와 전반사밀러(16)와의 사이에서 반사를 반복하여 공진증폭의 나중 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)으로서 출력밀러(14)를 축방향으로 빠져나온다. 출력밀러(14)로부터 출사된 Q 스위치 펄스 레이저광(LBQ)은, 밀러 또는 광화이버등의 전송광학계(도시않음)을 통하여 스캐닝 유니트(22)로 보내진다.
스캐닝 유니트(22)는 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 빔 스폿을 피가공재(W)상에서 소망의 묘화 패턴으로 스캐닝 하기 위한 광학 스캐닝 기구 및 스캐닝 구동 회로등을 내장하고 있다.
Q스위치(18)는, 도10에 도시한것과 동일한 구성 및 기능을 가지는 음향광학Q스위치로 좋다. 따라서, 이 Q스위치(18)는, Q스위치 제어부(24)의 제어하에서 Q스위치 드라이버(26)로부터 고주파 전기신호(ES)를 공급받고 있는 동안은 야그로드(10)로부터의 입사광(LBi)을 음향광학 효과에 의해 회절시키고(Q값을 내리고)공진기내의 여기에너지(반전분포)를 축적증대시켜두고, 고주파전기신호(ES)의 공급을 중단하면 입사광(LBi)을 직진시키고(Q값을 돌려서)축적해 있던 여기 에너지로 일시에 레이저발진시키고, Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)를 생성시키도록 기능한다.
주제어부(28)는 마이크로 컴퓨터로 이루어지며, 내장의 메모리에 축적되어 있는 소요의 프로그램 및 입력부(30)로부터 입력된 각종 설정치 또는 코맨드등에 따라 전원회로(20), 스캐닝 유니트(22),Q스위치 제어부(24)등의 각부의 동작을 제어한다.
도2에 본실시예의 Q스위치 제어부(24)의 회로구성을 나타낸다. 이 Q스위치 제어부(24)는, 펄스 발생기(32), 펄스정형 회로(34), 변조 펄스 생성회로(36), 고주파 발진기(38) 및 변조회로(40)를 가지고 있다.
펄스 발생기(32)는 예를 들면 V-F(전압-주파수) 콤버터로 이루어지며,주제어부(28)로부터 Q스위칭 제어신호(qc) 및 주파수 제어신호(vs)를 입력하고 qc가 액티브상태(예를 들면 H 레벨)의 기간중에 반복 주파수 제어 전압(vs)의 전압레벨에 비례한 반복 주파수로 펄스(SP)를 발생한다.
도3 에 모식적으로 도시하는 바와같이, 펄스 발생기(32)로부터 발생되는 펄스(SP)에 있어서는, 그 펄스폭(TSP)이 반복 주파수에 반비례하여 변화한다. 즉, 반복 주파수가 낮을수록 펄스 폭(TSP)이 커지며, 반복 주파수가 높아질수록 펄스폭(TSP)이 작아진다.
펄스정형 회로(34)는 예를 들면 원 숏트·멀티바이브레이터로 이루어지며, 펄스 발생기(32)로부터의 펄스(SP)를 입력하고, 도3에 도시하는 바와같이 펄스(SP)의 상승엣지에 응동하여 일정한 펄스폭(TW) 및 일정진폭을 가지는 펄스(CP)를 출력한다.
본 실시예에서는, 펄스 발생기(32) 및 펄스 정형회로(34)가 기준 펄스 생성수단을 구성하고, 펄스 정형회로(34)로부터 출력되는 일정 펄스폭의 펄스(CP)가 변조 기준펄스가 된다.
한편, 도3에서는 본실시예의 기준 펄스 생성수단의 기능을 설명하며, 펄스 발생기(32)에 대한 반복 주파수 제어 전압(vs)의 레벨을 시간적으로 단조증가시키고 있지만, 실제의 응용에서는 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 반복주파수(Q스위치 주파수)의 설정치에 대응한 일정 전압 레벨로 주파수 제어전압(vs)을 유지한다.
변조 펄스 생성회로(36)는, 펄스 정형회로(34)로부터의 펄스(CP)를 입력하고, 도3에 모식적으로 도시하는 바와같이 펄스(CP)에 동기하고, 주제어부(28)로부터의 변조도 제어신호(mc)에 따른 업슬로프 구배(θ)를 가지는 변조용 펄스(MP)를 생성한다.
변조회로(40)는, 변조 펄스 생성회로(36)로부터의 변조 펄스(MP)를 입력함과 동시에 고주파 발진기(38)로부터 예를 들면 24MHz,50W로 연속적으로 출력되는 고주파 전기신호(ESO)를 반송파로서 입력하고, 고주파 전기신호(ESO)를 변조 펄스(MP)로 진폭 변조하여, Q스위칭용의 고주파 전기 신호(ES)를 생성한다.
본 실시예에서는, 변조 펄스 생성회로(36) 및 변조 회로(40)가 변조 수단을 구성한다.
한편, 고주파 발진기(38)는, 주제어부(28)로부터의 고주파 발진 제어신호(ec)에 의해 고주파 전기신호(ESO)의 온/오프를 제어하며, 예를들면(ec)가 액티브상태(H레벨)로 되어 있는 동안만큼 고주파 전기신호(ESO)를 출력하도록 되어 있다.
Q스위치·드라이버(26)는 도10에 도시하는 것과 동일한 구성 및 기능을 가지는 파워앰프형의 구동회로가 좋고, 변조회로(40)로부터의 고주파 전기신호(ES)를 전력증폭하고, 증폭한 고주파 전기신호에 의해 Q스위치(18)를 구동한다.
여기서, 도4 및 도5에 대해 본 실시예의 Q스위칭 변조 제어의 전제가 되는 기본 변조 제어방식을 설명한다.
도4에 도시하는 바와같이,소정레벨이상의 전압을 가지는 구형파형의 변조펄스(MP)를 변조회로(40)에 인가하면, 변조펄스(MP)의 L레벨에 따른 온 기간과 변조펄스(MP)의 H레벨에 따른 오프기간(완전차단기간)을 가지는 일정진폭의 고주파 전기신호(ES)가 수득된다. 이 고주파 전기신호(ES)로 Q스위치(18)를 구동하면, 오프기간의 개시시에 레이저 발진기(19)로 Q스위칭의 펄스 발진이 일어나고, 출력밀러(14)로부터 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)이 출력된다.
전원회로(20)로부터 항상 일정한 연속발진용 전력이 레이저 발진기(19)에 공급된다고 하면, 각 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ(i))의 피크파워는 각 대응변조 펄스(MP(i))에 앞선 고주파 전기신호(ES)의 온기간, 즉 직전의 변조펄스(MP(i-1))의 종단으로부터 해당 변조펄스(MP(i))의 시단까지의 경과시간으로 규정되는 여기 에너지 축적시간(TG(i))에 비례한다. 단, 이 축적시간(TG(i))이 기준시간(TS)이상의 길이가 되면, 피크파워는 소정의 포화레벨로 멈춘다.
이와같은 소여(所與)의 펄스 간격또는 펄스 주기하에서 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 피크파워를 임의로 가변제어하기 위한 방법이 여러 가지 알려져 있다.
그중, 하나의 방식은 도5에 도시하는 바와같이, 변조 펄스(MP)를 L레벨로부터 H레벨로 순식간에 올라가는 것이 아니라, 적당한 경사도 또는 구배(θ)를 가지는 업슬로프파형(MP')으로 하여, 고주파 전기신호(ES)의 진폭을 감쇠(ES')시키면서 오프로 하는 방법이다.
이 방식에 따르면, 고주파 전기신호(ES)의 진폭이 혹은 문턱값을 나눈 시점에서 Q스위칭의 펄스 발진(LBQ')이 일어난다. 펄스 신호(MP')의 상승부의 업슬로프의 구배(θ)를 적게할수록 고주파 전기신호(ES')의 진폭이 문턱값을 나누기 까지의 시간이 길어져서(그마만큼 Q스위칭 개시시의 여기 에너지의 손실이 커져서)Q스위치 펄스 레이저광(LBQ')의 피크파워가 낮아진다.
본 실시예에서는 후술하는 바와같이, 주제어부(28)에 있어서, 기준펄스(CP)를 기초로 각 변조펄스(MP(i))에 앞선 축적시간(TG)이 계시됨과 동시에, Q스위칭 제어신호(qc)를 기초로 시간적으로 등간격인 한쌍의 펄스열의 각 기준 펄스(CP)의 순위가 계수되며, 그들의 축적시간 및 순위의 계측치에 따른 변조도[MD]가 구해진다. 그리고, 그 변조도[MD]에 따른 변조도 제어신호(mc)가 Q스위치 제어부(24)의 변조 펄스생성회로(36)에 인가되며, 변조펄스 생성회로(36)에 있어서 변조도[MD]에 따른 업슬로프 구배(θ)를 가지는 변조펄스(MP)가 생성된다.
도6에 본실시예의 Q스위칭 변조 제어에 관한 주제어부(28)내의 기능적 구성을 나타낸다.
본실시예의 Q스위칭 변조 제어관련으로, 주제어부(28)는 시퀀스 제어부(42), 설정부(44), 축적시간 계시부(46), 펄스 순위 계수부(48) 및 변조도 제어부(50)를 가지고 있다.
설정부(44)는 입력부(30)로부터 입력된 마킹가공용의 각종 설정치의 데이터를 갖는다. 시퀀스 제어부(42)는, 설정부(44)로부터 인가되는 마킹묘화 데이터,마킹 속도, Q스위치 주파수등의 설정치에 따르고, Q스위치 제어부(24)내의 펄스 발생기(32)에 대해 Q스위칭 제어신호(qc) 및 반복 주파수 제어 전압(vs)를 공급하고, 고주파 발진기(38)에 대하여 고주파 발진제어신호(ec)를 공급한다.
통상, 발진 제어신호(ec)는, 전원이 투입되고 있는 동안은 액티브(H레벨)가 되며, 고주파 발진기(38)로 고주파 전기신호(ESO)를 계속적으로 출력시킨다.
Q스위칭 제어신호(qc)는, 통상은 1스트로크(선분)의 마킹기간마다 액티브(H레벨)가 된다. 예를 들면 도7에 도시하는 바와같이, 2개의 연속하는 스트로크JA,JB를 마킹할 경우, 스크로크 JA를 마킹하고 있는 기간중은 qc를 H 레벨로 유지하고 기준펄스 발생기(32)로부터 펄스(SP)를 출력시키고(즉 Q스위칭을 행하고),스트로크JA의 마킹이 종료되면 qc를 일단 L레벨로 하여 펄스(SP)를 중단시킨 상태(즉,Q스위칭을 중지한 상태)로 스캐닝 유니트(22)에 있어서 마킹점을 다음의 스크로크JB의 시단으로 점프이동시키고, 스크로크JB의 마킹이 개시되면 qc를 다시 H 레벨로 하여 펄스(SP)를 출력(즉, Q스위칭을 재개)시킨다.
주파수 제어전압(vs)은 Q스위치 주파수의 설정치에 대응한 전압레벨을 가진다. 통상, 1회의 마킹가공에 있어서 Q스위치 주파수는 일정치로 선택되므로 주파수제어 전압(vs)의 전압레벨도 설정레벨로 유지된다.
축적시간 계수부(46)는, Q스위치 제어부(24)의 펄스 정형회로(34)로부터의 기준펄스(CP)와 시퀀스 제어부(42)로부터의 발진 제어신호(ec)를 계시 타이밍신호로서 입력한다.
기준 펄스(CP)에 대해서는 각 펄스 시단 및 종단을 검출하고, 연속하는 2개의 기준 펄스(CP(i-1))의 사이에서 앞의 펄스(CP(i-1))의 펄스 종단으로부터 후의 펄스(CP(i))의 펄스 시단까지의 경과시간(TG(i))을 나중의 펄스 (CP(i))에 대응하는 축적시간으로서 계시한다.
또한 발진 제어신호(ec)에 대해서는 그것이 액티브로 된 타이밍(통상은 전원투입 직후 또는 마킹 동작 개시시)을 검출하고, 그 검출시점으로부터 최초의 기준 펄스(CP(1))의 펄스 시단까지의 경과시간(TG(1))을 그 선두 기준펄스(CP(1))에 대응하는 축적시간으로서 계시하고, 그 계시데이터를 차례로 출력한다.
펄스 순위 계수부(48)는, 펄스 성형회로(24)로부터의 기준 펄스(CP)를 카운트대상신호로서 입력함과 동시에 시퀀스 제어부(42)로부터의 Q스위칭 제어신호(qc)를 카운트 기간 제어신호로서 입력한다.
1스크로크의 마킹을 개시시킬 때, Q스위칭 제어신호(qc)가 L레벨로부터 H레벨로 상승하고, 이에 응동하여 펄스 순위 계수부(48)는 기준 펄스(CP)의 카운트를 개시한다. 이후, 기준 펄스(CP)를 입력할 때마다 〈1〉,〈2〉,〈3〉,〈4〉..로 카운트값 또는 순위값〈i〉을 증가시키고, 그 계수 데이터를 차례로 출력한다. 그리고, 1스크로크의 마킹을 종료시킬 때, Q스위칭 제어신호(qc)가 H 레벨로부터 L레벨로 상승하고, 이에 응동하여 펄스 순위 계수부(48)는 1회의 카운트 동작을 종료한다. 한편, 카운트 개시시 또는 종료시에 리셋을 행한다.
변조도 제어부(50)는 각 기준 펄스(CP(i))에 대해 축적시간 계시부(46) 및 펄스 순위 계수부(48)로부터 각각 인가되는 축적시간 계시데이터(TG(i)) 및 순위치 계수데이터〈i〉를 받아들이고, 그들의 계측데이터(TG(i)),〈i〉 및 설정부(44)로부터의 소요의 설정치(일정치)를 토대로 그 기준 펄스(CP(i))에 대응하는 변조도[MD]를 연산에 의해, 혹은 테이블 검색에 의해 산출한다.그리고, 산출한 변조도[MD]에 따른 변조도 제어신호(mc)를 변조 펄스생성회로(36)에 인가한다.
변조펄스 생성회로(36)에서는, 펄스 정형회로(34)로부터의 해당 기준펄스(CP(i))에 동기하고, 변조도 제어부(50)로부터의 변조도 제어신호(mc)에 따른 업슬로프 구배(θ)를 가지는 변조 펄스(MP)를 생성한다. 그리고, 변조 회로(40)가 그 변조 펄스(MP)로 고주파 전기신호(ESO)를 진폭 변조하여, 변조펄스(MP)의 업슬로프 구배(θ)에 따른 감쇠율로 감쇠하는 고주파 전기신호(ES)를 생성한다.
상기한 바와같이, 레이저 발진부의 Q스위치시의 여기 에너지 축적량의 불균일에 기인하여 전원 투입 직후 또는 Q스위칭 재개 직후의 최초의 Q스위치 펄스 레이저광 이른바 퍼스트 펄스(LBQ)내지 2, 3번째의 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ(2)),LBQ(3)의 피크파워가 정상시의 피크파워보다도 이상적으로 높게 돌출하기 쉽다. 레이저 마킹가공에서는, 그것이 각 스크로크의 시단부의 이상적인 농도로 되어 나타낸다.
본실시예에서는, 축적시간 계시부(46)가, 레이저 발진기(19)에 있어서 각 Q스위칭이 개시하기까지의 여기에너지의 축적시간(TG)을 계시한다. 변조도 제어부(50)는, 이 축적 시간(TG)의 값을 파라메터로 하고, 도12에 도시하는 바와같은 특성 곡선을 참조하여, 소정의연산을 실행하고, 또는 소정의 룩업테이블을 검색하고, 포화 기준시간(TS)을 초과한 것 같은 퍼스트 펄스(LBQ(1))에 대해서는 그 피크파워를 억제하는 것과 같은 변조도를 얻을 수 가 있다.
또한, 축적시간(TG)이 포화기준 시간(TS)을 초과하는 경우라도, 그 초과하는 분의 시간의 길이에 따라 변조도를 가변 제어해도 좋다. 예를 들면, 포화기준 시간(TS)보다도 소정시간 ta,tb(단,ta＜tb)만큼 긴 제2 및 제3 비교기준시간Ta,Tb를 설정하고 ①TS＜TG＜Ta, ②Ta＜TG＜Tb, ③Tb＜TG의 각 경우에 변조도를 다른 값으로 선택해도 좋다.
이것에 의해, 퍼스트 펄스(LBQ(1))의 피크파워를 억제하게 하더라도, 전원 투입후나 스크로크 간격이 크게 비어있고 축적시간(TG)이 상당히 길어진 경우(③의 경우)는 변조도 내지 업슬로프 구배(θ)를 최소제어값으로 선택하여 억제도를 최대로 강하게 하고, 스트로크 간격이 좁아져서 축적시간(TG)이 기준시간(TS)을 미세하게 초과할 것 같은 경우(①의 경우)는 변조도 내지 업슬로프 구배(θ)를 최소제어값 보다도 큰 값으로 선택하여 억제도를 약하게 할 수 있다.
더욱이, 본실시예에서는, 펄스순위 계수부(48)가, 시간적으로 등간격인 한 쌍의 펄스마다, 즉 마킹 가공에서는 1스트로크마다, 각 기준 펄스(CP(1))(CP(2))...의 순위를 계수한다. 변조도 제어부(50)는 각순위의 값〈i〉도 파라메터에 포함하여 각 펄스에 대한 변조도를 가변제어할 수 있다.
예를 들면, 상기③의 경우는, 퍼스트 펄스LBQ(1)의 피크파워를 정상시 레벨까지 강하게 억제하면, 거기서 다 방출할 수 없었던 여기 에너지가 후속의 세컨드 펄스(LBQ(2)), 서드펄스(LBQ(3))로 옮겨가기 쉽다. 그리고 세컨드 펄스LBQ(2)), 서드펄스(LBQ(3))에 대해서도 적당하게 업슬로프 구배(θ)를 적게하여, 각각의 피크파워를 억제하는 것과같은 변조제어를 해도 좋다.
그때, 세컨드 펄스(LBQ(2)),서드펄스(LBQ(3)),..에 대해서도 축적시간 계시부(46)로부터 수득된 축적시간(TG)혹은 설정부(44)로부터 인가되는 Q스위치 주파수도 고려해도 좋다. 즉, 축적시간(TG)이 짧을 수록(Q스위치 주파수가 높을수록), 퍼스트 펄스(LBQ(1))로부터 후속의 펄스에 여기 에너지의 옮기는 정도 및 범위가 크다.
한편, 축적시간 계시부(46)로부터 수득되는 축적시간(TG)쪽이 설정부(44)로부터 인가되는 Q스위치 주파수보다도 실제의 여기 에너지 축적상태를 정확하게 나타내는 파라메터이다.
거기서, 축적시간 계시부(46)로부터의 축적시간(TG)과 펄스순위 계수부(48)로부터의 펄스순위〈i〉를 파라메터로서 소정의 함수 또는 테이블에 따라서 각 순위의 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ(1)),LBQ(2),LBQ(3),에 대한 변조도를 적절하게 가변제어하고, 각각의 피크파워를 정상시의 피크파워로 갖출수가 있다.
도8에, 본실시예에 있어서 도7에 도시하는 바와같이 2개의 연속하는 스트로크JA,JB를 마킹하는 경우의 각부의 파형의 일예를 나타낸다. 이 예에서는, 스크로크JB에 있어서 퍼스트 펄스LBQB(1)및 세컨드 펄스LBQB(2)만에 피크파워 억제 제어를 가하고 있다.
즉, 선두의 변조 펄스MPB(1)에 있어서 업슬로프 구배(θ)를 정상치(대략90도)보다도 상당히 적게하여 변조도를 크게 완화시키고, 퍼스트 펄스LBQB(1)의 피크파워를 강하게 억제한다. 더욱이, 2번째의 변조 펄스MPB(2)에 대해서는 업슬로프 구배(θ)를 정상치 보다도 몇 개인가 적게하는 것만으로 변조도를 조금 완화시키고, 세컨드 펄스 LBQB(2)의 피크파워를 약하게 억제하고 있다.
3번째의 펄스 이후는, 업슬로프 구배(θ)를 정상치(대략90도)로 고정하고, 피크파워의 억제를 해제한다.
도8에 도시하는 것과 같은 각부의 파형, 특히 변조 펄스(MP) 및 고주파 전기신호(ES)의 파형은, 상기한 바와같은 주제어부(28)내의 축적 시간 계시부(46), 펄스 순위 계수부(48) 및 변조도 제어부(50)등에 의해, 각 변조 펄스(MP(i))에 관한 축적시간(TG(i))이나 펄스 순위〈i〉에 따라 제어된다.
이처럼하여 본 실시예에 의하면, 레이저 마킹에 있어서,각 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 피크파워를 대략 균일하게 모으고, 도7에 도시하는 바와같이 각 스트로크내의 마킹 도트를 대략 균일한 크기로 형성하고, 마킹 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기한 바와같이 각 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 피크파워를 균일하게 갖추기 위한 변조 제어는 본 실시예의 고체 레이저 장치의 하나의 태양 또는 응용에 지나지 않다. 본 실시예의 Q 스위칭 변조제어 기능에 따르면, 각 펄스마다 변조도를 개별적으로 제어하고, 각 Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 피크파워를 개별적 또는 독립적으로 가변제어할 수도 있다.
또한, 상기한 실시예에서는, Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 피크파워를 가변제어하기 위하여 변조도에 따라 변조 펄스(MP)의 상승부의 업슬로프 구배(θ)를 가변제어하는 방법(도5)을 채용하고 있다. 이 때문에, Q스위치 제어부(24)에 있어서 변조 펄스 생성 회로(36)는, 펄스 정형 회로(34)로부터의 펄스(CP)에 동기하고, 주제어부(28)(변조도 제어부(50))로부터의 변조도 제어신호(mc)에 따른 업슬로프 구배(θ)를 가지는 변조용의 펄스(MP)를 생성하도록 구성되어 있다.
그러나, 다른 기본적 변조제어 방법 또는 피크파워의 제어방법으로서, 예를 들면, 도9에 도시하는 바와같이, 변조도에 따라 변조 펄스(MP)의 진폭레벨(A)을 가변제어하는 방법을 사용해도, 상기와 같은 변조제어를 실현할 수 있다. 그 방법을 채용할 경우, Q스위치 제어부(23)에 있어서 변조펄스 생성회로(36)는, 펄스 정형회로(34)로부터으 펄스(CP)에 동기하구, 주제어부(28)(변조도 제어부(50))로부터의 변조도 제어신호(mc)에 따른 진폭레벨(A)을 가지는 변조용의 펄스(MP)를 생성하도록 구성된다. 변조 회로(40)등의 다른 회로는 상기 실시예와 동일한 구성으로 좋다.
도9에 있어서, 변조펄스(MP)의 진폭 레벨(A)이 소정의 문턱값(AS)보다도 높을 때는, 변조회로(40)의 진폭 변조에 의해, 오프기간중의 고주파 전기신호(ES)의 진폭레벨은 영이 되며, 레이저공진기(19)의 Q값은 최대치로 돌아간다. 그러나, 변조 펄스(MP)의 진폭 레벨(A)이 문턱값(AS)보다도 낮을 때는, 그 변조 펄스(MP)로 진폭 변조된 고주파 전기신호(ES)의 진폭 레벨은 영까지 내려가지 않고 불완전한 오프상태로 되며, Q치는 중간치까지 밖에 돌아오지 않는다. 이것에 의해, Q스우치 펄스 발진이 약해지며, Q스위치 펄스 레이저광(LBQ)의 피크파워가 억제된다.
상기한 실시예에 있어서, 주제어부(28)내의 축적시간 계시부(46) 및 펄스 순위 계수부(48)는 펄스 정형회로(34)로부터의 기준 펄스(CP)를 각각 계시타이밍신호 및 카운트 대상신호로서 입력하였지만, 마찬가지의 타이밍을 가지는 다른 펄스 또는 신호를 입력해도 좋다. 예를 들면, 펄스 발생기(32)로부터 출력되는 펄스(SP)를 카운트 대상신호로서 펄스 순위 계수부(48)에 인가해도 좋다.
또한, 상기 실시예 보다도 변조 제어의 정밀도는 저하하지만, 펄스 순위 계수부(48)를 생략하고, 변조도 제어부(50)가 축적 시간 계시부(46)로부터의 축적시간(TG)을 토대로 변조도를 연산할 수 도 있다.
Q스위치 제어부(24) 및 주제어부(28)내의 전체 또는 각부의 구성은 여러 가지 변형가능하다. 레이저 발진기(19)의 구성도 여러 가지 변형 가능하다. 예를 들면, 여기 램프(12)를 반도체 레이저로 대체할 수 있다. 상기 실시예의 레이저 마킹용 야그 레이저 가공장치는 일예이며, 본 발명은 임의의 Q스위치형 레이저 장치에 적용가능하다.
이상, 설명한 바와같이, 본 발명의 Q스위치형 레이저 장치에 따르면, 각Q스위칭 개시 까지의 여기 에너지 축적 시간을 계시하고, 그 축적시간을 토대로 Q스위칭의 변조도를 제어하도록 하였기 때문에, 레이저 발진기내의 실제의 여기 에너지 축적량에 따라 최적의 변조 제어를 할 수 있다.

Claims (5)

  1. Q스위치를 포함하는 레이저 발진기와,
    상기 레이저 발진기에 연속 발진을 위한 전력을 공급하는 전원부와,
    일정 주파수의 고주파 전기 신호를 발생하는 고주파 발진 수단과,
    상기 고주파 전기 신호를 변조하기 위한 소망의 반복 주파수를 가지는 변조 기준펄스를 생성하는 기준 펄스 생성수단과,
    상기 기준 펄스 생성수단으로부터 생성된 소정의 변조 기준 펄스에 대해,그 펄스 기간이 개시되는 시점까지 상기 고주파 전기신호가 정상 레벨의 진폭을 지속시켜온 시간을 상기 레이저 발진기에 있어서의 Q스위치 펄스 발진을 위한 여기 에너지의 축적시간으로서 계시하는 축적 시간 계시수단과,
    상기 축적계시수단에 의해 계시된 축적시간을 토대로 상기 소정의 변도기준 펄스에 대응하는 변조도를 산출하는 변조도 산출수단과,
    상기 변조 기준 펄스에 기초하여, 한편, 상기 변조도 산출수단으로 산출된 변조도에 따라 상기 고주파 전기 신호를 변조하는 변조수단과,
    상기 변조된 고주파 전기신호를 따라 상기 Q스위치를 구동하고, 상기 레이저 발진기로부터 상기 변조기준 펄스에 동기하고, 상기 변조도에 따른 피크파워를 가지는 Q스위치 펄스 레이저광을 발진출력시키는 Q스위치 구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 Q스위치형 레이저 장치.
  2. Q스위치를 포함하는 레이저 발진기와,
    상기 레이저 발진기에 연속발진을 위한 전력을 공급하는 전원부와,
    일정주파수의 고주파 전기신호를 발생하는 고주파 발진수단과,
    상기 고주파전기신호를 변조하기 위한 소망의 반복 주파수를 가지는 변조 기준펄스를 생성하는 기준펄스 생성수단과,
    상기 기준 펄스 생성수단으로부터 생성된 소정의 변조 기준 펄스에 대해, 그 펄스 기간이 개시하는 시점까지 상기 고주파 전기신호가 정상 레벨의 진폭을 지속시켜온 시간을 상기 레이저 발진기에 있어서의 Q스위치 펄스 발진을 위한 여기 에너지의 축적시간으로서 계시하는 축적시간 계시수단과,
    시간적으로 등간격인 한쌍의 펄스열의 상기 소정의 변조기준 펄스의 순위를 계수하는 펄스 순위 계수 수단과.
    상기 축적 시간 계시수단에 의해 계시된 축적시간과 상기 펄스 순위 계수 수단에 의해 계수된 순위를 토대로 상기 소정의 변조 기준 펄스에 대응하는 변조도를 산출하는 변조도 산출 수단과,
    상기 변조기준 펄스를 토대로 상기 변조도 산출수단으로 산출된 변조도에 따라 상기 고주파 전기신호를 변조하는 변조 수단과,
    상기 변조된 고주파 전기신호에 따라 상기 Q 스위치를 구동하고, 상기 레이저 발진기로부터 상기 변조 기준 펄스에 동기하고, 상기 변조도에 따른 피크파워를 가지는 Q스위치 펄스레이저광을 발진출력시키는 Q스위치 구동 수단을 구비하는 Q스위치형 레이저 장치.
  3. 제 1항 또는 2항 기재에 있어서,
    상기 축적시간 계시 수단은, 상기 고주파 전기신호의 공급개시시점부터 최초에 인가되는 상기 변조 기준 펄스의 시단(첫단)시점까지의 경과시간을 계시하기 위한 제1 타이머수단과,
    상기 고주파 전기신호의 공급중에 인가되는 연속하는 2개의 상기 변조기준펄스의 사이에서 앞의 변조기준 펄스의 종단시점부터 뒤의 변조기준펄스의 시단시점까지의 경과시간을 계시하기 위한 제2 타이머수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 Q스위치형 레이저 장치.
  4. 제 1항 또는 2항 기재에 있어서,
    상기 변조수단이, 상기 변조기준펄스에 동기하고, 펄스시단부에 상기 변조도에 따른 업슬로프 구배(θ)를 가지는 변조 펄스를 생성하는 변조펄스 생성수단과,
    상기 고주파 전기신호를 상기변조 펄스로 진폭변조하는 진폭 변조수단을 가지는 것을 특징으로 하는 Q스위치형 레이저 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 2 항 기재에 있어서,
    상기 변조수단이, 상기 변조기준 펄스에 동기하고, 상기 변조도에 따른 진폭을 가지는 변조 펄스를 생성하는 변조펄스 생성수단과,상기 고주파 전기신호를 상기 변조 펄스로 진폭변조하는 진폭변조 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 Q스위치형 레이저 장치.
KR1019990039732A 1998-09-21 1999-09-16 큐 스위치형 레이저 장치 KR20000023193A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1998-284781 1998-09-21
JP28478198A JP4003996B2 (ja) 1998-09-21 1998-09-21 Ｑスイッチ型レーザ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20000023193A true KR20000023193A (ko) 2000-04-25

Family

ID=17682942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990039732A KR20000023193A (ko) 1998-09-21 1999-09-16 큐 스위치형 레이저 장치

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0989640A3 (ko)
JP (1) JP4003996B2 (ko)
KR (1) KR20000023193A (ko)
CN (1) CN1248808A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101115470B1 (ko) * 2010-05-04 2012-02-24 강동환 레이저 발생장치

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002103066A (ja) * 2000-09-25 2002-04-09 Nec Corp レーザ加工装置
JP2002151777A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Keyence Corp レーザー発振器およびそのレーザーパルス制御方法
JP2002208750A (ja) * 2000-11-10 2002-07-26 Keyence Corp レーザー発振器およびそのレーザーパルス制御方法
JP2002252402A (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
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
JP3838064B2 (ja) * 2001-09-28 2006-10-25 松下電器産業株式会社 レーザ制御方法
JP2005045019A (ja) 2003-07-22 2005-02-17 Orc Mfg Co Ltd Ｑスイッチレーザ装置
EP1701376B1 (de) 2005-03-10 2006-11-08 HÜTTINGER Elektronik GmbH + Co. KG Vakuumplasmagenerator
JP4874561B2 (ja) * 2005-03-24 2012-02-15 芝浦メカトロニクス株式会社 Ｑスイッチレーザ装置
WO2007018675A2 (en) * 2005-05-23 2007-02-15 Newport Corporation Pulsed laser apparatus and method of use
CN100454692C (zh) * 2005-12-19 2009-01-21 深圳市大族激光科技股份有限公司 用声光q电源抑制声光调q激光器首脉冲的方法
KR20090018165A (ko) * 2006-05-31 2009-02-19 사이버 레이저 가부시끼가이샤 레이저 펄스 발생 장치 및 방법 및 레이저 가공 장치 및 방법
JP2012253092A (ja) * 2011-05-31 2012-12-20 Mitsubishi Electric Corp 固体レーザ発振器
CN103346742B (zh) * 2013-06-05 2016-08-10 深圳市创鑫激光股份有限公司 声光q开关驱动器
EP2822113A3 (en) * 2013-06-28 2015-03-25 Canon Kabushiki Kaisha Pulse laser and photoacoustic apparatus
JP6318562B2 (ja) * 2013-11-12 2018-05-09 株式会社島津製作所 パルスレーザ装置
CN106451059A (zh) * 2016-11-21 2017-02-22 中国电子科技集团公司第四十四研究所 激光器单模稳定性控制装置及方法
KR102013791B1 (ko) * 2018-05-17 2019-08-23 허진 레이저 조사 장치
CN111922509B (zh) * 2020-08-10 2022-03-15 廊坊元拓科技有限公司 一种调q激光扫描加工装置及其信号控制方法
CN113471803B (zh) * 2021-07-02 2023-12-26 中国科学院半导体研究所 脉冲输出可调的声光调q固体激光器及脉冲激光产生方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4675872A (en) * 1985-09-30 1987-06-23 Harris Corporation Driver unit for a laser Q-switch
JPH0774422A (ja) * 1993-09-01 1995-03-17 Miyachi Technos Kk Ｑスイッチ型レーザ装置
JP3445390B2 (ja) * 1994-11-30 2003-09-08 株式会社東芝 マーキング加工装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101115470B1 (ko) * 2010-05-04 2012-02-24 강동환 레이저 발생장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000101176A (ja) 2000-04-07
EP0989640A3 (en) 2001-08-22
CN1248808A (zh) 2000-03-29
JP4003996B2 (ja) 2007-11-07
EP0989640A2 (en) 2000-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20000023193A (ko) 큐 스위치형 레이저 장치
CN101232145B (zh) 光纤脉冲激光器装置及其控制方法
JPH06505835A (ja) 多機能の共振器内損失の変調器
US20100303105A1 (en) Generating pulse trains in q-switched lasers
US20080273559A1 (en) Multiple Output Repetitively Pulsed Laser
CN113471803B (zh) 脉冲输出可调的声光调q固体激光器及脉冲激光产生方法
KR100639585B1 (ko) 레이저 제어방법, 레이저 장치, 및 이에 이용되는 레이저가공방법, 레이저 가공기
CN101461105A (zh) 激光脉冲发生装置和方法以及激光加工装置和方法
JP2007522594A (ja) 最適化された外部キャビティを使用する光データ記録再生システムで緩和発振によりフィードバックノイズを低減させるためのシステム
CN110364921A (zh) 激光脉冲控制系统及激光脉冲控制方法
JPH0843532A (ja) パルスレ−ザ光の出力制御装置
JPH0774422A (ja) Ｑスイッチ型レーザ装置
JPH0471281A (ja) 固体レーザの発振装置
JP3035613B1 (ja) 単一モ―ドレ―ザ光のパルス化増幅装置および方法
JP2002208750A (ja) レーザー発振器およびそのレーザーパルス制御方法
EP1180834A2 (en) Laser and method for material processing
WO1997031411A1 (en) Stabilisation of a pulsed laser
JP4003995B2 (ja) Ｑスイッチ型レーザ装置
JP2002252403A (ja) レーザ発振器およびそのレーザパルス制御方法
JPS6115384A (ja) 超音波ｑスイツチレ−ザ
JPH1197783A (ja) Ｑスイッチパルスレーザ駆動方法
JP4003994B2 (ja) 固体レーザ装置
JPS6330791B2 (ko)
JP2002252402A (ja) レーザ発振器およびそのレーザパルス制御方法
JP3016700B2 (ja) 固体レーザ加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application