專利名稱：激光處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光處理設(shè)備的“巨脈沖”技術(shù)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及對(duì)Q開(kāi)關(guān)激光振蕩器輸出的第一個(gè)脈沖的控制。
鑒于這種情況，需要有一種更高速的處理辦法來(lái)提高激光處理設(shè)備的產(chǎn)率。但是，用于獲取具有最佳峰值的激光的Q開(kāi)關(guān)頻率是根據(jù)激光振蕩器的激勵(lì)方法(例如，燈(Lamp)激勵(lì)方法或激光二極管激勵(lì)方法)或諧振器的結(jié)構(gòu)而改變的，即使當(dāng)振蕩波長(zhǎng)相同時(shí)也如此。
具體來(lái)說(shuō)，在Q開(kāi)關(guān)固態(tài)激光振蕩器中具有第一個(gè)脈沖(即，暫停處理之后的第一次發(fā)射)的峰值過(guò)大的問(wèn)題。
這種問(wèn)題的發(fā)生源于以下原因當(dāng)儲(chǔ)存光能的時(shí)間(被稱為激勵(lì)周期)因諸如處理暫停等而持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)，儲(chǔ)存在激光介質(zhì)內(nèi)的能量密度將達(dá)到飽和狀態(tài)。當(dāng)短周期的Q開(kāi)關(guān)激光振蕩在這種情況下形成時(shí)，達(dá)到飽和值的能量將在第一個(gè)脈沖中被釋放。但是，跟隨此第一脈沖之后被發(fā)射的每個(gè)激光脈沖所釋放的能量都是其各個(gè)短周期的激勵(lì)周期內(nèi)所儲(chǔ)存的沒(méi)有達(dá)到飽和值的能量。結(jié)果，在能量密度達(dá)到飽和值之后的第一脈沖峰值將高于能量密度達(dá)到飽和之前被釋放的激光脈沖的峰值。
圖1的框圖顯示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)典型例子的一種Q開(kāi)關(guān)振蕩器的主要組成單元。計(jì)算機(jī)1為控制單元2提供Q開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通/截止周期數(shù)據(jù)以作為I/O數(shù)據(jù)(指定用于對(duì)待被激光脈沖處理的目標(biāo)進(jìn)行照射的周期的數(shù)據(jù))，即，一個(gè)處理周期(對(duì)要用一系列激光脈沖處理的目標(biāo)進(jìn)行照射的時(shí)間)，Q開(kāi)關(guān)頻率，以及Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的脈沖寬度?？刂茊卧?響應(yīng)I/O數(shù)據(jù)而產(chǎn)生Q開(kāi)關(guān)控制脈沖信號(hào)，并將此信號(hào)提供給Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器4。激光振蕩器6的光諧振器7之內(nèi)的Q開(kāi)關(guān)單元8響應(yīng)其接收到的脈沖信號(hào)而導(dǎo)通或截止。
在上述說(shuō)明中，所謂Q開(kāi)關(guān)單元8的導(dǎo)通指的是光諧振器的Q值的快速減小，這樣就抑制了激光的諧振。相反，當(dāng)Q開(kāi)關(guān)單元8處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，光諧振器的Q值恢復(fù)至正常值，由此產(chǎn)生了正常的激光振蕩。
當(dāng)Q開(kāi)關(guān)單元從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，Q開(kāi)關(guān)單元8在導(dǎo)通狀態(tài)期間儲(chǔ)存在激光介質(zhì)中的光能急劇釋放，由此發(fā)出了具有較高峰值的激光脈沖。此具有高峰值的激光脈沖被稱為“巨脈沖”(以下將參考圖3進(jìn)行說(shuō)明)。
圖2的框圖顯示了圖1所示控制單元2中的激光控制單元3的結(jié)構(gòu)。激光控制單元3配備有解碼器12、可編程分頻電路13、參考時(shí)鐘振蕩器15以及定時(shí)器電路16。
解碼器12對(duì)計(jì)算機(jī)1所提供的I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼?？删幊谭诸l電路13對(duì)來(lái)自參考時(shí)鐘振蕩器15的參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，并產(chǎn)生由解碼的I/O數(shù)據(jù)所指定的頻率的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖(周期T3)。定時(shí)器電路16接收Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖并將一脈沖寬度為T4的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖提供給Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器4。
圖3是一個(gè)時(shí)序圖，它顯示了激光脈沖的發(fā)射時(shí)序。該圖所示的例子中，在第一個(gè)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖被輸入至Q開(kāi)關(guān)單元8之前，Q開(kāi)關(guān)單元8已保持處于導(dǎo)通狀態(tài)一段時(shí)間，此時(shí)間段比Q開(kāi)關(guān)周期T3要長(zhǎng)，從而使被儲(chǔ)存于激光介質(zhì)的光能上升到達(dá)飽和狀態(tài)。
當(dāng)?shù)谝籕開(kāi)關(guān)控制脈沖在時(shí)刻t0上被加載給Q開(kāi)關(guān)單元8時(shí)，對(duì)振蕩器振蕩的抑制被解除，從而使在較長(zhǎng)的激勵(lì)周期內(nèi)上升達(dá)到飽和狀態(tài)的光能被急劇釋放，進(jìn)而發(fā)出一個(gè)巨脈沖。在較長(zhǎng)激勵(lì)周期之后的第一個(gè)巨脈沖被稱為是“第一脈沖”。
當(dāng)?shù)谝幻}沖被發(fā)射出去之后，在接收到下一個(gè)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖之前的激勵(lì)周期#T1相對(duì)較短，而且此周期#T1中保存在激光介質(zhì)內(nèi)的光能未達(dá)到飽和狀態(tài)，在這種情況下，隨后的巨脈沖的峰值將低于第一脈沖的峰值。由于Q開(kāi)關(guān)控制脈沖在時(shí)刻t0之后以固定時(shí)間間隔被提供給Q開(kāi)關(guān)單元8，因而使激勵(lì)周期具有相同的持續(xù)時(shí)間，所以從第二巨脈沖開(kāi)始所發(fā)射的巨脈沖都具有相同的峰值。第一脈沖和其后的巨脈沖之間的脈沖高度差通常會(huì)使處理出現(xiàn)不均勻的情況，而這是我們不希望看到的。
如日本未決專利N0.354876/99(以下稱為“參考文獻(xiàn)1”)中所述的激光處理設(shè)備和方法已得到采用以消除由于產(chǎn)生具有過(guò)大脈沖高度的第一脈沖而妨礙了理想條件下的處理的問(wèn)題。
為了抑制第一脈沖，參考文獻(xiàn)1中所述的設(shè)備配備了一個(gè)第一脈沖抑制控制電路以及一個(gè)光能釋放脈沖發(fā)生電路。第一脈沖抑制控制電路逐漸改變一Q開(kāi)關(guān)控制脈沖(命令開(kāi)關(guān)脈沖)，從而釋放處理暫停期間或處理之前儲(chǔ)存在激光介質(zhì)中的光能。光能釋放脈沖發(fā)生電路能夠控制Q開(kāi)關(guān)以使釋放結(jié)束時(shí)剩余的光能被完全釋放。
這種設(shè)備能夠抑制第一脈沖。但是，由于它需要一個(gè)預(yù)備時(shí)間以用于有效地釋放儲(chǔ)存在激光介質(zhì)中的光能，所以存在很多問(wèn)題，例如，因?yàn)樾枰蓄A(yù)備時(shí)間以用于消除第一脈沖，所以它不能以最大速度進(jìn)行處理。
日本未決專利申請(qǐng)公報(bào)NO.313145/98(以下稱為“參考文獻(xiàn)2”)中所揭示的激光處理設(shè)備具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即激光介質(zhì)和極化分束鏡被排列成公用部件；激光諧振器被排列成用于極化分束鏡所分開(kāi)的各個(gè)光束；而Q開(kāi)關(guān)單元被排列成位于兩個(gè)激光諧振器的各諧振器的光軸上，從而使Q開(kāi)關(guān)單元受到獨(dú)立的導(dǎo)通/截止控制。
這種激光處理設(shè)備的特征在于，通過(guò)獨(dú)立控制兩個(gè)具有一共用激光介質(zhì)的激光諧振器的每一個(gè)的Q開(kāi)關(guān)單元，就可隔離且單獨(dú)地獲取各個(gè)激光諧振器的激光輸出。因此，單元激光諧振器就可由任何Q開(kāi)關(guān)頻率的Q開(kāi)關(guān)脈沖列的第一脈沖引起振蕩，而第二激光諧振器則可由跟隨在第一脈沖之后的Q開(kāi)關(guān)脈沖列引起振蕩。這樣，只利用第二諧振器的輸出就可獲取一個(gè)其中第一脈沖已被消除的巨脈沖列。
但是，這種方法具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本較高的問(wèn)題。
由本發(fā)明的發(fā)明人申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2000-174490中揭示出了一種與現(xiàn)有技術(shù)中所使用的上述激光處理設(shè)備的第一脈沖控制方法不相同的方法。這種方法構(gòu)成了本發(fā)明的前提基礎(chǔ)，所以本文將在下面對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在下面的說(shuō)明中，該參考文獻(xiàn)被稱為“參考文獻(xiàn)3”。
該現(xiàn)有技術(shù)與上述現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于，其Q開(kāi)關(guān)單元被截止，而且連續(xù)振蕩狀態(tài)在兩個(gè)連續(xù)巨脈沖的發(fā)射時(shí)間之間的預(yù)定周期內(nèi)一直保持，這樣就防止了光能儲(chǔ)存在激光介質(zhì)當(dāng)中。當(dāng)經(jīng)過(guò)此連續(xù)振蕩周期之后，Q開(kāi)關(guān)單元被導(dǎo)通，并且光能在一周期內(nèi)被儲(chǔ)存起來(lái)，直到Q開(kāi)關(guān)的下一個(gè)截止周期開(kāi)始為止；而且在激光振蕩器與待被處理的目標(biāo)之間的激光振蕩器外部的激光脈沖的光路上配備了一個(gè)用于開(kāi)啟和關(guān)閉光路的光開(kāi)關(guān)。
圖4的框圖用于說(shuō)明如參考文獻(xiàn)3中所述的激光輸出設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
激光輸出設(shè)備30配備有計(jì)算機(jī)38、測(cè)量單元35、Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器33，光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器34、激光振蕩器31以及光開(kāi)關(guān)單元32。計(jì)算機(jī)38為測(cè)量單元35提供I/O數(shù)據(jù)。I/O數(shù)據(jù)不僅包括用于使Q開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和關(guān)閉的時(shí)序數(shù)據(jù)(一個(gè)控制Q開(kāi)關(guān)的脈沖的脈沖頻率和脈沖寬度)，它還包括用于開(kāi)啟和關(guān)閉光開(kāi)關(guān)單元32的時(shí)序數(shù)據(jù)(控制光開(kāi)關(guān)的脈沖的脈沖頻率和脈沖寬度)。測(cè)量單元35可根據(jù)I/O數(shù)據(jù)產(chǎn)生一Q開(kāi)關(guān)控制脈沖和一光開(kāi)關(guān)控制脈沖。Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器33根據(jù)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖而實(shí)現(xiàn)對(duì)位于激光振蕩器31的光諧振器11b內(nèi)的Q開(kāi)關(guān)單元11a的導(dǎo)通/截止控制。光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器34則根據(jù)光開(kāi)關(guān)控制脈沖而執(zhí)行對(duì)光開(kāi)關(guān)單元32的導(dǎo)通/截止控制。
圖5是測(cè)量單元35的結(jié)構(gòu)框圖，圖6是根據(jù)參考文獻(xiàn)3所述設(shè)備的操作的信號(hào)時(shí)序圖。
測(cè)量單元35配備有測(cè)量比較/判斷單元17和激光控制單元26。測(cè)量比較/判斷單元17能夠測(cè)量要被處理的目標(biāo)的處理量、將這些測(cè)量值與目標(biāo)值進(jìn)行比較并且確定上述處理是否已經(jīng)完成，當(dāng)上述處理尚未完成時(shí)(當(dāng)需要更多的激光脈沖照射時(shí))，它將向激光控制單元26提供一個(gè)(邏輯1)脈沖信號(hào)表明這種情況(需要更多的激光照射)，作為判斷的結(jié)果。
激光控制單元26配備有解碼器20，可編程分頻電路21，參考時(shí)鐘振蕩器22，邏輯電路23，定時(shí)器電路24，以及可編程定時(shí)器電路25。
解碼器20對(duì)來(lái)自計(jì)算機(jī)38的用于Q開(kāi)關(guān)單元11a和光開(kāi)關(guān)單元32的I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并將經(jīng)解碼的I/O數(shù)據(jù)提供給可編程分頻電路21和可編程定時(shí)器電路25。
可編程分頻電路21接收到由參考時(shí)鐘振蕩器22產(chǎn)生的參考時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)I/O數(shù)據(jù)對(duì)參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，并產(chǎn)生一個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖(圖6(A))，然后將該Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖提供給邏輯電路23。此時(shí)分頻比可被修正為適當(dāng)?shù)闹怠?br> 邏輯電路23接收到來(lái)自可編程分頻電路31的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖，同時(shí)也接收到來(lái)自測(cè)量比較/判斷單元17的判斷結(jié)果，然后產(chǎn)生兩個(gè)輸入信號(hào)的AND(“與”)并將AND信號(hào)提供給定時(shí)器電路24和可編程定時(shí)器電路25。在需要對(duì)被處理的目標(biāo)進(jìn)行更多的激光脈沖照射的情況下，該AND信號(hào)變?yōu)榕cQ開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的脈沖信號(hào)。但是，當(dāng)不需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行更多的激光脈沖照射時(shí)，邏輯電路23將沒(méi)有信號(hào)輸出。
根據(jù)邏輯電路23的輸出信號(hào)，定時(shí)器電路24向光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器34提供一個(gè)光開(kāi)關(guān)脈沖以作為激光發(fā)射命令信號(hào)，該脈沖中含有脈沖寬度為T4的一系列與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的脈沖(圖6(E))。
根據(jù)來(lái)自解碼器20的各個(gè)信號(hào)，參考時(shí)鐘振蕩器22和邏輯電路23以及可編程定時(shí)器電路25將利用參考時(shí)鐘信號(hào)作為時(shí)序信號(hào)，向Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器33提供一個(gè)脈寬為T1的Q開(kāi)關(guān)脈沖，上述脈寬T1由與邏輯電路23的輸出信號(hào)相同步的經(jīng)解碼的I/O數(shù)據(jù)指定(圖6(B))。在圖6所示的例子中，Q開(kāi)關(guān)脈沖的邏輯1的間隔T1對(duì)應(yīng)于Q開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通間隔(即，激光振蕩器的振蕩暫停間隔)。因此，該間隔成為激勵(lì)周期(或激發(fā)間隔)，在此周期內(nèi)，光能在激光介質(zhì)中累積起來(lái)。受激發(fā)射隨著Q開(kāi)關(guān)脈沖的下降而急劇產(chǎn)生，積累下來(lái)的能量被釋放，并且發(fā)出一個(gè)巨脈沖(圖6(C)和(D))。如果激勵(lì)周期T1被加長(zhǎng)，巨脈沖的峰值也會(huì)相應(yīng)增加。因此，通過(guò)使Q開(kāi)關(guān)脈沖變量的脈寬可變化就可改變巨脈沖的高度。
在Q開(kāi)關(guān)脈沖的邏輯0的間隔內(nèi)，保持連續(xù)振蕩的狀態(tài)，并且實(shí)現(xiàn)了與一振蕩閾值電平相對(duì)應(yīng)的持續(xù)低電平的振蕩(圖6(C)和(D))。這種維持振蕩防止了光能在激光介質(zhì)中累積至飽和值的情況，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中所存在的第一脈沖的問(wèn)題。光開(kāi)關(guān)單元32阻擋了這種持續(xù)振蕩的激光，以使待被處理的目標(biāo)不被照射。光開(kāi)關(guān)單元32在其中發(fā)出一個(gè)與Q開(kāi)關(guān)脈沖的下降相同步的巨脈沖的間隔T4中開(kāi)啟，然后再關(guān)閉以阻擋連續(xù)振蕩的激光，直到下一個(gè)Q開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始為止。
從圖5所示的框圖可以看出，參考文獻(xiàn)3中所述設(shè)備的定時(shí)器電路24和可編程定時(shí)器25在接收到邏輯電路23的輸出之后是完全獨(dú)立操作的。兩電路24和25隨后通過(guò)單獨(dú)與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖進(jìn)行同步化而被“間接地”同步化。為了用更為具體的形式來(lái)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程，在圖6中，Q開(kāi)關(guān)脈沖的后沿被與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的前沿t0同步，而且，如圖6(E)所示，光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿被與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的前沿t0同步，由此，Q開(kāi)關(guān)脈沖的后沿(一個(gè)巨脈沖的發(fā)射開(kāi)始時(shí)刻)與光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿(光開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的起始時(shí)刻)是同步的。但是，如果需要考慮使一光開(kāi)關(guān)脈沖的上升沿與一Q開(kāi)關(guān)脈沖的下降沿同步，則從控制的角度出發(fā)，本設(shè)備中的間接同步化處理就不能被認(rèn)為是理想的。以下把這一點(diǎn)稱為是參考文獻(xiàn)3所述技術(shù)中的第一個(gè)問(wèn)題。
為了在參考文獻(xiàn)3所述的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)間接同步化方法，Q開(kāi)關(guān)脈沖的上升沿必須比Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的前沿t0精確地提前時(shí)間T1。為達(dá)到這個(gè)目的，Q開(kāi)關(guān)脈沖必須在從緊接于與有關(guān)的Q開(kāi)關(guān)脈沖相關(guān)的第二個(gè)Q開(kāi)關(guān)脈沖之前的第一個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖測(cè)起的時(shí)刻T2之后上升(見(jiàn)圖6B)。作為結(jié)果，第一個(gè)巨脈沖的發(fā)射被與第二個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步地實(shí)現(xiàn)。換句話說(shuō)，在得到處理命令后，巨脈沖的第一次發(fā)射不與第一個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步執(zhí)行，而是在延遲一個(gè)Q開(kāi)關(guān)周期T3之后才被執(zhí)行。以下把這一點(diǎn)稱為是參考文獻(xiàn)3所述技術(shù)中的第二個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一種激光處理設(shè)備，這種激光處理設(shè)備能夠解決參考文獻(xiàn)3中存在的上述問(wèn)題，并可以利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的控制來(lái)解決第一脈沖的問(wèn)題，另外，它還能夠自由地修改輸出激光脈沖的峰值。
Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，其接收Q開(kāi)關(guān)控制脈沖，以根據(jù)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖來(lái)控制Q開(kāi)關(guān)單元；以及光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，其接收光開(kāi)關(guān)脈沖以根據(jù)光開(kāi)關(guān)脈沖來(lái)控制光開(kāi)關(guān)單元。
此激光處理設(shè)備中的“用于產(chǎn)生與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖同步的光開(kāi)關(guān)脈沖的控制單元”的結(jié)構(gòu)保證了光開(kāi)關(guān)脈沖與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的直接同步。
通過(guò)使Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿與光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿同步，就可具體實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)脈沖與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的直接同步。
參考文獻(xiàn)3所述技術(shù)的第一個(gè)問(wèn)題由此得到解決。
另外，通過(guò)本發(fā)明所述控制單元的“產(chǎn)生在Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的各個(gè)周期中都與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖”功能，從而使參考文獻(xiàn)3的第二個(gè)問(wèn)題也得到了解決。換句話說(shuō)，在激光處理開(kāi)始時(shí)刻之后，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖在含有第一Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的“各個(gè)”Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的周期中都同步。
因此，在激光處理開(kāi)始時(shí)刻之后，就會(huì)產(chǎn)生與初始的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的初始Q開(kāi)關(guān)控制脈沖。作為結(jié)果，在激光處理暫停周期之后，就會(huì)產(chǎn)生與第一Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的激光處理開(kāi)始周期或第一脈沖。
通過(guò)“使Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的前沿與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的后沿同步，并使Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿與光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿同步”，就可實(shí)現(xiàn)控制單元的這個(gè)功能。也就是說(shuō)，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖是隨著Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的下降而同步上升的。因此，在與各Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖下降精確地偏移Q開(kāi)關(guān)控制脈沖寬度的時(shí)刻，就可產(chǎn)生一激光脈沖。
本發(fā)明的下述內(nèi)容解決了第一脈沖的問(wèn)題。
由本發(fā)明的控制單元產(chǎn)生的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖在被I/O數(shù)據(jù)指定作為激勵(lì)間隔的周期內(nèi)具有一第一邏輯電平，并且在其它周期內(nèi)具有一第二邏輯電平。其它周期是指除被I/O數(shù)據(jù)指定作為激勵(lì)期間的周期以外的周期。
由于處理開(kāi)始周期之前或處理暫停期間的周期明顯屬于“其它周期”，所以在處理開(kāi)始周期之前或處理暫停期間的周期內(nèi)，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖變成第二邏輯電平。因此Q開(kāi)關(guān)單元在這些周期內(nèi)持續(xù)保持截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而使激光振蕩器保持一種連續(xù)的振蕩狀態(tài)。按照這種方式，就可防止光能在處理開(kāi)始周期之前或處理暫停期間在激光介質(zhì)中累積起來(lái)。
作為結(jié)果，就可以防止第一脈沖具有高于其后的巨脈沖的峰值。
由于第一定時(shí)器電路所產(chǎn)生的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的脈寬是可編程的，所以激勵(lì)間隔內(nèi)累積在激光介質(zhì)中的光能也是可編程的。因此其產(chǎn)生的巨脈沖峰值也是可編程的。
通過(guò)在本發(fā)明的激光處理設(shè)備的控制單元中增加參考文獻(xiàn)3中的測(cè)量比較/判斷單元，并在本發(fā)明所述激光處理設(shè)備的激光控制單元中增加參考文獻(xiàn)3中的邏輯電路，就可創(chuàng)造出一種將參考文獻(xiàn)3所述設(shè)備和本發(fā)明所述激光處理設(shè)備的功能結(jié)合在一起的激光處理設(shè)備。
在本實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明所述的激光處理設(shè)備的控制單元還含有一個(gè)測(cè)量比較/判斷單元，它能夠測(cè)量待被處理的目標(biāo)的規(guī)定項(xiàng)，將這些測(cè)得的值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并確定是否需要進(jìn)行更多的激光處理。
另外，本發(fā)明所述激光處理設(shè)備的激光控制單元配備有一個(gè)邏輯電路，它被置于可編程分頻電路與第一定時(shí)器電路之間。該邏輯電路可接收Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖以及測(cè)量比較/判斷單元的判斷結(jié)果。在測(cè)量比較/判斷單元確定出需要有另外的激光處理的情況下，該邏輯電路會(huì)將Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖發(fā)送給第一定時(shí)器，并且可在測(cè)量比較/判斷單元確定出不需要更多激光處理的情況下阻止Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的發(fā)送。
通過(guò)利用上述結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)在處理開(kāi)始周期之前或處理暫停期間的一個(gè)周期內(nèi)使光諧振器處于一種連續(xù)振蕩狀態(tài)，就可將第一脈沖的峰值控制成位于第一脈沖之后的脈沖的一個(gè)電平。
提供一個(gè)能夠?qū)?lì)間隔進(jìn)行可編程設(shè)定的電路，就可實(shí)現(xiàn)輸出激光脈沖峰值的可編程設(shè)定。
Q開(kāi)關(guān)控制脈沖前沿與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖后沿的同步、以及Q開(kāi)關(guān)控制脈沖后沿與光開(kāi)關(guān)脈沖前沿的同步使得巨脈沖發(fā)射時(shí)刻與光開(kāi)關(guān)單元開(kāi)啟時(shí)刻能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定可靠的同步，并可以為各個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖產(chǎn)生具有設(shè)定峰值的單激光脈沖列。
提供能夠?qū)⒖紩r(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行可編程分頻的電路就可實(shí)現(xiàn)對(duì)作為用于激光處理設(shè)備操作的參考時(shí)間的Q開(kāi)關(guān)頻率的可編程修改。作為結(jié)果，可以在T3＞T1+T4的范圍內(nèi)任意選擇一個(gè)適用于正確處理半導(dǎo)體元件或電子元件的Q開(kāi)關(guān)周期T3。
通過(guò)以下的文字說(shuō)明并參考附圖，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清晰易懂，在附圖中描繪出了多個(gè)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的例子。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)典型例子所述的Q開(kāi)關(guān)控制激光振蕩器的主要部件框圖。
圖2的框圖顯示了圖1所示控制單元2內(nèi)的激光控制單元3的結(jié)構(gòu)。
圖3的時(shí)序圖顯示了圖1所示設(shè)備中激光脈沖的發(fā)射時(shí)序。
圖4的框圖用于解釋參考文獻(xiàn)3中所述的激光處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖5的框圖顯示了圖4所示測(cè)量單元35的結(jié)構(gòu)。
圖6的信號(hào)時(shí)序圖顯示了參考文獻(xiàn)3所述設(shè)備的操作。
圖7的框圖顯示了本發(fā)明所述激光處理設(shè)備的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
圖8的框圖顯示了第一實(shí)施例中激光控制單元的結(jié)構(gòu)。
圖9是一個(gè)信號(hào)時(shí)序圖，該信號(hào)控制了第一實(shí)施例所述激光處理設(shè)備的各個(gè)部分。
圖10的框圖顯示了本發(fā)明所述激光處理設(shè)備的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施例接下來(lái)將參考附圖對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖7的框圖顯示了本發(fā)明所述激光處理設(shè)備的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的激光處理設(shè)備配備有計(jì)算機(jī)1，控制單元2，Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器4，光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器5，激光振蕩器6以及光開(kāi)關(guān)單元9。激光振蕩器6含有光諧振器7，其振蕩受到Q開(kāi)關(guān)單元8的控制。Q開(kāi)關(guān)單元8被包含入光諧振器7。
計(jì)算機(jī)1可向控制單元2提供I/O數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指定了Q開(kāi)關(guān)單元8的操作模式和光開(kāi)關(guān)單元9的操作模式?？刂茊卧?含有激光控制單元3。激光控制單元3對(duì)I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并在I/O數(shù)據(jù)所指定的周期上產(chǎn)生一用于控制Q開(kāi)關(guān)單元8的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖、還有用于控制光開(kāi)關(guān)單元9的光開(kāi)關(guān)脈沖。激光控制單元3分別向Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器4和光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器5提供Q開(kāi)關(guān)控制脈沖和光開(kāi)關(guān)脈沖。Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器4能夠響應(yīng)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖而執(zhí)行對(duì)Q開(kāi)關(guān)單元8的導(dǎo)通/截止控制。Q開(kāi)關(guān)單元8能夠在導(dǎo)通狀態(tài)下降低光諧振器7的Q值，而且能夠在截止?fàn)顟B(tài)下使光諧振器7的Q值恢復(fù)正常值。因此，Q開(kāi)關(guān)單元8的導(dǎo)通狀態(tài)對(duì)應(yīng)于激光振蕩器6的振蕩抑制狀態(tài)，其截止?fàn)顟B(tài)則對(duì)應(yīng)于激光振蕩器6的正常振蕩狀態(tài)。
光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器5可根據(jù)光開(kāi)關(guān)脈沖執(zhí)行對(duì)光開(kāi)關(guān)單元9的開(kāi)啟/關(guān)閉控制。光開(kāi)關(guān)單元9具有一閘門功能，它可響應(yīng)光開(kāi)關(guān)脈沖而通過(guò)或者阻擋激光。雖然在本實(shí)施例中光開(kāi)關(guān)單元9被置于激光振蕩器的外面，但也可將其安排在激光振蕩器的內(nèi)部。
接下來(lái)將參考圖8對(duì)與激光控制單元3的結(jié)構(gòu)有關(guān)的細(xì)節(jié)進(jìn)行說(shuō)明，在圖8的框圖中顯示出了本實(shí)施例所述激光控制單元3的結(jié)構(gòu)。
激光控制單元3配備有用于Q開(kāi)關(guān)和光開(kāi)關(guān)控制脈沖的解碼器12，可編程分頻電路13，可編程定時(shí)器電路14，參考時(shí)鐘振蕩器15以及定時(shí)器電路16。
解碼器12對(duì)接收到的I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并將經(jīng)解碼的I/O數(shù)據(jù)發(fā)送給可編程分頻電路13和可編程定時(shí)器電路14。
可編程分頻電路13還接收來(lái)自參考時(shí)鐘振蕩器15的參考時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)此參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，并產(chǎn)生一個(gè)具有解碼的I/O數(shù)據(jù)所指定的頻率的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖?？删幊谭诸l電路13將該Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖發(fā)送給可編程定時(shí)器電路14。Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的周期為T3。
可編程定時(shí)器電路14接收來(lái)自參考時(shí)鐘振蕩器15的參考時(shí)鐘信號(hào)、來(lái)自可編程分頻電路13的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖，以及來(lái)自解碼器12的解碼I/O數(shù)據(jù)；利用此參考時(shí)鐘信號(hào)作為時(shí)序信號(hào)(利用此參考時(shí)鐘信號(hào)作為時(shí)序標(biāo)準(zhǔn))，產(chǎn)生一個(gè)具有I/O數(shù)據(jù)所指定的脈寬#T1的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖，該Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的前沿與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的后沿同步；并將生成的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖提供給Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器4。#T1可根據(jù)I/O數(shù)據(jù)所指定的巨脈沖的峰值而相應(yīng)改變。
定時(shí)器電路16接收參考時(shí)鐘信號(hào)和Q開(kāi)關(guān)控制脈沖；利用參考時(shí)鐘信號(hào)作為時(shí)序信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)具有預(yù)定脈寬T4的光開(kāi)關(guān)脈沖，該光開(kāi)關(guān)信號(hào)的前沿與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿同步；并將生成的光開(kāi)關(guān)脈沖提供給光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器5。
接下來(lái)，說(shuō)明圖7和圖8所示電路的操作，用于激光發(fā)射的Q開(kāi)關(guān)頻率數(shù)據(jù)被首先設(shè)定在用于控制Q開(kāi)關(guān)單元和光開(kāi)關(guān)單元的解碼器12之中。可編程分頻電路13接著對(duì)來(lái)自參考時(shí)鐘振蕩器15的參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，并根據(jù)解碼的輸出數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)具有所需頻率的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖。Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的周期為T3(參考下面說(shuō)明的圖9(A))。Q開(kāi)關(guān)單元8和光開(kāi)關(guān)單元9在此Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的周期上執(zhí)行操作。
由于Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的前沿與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的后沿同步(參考下面說(shuō)明的圖9(B))，所以在處理命令被發(fā)出之后，第一個(gè)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖可與第一個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步生成。這一點(diǎn)與先前所述的參考文獻(xiàn)3中的設(shè)備形成了對(duì)比，在后者中，第一個(gè)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖與第二個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步。
本實(shí)施例中，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的邏輯1使得Q開(kāi)關(guān)單元8進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，后者隨后使光諧振器7的振蕩受到抑制，從而允許光能在激光介質(zhì)中積聚。因此，在本實(shí)施例中，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的脈寬周期(邏輯1的間隔)#T1是激發(fā)間隔或激勵(lì)周期(參考下面說(shuō)明的圖9(B))。然后，Q開(kāi)關(guān)單元8隨著Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的下降而進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)而使光振蕩器7的振蕩暫停被解除，并且積聚能量的受激發(fā)射立刻發(fā)生，即，發(fā)射一個(gè)巨脈沖。當(dāng)Q開(kāi)關(guān)單元8接收到下一個(gè)Q開(kāi)關(guān)控制脈沖時(shí)，激光介質(zhì)開(kāi)始積聚下一次的光能。
通過(guò)光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器5對(duì)光開(kāi)關(guān)單元9產(chǎn)生作用的光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿同步(參考圖9(E))。光開(kāi)關(guān)單元9因此隨著一巨脈沖的上升而被同步導(dǎo)通。由于光開(kāi)關(guān)脈沖的脈寬為T4，所以光開(kāi)關(guān)單元9只在間隔T4內(nèi)處于導(dǎo)通狀態(tài)，然后就截止，從而阻擋住即使已發(fā)射出的激光。
Q開(kāi)關(guān)控制脈沖在除間隔#T1以外的其它間隔內(nèi)，即，在間隔T3-#T1(參考圖9(B))內(nèi)處于邏輯0狀態(tài)，Q開(kāi)關(guān)單元8因此保持處于截止?fàn)顟B(tài)。此刻，在激光介質(zhì)中，通過(guò)激勵(lì)躍遷至粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的原子數(shù)與通過(guò)受激發(fā)射而遠(yuǎn)離粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的原子數(shù)處于平衡狀態(tài)，從而保持了一個(gè)穩(wěn)定、連續(xù)的振蕩狀態(tài)，但是這種連續(xù)振蕩的激光卻被處于截止?fàn)顟B(tài)的光開(kāi)關(guān)9阻擋住。
在連續(xù)振蕩狀態(tài)下，間隔T3-#T1期間內(nèi)保存于激光介質(zhì)中的能量的密度極低。因此，巨脈沖的光能基本上等于在Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的脈寬#T1的間隔內(nèi)積聚在激光介質(zhì)之中的能量。所以，如果脈寬#T1是常數(shù)，則巨脈沖的高度也是常數(shù)。另外，脈寬#T1的可編程修改使得能夠進(jìn)行與巨脈沖相對(duì)應(yīng)的峰值的可編程修改。
Q開(kāi)關(guān)控制脈沖在處理命令被發(fā)出之前或暫停處理間隔期間的間隔內(nèi)(即，在可編程分頻電路13發(fā)出第一個(gè)Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖之前)保持邏輯0狀態(tài)。因此，激光振蕩器6在這些間隔內(nèi)處于一種連續(xù)振蕩狀態(tài)，從而使激光介質(zhì)中不會(huì)積聚超過(guò)振蕩閾值的能量密度。所以，在本發(fā)明所述的設(shè)備中，其中第一個(gè)脈沖具有高于隨后的巨脈沖的峰值的第一脈沖問(wèn)題得到了解決。
在本實(shí)施例中，可編程定時(shí)器電路14的輸出被提供給定時(shí)器電路16，以用于使Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿與光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿同步。
這種方法可以和參考文獻(xiàn)3中所述設(shè)備的方法形成對(duì)比，在后者中，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿與光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿是通過(guò)使Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿與一Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步再使一光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿與該Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步而被間接同步的。
本實(shí)施例的這種方法能夠比參考文獻(xiàn)3中的方法更加直接地實(shí)現(xiàn)同步，因此可以實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定的控制。
圖9是一個(gè)信號(hào)時(shí)序圖，該信號(hào)控制著本實(shí)施例所述激光處理設(shè)備的各個(gè)部分。
在激光處理的預(yù)備狀態(tài)下，一個(gè)具有一可將光開(kāi)關(guān)單元9置于阻擋狀態(tài)的邏輯電平(本實(shí)施例中為邏輯0)的光開(kāi)關(guān)脈沖被從激光控制單元3提供給光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器5。另外，一個(gè)將Q開(kāi)關(guān)單元8置于截止?fàn)顟B(tài)的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖(邏輯0)被從激光控制單元3提供給Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器4，激光振蕩器6由此被置于一種弱的連續(xù)振蕩狀態(tài)之下。光開(kāi)關(guān)單元9阻擋住此弱激光的輸出使其不能達(dá)到外面。
當(dāng)激光處理隨后開(kāi)始時(shí)，可編程分頻電路13將根據(jù)來(lái)自計(jì)算機(jī)1并經(jīng)解碼器12解碼的一個(gè)命令(I/O數(shù)據(jù))而產(chǎn)生一個(gè)具有重復(fù)周期T3的Q開(kāi)關(guān)脈沖列(圖9(A))。此脈沖列用作Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖。本發(fā)明中，Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖是激光發(fā)射和脈沖控制操作時(shí)序的參考信號(hào)。
可編程定時(shí)器電路14產(chǎn)生一與該Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖。這種同步是通過(guò)使Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的后沿(本實(shí)施例中為下降沿)與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的前沿(本實(shí)施例中為上升沿)同步而實(shí)現(xiàn)的。Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的脈寬(邏輯1的間隔)等于由解碼的I/O數(shù)據(jù)所指定的時(shí)間#T1(圖9(B))。
在本實(shí)施例中，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的邏輯1將Q開(kāi)關(guān)單元置于導(dǎo)通狀態(tài)。激光振蕩器6的振蕩由此得到檢查，而且光能在激光介質(zhì)中的積聚隨著Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的上升而同步開(kāi)始，由此使激光介質(zhì)中的能量密度被建立起來(lái)。能量密度會(huì)持續(xù)增大直至Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿(本實(shí)施例中為下降沿)為止(圖9(C))。Q開(kāi)關(guān)單元8在Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的下降沿上變換至截止?fàn)顟B(tài)，作為結(jié)果，已積聚在激光介質(zhì)中的能量被作為一個(gè)巨脈沖而立刻全部釋放出去(圖9(D))。利用計(jì)算機(jī)1發(fā)出的命令可將Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的周期T3和Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的脈寬#T1設(shè)定成任意值。
定時(shí)器電路16使光開(kāi)關(guān)脈沖隨著Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的下降而同步上升。在本實(shí)施例中，光開(kāi)關(guān)脈沖的邏輯1作為光開(kāi)關(guān)單元9的開(kāi)啟信號(hào)。定時(shí)器電路16由此產(chǎn)生光開(kāi)關(guān)脈沖，該光開(kāi)關(guān)脈沖的上升沿與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的下降沿同步，并且具有一設(shè)定的脈寬T4(圖9(E))。因此，光開(kāi)關(guān)單元9只在與巨脈沖的發(fā)射相同步的設(shè)定間隔T4內(nèi)被開(kāi)啟(圖9(D)和(E))。
巨脈沖的峰值(更確切地說(shuō)，是巨脈沖強(qiáng)度曲線的時(shí)間積分)基本上與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的下降時(shí)刻(后沿)上激光介質(zhì)中的能量密度成正比。在尚未達(dá)到飽和值時(shí)，激光介質(zhì)中的能量密度基本上與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖#T1的脈寬成正比。因此，通過(guò)將時(shí)間#T1設(shè)定成常數(shù)，就可使所有穿過(guò)光開(kāi)關(guān)單元9的巨脈沖(包括第一脈沖)的峰值變得均勻。另外，通過(guò)對(duì)激勵(lì)時(shí)間#T1的可編程修改就可實(shí)現(xiàn)對(duì)巨脈沖峰值的可編程修改(圖9(F))。
如上所述，激光介質(zhì)發(fā)射出與激勵(lì)時(shí)間#T1相對(duì)應(yīng)的巨脈沖，并在Q開(kāi)關(guān)控制脈沖下降時(shí)釋放所存儲(chǔ)的能量。在發(fā)射出一個(gè)巨脈沖之后，激光介質(zhì)中的能量立刻急劇下降并且激光振蕩停止，但是由于激勵(lì)是連續(xù)發(fā)生的，所有光諧振器7內(nèi)的能量密度會(huì)立刻上升，當(dāng)達(dá)到激光的振蕩閾值時(shí)，將發(fā)生一個(gè)連續(xù)的振蕩，與巨脈沖相比，該振蕩較弱(圖9(C))。
當(dāng)經(jīng)過(guò)跟隨在光開(kāi)關(guān)脈沖上升之后的間隔T4之后，光開(kāi)關(guān)單元9被關(guān)閉，這樣就防止了被處理的目標(biāo)進(jìn)一步受到連續(xù)振蕩所產(chǎn)生的激光的照射。
這種連續(xù)振蕩一直持續(xù)，直到Q開(kāi)關(guān)控制脈沖下一次上升(前沿)的時(shí)刻，因而使能量密度在此間隔T2內(nèi)不會(huì)上升到或超過(guò)振蕩閾值(圖9(B))。因此使巨脈沖輸出具有一與激勵(lì)時(shí)間#T1相對(duì)應(yīng)的均勻峰值，進(jìn)而防止了激光處理開(kāi)始后或暫停處理之后的第一脈沖比隨后的巨脈沖具有異常高峰值的情況。
圖10的框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的激光處理設(shè)備的第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本實(shí)施例所述的激光處理設(shè)備中，控制單元2還含有測(cè)量比較/判斷單元(MCDU)17，而且激光控制單元3還配備有邏輯電路18，該邏輯電路18位于可編程分頻電路13與可編程定時(shí)器電路14之間。測(cè)量比較/判斷單元17對(duì)被處理的目標(biāo)的預(yù)定項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并確定是否需要另外的激光處理。邏輯電路18接收Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖以及測(cè)量比較/判斷單元17的判斷結(jié)果，并在測(cè)量比較/判斷單元17已確定出需要另外的激光處理的情況下，將Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖發(fā)送給可編程定時(shí)器14。在測(cè)量比較/判斷單元17已確定出不需要更多激光處理的情況下，邏輯電路18可阻止向可編程定時(shí)器電路14發(fā)送Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖。
因此，在測(cè)量比較/判斷單元17已確定出需要更多激光處理的情況下，設(shè)備的各個(gè)部分將根據(jù)圖9中所示的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖和光開(kāi)關(guān)脈沖并根據(jù)參考圖9說(shuō)明的過(guò)程進(jìn)行操作。按照這種方式就產(chǎn)生了用于處理的巨脈沖。
在測(cè)量比較/判斷單元17已經(jīng)確定出不需要更多的激光處理的情況下，Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖將不被發(fā)送給可編程定時(shí)器電路14。因此，Q開(kāi)關(guān)控制脈沖不會(huì)在未被發(fā)射的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖所屬的Q開(kāi)關(guān)周期中產(chǎn)生。結(jié)果，該周期的光開(kāi)關(guān)脈沖也不會(huì)被產(chǎn)生。這樣，測(cè)量比較/判斷單元17確定不需要更多激光處理的周期就變成了激光處理的暫停周期。
應(yīng)該明白，雖然以上對(duì)本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了說(shuō)明，但這些說(shuō)明只起到了說(shuō)明性的作用，在由所附權(quán)利要求所確定的范圍之內(nèi)，可以改變上述各部分的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種激光處理設(shè)備，其特征在于包括激光振蕩器，其具有帶有Q開(kāi)關(guān)單元的光諧振器，該Q開(kāi)關(guān)單元的操作受到Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的控制，上述激光振蕩器在當(dāng)Q開(kāi)關(guān)單元在Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的控制下被導(dǎo)通時(shí)振蕩受到抑制，并且通過(guò)激勵(lì)存儲(chǔ)光能，而當(dāng)Q開(kāi)關(guān)單元在Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的控制下截止時(shí)執(zhí)行正常的振蕩；光開(kāi)關(guān)單元，在光開(kāi)關(guān)脈沖的控制下通過(guò)或阻擋激光，上述光開(kāi)關(guān)單元被置于激光振蕩器與一目標(biāo)之間的光路上，以利用從上述激光振蕩器發(fā)出的激光脈沖進(jìn)行激光處理；計(jì)算機(jī)，用于提供I/O數(shù)據(jù)，此I/O數(shù)據(jù)指定了激光處理的起始時(shí)刻；在激光處理的起始時(shí)刻之后上述Q開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行周期性操作的重復(fù)頻率；以及上述Q開(kāi)關(guān)被導(dǎo)通以指定一激勵(lì)期間的周期；控制單元，其產(chǎn)生Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖，具有由上述I/O數(shù)據(jù)指定的上述重復(fù)頻率；Q開(kāi)關(guān)控制脈沖，其與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的各個(gè)周期內(nèi)的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步，上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖在被I/O數(shù)據(jù)指定作為激勵(lì)期間的周期內(nèi)具有第一邏輯電平，并且在其它周期內(nèi)具有使上述Q開(kāi)關(guān)單元截止的第二邏輯電平；以及與上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖同步的光開(kāi)關(guān)脈沖，其脈寬被指定作為激光發(fā)射的周期；Q開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，接收上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖，以根據(jù)上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖來(lái)控制上述Q開(kāi)關(guān)單元；以及光開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，其接收上述光開(kāi)關(guān)脈沖，以根據(jù)上述光開(kāi)關(guān)脈沖來(lái)控制上述光開(kāi)關(guān)單元。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中上述控制單元含有激光控制單元，上述激光控制單元包括解碼器，用于對(duì)上述計(jì)算機(jī)所提供的I/O數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；參考時(shí)鐘振蕩器，用于產(chǎn)生參考時(shí)鐘信號(hào)；可編程分頻電路，用于對(duì)上述參考時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，以產(chǎn)生具有上述解碼I/O數(shù)據(jù)所指定的重復(fù)頻率的Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖；第一定時(shí)器電路，其接收Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖，參考時(shí)鐘信號(hào)以及經(jīng)解碼的I/O數(shù)據(jù)，以利用上述參考時(shí)鐘信號(hào)作為時(shí)序信號(hào)，產(chǎn)生與上述Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖；以及第二定時(shí)器電路，其接收上述第一定時(shí)器電路所提供的上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖以及上述參考時(shí)鐘信號(hào)，以利用上述參考時(shí)鐘信號(hào)作為時(shí)序信號(hào)，產(chǎn)生與上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖同步的光開(kāi)關(guān)脈沖。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的前沿與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖的后沿同步，而Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的后沿與光開(kāi)關(guān)脈沖的前沿同步。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中由上述第一定時(shí)器電路所產(chǎn)生的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的脈寬是可編程的。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中上述Q開(kāi)關(guān)控制脈沖在處理開(kāi)始時(shí)刻之前或處理被暫停期間具有第二邏輯電平。
6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中上述控制單元還含有一個(gè)測(cè)量比較/判斷單元，其測(cè)量被處理的目標(biāo)的預(yù)定項(xiàng)目，將這些測(cè)得的值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并確定是否需要進(jìn)行更多的激光處理；而且上述激光控制單元還配備有邏輯電路，其置于上述可編程分頻電路與上述第一定時(shí)器電路之間，該邏輯電路接收上述Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖以及上述測(cè)量比較/判斷單元的判斷結(jié)果；在上述測(cè)量比較/判斷單元確定出需要有更多激光處理的情況下，上述邏輯電路將上述Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖傳達(dá)給上述第一定時(shí)器，并且可在上述測(cè)量比較/判斷單元確定不需要更多激光處理的情況下阻止Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖送往第一定時(shí)器電路。
全文摘要
激光振蕩器6配備有其操作受到Q開(kāi)關(guān)控制脈沖控制的Q開(kāi)關(guān)單元和光諧振器7,當(dāng)Q開(kāi)關(guān)單元在Q開(kāi)關(guān)控制脈沖控制下導(dǎo)通時(shí),抑制光諧振器7中的振蕩,當(dāng)Q開(kāi)關(guān)單元截止時(shí),振蕩正常進(jìn)行。光開(kāi)關(guān)單元9置于激光振蕩器與激光脈沖處理目標(biāo)之間的光路上,激光脈沖從激光振蕩器發(fā)出并在光開(kāi)關(guān)脈沖的控制下通過(guò)或者被阻擋。計(jì)算機(jī)1提供的I/O數(shù)據(jù)指定了Q開(kāi)關(guān)單元周期操作的重復(fù)頻率,并將Q開(kāi)關(guān)單元的導(dǎo)通期間指定為激勵(lì)期間?？刂茊卧?產(chǎn)生Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖、與Q開(kāi)關(guān)頻率脈沖同步的Q開(kāi)關(guān)控制脈沖及與Q開(kāi)關(guān)控制脈沖同步的光開(kāi)關(guān)脈沖。Q開(kāi)關(guān)控制脈沖的脈寬與作為激勵(lì)期間的周期對(duì)應(yīng)。光開(kāi)關(guān)脈沖的脈寬與預(yù)定為激光通過(guò)期間的時(shí)間對(duì)應(yīng)。
文檔編號(hào)H01S3/00GK1347176SQ0114195
公開(kāi)日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月25日
發(fā)明者堀越聰, 大田孝二 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社