レーザーの発振の仕方は大きく分けて連続発振(CW:Continuous Wave Operation)とパルス発振の2つがあり、それぞれCWレーザー、パルスレーザーとよぶ。連続発振はレーザーが連続的に発振し、パルス発振はレーザーが断続的に発振する。また、パルス発振は直接変調法、外部変調法、Qスイッチ法およびモード同期法(モードロック法)に分けることができる。それぞれの発振法で発生させることができるパルス幅を表1にまとめた。

表1:パルス発振法とそのパルス幅
発振法 パルス幅
直接変調法 〜ns、〜ps
外部変調法 〜ns、〜ps
Qスイッチ法 〜μs、〜ns
モード同期法 〜ps、〜fs

直接変調法

LDの電流制御をON/OFFすることで、パルス光を発生させる。この方法では、パルスの波形を制御することができる。熱影響を極力抑えたい穴あけ加工や光通信に使用される。

直接変調法

外部変調法

CWレーザーのビーム出力を変調器でON/OFFすることで、パルス光を発生させる。高出力の発振器では、この方法が用いられている。

外部変調法

Qスイッチ法

Qスイッチパルス発振はレーザー媒質中で十分に反転分布が起こるまで待ち、一気にレーザーを発振させることで、非常に大きなエネルギーのレーザー光を等間隔で出すことができる。パルス幅はμs~ns程度である。応用としては電子部品,半導体部品などの精密部品へのマイクロ加工、穴加工、溝加工、マーキングなどに使用される。

Qスイッチ法

モード同期法

与える変調の周期をレーザー共振器内の光周回時間に合わせると(共振器の縦モードを同期して発振させると)モード同期となる。パルス幅はps~fsであり、上記のパルス発振のうちで最も短いパルス幅が得られる。通常、パルスエネルギーはQスイッチ法ほど大きくない。繰り返し周波数は共振器長で決まり、共振器長が短いと繰り返しは高くなる。応用としては非加熱加工、非線形光学分野や、テラヘルツ光やスーパーコンティニューム光源の種光としても用いられる。

モード同期