(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ共振器内にＱスイッチを設け、所望の繰り返し周波数を有するパルス信号で振幅変調された一定周波数の高周波電気信号を前記Ｑスイッチに供給し、前記パルス信号の振幅を制御することにより、前記レーザ共振器より発振出力されるＱスイッチパルスレーザ光のピークパワーを制御するようにしたＱスイッチ型レーザ装置において、
前記繰り返し周波数を有し、かつ一定の振幅を有する矩形波形の基準パルスを生成する基準パルス信号生成手段と、
演算増幅器とこの演算増幅器に接続される入力抵抗および帰還抵抗とを含み、前記入力抵抗の抵抗値と前記帰還抵抗の抵抗値との比率に応じた増幅率で前記基準パルスを増幅して、前記パルス信号を出力するパルス増幅回路と、
電気的に駆動されて発光する発光素子と、
前記帰還抵抗に含まれ、前記発光素子より光を照射されるとその照度に応じて抵抗値が変化する第１の光導電性抵抗素子と、
前記発光素子を電気的に駆動し、かつ前記演算増幅器の出力端子より所望の振幅を有する前記パルス信号が得られるように前記発光素子の光出力を制御する光出力制御回路と
を具備することを特徴とするＱスイッチ型レーザ装置。
【請求項２】
レーザ共振器内にＱスイッチを設け、所望の繰り返し周波数を有するパルス信号で振幅変調された一定周波数の高周波電気信号を前記Ｑスイッチに供給し、前記パルス信号の振幅を制御することにより、前記レーザ共振器より発振出力されるＱスイッチパルスレーザ光のピークパワーを制御するようにしたＱスイッチ型レーザ装置において、
前記繰り返し周波数を有し、かつ一定の振幅を有する矩形波形の基準パルスを生成する基準パルス信号生成手段と、
演算増幅器とこの演算増幅器に接続される入力抵抗および帰還抵抗とを含み、前記入力抵抗の抵抗値と前記帰還抵抗の抵抗値との比率に応じた増幅率で前記基準パルスを増幅して、前記パルス信号を出力するパルス増幅回路と、
電気的に駆動されて発光する発光素子と、
前記入力抵抗に含まれ、前記発光素子より光を照射されるとその照度に応じて抵抗値が変化する第１の光導電性抵抗素子と、
前記発光素子を電気的に駆動し、かつ前記演算増幅器の出力端子より所望の振幅を有する前記パルス信号が得られるように前記発光素子の光出力を制御する光出力制御回路と
を具備することを特徴とするＱスイッチ型レーザ装置。
【請求項３】
前記光出力制御回路が、前記発光素子の光出力を制御するための電圧レベルを有する制御信号と一定の基準電圧とを入力し、その差分を増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器の出力電流を増幅して前記発光素子を駆動するための駆動電流を出力する電流ブースタとを有することを特徴とする請求項１または２に記載のＱスイッチ型レーザ装置。
【請求項４】
前記光出力制御回路が、前記差動増幅器の前記制御信号を入力する入力端子と所定の基準電圧を与える端子との間に接続され、かつ前記第１の光導電性抵抗素子と一緒に前記発光素子からの光を照射されその照度に応じて抵抗値が変化する第２の光導電性抵抗素子とを有することを特徴とする請求項３に記載のＱスイッチ型レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【００１０】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｑスイッチパルスレーザ光を発振出力するＱスイッチ型のレーザ装置に関する。
【００２０】
【従来の技術】
ＹＡＧレーザ装置等の固体レーザ装置は、Ｑスイッチを用いることで、連続発振を尖頭出力値の高い高速繰返しパルス発振に変えることが可能である。ＹＡＧレーザ装置には、一般に、超音波によるブラッグ回折を利用する音響光学Ｑスイッチが使われている。
【００３０】
図８に示すように、音響光学Ｑスイッチ１００は、入射面および出射面に反射防止膜１０２を施された偏光媒体である合成石英ガラス１０４と、この石英ガラス１０４の一面（底面）に接着層１０６を介して結合された超音波発生用の圧電体１０８と、高周波整合回路１１０とから構成される。
【００４０】
Ｑスイッチ・ドライバ１１２よりたとえば２４ＭＨｚ、５０Ｗの高周波電気信号ＥＳが整合回路１１０を介して圧電体１０８に与えられると、ピエゾ効果によって高周波電気信号ＥＳが超音波ＡＳに変換され、その超音波ＡＳが石英ガラス１０４内を伝播する。そうすると、光弾性効果により石英ガラス１０４内に周期的な屈折率分布が生じ、ここに適当な角度で光ＬＢi を入射させると、入射した光ＬＢi がＬＢR のように回折される（音響光学効果）。
【００５０】
図９にＹＡＧレーザ共振器の構成を示す。楕円反射鏡筒１１４内の一対の楕円焦点位置にＹＡＧロッド１１６および励起ランプ１１８が平行に配置される。ＹＡＧロッド１１６の両端面と対向して出力ミラー１２０および全反射ミラー１２２が配置され、ＹＡＧロッド１１６の一端面と出力ミラー１２０との間にＱスイッチ１００が配置される。
【００６０】
上記のように高周波電気信号ＥＳがＱスイッチ１００に入力されて石英ガラス１０４内を超音波ＡＳが伝播すると、ＹＡＧロッド１１６からのレーザ光ＬＢi の一部がＱスイッチ１００で回折され、レーザ共振器の損失が増加してＱ値が下がり、レーザ発振が停止する。
【００７０】
しかし、レーザ発振が止まっても、励起ランプ１１８によるＹＡＧロッド１１６の励起は継続されているため、レーザ発振器内の励起エネルギーは増大し、かつ蓄積される。そして、この蓄積された励起エネルギーが十分に大きくなった時に高周波電気信号ＥＳを遮断して急激にＱ値を戻すと、レーザ共振器でパルス発振が起こり、きわめてピークパワー（尖頭出力）の高いＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ が得られる。
【００８０】
実際の応用では、図１０に示すような所望の繰り返し周波数（変調周波数）を有するパルス信号ＭＰで振幅変調された高周波電気信号ＥＳをＱスイッチ１００に供給し、これによって該繰り返し周波数でＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ を発振出力させるようにしている。
【００９０】
ところが、このようなＱスイッチ型の固体レーザ装置では、励起エネルギー蓄積時間（高周波電気信号ＥＳのオン期間）の長さに依存して、その直後のＱスイッチング開始時の反転分布が変化し、Ｑスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーが変化するという特性がある。
【０１００】
このため、レーザ発振の開始または再開直後では概してレーザ共振器内の蓄積エネルギーが飽和値になっている状態でＱスイッチングが行われるのに対して、それ以降の定常時では概して蓄積エネルギーが飽和値に達する前にＱスイッチングが行われるので、図１０に示すように最初のＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーが定常時のものよりも異常に高くなりやすい。
【０１１０】
このようなＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーにおける不所望なばらつきは、実際の応用たとえばレーザマーキング装置では印字ドットのばらつきを来すため、好ましくない現象とされている。
【０１２０】
そこで、Ｑスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーを自在に可変制御するための技法が従来より種々考案されている。その中の１つの方式は、図１１に示すように、パルス信号ＭＰの振幅を可変制御して、高周波電気信号ＥＳのオフ期間中の振幅を定常レベル（オン期間中のレベル）と零レベルとの間で所望のレベルに選択する方法である。
【０１３０】
この方式によれば、変調パルスＭＰの振幅レベルが所定のしきい値ＡS よりも高いときは、オフ期間中の高周波電気信号ＥＳの振幅レベルは零になり、レーザ共振器のＱ値は最大値に戻される。しかし、変調パルスＭＰの振幅レベルがしきい値ＡS よりも低いときは、その変調パルスＭＰで振幅変調された高周波電気信号ＥＳの振幅レベルは零まで下がらず不完全なオフ状態となり、Ｑ値は中間値までしか戻らない。これにより、Ｑスイッチパルス発振が弱まり、Ｑスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーが抑制される。
【０１４０】
この方式を用いると、図１１に示すように、レーザ発振の開始または再開直後からＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーを一定に揃えることが可能である。あるいは、定常時において、特定のＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーを他のもののピークパワーよりも所定値だけ高くしたり低くすることも可能である。
【０１５０】
従来のこの種固体レーザ装置では、上記の方式を実現するために、変調パルス生成回路において、パルス増幅回路を構成する演算増幅器に接続される入力抵抗または帰還抵抗をアナログスイッチ等の切換手段で切り換えて、増幅率を可変制御することによって、変調パルスＭＰの振幅を可変制御するようにしていた。
【０１６０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のＱスイッチ型レーザ装置では、回路規模や周波数特性等の制限から演算増幅器の入力抵抗または帰還抵抗を段階的（通常は２〜３段階程度）にしか切り換えできないため、変調パルスＭＰの振幅を精細に可変制御することが難しく、ひいてはＱスイッチパルスレーザ光のピークパワーを精細に可変制御することが難しかった。
【０１７０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、レーザ発振器内のＱスイッチに供給される高周波電気信号を振幅変調するための変調用パルス信号の振幅を精細かつ高精度に制御し、Ｑスイッチパルスレーザ光のピークパワーを精細かつ高精度に制御できるようにしたＱスイッチ型レーザ装置を提供することを目的とする。
【０１８０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、レーザ共振器内にＱスイッチを設け、所望の繰り返し周波数を有するパルス信号で振幅変調された一定周波数の高周波電気信号を前記Ｑスイッチに供給し、前記パルス信号の振幅を制御することにより、前記レーザ共振器より発振出力されるＱスイッチパルスレーザ光のピークパワーを制御するようにしたＱスイッチ型レーザ装置において、前記繰り返し周波数を有し、かつ一定の振幅を有する矩形波形の基準パルスを生成する基準パルス信号生成手段と、演算増幅器とこの演算増幅器に接続された入力抵抗および帰還抵抗とを含み、前記入力抵抗の抵抗値と前記帰還抵抗の抵抗値との比率に応じた増幅率で前記基準パルスを増幅して前記パルス信号を出力するパルス増幅回路と、電気的に駆動されて発光する発光素子と、前記帰還抵抗に含まれ、前記発光素子より光を照射されるとその照度に応じて抵抗値が変化する第１の光導電性抵抗素子と、前記発光素子を電気的に駆動し、かつ前記演算増幅器の出力端子より所望の振幅を有する前記パルス信号が得られるように前記発光素子の光出力を制御する光出力制御回路とを具備する構成とした。
【０１９０】
また、請求項２に記載の発明は、レーザ共振器内にＱスイッチを設け、所望の繰り返し周波数を有するパルス信号で振幅変調された一定周波数の高周波電気信号を前記Ｑスイッチに供給し、前記パルス信号の振幅を制御することにより、前記レーザ共振器より発振出力されるＱスイッチパルスレーザ光のピークパワーを制御するようにしたＱスイッチ型レーザ装置において、前記繰り返し周波数を有し、かつ一定の振幅を有する矩形波形の基準パルスを生成する基準パルス信号生成手段と、演算増幅器とこの演算増幅器に接続される入力抵抗および帰還抵抗とを含み、前記入力抵抗の抵抗値と前記帰還抵抗の抵抗値との比率に応じた増幅率で前記基準パルスを増幅して、前記パルス信号を出力するパルス増幅回路と、電気的に駆動されて発光する発光素子と、前記入力抵抗に含まれ、前記発光素子より光を照射されるとその照度に応じて抵抗値が変化する第１の光導電性抵抗素子と、前記発光素子を電気的に駆動し、かつ前記演算増幅器の出力端子より所望の振幅を有する前記パルス信号が得られるように前記発光素子の光出力を制御する光出力制御回路とを具備する構成とした。
【０２００】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載のＱスイッチ型レーザ装置において、前記光出力制御回路が、前記発光素子の光出力を制御するための電圧レベルを有する制御信号と一定の基準電圧とを入力し、その差分を増幅する差動増幅器と、前記差動増幅器の出力電流を増幅して前記発光素子を駆動するための駆動電流を出力する電流ブースタとを有する構成とした。
【０２１０】
また、請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載のＱスイッチ型レーザ装置において、前記光出力制御回路が、前記差動増幅器の前記制御信号を入力する入力端子と所定の基準電圧を与える端子との間に接続され、かつ前記第１の光導電性抵抗素子と一緒に前記発光素子からの光を照射されその照度に応じて抵抗値が変化する第２の光導電性抵抗素子とを有する構成とした。
【０２２０】
【実施例】
以下、図１〜図７を参照して本発明の実施例を説明する。
【０２３０】
図１に、本発明の一実施例によるスキャニングマーキング用のＱスイッチ型ＹＡＧレーザ加工装置の要部の構成を示す。
【０２４０】
このＹＡＧレーザ加工装置において、ＹＡＧロッド１０、励起ランプ１２、出力ミラー１４、全反射ミラー１６およびＱスイッチ１８は、図９に示したものと同様のＹＡＧレーザ共振器（発振器）１９を構成する。
【０２５０】
励起ランプ１２は、電源回路２０より連続発振用の電力の供給を受けて連続発光する。ＹＡＧロッド１０は、励起ランプ１２より照射された光で励起され、その両端面より軸方向に光を出射する。
【０２６０】
Ｑスイッチ１８において高周波電気信号ＥＳの印加が止められると、ＹＡＧロッド１０の両端面より出た光は、Ｑスイッチ１８を通って出力ミラー１４と全反射ミラー１６との間で反射を繰り返して共振増幅ののちＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ として出力ミラー１４を軸方向に抜け出る。出力ミラー１４より出射されたＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ は、ミラーまたは光ファイバ等の伝送光学系（図示せず）を通ってスキャニングユニット２２へ送られる。
【０２７０】
スキャニングユニット２２は、Ｑスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のビームスポットを被加工材Ｗ上で所望の描画パターンでスキャニングするための光学スキャニング機構およびスキャング駆動回路等を内蔵している。
【０２８０】
Ｑスイッチ１８は、図８に示したものと同様の構成および機能を有する音響光学Ｑスイッチでよい。したがって、このＱスイッチ１８は、Ｑスイッチ制御部２４の制御の下でＱスイッチ・ドライバ２６より高周波電気信号ＥＳを供給されている間はＹＡＧロッド１０からの入射光ＬＢi を音響光学効果により回折させて（Ｑ値を下げて）レーザ共振器内の励起エネルギー（反転分布）を蓄積増大させておき、高周波電気信号ＥＳの供給を断たれると入射光ＬＢi を直進させて（Ｑ値を戻して）蓄積していた励起エネルギーで一気にレーザ発振させ、Ｑスイッチパルスレーザ光ＬＢQ を発振出力させるように機能する。
【０２９０】
主制御部２８はマイクロコンピュータからなり、内蔵のメモリに蓄積されている所要のプログラムおよび設定部３０より設定入力された各種設定値にしたがって、電源回路２０、スキャニングユニット２２およびＱスイッチ制御部２４等の動作を制御する。
【０３００】
図２に、本実施例におけるＱスイッチ制御部２４の回路構成を示す。このＱスイッチ制御部２４は、パルス発生器３２、パルス整形回路３４、変調パルス生成回路３６、高周波発振器３８および変調回路４０を有している。
【０３１０】
パルス発生器３２は、たとえばＶ−Ｆ（電圧−周波数）コンバータからなり、主制御部２８からの周波数制御電圧ｖｓを入力し、この制御電圧ｖｓの電圧レベルに比例した繰り返し周波数でパルス信号ＳＰを発生する。
【０３２０】
図３に模式的に示すように、パルス発生器３２より発生されるパルス信号ＳＰにおいては、そのパルス幅ＴSPが繰り返し周波数に反比例して変化する。すなわち、繰り返し周波数が低いほどパルス幅ＴSPが大きく、繰り返し周波数が高くなるほどパルス幅ＴSPが小さくなる。
【０３３０】
パルス整形回路３４はたとえばワンショット・マルチバイプレータからなり、パルス発生器３２からのパルス信号ＳＰを入力し、図３に示すようにパルス信号ＳＰの立ち上がりエッジに応動して一定のパルス幅ＴW および一定の振幅Ａ0 を有するパルス信号ＣＰを出力する。
【０３４０】
本実施例では、パルス発生器３２およびパルス整形回路３４が基準パルス信号生成手段を構成し、パルス整形回路３４より出力されるパルス信号ＣＰが基準パルスとなる。
【０３５０】
なお、図３では、本実施例における基準パルス信号生成手段の機能を説明するうえでパルス発生器３２に対する周波数制御電圧ｖｓのレベルを時間的に単調増加させているが、実際の応用ではＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ の繰り返し周波数の設定値に対応した電圧レベルに周波数制御電圧ｖｓを維持する。
【０３６０】
変調パルス生成回路３６は、パルス整形回路３４からのパルス信号ＣＰを入力し、図３に模式的に示すようにパルス信号ＣＰに同期し、かつ個々のパルスについて振幅レベルを可変制御できる変調用のパルス信号ＭＰを生成する。変調パルス生成回路３６は本実施例の主たる特徴をなす部分であり、その構成および作用については後に詳述する。
【０３７０】
変調回路４０は、変調パルス生成回路３６からの変調用パルス信号ＭＰを入力するとともに、高周波発振器３８よりたとえば２４ＭＨｚ、５０Ｗで連続的に出力される高周波電気信号ＥＳ0 を搬送波として入力し、図１０および図１１に示したものと同様の仕方で高周波電気信号ＥＳ0 をパルス信号ＭＰで振幅変調してＱスイッチング用の高周波電気信号ＥＳを生成する。
【０３８０】
Ｑスイッチ・ドライバ２６は、図８に示すものと同様の構成および機能を有するパワーアンプ型の駆動回路でよく、変調回路４０からの高周波電気信号ＥＳを電力増幅してＱスイッチ１８に供給する。
【０３９０】
図４に、本実施例における変調パルス生成回路３６の回路構成を示す。この変調パルス生成回路３６において、演算増幅器４２と、この演算増幅器に接続された入力抵抗４４，バイアス抵抗４６および帰還抵抗４８とによって、非反転型のパルス増幅回路５０が構成されている。
【０４００】
より詳細には、演算増幅器４２の非反転入力端子（＋）は、入力抵抗４４を介してパルス整形回路３４（図２）の出力端子に接続されている。演算増幅器４２の反転入力端子（−）は、バイアス抵抗４６を介してグランド電位に接続されている。演算増幅器４２の出力端子と非反転入力端子（＋）との間に帰還抵抗４８が接続されている。
【０４１０】
帰還抵抗４８は、抵抗５２、５４，５６，５８からなる。これらの抵抗の中、５４，５８は普通の固定抵抗であり、５６は手動式バリオーム抵抗であり、５２は光導電性抵抗素子たとえばＣｄＳ抵抗素子である。
【０４２０】
抵抗５２，５４，５６が直列接続され、この直列抵抗（５２，５４，５６）と抵抗５８とが並列接続されている。したがって、抵抗５２、５４，５６，５８の抵抗値をそれぞれＲ52，Ｒ54，Ｒ56，Ｒ58とすると、帰還抵抗４８の抵抗値Ｒ0 は、次の式（１）で与えられる。
Ｒ0 ＝（Ｒ52＋Ｒ54＋Ｒ56）・Ｒ58／（Ｒ52＋Ｒ54＋Ｒ56＋Ｒ58）……（１）
【０４３０】
入力抵抗４４の抵抗値をＲ44とすると、パルス増幅回路５０の増幅率μは次の式（２）で与えられる。
μ＝Ｒ0 ／Ｒ44                      ……………（２）
【０４４０】
本実施例では、後述するように、上式（１）の右辺におけるＣｄｓ抵抗素子５２の抵抗値Ｒ52を主制御部２８からの制御信号ｈｃによって連続的に可変制御できるようにしており、これにより制御信号ｈｃによって帰還抵抗４８の全抵抗値Ｒ0 ひいてはパルス増幅回路５０の増幅率μを連続的に可変制御できるようになっている。
【０４５０】
上式（１），（２）から、ＣｄＳ抵抗素子５２の抵抗値Ｒ52とパルス増幅回路５０の増幅率μとは図５に模式的に示すようにほぼ比例関係にあり、Ｒ52を大きくするほどμが大きくなり、Ｒ52を小さくするほどμが小さくなる。
【０４６０】
ＣｄＳ抵抗素子５２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）６０と光学的に結合し、フォトカプラを構成している。ＬＥＤ６０が発光すると、その光の一部Ｌa がＣｄＳ抵抗素子５２に照射し、その照度に応じてＣｄＳ抵抗素子５２の抵抗値Ｒ52がほぼ比例関係をもって変化する。したがって、光Ｌa の照度を高くするとＲ52が小さくなり、光Ｌa の照度を低くするとＲ52が大きくなる。
【０４７０】
本実施例において、ＬＥＤ６０を駆動し、かつその光出力を制御するための光出力制御回路６２は、演算増幅器６４と入力抵抗６３およびバイアス抵抗６６，６８とからなる差動増幅回路７０と、トランジスタ７２と抵抗７４，７６とからなる電流ブースタ７８と、ＬＥＤ保護用ダイオード８０とから構成されている。
【０４８０】
主制御部（図２）よりＤ−Ａ変換器（図示せず）を介してアナログの電圧信号として与えられる制御信号ｈｃは、入力抵抗６３およびバイアス抵抗６８で分圧されて演算増幅器６４の非反転入力端子（＋）に入力される。演算増幅器６４の反転入力端子（−）は、バイアス抵抗６６を介してグランド電位に接続されている。演算増幅器６４は、非反転入力端子（＋）に入力した電圧と反転入力端子（−）に入力する電圧（グランド電位）との差分を所定の増幅率で増幅する。
【０４９０】
電流ブースタ７８は、演算増幅器６４の出力電流を所定の増幅率で増幅し、増幅した電流を駆動電流Ｉd としてＬＥＤ６０に供給する。
【０５００】
演算増幅器６４の非反転入力端子（＋）と負極性の電源電圧−Ｖc との間に接続されているバイアス抵抗６８は、光導電性抵抗素子たとえばＣｄＳ抵抗素子からなり、ＬＥＤ６０と光学的に結合し、フォトカプラを構成している。
【０５１０】
上記パルス増幅回路５０における帰還抵抗４８の中のＣｄＳ抵抗素子５２と同様に、ＬＥＤ６０が発光すると、その光の一部Ｌb がＣｄＳ抵抗素子６８に照射し、その照度に応じてＣｄＳ抵抗素子６８の抵抗値Ｒ68が逆比例関係で変化し、Ｌb の照度を高くするほどＲ68が小さくなり、Ｌb の照度を低くするほどＲ68が大きくなる。
【０５２０】
上記のような特性により、バイアス抵抗６８は、光出力制御回路６２において負極性のフィードバック回路を構成している。すなわち、制御信号ｈｃの電圧レベルを高くすると、演算増幅器６４の非反転入力端子（＋）の入力電圧が高くなって、駆動電流Ｉd が大きくなり、ＬＥＤ６０の光出力が増大し、バイアス抵抗（ＣｄＳ抵抗素子）６８に対する光Ｌb の照度が増大し、バイアス抵抗（ＣｄＳ抵抗素子）６８の抵抗値Ｒ68が小さくなる。その結果、制御信号ｈｃに対するバイアス抵抗６８の分圧比が小さくなり、演算増幅器６４の非反転入力端子（＋）の入力電圧を下げる方向に作用する。
【０５３０】
また、バイアス抵抗（ＣｄＳ抵抗素子）６８は、ＬＥＤ６０および上記パルス増幅回路５０における帰還抵抗４８の中のＣｄＳ抵抗素子５２と一緒にプラスチック樹脂のモールド８２で覆われている。これによって、バイアス抵抗（ＣｄＳ抵抗素子）６８は、帰還抵抗４８の中のＣｄｓ抵抗素子５２と熱的に結合され、ＣｄＳ抵抗素子５２の温度特性を補償するように機能する。
【０５４０】
すなわち、周囲温度が高くなるにつれてＣｄＳ抵抗素子５２の抵抗値Ｒ52は所定の温度−抵抗変化率で上昇する。このＲ52の上昇は、パルス増幅回路５０の増幅率μを不所望に増大させるように作用する。しかし、このとき、ＣｄＳ抵抗素子６８も同様の温度−抵抗変化率で同程度に上昇する。そうすると、制御信号ｈｃに対するバイアス抵抗６８の分圧比が大きくなり、演算増幅器６４の非反転入力端子（＋）の入力電圧が上がる。これは、駆動電流Ｉd を大きくさせ、ＬＥＤ６０の光出力を増大させ、ＣｄＳ抵抗素子５２の抵抗値Ｒ52を下げるように作用する。
【０５５０】
周囲温度が低くなったときは、ＣｄＳ抵抗素子５２の抵抗値Ｒ52は下がろうとするが、ＣｄＳ抵抗素子６８が上記と逆方向に作用することにより、ＣｄＳ抵抗素子５２の温度特性が補償される。
【０５６０】
図６に、本実施例の光出力制御回路６２およびパルス増幅回路５０において、主制御部２８より与えられる制御信号ｈｃの電圧レベルに対するパルス増幅回路５０の増幅率μの特性を示す。
【０５７０】
上記したように、光出力制御回路６２では、ＬＥＤ６０が制御信号ｈｃの電圧レベルにほぼ比例する駆動電流Ｉd によって駆動され、かつその駆動電流Ｉd の電流値に応じた光出力で発光する。パルス増幅回路５０では、帰還抵抗４８の中のＣｄＳ抵抗素子５２の抵抗値Ｒ52がＬＥＤ６０からの光の照度とは逆比例関係にあり、増幅率μとは比例関係にある。
【０５８０】
したがって、図６に示すように、制御信号ｈｃの電圧レベルとパルス増幅回路５０の増幅率μとは逆比例関係にあり、ｈｃを小さくするとμは小さくなり、ｈｃを大きくするとμは小さくなる。上記したように、ＣｄＳ抵抗素子６８の温度補償機能により、この関係（特性）は周囲温度に対して安定している。
【０５９０】
これにより、主制御部２８は、制御信号ｈｃの電圧レベルを可変制御することで、パルス増幅回路５０の増幅率μを精細かつ高精度に可変制御し、ひいては変調用パルス信号ＭＰの振幅を精細かつ高精度に可変制御することができる。
【０６００】
たとえば、パルス整形回路３４で生成する基準パルスＣＰの振幅Ａ0 を変調回路４０における振幅変調のしきい値Ａs よりも高いレベルに設定したときは、図７に示すように、μ≦１の範囲内でμを可変制御し、変調用パルス信号ＭＰの振幅ＡをＡ≦Ａs の範囲内で可変制御してよい。
【０６１０】
一般に、レーザマーキング加工においては、図１０に示したようにレーザ発振開始または再開直後の最初の１発ないし数発のＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ が定常時のものよりも以上に高くなるのが問題とされている。すなわち、マーキング始点付近のドットが後続の描画点のドットよりも異常に大きく形成されるという問題である。
【０６２０】
本実施例では、主制御部２８がレーザマーキング動作のシーケンスを管理し、マーキングの各ストロークおいて個々のパルス毎に制御信号ｈｃの電圧レベルを適当な値に選択することにより、個々の変調パルスＭＰの振幅Ａを所望の値に選択し、個々のＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーを精細に設定通りに抑制することができる。これによって、レーザ発振開始または再開直後の最初の１発ないし数発のＱスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーをそれぞれ適度な加減で抑制して定常時のピークパワーに高い精度で揃えることができる。
【０６３０】
したがって、レーザマーキングにおいて、各Ｑスイッチパルスレーザ光ＬＢQ のピークパワーをほぼ均一に揃え、各ストローク内のマーキングドットをほぼ均一の大きさに形成し、マーキング品質を向上させることができる。
【０６４０】
また、本実施例の光出力制御回路６２およびパルス増幅回路５０は、増幅率を可変制御する手段としてアナログスイッチ等の切換手段を含まず、比較的簡易かつ小規模な回路構成で実現されている。
【０６５０】
上記した実施例では、パルス増幅回路５０の帰還抵抗４８にＣｄＳ抵抗素子５２および光出力制御回路６２を設けた。しかし、パルス増幅回路５０の入力抵抗４４にＣｄＳ抵抗素子５２および光出力制御回路６２を設ける構成でも、上記と同様の作用効果が得られる。
【０６６０】
また、Ｑスイッチ制御部２４および主制御部２８内の全体または各部の構成も種々変形できる。レーザ発振器１９の構成も種々変形可能である。たとえば、励起ランプ１２を半導体レーザに置き換えることができる。上記実施例のレーザマーキング用ＹＡＧレーザ加工装置は一例であり、本発明は任意のＱスイッチ型レーザ装置に適用可能である。
【０６７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＱスイッチ型レーザ装置によれば、変調用パルス信号を生成するためのパルス増幅回路において演算増幅器の帰還抵抗または入力抵抗に光導電性抵抗素子を設け、その光導電性抵抗素子に光を照射する発光素子の光出力を電気的に制御することによって光導電性抵抗素子の抵抗値を連続的に可変制御するようにしたので、変調用パルス信号の振幅ひいてはＱスイッチパルスレーザ光のピークパワーを精細かつ高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるスキャニングマーキング用のＱスイッチ型ＹＡＧレーザ加工装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例におけるＱスイッチ制御部の回路構成を示すブロック図である。
【図３】実施例のＱスイッチ制御部におけるパルス発生器、パルス整形回路および変調パルス生成回路の機能を説明するための各部の信号の波形を示す波形図である。
【図４】実施例における変調パルス生成回路内の回路構成を示す回路図である。
【図５】実施例のパルス増幅回路におけるＣｄｓ抵抗素子の抵抗値と増幅率との関係を示す図である。
【図６】実施例における制御信号の電圧レベルとパルス増幅回路の増幅率との関係を示す図である。
【図７】実施例における基準パルスの振幅と変調用パルス信号の振幅との関係を示す図である。
【図８】音響光学Ｑスイッチの構成を示す図である。
【図９】ＹＡＧレーザ共振器の構成を示す斜視図である。
【図１０】音響光学Ｑスイッチに供給する高周波電気信号をパルス信号で変調する方式を説明するための波形図である。
【図１１】Ｑスイッチパルスレーザ光のピークパワーを制御するために変調用パルス信号の振幅を可変制御する方式を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１８    Ｑスイッチ
１９    ＹＡＧレーザ共振器（発振器）
２４    Ｑスイッチ制御部
２８    主制御部
３２    パルス発生器
３４    パルス整形回路
３６    変調パルス生成回路
３８    高周波発振器
４０    変調回路
４２    演算増幅器
４４    入力抵抗
４８    帰還抵抗
５０    パルス増幅回路
５２    光導電性抵抗素子（ＣｄＳ抵抗素子）
６２    光出力制御回路
６８    バイアス抵抗（ＣｄＳ抵抗素子）
７０    差動増幅回路
７８    電流ブースタ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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