(57)【要約】  本発明は、シードレーザ発振器（２）、１つのレーザパルスまたは一連のレーザパルスを出射するための制御可能なパルスピッカー（４）、出射レーザパルスを増幅するための増幅器ユニット（５、６）であって、パルスピッカー（４）の下流に取り付けられ、少なくとも１つの第１の増幅段（５）および第１の制御可能なポンプレーザ（８）を備える、増幅器ユニット（５、６）を備える短パルスレーザ（１）に関する。短パルスレーザは、増幅後レーザパルスが既定の電力に達するように、パルスピッカー（４）および／または第１のポンプレーザ（８）を制御するように設計された制御ユニット（１０）をさらに備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シードレーザ発振器（２）を備え、１つのレーザパルスまたは一連のレーザパルスを出射するための制御可能なパルスピッカー（４）を備え、前記出射レーザパルスを増幅するための増幅器ユニット（５、６）であって、前記パルスピッカー（４）の下流に接続され、少なくとも１つの第１の増幅段（５）および第１の制御可能なポンプレーザ（８）を備える、増幅器ユニット（５、６）を備える短パルスレーザ（１）であって、増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、前記パルスピッカー（４）および／または前記第１のポンプレーザ（８）を制御するように設計された制御ユニット（１０）をさらに備えることを特徴とする、短パルスレーザ（１）。
【請求項２】
前記パルスピッカー（４）は、音響光学変調器（ＡＯＭ）であり、前記制御ユニット（１０）は、具体的にはＲＦ信号（２３）の振幅および／または周波数を変化させるために、前記音響光学変調器（ＡＯＭ）を駆動する前記ＲＦ信号（２３）を設定するように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項３】
前記第１のポンプレーザは、レーザダイオード（８）であり、前記制御ユニット（１０）は、具体的には前記レーザダイオード（８）に存在する供給電圧のＰＷＭ制御のために、前記レーザダイオード（８）を駆動する信号（２４）を制御するように設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項４】
前記増幅器ユニットは、第２の制御可能なポンプレーザ（例えば、９）を備える第２の増幅段（６）を備え、前記制御ユニット（１０）は、前記増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、前記第２のポンプレーザ（例えば、９）を駆動するように追加設計されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項５】
前記第２のポンプレーザは、レーザダイオード（９）であり、前記制御ユニット（１０）は、具体的には前記レーザダイオード（９）に存在する供給電圧のＰＷＭ制御のために、前記レーザダイオード（９）を駆動する信号（２５）を制御するように設計されることを特徴とする、請求項４に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項６】
前記制御ユニット（１０）は、前記シードレーザ発振器（２）のパルス繰り返し周波数（２１）から開始信号を導出し、前記開始信号から第１の遅延時間（Ｄ０１、Ｄ０２）を決定し、トリガ信号（２３）から第２の遅延時間（Ｄ１１、Ｄ１２）を決定し、事前に定義されたエネルギーの１つの所望のレーザパルスを出射する目的のため、または、各々が事前に定義されたエネルギーの一連の所望のレーザパルスを出射する目的のため、前記遅延開始信号で前記パルスピッカー（４）の制御工程（３３）を開始するように、および、遅延トリガ信号で前記ポンプレーザまたは各ポンプレーザ（例えば、８、９）の制御工程（３４、３５）のいずれの場合も開始するように設計されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項７】
前記制御ユニット（１０）は、一定の制御可能なエネルギーで前記ポンプレーザまたは各ポンプレーザ（例えば、８）の前記制御工程（３４、３５）間で前記増幅器ユニット（例えば、５）を動作するように設計されることを特徴とする、請求項６に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項８】
前記制御ユニット（１０）は、格納された表または機能的な関係によって、前記ポンプレーザ（例えば、８）および／または前記ポンプレーザもしくは各ポンプレーザ（例えば、８、９）に対する制御パラメータを決定するように設計されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項９】
前記制御ユニット（１０）は、前記レーザパルスの前記要求エネルギーに達するために必要とされる前記増幅段または各増幅段（８、９）のリード時間（Ｔ１、Ｔ２）から前記第１の遅延時間（Ｄ０１、Ｄ０２）を決定するように設計されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項１０】
前記制御ユニット（１０）は、前記リード時間（Ｔ１、Ｔ２）から前記第１の遅延時間（Ｄ０１、Ｄ０２）を決定する目的のため、前記増幅段または各増幅段（５、６）に対してポンプレーザとして使用されるレーザダイオード（８、９）の前記供給電圧の前記ＰＷＭ制御の時間帯を考慮に入れるように設計されることを特徴とする、請求項９に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項１１】
１つのレーザパルスまたは一連のレーザパルスを生成するためのパルスレーザダイオードを備え、前記出射レーザパルスを増幅するための増幅器ユニット（５、６）であって、前記パルスレーザダイオードの下流に接続され、少なくとも１つの増幅段（５）および第１の制御可能なポンプレーザ（８）を備える、増幅器ユニット（５、６）を備える短パルスレーザ（１）であって、増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、前記パルスレーザダイオードおよび／または前記第１のポンプレーザ（８）を制御するように設計された制御ユニット（１０）をさらに備えることを特徴とする、短パルスレーザ（１）。
【請求項１２】
請求項３、４、５、７または８のいずれか一項に記載のように開発される、請求項１１に記載の短パルスレーザ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、具体的には産業および科学環境で応用するｐｓ範囲のレーザパルスを生成するための短パルスレーザに関する。この場合、本発明は、優れた経済的実行可能性と同時に、できる限り正確なパルスエネルギーの設定への要望に関係する。
【背景技術】
【０００２】
産業施設では、処理プロセスの間に短パルスレーザの断続的なオン・オフの切り替えが必要である。具体的には、このことは、例えば、ワークピースの刻印または処理の間に必要になる。この目的のため、一般に、個々のレーザパルスをトリガするか、またはそうでなければ、可能な限り一定のもしくは個別にプログラム可能なパルスエネルギーを有する一連のレーザパルスを呼び出す必要がある。
【０００３】
連続して励起される増幅器システムの場合は、事前に定義されたエネルギーのレーザパルスを設定するための断続的なオン・オフの切り替えプロセスが問題を引き起こす。動作中断の間、すなわち、シードレーザ発振器の非マスキングレーザパルスの位相では、エネルギーは増幅器システムのアクティブな媒体に蓄積される。この蓄積されたエネルギーは、動作中断の終了後に再びシードレーザ発振器からのレーザパルスが増幅器を急速に通過する場合は、たとえシードレーザ発振器からのレーザパルスが一定のエネルギーを有するとしても、第１の増幅レーザパルスのエネルギーの大幅な増大につながる。
【０００４】
論じられる問題に対して現在知られている一解決策は、一定のエネルギーのレーザパルスを含むパルス列につながる、固定された設定可能な繰り返し周波数のパルス列での増幅器チェーンの連続動作を提供する。これらのレーザパルスは、適切な光スイッチによって、具体的には、電気光学または音響光学変調器（ＥＯＭ、ＡＯＭ）によって、後に変調されるかまたは断続的なオン・オフの切り替えが行われる。
【０００５】
短パルスレーザの連続動作は、不利に、望ましくない高い動作コストにつながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、可能な限り経済的に実行可能な動作と併せて、レーザパルスのパルスエネルギーをできる限り正確に設定することを可能にする短パルスレーザを指定するという目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴による本発明の第１の変形形態によって達成される。それに従って、シードレーザ発振器を備え、１つのレーザパルスまたは一連のレーザパルスを出射するための制御可能なパルスピッカーを備え、出射レーザパルスを増幅するための増幅器ユニットであって、パルスピッカーの下流に接続され、少なくとも１つの第１の増幅段および第１の制御可能なポンプレーザを備える、増幅器ユニットを備える短パルスレーザであって、増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、パルスピッカーおよび／または第１のポンプレーザを制御するように設計された制御ユニットをさらに備える、短パルスレーザが提供される。
【０００８】
言い換えれば、本発明は、パルスピッカーおよび／または第１のポンプレーザの対応する制御による、シードレーザ発振器と増幅器ユニットとの間のパルスピッカーの電力および／または増幅器ユニットの電力の変調を提供する。パルスピッカーとポンプレーザの両方の対応する駆動により、増幅レーザパルスが所望の事前に定義されたパルスエネルギーを有するように、シードレーザ発振器から出て出射されたレーザパルスのエネルギーに影響を及ぼすことも、同エネルギーを変動することも可能になる。具体的には、本発明は、パルスピッカーおよび／または第１のポンプレーザの駆動の間に、増幅器ユニットのアクティブな媒体に蓄積されたエネルギーを考慮に入れることを可能にし、その結果、出射レーザパルスがオフに切り替えられたまさにその後、すなわち、動作中断後、再びオンに切り替えると同時に、第１の増幅レーザパルスは所望のパルスエネルギーを有する。それに従って、動作中断の間、シードレーザ発振器から出て出射されたパルス列で増幅器ユニットを動作する必要はなくなる。
【０００９】
しかし、具体的には、本発明は、指定された制御によって各々が事前に定義されて自由に選択されたレーザパルスを有するパルス列を生成することも可能にする。物理的データ、あるいは、アクティブな媒体および／または光スイッチもしくはパルスピッカーのそれぞれの動作状態を考慮に入れるのに必要とされる制御パラメータは、例えば、不揮発性メモリに格納することも、相応に格納された機能的な関係によって入手することもできる。
【００１０】
シードレーザ発振器は、具体的にはモードロックのソリッドステートレーザとしてまたはモードロックのファイバレーザとして具体化することができる。その上、原理上、他の適切なシードパルス源も考えられる。
【００１１】
本発明は、特定のパルスピッカーまたは光スイッチに固執するものではない。原理上、対応する駆動により出射レーザパルスのエネルギーの変調を可能にするすべての光スイッチが適している。好ましくは、パルスピッカーは音響光学変調器であり、制御ユニットは、具体的にはＲＦ信号の振幅および／または周波数を変化させるために、音響光学変調器を駆動するＲＦ信号を設定するように設計される。ＲＦ信号の振幅および／または周波数により、出射レーザパルスのエネルギーは、予測通りに比較的簡単な方法で設定することができる。
【００１２】
さらに好ましくは、第１のポンプレーザは、レーザダイオードであり、制御ユニットは、具体的にはレーザダイオードに存在する供給電圧のＰＷＭ（パルス幅変調）制御のために、レーザダイオードを駆動する信号を制御するように設計される。供給電圧の対応するＰＷＭ制御により、ポンプレーザのレーザ放射のエネルギーが直接の影響を受け、その結果、増幅レーザパルスのパルスエネルギーが設定可能または予測可能になる。
【００１３】
さらなる有利な構成では、増幅器ユニットは、第２の制御可能なポンプレーザを備える第２の増幅段を備え、制御ユニットは、増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、第２のポンプレーザを駆動するように追加設計される。これにより、レーザパルスのパルスエネルギーを設定する追加の可能性を提供することができる。
【００１４】
好ましくは、第２のポンプレーザもレーザダイオードであり、制御ユニットは、具体的にはレーザダイオードに存在する供給電圧のＰＷＭ制御のために、レーザダイオードを駆動する信号を制御するように設計される。
【００１５】
有利には、制御ユニットは、シードレーザ発振器のパルス繰り返し周波数から開始信号を導出し、開始信号から第１の遅延時間を決定し、トリガ信号から第２の遅延時間を決定し、事前に定義されたエネルギーの１つの所望のレーザパルスを出射する目的のため、または、各々が事前に定義されたエネルギーの一連の所望のレーザパルスを出射する目的のため、遅延開始信号でパルスピッカーの制御工程を開始するように、および、遅延トリガ信号でそのポンプレーザまたは各ポンプレーザの制御工程のいずれの場合も開始するように設計される。
【００１６】
言い換えれば、パルスピッカーの制御工程は、シードレーザ発振器のパルスシーケンスと同期化され、その結果、対応する第１の遅延時間後、パルス列からの１つのレーザパルスまたは一連のレーザパルスは、同期して出射される。この場合、例示として、パルスピッカーのための駆動信号（例えば、音響光学変調器のためのＲＦ信号など）は、その振幅において相応に変調される。具体的には、この場合は、出射の目的のためにそれぞれ変調されたＲＦ信号の幅がシードレーザ発振器のパルス列のレーザパルス間の間隔より短く、前記信号は好ましくはバースト信号によって提供されることを保証することを考慮すべきである。その結果、増幅後の所望のエネルギーを有する個々のパルスおよび個々のパルスの確固とするプログラム可能な連続体を出射することが可能である。ポンプレーザの制御工程は、対応する第２の遅延時間を有する外部のトリガ信号と関連付けられる。第１および第２の遅延時間の相互作用によって達成されることは、レーザパルスを出射する前およびリード時間を経て増幅器ユニットを経由する前に、ポンプエネルギーがアクティブな媒体に既に導入されており、その結果、所望の増幅が通過の間に起こることである。
【００１７】
好ましくは、増幅器ユニットは、動作中断の間、すなわち、出射シードレーザパルスがない時に、一定のエネルギーで動作され、その結果、アクティブな媒体は、所望の温度で維持される。ポンプレーザ光のエネルギーは、制御工程で増加される。例示として、レーザダイオードの場合、このことは、供給電圧のＰＷＭ信号位相内のオンに切り替えられる時間（電圧が存在する）を増加することによって行われる。
【００１８】
有利には、制御ユニットは、増幅レーザパルスの要求エネルギーに達するために必要とされる増幅器ユニットのリード時間を考慮に入れて、シードレーザ発振器のパルスシーケンスと関連付けられた第１の遅延時間を決定するように設計される。その結果、それぞれの増幅器媒体に蓄積させることができるエネルギーが参照される。リード時間の間、レーザパルスが、増幅のため、第１の遅延時間の後、シードレーザ発振器から出て出射される前に、ポンプエネルギーは増幅器ユニットに既に導入されている。
【００１９】
便宜上、制御ユニットは、リード時間から第１の遅延時間を決定する目的のため、ポンプレーザとして使用されるレーザダイオードの供給電圧のＰＷＭ信号を追加的に考慮に入れるようにさらに設計される。言い換えれば、外部のトリガ信号が受信された後、ＰＷＭ信号を用いて、レーザダイオードの制御工程の次の可能な開始のタイミング（すなわち、第２の遅延時間）が決定され、提供されるリード時間を加えて必要な第１の遅延時間が決定される。
【００２０】
特定のパルス構成に必要な遅延時間およびリード時間を決定するために必要なパラメータおよび関係は、物理的データ、あるいは、アクティブな媒体および／または光スイッチもしくはパルスピッカーのそれぞれの動作状態を考慮に入れて、既に言及されているが、好ましくは、不揮発性メモリに格納されるか、または、相応に格納された機能的な関係から入手される。
【００２１】
序論で言及された目的は、請求項１１の特徴による本発明の第２の変形形態によって達成される。それに従って、１つのレーザパルスまたは一連のレーザパルスを生成するためのパルスレーザダイオードを備え、出射レーザパルスを増幅するための増幅器ユニットであって、パルスレーザダイオードの下流に接続され、少なくとも１つの増幅段および第１の制御可能なポンプレーザを備える、増幅器ユニットを備える短パルスレーザであって、増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、パルスレーザダイオードおよび／または第１のポンプレーザを制御するように設計された制御ユニットをさらに備える、短パルスレーザが提供される。
【００２２】
言い換えれば、本事例では、シードレーザ発振器は、シードレーザ源として機能するパルスレーザダイオードに置き換えられる。パルスレーザダイオードの場合、パルスピッカーの機能性はパルスレーザダイオードによってそれなりに提供されるため、パルスピッカーを取り除くことができる。増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するためのパルスレーザダイオードの制御は、レーザダイオードを駆動する電流の振幅の設定によって行われる。具体的には、パルスレーザダイオードは、いわゆる利得スイッチレーザダイオードとして具体化される。
【００２３】
パルスレーザダイオードのトリガ、および、そのポンプレーザまたは各ポンプレーザの制御工程のトリガは、好ましくは、外部のトリガ信号から直接導出される。
【００２４】
本事例で説明される第２の変形形態は、第１の変形形態と同じ基本的な発明概念に基づく。パルスピッカーの代わりに、パルスレーザダイオードは、直接、パルスエネルギーの適合のために駆動される。第２の変形形態は、パルスピッカーに関連しない第１の変形形態のすべての上記で説明された有利な構成と組合せ可能または開発可能である。
【００２５】
本発明の例示的な実施形態は、図面によってさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】出射レーザパルスのエネルギー制御を備えた短パルスレーザの基本的な構造を概略的に示す。
【図２】個々のパルス、自由にプログラム可能なパルスシーケンスおよび定義されたパルス列のエネルギー制御を解明するための様々な信号シーケンスを示す。
【図３】個々のパルス、自由にプログラム可能なパルスシーケンスおよび定義されたパルス列のエネルギー制御を解明するための様々な信号シーケンスを示す。
【図４】個々のパルス、自由にプログラム可能なパルスシーケンスおよび定義されたパルス列のエネルギー制御を解明するための様々な信号シーケンスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、出射レーザパルスのエネルギー制御を備えた短パルスレーザ１の基本的な構造を概略的に明らかにする。示される短パルスレーザ１は、シードレーザ発振器２を備え、シードレーザ発振器２の連続パルス列から、個々のレーザパルス、レーザパルスの連続体またはパルスシーケンスを、パルスピッカー４によって出射することができる。例えば、ファイバ増幅器またはソリッドステート増幅器として実現することができる１つまたは多数の増幅段５、６は、出射レーザパルスを増幅するために提供される。
【００２８】
シードレーザ発振器２は、例えば、モードロックのソリッドステートレーザとして提供され、相応に反射可能なコーティングが施されたエンドミラーが、レーザパルスを出して出射するために提供される。パルスを生成するため、レーザ発振器に可飽和吸収体が提供される。例示として、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶が、レーザ活性固体として使用される。可飽和吸収体は、例えば、ＩｎＧａＡｓなどの適切な半導体材料である。１０６４ｎｍの波長では、シードレーザ発振器２は、例えば、１０ｐｓ〜１ｎｓのパルス長およびサブｎＪ範囲のパルスエネルギーを有するパルスを供給する。シードレーザ発振器２のパルス繰り返し率は、例えば、６５ＭＨｚである。
【００２９】
音響光学変調器（ＡＯＭ）は、パルスピッカー４として使用される。ＲＦ信号により、そのような変調器で音波が生成され、そこでは、音波レーザパルスが回折され、それにより出射される。０Ｈｚ（個々のパルス）〜２０ＭＨｚのパルス繰り返し率を有するパルスシーケンスは、パルスピッカー４によって出射することができる。出射パルスは、第１の増幅段５で約５００ｎＪに前置増幅することができる。第２の増幅段６を通過した後、最大１ｍＪのパルスエネルギーを得ることができる。レーザダイオード８、９は、第１の増幅段５と第２の増幅段６の両方に対してポンプレーザとして使用される。
【００３０】
事前に定義されたエネルギーの個々のパルスまたは各々が事前に定義されたエネルギーの個々のパルスの連続体を出射する目的のため、短パルスレーザ１は、制御ユニット１０を備える。この場合、制御ユニット１０は、制御エンジニアリングの観点から、シードレーザ発振器２と、パルスピッカー４の音響光学変調器７と、第１の増幅段５および第２の増幅段６のレーザダイオード８、９とに接続される。
【００３１】
それぞれの制御パラメータを決定する目的のため、中央のマイクロコントローラ１２を備える。この目的のため、マイクロコントローラ１２は、レーザ発振器のパルスシーケンスから直接導出される同期信号（ＳＹＮＣ）をシードレーザ発振器２から受信する。ＲＦ信号の変調（ＲＦ  ＡＯＭ）により、パルスピッカー４の音響光学変調器７は、目標とする方法でレーザパルスを出射する目的のために駆動される。この場合、出射レーザパルスのエネルギーは、ＲＦ信号の対応する振幅変調によって制御される。増幅段５、６のレーザダイオード８および９は、いずれの場合も、パルス幅変調電圧信号（ＰＷＭダイオード１、ＰＷＭダイオード２）によって駆動される。レーザダイオード８、９によってそれぞれの増幅器ユニットに導入されるポンプパワーひいてはそれぞれの利得係数は、オンに切り替えられる時間の変動（ＰＷＭ制御）によって電圧信号で制御される。１つのレーザパルスまたはレーザパルスの連続体の出射は、外部のトリガ１４に応答して行われる。制御信号の各々は、その位置または位相１５、１７、１９、および、その振幅１６、１８、２０に関して設定可能である。
【００３２】
格納された表または機能的な関係を用いて決定される、それぞれの制御信号の遅延時間、位相および振幅に対する設定パラメータにより達成されることは、パルスピッカー４によって出射されたレーザパルスは、増幅器ユニット５、６を通過した後、事前に定義されたエネルギーを有することである。同じことが、パルスの連続体に相応に適用される。具体的には、パルスの連続体では、個々のレーザパルス自体の各々には、特定のエネルギーを割り当てることができる。したがって、自由にプログラム可能なエネルギーを有するパルスシーケンスの生成が可能である。
【００３３】
図２〜４は、いずれの場合も、５つの信号連続体を用いて、図１に対応する短パルスレーザ１のための出射レーザパルスのエネルギー制御の基本概念を再び示す。ここでは、図２は、所望のエネルギーの個々のパルスを出射するための制御を示す。図３は、各々が任意に事前に定義されたエネルギーのパルスの連続体を出射するための制御を示す。図４は、連続して増加するエネルギーを有するパルスの連続体を出射するための制御を示す。
【００３４】
シードレーザ発振器２のパルスシーケンス３０は、主要な同期信号またはマスタクロック２１として機能する。同期信号２１は、パルス繰り返し率に対応する６５ＭＨｚの周波数を相応に有する。事前に定義されたエネルギーを有する１つのレーザパルスまたは各々が事前に定義されたエネルギーを有するレーザパルスの連続体の出力は、外部のトリガ信号２２によって要求される。要求に対し、トリガ信号２２は、正の高レベル３２を有する。１つのレーザパルスまたはレーザパルスの連続体の出射は、パルスピッカー４の音響光学変調器７に存在するＲＦ信号２３によって行われる（図１を参照）。この目的のため、対応するバースト信号３３、すなわち、時間的に区切られた振幅変調ＲＦ信号が生成される。ここでは、搬送波周波数は２６０ＭＨｚであり、これは、同期信号２１の周波数の４倍に相当する。その結果、バースト信号３３は、比較的簡単に出射されるレーザパルスと同期化することができる。その上、増幅段５、６のレーザダイオード８、９に存在するパルス幅変調電圧信号２４および２５が示されている。そのＰＷＭ信号の変動、すなわち、オンに切り替えられる時間の変動が明らかになる。
【００３５】
トリガ信号２２における高レベル３２の正の端部から進むと、第１の増幅段５および第２の増幅段６に対するリード時間Ｔ１およびＴ２はそれぞれ、所望のパルスエネルギーに応じて決定される。リード時間Ｔ１、Ｔ２により、例えば増幅器媒体の発光期間を含めることで、蓄積可能なポンプエネルギーが考慮に入れられる。レーザダイオード８、９の対応する制御工程３４、３５をオンに切り替えるためにいずれの場合にも依然として必要とされる遅延時間Ｄ１１およびＤ１２が、ＰＷＭ信号２４、２５を考慮に入れてさらに決定される。制御工程３４、３５では、ＰＷＭサイクル内の電圧信号のオンに切り替えられる時間は、ポンプエネルギーを導入する目的のために増加される。動作中断中、すなわち、制御工程３４、３５外では、増幅器ユニット５、６を所望の温度で維持するため、レーザダイオード８、９は低減電圧で動作される（オン時間が低減される）。
【００３６】
ＰＷＭ信号を変化させるために必要なリード時間Ｔ１、Ｔ２および必要な遅延時間Ｄ１１、Ｄ１２に応じて、第１の遅延時間Ｄ０１およびＤ０２がさらに決定され、第１の遅延時間Ｄ０１およびＤ０２は、依然として増幅すべきレーザパルスを出射するため、バースト信号３３に対する位相角および開始の瞬間を指定する。この場合、第１の遅延時間Ｄ０１およびＤ０２は、同期信号２１によって、シードレーザ発振器２のパルス連続体３０と直接関連付けられる。それに従って、シードレーザ発振器２から出て出射すべきレーザパルス３０と同期して、バースト信号３３を生成することができる。
【００３７】
第１の遅延時間Ｄ０１、Ｄ０２、第２の遅延時間Ｄ１１、Ｄ１２、および、リード時間Ｔ１、Ｔ２を設定することにより最終的に達成されることは、バースト信号３３によって、適切なエネルギーのレーザパルスが、後続の増幅段５、６において要求される最終エネルギーへの所望の増幅を得られるように出射されることである。
【００３８】
事前に定義されたエネルギーの個々のレーザパルスに対し、図２に従って、第２の遅延時間Ｄ１１、Ｄ１２が経過した後、レーザダイオード８、９は、オン時間を延長することによって供給電圧を増加することで、それらの制御工程３４、３５でいずれの場合も動作される。第１の遅延時間Ｄ０１、Ｄ０２を用いて定義されたバースト信号３３により、パルス連続体３０からの個々のレーザパルスが出射され、増幅段５、６に蓄積されたポンプエネルギーによって予測通り増幅される。これにより、所望のエネルギーを有する個々の出射パルスが生じる。
【００３９】
図３に従って、各々が自由にプログラムされたエネルギーを有するパルスの連続体が出射されるように、電圧信号２４、２５は、対応するＰＷＭパターンで動作される。出射の目的のため、各々がパルス連続体３０と同期化される一連のバースト信号３３が生成され、前記信号の振幅は、異なる方法で変調される。
【００４０】
図４では、ＰＷＭクロッキングのオン時間は、レーザダイオード８、９の制御工程３４、３５において連続して増加される。同様に、バースト信号３３の連続体では、その振幅は、連続して増加される。これにより、制御の下でエネルギーが連続して増加するレーザパルスの出射連続体が生じる。
【符号の説明】
【００４１】
１  短パルスレーザ
２  シードレーザ発振器
４  パルスピッカー
５  第１の増幅段
６  第２の増幅段
７  ＡＯＭ
８  第１のレーザダイオード
９  第２のレーザダイオード
１０  制御ユニット
１２  マイクロコントローラ
１４  外部のトリガ
１５  ＲＦ信号の位置
１６  ＲＦ信号の振幅
１７、１９  ＰＷＭの位置
１８、２０  ＰＷＭの振幅
２１  同期信号（マスタクロック）
２２  外部のトリガ信号
２３  ＲＦ信号ＡＯＭ
２４  ＰＷＭダイオード１、第１の増幅段
２５  ＰＷＭダイオード２、第２の増幅段
３０  パルスの連続体
３２  高レベル
３３  バースト
３４  制御工程
３５  制御工程
Ｄ０１、Ｄ０２  第１の遅延時間
Ｄ１１、Ｄ１２  第２の遅延時間
Ｔ１、Ｔ２  リード時間
【図１】
2015519757.tif 000003
【図２】
2015519757.tif 000004
【図３】
2015519757.tif 000005
【図４】
2015519757.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月13日(2014.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シードレーザ発振器（２）を備え、１つのレーザパルスまたは一連のレーザパルスを出射するための制御可能なパルスピッカー（４）を備え、前記出射レーザパルスを増幅するための増幅器ユニット（５、６）であって、前記パルスピッカー（４）の下流に接続され、少なくとも１つの第１の増幅段（５）および第１の制御可能なポンプレーザ（８）を備える、増幅器ユニット（５、６）を備える短パルスレーザ（１）であって、増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、前記パルスピッカー（４）および前記第１のポンプレーザ（８）を制御するように設計された制御ユニット（１０）をさらに備え、前記制御ユニット（１０）は、前記シードレーザ発振器（２）のパルス繰り返し周波数（２１）から開始信号を導出し、前記開始信号から第１の遅延時間（Ｄ０１、Ｄ０２）を決定し、トリガ信号（２２）から第２の遅延時間（Ｄ１１、Ｄ１２）を決定し、事前に定義されたエネルギーの１つの所望のレーザパルスを出射する目的のため、または、各々が事前に定義されたエネルギーの一連の所望のレーザパルスを出射する目的のため、前記遅延開始信号で前記パルスピッカー（４）の制御工程（３３）を開始するように、および、遅延トリガ信号で前記第１のポンプレーザ（８）の制御工程（３４）のいずれの場合も開始するように設計されることを特徴とする、短パルスレーザ（１）。
【請求項２】
前記パルスピッカー（４）は、音響光学変調器（ＡＯＭ）であり、前記制御ユニット（１０）は、具体的にはＲＦ信号（２３）の振幅および／または周波数を変化させるために、前記音響光学変調器（ＡＯＭ）を駆動する前記ＲＦ信号（２３）を設定するように設計されることを特徴とする、請求項１に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項３】
前記第１のポンプレーザは、レーザダイオード（８）であり、前記制御ユニット（１０）は、具体的には前記レーザダイオード（８）に存在する供給電圧のＰＷＭ制御のために、前記レーザダイオード（８）を駆動する信号（２４）を制御するように設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項４】
前記増幅器ユニットは、第２の制御可能なポンプレーザ（例えば、９）を備える第２の増幅段（６）を備え、前記制御ユニット（１０）は、前記増幅後レーザパルスの事前に定義されたエネルギーに達するため、前記第２のポンプレーザ（例えば、９）を駆動するように追加設計されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項５】
前記第２のポンプレーザは、レーザダイオード（９）であり、前記制御ユニット（１０）は、具体的には前記レーザダイオード（９）に存在する供給電圧のＰＷＭ制御のために、前記レーザダイオード（９）を駆動する信号（２５）を制御するように設計されることを特徴とする、請求項４に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項６】
前記制御ユニット（１０）は、一定の制御可能なエネルギーで前記ポンプレーザまたは各ポンプレーザ（例えば、８）の前記制御工程（３４、３５）間で前記増幅器ユニット（例えば、５）を動作するように設計されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項７】
前記制御ユニット（１０）は、格納された表または機能的な関係によって、前記ポンプレーザ（例えば、８）および／または前記ポンプレーザもしくは各ポンプレーザ（例えば、８、９）に対する制御パラメータを決定するように設計されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項８】
前記制御ユニット（１０）は、前記レーザパルスの前記要求エネルギーに達するために必要とされる前記増幅段または各増幅段（８、９）のリード時間（Ｔ１、Ｔ２）から前記第１の遅延時間（Ｄ０１、Ｄ０２）を決定するように設計されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の短パルスレーザ（１）。
【請求項９】
前記制御ユニット（１０）は、前記リード時間（Ｔ１、Ｔ２）から前記第１の遅延時間（Ｄ０１、Ｄ０２）を決定する目的のため、前記増幅段または各増幅段（５、６）に対してポンプレーザとして使用されるレーザダイオード（８、９）の前記供給電圧の前記ＰＷＭ制御の時間帯を考慮に入れるように設計されることを特徴とする、請求項８に記載の短パルスレーザ（１）。
【国際調査報告】
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