(57)【要約】      （修正有）【課題】透明な材料本体の表面下にマーキングを施すための方法とそれに対応する装置を提供する。【解決手段】この場合、パルス状のレーザー光線（２）を材料本体（１）の内部に集束させて、レーザー光線（２）が、少なくとも各焦点で材料本体（１）を破壊する閾値を上回って、恒常的なマーキング（４）を形成するようにする。個々のマーキング（４）が、レーザー光線（２）と材料本体（１）間の相対的な動きによって、自由に予め選定可能な内部の刻み目（２１）を構成する。この発明では、励起パルス（Ａ）に対して放電パルス（Ｅ）を調節可能な形で遅延させることによって、各レーザーパルスを、そのパルスエネルギー（Ｐ）に関して変化させる。このようにして、パルスエネルギー（Ｐ）に応じて光学特性が異なるマーキング（４）を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な材料本体（１）の表面下にマーキングを施す方法であって、パルス状のレーザー光線（２）を材料本体（１）の内部に集束させて、レーザー光線（２）が、少なくとも各焦点で材料本体（１）を破壊する閾値を上回って、恒常的なマーキング（４）を形成するようにするとともに、個々のマーキング（４）が、レーザー光線（２）と材料本体（１）間の相対的な動きによって、自由に予め選定可能な内部の刻み目（２１）を構成する方法において、
励起パルス（Ａ）に対して放電パルス（Ｅ）を調節可能な形で遅延させることによって、各レーザーパルスを、そのパルスエネルギー（Ｐ）に関して変化させ、それによってパルスエネルギー（Ｐ）に応じて光学特性が異なるマーキング（４）を生成することを特徴とする方法。
【請求項２】
パルスエネルギー（Ｐ）を変化させるために、レーザー共振器（８，９）内において、Ｑスイッチ（１１）を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｑスイッチ（１１）として、能動的な光スイッチ、音響光学的又は電気光学的な変調器など、例えば、ポッケルスセル（１１）を使用することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
レーザー材料内で分布の反転を生成するために、放電パルス（Ｅ）の開始までの調節可能な遅延時間（Ｖ）に対する始動パルスとして、励起パルス（Ａ）の立ち下り端を使用することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
遅延時間（Ｖ）によってパルスエネルギー（Ｐ）を設定した個別のレーザーモノパルスを生成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
材料本体（１）内に施された各マーキング（４）が、パルスエネルギー（Ｐ）に従って半径（ｒ）が変化する球形の不均質な部分に対応することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
透明な材料本体（１）の表面下にマーキングを施すための装置、特に請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法を実施するための装置であって、パルス式レーザー（５）と光学ユニット（３，３０）を備えており、この光学ユニットが、パルス状のレーザー光線（２）を材料本体（１）の内部に集束させて、レーザー光線（２）が、少なくとも各焦点で材料本体（１）を破壊する閾値を上回って、恒常的なマーキング（４）を形成させるようにしており、その場合に、個々のマーキング（４）が、レーザー光線（２）と材料本体（１）間の相対的な動きによって、自由に予め選定可能な内部の刻み目（２１）を構成する装置において、
レーザー共振器（８，９）内に光学的なＱスイッチ（１１）を実現しており、このＱスイッチが、レーザー材料用の励起パルス（Ａ）に対して調節可能な形で遅延させた放電パルス（Ｅ）を規定し、その結果異なるパルスエネルギー（Ｐ）に規定可能なレーザーパルスをレーザー共振器（８，９）から放出させて、そのパルスエネルギー（Ｐ）に応じて光学特性が異なるマーキング（４）をそれぞれ材料本体（１）内に生成させることを特徴とする装置。
【請求項８】
Ｑスイッチ（１１）を、能動的な光スイッチ、例えば、ポッケルスセル（１１）として実現することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
励起パルス（Ａ）の立ち下り端と放電パルス（Ｅ）の開始が、調節可能な遅延時間（Ｖ）を与えることを特徴とする請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
パルス状のレーザー光線（２）を内部に集束させた結果として、表面下にマーキングを施された材料本体（１）であって、レーザー光線が、その焦点において材料本体（１）を破壊する閾値を上回って、恒常的なマーキング（４）を形成させ、その場合に、個々のマーキング（４）が、レーザー光線（２）と材料本体（１）間の相対的な動きによって、自由に予め選定可能な内部の刻み目（２１）を構成する材料本体において、
放電パルス（Ｅ）に対して励起パルス（Ａ）の後に調節可能な遅延（Ｖ）を付与した結果として規定することができる、所定の異なるパルスエネルギー（Ｐ）のレーザーパルスを用いて加工する方法で、各マーキング（４）が光学的に異なる形で構成された材料本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、透明な材料本体の表面下にマーキングを施すための方法であって、その方法では、パルス状のレーザー光線を材料本体の内部に集束させて、このレーザー光線が、少なくとも各焦点において材料本体を破壊する閾値を上回って、恒常的なマーキングを形成するようにするとともに、個々のマーキングが、レーザー光線と材料本体の間の相対的な動きに応じて、自由に選択可能な内部の刻み目を構成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、周知であり、その単なる例としては、特許文献１又は特許文献２を参照されたい。特許文献３も、そのような材料本体に内部の刻み目を施すためのレーザーによる方法に取り組んでいる。この材料本体は、ガラスから作ることができ、その結果、この場合ガラスの内部の刻み目をテーマとしている。当然のことながら、特許文献４の対象のように、プラスチック材料を利用することもできる。内部の刻み目は、材料本体の内部において、１次元、２次元又は３次元的に作ることができる。それは、レーザー光線と材料本体の間の相対的な動きに依存する。
【０００３】
前述した特許文献３の枠組みにおいて、個々のマーキングが、それぞれの大きさにおいて変化を受けることによって、個々のマーキングから構成される内部の刻み目を光学的に変化させるとの目標が、既に追求されている。このことを細かく実現するためには、焦点距離を変化させるための光学ユニットを必要としている。この手法により、直径が０．１〜０．４ｍｍのマーキングを作ることができる。しかしながら、製作費用は、相当なものである。更に、マーキングを施す際の所望の精度とその外見は未解決のまま残されている。ここで、この発明は、全体的な救済策を講じることを意図したものである。
【特許文献１】米国特許明細書第４４６７１７２号
【特許文献２】東ドイツ特許明細書第２３７９７２−Ａ３号
【特許文献３】米国特許明細書第５６３７２４４号
【特許文献４】米国特許明細書第４０９２５１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の技術的な課題は、前述した方法を更に発展させて、簡単な手法で個々のマーキングを、特にその大きさに関して、即ち、明らかに再生産可能な形で、かつ確かな光学特性を持つ形で光学的に変化させることを可能とすることである。更に、これに適した装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この技術的な設定課題を解決するために、そのような透明な材料本体の表面下にマーキングを施すための方法は、各レーザーパルスを、励起パルスに対して調節可能な形で遅延させた放電パルスによって、そのパルスエネルギーに関して変化させ、それによってパルスエネルギーに応じて異なる光学特性を持つマーキングを生成することを特徴とする。
【０００６】
この励起パルスは、既に名前が示す通り、レーザー材料において、本来のレーザープロセスに必須な個々のレーザー準位の分布の反転を引き起こす働きを持つ。この場合、通常当該の励起パルスのパルス継続時間ＴP は、その時間が、それに対応するレーザー遷移の上位の準位における存続時間を上回るように調節される。それに対して、励起パルスの繰返し数又はそのサイクル時間ＴD は、大体は少なくとも当該の上位の準位における（２倍の）存続時間よりも大きく、その結果、全体として所望の分布の反転を生じさせることとなる。
【０００７】
前述した励起パルスのパルス継続時間ＴP 及びサイクル時間ＴD の大きさを制御することによって、分布の反転が、静的に生じるのではなく、励起パルスの長い又は短い時間後に続くようにすることができる。
【０００８】
ここで、励起パルスに対して調節可能な遅延時間を各放電パルスに持たせる形で動作させた場合、放電パルスが、レーザー遷移で蓄積されたエネルギーを解放するので、レーザー共振器から所望のレーザー光線が放出される。即ち、放電パルスは、レーザー共振器の出力側に一つの個別のレーザーパルスを生じさせるとともに、その継続時間を決定する。実際には、各放電パルスを用いて、対応するレーザー共振器の光学的な損失を変調することができる。放電パルスは、励起パルスの後に続くので、放出されるレーザー光線のパルスエネルギーは、結局のところ、励起パルスと放電パルスの間の調節可能な遅延時間に依存することとなる。
【０００９】
励起パルスのパルス継続時間ＴP は、使用するレーザー材料の最も高いレーザー準位での存続時間Ｓよりも短い、即ち、以下の式
ＴP ＜Ｓ
が成り立つので、励起パルスを用いて生成された分布の反転は、例えば、熱による緩和のために、大抵は幾何級数的に低下する。言い換えると、最上位のレーザー準位のポピュレーションは、励起パルスの立ち下り端に続いて幾何級数的に低下する。それに対して、最上位のレーザー準位のポピュレーションの立ち上がり端は、励起パルスの立ち上がり端の長い又は短い時間後に続く。
【００１０】
その結果として、当然に放電パルスにより生成されるレーザーパルスのエネルギーも変化する。前述した放電パルスの分布の反転の幾何級数的な低下が、時間的にどの領域に起こるかに応じて、パルスエネルギーも、それに対応して、より小さく低下する、即ち、励起パルスと放電パルスの間の調節可能な遅延が、生成される個々のレーザーパルスのパルスエネルギーを直接決定することとなる。前述した励起パルスの立ち下り端に続く分布の反転の低下を、レーザー材料に従って数学的に規定することができる場合、前述した励起パルスの立ち下り端と放電パルスの立ち上がり端の間の遅延時間によって、そのようにして生成したレーザーモノパルスの出力側におけるパルスエネルギーを予想することができる。しかし、この場合、通常人々は、経験的に、例えば、閉じた制御ループの意味において行動している。このことは、共通の制御設備が、レーザー材料に分布の反転を引き起こす励起パルスを規定するとも、放電パルスとこれら両方のパルスの間に有る遅延時間を規定するとも解釈することができる。ここで、レーザー共振器の出力側においても、パルスエネルギーを測定する場合、閉じた制御ループの意味で、遅延時間の調節によって、所望のパルスエネルギーを規定することができる。
【００１１】
制限を加える訳ではなく、通常は、励起パルスを用いて、多くの場合可視光の発光（半導体）ダイオードに電圧を印加しており、このダイオードは、本来のレーザー材料に対する光励起源として機能し、この場合には、所望のレーザー準位間の既に言及した必要な分布の反転を生成させるものである。実際には、この発明は、Ｑスイッチダイオード励起固体レーザーの使用を推奨している。固体材料として、Ｎｄ：ＹＡＧ又はＮｄ：ＹＬＦ結晶を使用することができる。しかし、これに限定されるものではなく、その結果基本的に、液体レーザー又はガスレーザーを使用することができる。
【００１２】
Ｑスイッチ（Q-Switching ）を用いて、レーザー共振器の光学特性（損失）を変化又は修正することができ、フィードバックが、そのためレーザー光線が、ほんの短い時間の間実現可能となる。ここで、放電パルスが、このＱスイッチを制御して、このＱスイッチが、音響光学式又は電気光学式変調器、或いは一般的に能動的な光スイッチとして実現される。個別パルスの選定にポッケルスセルを用いるのが、非常に有利である。
【００１３】
前述したＱスイッチが無い場合、レーザー共振器からは、基本的にレーザー材料に分布の反転を生成するための励起パルスの後に続いて、レーザーパルスの列が放出される。しかし、ここで、Ｑスイッチ又はポッケルスセルを用いて、出力側に、遅延時間によって規定されるパルスエネルギーを持つレーザーモノパルスを生成することができる。また、同時に、それに対応する放電パルスの継続時間は、結果として生じるレーザーモノパルスの継続時間を制御することとなる。
【００１４】
その他の点において、出力側のレーザー光線の波長を（少なくとも一定の限界内で）変化させることが考えられる。実際には、ここで一般的に使用される固体レーザー（Ｎｄ：ＹＡＧ）は、例えば、１０６４ｎｍの波長で放射される。例えば、ＫＤＰ（燐酸二重水素化カリウム）から成る非線形光学結晶での周波数２倍化によって、約５３２ｎｍの出力波長を実現することができる。前記の周波数２倍化結晶の温度を変化させると、レーザー光線の出力波長を（一定の限界内で）変化させることもできる。それに対応する温度を制御するには、又もや結局のところ、出力側において所望のエネルギーのレーザーモノパルスと、パルス継続時間と、最終的に波長をも規定することが可能である制御設備が必要である。
【００１５】
ここで、これらのレーザーモノパルスを用いて、透明な材料本体を加工して、その内部にマーキングをそれぞれ生成する。この場合、個々のマーキングが、それぞれレーザーモノパルスに対応する。ここで、個々のレーザーモノパルスのパルスエネルギーが異なる結果として、変化したマーキングを生成することができる。実際には、材料本体に施されるマーキングは、通常円形の不均質な部分に対応し、その半径は、それぞれパルス生成時に投入されたパルスエネルギーに応じて変化する。通常これらの円形又は球形の不均質な部分は、その半径又は直径がパルスエネルギーの関数となる閉じた小胞である。通常この小胞が大きい程、それを生成する時のパルスエネルギーは大きい。この場合、小胞の半径又は直径の増大を実現するためには、通常パルスエネルギーをより大きな比率で増大させなければならない。このことは、小胞の体積が、半径の３乗に従うという事実から説明される。
【００１６】
その結果として、全体的に個々の恒常的なマーキングから生成される内部の刻み目の光学的な外見も変化する。透明な材料本体に、例えば、白色光源を透過させる、或いは照射する場合、小胞の大きさに応じて、それに対応する点は、より明るく、又はより暗く見える。この場合、「透明」という概念は、材料本体が、制限を加える訳ではなく、通常目に対して透き通って見える、即ち、可視領域において透き通って見えることを表す。当然のことながら、この発明の技術思想は、各材料本体が、例えば、補助手段を用いてのみ透き通って見えるような変化形態も含み、その場合、そのような手段としては、赤外線カメラが考えられる。しかし、一般的に透明とは、約４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲、即ち、可視領域の電磁放射線が、実質的に損失無く通過することが可能であることを意味する。
【００１７】
しかし、ここで前述したマーキングとその結果としての内部の刻み目が、内部に実現されると、前記の白色光は、この光学的に不均質な部分によって散乱され、その場合、この散乱は、それに対応する小胞の大きさが小さくなる程、強くなる。言い換えると、小さい小胞は、大きい小胞よりも「白く」見え、それに対して、大きい小胞は、より「灰色」となり、その結果小胞の大きさによって、グレースケールを実現することができる。こうすることによって、そのようにして生成した内部の刻み目は、最終的に「色」を持つこととなり、その結果外見が改善されて、この内部の刻み目は、同じ大きさの小胞と比べて、明らかにより多くの情報を伝える。それは、コントラストが大きく改善されるためである。このコントラストは、材料本体において、色の関連部分又は色の領域を規定することによって、一層増大される。これらの色の区域において、光学的に不均質な部分を生成する場合、小胞の大きさによって、最終的に色の散乱の輝度を調節することが可能であり、グレースケールだけでなく、更に一つ以上の色における色の濃淡も得られる。そのような着色は、既に特許文献２に記載されているが、大きさを調節可能な光学的に不均質な部分と関連するものではない。
【００１８】
また、この発明の対象は、請求項７に記載されている通り、透明な材料本体の表面下にマーキングを施すための装置である。しかし、この装置は、必ずしも請求項１〜６に記載の方法を実施するために使用する必要はない。この装置の有利な実施形態は、請求項８と９の対象である。更に追加して、そしてそれに関係なく、この出願は、請求項１０に記載の異なる光学的なマーキングを備えた、マーキングを施された材料本体に関連するものである。この場合、これらの異なる光学的なマーキングは、励起パルスと放電パルス間の調節可能な遅延時間の結果として定めることができる所定のパルスエネルギーを持つレーザーパルスを用いて加工する手法で形成される。
【００１９】
以上の通り、前述した方法及びそれに対応する装置は、先ず最初にレーザー光線を集束するために必須な光学ユニットを変化させる必要が無いので、特に簡単な構造であることが分かる。むしろ、パルスエネルギーが、言わば電子的な手法で可変に調節される。この場合、出力側の各個々のレーザーモノパルスに対するパルスエネルギーを様々にレベル設定又は規定することが可能である。同様に、パルス継続時間は、その波長と全く同様に良好に変化を与えることが可能である。これらの事は、すべて制御設備を規定するものである。
【００２０】
更に、この発明による方法及び装置は、機械的な調節が必要ないので、極めて高速に動作する。このことは、そのようにして作られた材料本体のコストを低減させる。更に、パルスエネルギーが変化しても、レーザーパルス毎の光路が変化しないので、光学ユニットの光学特性の変化による機能に対する妨害を排除することができる。
【００２１】
最後に、固体レーザー又は同様のレーザーを恒常的に駆動することができる。それどころか、実際には、励起パルスと放電パルス間の遅延時間だけで、出力が制御される。その結果として、励起パルスと放電パルス間の遅延時間を零とした場合、最大のパルスエネルギーを実現することができる。このことを出発点として、パルスエネルギーは、材料本体を破壊する閾値を明らかに下回る値にまで問題無く低減することができる。このようにして、意図しないマーキングを防止するために、追加の機械的なシャッター又はその他の措置を配備する必要はない。このことは、建設費用を一層低減させて、耐用期間を長くするとともに熱的又は光学的な特性を安定化させることとなる。これらのことには、基本的な利点を見い出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下において、実施例を示すのに過ぎない図面により、この発明をより詳しく説明する。
【００２３】
透明な材料本体１の表面下にマーキングを施す、或いは書き込むための装置を図面に図示している。この場合、パルス状のレーザー光線２は、光学ユニット３，２０を用いて、材料本体１の内部に集束されており、パルス状のレーザー光線２は、少なくとも各焦点において、材料本体１を破壊する閾値を上回っており、そのようにして恒常的なマーキング４を生成している。パルス状のレーザー光線２の材料本体１の材質との相互作用によって、各焦点の領域又は一般的にそれに対応した光線の括れた部分の領域では、亀裂を生じさせる材質の局所的な溶融が起こり、この溶融は、外から肉眼で見ると、通常「小胞」として見える。
【００２４】
材料本体１内に施されたマーキング４は、それぞれ球形の不均質な部分又は小胞である。この場合、対応する小胞又はマーキング４の半径ｒは、レーザーエネルギー、即ち、各レーザーパルスの個々のレーザーパルスエネルギーＰに依存する（図３参照）。実際には、更に詳しく述べる装置を用いて、レーザーモノパルスを、即ち、所定のパルスエネルギーＰを持つ選定した個別パルスを、それぞれ生成する。パルスエネルギーＰが大きくなる程、マーキング４の半径ｒは大きくなる。このことは、図３のタイムチャートにより特に良く分かり、その図の下部には、個々のレーザーモノパルスのパルスエネルギーＰが、異なる形の棒状体として配置されており、それによって生じるマーキング４が、異なる半径ｒで配置されている。当然のことながら、図３は、個々のプロセスを粗く模式的に、かつ厳密には縮尺通りでない形で図示しているに過ぎない。
【００２５】
この表面下にマーキングを施すための装置は、一般的にレーザー５を備えており、このレーザーは、出力側にパルス状のレーザー光線２を提供し、しかもミラー６によって偏向して、光学ユニット３，３０に入射させている。このレーザー５は、制限を加える訳ではなく、Ｑスイッチ形のダイオード励起固体レーザーである。
【００２６】
実際には、レーザー材料としては、図２に対応する、レーザー共振器８，９内に有るレーザーロッド７を参照されたい。レーザー共振器は、従来通り、基本的には二つの共振器ミラー８，９から構成されており、これらの中の一方の共振器ミラー９は、出力ミラーとして、内部で生成されたレーザー光線２を部分的に通過させる。レーザーロッド７は、制限を加える訳ではなく、ネオジム−イットリウム−アルミニウム−ガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）の結晶から作られている。図５で明らかな通り、Ｎｄ：ＹＬＦ（ネオジム−イットリウム−リチウム−フッ化物）も使用することができる。
【００２７】
それぞれ個々に図示したダイオード又半導体ダイオード１０が、レーザーロッド７を光学的に励起する働きを果たす。これらのダイオードは、レーザーロッド７内、従ってレーザー材料内に、レーザープロセスに必要な分布の反転を生じさせる。このために、ダイオード１０は、励起パルスＡを印加され、このパルスは、数μｓ、典型的には１０μｓ以内の範囲のパルス幅ＴP を有する。励起パルスＡのパルス幅ＴP に関して、この幅を、上位のレーザー準位（Ｎｄ：ＹＡＧの場合 4Ｆ3/2 ）の存続時間Ｓよりも時間的に短く規定することが重要である。実際には、この場合の上位のレーザー準位の存続時間Ｓは、数１００μｓであり、その結果前述した基準を遵守する際の次の要件
ＴP   ＜  Ｓ
を問題無く満たすことができる。
【００２８】
この場合、サイクル時間ＴD 、即ち、個々の励起パルスＡ間の間隔は、この存続時間Ｓの２倍を上回るものと規定される。このことは、図３のタイムチャートの上部において明らかである。
【００２９】
当然のことながら、このサイクル時間ＴD は、前記の存続時間Ｓの３倍又は数倍とすることもできる。その次の励起パルスの開始前に、上位のレーザー準位をほぼ完全に減退（depopulation）させることが決定的なことである。即ち、レーザープロセスの前提条件としての励起パルスＡによって形成される分布の反転は、もはや大部分存在しない。実際には、上位のレーザー準位の占有密度Ｎは、ほぼ図３の最上部に図示した推移に従う。当該のレーザー準位の占有密度Ｎは、（励起パルスＡの立ち下り端に続いて）ほぼ幾何級数的に低下する。それに対して、占有密度Ｎの上昇と励起パルスＡの上昇は、ほぼ同期して推移する。
【００３０】
このようにして、励起パルスＡに対して放電パルスＥを調節可能な形で遅延させることによって、レーザー５から放出される各レーザーパルスを、そのパルスエネルギーＰに関して変化させることができる。その結果として、パルスエネルギーＰに応じて異なる光学特性を持つマーキング４を、それぞれ生成することができる。実際には、既に最初に説明しているとともに、図３のタイムチャートの下方部に示されている通り、異なるパルスエネルギーＰは、小胞の半径ｒを変化させることに対応する。
【００３１】
励起パルスＡと放電パルスＥの間には、即ち、励起パルスＡの立ち下り端と放電パルスＥの立ち上がり端の間で時間的に推移する遅延時間Ｖが設定されている（図３の中央を参照）。前記の遅延時間Ｖは、０〜２００μｓの範囲に有り、その結果放電パルスＥは、最終的に上位のレーザー準位の占有密度Ｎの（幾何級数的に低下する）端と一致する（これに関しては、図５も参照）。レーザーロッド７内に有るエネルギーが放電可能であるとともに、一つのレーザーパルスが、首尾良くレーザー共振器８，９から放出されるように、放電パルスＥが作用するのに応じて、上位のレーザー準位の多くの又は少ない電子が、占有密度Ｎに対応して、このレーザープロセスに関与することとなる。その結果として、図３において、良く分かる通り、パルスエネルギーＰが変化する。
【００３２】
詳細には、パルスエネルギーを変化させるための放電パルスＥは、Ｑスイッチ１１を用いてレーザー共振器８，９内で生成される。このＱスイッチ１１は、音響光学的又は電気光学的に作用し、共振器損失の変調器として機能する能動的な光スイッチである。この実施例では、Ｑスイッチ１１は、ポッケルスセル１１として実現されている。そのようなポッケルスセル１１は、各励起パルスＡに続くレーザー光線の個別パルスを選定する働きを果たす。即ち、Ｑスイッチ１１を用いて、レーザー５の個別パルス、所謂レーザーモノパルスが、出力側に生成される。
【００３３】
そのために、Ｑスイッチ又はポッケルスセル１１は、結晶又は液体内における電場の誘導による複屈折にもとづく、所謂ポッケルス又はカー効果を利用している。言い換えると、ポッケルスセル１１内において、電場によって、入射する光の偏光方向を変化させるとともに、検光子を用いて選定することができる。ポッケルスセル１１に電圧を印加しない場合、それは、光学的に等方性であり、光は、そのようにして実現された電気光学的なスイッチを通過することができない。しかし、電場を印加した場合、この材料は、複屈折性となり、検光子によって完全には遮断することができない。
【００３４】
何れにせよ、レーザー共振器８，９内のポッケルスセル又はＱスイッチ１１は、極めて高速な光スイッチのように動作し、電圧が印加された、或いは継続時間ＴT の放電パルスＥが印加された場合にのみ、一つのレーザーパルスを出力側に発生させる。言い換えると、ポッケルスセル１１が開放された場合にのみ、レーザーロッド７内に蓄積されたエネルギーを、レーザー共振器８，９からパルスエネルギーＰのレーザーパルスとして放出することができる。
【００３５】
継続時間ＴT の放電パルスＥは、計算機ユニット１４で生成される。実際には、励起パルスＡの立ち下り端が、遅延時間Ｖ後に、放電パルスＥとして、ポッケルスセル１１を継続時間ＴT の間開放する、継続時間ＴT の入力トリガーパルスを規定する働きを果たす。こうすることによって、所望のレーザーパルスが発生する（図３参照）。
【００３６】
即ち、Ｑスイッチ１１又はポッケルスセルは、詳しくはパルス継続時間ＴT 内で、放電パルスＥを印加される。励起パルスＡと放電パルスＥの間には、遅延時間Ｖが有るので、このレーザープロセスは、遅延時間Ｖに応じて、上位のレーザー準位の占有密度Ｎが多少とも既に低下した時間で起こる。そうすることによって、前述した通り、出力側のレーザーモノパルスのパルスエネルギーＰを変化させることができる。この場合、レーザー材料又はレーザーロッド７内に分布の反転を引き起こすための励起パルスＡは、放電パルスＥの開始までの調節可能な遅延時間Ｖに対する始動パルスとして使用される。実際には、励起パルスＡの立ち下り端が、そのために機能する。
【００３７】
レーザーロッド７を光学的にポンピングするためのダイオード１０は、制御ユニット１２によって電圧を印加される。それに対して、Ｑスイッチ又はポッケルスセル１１は、その必要な切り換えエネルギーを別の制御ユニット１３から受け取る。両方の制御ユニット１２，１３は、計算機ユニット１４によって制御される。計算機ユニット１４は、それ自身放電パルスＥのパルス継続時間ＴT を決定するトリガーパルス供給器１５に電圧を印加する。
【００３８】
更に、エネルギー供給部１６，１７も実現されている。計算機ユニット１４とトリガーパルス供給器１５、及び最終的に制御ユニット１２，１３を、制御設備１２，１３，１４，１５として統合することができる。しかし、図面の構成では、レーザー５の構成部品として図示されているエネルギー供給ユニット１６，１７も、それに含めることができる（図１と２参照）。
【００３９】
電力計１８を用いて、個々のレーザーモノパルスのパルスエネルギーＰを検出することができる。この電力計１８が、制御設備１２，１３，１４，１５又は計算機ユニット１４と接続されている場合、このようにして、所定の基準値にもとづくパルスエネルギーＰの制御を実現することができる。実際には、周知の通り、パルスエネルギーＰは、励起パルスＡと放電パルスＥの間の遅延時間Ｖに依存する。そこで、このエネルギー測定器又は電力計１８で測定したパルスエネルギーＰに応じて、計算機ユニット１４又は制御設備１２，１３，１４，１５によって、パルスエネルギーＰが基準値に一致するまで、或いは計算機ユニット１４に保存されたプログラムに従った長さに、遅延時間Ｖを変化させることができる。当然に、そのような措置を本来のマーキングプロセスの前に追加することができ、その結果このようにして、設備全体を言わば較正することができる。即ち、各遅延時間Ｖに対して、それに対応するパルスエネルギーＰを計算機ユニット１４のメモリに保存しておいて、必要な場合に照会して、所望の大きさ又は所望の半径ｒのマーキング４に変換するものである。
【００４０】
ここで、マーキング４を材料本体１内の異なる空間位置に生成させるために、材料本体１は、Ｘ，Ｙ及びＺ方向に動かすことができる位置決めユニット１９に取り付けられる。この位置決めユニット１９は、計算機ユニット１４と接続されており、そこに保存されたプログラムに従う。最終的に、光学ユニット３，２０には、所謂Ｆシータレンズ２０が属しており、このレンズは、計算機ユニット１４によって制御され、光学的なパス全体の収差のために場合によっては起こり得るビームの括れた部分の変化を平準化するものである。
【００４１】
計算機ユニット４を用いて位置決めユニット１９を制御することによって、立体的に、場合によっては異なる半径ｒで材料本体１内にマーキング４を施すことができる。こうすることによって、異なる大きさのマーキング４を持つ内部の刻み目２１が出来上がる（図４参照）。全体として、パルスの半値幅が、約７ｎｓであり、レーザーの出力波長が、５３２ｎｍである。最大パルスエネルギーＰは、１〜３ｋＨｚの範囲の繰返し数の場合、約１ｍＪである。
【００４２】
図５を見ると、パルスエネルギーＰは、Ｎｄ：ＹＬＦから成るレーザーロッド７の場合（四角い点）の方が、遅延時間Ｖを増大するにつれて、Ｎｄ：ＹＡＧから成るレーザーロッド７の場合（丸い点）よりも小さく低下する傾向があることを分かる。この場合、励起パルスＡの各継続時間ＴP （Ｎｄ：ＹＬＦの場合、ＴP ＝３００μｓ、Ｎｄ：ＹＡＧの場合、ＴP ＝１８０μｓ）が異なるのは、各上位のレーザー準位の存続時間Ｓが変化することを考慮したものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明による装置の模式図
【図２】使用するレーザーの詳細図
【図３】個々のパルス列を図解したタイムチャート
【図４】内部の刻み目を形成するための書き込みプロセス
【図５】二つの異なるレーザー材料に関する励起パルスと放電パルス間の遅延時間（Ｘ軸）とそれにより得られるパルスエネルギー（Ｙ軸）の対比グラフ
【符号の説明】
【００４４】
１    材料本体
２    パルス状のレーザー光線
３    光学ユニット
４    マーキング
５    レーザー
６    ミラー
７    レーザーロッド
８，９    レーザー共振器
１０    ダイオード
１１    Ｑスイッチ（ポッケルスセル）
１２，１３    制御ユニット
１４    計算機ユニット
１５    トリガーパルス供給器
１６，１７    エネルギー供給ユニット
１８    電力計（エネルギー測定器）
１９    位置決めユニット
２０    光学ユニット
２１    内部の刻み目
Ａ      励起パルス
Ｅ      放電パルス
Ｎ      上位のレーザー準位の占有密度
Ｐ      パルスエネルギー
ｒ      マーキング４（小胞）の半径
Ｓ      上位のレーザー準位の存続時間
ＴD     励起パルスＡの繰返し数（サイクル時間）
ＴP     パルス幅
ＴT     放電パルスＥのパルス継続時間
Ｖ      遅延時間
Ｘ，Ｙ，Ｚ    材料本体の移動方向        
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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