[发明专利]激光装置和控制激光装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光装置和控制激光装置的方法。

背景技术

激光仪器的高输出的实现取得了进展。特别地，以利用通过向Y₃Al₅O₁₂晶体添加钕（Nd）获得的激光介质作为基材的Nd:YAG激光器等为代表的固态激光器适于高能量应用。虽然稀有气体闪光灯和半导体激光器（LD）被用作固态激光器的激发源，但是稀有气体闪光灯具有便宜并且可增加每个脉冲的能量输出的优点。因此，稀有气体闪光灯被广泛用于诸如激光加工机和激光退火装置的工业应用。

近来，利用激光的医疗用光声测量装置的开发取得了进展（NPL1）。在该装置中，尝试了通过利用光声效果诊断乳房中的肿瘤的有无。光声测量装置是向被测量部分照射纳秒脉冲激光以接收在被测量部分中产生的超声波（光声波）从而分析接收的信号、由此获得图像的测量装置。特别地，为了从相对深的生物体部分获得光声信号，需要每个脉冲高能量输出的激光，并且，适当地使用灯激发固态激光器。

但是，由于闪光灯的发光光谱宽至从紫外区域到红外区域，因此闪光灯很少与激光介质的吸收谱一致。因此，向激光介质施加热负载，并且，存在射束质量由于热透镜效果和热双折射效果等劣化的缺点。特别地，在激光介质达到热平衡之前，激光振荡的初始上升阶段的输出能量是不稳定的。因此，由于激光振荡输出逐渐改变，因此在加工等中出现问题。

为了对应以上的问题，公开了测量各脉冲的激光输出以控制从电源供给到闪光灯的灯电流使得各脉冲能量恒定并由此获得稳定的输出的方法（PTL1）。

闪光灯具有相互不同的特性。当使用闪光灯时，发光强度降低，并且，闪光灯应最终被交换。闪光灯的损耗强烈地影响灯激发固态激光器的便利性。为了应对该问题，公开了通过光电检测元件随需要检测激光输出、然后当灯电流值大于预先确定的上限值或下限值时显示该事实并且通过显示器指示闪光灯的更换的方法（PTL2）。

在使用灯激发固态激光器的激光装置中，控制灯设置值以提高便利性是十分重要的。

引文列表

专利文献

PTL1：日本专利No.2542821

PTL2：日本专利申请公开No.8-195521

非专利文献

NPL1：S.Manohar等人,Proc.of SPIE vol.6437643702-1

发明内容

技术问题

虽然用于灯激发固态激光器中的闪光灯依赖于激光头的内部构成和照射时的灯设置条件，但闪光灯的寿命为约千万次出射。闪光灯具有寿命的个体特异性，并且，即使在具有相同的规格的闪光灯中，寿命也有时为约数百万次出射。虽然灯激发固态激光器中的闪光灯的损耗是不可避免的，但是，当考虑激光装置的便利性时，增加闪光灯的更换循环是非常重要的。

当闪光灯在遮光时被关断时，闪光灯的损耗降低。但是，当再次开始照射时，激光介质达到热平衡状态花费长的时间，使得输出稳定化花费长的时间，并因此丧失便利性。并且，与预热时间对应的非使用中的闪光灯的发光导致灯损耗。同时，当强调照射激光时的输出稳定性并且与照射激光时类似地保持阻挡激光时的激光振荡输出时，由于闪光灯的不必要的照射，出现灯损耗。即，提高照射激光时的输出稳定性并且同时降低遮光时的灯损耗以稳定地长期利用灯激发固态激光器的灯控制方法是非常重要的。

但是，虽然作为常规例子的PTL1公开了从满足各脉冲的输出稳定性的观点执行灯控制的方法，但是，其中没有包括关于灯损耗降低的内容。虽然PTL2公开了从基于灯损耗指示闪光灯的更换的观点执行激光输出测量并且控制灯电流的方法，但是，该方法不是延长闪光灯的寿命的观点的控制方法。在常规的例子中，不能同时满足照射时的输出稳定性和遮光时的灯损耗降低。

在用于医疗应用的激光装置特别是出于诊断目的的激光装置而不是常规上常用作高输出灯激发固态激光器的应用的诸如加工和退火的工业应用中，输出稳定性和灯损耗降低的同时实现变为明显的问题。在医疗诊断设备中，提出根据诊断结果执行再次测量并根据诊断协议重复测量。并且，由于测量条件常常根据被检者的状况改变，因此与工业应用相比，使用状态较不可能标准化。相反，不使用激光装置的时间可能比使用激光装置的时间长，并且从利用闪光灯的观点看，这是非常低效的。