提供一种采用薄板形状之类的低放大增益的激光介质的稳定脉冲高重复率激光发生装置。在固体激光振荡器中具有：至少一对激光谐振腔；作为激光介质采用薄板形状的激光介质，其内添加有具有比重复工作的周期长的上能级寿命的活性物质；在激光谐振腔内的至少一个反射体上设置的薄板形状的激光介质和谐振腔内设置的Ｑ开关元件；对激光介质进行光激发的激发源；驱动Ｑ开关元件的控制部。通过该控制部，在Ｑ开关元件处于开通状态时，振荡开始，在激光介质内的活性物质的上能级密度得以余留的振荡中将Ｑ开关元件切换到关来中断振荡。由于是按照只要Ｑ开关处于开通状态就能够使Ｑ开关脉冲振荡的方式维持上能级的激发密度，所以能够实现稳定的高重复脉冲。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及固体激光振荡器，提供一种Q开关脉沖的激光振荡方法 及装置，该方法及装置适用于采用掺杂了含Yb、 Nd的稀土类离子的薄 板形状之类的低放大增益激光介质的情况，虽然脉冲振荡频率较高但仍 能实现高稳定性。
技术介绍
使激光光束沿光硬化树脂液体的水平截面形状的轨迹来照射激光聚 光光束，通过在水平面内依次反复由计算机控制的图案来制成三维立体 形状的光造型技术正被实用化。在该技术中，用激光光束沿细曲线状扫 描而产生自由曲面。由于使用的光硬化树脂较多采用紫外线硬化树脂， 因此照射激光采用紫外区域的激光。紫外激光是将通常振荡波长为 1.06/xm的Nd:YAG等激光用非线性光学晶体进行三倍频变换产生的，并 与造型用紫外线硬化树脂的光吸收特性配合使用。由于采用非线性光学以采用能够获得高峰值功率的脉沖激光器。为了在保持光造型的形状精 度的同时提高造型速度，提高脉沖激光的重复频率，使照射点的聚光点 在没有相互分离的状态下连续重叠照射形成平滑的照射曲线。通常，来自连续光激发的固体激光介质采用Q开关控制技术在数十 kHz的重复频率下产生激光脉冲。另外，在用非线性光学晶体将该激光 脉冲波长变换到紫外区域后，在检流计上安装有反射镜的光束扫描器将 聚光点一边照射在硬化树脂面上一边高速地描绘形状轨迹。虽然是采用 现有的棒形固体激光器来产生高速重复脉冲，但是从小型化、高品质化 的观点出发，由于盘形激光器能够消除该棒形激光器的缺点，所以正对 其加以研究。盘形激光器具有将薄板状激光介质隔着腔镜贴合到作为热冷却介质4的导热性好的衬底上的结构，沿被贴合的薄板状激光介质的板厚方向照 射激发光，从激光介质的表面射出激光放大光。背面的衬底吸收由激发 光照射而导致的激光介质的发热并为了冷却而进行散热，防止激光介质 的温度上升。因此，由于消除了激光介质内的薄板面内方向的温度梯度， 激光介质内的振荡放大光束的光学不均匀性得以消除，能够获得聚光性 优良的高质量的激光束。但是，将盘形Q开关激光器用作上述的光造型用高重复率激光光源 时也具有缺点。缺点在于，由于采用的是在相对于薄板状激光介质的薄 板在垂直方向形成激光振荡或i文大光路，所以激光通过放大介质的》文大 光程短，不能得到充分的放大增益。所以，如果在数十kHz的高频下重复Q开关的开、关动作，Q开关脉沖的产生无法追随该重复频率，经常 发生脉冲输出缺失。故此，不能用由Q开关高速重复操作产生的激光脉 冲来进行平滑的高精度光造型作业的树脂成型。另一方面，如果为了防 止发生脉冲输出缺失而低速重复，会产生作业效率及精度不充分的问题。专利文件1美国专利第6002695号说明书专利文件2美国专利第6172996号说明书专利文件3美国专利第6922419号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术要解决的课题是，即使对于采用薄板形状等低放大增益的激 光介质的情况，也可以使Q开关输出的固体激光以稳定的脉沖能量实现 高重复频率工作。此外，还在于提高由激光进行的材料处理的速度以及 处理精度。解决课题的方法为了解决上述课题，本专利技术提供以预定的重复频率产生脉冲的激光 脉冲发生装置，其特征在于，具有激光谐振腔，具有多个反射体；激 光介质；Q开关，设置在上述激光谐振腔内的光路上；激发源，对上述 激光介质进行光激发；控制部，驱动上述Q开关，上述控制部具有在激光振荡过程中将上述Q开关从开通变成关断的装置。另一方面，本专利技术提供一种激光脉冲发生方法，其特征在于，包括以下的步骤，对激光介质进行激发；将Q开关置于开通状态；使来自所 述激光介质的激光振荡开始；在上述激光振荡过程中将上述Q开关切换 到关断状态以中断上述激光振荡；以及以预定的频率重复上述Q开关的 开通及关断。专利技术效果在本申请的专利技术中，由于通过将产生的脉沖由Q开关在振荡过程中 强制地中断振荡，能够将反转分布总是保持在较高状态，所以可以产生 高重复频率的脉冲。特别是，能够产生比与被添加到激光介质中的活性 物质的上能级密度短的周期对应的频率的脉沖。附图说明图1为本专利技术涉及的高重复率Q开关脉沖的第 一 实施方式的构成图。 图2为第二实施方式的构成图。 图3为本专利技术的工作说明图。图4为使图1的构成中的RF闸门时间变化时的特性示例，(a)显示 与工作频率为100kHz的RF闸门时间相对应的输出稳定性，(b)显示了 稳定区域的脉冲串，(c)显示了不稳定区域的脉沖串。图5为图2的构成中的二次谐波的高重复率工作的特性示例，(a) 显示了与50kHz及100kHz工作的能量相对应的脉冲宽度稳定性，(b)显 示了低能量侧的脉冲波形，(c)显示了高能量侧的脉冲波形。具体实施例方式图1为表示根据本专利技术的第一实施方式的高重复频率的稳定的Q开 关脉沖激光振荡中采用的装置。优选采用薄板状激光介质作为激光介质 1。原因在于，在沿激光光轴(即与板厚小的薄板表面垂直的方向)的光 程较短，故放大增益较小。但即使对于一般采用的棒形介质，在其活性 物质的添加量较少时也特别有效。采用薄板状激光介质时，激光介质1^C固定在导热性好冷却能力优异的衬底2上。激光介质1采用掺杂具有 比成为对象的重复工作周期长的上能级寿命的活性物质的介质。或者， 用重复工作周期与比活性物质的上能级寿命短的周期相对应的装置加以驱动。激光介质1的活性物质为例如是Yb、 Nd等稀土类离子。衬底2 与激光介质1之间形成有采用熔敷法的AuSn (金锡)等接合用薄层(未 图示)，并配置有反射从激光介质1的表面入射的激光波长的光的镜17。 激光介质1被光激发用的激发光源12发出的激发光16从表面侧照射， 激发激光介质内掺杂的活性物质。在激光介质1的前方设置有聚光镜3， 用来使激光谐振腔的衍射损失最小化。还设置有与激光介质1相向的输 出侧镜6，该镜6与镜17共同形成激光谐振腔。此外，声光工作的Q开 关5被设置在激光谐振腔内的光路8上，还设置有Q开关的RF控制部 13,用来驱动Q开关5内的作为衍射介质的高频压电元件。另外，可以 根据需要在谐振腔内的光路8上设置偏振片4。激光介质1被来自激光二极管等激发光源12的激发光16聚光照射 在激光介质1的激光谐振光轴上。激发光源12的波长被选择为对于向激 光介质1的激光振荡的上能级的激发有效的波长。激光介质1内的活性 物质被光激发，形成内部二能级反转分布。通过RF控制部13来开通、关断RF电源以控制Q开关5的变换器 (未图示)，进行Q开关5的开、关。对于RF电源处于开通状态的情况， 由于妨碍了激光谐振腔内的光路8的前进，所以Q开关5关闭，导致激 光谐振腔内的光学损耗增加、Q值下降，振荡中断。由于只要RF电源关 断或功率低下就不会妨碍激光谐振腔内的光路的前进，从而Q开关5变 成开通动作。当Q开关5进行开通动作时，如果在激光介质1有激光放 大增益则达到振荡，在构成谐振腔的镜6和17之间Q开关脉沖上升，能 够获得透过输出侧镜6的输出光束7。在本专利技术中，如上述方式工作的Q开关脉沖在从振荡时到高重复率 工作为止可以得到稳定的Q开关脉沖。原因在于，通过控制Q开关的开、 关时间，以及利用上能级寿命长的活性物质，能够高效地产出剩余能量、 切实得到高密度的反转分布。该状态以图3加以说明。图3 ( a )示出了激光介质内的激光振荡能级本文档来自技高网...
【技术保护点】
激光脉冲发生装置，以预定的重复频率产生脉冲，其特征在于，具有： 具有多个反射体的激光谐振腔；激光介质；设置在所述激光谐振腔内的光路上的Ｑ开关；对所述激光介质进行光激发的激发源；以及驱动所述Ｑ开关的控制部；所述控制部具有在激光振荡期间将 所述Ｑ开关从开通变到关断的装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：今鉾友洋，住吉哲实，
申请(专利权)人：彩覇阳光株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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