JP3968868B2

JP3968868B2 - 固体レーザ装置

Info

Publication number: JP3968868B2
Application number: JP11681398A
Authority: JP
Inventors: 一馬渡辺
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: JPH11307859A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工あるいは光分析等に利用される、レーザダイオードからの励起光により固体媒質を励起する方式の固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固体レーザ装置の構成例を図３に示す。このレーザダイオード１からの出力光はレンズ系２により集光され、固体媒質のＮｄ：ＹＡＧ結晶３に照射される。Ｎｄ：ＹＡＧ結晶３の端面３ａには、レーザダイオード光の波長に対して高い透過率を持ち、固体媒質内で発生したレーザ基本波に対しては、高い反射率を持つＨＲコート膜が形成されている。そして、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶３に対向して出力ミラー４が配設され、この出力ミラー４とＮｄ：ＹＡＧ結晶３の端面３ａとの間で光共振器５が構成されている。さらに、レーザ光の波長変換が必要な場合には、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶の後に非線形光学結晶であるＳＨＧ素子８が配設される。以上の構成において、レーザダイオード１を波長８０８ｎｍ〜８０９ｎｍで発振させ、その光でＮｄ：ＹＡＧ結晶３（吸収スペクトル：８０８．５ｎｍ）を励起することにより、光共振器５内で波長９４６ｎｍのレーザ発振が起こり、さらに、ＳＨＧ素子８により波長４７３ｎｍのブルーレーザ光に変換され、そのレーザ光の一部が出力ミラー４から外部へ出ていき、これが固体レーザ装置の出力光となる。前記光共振器５全体はペルチェ素子１０と共振器温度調節器１１により温度調節されている。
【０００３】
上記のような固体レーザ装置において、固体レーザ装置の出力光の光量をビームスプリッタ９およびフォトダイオード６を介し検出して、その検出出力７ａをレーザダイオード駆動回路（以下ＬＤ駆動回路と記す）７に入力する。このＬＤ駆動回路７は、フォトダイオード６の検出出力に基づいてＬＤ駆動電流を制御し固体レーザ装置の出力光の光量を一定にする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の固体レーザ装置は以上のように構成されているが、励起光源のオフ時に結晶部の光軸上での励起光または基本波が消滅するため、オフ期間においてＳＨＧ素子８などの結晶内部温度Ｔｉは図４に示すように変化し、励起光源がオフ期間からオン時に移行するとき結晶内部温度が上昇し、レーザ出力が安定するまでに時間を要し、そのため幅の狭いレーザパルス出力の発生やレーザ出力の立ち上がり時間の短縮ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、パルス出力の発生とレーザ出力の立ち上がり時間の短縮ができる固体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、レーザダイオードからなる励起光源と、前記励起光源により励起されるＮｄ：ＹＡＧ結晶からなる固体媒質と、前記固体媒質から出力されるレーザ光の波長を変換するＳＨＧ素子と、前記固体媒質及びＳＨＧ素子を内部に含む光共振器と、前記光共振器を温度調節するペルチェ素子及び共振器温度調節器とを有し、前記共振器温度調節器は、前記励起光源のオン期間とオフ期間における温度設定値にオフセットを設け、全期間における前記ＳＨＧ素子内部の温度を一定に保つようにしたことを特徴とする。また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載の固体レーザ装置であって、前記励起光源は、オフ期間にも完全に励起光をオフにせず、前記固体媒質が発振しない程度の励起光を照射することを特徴とする。
【０００７】
本発明の固体レーザ装置は、上記のように構成されており、励起光または基本波等のオフ時に、結晶部にオン時と同程度の熱を与えることにより、結晶内部の温度を一定に保つことができるので、レーザパルス出力の発生とレーザ出力波形の立ち上がり時間の短縮が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下実施例により本発明を詳細に説明する。図１は、本発明による固体レーザ装置の第一実施例を説明するための図で、これに用いられる光共振器５（図３）の温度制御の状態を示したものである。この実施例の固体レーザ装置の構成は図３に示した構成と同じであるが、光共振器温度調節器１１による温度制御方法のみが異なる。図１の時間軸において、Ａ点からＢ点およびＣ点からＤ点の期間はレーザ励起光源がオンの状態を示したもので、その他の期間はオフ状態を示している。また、前記レーザ励起光源がオン期間中の光共振器温度調節器１１による温度設定値がＴｏｎで、オフ期間中の温度設定値が前記オン期間中の設定温度よりオフセット△Ｔだけ高いＴｏｆｆ（＝Ｔｏｎ＋△Ｔ）で設定されている。図３に示すように光共振器５は前記温度設定値でペルチェ素子１０を介して温度制御される。このオフ期間中に結晶部にオン時と同程度の熱を与えるように△Ｔを選ぶことにより、図１に示すように、結晶内部温度は励起光源のオンからオフあるいはオフからオンへの切り替わり時点での小変動を除いて、オンオフ期間を通じて一定に保つことができる。この結果、レーザ出力がオフ状態から立ち上がる時は、予め結晶内部がオン期間の温度に保たれているため、結晶部での光軸方向が安定し、立ち上がり時間が短縮できる。また、立ち上がり時間の短いパルス幅の小さいレーザ出力を得ることができる。
【０００９】
図２は本発明の第一実施例の変形例を説明するための図で、これに用いられる光共振器の温度制御の状態を示したものである。この変形例ではレーザ励起光源がオフ時にも完全にレーザ励起光をオフにせず、固体媒質のＮｄ：ＹＡＧ結晶が発振しない程度の励起光を結晶部に入射させ結晶内部の温度を保持するようにしている。このオフ時における励起光の照射により、結晶部の内部は加熱されており、図１に比べてオフセット温度△Ｔを少なくすることができ、レーザ出力のオンオフ切り替え時の結晶部の内部温度の変動を図１の方式に比べて小さくすることができる。第一実施例のようにペルチェ素子１０からの温度を伝達する場合に比べて結晶内部温度のオンオフ時の変動はさらに小さくなり、立ち上がり時間が短縮され、パルス幅の小さいレーザ出力を発生することができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の固体レーザ装置は上記のように構成されており、結晶部の温度がレーザ励起光源のオンオフ期間にかかわらず一定に保つことができる。したがって励起光源の切り替わり時にも瞬時に結晶部の最適温度が得られ、レーザ光のパルス幅の変調範囲の拡大およびレーザ光立ち上がり時間の短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体レーザ装置の第一実施例を説明するための図で、光共振部の温度制御の状態を示したものである。
【図２】本発明の固体レーザ装置の変形例を説明するための図で、光共振部の温度制御の状態を示したものである。
【図３】従来の固体レーザ装置の構成を示した構成図である。
【図４】従来の固体レーザ装置の光共振部の温度制御の状態を示した図である。
【符号の説明】
１………レーザダイオード
１ａ、１０………ペルチェ素子
２………レンズ系
３………Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
３ａ………端面
４………出力ミラー
５………光共振器
６………フォトダイオード
７………ＬＤドライバ
７ａ………検出出力
７ｂ………ＬＤ駆動電流
８………ＳＨＧ素子
９………ビームスプリット
１１………光共振器温度調節器

Claims

レーザダイオードからなる励起光源と、
前記励起光源により励起されるＮｄ：ＹＡＧ結晶からなる固体媒質と、
前記固体媒質から出力されるレーザ光の波長を変換するＳＨＧ素子と、
前記固体媒質及びＳＨＧ素子を内部に含む光共振器と、
前記光共振器を温度調節するペルチェ素子及び共振器温度調節器とを有し、
前記共振器温度調節器は、前記励起光源のオン期間とオフ期間における温度設定値にオフセットを設け、全期間における前記ＳＨＧ素子内部の温度を一定に保つようにしたこと
を特徴とする固体レーザ装置。
前記励起光源は、オフ期間にも完全に励起光をオフにせず、前記固体媒質が発振しない程度の励起光を照射することを特徴とする請求項１に記載の固体レーザ装置。