JPH08171106A - 波長変換レーザー - Google Patents
波長変換レーザーInfo
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- JPH08171106A JPH08171106A JP31315694A JP31315694A JPH08171106A JP H08171106 A JPH08171106 A JP H08171106A JP 31315694 A JP31315694 A JP 31315694A JP 31315694 A JP31315694 A JP 31315694A JP H08171106 A JPH08171106 A JP H08171106A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非線形光学結晶によりレーザービームを波長
変換する波長変換レーザーにおいて、比較的簡単な手段
によって、出力が安定した高品位のビームを得る。 【構成】 温調回路24によりペルチェ素子22を、温度セ
ンサ23が検出する共振器内部温度が一定となるように駆
動する。また制御装置30により温調回路24を制御して非
線形光学結晶17の温度を掃引させ、その際の波長変換波
26の光出力を光出力検出手段20によって検出する。この
検出手段20の出力信号Ｓ２を制御装置30に入力して該制
御装置30により、波長変換波26の光出力が所定の極値を
取ったときの温度を検出し、この検出温度を温調の設定
温度とするように温調回路24を制御する。
変換する波長変換レーザーにおいて、比較的簡単な手段
によって、出力が安定した高品位のビームを得る。 【構成】 温調回路24によりペルチェ素子22を、温度セ
ンサ23が検出する共振器内部温度が一定となるように駆
動する。また制御装置30により温調回路24を制御して非
線形光学結晶17の温度を掃引させ、その際の波長変換波
26の光出力を光出力検出手段20によって検出する。この
検出手段20の出力信号Ｓ２を制御装置30に入力して該制
御装置30により、波長変換波26の光出力が所定の極値を
取ったときの温度を検出し、この検出温度を温調の設定
温度とするように温調回路24を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームを非線
形光学結晶に通して波長変換する波長変換レーザーに関
し、特に詳細には、非線形光学結晶を所定の設定温度に
保つようにした波長変換レーザーに関するものである。
形光学結晶に通して波長変換する波長変換レーザーに関
し、特に詳細には、非線形光学結晶を所定の設定温度に
保つようにした波長変換レーザーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号公報に示され
るように、ネオジウム等の希土類が添加された固体レー
ザー結晶を半導体レーザーによってポンピングするレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーが公知となって
いる。そしてこの種のレーザーにおいては、より短波長
のレーザービームを得るために、例えば特開平2-77181
号公報に示されるように共振器内に非線形光学材料の結
晶（非線形光学結晶）を配し、固体レーザービームをこ
の結晶に通して波長変換することも広く行なわれてい
る。
るように、ネオジウム等の希土類が添加された固体レー
ザー結晶を半導体レーザーによってポンピングするレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーが公知となって
いる。そしてこの種のレーザーにおいては、より短波長
のレーザービームを得るために、例えば特開平2-77181
号公報に示されるように共振器内に非線形光学材料の結
晶（非線形光学結晶）を配し、固体レーザービームをこ
の結晶に通して波長変換することも広く行なわれてい
る。
【０００３】また、半導体レーザーから出射したレーザ
ービームを非線形光学結晶に通して波長変換することも
広く行なわれている。
ービームを非線形光学結晶に通して波長変換することも
広く行なわれている。
【０００４】上述のように波長変換を行なう波長変換レ
ーザーにおいては、出力が安定した高品位のビーム（波
長変換波）を得るために、通常は非線形光学結晶を所定
の温度に保持する必要がある。そのために、一般にはペ
ルチェ素子等の温度制御素子と、非線形光学結晶の温度
を検出する温度センサと、その検出温度に基づいて上記
温度制御素子の駆動をフィードバック制御する回路とか
らなる温度調節手段が設けられて、非線形光学結晶が所
定の設定温度に温度調節（温調）される。
ーザーにおいては、出力が安定した高品位のビーム（波
長変換波）を得るために、通常は非線形光学結晶を所定
の温度に保持する必要がある。そのために、一般にはペ
ルチェ素子等の温度制御素子と、非線形光学結晶の温度
を検出する温度センサと、その検出温度に基づいて上記
温度制御素子の駆動をフィードバック制御する回路とか
らなる温度調節手段が設けられて、非線形光学結晶が所
定の設定温度に温度調節（温調）される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしここで、出力が
安定した高品位のビームが得られる最適設定温度は、許
容誤差が小さく（例えば0.1 ℃以下）、それに加えて使
用環境や装置の経年変化に応じて変わるので、出力が安
定した高品位のビームを長時間継続して得るのは困難と
なっている。
安定した高品位のビームが得られる最適設定温度は、許
容誤差が小さく（例えば0.1 ℃以下）、それに加えて使
用環境や装置の経年変化に応じて変わるので、出力が安
定した高品位のビームを長時間継続して得るのは困難と
なっている。
【０００６】そこで従来は、上記の最適設定温度が使用
環境や装置の経年変化によって変わらないようにすると
いう基本方針に沿って、波長変換レーザーの動作安定化
を図る試みが種々なされてきた。しかしそのようにする
場合は、いずれも大幅なコスト上昇および装置の大型化
が不可避となっていた。
環境や装置の経年変化によって変わらないようにすると
いう基本方針に沿って、波長変換レーザーの動作安定化
を図る試みが種々なされてきた。しかしそのようにする
場合は、いずれも大幅なコスト上昇および装置の大型化
が不可避となっていた。
【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、非線形光学結晶によりレーザービームを波長変
換する波長変換レーザーにおいて、比較的簡単な手段に
よって、出力が安定した高品位のビームを得ることを目
的とするものである。
であり、非線形光学結晶によりレーザービームを波長変
換する波長変換レーザーにおいて、比較的簡単な手段に
よって、出力が安定した高品位のビームを得ることを目
的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の波長
変換レーザーは、前述したようにレーザービームを非線
形光学結晶に通して波長変換するとともに、この非線形
光学結晶に温度調節の効果が及ぶ部分を温度調節手段に
より所定の設定温度に保つようにした波長変換レーザー
において、上記非線形光学結晶から出射した波長変換波
の光出力を検出する光出力検出手段と、上記温度調節手
段によって温度調節される部分の温度を掃引させる手段
と、この温度掃引がなされた際に、上記光出力検出手段
が検出する光出力が極値を取る温度を検出し、この温度
から定まる所定温度を上記の設定温度とするように上記
温度調節手段を制御する制御手段とが設けられたことを
特徴とするものである。
変換レーザーは、前述したようにレーザービームを非線
形光学結晶に通して波長変換するとともに、この非線形
光学結晶に温度調節の効果が及ぶ部分を温度調節手段に
より所定の設定温度に保つようにした波長変換レーザー
において、上記非線形光学結晶から出射した波長変換波
の光出力を検出する光出力検出手段と、上記温度調節手
段によって温度調節される部分の温度を掃引させる手段
と、この温度掃引がなされた際に、上記光出力検出手段
が検出する光出力が極値を取る温度を検出し、この温度
から定まる所定温度を上記の設定温度とするように上記
温度調節手段を制御する制御手段とが設けられたことを
特徴とするものである。
【０００９】なお上述の制御手段は、例えば、上記光出
力がそれぞれ極値を取る２つの温度を検出し、これら２
つの温度の中央値近傍の値を上記設定温度とするように
構成される。
力がそれぞれ極値を取る２つの温度を検出し、これら２
つの温度の中央値近傍の値を上記設定温度とするように
構成される。
【００１０】さらにこの制御手段は、上記光出力が最大
値を取る１つの温度を検出し、この温度を上記設定温度
とするように構成されてもよい。
値を取る１つの温度を検出し、この温度を上記設定温度
とするように構成されてもよい。
【００１１】また本発明による第２の波長変換レーザー
は、第１の波長変換レーザーと同様に、レーザービーム
を非線形光学結晶に通して波長変換するとともに、この
非線形光学結晶に温度調節の効果が及ぶ部分を温度調節
手段により所定の設定温度に保つようにした波長変換レ
ーザーにおいて、上述と同様の光出力検出手段および、
温度調節される部分の温度を掃引させる手段とが設けら
れるとともに、上記温度掃引がなされた際に上記光出力
検出手段が検出する光出力の温度依存性を、時間的に相
前後してなされた２回の温度掃引のそれぞれについて求
め、それらの温度依存性を求められた順に各々第１の温
度依存性、第２の温度依存性としたとき、第１の温度依
存性に基づいて定められている上記設定温度を、該第１
の温度依存性に対する第２の温度依存性の温度軸上での
ずれだけ補正して新たな設定温度とするように上記温度
調節手段を制御する制御手段が設けられたことを特徴と
するものである。
は、第１の波長変換レーザーと同様に、レーザービーム
を非線形光学結晶に通して波長変換するとともに、この
非線形光学結晶に温度調節の効果が及ぶ部分を温度調節
手段により所定の設定温度に保つようにした波長変換レ
ーザーにおいて、上述と同様の光出力検出手段および、
温度調節される部分の温度を掃引させる手段とが設けら
れるとともに、上記温度掃引がなされた際に上記光出力
検出手段が検出する光出力の温度依存性を、時間的に相
前後してなされた２回の温度掃引のそれぞれについて求
め、それらの温度依存性を求められた順に各々第１の温
度依存性、第２の温度依存性としたとき、第１の温度依
存性に基づいて定められている上記設定温度を、該第１
の温度依存性に対する第２の温度依存性の温度軸上での
ずれだけ補正して新たな設定温度とするように上記温度
調節手段を制御する制御手段が設けられたことを特徴と
するものである。
【００１２】なおこの制御手段は、例えば、第１の温度
依存性において光出力が所定の極値を取る温度と、第２
の温度依存性において光出力が上記所定の極値を取る温
度との差を上述のずれとするように構成される。
依存性において光出力が所定の極値を取る温度と、第２
の温度依存性において光出力が上記所定の極値を取る温
度との差を上述のずれとするように構成される。
【００１３】さらにこの制御手段は、第１の温度依存性
に対する第２の温度依存性の温度軸上でのずれを、パタ
ーン・マッチングの手法によって求めるように構成され
てもよい。
に対する第２の温度依存性の温度軸上でのずれを、パタ
ーン・マッチングの手法によって求めるように構成され
てもよい。
【００１４】
【作用および発明の効果】非線形光学結晶によりレーザ
ービームを波長変換する波長変換レーザーにおいて、そ
の光出力は図２の実線に示す通り、非線形光学結晶の温
度が変化するのにつれて極大値および極小値を繰り返し
取るように変化する。そしてこのレーザーは、例えば光
出力の谷の部分（極小値近辺の値をとるとき）で雑音を
発生しやすいものとなっている。そこでこのような場合
は、非線形光学結晶の温度を、光出力が最大となる例え
ばＴ1 に保持すれば、出力が安定した高品位のビームが
得られるようになる。
ービームを波長変換する波長変換レーザーにおいて、そ
の光出力は図２の実線に示す通り、非線形光学結晶の温
度が変化するのにつれて極大値および極小値を繰り返し
取るように変化する。そしてこのレーザーは、例えば光
出力の谷の部分（極小値近辺の値をとるとき）で雑音を
発生しやすいものとなっている。そこでこのような場合
は、非線形光学結晶の温度を、光出力が最大となる例え
ばＴ1 に保持すれば、出力が安定した高品位のビームが
得られるようになる。
【００１５】ところが、レーザーの光出力特性が前述の
使用環境や装置の経時変化によって、図２において全体
的に右方に移動するように変化した（図中の破線表示）
とすると、この場合は非線形光学結晶の温度がＴ1 であ
ると光出力が極小値近辺の値をとることになって、雑音
を発生しやすくなる。このような問題は、直接的に非線
形光学結晶を温度調節する場合に限らず、レーザーのそ
の他の部分を温度調節したときその効果が間接的に非線
形光学結晶に及んで該結晶の温度が変化する場合にも、
同様に生じるものである。
使用環境や装置の経時変化によって、図２において全体
的に右方に移動するように変化した（図中の破線表示）
とすると、この場合は非線形光学結晶の温度がＴ1 であ
ると光出力が極小値近辺の値をとることになって、雑音
を発生しやすくなる。このような問題は、直接的に非線
形光学結晶を温度調節する場合に限らず、レーザーのそ
の他の部分を温度調節したときその効果が間接的に非線
形光学結晶に及んで該結晶の温度が変化する場合にも、
同様に生じるものである。
【００１６】そこで、本発明の第１の波長変換レーザー
において、前述の「光出力が極値を取る温度から定まる
所定温度」を例えば「光出力が最大値を取るときの温
度」としておけば、レーザーの光出力特性が図２の実線
の場合は勿論非線形光学結晶の温度がＴ1 に設定され、
光出力特性が同図の破線の場合は非線形光学結晶の温度
がＴ2 に設定されるようになり、いかなる場合も雑音発
生が防止され、出力が安定した高品位のビームが得られ
るようになる。
において、前述の「光出力が極値を取る温度から定まる
所定温度」を例えば「光出力が最大値を取るときの温
度」としておけば、レーザーの光出力特性が図２の実線
の場合は勿論非線形光学結晶の温度がＴ1 に設定され、
光出力特性が同図の破線の場合は非線形光学結晶の温度
がＴ2 に設定されるようになり、いかなる場合も雑音発
生が防止され、出力が安定した高品位のビームが得られ
るようになる。
【００１７】また、波長変換レーザーの光出力が非線形
光学結晶の温度に応じて図４のように変化し、光出力が
極小値を取る温度Ｔ3 とＴ4 のときに雑音が生じやすい
場合は、設定温度を上記のようにしておくと（つまり図
中のＴ5 とすると）、レーザーの光出力特性が破線表示
のように少し変化しただけで、雑音発生を招くことにな
る。このような不具合を防止するためには、設定温度
を、光出力が極小値を取る温度Ｔ3 とＴ4 の中央値Ｔ6
や、あるいはその近くの値としておくとよい。
光学結晶の温度に応じて図４のように変化し、光出力が
極小値を取る温度Ｔ3 とＴ4 のときに雑音が生じやすい
場合は、設定温度を上記のようにしておくと（つまり図
中のＴ5 とすると）、レーザーの光出力特性が破線表示
のように少し変化しただけで、雑音発生を招くことにな
る。このような不具合を防止するためには、設定温度
を、光出力が極小値を取る温度Ｔ3 とＴ4 の中央値Ｔ6
や、あるいはその近くの値としておくとよい。
【００１８】温度調節の設定温度とする上記の「光出力
が極値を取る温度から定まる所定温度」は、上に挙げた
２つのものに限らず、例えば、雑音発生の条件等によっ
ては「掃引範囲の温度の最小値側から２番目の極大値」
のような特定の極大値や「最小値」、さらにはある特定
の「極小値」等としても構わない。
が極値を取る温度から定まる所定温度」は、上に挙げた
２つのものに限らず、例えば、雑音発生の条件等によっ
ては「掃引範囲の温度の最小値側から２番目の極大値」
のような特定の極大値や「最小値」、さらにはある特定
の「極小値」等としても構わない。
【００１９】一方、本発明の第２の波長変換レーザーに
おいては、例えば図２に実線で示される第１の温度依存
性が破線表示の第２の温度依存性に変化したとすると、
第１の温度依存性に基づいて定められている設定温度Ｔ
1 が、これら２つの温度依存性の温度軸上でのずれ（Ｔ
2 −Ｔ1 ）だけ補正されて結局はＴ2 に設定されるの
で、上記第１の波長変換レーザーにおけるのと同様の効
果が得られるものとなる。
おいては、例えば図２に実線で示される第１の温度依存
性が破線表示の第２の温度依存性に変化したとすると、
第１の温度依存性に基づいて定められている設定温度Ｔ
1 が、これら２つの温度依存性の温度軸上でのずれ（Ｔ
2 −Ｔ1 ）だけ補正されて結局はＴ2 に設定されるの
で、上記第１の波長変換レーザーにおけるのと同様の効
果が得られるものとなる。
【００２０】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００２１】図１は、本発明の第１実施例による波長変
換レーザーを示すものである。本実施例の波長変換レー
ザーはレーザーダイオードポンピング固体レーザーであ
り、このレーザーダイオードポンピング固体レーザー
は、ポンピング光としてのレーザービーム11を発する半
導体レーザー（フェーズドアレイレーザー）12と、発散
光である上記レーザービーム11を集光する屈折率分布型
ロッドレンズ13と、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピングさ
れた固体レーザー結晶であるＮｄ：ＹＶＯ4 結晶15と、
このＮｄ：ＹＶＯ4 結晶15の前方側（図中右方側）に配
された共振器ミラー16と、共振器ミラー16およびＮｄ：
ＹＶＯ4 結晶15の間に配された非線形光学材料であるＫ
ＴＰ結晶17と、同じく共振器ミラー16およびＮｄ：ＹＶ
Ｏ4 結晶15の間に配されたブリュースタ板18とを有して
いる。
換レーザーを示すものである。本実施例の波長変換レー
ザーはレーザーダイオードポンピング固体レーザーであ
り、このレーザーダイオードポンピング固体レーザー
は、ポンピング光としてのレーザービーム11を発する半
導体レーザー（フェーズドアレイレーザー）12と、発散
光である上記レーザービーム11を集光する屈折率分布型
ロッドレンズ13と、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピングさ
れた固体レーザー結晶であるＮｄ：ＹＶＯ4 結晶15と、
このＮｄ：ＹＶＯ4 結晶15の前方側（図中右方側）に配
された共振器ミラー16と、共振器ミラー16およびＮｄ：
ＹＶＯ4 結晶15の間に配された非線形光学材料であるＫ
ＴＰ結晶17と、同じく共振器ミラー16およびＮｄ：ＹＶ
Ｏ4 結晶15の間に配されたブリュースタ板18とを有して
いる。
【００２２】また共振器ミラー16の外側には、そこから
出射した光を一部透過させ残余を反射させるビームスプ
リッタ19と、このビームスプリッタ19で反射した光の強
度を検出するフォトダイオード20とが配設されている。
出射した光を一部透過させ残余を反射させるビームスプ
リッタ19と、このビームスプリッタ19で反射した光の強
度を検出するフォトダイオード20とが配設されている。
【００２３】上に述べた要素15〜20は熱伝導率の高い例
えば銅製の筐体21に固定され、そしてこの筐体21の固体
レーザー共振器（後述のように共振器ミラー16およびＮ
ｄ：ＹＶＯ4 結晶15で構成される）に近い部分には、温
度制御素子としてのペルチェ素子22が配されている。ま
た筐体21内には、ＫＴＰ結晶17が配されている共振器内
部の温度を検出する温度センサ23が配設されている。ペ
ルチェ素子22の駆動は、この温度センサ23の出力を受け
る温調回路24によって制御される。
えば銅製の筐体21に固定され、そしてこの筐体21の固体
レーザー共振器（後述のように共振器ミラー16およびＮ
ｄ：ＹＶＯ4 結晶15で構成される）に近い部分には、温
度制御素子としてのペルチェ素子22が配されている。ま
た筐体21内には、ＫＴＰ結晶17が配されている共振器内
部の温度を検出する温度センサ23が配設されている。ペ
ルチェ素子22の駆動は、この温度センサ23の出力を受け
る温調回路24によって制御される。
【００２４】半導体レーザー12としては、波長λ1 ＝80
9 ｎｍのレーザービーム11を発するものが用いられてい
る。Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶15は、上記レーザービーム11に
よってネオジウムイオンが励起されることにより、波長
λ2 ＝1064ｎｍのレーザービーム25を発する。
9 ｎｍのレーザービーム11を発するものが用いられてい
る。Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶15は、上記レーザービーム11に
よってネオジウムイオンが励起されることにより、波長
λ2 ＝1064ｎｍのレーザービーム25を発する。
【００２５】Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶15の光入射側の表面15
ａには、波長1064ｎｍのレーザービーム25は良好に反射
させ（反射率99.9％以上）、波長809 ｎｍのポンピング
用レーザービーム11は良好に透過させる（透過率99％以
上）コーティングが施されている。一方共振器ミラー16
の内面16ａは球面の一部をなす形状とされ、その表面に
は、波長1064ｎｍのレーザービーム25は良好に反射さ
せ、そして後述する波長532 ｎｍの第２高調波26は良好
に透過させるコーティングが施されている。
ａには、波長1064ｎｍのレーザービーム25は良好に反射
させ（反射率99.9％以上）、波長809 ｎｍのポンピング
用レーザービーム11は良好に透過させる（透過率99％以
上）コーティングが施されている。一方共振器ミラー16
の内面16ａは球面の一部をなす形状とされ、その表面に
は、波長1064ｎｍのレーザービーム25は良好に反射さ
せ、そして後述する波長532 ｎｍの第２高調波26は良好
に透過させるコーティングが施されている。
【００２６】したがって波長1064ｎｍのレーザービーム
25は、上記の各面15ａ、16ａ間に閉じ込められて、レー
ザー発振を引き起こす。このレーザービーム25はＫＴＰ
結晶17に入射して、波長λ3 ＝532 ｎｍの第２高調波26
に波長変換される。なおＫＴＰ結晶17の両端面には、レ
ーザービーム25および第２高調波26をともに良好に透過
させるコーティングが施されている。
25は、上記の各面15ａ、16ａ間に閉じ込められて、レー
ザー発振を引き起こす。このレーザービーム25はＫＴＰ
結晶17に入射して、波長λ3 ＝532 ｎｍの第２高調波26
に波長変換される。なおＫＴＰ結晶17の両端面には、レ
ーザービーム25および第２高調波26をともに良好に透過
させるコーティングが施されている。
【００２７】前述したブリュースタ板18は、レーザービ
ーム25の特定の１つの直線偏光成分のみを通過させる。
タイプIIの位相整合を果たすＫＴＰ結晶17に対してこの
ようなブリュースタ板18が組み合わされることにより、
発振モードが単一縦モード化される。
ーム25の特定の１つの直線偏光成分のみを通過させる。
タイプIIの位相整合を果たすＫＴＰ結晶17に対してこの
ようなブリュースタ板18が組み合わされることにより、
発振モードが単一縦モード化される。
【００２８】また、ペルチェ素子22は温調回路24によ
り、温度センサ23が検出する共振器内部温度が一定とな
るように駆動される。こうして共振器部分が温度調節さ
れることにより、温度変化のために共振器長さが変動し
てしまうことが防止される。また共振器内のＫＴＰ結晶
17の温度は、出力の安定した高品位の第２高調波26が得
られる設定温度に保持される。
り、温度センサ23が検出する共振器内部温度が一定とな
るように駆動される。こうして共振器部分が温度調節さ
れることにより、温度変化のために共振器長さが変動し
てしまうことが防止される。また共振器内のＫＴＰ結晶
17の温度は、出力の安定した高品位の第２高調波26が得
られる設定温度に保持される。
【００２９】ここで上記設定温度は、以下のようにして
決定される。温調回路24には、制御装置30から例えば１
時間に１度の時間間隔で定期的に温度掃引制御信号Ｓ１
が入力される。温調回路24はこの温度掃引制御信号Ｓ１
を受けると、共振器内温度が所定の範囲内で掃引される
ようにペルチェ素子22を駆動させる。そしてこのとき、
前記フォトダイオード20の出力信号Ｓ２および温度セン
サ23の出力信号Ｓ３が制御装置30に入力される。
決定される。温調回路24には、制御装置30から例えば１
時間に１度の時間間隔で定期的に温度掃引制御信号Ｓ１
が入力される。温調回路24はこの温度掃引制御信号Ｓ１
を受けると、共振器内温度が所定の範囲内で掃引される
ようにペルチェ素子22を駆動させる。そしてこのとき、
前記フォトダイオード20の出力信号Ｓ２および温度セン
サ23の出力信号Ｓ３が制御装置30に入力される。
【００３０】上記フォトダイオード20の出力信号Ｓ２
は、第２高調波26の光出力に対応したものとなってお
り、この光出力は共振器内温度に応じて図２に示すよう
な特性で変化する。制御装置30は上記信号Ｓ２およびＳ
３を連続的にモニタしてメモリに取り込み、信号Ｓ２が
最大値を取ったときの信号Ｓ３を求め、該信号Ｓ３から
共振器内温度Ｔを求める。この共振器内温度Ｔは、例え
ば共振器内温度と第２高調波26の光出力との関係が図２
の実線のようなものである場合はＴ1 となり、該関係が
同図の破線のようなものである場合はＴ2 となる。
は、第２高調波26の光出力に対応したものとなってお
り、この光出力は共振器内温度に応じて図２に示すよう
な特性で変化する。制御装置30は上記信号Ｓ２およびＳ
３を連続的にモニタしてメモリに取り込み、信号Ｓ２が
最大値を取ったときの信号Ｓ３を求め、該信号Ｓ３から
共振器内温度Ｔを求める。この共振器内温度Ｔは、例え
ば共振器内温度と第２高調波26の光出力との関係が図２
の実線のようなものである場合はＴ1 となり、該関係が
同図の破線のようなものである場合はＴ2 となる。
【００３１】制御装置30は、この共振器内温度Ｔを示す
信号Ｓ４を温調回路24に送る。温調回路24は上記設定温
度をこの信号Ｓ４が示す温度Ｔに定め、それ以後は共振
器内温度がこの温度Ｔとなるようにペルチェ素子22の駆
動を制御する。
信号Ｓ４を温調回路24に送る。温調回路24は上記設定温
度をこの信号Ｓ４が示す温度Ｔに定め、それ以後は共振
器内温度がこの温度Ｔとなるようにペルチェ素子22の駆
動を制御する。
【００３２】本実施例のレーザーダイオードポンピング
固体レーザーは、一例として光出力の谷の部分（極小値
近辺の値をとるとき）で雑音を発生しやすいものとなっ
ているが、ＫＴＰ結晶17の温調の設定温度が上述のよう
に定められれば、該レーザーは光出力の谷の部分を避け
て常に最大の光出力が得られるように駆動されるので、
雑音の発生がなく、出力が安定した高品位の第２高調波
ビームが得られるようになる。
固体レーザーは、一例として光出力の谷の部分（極小値
近辺の値をとるとき）で雑音を発生しやすいものとなっ
ているが、ＫＴＰ結晶17の温調の設定温度が上述のよう
に定められれば、該レーザーは光出力の谷の部分を避け
て常に最大の光出力が得られるように駆動されるので、
雑音の発生がなく、出力が安定した高品位の第２高調波
ビームが得られるようになる。
【００３３】なお、図２に示した共振器内温度対第２高
調波光出力の関係は、先に述べたように使用環境や装置
の経時変化に応じて変化し、そのために、第２高調波26
の光出力が最大となる共振器内温度Ｔが変化するが、通
常この変化は１時間内に頻繁に起こるようなものではな
い。したがって、本実施例のように１時間に１回程度の
時間間隔で温調の設定温度を決め直せば、上記共振器内
温度対第２高調波光出力の関係の変化に十分対処できる
ようになる。
調波光出力の関係は、先に述べたように使用環境や装置
の経時変化に応じて変化し、そのために、第２高調波26
の光出力が最大となる共振器内温度Ｔが変化するが、通
常この変化は１時間内に頻繁に起こるようなものではな
い。したがって、本実施例のように１時間に１回程度の
時間間隔で温調の設定温度を決め直せば、上記共振器内
温度対第２高調波光出力の関係の変化に十分対処できる
ようになる。
【００３４】また温調の設定温度は上述のようなものに
限らず、先に説明した通り、その他、第２高調波出力が
極小値を取る２つの温度の中央値Ｔ6 や、あるいはその
近くの値等とされてもよい。
限らず、先に説明した通り、その他、第２高調波出力が
極小値を取る２つの温度の中央値Ｔ6 や、あるいはその
近くの値等とされてもよい。
【００３５】次に図３を参照して、本発明の第２実施例
について説明する。この第２実施例のレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーの基本構成は、図１の構成と
比較すると、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶15に代えてＮｄ：ＹＡ
Ｇ結晶40が用いられ、ＫＴＰ結晶17に代えて周期ドメイ
ン反転構造41ａを有するＭｇＯ−ＬＮ結晶（ＭｇＯがド
ーピングされたＬｉＮｂＯ3 結晶）41が用いられ、また
発振モードを単一縦モード化するために、ブリュースタ
板18に代えてカルサイトエタロン42が用いられている点
で異なる。
について説明する。この第２実施例のレーザーダイオー
ドポンピング固体レーザーの基本構成は、図１の構成と
比較すると、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶15に代えてＮｄ：ＹＡ
Ｇ結晶40が用いられ、ＫＴＰ結晶17に代えて周期ドメイ
ン反転構造41ａを有するＭｇＯ−ＬＮ結晶（ＭｇＯがド
ーピングされたＬｉＮｂＯ3 結晶）41が用いられ、また
発振モードを単一縦モード化するために、ブリュースタ
板18に代えてカルサイトエタロン42が用いられている点
で異なる。
【００３６】この構成においては、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶40
のネオジウムイオンがレーザービーム11によって励起さ
れることにより、波長946 ｎｍのレーザービーム45が発
せられ、このレーザービーム45はＭｇＯ−ＬＮ結晶41に
よって波長473 ｎｍの第２高調波46に変換される。
のネオジウムイオンがレーザービーム11によって励起さ
れることにより、波長946 ｎｍのレーザービーム45が発
せられ、このレーザービーム45はＭｇＯ−ＬＮ結晶41に
よって波長473 ｎｍの第２高調波46に変換される。
【００３７】またこの第２実施例における制御装置30’
は、フォトダイオード20の出力信号Ｓ２が示す第２高調
波出力の温度依存性を、時間的に相前後してなされた２
回の温度掃引のそれぞれについて求め、先に求められた
第１の温度依存性に基づいて定められている設定温度Ｔ
1 （図２参照）を、後に求められた第２の温度依存性の
第１の温度依存性に対する温度軸上でのずれ（Ｔ2 −Ｔ
1 ）だけ補正する。このように補正されると、設定温度
は結局Ｔ2 となるので、前記第１実施例におけるのと同
様の効果が得られる。
は、フォトダイオード20の出力信号Ｓ２が示す第２高調
波出力の温度依存性を、時間的に相前後してなされた２
回の温度掃引のそれぞれについて求め、先に求められた
第１の温度依存性に基づいて定められている設定温度Ｔ
1 （図２参照）を、後に求められた第２の温度依存性の
第１の温度依存性に対する温度軸上でのずれ（Ｔ2 −Ｔ
1 ）だけ補正する。このように補正されると、設定温度
は結局Ｔ2 となるので、前記第１実施例におけるのと同
様の効果が得られる。
【００３８】なお、上記温度依存性の温度軸上でのずれ
は、第１の温度依存性において第２高調波出力が所定の
極値を取る温度と、第２の温度依存性において第２高調
波出力が上記所定の極値を取る温度との差を求めること
により、あるいは、従来から確立されているパターン・
マッチングの手法等によって求めることができる。
は、第１の温度依存性において第２高調波出力が所定の
極値を取る温度と、第２の温度依存性において第２高調
波出力が上記所定の極値を取る温度との差を求めること
により、あるいは、従来から確立されているパターン・
マッチングの手法等によって求めることができる。
【００３９】また、このように２つの温度依存性のずれ
だけ温度依存性を補正する手法は、温度調節の設定温度
を例えば先に説明した図４のＴ6 に設定するような場合
にも、同様に適用可能である。
だけ温度依存性を補正する手法は、温度調節の設定温度
を例えば先に説明した図４のＴ6 に設定するような場合
にも、同様に適用可能である。
【００４０】また上記２つの実施例においては、固体レ
ーザー結晶としてＮｄ：ＹＶＯ4 結晶15あるいはＮｄ：
ＹＡＧ結晶40が用いられているが、本発明はそれ以外の
例えばＹＬＦ等の固体レーザー結晶を用いる固体レーザ
ーに対しても同様に適用可能である。また、非線形光学
結晶もＫＴＰ結晶17やＭｇＯ−ＬＮ結晶41に限られるも
のではなく、本発明はその他のＢＢＯ結晶等を用いる固
体レーザーに対しても同様に適用可能である。
ーザー結晶としてＮｄ：ＹＶＯ4 結晶15あるいはＮｄ：
ＹＡＧ結晶40が用いられているが、本発明はそれ以外の
例えばＹＬＦ等の固体レーザー結晶を用いる固体レーザ
ーに対しても同様に適用可能である。また、非線形光学
結晶もＫＴＰ結晶17やＭｇＯ−ＬＮ結晶41に限られるも
のではなく、本発明はその他のＢＢＯ結晶等を用いる固
体レーザーに対しても同様に適用可能である。
【００４１】また本発明は、レーザービームを第２高調
波に波長変換するもののみならず、その他、レーザービ
ームを１つの基本波として和周波を得る固体レーザー
や、さらには、レーザービームの第３高調波を発生させ
るようにした固体レーザー等にも適用可能である。
波に波長変換するもののみならず、その他、レーザービ
ームを１つの基本波として和周波を得る固体レーザー
や、さらには、レーザービームの第３高調波を発生させ
るようにした固体レーザー等にも適用可能である。
【００４２】さらに本発明は、固体レーザービームを波
長変換するレーザーのみならず、半導体レーザー等のそ
の他のレーザーから出射したレーザービームを第２高調
波等に波長変換するレーザーにも同様に適用可能であ
る。
長変換するレーザーのみならず、半導体レーザー等のそ
の他のレーザーから出射したレーザービームを第２高調
波等に波長変換するレーザーにも同様に適用可能であ
る。
【図１】本発明の第１実施例装置を示す一部破断側面図
【図２】非線形光学結晶の温度と波長変換波の光出力と
の関係の一例を示すグラフ
の関係の一例を示すグラフ
【図３】本発明の第２実施例装置を示す一部破断側面図
【図４】非線形光学結晶の温度と波長変換波の光出力と
の関係の他の例を示すグラフ
の関係の他の例を示すグラフ
11 レーザービーム（ポンピング光） 12 半導体レーザー 13 ロッドレンズ 15 Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶 16 共振器ミラー 17 ＫＴＰ結晶 18 ブリュースタ板 19 ビームスプリッタ 20 フォトダイオード 22 ペルチェ素子 23 温度センサ 24 温調回路 25、45 レーザービーム（固体レーザー発振ビーム） 26、46 第２高調波 30、30’ 制御装置 40 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 41 ＭｇＯ−ＬＮ結晶 42 カルサイトエタロン
Claims (9)
- 【請求項１】 レーザービームを波長変換する非線形光
学結晶と、この非線形光学結晶に温度調節の効果が及ぶ
部分を所定の設定温度に保つ温度調節手段とを備えてな
る波長変換レーザーにおいて、 前記非線形光学結晶から出射した波長変換波の光出力を
検出する光出力検出手段と、 前記温度調節手段によって温度調節される部分の温度を
掃引させる手段と、 この温度掃引がなされた際に、前記光出力検出手段が検
出する光出力が極値を取る温度を検出し、この温度から
定まる所定温度を前記設定温度とするように前記温度調
節手段を制御する制御手段とが設けられたことを特徴と
する波長変換レーザー。 - 【請求項２】 ネオジウム等の希土類が添加された固体
レーザー結晶、およびこの固体レーザー結晶をポンピン
グする半導体レーザーを有するレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーであって、固体レーザービームを前
記非線形光学結晶に入射させて波長変換することを特徴
とする請求項１記載の波長変換レーザー。 - 【請求項３】 前記制御手段が、前記光出力がそれぞれ
極値を取る２つの温度を検出し、これら２つの温度の中
央値近傍の値を前記設定温度とするものであることを特
徴とする請求項１または２記載の波長変換レーザー。 - 【請求項４】 前記制御手段が、前記光出力が最大値を
取る１つの温度を検出し、この温度を前記設定温度とす
るものであることを特徴とする請求項１または２記載の
波長変換レーザー。 - 【請求項５】 レーザービームを波長変換する非線形光
学結晶と、この非線形光学結晶に温度調節の効果が及ぶ
部分を所定の設定温度に保つ温度調節手段とを備えてな
る波長変換レーザーにおいて、 前記非線形光学結晶から出射した波長変換波の光出力を
検出する光出力検出手段と、 前記温度調節手段によって温度調節される部分の温度を
掃引させる手段と、 この温度掃引がなされた際に前記光出力検出手段が検出
する光出力の温度依存性を、時間的に相前後してなされ
た２回の温度掃引のそれぞれについて求め、それらの温
度依存性を求められた順に各々第１の温度依存性、第２
の温度依存性としたとき、第１の温度依存性に基づいて
定められている前記設定温度を、該第１の温度依存性に
対する第２の温度依存性の温度軸上でのずれだけ補正し
て新たな設定温度とするように前記温度調節手段を制御
する制御手段とが設けられたことを特徴とする波長変換
レーザー。 - 【請求項６】 ネオジウム等の希土類が添加された固体
レーザー結晶、およびこの固体レーザー結晶をポンピン
グする半導体レーザーを有するレーザーダイオードポン
ピング固体レーザーであって、固体レーザービームを前
記非線形光学結晶に入射させて波長変換することを特徴
とする請求項５記載の波長変換レーザー。 - 【請求項７】 前記制御手段が、前記第１の温度依存性
において光出力が所定の極値を取る温度と、第２の温度
依存性において光出力が前記所定の極値を取る温度との
差を前記ずれとするものであることを特徴とする請求項
５または６記載の波長変換レーザー。 - 【請求項８】 前記制御手段が、パターン・マッチング
により前記ずれを求めるものであることを特徴とする請
求項５または６記載の波長変換レーザー。 - 【請求項９】 前記温度を掃引させる手段および制御手
段が、前記温度の掃引、およびそれに基づく前記設定温
度の決定を、所定の時間間隔で定期的に行なうように構
成されていることを特徴とする請求項１から８いずれか
１項記載の波長変換レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31315694A JPH08171106A (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 波長変換レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31315694A JPH08171106A (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 波長変換レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08171106A true JPH08171106A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=18037790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31315694A Pending JPH08171106A (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 波長変換レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08171106A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008114492A1 (ja) * | 2007-03-19 | 2008-09-25 | Panasonic Corporation | 光出力制御装置及びその制御方法 |
| JP2011059324A (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Nikon Corp | 波長変換装置、レーザ装置及び波長変換方法 |
| CN105829962A (zh) * | 2013-12-24 | 2016-08-03 | 索尼公司 | 控制设备、控制方法及程序 |
| KR20180137328A (ko) * | 2017-06-16 | 2018-12-27 | 광주과학기술원 | 라이다 시스템의 검출 신호 제어 장치 및 방법 |
-
1994
- 1994-12-16 JP JP31315694A patent/JPH08171106A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008114492A1 (ja) * | 2007-03-19 | 2008-09-25 | Panasonic Corporation | 光出力制御装置及びその制御方法 |
| JPWO2008114492A1 (ja) * | 2007-03-19 | 2010-07-01 | パナソニック株式会社 | 光出力制御装置及びその制御方法 |
| US7855830B2 (en) | 2007-03-19 | 2010-12-21 | Panasonic Corporation | Optical output controller and its control method |
| JP2011059324A (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Nikon Corp | 波長変換装置、レーザ装置及び波長変換方法 |
| CN105829962A (zh) * | 2013-12-24 | 2016-08-03 | 索尼公司 | 控制设备、控制方法及程序 |
| KR20180137328A (ko) * | 2017-06-16 | 2018-12-27 | 광주과학기술원 | 라이다 시스템의 검출 신호 제어 장치 및 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021224 |