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JP3188947B2 - Q switch control device - Google Patents

Q switch control device

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Publication number
JP3188947B2
JP3188947B2 JP32904594A JP32904594A JP3188947B2 JP 3188947 B2 JP3188947 B2 JP 3188947B2 JP 32904594 A JP32904594 A JP 32904594A JP 32904594 A JP32904594 A JP 32904594A JP 3188947 B2 JP3188947 B2 JP 3188947B2
Authority
JP
Japan
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switch
signal
output
high frequency
pulse
Prior art date
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JP32904594A
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Japanese (ja)
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JPH08186318A (en
Inventor
真吾 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amada Weld Tech Co Ltd
Original Assignee
Amada Miyachi Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Amada Miyachi Co Ltd filed Critical Amada Miyachi Co Ltd
Priority to JP32904594A priority Critical patent/JP3188947B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はQスイッチ制御装置に係
り、特に、Qスイッチによりレーザ光の出射を制御する
ようにしたQスイッチ制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Q-switch control device, and more particularly to a Q-switch control device in which the emission of laser light is controlled by a Q-switch.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、レーザは、原子や分子による放
射の誘導放出を利用して、光の増幅、発振を行なうこと
をいう。したがって、多くの原子の集まった物質を光励
起させることにより高エネルギ状態の原子を多くして光
の吸収よりも誘導放出を多くしなければならない。そし
て、さらに光強度が強く、指向性の高い固体レーザ光を
得るためには、光を閉じ込めて光の励起エネルギを増幅
させる共振器が必要である。
2. Description of the Related Art In general, a laser performs amplification and oscillation of light using stimulated emission of radiation by atoms and molecules. Therefore, it is necessary to increase the number of atoms in a high energy state by photoexciting a substance in which a large number of atoms are collected, so that stimulated emission is more than absorption of light. In order to obtain solid-state laser light having higher light intensity and higher directivity, a resonator for confining the light and amplifying the excitation energy of the light is required.

【0003】そして、従来から、例えば、固体のレーザ
活性媒質としてNd:YAGの結晶を用いて共振器によ
り光を増幅させ、このレーザ光を出射させることにより
被加工物に所望のマーキング、トリミング、切断、溶接
あるいは各種の短時間分析等の用途に用いられる固体レ
ーザ装置が多く用いられている。
[0003] Conventionally, for example, using a Nd: YAG crystal as a solid laser active medium, light is amplified by a resonator, and this laser light is emitted to produce a desired marking, trimming, or the like on a workpiece. Solid-state laser devices used for cutting, welding, various kinds of short-time analysis, and the like are widely used.

【0004】図5はこのような固体レーザ装置の一例で
ある従来の固体レーザマーキング装置を示したもので、
光学特性に優れたレーザ結晶の一つである円柱状のYA
Gロッド1は、楕円鏡筒からなるキャビティ2の内部の
一方の焦点位置に収容されており、このキャビティ2の
内部の他方の焦点位置には、このYAGロッド1の原子
を光励起させるための励起ランプ3が前記YAGロッド
1と平行に配設されている。前記励起ランプ3には、こ
の励起ランプ3に電力を供給する電源部4が接続されて
おり、この電源部4には、前記励起ランプ3への電力供
給のタイミングを制御して前記励起ランプ3を点灯、消
灯動作させる制御部5が接続されている。そして、前記
励起ランプ3の点灯により、YAGロッド1のレーザ結
晶が励起エネルギを蓄積し、前記YAGロッド1の励起
原子が基底状態に戻る際に光を放出するようになってい
る。
FIG. 5 shows a conventional solid-state laser marking device which is an example of such a solid-state laser device.
Columnar YA, one of the laser crystals with excellent optical properties
The G rod 1 is accommodated at one focal position inside the cavity 2 formed of an elliptical lens barrel, and at the other focal position inside the cavity 2 there is an excitation for optically exciting atoms of the YAG rod 1. A lamp 3 is arranged in parallel with the YAG rod 1. A power supply 4 for supplying power to the excitation lamp 3 is connected to the excitation lamp 3. The power supply 4 controls the timing of power supply to the excitation lamp 3 to control the excitation lamp 3. Is turned on and off, a control unit 5 is connected. When the excitation lamp 3 is turned on, the laser crystal of the YAG rod 1 stores excitation energy, and emits light when excited atoms of the YAG rod 1 return to the ground state.

【0005】また、前記YAGロッド1の一端側には、
全反射ミラー6が前記YAGロッド1の端面に対して所
定間隔を有するように配設されており、前記YAGロッ
ド1の他端側には、Qスイッチ7が前記YAGロッド1
の端面に対して所定間隔を有するように配設されてい
る。さらに、前記Qスイッチ7には、前記制御部5から
の駆動信号に応じてこのQスイッチ7を特定周波数で作
動させるために電圧を印加するQスイッチドライバ8が
接続されており、さらに、前記制御部5には、前記キャ
ビティ2およびQスイッチ7を冷却するためのクーラ部
9が接続されている。
[0005] Also, one end of the YAG rod 1
A total reflection mirror 6 is disposed so as to have a predetermined distance from an end surface of the YAG rod 1, and a Q switch 7 is provided at the other end of the YAG rod 1.
Are arranged so as to have a predetermined interval with respect to the end face of the. Further, the Q switch 7 is connected to a Q switch driver 8 for applying a voltage to operate the Q switch 7 at a specific frequency in accordance with a drive signal from the control unit 5. A cooler unit 9 for cooling the cavity 2 and the Q switch 7 is connected to the unit 5.

【0006】前記Qスイッチ7は、図6に示すように、
両側面に反射防止コーティング10が施され内部に合成
石英ガラス11を配設して構成されており、この合成石
英ガラス11の下端面には、接着層12を介して圧電体
13が接着されている。さらに、前記圧電体13には、
例えば、50Ωの特性インピーダンスに整合するインピ
ーダンス整合回路14が接続されており、このインピー
ダンス整合回路14には、前記Qスイッチドライバ8か
らの電圧を入力するための入力端子15が接続されてい
る。
The Q switch 7 is, as shown in FIG.
An anti-reflection coating 10 is applied to both side surfaces, and a synthetic quartz glass 11 is provided inside. A piezoelectric body 13 is adhered to a lower end surface of the synthetic quartz glass 11 via an adhesive layer 12. I have. Further, the piezoelectric body 13 includes:
For example, an impedance matching circuit 14 that matches a characteristic impedance of 50Ω is connected, and an input terminal 15 for inputting a voltage from the Q switch driver 8 is connected to the impedance matching circuit 14.

【0007】また、前記Qスイッチドライバ8は、図7
に示すように、制御部5からの駆動信号に応じて、例え
ば、24MHzの周波数の高周波を発振する高周波発振
器16と、変調信号発振器17から発振される1〜50
kHzのパルス信号に基づいて前記高周波を高周波電気
信号に変調する変調器18と、前記変調された高周波電
気信号を50〜70W程度に増幅してQスイッチ7に供
給する電力増幅器19とにより構成されている。さら
に、前記変調信号発振器17は、図8に示すように、所
定の制御電圧が印加されてこの制御電圧に応じた周波数
の方形波形を形成するV−Fコンバータ20と、このV
−Fコンバータ20から出力されるパルス波形の幅を一
定の幅に揃える、例えば、1ショットマルチバイブレー
タ等からなる波形整形回路21とにより構成されてお
り、図9に示すように、前記制御電圧に応じてV−Fコ
ンバータ20により、所定の周波数のパルス列を形成し
て出力し、波形整形回路21により、V−Fコンバータ
20から出力されるパルス波形の幅を一定の幅に揃えて
前記変調器18に出力するようになされている。
[0007] The Q switch driver 8 is provided as shown in FIG.
As shown in (1), in response to a drive signal from the control unit 5, for example, a high-frequency oscillator 16 oscillating a high frequency of 24 MHz and 1 to 50 oscillated from a modulation signal oscillator 17
A modulator 18 modulates the high frequency into a high frequency electric signal based on a pulse signal of kHz, and a power amplifier 19 which amplifies the modulated high frequency electric signal to about 50 to 70 W and supplies the amplified high frequency electric signal to the Q switch 7. ing. Further, as shown in FIG. 8, the modulation signal oscillator 17 includes a VF converter 20 to which a predetermined control voltage is applied to form a square waveform having a frequency corresponding to the control voltage,
And a waveform shaping circuit 21 composed of, for example, a one-shot multivibrator for adjusting the width of the pulse waveform output from the -F converter 20 to a constant width. As shown in FIG. Accordingly, the VF converter 20 forms a pulse train of a predetermined frequency and outputs the same, and the waveform shaping circuit 21 adjusts the width of the pulse waveform output from the VF converter 20 to a constant width, and modulates the modulator. 18 is output.

【0008】そして、前記制御部5から送られる前記Q
スイッチ7に加える電圧量やそのタイミングを制御する
駆動信号に基づいて、前記高周波発振器16により、2
4MHzの周波数の高周波を発振させ、変調器18によ
り、変調信号発振器17から発振される1〜50kHz
のパルス信号の波形に基づいて前記高周波を所定波形の
高周波電気信号に変調し、電力増幅器19により、変調
された高周波電気信号を50〜70W程度に増幅した
後、前記入力端子15を介してQスイッチ7に供給され
る。このようにQスイッチドライバ8から供給される高
周波電気信号をインピーダンス整合回路14により50
Ωの特性インピーダンスに整合して圧電体13に供給す
ることにより、前記圧電体13を動作させて合成石英ガ
ラス11を駆動させる。これにより、前記Qスイッチ7
はOFF状態となり、入射されるレーザ光を回折させる
ようになされている。
The Q sent from the control unit 5
Based on the amount of voltage applied to the switch 7 and the drive signal for controlling its timing, the high-frequency oscillator 16
A high frequency of 4 MHz is oscillated, and a modulator 18 oscillates from a modulation signal oscillator 17 to 1 to 50 kHz.
The high frequency is modulated into a high frequency electric signal having a predetermined waveform based on the waveform of the pulse signal, and the modulated high frequency electric signal is amplified by the power amplifier 19 to about 50 to 70 W. It is supplied to the switch 7. In this way, the high frequency electric signal supplied from the Q switch driver 8 is
The synthetic quartz glass 11 is driven by operating the piezoelectric body 13 by supplying the piezoelectric body 13 with the impedance matching the characteristic impedance of Ω. Thereby, the Q switch 7
Is turned off, and the incident laser light is diffracted.

【0009】また、前記YAGロッド1と前記Qスイッ
チ7とを結ぶ延長線上には、半透過性の出力ミラー22
が配設されており、この出力ミラー22は、前記Qスイ
ッチ7のON時に回折されずにQスイッチ7を通過する
レーザ光の一部を透過させるようになされている。
On the extension line connecting the YAG rod 1 and the Q switch 7, a semi-transparent output mirror 22 is provided.
The output mirror 22 is configured to transmit a part of the laser beam that passes through the Q switch 7 without being diffracted when the Q switch 7 is turned on.

【0010】さらに、前記出力ミラー22のレーザ光の
出力側には、スキャナ部23が配設されており、このス
キャナ部23の内部には、前記出力ミラー22からのレ
ーザ光を下方に指向させるとともに、X−Y方向に走査
させるための図示しない2枚の可動ミラーが内蔵されて
いる。また、前記スキャナ部23の出射部分には、レン
ズ24が取付けられており、このレンズ24の焦点位置
には、被マーキング材25が配置されるようになされて
いる。
Further, a scanner section 23 is provided on the output side of the output mirror 22 for outputting the laser beam. Inside the scanner section 23, the laser beam from the output mirror 22 is directed downward. In addition, two movable mirrors (not shown) for scanning in the XY directions are built in. A lens 24 is attached to an emission portion of the scanner unit 23, and a mark-receiving material 25 is arranged at a focal position of the lens 24.

【0011】このような従来の固体レーザマーキング装
置においては、まず、前記制御部5からの制御信号に応
じて前記電源部4から励起ランプ3に電力を供給するこ
とにより励起ランプ3を発光させる。このとき、前記励
起ランプ3の光は放射状に進行するため、前記YAGロ
ッド1へ向かって直接進行せずに前記キャビティ2の内
壁に向かって衝突してしまうものもあるが、前記キャビ
ティ2が楕円鏡筒により形成されており、かつ、前記励
起ランプ3およびYAGロッド1がキャビティ2の楕円
鏡筒内の各焦点に配置されているため、前記キャビティ
2の内壁に衝突し反射される光はすべてYAGロッド1
に集中することとなり、前記YAGロッド1内の原子を
効率的に励起することができる。
In such a conventional solid-state laser marking device, first, power is supplied from the power supply unit 4 to the excitation lamp 3 in accordance with a control signal from the control unit 5 so that the excitation lamp 3 emits light. At this time, since the light of the excitation lamp 3 travels radially, some of the light may not directly travel toward the YAG rod 1 but impinge on the inner wall of the cavity 2. Since the excitation lamp 3 and the YAG rod 1 are arranged at respective focal points in the elliptical lens barrel of the cavity 2, all of the light colliding with the inner wall of the cavity 2 and reflected is formed by the lens barrel. YAG rod 1
And the atoms in the YAG rod 1 can be efficiently excited.

【0012】そして、前記励起ランプ3による照射時間
に比例して前記YAGロッド1内の励起エネルギは増大
し、時間の経過に伴い固体レーザ光を発振できる励起エ
ネルギを蓄積し、さらに定常パルスを発するために必要
な励起エネルギを蓄積する状態を経て飽和状態に達す
る。このように励起されて高エネルギ状態となった原子
はもとの基底状態に戻る過程の際に一部エネルギを光と
して放出する。これらの光は自然放出による発光である
が、これらの光のうち前記YAGロッド1の軸方向に放
出された自然放出光により位相のそろった共振姿態が形
成されると、これにより、誘導放出が引き起こされて光
強度を増し固体レーザ光を発振することとなる。
The pumping energy in the YAG rod 1 increases in proportion to the irradiation time by the pumping lamp 3 and accumulates pumping energy capable of oscillating solid-state laser light with the passage of time, and further emits a steady pulse. Saturation state is reached through a state in which the necessary excitation energy is stored. The atoms that have been excited to have a high energy state emit a part of energy as light during the process of returning to the original ground state. These lights are emitted by spontaneous emission. If the spontaneous emission of these lights emitted in the axial direction of the YAG rod 1 forms a resonance mode having a uniform phase, the stimulated emission is thereby caused. As a result, the light intensity is increased and solid-state laser light is oscillated.

【0013】一方、前記制御部5からの駆動信号に基づ
いて、前記高周波発振器16により発振される高周波
を、変調信号発振器17から発振されるパルス信号に基
づいて変調器18により高周波電気信号に変調し、電力
増幅器19により変調された高周波電気信号を増幅した
後、前記入力端子15を介してQスイッチ7に供給され
る。このQスイッチドライバ8から供給される高周波電
気信号をインピーダンス整合回路14を介して圧電体1
3に供給して前記圧電体13を動作させる。この状態
で、YAGロッド1からその軸方向に直進してくる光
が、Qスイッチ7により回折されてレーザ発振を抑えて
おき、前記励起ランプ3による光照射を続けて行ない、
前記YAGロッド1の内部に所定のレーザ光を発振させ
るために十分大きなエネルギを蓄積させる。
On the other hand, the high frequency oscillated by the high frequency oscillator 16 is modulated into a high frequency electric signal by the modulator 18 based on the pulse signal oscillated from the modulation signal oscillator 17 based on the drive signal from the control unit 5. After being amplified by the power amplifier 19, the high-frequency electric signal is supplied to the Q switch 7 via the input terminal 15. The high frequency electric signal supplied from the Q switch driver 8 is passed through the impedance matching circuit 14 to the piezoelectric body 1.
3 to operate the piezoelectric body 13. In this state, the light that travels straight from the YAG rod 1 in the axial direction is diffracted by the Q switch 7 to suppress laser oscillation, and the light irradiation by the excitation lamp 3 is continued.
Energy large enough to oscillate a predetermined laser beam is stored inside the YAG rod 1.

【0014】そして、変調器18により所定の波形に形
成された前記高周波電気信号の振幅が、図10に示すよ
うに、所定のしきい値以下になると、前記圧電体13に
高周波電気信号が供給されなくなり、前記Qスイッチ7
がONとなる。その瞬間にレーザ発振が短時間に起こ
り、前記YAGロッド1から出射されるレーザ光は、前
記Qスイッチ7を通過して一部が前記出力ミラー22を
透過する。
When the amplitude of the high-frequency electric signal formed into a predetermined waveform by the modulator 18 falls below a predetermined threshold as shown in FIG. 10, the high-frequency electric signal is supplied to the piezoelectric body 13. The Q switch 7
Turns ON. At that moment, laser oscillation occurs in a short time, and the laser light emitted from the YAG rod 1 passes through the Q switch 7 and partially passes through the output mirror 22.

【0015】その後、前記出力ミラー22を透過したレ
ーザ光は、前記スキャナ部23に入射し、このスキャナ
部23において前記2枚の可動ミラーにより進行方向を
被マーキング材25の方向に偏光されて走査されなが
ら、レンズを介して被マーキング材25に書込みが行な
われる。
Thereafter, the laser beam transmitted through the output mirror 22 is incident on the scanner section 23, where the traveling direction of the laser beam is polarized by the two movable mirrors in the direction of the material to be marked 25 and scanned. Then, writing is performed on the material to be marked 25 via the lens.

【0016】前記動作を繰り返し行なうことにより、被
マーキング材25に所望の書込みを行なうようになって
いる。
By repeatedly performing the above operation, desired writing is performed on the material to be marked 25.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の固
体レーザマーキング装置においては、Qスイッチパルス
レーザのピーク出力を変える場合に、図11に示すよう
に、変調信号発振器から出力されるパルス信号の周波数
を変化させるようにしている。すなわち、前記パルス信
号の周波数を小さく確保すると、YAGロッド1の内部
に蓄積されるエネルギが大きくなるので、Qスイッチの
ON時に出力されるレーザ光の出力が大きくなり、前記
パルス信号の周波数を大きくすると、YAGロッド1の
内部に蓄積されるエネルギが少ないので、Qスイッチの
ON時に出力されるレーザ光の出力が小さくなるもので
ある。
However, in the conventional solid-state laser marking device, when changing the peak output of the Q-switched pulse laser, the pulse signal output from the modulation signal oscillator is changed as shown in FIG. The frequency is changed. That is, if the frequency of the pulse signal is kept small, the energy stored inside the YAG rod 1 increases, so that the output of the laser beam output when the Q switch is turned ON increases, and the frequency of the pulse signal increases. Then, since the energy stored inside the YAG rod 1 is small, the output of the laser beam output when the Q switch is turned on becomes small.

【0018】そのため、このような従来の制御方法で
は、Qスイッチによるレーザ出力を変化させる場合に、
前記パルス信号の周波数を変化させるものであるため、
パルス信号の周波数を一定にすることができず、レーザ
光の出力間隔も変化してしまい、レーザ光による適正な
マーキングを行なうことができないという問題を有して
いる。
Therefore, in such a conventional control method, when changing the laser output by the Q switch,
Since the frequency of the pulse signal is changed,
There is a problem that the frequency of the pulse signal cannot be made constant, the output interval of the laser light also changes, and it is not possible to perform appropriate marking with the laser light.

【0019】本発明は前記した点に鑑みなされたもの
で、パルス信号の周波数を一定にした状態で、Qスイッ
チの出力を適正に変化させることのできるQスイッチ制
御装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a Q switch control device capable of appropriately changing the output of a Q switch while keeping the frequency of a pulse signal constant. Is what you do.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係るQスイッチ制御装置は、高周波電気信号に
よりON、OFF動作させてレーザ光を選択的に出力さ
せるQスイッチを設け、このQスイッチに制御部からの
制御信号に基づいて所定の波形に形成された高周波電気
信号を前記Qスイッチに供給するQスイッチドライバを
接続してなるQスイッチ制御装置において、前記Qスイ
ッチドライバに、周波数が一定で、QスイッチのON、
OFFの比率をQスイッチ出力を適正値とさせる値に制
御した波形のパルス信号を出力する変調信号発振器を設
け、この変調信号発振器からのパルス信号の波形に基づ
いて高周波を高周波電気信号に変調して前記Qスイッチ
に供給させる変調器を設けたことを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, a Q-switch control device according to the present invention is provided with a Q-switch which is turned on and off by a high-frequency electric signal to selectively output a laser beam. A Q-switch control device comprising a switch connected to a Q-switch driver for supplying a high-frequency electric signal formed into a predetermined waveform based on a control signal from a control unit to the Q-switch. Constant, Q switch ON,
Control the OFF ratio to a value that makes the Q switch output an appropriate value.
A modulated signal oscillator for outputting a pulse signal having a controlled waveform, and a modulator for modulating a high frequency into a high frequency electric signal based on the waveform of the pulse signal from the modulated signal oscillator and supplying the modulated signal to the Q switch. It is a feature.

【0021】[0021]

【作用】本発明に係るQスイッチ制御装置によれば、変
調信号発振器により、周波数が一定で、QスイッチのO
N、OFFの比率をQスイッチ出力を適正値とさせる値
に制御した波形のパルス信号を出力させ、変調器によ
り、前記パルス信号に応じて高周波を高周波電気信号に
変調して前記Qスイッチに供給させるものである。例え
ば、レーザ出力を大きく制御する場合には、パルス信号
の波形をそのON時間を長くするとともに、OFF時間
を短く形成するようになっており、レーザ出力を小さく
制御する場合には、パルス信号の波形をそのON時間を
短くするとともに、OFF時間を長く形成するようにな
っている。これにより、パルス信号のON時間が長く、
OFF時間が短いパルス波形により高周波を変調するよ
うにすると、ON時間の間にYAGロッドの内部に蓄積
されるエネルギが大きくなるので、QスイッチのON時
に出力されるレーザ光のピーク出力が大きくなり、一
方、パルス信号のON時間が短く、OFF時間が長いパ
ルス波形により変調するようにすると、YAGロッドの
内部に蓄積されるエネルギが少ないので、Qスイッチの
ON時に出力されるレーザ光のピーク出力が小さくなる
ものである。
According to the Q switch control device of the present invention, the frequency of the Q switch is kept constant by the modulation signal oscillator.
N, OFF ratio is a value that makes the Q switch output an appropriate value.
A pulse signal having a controlled waveform is output, and a modulator modulates a high frequency into a high frequency electric signal according to the pulse signal and supplies the high frequency electric signal to the Q switch. For example, when controlling the laser output to be large, the waveform of the pulse signal is formed so as to lengthen its ON time and to shorten the OFF time. The waveform is formed so that the ON time is shortened and the OFF time is lengthened. As a result, the ON time of the pulse signal is long,
If a high frequency is modulated by a pulse waveform with a short OFF time, the energy stored inside the YAG rod during the ON time increases, so that the peak output of the laser light output when the Q switch is ON increases. On the other hand, if the pulse signal is modulated by a pulse waveform with a short ON time and a long OFF time, the energy stored inside the YAG rod is small, so that the peak output of the laser light output when the Q switch is ON. Is smaller.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1乃至図4を参照
して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0023】図1は本発明に係るQスイッチ制御装置の
一実施例を示したもので、Qスイッチドライバ8は、図
示しない制御部からの駆動信号に応じて、例えば、24
MHzの周波数の高周波を発振する高周波発振器16
と、変調信号発振器17から発振される1〜50kHz
のパルス信号に基づいて前記高周波を高周波電気信号に
変調する変調器18と、前記変調された高周波電気信号
を50〜70W程度に増幅してQスイッチ7に供給する
電力増幅器19とにより構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a Q-switch control device according to the present invention. A Q-switch driver 8 operates, for example, in accordance with a drive signal from a control unit (not shown).
High frequency oscillator 16 that oscillates high frequency of MHz
And 1 to 50 kHz oscillated from the modulation signal oscillator 17
And a power amplifier 19 that amplifies the modulated high-frequency electric signal to about 50 to 70 W and supplies the modulated high-frequency electric signal to the Q switch 7 based on the pulse signal. I have.

【0024】さらに、前記変調信号発振器17は、所定
の制御電圧が印加されてこの制御電圧に応じたのこぎり
歯を発振するのこぎり歯発振器26と、こののこぎり歯
発振器26から出力されるのこぎり歯のパルス波形を制
御信号に応じたパルス幅に変調するパルス幅変調回路2
7とを有している。
The modulation signal oscillator 17 has a sawtooth oscillator 26 to which a predetermined control voltage is applied and oscillates a sawtooth according to the control voltage, and a sawtooth pulse output from the sawtooth oscillator 26. A pulse width modulation circuit 2 for modulating a waveform to a pulse width corresponding to a control signal
7 are provided.

【0025】また、図2は前記変調信号発振器17およ
び変調器18の具体的な回路を示したもので、前記のこ
ぎり歯発振器26は、一方に制御電圧が印加されととも
に他方に出力信号が入力される比較器28と、抵抗29
aとダイオード30が直列接続された直列回路に抵抗2
9bが並列された回路を介して比較回路28の出力が
(反転入力)側に入力される比較器31とを有してお
り、この比較器31の反転入力側は、コンデンサ32を
介してその出力側に接続されるとともに、前記比較器3
1の出力信号は、前記比較器28の他方に入力されるよ
うになされている。また、前記パルス幅変調回路27
は、前記のこぎり歯発振器26からの出力パルスと、所
定の制御信号とを比較して前記制御信号に応じたパルス
幅に変調して方形のパルス信号として出力する比較器3
3から構成されている。
FIG. 2 shows a specific circuit of the modulation signal oscillator 17 and the modulator 18. In the sawtooth oscillator 26, a control voltage is applied to one side and an output signal is input to the other side. Comparator 28 and resistor 29
a and a resistor 30 in a series circuit in which the diode 30 is connected in series.
9b is an output of the comparator circuit 28 through a circuit in parallel -
(Inverting input) side, and the comparator 31 has an inverting input side connected to an output side of the comparator 31 via a capacitor 32.
One output signal is input to the other of the comparator 28. Further, the pulse width modulation circuit 27
Is a comparator 3 which compares an output pulse from the sawtooth oscillator 26 with a predetermined control signal, modulates the pulse width according to the control signal, and outputs the result as a rectangular pulse signal.
3 is comprised.

【0026】さらに、前記変調器18は、高周波発振器
16からの高周波を入力するとともに、前記変調信号発
振器17からのパルス信号を入力して前記高周波を前記
パルス信号に応じた高周波電気信号に変調するダイオー
ドによるダブル・バランスド・ミキサー34により構成
されている。なお、前記ダブル・バランスド・ミキサー
34は、例えば、二重平衡差動増幅回路により構成する
ようにしてもよい。
Further, the modulator 18 inputs a high frequency from the high frequency oscillator 16 and inputs a pulse signal from the modulation signal oscillator 17 to modulate the high frequency into a high frequency electric signal corresponding to the pulse signal. It is composed of a double balanced mixer 34 using diodes. Incidentally, the double balanced mixer 34 may be constituted by, for example, a double balanced differential amplifier circuit.

【0027】次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described.

【0028】本実施例においては、図3(a)に示すよ
うに、前記制御電圧に応じてのこぎり歯発振器26の各
比較器28,31により、所定のパルス幅ののこぎり歯
波形のパルス信号が形成されて出力される。
In this embodiment, as shown in FIG. 3A, the comparators 28 and 31 of the sawtooth oscillator 26 generate a sawtooth waveform pulse signal having a predetermined pulse width according to the control voltage. Formed and output.

【0029】次に、前記のこぎり歯発振器26から前記
パルス幅変調回路27に入力される前記のこぎり歯波形
のパルス信号と、図3(b)に示すような制御信号とを
比較器33により比較し、図3(c)に示すように、前
記制御信号に応じたパルス幅の異なる方形のパルス信号
に変調して変調器18に出力されるようになっている。
このパルス信号は、本実施例においては、その周波数を
一定にし、パルス幅のみを変化させることにより、この
パルス信号の波形のON、OFFの比率を変化させるよ
うにしたものである。すなわち、前記制御信号を制御す
ることにより、レーザ出力を大きく制御する場合には、
パルス信号の波形をそのON時間を長くするとともに、
OFF時間を短く形成するようになっており、レーザ出
力を小さく制御する場合には、パルス信号の波形をその
ON時間を短くするとともに、OFF時間を長く形成す
るようになっている。
Next, a pulse signal of the sawtooth waveform input from the sawtooth oscillator 26 to the pulse width modulation circuit 27 is compared with a control signal as shown in FIG. As shown in FIG. 3C, the signal is modulated into a rectangular pulse signal having a different pulse width according to the control signal and output to the modulator 18.
In this embodiment, the frequency of the pulse signal is fixed, and only the pulse width is changed, thereby changing the ON / OFF ratio of the waveform of the pulse signal. That is, when the laser output is controlled to be large by controlling the control signal,
While increasing the ON time of the pulse signal waveform,
When the laser output is controlled to be small, the ON time of the pulse signal is shortened and the OFF time is formed long.

【0030】そして、前記変調器18に、図3(d)に
示すような高周波発振器16により発振される高周波が
入力された場合に、図3(e)に示すように、前記ダブ
ル・バランスド・ミキサー34により、前記変調信号発
振器17から出力される所定のパルス幅のパルス信号に
応じてパルス幅の異なる所定波形の高周波電気信号に変
調される。その後、この高周波電気信号は、電力増幅器
19により増幅されてQスイッチ7に供給され、前記高
周波電気信号の振幅が、所定のしきい値以下になった場
合に、前記Qスイッチ7がONとなるように制御され、
レーザ光を発振するようになっている。
When a high frequency oscillated by the high frequency oscillator 16 as shown in FIG. 3D is input to the modulator 18, as shown in FIG. 3E, the double balanced The mixer 34 modulates the high-frequency electric signal having a predetermined waveform with a different pulse width according to the pulse signal having a predetermined pulse width output from the modulation signal oscillator 17. Thereafter, the high-frequency electric signal is amplified by the power amplifier 19 and supplied to the Q switch 7, and when the amplitude of the high-frequency electric signal falls below a predetermined threshold, the Q switch 7 is turned on. Is controlled as
It oscillates laser light.

【0031】この場合に、図4に示すように、パルス信
号のON時間が長く、OFF時間が短いパルス波形によ
り高周波を変調するようにすると、ON時間の間にYA
Gロッドの内部に蓄積されるエネルギが大きくなるの
で、Qスイッチ7のON時に出力されるレーザ光のピー
ク出力が大きくなり、一方、パルス信号のON時間が短
く、OFF時間が長いパルス波形により変調するように
すると、YAGロッドの内部に蓄積されるエネルギが少
ないので、Qスイッチ7のON時に出力されるレーザ光
のピーク出力が小さくなるものである。
In this case, as shown in FIG. 4, if the high frequency is modulated by a pulse waveform in which the ON time of the pulse signal is long and the OFF time is short, the YA is modulated during the ON time.
Since the energy stored inside the G rod increases, the peak output of the laser beam output when the Q switch 7 is turned on increases, while the pulse signal is modulated by a pulse waveform with a short ON time and a long OFF time. By doing so, the energy stored inside the YAG rod is small, so that the peak output of the laser light output when the Q switch 7 is turned on is reduced.

【0032】したがって、本実施例においては、変調信
号発振器17により出力される、周波数が一定で、Qス
イッチ7のON、OFFの比率を変化させた波形のパル
ス信号に応じて、変調器18により、前記パルス信号に
応じて高周波を高周波電気信号に変調して前記Qスイッ
チ7に供給させることにより、レーザ出力を制御するよ
うにしているので、パルス信号の周波数を一定にするこ
とができ、その結果、レーザ光の出力間隔も一定に制御
することができ、レーザ光による適正なマーキングを行
なうことができる。
Therefore, in this embodiment, the modulator 18 responds to a pulse signal output from the modulation signal oscillator 17 and having a constant frequency and a waveform in which the ON / OFF ratio of the Q switch 7 is changed. Since the laser output is controlled by modulating a high frequency into a high-frequency electric signal according to the pulse signal and supplying the modulated signal to the Q switch 7, the frequency of the pulse signal can be kept constant. As a result, the output interval of the laser light can be controlled to be constant, and appropriate marking by the laser light can be performed.

【0033】なお、前記実施例においては、Qスイッチ
制御装置をレーザマーキング装置に適用した場合につい
て説明したが、本発明は前記実施例のものに限定される
ものではなく、トリミング、切断、溶接等の加工用レー
ザ装置にも適用する等、必要に応じて種々変更すること
が可能である。
In the above embodiment, the case where the Q-switch control device is applied to a laser marking device has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes trimming, cutting, welding and the like. Various changes can be made as necessary, for example, by applying the present invention to a processing laser device.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように本発明に係るQスイッ
チ制御装置は、変調信号発振器により出力される、周波
数が一定で、QスイッチのON、OFFの比率を変化さ
せた波形のパルス信号に応じて、変調器により、前記パ
ルス信号に応じて高周波を高周波電気信号に変調して前
記Qスイッチに供給させることにより、レーザ出力を制
御するようにしているので、パルス信号の周波数を一定
にすることができ、その結果、レーザ光の出力間隔も一
定に制御することができ、レーザ光による適正なマーキ
ング、トリミング、切断あるいは溶接等を行なうことが
できる等の効果を奏する。
As described above, the Q-switch control device according to the present invention converts the pulse signal output from the modulation signal oscillator into a pulse signal having a constant frequency and a waveform in which the ON / OFF ratio of the Q switch is changed. Accordingly, the laser output is controlled by modulating a high frequency into a high-frequency electric signal according to the pulse signal and supplying the modulated signal to the Q switch, so that the frequency of the pulse signal is kept constant. As a result, the output interval of the laser beam can be controlled to be constant, and effects such as appropriate marking, trimming, cutting or welding by the laser beam can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るQスイッチ制御装置の一実施例を
示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a Q switch control device according to the present invention.

【図2】図1の具体的な回路図FIG. 2 is a specific circuit diagram of FIG.

【図3】本発明の変調信号発振器および変調器によるパ
ルス波形の形成状態を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of forming a pulse waveform by a modulation signal oscillator and a modulator according to the present invention.

【図4】本発明の制御装置によるQスイッチの出力制御
を行なう場合のパルス信号、高周波電気信号およびQス
イッチパルスレーザ出力との関係を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship among a pulse signal, a high-frequency electric signal, and a Q-switch pulse laser output when the control device of the present invention controls the output of the Q-switch.

【図5】従来の一般的な固体レーザマーキング装置を示
す概略構成図
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a conventional general solid-state laser marking device.

【図6】従来のQスイッチを示す概略構成図FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional Q switch.

【図7】従来のQスイッチドライバを示すブロック図FIG. 7 is a block diagram showing a conventional Q switch driver.

【図8】従来の変調信号発振器を示すブロック図FIG. 8 is a block diagram showing a conventional modulation signal oscillator.

【図9】従来の変調信号発振器によるパルス波形の形成
状態を示す説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of forming a pulse waveform by a conventional modulation signal oscillator.

【図10】従来の高周波電気信号とQスイッチを通過す
るレーザ光との関係を示す説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a conventional high-frequency electric signal and a laser beam passing through a Q switch.

【図11】従来のQスイッチの出力制御を行なう場合の
パルス信号、高周波電気信号およびQスイッチ出力との
関係を示す説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a relationship among a pulse signal, a high-frequency electric signal, and a Q switch output when performing output control of a conventional Q switch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 Qスイッチ 8 Qスイッチドライバ 16 高周波発振器 17 変調信号発振器 18 変調器 19 電力増幅器 26 のこぎり歯発振器 27 パルス幅変調回路 7 Q switch 8 Q switch driver 16 High frequency oscillator 17 Modulated signal oscillator 18 Modulator 19 Power amplifier 26 Sawtooth oscillator 27 Pulse width modulation circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−75482(JP,A) 特開 平2−209780(JP,A) 特開 平3−71684(JP,A) 特開 平3−278489(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/11 - 3/127 Continuation of the front page (56) References JP-A-57-75482 (JP, A) JP-A-2-209780 (JP, A) JP-A-3-71684 (JP, A) JP-A-3-278489 (JP) , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 3/11-3/127

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高周波電気信号によりON、OFF動作
させてレーザ光を選択的に出力させるQスイッチを設
け、このQスイッチに制御部からの制御信号に基づいて
所定の波形に形成された高周波電気信号を前記Qスイッ
チに供給するQスイッチドライバを接続してなるQスイ
ッチ制御装置において、 前記Qスイッチドライバに、周波数が一定で、Qスイッ
チのON、OFFの比率をQスイッチ出力を適正値とさ
せる値に制御した波形のパルス信号を出力する変調信号
発振器を設け、 この変調信号発振器からのパルス信号の波形に基づいて
高周波を高周波電気信号に変調して前記Qスイッチに供
給させる変調器を設けたことを特徴とするQスイッチ制
御装置。
1. A Q switch for selectively outputting a laser beam by turning on and off with a high frequency electric signal, wherein the Q switch has a high frequency electric wave formed into a predetermined waveform based on a control signal from a control unit. in the Q-switch control apparatus a signal formed by connecting the Q-switch driver for supplying to said Q-switch, said Q-switch driver, at a constant frequency, oN Q-switch, a proper value of Q switch output ratio of OFF
A modulation signal oscillator that outputs a pulse signal having a waveform controlled to a value to be controlled; and a modulator that modulates a high frequency into a high frequency electric signal based on the waveform of the pulse signal from the modulation signal oscillator and supplies the high frequency electric signal to the Q switch. A Q-switch control device, characterized in that:
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