(57)【要約】【課題】所望のレーザパルス波形を得ることができるレーザ発振器を得ること。【解決手段】レーザ発振器１Ａが、Ｑスイッチ３３を有するとともにＱスイッチ３３に入力される高周波信号に応じたレーザ光５を出力するレーザ共振器３Ａと、制御装置４から送られてくるＱスイッチ電力指令Ｘに応じた高周波信号をＱスイッチ３３に出力することによって、高周波信号に応じたレーザ光５をレーザ共振器３Ａから出力させるＱスイッチドライバ２Ａと、Ｑスイッチドライバ２ＡからＱスイッチ３３に入力される高周波信号の電力を計測する電力計２５Ａと、を備え、Ｑスイッチドライバ２Ａは、レーザ光５の出力を制御する際に、電力計２５Ａによる電力の計測結果を用いたフィードバック制御を行う。【選択図】図１
2015090904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｑスイッチを有するとともに前記Ｑスイッチに入力される高周波信号に応じたパルスレーザ光を出力するレーザ共振器と、
制御装置から送られてくるＱスイッチ電力指令に応じた高周波信号を前記Ｑスイッチに出力することによって、前記高周波信号に応じたパルスレーザ光を前記レーザ共振器から出力させるＱスイッチドライバと、
前記Ｑスイッチドライバから前記Ｑスイッチに入力される高周波信号の電力を計測する電力計と、
を備え、
前記Ｑスイッチドライバは、前記パルスレーザ光の出力を制御する際に、前記電力の計測結果を用いたフィードバック制御を行うことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
前記電力計が計測した前記電力の計測結果を、前記電力の計測結果に対応する電気信号に変換する変換部をさらに備え、
前記Ｑスイッチドライバは、前記パルスレーザ光の出力を制御する際に、前記電力の計測結果として前記変換部が変換した電気信号を用いることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記変換部は、
前記高周波信号の電力を検波する検波回路と、
検波された電力を前記電気信号に変換する低減フィルタと、
を具備することを特徴とする請求項２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記電力計は、前記Ｑスイッチドライバ内に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記レーザ共振器から出力されるパルスレーザ光のエネルギーを検出する光検出器をさらに備え、
前記パルスレーザ光の出力を制御する際に、前記光検出器の計測結果と、前記電力の計測結果と、を用いたフィードバック制御が行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のレーザ発振器。
【請求項６】
制御装置から送られてくるＱスイッチ電力指令に応じた高周波信号をＱスイッチに出力することによって、パルスレーザ光を、前記Ｑスイッチを有したレーザ共振器から出力させ、
前記パルスレーザ光の出力を制御する際に、前記Ｑスイッチドライバから前記Ｑスイッチに入力される高周波信号の電力を用いたフィードバック制御を行うことを特徴とするＱスイッチドライバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｑスイッチに電力を供給することによって共振器からパルスレーザ光を出力させるレーザ発振器およびＱスイッチドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｑスイッチドライバは、原発振パルスをミキサー回路等で乗算することによって、電力指令で原発振パルスに振幅変調を掛け、さらに、高周波増幅器でＱスイッチを駆動できるレベルの電力に増幅し、Ｑスイッチに電力を供給していた。
【０００３】
このようなＱスイッチドライバは、Ｑスイッチに与える電力を電力指令通りに供給することが求められている。ところが、Ｑスイッチドライバは、ミキサー回路、高周波増幅器、原発振回路、出力伝送路（電力伝送路）などが温度変動や経時変動をもっている。例えば、Ｑスイッチドライバは、ミキサー回路の変換特性変動、原発振回路の信号振幅変動、各増幅段の利得変動、出力伝送路のインピーダンス変動などを有している。このため、Ｑスイッチドライバは、電力指令通りの高周波電力をＱスイッチへ供給することができなかった。
【０００４】
例えば、Ｑスイッチへの供給電力が小さい場合には、ＱスイッチドライバがＱスイッチをオフにした場合に、Ｑスイッチを完全にオフにしきれない。このため、Ｑスイッチへの供給電力が小さい場合には、Ｑスイッチの減衰量（所望の光学的減衰量）を確保できないので、レーザ媒質のエネルギー貯蔵が十分に行われないため、レーザパルス電力尖頭値（所望のレーザパルス出力値）の低下やレーザパルス抜けなどが起こる。この場合、Ｑスイッチレーザを利用した加工機などが、加工不良などを引き起こすことがあった。
【０００５】
特許文献１に記載の光パラメトリック発振器は、共振器から出力されたパルスレーザ光の出力値をモニターし、モニター結果を固体レーザをＱスイッチ動作させるための手段にフィードバックしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３３５７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術では、Ｑスイッチドライバ自体から出力される高周波電力が安定化されているわけではないので、高周波電力の制御系が不安定になる場合があった。このため、所望のレーザパルス波形を得ることができないなどの問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望のレーザパルス波形を得ることができるレーザ発振器およびＱスイッチドライバを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザ発振器は、Ｑスイッチを有するとともに前記Ｑスイッチに入力される高周波信号に応じたパルスレーザ光を出力するレーザ共振器と、制御装置から送られてくるＱスイッチ電力指令に応じた高周波信号を前記Ｑスイッチに出力することによって、前記高周波信号に応じたパルスレーザ光を前記レーザ共振器から出力させるＱスイッチドライバと、前記Ｑスイッチドライバから前記Ｑスイッチに入力される高周波信号の電力を計測する電力計とを備え、前記Ｑスイッチドライバは、前記パルスレーザ光の出力を制御する際に、前記電力の計測結果を用いたフィードバック制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望のレーザパルス波形を得ることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ発振器の構成を示す図である。
【図２】図２は、変換部の構成例を示す図である。
【図３−１】図３−１は、電力計の原理を説明するための図である。
【図３−２】図３−２は、電力計の回路構成例を示す図である。
【図４】図４は、ミキサーの構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係るレーザ発振器の構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３に係るレーザ発振器の構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態４に係るレーザ発振器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るレーザ発振器およびＱスイッチドライバの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ発振器の構成を示す図である。本実施の形態のレーザ発振器は、ＱスイッチドライバがＱスイッチに投入する高周波電力をリアルタイムで計測し、その電力値（計測結果）と電力指令との差にゲインを掛けてＱスイッチをフィードバック制御する。換言すると、本実施の形態では、Ｑスイッチに投入される高周波電力が検出されるとともに、検出された高周波電力を用いてＱスイッチに投入される高周波電力が制御される。これにより、Ｑスイッチドライバは、Ｑスイッチによるパルスレーザ光の出力を制御する際に、高周波電力の計測結果を用いたフィードバック制御を行う。
【００１４】
レーザ発振器１Ａは、Ｑスイッチドライバ２Ａと、レーザ共振器３Ａと、制御装置４とを備えている。制御装置４は、Ｑスイッチドライバ２Ａを制御する。制御装置４は、Ｑスイッチドライバ２Ａに、Ｑスイッチ電力指令（電気信号）Ｘを出力する。
【００１５】
Ｑスイッチドライバ２Ａは、制御装置４から出力されるＱスイッチ電力指令Ｘを用いて、レーザ共振器３Ａを駆動制御する。Ｑスイッチドライバ２Ａは、レーザ共振器３Ａに対してＱスイッチ電力指令Ｘに応じた高周波電力（Ｑスイッチ指令信号）を出力することによって、レーザ共振器３Ａにパルスレーザ光（レーザ光５）を出力させる。
【００１６】
Ｑスイッチドライバ２Ａは、原発振回路２１と、ゲインＨ２２と、ミキサー２３と、高周波増幅器２４と、電力計２５Ａと、変換部２６Ａと、ゲインＧ２７と、減算器２８とを有している。
【００１７】
原発振回路２１は、原発振パルス（高周波信号）を発生させる回路である。原発振回路２１は、例えば、４０ＭＨｚなどの高周波信号を出力し、ミキサー２３に送る。減算器２８は、制御装置４が出力する電気信号（Ｑスイッチ電力指令Ｘ）から、ゲインＧ２７が出力する電気信号を減算した偏差をゲインＨ２２に出力する。
【００１８】
ゲインＨ２２は、電気回路の増幅器によって電気信号を増幅する。ゲインＨ２２へは、制御装置４からのＱスイッチ電力指令ＸとゲインＧ２７からの電気信号（フィードバック値）との差分（偏差）が入力される。ゲインＨ２２は、入力された電気信号を増幅してミキサー２３に送る。
【００１９】
ミキサー（混合回路）２３は、原発振回路２１からの高周波信号とゲインＨ２２からの電気信号とを乗算（混合）して出力する。換言すると、ミキサー２３は、電力指令（Ｑスイッチ電力指令Ｘ）で原発振高周波信号に振幅変調を掛ける。このミキサー２３は、例えば、ＤＢＭ（Double  Balanced  Mixer）で実現できる。ミキサー２３は、ミキサー２３で生成された高周波信号は、高周波増幅器２４に送られる。高周波増幅器２４は、ミキサー２３から送られてくる高周波信号を増幅して電力計２５Ａに送る。
【００２０】
電力計２５Ａは、高周波増幅器２４から送られてきた高周波信号をレーザ共振器３Ａに送り出すとともに、送り出す高周波信号の電力を計測する。電力計２５Ａは、電力の計測結果を変換部２６Ａに送る。
【００２１】
変換部２６Ａは、電力の計測結果を、電力の計測結果に対応する電気信号に変換する。換言すると、変換部２６Ａは、電力の計測結果を検波して電力を表わす信号を生成する。変換部２６Ａは、生成した、電力を表わす信号をゲインＧ２７に送る。ゲインＧ２７は、入力された信号（電気信号）を増幅してミキサー２３に送る。
【００２２】
レーザ共振器３Ａは、Ｑスイッチドライバ２Ａ（電力計２５Ａ）から送られてくる高周波信号（高周波電力）に応じたレーザ光５を出力する。レーザ共振器３Ａは、ミラー３１，３４と、ＹＡＧロッド３２と、Ｑスイッチ３３とを有している。
【００２３】
ＹＡＧロッド３２は、励起媒質であり、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）結晶を用いて形成されている。ＹＡＧロッド３２は、外部から励起光が照射されることによって励起し、励起された原子の数が増えることでエネルギー準位の反転分布を形成する。反転分布を形成した励起媒質には、誘導放出に基づく光増幅作用が生じる。ＹＡＧロッド３２の軸方向には、ミラー３１，３４およびＱスイッチ３３が配置されている。
【００２４】
ミラー３１，３４は、光共振器を形成する。ミラー３１，３４間で十分に励起された励起媒質は光増幅作用があるので、Ｑスィッチ３３による遮断（減衰）がない場合には、レーザ光が発生する。レーザ共振器３Ａでは、１対のミラー３１とミラー３４との間にＹＡＧロッド３２およびＱスイッチ３３が配置されている。具体的には、ミラー３４とＹＡＧロッド３２との間にＱスイッチ３３が配置され、Ｑスイッチ３３とミラー３１との間にＹＡＧロッド３２が配置されている。
【００２５】
Ｑスイッチ（Ｑスイッチ素子）３３は、電気光学結晶を備えている。Ｑスイッチ３３は、Ｑスイッチドライバ２Ａから電圧が印加されている際には、λ／４板（シャッター）として機能する。Ｑスイッチ素子に電圧が印加されている間は、ミラー３１，３４による光共振現象を遮断（減衰）させるので、媒質からのレーザ光発生は抑えられ、レーザ共振器３Ａ内に蓄積される励起エネルギーが大きくなる。この後、Ｑスイッチ素子への電圧の印加が解除されることによって、Ｑスイッチ素子による遮断（減衰）が解除されるのでレーザパルスが出力される。
【００２６】
ミラー３１は、ＹＡＧロッド３２側が凹面ミラーとなっている。ミラー３１のＹＡＧロッド３２側の凹面ミラーは、第１の波長に対して第１の反射率（例えば、９９％）となるようにコーテイングされている。
【００２７】
ミラー３４は、Ｑスイッチ３３側が平面ミラーとなっている。ミラー３４のＱスイッチ３３側の平面ミラーは、第１の波長に対して第１の反射率であり、かつ第２の波長（第１の波長よりも短い波長）に対して第２の反射率（例えば、９０％）となるようにコーテイングされている。レーザ共振器３Ａでは、ミラー３４からレーザ光５が出力される。
【００２８】
図２は、変換部の構成例を示す図である。変換部２６Ａは、例えば、検波回路２６１と低減フィルタ２６２とを用いて構成されている。検波回路２６１は、電力計２５Ａから送られてくる電力の計測結果（信号）からプラスの信号だけを抽出することによって検波を行う。検波回路２６１は、検波した信号を、低減フィルタ２６２に送る。低減フィルタ２６２は、検波回路２６１から送られてきた信号から高周波信号を取り除く。
【００２９】
このように、変換部２６Ａは、電力計２５Ａから送られてくる信号を、検波して高周波信号を取り除くことによって、出力電力を表わす信号に変換する。低減フィルタ２６２は、検出した出力信号をゲインＧ２７に送る。
【００３０】
図３−１は、電力計の原理を説明するための図であり、図３−２は、電力計の回路構成例を示す図である。図３−１および図３−２では、ＣＭ形方向性結合器の構成を示している。
【００３１】
ここでは、進行波が左側から右側に流れ、反射波が右側から左側に流れる場合について説明する。図３−１および図３−２では、Ｑスイッチ３３側（負荷側）のポート（端子）をポートＰ１で示し、高周波増幅器２４側（電源側）のポートをポートＰ２で示している。また、進行波に比例した電力を出力する出力ポートをポートＰ３で示し、反射波に比例した電力を出力する出力ポートをポートＰ４で示している。
【００３２】
本実施の形態では、ポートＰ３が変換部２６Ａに接続され、ポートＰ１がＱスイッチ３３に接続され、ポートＰ２が高周波増幅器２４に接続される。これにより、進行波がポートＰ２からポートＰ１側に流れ、反射波がポートＰ１からポートＰ２側に流れる。この場合において、トランスＴ０には、進行波に比例した電流ＩFと、反射波に比例した電流ＩRとがそれぞれ重なって発生する。
【００３３】
さらに、トランスＴ０の両側に配置されたコンデンサＣ1，Ｃ2からは、それぞれ電流ＩＩ1，Ｉ2が流れる。ここでの電流Ｉ1は、Ｑスイッチ３３側の電流であり、電流Ｉ2は、高周波増幅器２４側の電流である。
【００３４】
例えば、ＶＳＷＲ（Voltage  Standing  Wave  Ratio）（電圧定在波比）がゼロ（反射波無し）の場合、電流ＩRはゼロである。この場合、以下の式（１）および式（２）が成立する。
ＶF＝Ｒ1（Ｉ1＋ＩF）・・・（１）
ＶR＝Ｒ2（Ｉ2−ＩF）・・・（２）
【００３５】
この場合において、Ｉ2＝ＩFとなるよう部品定数が選択されることにより、式（２）においてＶR＝０となる。したがって、負荷側のポートＰ１には、進行波（電力の平方根）の電圧に比例した電圧が出てくるとともに、送信側のポートＰ２には電圧が出てこない。そして、図３−１および図３−２に示した回路は、進行波および反射波に対して対称形を有している。このため、負荷側のポートＰ１からは、進行波の電圧に比例した電圧が出力され、送信側のポートＰ２からは、反射波の電圧に比例した電圧が出力される。図３−２では、図３−１に示したＣＭ形方向性結合器にフェライト製のトロイダルコアＦＴを適用した場合の電力計（通過型電力計）２５Ａを示している。
【００３６】
図４は、ミキサーの構成例を示す図である。図４では、ミキサー２３がダイオードＤＢＭである場合を示している。ミキサー２３は、４本のダイオード５１と、２つの高周波トランスＴ１，Ｔ２とを用いて構成されている。
【００３７】
ミキサー２３へは、原発振回路２１からの高周波信号が入力１端子に入力され、ゲインＨ２２からの電気信号が入力２端子に入力される。ミキサー２３は、入力１、入力２に信号が入力されると、入力１に交流信号が入力された場合、出力側のトランスＴ２から入力１と入力２の信号を乗算した信号を出力する。つまり、入力１の交流信号を入力２で振幅変調をかけた信号が出力として現れる。
【００３８】
つぎに、レーザ発振器１Ａの動作について説明する。制御装置４から出力されたＱスイッチ電力指令Ｘは、Ｑスイッチドライバ２Ａに送られる。Ｑスイッチドライバ２Ａでは、減算器２８が、制御装置４が出力する電気信号（Ｑスイッチ電力指令Ｘ）から、ゲインＧ２７が出力する電気信号を減算し、減算結果（偏差）をゲインＨ２２に出力する。これにより、ゲインＨ２２に、制御装置４からのＱスイッチ電力指令ＸとゲインＧ２７からの電気信号との差分が入力される。
【００３９】
この後、ゲインＨ２２は、入力された電気信号を増幅してミキサー２３に送る。そして、ミキサー２３は、減算後のＱスイッチ電力指令Ｘで原発振回路２１からの高周波信号に振幅変調を掛ける。ミキサー２３で生成された高周波信号は、高周波増幅器２４に送られる。高周波増幅器２４は、ミキサー２３から送られてくる高周波信号を増幅して電力計２５Ａに送る。
【００４０】
そして、電力計２５Ａは、高周波増幅器２４から送られてきた高周波信号をレーザ共振器３Ａに送り出すとともに、送り出す高周波信号の電力を計測する。電力計２５Ａは、電力の計測結果を変換部２６Ａに送る。
【００４１】
これにより、レーザ共振器３Ａは、電力計２５Ａから送られてくる高周波信号の電力に応じた動作（レーザ光５のパルス出力）を行う。このとき、変換部２６Ａは、高周波電力の計測結果を示す信号を生成してゲインＧ２７に送る。ゲインＧ２７は、Ｑスイッチ電力指令と単位系（１Ｖで何Ｗに相当するか）とを合わせる目的で設けられ、入力された信号（電気信号）をゲインＧ倍に増幅して減算器２８に送る。
【００４２】
そして、減算器２８は、制御装置４が出力する電気信号（Ｑスイッチ電力指令Ｘ）から、ゲインＧ２７が出力する電気信号を減算し、減算結果をゲインＨ２２に出力する。これらにより、前記減算結果が小さくなるような作用をもつフィードバック制御系を組むことができる。なお、必要な精度、応答性、制御安定性を満たすようなゲインＨは、事前に設定しておく。この結果、レーザ共振器３ＡのＱスイッチ３３には、フィードバック制御系で安定化された高周波電力が供給される。
【００４３】
このように、Ｑスイッチドライバ２Ａは、レーザ共振器３Ａ（Ｑスイッチ３３）へ投入する高周波電力をリアルタイムで監視し、投入した高周波電力を用いたレーザ共振器３Ａのフィードバック制御を行う。このとき、Ｑスイッチドライバ２Ａは、Ｑスイッチ電力指令Ｘと、変換部２６Ａから出力される検波信号とが同じものとなるよう、レーザ共振器３Ａのフィードバック制御を行う。
【００４４】
これにより、Ｑスイッチドライバ２ＡからＱスイッチ３３へ、所望のＱスイッチ電力指令Ｘに応じた正確かつ安定した電力を供給することができる。このように、レーザ発振器１Ａでは、Ｑスイッチ３３等の個々のユニットが安定化するので、レーザ出力自体の出力も安定化することができる。換言すると、レーザ発振器１Ａは、Ｑスイッチ電力指令Ｘに応じたレーザ光５を安定して出力することができる。一方、本実施の形態のようなフィードバック制御がない場合には、Ｑスイッチに安定した電力を供給することができないので、レーザ光５を安定して出力することができない。
【００４５】
このように、実施の形態１によれば、Ｑスイッチドライバ２ＡからＱスイッチ３３に投入される高周波電力が計測され、計測結果である電力値を用いてＱスイッチ３３がフィードバック制御されるので、Ｑスイッチ３３の動作が安定する。したがって、Ｑスイッチドライバ２Ａは、Ｑスイッチ３３に、所望の波形を有したレーザ光５を安定して出力させることが可能になる。
【００４６】
実施の形態２．
つぎに、図５を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、電力計をＱスイッチドライバとレーザ共振器との間に配置する。そして、レーザ発振器１Ａと同様に、Ｑスイッチに投入される高周波電力が計測され、計測結果を用いてＱスイッチがフィードバック制御される。
【００４７】
図５は、実施の形態２に係るレーザ発振器の構成を示す図である。図５の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ発振器１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００４８】
レーザ発振器１Ｂは、Ｑスイッチドライバ２Ｂと、レーザ共振器３Ｂと、制御装置４と、電力計２５Ｂと、変換部２６Ｂとを備えている。レーザ共振器３Ｂは、レーザ共振器３Ａと同様の構成を有している。
【００４９】
Ｑスイッチドライバ２Ｂは、制御装置４から出力されるＱスイッチ電力指令Ｘを用いて、レーザ共振器３Ｂを駆動制御する。Ｑスイッチドライバ２Ｂは、原発振回路２１と、ゲインＨ２２と、ミキサー２３と、高周波増幅器２４と、ゲインＧ２７と、減算器２８とを有している。
【００５０】
電力計２５Ｂは、Ｑスイッチドライバ２Ｂ（高周波増幅器２４）およびレーザ共振器３Ｂ（Ｑスイッチ３３）に接続されている。高周波増幅器２４は、ミキサー２３から送られてくる高周波信号を増幅して電力計２５Ｂに送る。
【００５１】
電力計２５Ｂは、高周波増幅器２４から送られてきた高周波信号をレーザ共振器３Ｂに送り出すとともに、送り出す高周波信号の電力を計測する。電力計２５Ｂは、電力の計測結果を変換部２６Ｂに送る。
【００５２】
変換部２６Ｂは、電力の計測結果を、電力を表わす信号に変換する。変換部２６Ｂは、電力を表わす信号をゲインＧ２７に送る。ゲインＧ２７は、入力された信号（電気信号）を増幅してミキサー２３に送る。なお、電力計２５Ｂと変換部２６Ｂのいずれか一方は、Ｑスイッチドライバ２Ｂの内部またはレーザ共振器３Ｂの内部に配置されてもよい。レーザ発振器１Ｂの動作については、レーザ発振器１Ａの動作と同様なので、その説明を省略する。
【００５３】
このように、実施の形態２によれば、Ｑスイッチドライバ２ＢからＱスイッチ３３に投入される高周波電力が計測され、計測結果である電力値を用いてＱスイッチ３３がフィードバック制御されるので、Ｑスイッチ３３の動作が安定する。したがって、Ｑスイッチドライバ２Ｂは、Ｑスイッチ３３に、所望の波形を有したレーザ光５を安定して出力させることが可能になる。
【００５４】
実施の形態３．
つぎに、図６を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、電力計をレーザ共振器内に配置する。そして、レーザ発振器１Ａと同様に、Ｑスイッチに投入される高周波電力が計測され、計測結果を用いてＱスイッチがフィードバック制御される。
【００５５】
図６は、実施の形態３に係るレーザ発振器の構成を示す図である。図６の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ発振器１Ａまたは図５に示す実施の形態２のレーザ発振器１Ｂと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５６】
レーザ発振器１Ｃは、Ｑスイッチドライバ２Ｃと、レーザ共振器３Ｃと、制御装置４とを備えている。Ｑスイッチドライバ２Ｃは、制御装置４から出力されるＱスイッチ電力指令Ｘを用いて、レーザ共振器３Ｃを駆動制御する。Ｑスイッチドライバ２Ｃは、Ｑスイッチドライバ２Ｂと同様の構成を有している。
【００５７】
レーザ共振器３Ｃは、Ｑスイッチドライバ２Ｃから送られてくる高周波信号（高周波電力）に応じたレーザ光５を出力する。レーザ共振器３Ｃは、ミラー３１，３４と、ＹＡＧロッド３２と、Ｑスイッチ３３と、電力計２５Ｃと、変換部２６Ｃとを有している。
【００５８】
電力計２５Ｃは、Ｑスイッチドライバ２Ｃ（高周波増幅器２４）およびＱスイッチ３３に接続されている。高周波増幅器２４は、ミキサー２３から送られてくる高周波信号を増幅して電力計２５Ｃに送る。
【００５９】
電力計２５Ｃは、高周波増幅器２４から送られてきた高周波信号をＱスイッチ３３に送り出すとともに、送り出す高周波信号の電力を計測する。電力計２５Ｃは、電力の計測結果を変換部２６Ｃに送る。
【００６０】
変換部２６Ｃは、電力の計測結果を、高周波出力電力を表わす信号に変換する。変換部２６Ｃは、前記信号をゲインＧ２７に送る。制御装置４からのＱスイッチ電力指令と単位系（１Ｖ当たり何Ｗ相当になるか）とを合わせるように、検出された高周波電力を表わす信号にゲインＧ２７を乗じてミキサー２３に送る。
【００６１】
なお、電力計２５Ｃと変換部２６Ｃのいずれか一方は、Ｑスイッチドライバ２Ｃの内部に配置されてもよい。レーザ発振器１Ｃの動作については、レーザ発振器１Ａの動作と同様なので、その説明を省略する。
【００６２】
このように、実施の形態３によれば、Ｑスイッチドライバ２ＢからＱスイッチ３３に投入される高周波電力が計測され、計測結果である電力値を用いてＱスイッチ３３がフィードバック制御されるので、Ｑスイッチ３３の動作が安定する。したがって、Ｑスイッチドライバ２Ｃは、Ｑスイッチ３３に、所望の波形を有したレーザ光５を安定して出力させることが可能になる。
【００６３】
実施の形態４．
つぎに、図７を用いてこの発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、レーザ共振器に投入される高周波電力と、レーザ共振器から出力されるレーザ光とが計測される。そして、計測された高周波電力とレーザ光とを用いて、Ｑスイッチがフィードバック制御される。
【００６４】
図７は、実施の形態４に係るレーザ発振器の構成を示す図である。図７の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ発振器１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００６５】
レーザ発振器１Ｄは、Ｑスイッチドライバ２Ｄと、レーザ共振器３Ｄと、制御装置４Ａと、光検出器（光センサ）６とを備えている。制御装置４は、Ｑスイッチドライバ２Ｄを制御する。レーザ共振器３Ｄは、レーザ共振器３Ａと同様の構成を有している。
【００６６】
光検出器６は、レーザ共振器３Ｄから出力されるレーザ光５のエネルギー量を検出する。光検出器６は、検出したエネルギー量を電気信号に変換してＱスイッチドライバ２Ｄに送る。
【００６７】
Ｑスイッチドライバ２Ｄは、Ｑスイッチドライバ２Ａの構成要素と同一である。制御装置４Ａは、レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５を有している。レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５へは、加工等の用途に応じて逐次必要なレーザ出力を指令する電気信号（レーザパルス波形信号Ｐ）と、光検出器６からの電気信号とが入力される。
【００６８】
レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５は、レーザパルス波形信号Ｐに応じたレーザパルス波形を出力するため、Ｑスイッチへ供給する高周波電力波形に変換する。その際、レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５は、目的のレーザパルス出力になっているか否かを光検出器６と比較し、差異がある場合にはＱスイッチ電力指令を調整してＱスイッチドライバ２Ｄに出力する。
【００６９】
レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５における、前記調整としては、検出したレーザパルス出力が低い場合には、次のレーザパルスのためのレーザ媒質へのエネルギー貯蔵量を増やすため、次のレーザパルス発射までのＱスイッチへ供給する高周波電力を増やし、Ｑスイッチの光減衰量を増加させて対応する。また逆に、検出したレーザパルス出力が低い場合には、次のレーザパルス発射までのＱスイッチへ供給する高周波電力を減らし、Ｑスイッチの光減衰量を減少させて対応するなどの方法で実施される。
【００７０】
つぎに、レーザ発振器１Ｄの動作について説明する。制御装置４から出力されたＱスイッチ電力指令Ｘは、Ｑスイッチドライバ２Ｄに送られる。Ｑスイッチドライバ２Ｄでは、減算器２８が、Ｑスイッチ電力指令Ｘから、ゲインＧ２７が出力する電気信号を減算し、減算結果（偏差）をゲインＨ２２に出力する。
【００７１】
この後、ゲインＨ２２は、入力された電気信号を増幅してミキサー２３に送る。そして、ミキサー２３は、減算後のＱスイッチ電力指令Ｘで原発振回路２１からの高周波信号に振幅変調を掛ける。ミキサー２３で生成された高周波信号は、高周波増幅器２４に送られる。高周波増幅器２４は、ミキサー２３から送られてくる高周波信号を増幅して電力計２５Ａに送る。
【００７２】
そして、電力計２５Ａは、高周波増幅器２４から送られてきた高周波信号をレーザ共振器３Ｄに送り出すとともに、送り出す高周波信号の電力を計測する。電力計２５Ａは、電力の計測結果を変換部２６Ａに送る。
【００７３】
これにより、Ｑスイッチドライバ２Ｄは、電力計２５Ａから送られてくる高周波信号の電力に応じた動作を行う。このとき、変換部２６Ａは、電力の計測結果に対応する検波信号を生成してゲインＧ２７に送る。ゲインＧ２７は、入力された検波信号（電気信号）を増幅してミキサー２３に送る。
【００７４】
そして、さらに、減算器２８は、制御装置４から出力されたＱスイッチ電力指令Ｘから、ゲインＧ２７が出力する電気信号を減算し、減算結果をゲインＨ２２に出力する。この後、Ｑスイッチドライバ２Ｄは、減算器２８の減算結果を用いたＱスイッチへ供給する高周波電力のフィードバック制御を繰り返す。
【００７５】
このように、Ｑスイッチドライバ２Ｄは、レーザ共振器３Ｄへ投入する高周波電力をリアルタイムで監視し、制御装置４Ａは検出されたレーザ光５のエネルギー量を用いたレーザ共振器３Ｄのフィードバック制御を行う。
【００７６】
これにより、Ｑスイッチドライバ２ＤからＱスイッチ３３へ、所望のＱスイッチ電力指令Ｘに応じた正確かつ安定した電力を供給することができる。このように、レーザ発振器１Ｄでは、Ｑスイッチ３３等の個々のユニットが安定化するので、レーザ出力自体の出力も安定化することができる。
【００７７】
このように、実施の形態４によれば、Ｑスイッチドライバ２ＤからＱスイッチ３３に投入される高周波電力が計測され、計測結果である電力値を用いてＱスイッチ３３がフィードバック制御されるので、Ｑスイッチ３３の動作が安定する。したがって、Ｑスイッチドライバ２Ｄは、Ｑスイッチ３３に、所望の波形を有したレーザ光５を安定して出力させることが可能になる。
【００７８】
なお、本実施の形態では、レーザ発振器１Ａ内に光検出器６、レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５を配置したものをレーザ発振器１Ｄとした場合について説明したが、レーザ発振器１Ｂ内に光検出器６、レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５を配置したものをレーザ発振器１Ｄとしてもよい。また、レーザ発振器１Ｃ内に光検出器６、レーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５を配置したものをレーザ発振器１Ｄとしてもよい。また、Ｑスイッチドライバ２Ｄにおいて、光検出器６とレーザ出力−Ｑスイッチ変換部３５との間にゲインを配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係るレーザ発振器およびＱスイッチドライバは、共振器からのレーザ光の出力に適している。
【符号の説明】
【００８０】
１Ａ〜１Ｄ  レーザ発振器、２Ａ〜２Ｄ  Ｑスイッチドライバ、３Ａ〜３Ｄ  レーザ共振器、４  制御装置、５  レーザ光、６  光検出器、２１  原発振回路、２３  ミキサー、２４  高周波増幅器、２５Ａ〜２５Ｃ  電力計、２６Ａ〜２６Ｃ  変換部、２８  減算器、３３  Ｑスイッチ、２６１  検波回路、２６２  低減フィルタ、Ｘ  Ｑスイッチ電力指令。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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