KR20080068930A - 레이저 발진기 및 레이저 발진기 제어 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 발진기에 있어서, 여기 광원(7)에 의해 여기 매체(3)를 여기하여 기본파를 발진하는 발진 수단과; 상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 출력 센서(6)와; 상기 기본파의 광로위에 배치되어 상기 기본파를 고조파 레이저 광으로 변환하는 파장 변환 소자(5)와; 상기 파장 변환 소자(5)의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값을 기억하여, 상기 출력 센서의 측정값이 상기 판정값 이상으로 된 경우, 상기 기본파의 출력을 상기 파괴 문턱값 미만으로 하도록 제어하는 제어 장치(9)를 구비한 것에 의해, 파장 변환 소자(5)내의 빔 강도가 파괴 문턱값을 넘지 않고, 파장 변환 소자(5)의 파손을 방지할 수 있다.

Description

레이저 발진기 및 레이저 발진기 제어 방법{LASER OSCILLATOR AND CONTROL METHOD OF LASER OSCILLATOR}

본 발명은 파장 변환 소자의 파손 방지를 행할 수 있는 레이저 발진기 및 그 제어 방법에 관한 것이다

파장 변환 소자를 구비한 레이저 발진기에 있어서, 파장 변환 소자는 일반적으로 파장 변환 소자내에서 기본파의 빔(beam) 강도가 강할수록 양호한 효율로 파장 변환이 행해진다. 이 때문에, Q 스위치 등을 사용하여 기본파를 고피크 출력의 펄스로 하고, 순간적으로 빔 강도를 높여서 양호한 효율로 파장 변환을 행하고 있다. 그러나, 파장 변환 소자에는 빔 강도에 대한 파괴 문턱값이 있고, 이 파괴 문턱값을 넘는 강도의 레이저 광을 입사하면 결정이 파괴되어 버린다고 하는 문제가 있고, 고가의 파장 변환 소자의 파손을 방지하기 위해, 종래의 레이저 장치에 있어서는 여기(勵起) 광원으로의 투입 전력, 여기 전류, 전압을 제한하고 있었다(예를 들어 특허 문헌 1 참조).

여기서, 파괴 문턱값은 조금이라도 그 값을 넘으면 파장 변환 소자가 파손되는 값으로 최대 절대 정격(定格)에 상당하는 것이다. 파괴 문턱값은 파장 변환 소자를 구성하고 있는 결정 구조나 코팅으로 정해지기 때문에, 파장 변환 소자에 의 해 일의(一意)로 구해지는 값이다.

특허 문헌 1: 일본 특개 2005-209965호 공보

종래의 레이저 장치는 상기와 같이 여기 광원으로의 투입 전력, 여기 전류, 전압을 제한하고 있었다. 그러나, 여기 광원의 특성에 편차가 있는 경우, 예를 들어 여기 광원이 레이저 다이오드로 구성되고, 레이저 다이오드의 발진 파장이 고르지 않은 경우, 여기 광원에 같은 전력을 투입해도, YAG 등의 여기 매체에서의 변환 효율에 편차가 발생하여 출력되는 기본파의 출력에 차이가 생겨 버린다.

예를 들어 특성이 나쁜 여기 광원으로부터 특성이 좋은 여기 광원으로 교환한 경우에는 같은 투입 전력으로도 기본파의 출력이 높아지기 때문에, 투입 전력이 제한값에 도달하지 않아도 기본파의 출력이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값을 넘어 파장 변환 소자가 파손될 버릴 우려가 있다. 또 반대로, 특성이 좋은 여기 광원으로부터 특성이 나쁜 여기 광원으로 교환한 경우에는 투입 전력의 제한값이 낮기 때문에 원하는 레이저 강도를 얻지 못하여 가공을 할 수 없을 우려가 있다.

따라서, 여기 광원 특성의 편차를 고려하여 여기 광원을 교환할 때마다, 투입 전력과 기본파의 출력의 관계를 구하여 제한값을 설정할 필요가 있고, 매우 번잡한 작업이 필요하다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 여기 광원의 특성이 고르지 않아도 적절하게 파장 변환 소자의 파손을 방지할 수 있는 레이저 발진기를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 관한 레이저 발진기는, 여기 광원에 의해 여기 매체를 여기하여 기본파를 발진하는 발진 수단과; 상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 출력 센서와; 상기 기본파의 광로위에 배치되고, 상기 기본파를 고조파(高調波) 레이저 광으로 변환하는 파장 변환 소자와; 상기 파장 변환 소자의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값과 상기 출력 센서의 측정값을 비교하여, 상기 측정값이 상기 판정값 이상으로 된 경우, 상기 기본파의 출력을 상기 파괴 문턱값 미만으로 하도록 제어하는 제어 장치를 구비한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하여, 이 측정값과 파장 변환 소자의 파괴 문턱값 미만으로 설정된 판정값을 비교하여, 측정값이 판정값보다 큰 경우, 기본파의 출력을 파괴 문턱값 미만으로 하는 수단을 마련하도록 구성했기 때문에, 파장 변환 소자내의 빔 강도가 파괴 문턱값을 넘지 않아 파장 변환 소자의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1을 나타내는 레이저 발진기의 전체 개요도이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태 1인 레이저 발진기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태 1인 레이저 발진기의 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우차트도이다.

도 4는 종래의 레이저 발진기에 의한 전류 지령값, 기본파 출력 등의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태 2인 레이저 발진기의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 실시 형태 2인 레이저 발진기의 제어 장치의 동작을 나타내는 플로우차트도이다.

도 7은 본 발명의 실시 형태 2인 레이저 발진기에 의한 전류 지령값, 기본파 출력 등의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 실시 형태 2인 레이저 발진기에 의한 전류 지령값, 기본파 출력 등의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

도 9는 본 발명의 실시 형태 3인 레이저 발진기에 의한 전류 지령값, 기본파 출력 등의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명에 의한 레이저 발진기의 실시 형태 1의 전체 개요도이다. 이하, 도 1에 기초하여 본 실시 형태의 구성에 대하여 설명한다.

기본파의 발진은 전반사경(1), 부분 반사경(2), 여기 매체(3), 여기 광원(7), Q 스위치(11)로 이루어진 공진기에 의해 행해진다. 전반사경(1)과 부분 반사경(2) 사이에, Nd:YAG 등으로 이루어진 여기 매체(3) 및 음향 광학 소자(A/0 소자) 등으로 구성된 Q 스위치(11)가 배치되고, Q 스위치(11)는 Q스위치 제어 장 치(12)로부터의 신호에 의해 온 오프 제어된다. 전원 장치(8)로부터 공급되는 전류에 의해 램프나 레이저 다이오드로 구성된 여기 광원(7)은 여기 광을 발생하고, 이 여기 광에 의해 여기 매체(3)가 여기된다. 동시에, Q 스위치(11)가 온 오프하는 것에 의해 전반사경(1)과 부분 반사경(2) 사이에서 공진하여 고피크의 기본파 레이저 광을 발진한다. 이 고피크의 기본파는 KTP 결정이나 LBO 결정으로 이루어진 파장 변환 소자(5)에 입사하여 2배 고조파를 발생한다. 예를 들어 여기 매체가 Nd:YAG의 경우는 기본파의 파장은 1064㎚ 이고, 2배 고조파의 파장은 532㎚로 된다. 또, 고피크의 기본파의 일부는 부분 반사경(4)에서 취출되어 기본파 출력 센서(6)에 입사된다. 기본파 출력 센서(6)에서 측정된 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지의 값(이하, 기본파 출력 또는 기본파 출력값라고도 부름)은 이상(異常) 판정/전류 지령값 연산 장치(9)에 수시로 보내지고, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 소정의 타이밍에서 측정값을 읽어 들여 기본파의 출력이 이상인지 여부의 판정을 행한다.

2배 고조파의 레이저 강도는 여기 광원에 공급하는 전류값로 조정되지만, 전류의 제어는 이하와 같이 행해진다. 우선, 원하는 레이저 강도를 얻기 위해 필요한 전류값에 상당하는 전류 지령 설정값이 조작 패널에 마련된 입력 장치 등의 전류 지령 설정 장치(10)에서 설정된다. 전류 지령 설정값은 상기와 같이 오퍼레이터가 입력 장치로부터 입력하는 경우나, 가공 프로그램 중에 기재되어 있는 값이 읽히는 경우도 있다. 설정된 전류 지령 설정값은 전류 지령 설정 장치(10)로부터 상시 출력되어 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)로 보내지고 있다. 이상 판정/전류 지 령값 연산 장치(9)는 기본파 출력 센서(6)에서 측정된 기본파 출력의 측정값에 기초하여 이상 판정을 행하는 동시에, 판정의 결과에 의해, 전원 장치(8)가 여기 광원에 공급하는 전류값에 상당하는 전류 지령값으로서 전원 장치(8)에 상시 출력한다. 그리고, 전원 장치(8)는 그 전류 지령값에 따라 여기 광원(7)에 전류를 공급하여 기본파의 출력이 제어된다.

전류 지령값나 전류 지령 설정값은 전압치로 출력되어 전원 장치(8)에서 전류값으로 변환되는 것이 일반적이다. 예를 들어 전압/전류의 환산값이 10V/100A이면, 여기 광원(7)에 필요한 전류가 30A인 경우, 전류 지령값 등은 3V로 된다. 또, 전류 지령값 등이 디지털값으로 출력되는 경우도 있다. 이 경우는 원하는 전류의 수치 자체가 소정의 주기로 전원 장치(8)에 보내지고, 전원 장치(8)는 보내져 온 전류값에 따른 전류를 여기 광원(7)에 공급한다.

다음에, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)내에서의 이상 판정에 대하여 설명한다.

도 2(a)는 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)의 내부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)의 동작을 설명하는 플로우차트도이다. 이하, 도 2(a) 및 도 3에 기초하여 설명한다.

우선, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)내의 전환기(14)는 전류 지령 설정 장치(10)로부터 입력된 전류 지령 설정값을 그대로 제1 전류 지령값으로서 전원 장치(8)에 보내는 상태로 해 둔다(도 2(a)에 있어서 전환기(14)가 실선인 경우에 대응, 단계 S01).

다음에, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 기본파 출력 센서(6)의 기본파 출력 측정값을 읽어 들인다(단계 S02).

그리고, 비교기(13)는 이 측정값과 기억부(20)에 미리 기억된 판정값을 비교한다(단계 S03).

비교기(13)의 비교의 결과, 기본파 출력의 측정값이 판정값보다 작은 경우에는 기본파의 출력은 정상이라고 판단되고, 전환기(14)는 전류 지령 설정 장치(10)로부터 입력된 전류 지령 설정값을 그대로 제1 전류 지령값으로서 전원 장치(8)에 보내는 상태인 채로 해 두고, 다시 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 기본파 출력 센서(6)의 측정값을 읽어 들인다(단계 S02). 기본파가 정상인 동안은 단계 S02와 단계 S03을 반복한다.

한편, 비교기(13)에서 비교된 결과, 기본파 출력의 측정값이 판정값 이상으로 된 경우는 기본파 출력은 이상이라고 판단되고, 전환기(14)는 전원 장치(8)에 보내는 전류 지령값을 전류가 0A로 되는 제2 전류 지령값으로 전환한다(도 2(a)에 있어서 전환기(14)가 파선의 경우에 대응, 단계 S04).

이에 의해, 전원 장치(8)에는 전류가 OA로 되는 제2 전류 지령값이 보내져서 기본파의 발진이 정지된다. 이와 같은 동작으로, 기본파의 출력이 이상이라고 판단된 경우, 기본파의 발진을 정지할 수 있다.

여기서, 판정값은 파장 변환 소자(5)의 파괴 문턱값보다 낮게 설정된 기본파의 평균 출력값 또는 펄스 에너지값이고, 기본파 출력 센서(6)의 종류에 따라 어느 한 값을 사용한다. 파괴 문턱값에는 펄스 에너지에서의 파괴 문턱값과 평균 출력에 서의 파괴 문턱값이 있고, 판정값은 이 양자 모두보다도 낮게 설정해야 한다. 또, 파괴 문턱값은 단위 면적당의 에너지 밀도로 정의되어 있기 때문에, 판정값을 설정하는데 있어서는 파장 변환 소자(5)위의 빔 지름에 기초하여 보정할 필요가 있다.

또한, 파장 변환 소자의 파괴 문턱값은 파장 변환 소자를 구성하고 있는 결정의 물리적인 구조(결정을 구성하는 조성 등)에 의해 정해지기 때문에, 파장 변환 소자의 메이커에 의해 개개의 소자마다 일의로 정의되므로, 한 번 판정값을 구하여 설정하면 된다.

우선, 기본파 출력 센서의 종류에 대하여 설명한다.

기본파의 출력을 측정하는 수단으로는 서모파일(thermopile) 등으로 이루어진 열식(熱式)의 센서를 사용하여 평균 출력을 측정하는 경우와, 포토다이오드 등으로 이루어진 고속의 센서를 사용하여 각 출력 펄스의 에너지를 측정하는 경우가 있다. 서모파일 등의 센서는 일반적으로 염가이며 응답 속도가 늦다고 하는 특징이 있고, 포토다이오드 등의 센서는 일반적으로 고가이며 응답 속도가 빠르다고 하는 특징이 있으므로, 예를 들어 레이저 광의 강도를 거의 변화시키지 않는 가공에는 서모파일 등의 센서가 적합하고, 레이저 광의 강도를 빈번히 변화시키는 가공에는 포토다이오드 등의 센서가 적합하다.

다음에, 기본파 출력 센서(6)의 종류에 따른 판정값의 설정 방법에 대하여 설명한다.

우선, 서모파일 등으로 이루어진 열식의 센서를 사용하여 평균 출력을 측정하는 경우에는 이하와 같이 판정값을 설정한다.

예를 들어 코팅을 행하고 있지 않은 LBO 결정을 파장 변환 소자로 한 경우, 파장 변환 소자의 펄스 에너지에서의 파괴 문턱값은 2J/㎟, 평균 출력에서의 파괴 문턱값은 10MW/㎟ 이다. 또, 가공 조건으로, 빔 지름을 반경 0.1㎜, Q 스위치의 온 오프 주파수(=펄스 주파수)를 5kHz로 하면, 하기와 같이 평균 출력의 문턱값을 구할 수 있다.

(1) 1 펄스의 에너지에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 평균 출력의 문턱값

문턱값 = (펄스 에너지에서의 파괴 문턱값)×(빔 면적)×(펄스 주파수)

= 2J/㎟×(0.1㎜×0.1㎜×π)×5kHz

= 314W

(2) 평균 출력에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 평균 출력의 문턱값

문턱값 = (평균 출력에서의 파괴 문턱값)×(빔 면적)

= 10MW/㎟×(0.1㎜×0.1 ㎜×π)

= 314kW

상기 (1), (2)에서, 1 펄스의 에너지에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 평균 출력의 문턱값 쪽이 평균 출력에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 것보다 낮기 때문에 판정값은 314W 미만으로 설정하면 된다.

이어서, 포토다이오드 등으로 이루어진 고속 센서를 사용하여 1 펄스의 피크 에너지를 측정하는 경우에는 이하와 같이 판정값을 설정한다.

상술과 동양(同樣)의 조건인 경우, 하기와 같이 각 출력 펄스 에너지의 문턱값을 구할 수 있다.

(1) 1 펄스의 에너지에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 각 출력 펄스 에너지의 문턱값

문턱값 = (펄스 에너지에서의 파괴 문턱값)×(빔 면적)

= 2J/㎟×(0.1㎜×0.1㎜×π)

= 62.8mJ

(2) 평균 출력에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 각 출력 펄스 에너지의 문턱값

문턱값 = (평균 출력에서의 파괴 문턱값)×(빔 면적)/(펄스 주파수)

= 10MW/㎟×(0.1㎜×0.1㎜×π)/5kHz

= 62.8J

상기 (1), (2)에서, 1 펄스의 에너지에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 각 출력 펄스 에너지의 문턱값 쪽이 평균 출력에서의 파괴 문턱값으로부터 환산한 것보다 낮기 때문에 판정값은 62.8 mJ 미만으로 설정하면 된다.

평균 출력의 문턱값 또는 각 출력 펄스 에너지의 문턱값과 판정값의 마진에 대해서는 파장 변환 소자의 파괴 문턱값의 편차가 작기 때문에 너무 크게 확보할 필요는 없으나, 예를 들어 문턱값의 80%를 판정값으로 설정해도 된다.

이와 같이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값으로부터 평균 출력으로서의 파괴 문턱값 또는 각 출력 펄스 에너지의 파괴 문턱값을 구하여, 그 미만의 값을 판정값으로 하고, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)의 기억부(20)에 기억시켜 두는 것에 의해, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 도 3과 같이 동작할 수 있고, 기 본파 출력이 파괴 문턱값에 도달할 때까지 적절하게 정상 또는 이상 판단을 행할 수 있다.

상기 설명에서는 기본파 출력이 판정값을 넘은 경우, 기본파의 발진을 정지하도록 제어한다고 하였다. 이것은 제어가 간단하고, 또 판정값을 넘는다고 하는 것은 레이저 발진기에 어떠한 문제가 발생하고 있을 가능성이 높다는 것을 나타내고, 문제가 확대되는 것을 방지하는 관점에서 정지하도록 제어하고 있다. 그러나, 레이저 발진기를 사용한 가공을 도중에 정지하고 싶지 않을 때에는 파장 변환 소자의 파괴를 방지한다고 하는 관점에서, 기본파 출력이 판정값을 넘은 경우, 기본파 출력을 파괴 문턱값 미만으로 되도록 제어해도 된다.

이 제어를 실현하기 위해서는 예를 들어 전류 지령 설정값이 변화하기 전의 출력으로 되돌리도록 제어해도 된다. 이 경우는 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 기억부(21)에 전류 지령 설정 장치(10)로부터 보내지는 전류 지령 설정값이 변화하기 전의 전류 지령 설정값을 기억해 두고, 기본파 출력이 판정값을 넘어 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)가 이상이라고 판단한 경우, 전환기(14)는 전류가 OA로 되는 전류 지령값 대신에 기억부(21)에 기억된 값을 전류 지령으로서 전원 장치(8)에 보내도록 제어하면 된다. 또는 전류가 OA로 되는 전류 지령값 대신에 기본파 출력이 판정값과 동일해지는 전류 지령값을 설정해 두어도 된다.

이 실시 형태에 의하면, 파장 변환 소자의 파괴 문턱값으로부터 구한 기본파의 출력 판정값을 기억하는 동시에, 기본파의 출력을 측정하고, 이 판정값을 사용하여 기본파의 출력이 정상인지 이상인지를 판단하는 수단을 구비하는 것에 의해, 적절하게 기본파를 정지할 수 있고, 파장 변환 소자가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 파장 변환 소자의 파괴 문턱값은 파장 변환 소자에 입사하는 레이저 광의 강도로 결정되기 때문에, 즉 파장 변환 소자의 직접적인 파괴 원인은 기본파의 출력이고, 이 기본파 출력의 측정값으로 이상 판정을 행하는 것에 의해, 여기 광원의 특성이 고르지 않아도 기본파가 파괴 문턱값을 넘는 것을 거의 확실하게 방지할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는 종래와 같이 전류값에 제한을 마련하는 것이 아니라 기본파의 출력으로 이상 판정을 행하고 있기 때문에, 2차 고조파의 출력을 모니터하면서 원하는 레이저 출력을 얻을 수 있도록, 전류값에 피드백 제어를 가하는 것에 의해, 여기 광원의 특성이 고르지 않아도 원하는 레이저 강도를 얻을 수 있고, 레이저 강도 부족에 따른 가공 불량이나 가공 정지 등을 방지할 수 있다.

또한, 여기 광원의 특성 편차를 고려하지 않고 판정값을 설정할 수 있고, 여기 광원의 교환마다 판정값의 재설정을 행할 필요가 없고 메인터넌스성이 향상된다.

실시 형태 2.

도 4는 전원 장치(8)에 공급되는 전류값 또는 전류값에 상당하는 전류 지령값과, 그 전류값(전류 지령값)에 대한 기본파 출력값의 시간 변화를 나타낸 것으로, 전류 지령 설정값이 1회 변화한 것에 동반하여 전류 지령값이 1회 변화했을 때를 나타낸 것이다. 일반적인 레이저 발진기의 경우, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전원 장치(8)로부터 공급되는 전류의 변화에 대하여, 기본파 출력은 지연없이 추종하 여 변화하기 때문에, 전류 지령값을 크게 변화시킨 경우, 기본파 출력도 지연없이 크게 변화하여 판정값을 크게 넘는 동시에, 파장 변환 소자의 파괴 문턱값도 동시에 초과해 버릴 가능성이 있다. 실시 형태 1에 관한 레이저 발진기의 경우, 기본파 출력이 판정값을 넘는 동시에, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)에 의해 기본파의 발진을 정지하는 것에 의해 파장 변환 소자의 파괴를 방지할 수 있다. 그러나, 기본파 출력이 판정값을 넘은 후, 전류 지령값을 전류가 OA로 되는 전류 지령값으로 설정할 때에, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)에 있어서 판정이나 전환기(14)의 변환에 시간을 필요로 한 경우, 기본파 출력이 파괴 문턱값을 넘어 버린다. 파장 변환 소자를 파손할 가능성이 있다.

실시 형태 2는 이 점을 고려하여, 실시 형태 1의 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)의 전류 지령값의 설정 방법을 변경한 것이다. 즉, 실시 형태 1에서는 전류 지령값을 전류 지령 설정값까지 한 번에 변화시키고 있었으나, 본 실시 형태에서는 전류 지령값을 소정의 시간 간격마다 소정의 전류 변화량씩 단계적으로 증가시키는 것에 의해 기본파 출력을 단계적으로 증가하는 것이다. 기본파 출력이 정상적인지 이상인지의 판정은 실시 형태 1과 동양의 처리로 행해진다. 본 실시 형태에 관한 레이저 발진기의 전체 개요는 도 1과 동양이고, 적절하게 도 1의 번호를 사용하여 설명한다.

우선, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)내에서의 이상 판정 및 전류 지령값의 설정에 대하여 설명한다.

도 5는 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)의 내부 구성을 나타낸 블록도이 고, 도 6은 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)내의 전류 지령 연산부(15)의 동작을 설명하는 플로우차트도이다. 이하, 도 5 및 도 6에 기초하여 설명한다.

실시 형태 1에서는 전류 지령 설정값은 직접 전환기(14)에 입력되고 있었으나, 본 실시 형태에서는 전류 지령 설정값은 전류 지령 연산부(15) 및 전류 변화 타이밍 신호 발생부(16)에 보내진다. 전류 지령 연산부(15)에는 전류 지령 설정값 이외에, 기억부(22)에 미리 기억된 전류 변화값과, 전류 변화 타이밍 신호 발생부(16)로부터의 전류 변화 타이밍 신호가 입력된다. 여기서, 전류 변화값은 전류 지령값을 단계적으로 증가시킬 때의 1 단계분의 증가값에 상당한다. 전류 변화 타이밍 신호 발생부(16)는 전류 지령 설정값이 변화했을 때, 이것을 트리거로 기억부(23)에 미리 기억된 시간 간격값을 읽어 들여, 소정의 대기 시간 후에, 이 시간 간격값마다 전류 변화 타이밍 신호를 전류 지령 연산부(15)에 출력한다. 여기서, 시간 간격값은 전류 지령값을 단계적으로 증가시킬 때의 주기에 상당한다. 또, 상기 소정의 대기 시간은 이하의 동작 설명에 있어서 단계 S12 및 단계 S13의 처리가 완료하는 시간 이상으로 설정된 시간이고, 전류 지령 연산부(15)가 단계 S12 및 단계 S13의 처리를 하고 있는 동안에, 전류 변화 지령 타이밍 신호가 전류 지령 연산부(15)에 도달하지 않도록 마련되어 있다.

이어서, 전류 지령 연산부(15)의 동작을 도 6을 사용하여 설명한다.

우선, 전류 지령 연산부(15)는 전류 지령 설정 장치(10)로부터 보내지는 전류 지령 설정값이 변화했는지의 여부를 확인하고, 변화한 경우, 이하의 단계를 실행한다(단계 S11).

전류 지령 연산부(15)는 기억부(22)에 기억되어 있는 전류 변화값(Y)을 읽어 들여, 현재의 전류 지령값(X)에 전류 변화값(Y)을 더하는 연산을 행한다(단계 S12). 동작 개시 직후이면, 현재의 전류 지령값은 0이다.

다음에, 현재의 전류 지령값에 전류 변화값을 더한 값(X+Y)과 전류 지령 설정값(I)를 비교한다(단계 S13).

여기서, 현재의 전류 지령값에 전류 변화값을 더한 값이 전류 지령 설정값보다 작은 경우(X+Y<I), 전류 변화 타이밍 신호 발생부(16)로부터 전류 변화 타이밍 신호가 입력되었는지의 여부를 확인한다(단계 S14).

그리고, 전류 변화 타이밍 신호가 입력되었을 때, 전환기(14)에 보내고 있는 전류 지령값을 전류 변화값 만큼 증가시킨다(단계 S15). 이에 의해, 전환기(14)를 통하여 전류 변화값분만큼 증가한 새로운 전류 지령값이 전원 장치(8)에 보내져서 기본파 출력이 1 단계 증가한다. 그리고, 다시 단계 S12로부터 상기 처리를 반복하여, 전류 변화 타이밍 신호가 입력될 때마다 전류 지령값(X)를 전류 변화값(Y)씩 증가시킨다.

전류 지령값이 증가한 결과, 단계 S13에 있어서, 전류 지령값에 전류 변화량을 더한 값이 전류 지령 설정값 이상으로 된 경우(X+Y

I), 전류 변화 타이밍 신호 발생부(16)로부터 전류 변화 타이밍 신호가 입력되었는지의 여부를 확인한다(단계 S16).

그리고, 전류 변화 타이밍 신호가 입력되었을 때, 전환기(14)에 보내고 있는 전류 지령값을 전류 지령 설정값과 같은 값으로 한다(단계 S17). 단계 S17에서, 전 류 변화값 만큼 증가시키지 않는 것은 전류 지령값을 전류 변화값 정도 증가시키면 전류 지령 설정값을 넘어 버리기 때문이다.

이상의 동작으로, 전류 지령값의 전류 지령 설정값까지의 단계적인 증가가 완료한 것으로 된다.

그 외의 동작은 실시 형태 1과 거의 동양이고, 도 3에 있어서 단계 S01이 전류 지령값을 전류 지령 설정 장치(10)로부터의 값으로 하는 것이 아니라, 전류 지령 연산부(15)로부터의 값으로 하는 점이 다르며, 이하와 같은 동작으로 된다.

이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 기본파 출력의 측정값을 읽어 들인다. 그리고, 비교기(13)에 있어서, 이 측정값과 기억부(20)에 기억된 판정값이 비교된다. 전환기(14)는 통상은 전류 지령 연산부(15)로부터 보내져 오는 전류 지령값을 제1 전류 지령값으로서 전원 장치(8)에 보내도록 되어 있으나, 비교기(13)에서 비교된 결과가, 기본파 출력의 측정값이 판정값 이상인 경우에는 전환기(14)에서 전류 지령값을 전류가 OA로 되는 제2 전류 지령값으로 전환하여 기본파의 발진을 정지한다.

이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)에 있어서 상기와 같은 동작을 행하는 것에 의해, 전원 장치(8)가 공급하는 전류값과 그 전류에 대한 기본파 출력값의 시간 변화는 도 7에 나타낸 바와 같이 된다. 도 7은 전류 지령 설정값이 1회 변화했을 때의, 전류 지령 설정값, 전원 장치(8)가 공급하는 전류값(즉, 전류값에 상당하는 전류 지령값), 기본파 출력, 전류 변화 타이밍 신호의 시간 변화를 나타낸 것이고, 전류값은 소정의 간격으로 전류 지령 변화 타이밍 신호가 출력될 때마다 전류 변화값(Y)씩 증가하여, 최종적으로 전류 지령 설정값으로 되는 동시에, 기본파 출력도 전류값의 변화에 추종 하여 단계적으로 증가한다. 이에 의해, 도 4에 나타낸 바와 같은 급격한 기본파 출력의 증가에 의해, 기본파 출력이 파괴 문턱값을 넘는 것을 방지할 수 있다.

또한, 전류 변화값(Y)을 하기와 같이 설정하는 것에 의해, 파장 변환 소자의 파손 방지를 보다 확실하게 할 수 있다.

도 8은 전류 변화값(Y)이 다른 경우의, 전원 장치(8)가 공급하는 전류값과, 그 전류에 대한 기본파 출력값 및 전류 변화 타이밍 신호의 시간 변화를 나타낸 것이다. 도 8(a)은 전류 변화값(Y)에 대한 기본파 출력의 변화량(A)이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 판정값의 차분(差分)(B)보다 작은 경우(A<B)이고, 도 8(b)은 전류 변화값(Y)에 대한 기본파 출력의 변화량(A)이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 판정값의 차분(B)보다 큰 경우(A>B)이다.

우선, 도 8(b)의 경우에 대하여 설명한다. 전류 변화 타이밍 신호가 나온 시각 T1에 있어서, 전류값이 전류 변화값(Y) 정도 증가하여, 기본파 출력이 판정값 이하이지만 판정값에 가까운 값으로 되었을 때, 기본파 출력은 판정값 이하이므로 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 정상이라고 판단하여, 다음의 전류 변화 타이밍 신호가 나온 시각 T2에서 기본파 출력은 증가한다. 여기서, 전류 변화값(Y)에 대한 기본파 출력의 변화량(A)이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 판정값의 차분(B)보다 크기 때문에, 기본파 출력이 갑자기 파괴 문턱값을 넘어 버릴 가능성이 있다. 이런 경우, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)에서의 이상 판단이 시간에 맞지 않아, T2 이후의 시각 T3에서 전류 지령값을 전류가 OA로 되는 전류 지령값으로 했다 해도, 파장 변환 소자는 이미 시각 T2에 있어서 파괴되었을 우려가 있다.

한편, 도 8(a)의 경우에 대하여 설명한다. 전류 변화 타이밍 신호가 나온 시각 T2에 있어서, 전류값이 전류 변화값(Y) 정도 증가하여 기본파 출력이 판정값 이하이지만 판정값에 가까운 값으로 되었을 때, 기본파 출력은 판정값 이하이므로 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 정상이라고 판단하여, 다음의 전류 변화 타이밍 신호가 나온 시각 T3에서 기본파 출력은 증가한다. 여기서, 전류 변화량(Y)에 대한 기본파 출력의 변화량(A)이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 판정값의 차분(B)보다 작기 때문에, 기본파 출력은 판정값을 넘지만 파괴 문턱값을 넘는 일은 없다. 따라서, 다음의 전류 변화 타이밍 신호가 나오는 시각 T4에 도달하기 전의 시각 T5에서 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)로 이상 판단이 이루어져 기본파의 발진이 정지하여 파장 변환 소자의 파손이 방지된다.

즉, 전류 변화량(Y)에 대한 기본파 출력의 변화량(A)이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 판정값의 차분(B)보다 작아지도록(A<B), 전류 변화값(Y)을 설정하면, 기본파가 판정값을 넘는 동시에 파괴 문턱값을 넘어 파장 변환 소자가 파괴되는 도 8(b)와 같은 상황은 발생하지 않아 파장 변환 소자의 파손 방지를 보다 확실한 것으로 할 수 있다.

여기서, 시간 간격값은 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)에서 이상 판단이 이루어져, 기본파의 발진을 정지하는 처리를 행하는데 필요한 시간 이상으로 설정해 두는 것이 바람직하다.

또, 전류값을 감소하는 경우는 전류 지령값을 단계적으로 변화시키지 않아도, 전류값을 감소시키기 전에, 기본파 출력이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값을 넘지 않기 때문에, 기본파 출력은 파장 변환 소자의 파괴 문턱값을 넘는 일은 없다.

상기 설명에서는 기본파 출력이 판정값을 넘은 경우, 기본파의 발진을 정지하도록 제어한다고 하였으나, 실시 형태 1에서 기술한 바와 같이, 레이저 발진기를 사용한 가공을 도중에 정지하고 싶지 않은 경우에는 파장 변환 소자의 파괴를 방지한다고 하는 관점에서 기본파 출력이 판정값을 넘은 경우, 기본파 출력을 파괴 문턱값 미만으로 되도록 제어해도 된다. 예를 들어 상술한 바와 같이 전류 지령 설정값이 입력되기 전의 출력으로 되돌리도록 제어해도 되고, 기억부(22)에 기억된 전류 변화값 만큼 전류 지령값을 감소시켜 도 8(a)의 T2 ~ T3 상태로 되돌리도록 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)가 제어해도 된다. 또는 T3의 상태에서 전류 지령값을 변화시키지 않는다고 하는 제어라도 상관없다.

이 실시 형태에 의하면, 실시 형태 1에 더하여, 소정의 시간 간격값 및 소정의 전류 변화량을 기억하는 동시에, 전류 지령값을 전류 지령 설정값으로 증가시키는 경우에, 소정의 시간 간격마다 소정의 전류 변화량씩 전류 지령값을 증가시키는 수단을 구비한 것에 의해, 기본파의 출력이 정상인지 이상인지를 판단하는 수단이 판단에 시간을 필요로 하는 경우에서도, 기본파가 파장 변환 소자의 파괴 문턱값을 넘는 것을 막을 수 있고, 파장 변환 소자의 파괴 방지에 더욱 유효하다.

실시 형태 3.

그런데, 기본파 출력 센서(6)에 사용하는 센서의 측정 지연 시간을 O으로 하 는 것은 실질적으로 불가능하며 실제의 출력값에 대하여 측정값은 지연된 값으로 된다. 특히, 서모파일 등의 열식의 센서를 사용하는 경우는 센서의 열분포가 안정될 때까지의 시간이 걸리기 때문에 지연 시간이 몇 초 정도 걸리게 된다. 비교적 속도가 빠른 포토다이오드를 사용한 센서에서도, 노이즈 제거 등을 위해서 필터를 삽입하는 경우가 많아 수십 ms에서 수백 ms의 지연 시간이 발생하는 경우가 있다.

도 9는 전류 변화 타이밍 신호와 전원 장치(8)가 공급하는 전류량(또는 그 전류량에 대응하는 전류 지령값)과, 그 전류에 대한 실제의 기본파 출력값과, 기본파 출력의 측정값 및 전류 변화 타이밍 신호의 시간 변화를 나타낸 것이다.

도 9(a)에 있어서, 전류 변화 타이밍 신호가 나온 시각 T1에서 전류값(전류 지령값)이 증가하여 기본파 출력은 판정값을 넘고 있다. 그러나, 기본파 출력 측정값은 시간 지연이 있고, 기본파의 출력의 변화 직후는 실제의 출력값보다 낮은 값으로 되어 판정값 이하로 되어 있다. 그 때문에, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 기본파 출력은 정상이라고 판단하여 처리를 계속한다. 측정값이 판정값에 도달하기 전에, 다음의 전류 변화 타이밍 신호가 나온 경우, 시각 T2에서 전류값(전류 지령값)은 증가한다. 여기서, 실시 형태 2에서 기술한 바와 같이, 전류값(전류 지령값) 1회의 변화분에 따른 기본파의 출력 변화를 파괴 문턱값과 판정값의 차분 미만으로 했다 해도, T1에서 기본파 출력은 판정값을 넘고 있기 때문에, T2에서 기본파 출력이 파괴 문턱값을 넘을 가능성이 있다. 도 9(a)와 같이 T2에서 기본파 출력이 파괴 문턱값을 넘고, 그 후 시각 T3에서 측정값이 판정값으로 되어 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)가 이상이라고 판단해도, 파장 변환 소자는 이미 파손 되어 있을 우려가 있어 바람직하지 않은 결과로 된다.

실시 형태 3은 이 점을 고려하여, 실시 형태 2의 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)의 전류 지령값의 설정 방법을 변경한 것이다. 특히, 도 5의 기억부(23)에 기억되어 있는 시간 간격값이 다른 것이다. 본 실시 형태에 관한 레이저 발진기의 전체 개요는 도 1과 동양이고, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)의 구성은 도 5와 동양이기 때문에, 적절하게 도 1 및 도 5의 번호를 사용하여 설명한다.

이하, 동작에 대하여 간단하게 설명한다.

전류 지령 설정 장치(10)에서 설정된 전류 지령 설정값이 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)에 보내진다. 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)내에서는 전류 지령값을 전류 지령 설정값으로, 기억부(23)에 미리 기억된 시간 간격값마다 기억부(22)에 미리 기억된 전류 변화값씩 단계적으로 증가시킨다. 이 때, 도 9(b)와 같이 시각 T1에 전류 변화 타이밍 신호가 나와 전류 지령값을 전류 변화값 만큼 변화한 후에, 대기 시간을 마련하여 기본파 출력 센서(6)의 측정값이 실제의 기본파 출력값으로 된 후, 시각 T2에서 전류 변화 타이밍 신호가 나온다. 도 9(b)의 경우, 시각 T1에서 기본파 출력은 판정값을 넘고 있으나, T1에서는 측정값은 판정값을 넘고 있지 않다. 그러나, T1-T2 동안에, 즉 시간 간격값에 충분한 시간을 확보하는 것에 의해, 다음의 전류 변화 타이밍 신호가 나오는 T2에 도달하기 전에, 시각 T3에서 측정값은 판정값에 도달한다. 이에 의해, 이상 판정/전류 지령값 연산 장치(9)는 기본파 출력이 이상이라고 판단할 수 있고, 시각 T2에서 기본파 출력이 파괴 문턱값을 넘기 전에 기본파의 발진을 정지할 수 있다.

이와 같이 시간 간격을 기본파 출력 센서의 측정 지연 시간 이상으로 설정하는 것에 의해, 기본파 출력 측정값이 실제의 출력의 값보다 낮을 때에 전류 지령값을 변경하는 일은 없어진다. 이 때문에, 전류 변화값도 실시 형태 2와 같이 설정하면, 전류 지령값을 일단계 변화시켜도, 실제의 기본파 출력이 파장 변환 소자의 파괴 문턱값까지 도달하는 일은 없어진다. 또, 실제의 기본파 출력이 판정값을 넘은 경우는 전류 지령값의 대기 시간을 상술한 설명과 같이 설정하면, 기본파 출력 측정값이 판정값을 넘은 시점 T3에서 기본파 출력을 정지하기 때문에 파장 변환 소자의 파괴를 방지할 수 있다.

전류값을 감소시키는 경우는 실시 형태 2와 동양으로 전류 지령값을 단계적으로 변화시킬 필요는 없다.

상기 설명에서는 기본파 출력이 판정값을 넘은 경우, 기본파의 발진을 정지하도록 제어한다고 하였으나, 실시 형태 2에서 기술한 바와 같이, 기본파 출력이 판정값을 넘은 경우, 기본파 출력을 파괴 문턱값 미만으로 되도록 제어해도 된다.

이 실시 형태에 의하면, 실시 형태 2에 있어서, 전류 변화의 시간 간격을 기본파 출력 센서의 측정 지연 시간 이상의 시간으로 설정하는 것에 의해, 실제의 기본파 출력이 판정값을 넘고 있음에도 불구하고, 기본파 출력을 정상이라고 판단하여, 파장 변환 소자를 파괴해 버린다고 하는 상황을 회피할 수 있고, 파장 변환 소자의 파괴 방지에 더욱 효과적이다.

그런데, 기본파 출력 센서의 응답 시간이 서모파일과 같이 수 초로 긴 것은 레이저 출력을 빈번히 변화시키는 경우에는 적합하지 않다. 그러나, 특히 기본파의 출력을 크게 변화시키는 것은 레이저 발진기의 상승시이고, 파장 변환 소자가 파괴될 가능성이 높다. 또, 상승시에는 광학 부품 등이 열평형 상태가 될 때가지 대기 시간이 있고, 센서의 응답 시간이 수 초 걸렸다 해도 특별히 문제는 없다. 따라서, 레이저 가공시에 레이저 출력을 그다지 변화시키지 않는 경우에는 응답 시간이 긴 출력 센서를 사용해도, 레이저 발진기의 상승시의 파장 변환 소자의 파괴 방지라고 하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 여기 광원의 특성이 고르지 않아도 파장 변환 소자의 파괴를 방지할 수 있는 레이저 발진기를 제공하는데 적합하다.

Claims (28)

1. 여기(勵起) 광원에 의해 여기 매체를 여기하여 기본파를 발진하는 발진 수단과,

   상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 출력 센서와,

   상기 기본파의 광로위에 배치되고, 상기 기본파를 고조파(高調波) 레이저 광으로 변환하는 파장 변환 소자와,

   상기 파장 변환 소자의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값과 상기 출력 센서의 측정값을 비교하여, 상기 측정값이 상기 판정값 이상으로 된 경우, 상기 기본파의 출력을 상기 파괴 문턱값 미만으로 하도록 제어하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어 장치는, 상기 기본파의 출력을 증가시키는 경우, 소정의 변화량 이하씩 단계적으로 기본파의 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 소정의 변화량은 상기 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 상기 판정값의 차분(差分) 미만인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어 장치는 소정의 시간 간격마다 단계적으로 기본파의 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 소정의 시간 간격은, 기본파의 출력이 판정값보다 높은 경우, 상기 제어 장치가 상기 출력 센서의 측정값을 읽어 들이고 나서 기본파의 출력을 제어하기까지 필요로 하는 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 소정의 시간 간격은 상기 출력 센서의 측정 지연 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어 장치는, 상기 출력 센서의 측정값이 상기 판정값 이상으로 된 경우, 상기 기본파의 발진을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
8. 여기 광원을 발광시키기 위한 전력을 공급하는 전원과,

   여기 광원에 의해 여기 매체를 여기하여 기본파를 발진하는 발진 수단과,

   상기 기본파의 광로위에 배치되어 상기 기본파를 고조파 레이저 광으로 변환하는 파장 변환 소자와,

   원하는 레이저 강도를 가지는 상기 기본파를 얻을 수 있도록, 상기 여기 광원으로의 지령값을 출력하는 지령값 설정 수단과,

   상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 출력 센서와,

   상기 파장 변환 소자의 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값과, 상기 출력 센서로부터의 측정값을 비교하여, 상기 측정값이 상기 판정값 미만인 경우는 상기 지령값 설정 수단으로부터의 지령값을 제1 지령값으로 상기 전원 수단에 공급하는 동시에, 상기 측정값이 상기 판정값 이상으로 된 경우, 상기 기본파 출력이 상기 파괴 문턱값 미만으로 되는 제2 지령값으로 전환하여 상기 전원 수단에 공급하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 제어 수단에 의한 지령값 설정 수단으로부터의 지령값을 상기 전원 수단에 공급할 때에, 소정의 변화량씩 소정의 시간 간격마다 상기 지령값에 단계적으로 증가시켜 공급하는 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
10. 여기 광원에 의해 여기 매체를 여기하여 기본파를 발진하는 발진 수단과,

    상기 여기 광원이 발광하기 위한 전류를 공급하는 전원과,

    상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 출력 센서와,

    상기 기본파의 광로위에 배치되어 상기 기본파를 고조파 레이저 광으로 변환하는 파장 변환 소자와,

    상기 파장 변환 소자의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값을 기억하는 기억부와,

    상기 출력 센서의 측정값과 상기 판정값을 비교하는 비교 수단와,

    상기 전원에 보내는 전류 지령값을, 상기 비교 수단에 있어서 상기 측정값이 상기 판정값 미만이라고 판단한 경우, 원하는 레이저 강도를 얻을 수 있는 제1 전류 지령값으로 전환하고, 상기 비교 수단에 있어서 상기 측정값이 상기 판정값 이상이라고 판단한 경우, 기본파 출력이 상기 파괴 문턱값 미만으로 되는 제2 전류 지령값으로 전환하는 전환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 제2 전류 지령값은 기본파의 발진을 정지하는 것과 같은 전류 지령값인 것을 특징으로 하는 레이져 발진기.
12. 여기 광원에 의해 여기 매체를 여기하여 기본파를 발진하는 발진 수단과,

    상기 여기 광원이 발광하기 위한 전류를 공급하는 전원과,

    상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 출력 센서와,

    상기 기본파의 광로위에 배치되어 상기 기본파를 고조파 레이저 광으로 변환 하는 파장 변환 소자와,

    원하는 레이저 강도를 얻기 위한 전류 지령값인 전류 지령 설정값을 설정하여 출력하는 전류 지령 설정 수단과,

    상기 전류 지령 설정 수단으로부터 입력된 상기 전류 지령 설정값이 변화한 경우, 전류 지령값을 소정의 변화량씩, 소정의 시간 간격마다 상기 전류 지령 설정값으로 증가시키면서, 상기 전류 지령값을 출력하는 전류 지령 연산 수단과,

    상기 파장 변환 소자의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값을 기억하는 기억부와,

    상기 출력 센서의 측정값과 상기 판정값을 비교하는 비교 수단과,

    상기 전원에 보내는 전류 지령값을, 상기 비교 수단에 있어서 상기 측정값이 상기 판정값 미만이라고 판단한 경우는 상기 전류 지령 연산 수단으로부터 보내지는 제1 전류 지령값으로 전환하고, 상기 비교 수단에 있어서 상기 측정값이 상기 판정값 이상이라고 판단한 경우는 기본파 출력이 상기 파괴 문턱값 미만으로 되는 제2 전류 지령값으로 전환하는 전환 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 소정의 변화량은 상기 기본파의 출력이 상기 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 상기 판정값의 차분 미만으로 되는 것과 같은 전류 지령값인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,

    상기 소정의 시간 간격은, 기본파의 출력이 판정값보다 높은 경우, 상기 제어 장치가 상기 출력 센서의 측정값을 읽어 들이고 나서 상기 여기 광원에 공급하는 전류를 제어하기까지 필요로 하는 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
15. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,

    상기 소정의 시간 간격은 상기 출력 센서의 측정 지연 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
16. 청구항 12 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2 전류 지령값은 기본파의 발진을 정지하는 것과 같은 전류 지령값인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기.
17. 기본파를 발진하는 공정과,

    출력 센서에 의해 상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 공정과,

    파장 변환 소자에 의해 상기 기본파를 고조파 레이저 광으로 변환하는 공정과,

    상기 파장 변환 소자의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값과, 상기 출력 센서의 측정값을 비교하는 공정과,

    상기 비교 공정에서 상기 측정값이 상기 판정값 이상이라고 판단된 경우, 상기 기본파의 출력을 상기 파괴 문턱값 미만으로 하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
18. 청구항 17에 있어서,

    상기 기본파의 출력을 상기 파괴 문턱값 미만으로 하는 공정은 상기 기본파의 발진을 정지하는 공정인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
19. 상기 여기 광원에 의해 여기 매체를 여기하여 기본파를 발진하는 공정과,

    출력 센서에 의해 상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 공정과,

    파장 변환 소자에 의해 상기 기본파를 고조파 레이저 광으로 변환하는 공정과,

    상기 기본파의 출력을 증가시키는 경우, 상기 기본파의 출력을 소정의 변화량씩, 소정의 시간 간격마다 증가시키는 공정과,

    상기 파장 변환 소자의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값과, 상기 출력 센서의 측정값을 비교하는 공정 과,

    상기 비교 공정에서, 상기 측정값이 상기 판정값 미만이라고 판단된 경우, 상기 기본파 출력을 상기 기본파 출력을 증가시키는 공정에 의한 기본파 출력으로 하고, 상기 측정값이 상기 판정값 이상이라고 판단된 경우, 상기 기본파 출력을 상기 파괴 문턱값 미만으로 되는 기본파 출력으로 하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
20. 청구항 19에 있어서,

    상기 소정의 변화량은 상기 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 상기 판정값의 차분 미만인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
21. 청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,

    상기 소정의 시간 간격은, 상기 기본파의 출력이 상기 판정값 이상인 경우, 상기 출력 센서의 측정값을 읽어 들이고 나서 상기 기본파의 출력을 제어하기까지 필요로 하는 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
22. 청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,

    상기 소정의 시간 간격은 상기 출력 센서의 측정 지연 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
23. 청구항 19 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기본파의 출력을 상기 파괴 문턱값 미만으로 하는 공정은 상기 기본파의 발진을 정지하는 공정인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
24. 전원에 입력된 전류 지령값에 기초한 전류를 여기 광원에 공급하는 공정과,

    상기 여기 광원에 의해 여기 매체를 여기하여 기본파를 발진하는 공정과,

    출력 센서에 의해 상기 기본파의 평균 출력 또는 펄스 에너지를 측정하는 공정과,

    파장 변환 소자에 의해 상기 기본파를 고조파 레이저 광으로 변환하는 공정과,

    원하는 레이저 강도를 얻기 위한 전류 지령값인 전류 지령 설정값을 설정하여 출력하는 공정과,

    상기 전류 지령 설정값이 변화한 경우, 전류 지령값을 소정의 변화량씩, 소정의 시간 간격마다 상기 전류 지령 설정값으로 증가시키는 공정과,

    상기 파장 변환 소자의 레이저 광의 평균 출력 또는 펄스 에너지에 대한 파괴 문턱값 미만으로 설정한 판정값과, 상기 출력 센서의 측정값을 비교하는 공정과,

    상기 전원에 보내는 전류 지령값을, 상기 비교 공정에서 상기 측정값이 상기 판정값 미만이라고 판단된 경우, 상기 전류 지령값을 증가시키는 공정에 의한 제1 전류 지령값으로 전환하고, 상기 비교 공정에서 상기 측정값이 상기 판정값 이상이 라고 판단된 경우, 기본파 출력이 상기 파괴 문턱값 미만으로 되는 제2 전류 지령값으로 전환하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
25. 청구항 24에 있어서,

    상기 소정의 변화량은 상기 기본파의 출력이 상기 파장 변환 소자의 파괴 문턱값과 상기 판정값의 차분 미만으로 되는 것과 같은 전류 지령값인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
26. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,

    상기 소정의 시간 간격은, 기본파의 출력이 판정값 이상인 경우, 상기 제어 장치가 상기 출력 센서의 측정값을 읽어 들이고 나서 상기 여기 광원에 공급하는 전류를 제어하기까지 필요로 하는 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
27. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,

    상기 소정의 시간 간격은 상기 출력 센서의 측정 지연 시간 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.
28. 청구항 24 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2 전류 지령값은 기본파의 발진을 정지하는 것과 같은 전류 지령값인 것을 특징으로 하는 레이저 발진기 제어 방법.

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