CN110311291A - 激光介质的分选方法及照射位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种事先对能使脉冲光、CW激光线性偏振化的激光介质进行分选的激光介质的分选方法及照射位置检测装置。该激光介质的分选方法，在激光振荡装置中使用，具有以下工序：用相位差照相机拍摄长方体形状的该激光介质的端面，获得示出相位差的分布的相位差分布图像(18)和示出相位差的方向的相位差方向箭头(19)；以及判断在存在相位差的部位是否存在与所述激光介质的一边垂直的所述相位差方向箭头，分选在存在相位差的部位存在与所述一边垂直的所述相位差方向箭头的所述激光介质来作为能够在所述激光振荡装置中使用的激光介质。

Description

激光介质的分选方法及照射位置检测装置

技术领域

本发明涉及一种在激光振荡装置中使用且用于使振荡的激光光线成为线性偏振光的、激光介质的分选方法及照射位置检测装置。

背景技术

作为用于光谱测量、形状测量、非线性晶体激发等的激光振荡装置，例如已有使用了Nd：YAG、Cr：YAG晶体等的各向同性激光介质的Q开关激光装置及CW(Continuous Wave：连续)激光装置。Q开关激光装置及CW激光装置包括出射规定波长的激光的发光部以及光学谐振器，该光学谐振器具有第一介电反射膜和第二介电反射膜。

Q开关激光装置在第一介电反射膜与第二介电反射膜之间具有激光介质和可饱和吸收体。从被激发激光所激发的激光介质发出自然放出光，并被可饱和吸收体吸收。随着自然放出光的吸收，可饱和吸收体的激发能级的电子密度会增加，从而可饱和吸收体由于电子密度的饱和而透明化。因可饱和吸收体的透明化而产生激光振荡，从而出射脉冲光。

另外，CW激光装置在第一介电反射膜与第二介电反射膜之间具有激光介质。从被激发激光所激发的激光介质发出自然放出光，该自然放出光作为激光光线连续振荡。

当进行激光光线的波长转换及形状测量时，希望出射的激光光线的偏振方向一致。然而，在以往的Q开关激光装置的情况下，呈如下的偏振特性，即，脉冲光在正交的方向交替地或者不规则地偏振并出射。另外，在CW激光装置的情况下，虽然是激光的消光比小的椭圆偏振光或线性偏振光，但却以偏振方向不恒定而随时间改变的随机偏振光连续振荡。因此，以往，通过在光学谐振器内设置偏振光板，来固定激光光线的偏振方向。

另外，以往，从外部向对周面进行了研磨的激光介质施加应力，通过在激光介质的内部产生的内部形变引起的双折射使激光光线成为线性偏振光。然而，出射的激光光线的偏振特性会根据激发激光在激光介质上的照射位置而改变，将激发激光入射到激光介质的何处能使振荡的激光光线成为线性偏振光是未知的。因此，以往，由于对入射位置进行反复试验来进行偏振，以求出激发激光的入射位置，因而需要花费很长的时间来确定成为线性偏振光的激发激光的入射位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-63063号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明提供一种用于事先对能使脉冲光、CW激光线性偏振化的激光介质进行分选的激光介质的分选方法及照射位置检测装置。

用于解决问题的手段

本发明涉及一种激光介质的分选方法，用于激光振荡装置，具有：用相位差照相机拍摄长方体形状的该激光介质的端面，获得示出相位差的分布的相位差分布图像和示出相位差的方向的相位差方向箭头的工序；以及判断在存在相位差的部位是否存在与所述激光介质的一边垂直的所述相位差方向箭头，分选在存在相位差的部位存在与所述一边垂直的所述相位差方向箭头的所述激光介质，来作为能够在所述激光振荡装置中使用的激光介质的工序。

另外，本发明的激光介质的分选方法具有：通过激光光线从所述激光介质的端面的照射开始位置开始以规定的间距进行扫描的工序；将透过所述激光介质的所述激光光线分离为S偏振光和P偏振光，并分别检测光量的工序；基于检测出的各偏振光的检测值计算消光比的工序；以及检测消光比为预先设定的设定值以上的照射位置来作为所述激光振荡装置的激发激光的照射位置的工序。

另外，本发明的激光介质的分选方法还具有：在将所述激光光线照射到检测出的照射位置的状态下，使引导所述激光光线的光纤中产生干扰的工序；以及判断透过所述激光介质的所述激光光线的偏振状态是否因干扰而改变，检测偏振状态没改变的照射位置来作为所述激光振荡装置的所述激发激光的照射位置的工序。

另外，本发明的激光介质的分选方法还具有：判断所述各偏振光的检测值的总和是否超过预先设定的阈值的工序；以及仅检测判断为超过该阈值的照射位置来作为所述激发激光的照射位置的工序。

另外，在本发明的激光介质的分选方法中，在通过所述激光光线扫描所述激光介质的端面的工序中，设定为通过所述激光光线对所述激光介质的端面的除去从中心开始的规定范围以外的部位进行扫描。

另外，在本发明的激光介质的分选方法中，在通过所述激光光线扫描所述激光介质的端面的工序中，设定为在检测到预先设定的数量的所述照射位置的时刻，结束所述激光光线对所述激光介质的端面的扫描。

另外，本发明涉及一种照射位置检测装置，具有：发光部，出射激光光线；介质保持部，保持所述激光介质，能够使该激光介质移动来调整所述激光光线的入射位置；偏振光学构件，将透过所述激光介质的所述激光光线分离为S偏振光和P偏振光；第一光量检测器，检测S偏振光的激光光线的输出；第二光量检测器，检测P偏振光的激光光线的输出；以及控制部，该控制部以通过所述激光光线扫描所述激光介质的端面的方式驱动所述介质保持部，并且该控制部基于所述第一光量检测器和所述第二光量检测器对透过所述激光介质的所述激光光线的检测结果计算消光比，检测消光比为预先设定的设定值以上的照射位置来作为用于使所述激光光线成为线性偏振光的照射位置。

另外，在本发明的照射位置检测装置中，所述发光部具有引导所述激光光线的光纤，所述控制部在所述激光光线照射到检测出的照射位置的状态下，使所述光纤上产生干扰，判断透过所述激光介质的所述激光光线的偏振状态是否因干扰而改变，检测偏振状态没改变的照射位置来作为用于使所述激光光线成为线性偏振光的照射位置

另外，在本发明的照射位置检测装置中，所述控制部仅检测所述第一光量检测器与所述第二光量检测器的检测值的总和超过了预先设定的阈值的照射位置来作为用于使所述激光光线成为线性偏振光的照射位置。

另外，在本发明的照射位置检测装置中，所述控制部以通过所述激光光线对所述激光介质的端面的除去从中心开始的规定范围以外的部位进行扫描的方式驱动所述介质保持部。

进而，在本发明的照射位置检测装置中，所述控制部在检测到预先设定的数量的所述照射位置的时刻，结束所述激光光线对所述激光介质的端面的扫描。

发明的效果

根据本发明，由于在激光振荡装置中使用的激光介质的分选方法具有：用相位差照相机拍摄长方体形状的该激光介质的端面，获得示出相位差的分布的相位差分布图像和示出相位差的方向的相位差方向箭头的工序；以及判断在存在相位差的部位是否存在垂直于所述激光介质的一边的所述相位差方向箭头，分选在存在相位差的部位存在垂直于所述一边的所述相位差方向箭头的所述激光介质来作为能够在所述激光振荡装置中的激光介质的工序；因此，能够缩短检测照射位置的时间，并提高成品率。

另外，根据本发明，由于具有：发光部，出射激光光线；介质保持部，保持所述激光介质，能够使该激光介质移动来调整所述激光光线的入射位置；偏振光学构件，将透过所述激光介质的所述激光光线分离为S偏振光和P偏振光；第一光量检测器，检测S偏振光的激光光线的输出；第二光量检测器，检测P偏振光的激光光线的输出；以及控制部；该控制部以通过所述激光光线扫描所述激光介质的端面的方式驱动所述介质保持部，并且该控制部基于所述第一光量检测器和所述第二光量检测器对透过所述激光介质的所述激光光线的检测结果计算消光比，检测消光比为预先设定的设定值以上的照射位置来作为用于使所述激光光线成为线性偏振光的照射位置；因此，能够发挥以下优异的效果：能够减少将激发激光实际照射到所述激光介质来对出射的激光光线的偏振方向进行确认的次数，能够容易地执行用于使所述激光光线线性偏振化的作业，并能够缩短作业时间。

附图说明

图1A是示出使用本发明的实施例的激光介质的Q开关激光装置的一个例子的结构图，图1B是示出使用本发明的实施例的激光介质的CW装置的一个例子的结构图。

图2A是示出脉冲光以在正交的方向交替地偏振的方式出射的状态的说明图，图2B是示出CW激光以偏振方向不恒定且随时间改变的随机偏振光的方式出射的状态的说明图。

图3A是示出由相位差照相机拍摄的激光介质端面的相位差分布的图像，图3B是仅示出由相位差照相机拍摄的激光介质端面的相位差的有无的图像，图3C是仅示出由相位差照相机拍摄的激光介质端面的相位差方向的图像。

图4是示出本发明的实施例的照射位置检测装置的结构图。

图5是示出该照射位置检测装置的支架和激光介质的主视图。

图6是说明本发明的实施例的照射位置的检测工序的流程图。

图7是对示出激光介质端面的扫描顺序和所划分的区域的第一输出图像进行说明的说明图。

图8是示出第二输出图像的说明图。

图9是示出消光比图像的说明图。

附图标记说明

1：激光振荡装置

6：光纤

8：激发激光

11：激光介质

16：脉冲光

17：CW激光

18：相位差分布图像

19：相位差方向箭头

23：照射位置检测装置

24：发光部

25：介质保持部

26：偏振光学构件

27：第一光量检测器

28：第二光量检测器

29：控制部

34：光纤

35：激光光线

42：第一输出图像

43：第二输出图像

48：消光比图像

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

首先，在图1A、图1B中，对本发明的实施例中的激光振荡装置1的一个例子进行说明，该激光振荡装置1使用了确定了应被激发激光照射的位置的激光介质。此外，图1A示出Q开关激光振荡装置1a，图1B示出CW激光振荡装置1b。

所述Q开关激光振荡装置1a包括发光部2、投光光学系统3以及光学谐振部4。所述发光部2包括：发光器5，用于出射规定波长的激光光线，例如为激光二极管(LD)；以及光纤6，用于将来自该发光器5的激光光线引导至任意位置。另外，所述投光光学系统3包括多个投光透镜7等，将从所述光纤6出射的激光会聚到激光介质11。当所述激光介质11为Nd：YAG时，使用在一般的＜111＞轴方向上切割的晶体。另外，当可饱和吸收体12为Cr：YAG时，也使用在一般的＜100＞轴上切割的晶体。该＜100＞轴、＜010＞轴和＜001＞轴互相正交，Cr：YAG的＜100＞轴与Nd：YAG的＜111＞轴在相同的方向上。

在所述发光部2的下表面，设置有所需的冷却单元，例如珀耳帖元件9。通过该珀耳帖元件9冷却所述发光部2，抑制所述发光部2出射所述激发激光8时的温度上升。

所述光学谐振部4具有作为第一光学晶体的所述激光介质11和作为第二光学晶体的所述可饱和吸收体12。所述激光介质11与所述可饱和吸收体12为通过光学接触(opticalcontact)、热扩散接合、粘合等而一体化的结构。另外，所述激光介质11的入射面是作为第一介电反射膜的第一谐振部反射镜13，所述可饱和吸收体12的出射面是作为第二介电反射膜的第二谐振部反射镜14。进而，所述激光介质11和所述可饱和吸收体12由支架15一体地保持。

作为所述激光介质11，例如可使用Nd：YAG/Cr：YAG晶体、Yb：YAG晶体、Er：YAG晶体、Er+Yb：YAG晶体等。当所述激光介质11例如为Nd：YAG/Cr：YAG晶体时，其被波长为808nm的所述激发激光8激发，从而从所述光学谐振部4的第二谐振部反射镜14以波长1064nm进行激光振荡。

作为所述可饱和吸收体12，例如可使用Cr：YAG晶体、V：YAG晶体、GaAs晶体等。所述可饱和吸收体12具有吸收从所述激光介质11放出的所述自然放出光的性质。另外，所述可饱和吸收体12具有如下性质，即，透过率随着所述自然放出光的吸收而增加，并且在原子密度增大而饱和时变得透明化。通过所述可饱和吸收体12透明化，从所述光学谐振部4的第二谐振部反射镜14出射脉冲光16。

所述第一谐振部反射镜13使来自所述发光部2的所述激发激光8高度透过，并且对脉冲光16进行高度反射。另外，由于所述第二谐振部反射镜14对脉冲光16不进行高度反射，因而所述脉冲光16从所述第二谐振部反射镜14出射。

当从所述发光部2照射所述激发激光8时，该激发激光8穿过所述第一谐振部反射镜13而入射到所述激光介质11。所述激光介质11被所述激发激光8激发，在所述光学谐振部4的内部，蓄积来自被激发的所述激光介质11的放出光。同时，随着来自所述激光介质11的放出光的一部分的放出光入射到所述可饱和吸收体12并被吸收，所述可饱和吸收体12的激发能级的原子数密度逐渐增加。然后，当所述可饱和吸收体12的基态能级和激发能级的原子密度在某一时间点变得相同时，所述可饱和吸收体12会成为不吸收来自所述激光介质11的放出光的可饱和状态从而可视为不进行吸收的透明介质。在这一瞬间，所述光学谐振部4的内部损耗急剧降低，相反地，Q值(蓄积在光学谐振器中的能量与单位时间的谐振器内损耗的比率)急剧增加，因而从所述第二谐振部反射镜14产生无源脉冲激光振荡。然后，激发能级的原子数密度降低，从而激光振荡立即停止，另外，当所述可饱和吸收体12变为可饱和状态时，从所述第二谐振部反射镜14产生无源脉冲激光振荡。

另外，所述CW激光振荡装置1b为从所述Q开关激光振荡装置1a除去所述可饱和吸收体12的结构。在所述CW激光振荡装置1b的情况下，当所述激发激光8入射到所述激光介质11时，连续地振荡CW激光17。在所述激光介质11为Nd：YAG时，使用在一般的＜111＞轴方向上切割的晶体。

图2A、图2B示出从所述激光振荡装置1发出的激光的偏振方向的一个例子。此外，图2A示出从所述Q开关激光振荡装置1a发出的所述脉冲光16的偏振方向的一个例子。另外，图2B示出从所述CW激光振荡装置1b发出的CW激光17的偏振方向的一个例子。

通常，所述激发激光8会聚到所述激光介质11的中心部。此时，如图2A所示，从所述可饱和吸收体12出射的所述脉冲光16交替地产生P偏振光脉冲16a和S偏振光脉冲16b，并且所述脉冲光16的偏振方向不稳定。当所述可饱和吸收体12为Cr：YAG时，沿着正交的＜010＞轴和＜001轴＞交替地或者不规则地产生所述P偏振光脉冲16a和所述S偏振光脉冲16b。

另外，在所述CW激光17的情况下，如图2B所示，虽然从所述激光介质11连续振荡的所述CW激光17是激光的消光比小的椭圆偏振光或者线性偏振光，但却是以偏振方向不恒定且随时间改变的随机偏振光连续振荡的，因而即使所述CW激光17不是线性偏振光而是椭圆偏振光或者是线性偏振光，偏振方向也不稳定。

在本发明中，发明人发现，即使不从外部向所述激光介质11施加应力，根据照射的所述激发激光8在所述激光介质11上的照射位置，有时也能使所述脉冲光16、所述CW激光17成为在偏振方向上稳定的线性偏振光。进而，发明人还发现，该现象是由所述激光介质11的内部残留应力引起的。

所述激光介质11通过切割而从作为规定材质例如单晶体的块状的Nd：YAG/Cr：YAG晶体、或者作为多晶体的块状的陶瓷加工为例如截面为矩形的1mm见方的长方体。

所述激光介质11存在因切割而产生加工形变的情况，或者原来保持的形变因切割而释放，从而产生加工形变的情况。加工形变成为内部残留应力，并且在所述激光介质11的内部产生基于光弹性效应的双折射。

因此，在本实施例中，使用因所述激光介质11的加工形变而产生的双折射，使所述脉冲光16、所述CW激光17线性偏振化。此外，引起双折射的内部残留应力并不是在所述激光介质11中均匀地产生，另外对于各所述激光介质11而言，内部残留应力的产生状态不同。发明人还发现，双折射的状态根据内部残留应力的状态而不同。另一方面，发明人还发现，当用砂石等研磨所述激光介质11的周面而除去了加工形变时，该激光介质11的内部残留应力减小或消除。

如上述那样，所述激光介质11存在因切割时的加工形变而在内部产生双折射的情况。另一方面，在加工时不一定在所述激光介质11内产生双折射，并且不一定产生加工形变。进而，即使在该激光介质11的内部存在加工形变，也存在激光介质11上没有能使所述脉冲光16、所述CW激光17的偏振方向成为线性偏振光的部位的情况。

当向所述激光介质11的端面的各位置照射所述激发激光8，并每次都确认所述脉冲光16、所述CW激光17是否成为线性偏振光时，需要很长的时间来确定成为线性偏振光的照射位置。另外，当不存在使所述激光介质11的内部产生双折射的部位时，在该激光介质11上不存在应求出的照射位置。因此，需要对另外的所述激光介质11再次进行相同的操作，因而需要花费更多的时间。

因此，在本实施例中，在检测能成为线性偏振光的所述激发激光8的照射位置之前，确认所述激光介质11上是否存在能成为线性偏振光的部位，并能够分选仅由所述激光介质11构成的所述光学谐振部4、或者将所述激光介质11与所述可饱和吸收体12一体化而构成的所述光学谐振部4。进而，通过缩小分选后的所述激光介质11上的候选照射位置，从而能够降低将所述激发激光8实际照射到所述激光介质11上来对从该激光介质11与所述可饱和吸收体12一体化而成的所述光学谐振部4出射的所述脉冲光16、或者从仅由所述激光介质11构成的所述光学谐振部4出射的所述CW激光17的偏振方向进行确认的作业次数，提高作业性，并缩短作业时间。

以下，对用于使所述脉冲光16及所述CW激光17的偏振方向线性偏振化的、仅由所述激光介质11构成的所述光学谐振部4、或者所述激光介质11与所述可饱和吸收体12一体化而构成的所述光学谐振部4的分选方法、检测所述激发激光8的候选照射位置的方法进行说明。

图3A～图3C示出使用相位差照相机(相位差显微镜)拍摄所述激光介质11的端面而得到的图像。此外，图3A示出显示相位差的分布的相位差分布图像18。另外，图3B示出设定了规定的相位差阈值并显示是否存在超过该相位差阈值的相位差的相位差区域图像21。进而，图3C示出仅显示了相位差方向箭头19的相位差方向图像22。

所述激光介质11因内部的双折射的程度不同而导致透过该激光介质11的光的透过时间有差异。所述相位差照相机检测光通过所述激光介质11的内部时的、由双折射引起的透过时间的差异来作为相位差。另外，所述相位差照相机检测相位差的方向来作为所述相位差方向箭头19。所述相位差照相机能够基于检测出的相位差和相位差的方向，获得所述激光介质11的端面上的、所述相位差分布图像18、所述相位差区域图像21、所述相位差方向图像22这3个图像。

所述相位差分布图像18是因内部残留应力引起的形变而产生的相位差的等高线分布。当没有相位差时，没有明暗改变，当存在相位差时，产生明暗改变。当相位差小时，明暗的间隔宽，相反，当相位差大时，明暗的间隔变窄。

另外，所述相位差区域图像21为将规定的阈值、例如5nm以上的部位以黑色显示并将相位差不足5nm的部位以白色显示的图像。进而，所述相位差方向图像22为，在所述激光介质11端面的一般图像上重叠地显示出所述相位差方向箭头19的图像。此外，所述相位差区域图像21的中央部的以白色显示的区域21a以及所述相位差方向图像22的中央部的不存在所述相位差方向箭头19的区域22a为，几乎不存在相位差的区域，各区域的位置是一致的。

在此，当对所述相位差方向图像22中所述相位差方向箭头19相对于所述激光介质11的一边在上下方向上延伸的部位(参照图3C)照射激光光线时，S偏振光的光量变小，出射的所述脉冲光16成为S偏振光连续的线性偏振光。另外，所述CW激光17的偏振方向也在上下方向上稳定。另外，当对所述相位差方向图像22中所述相位差方向箭头19相对于所述激光介质11的一边在左右方向上延伸的部位(参照图3C)照射激光光线时，P偏振光的光量变小，出射的所述脉冲光16成为P偏振光连续的线性偏振光。另外，所述CW激光17的偏振方向也在左右方向上稳定。

如上述那样，就相位差的方向、即所述相位差方向箭头19的方向而言，与所述激光介质11的一边垂直的部位与使所述脉冲光16和所述CW激光17成为线性偏振光的照射位置是一致的。

因此，能够根据是否存在与所述激光介质11的一边垂直的所述相位差方向箭头19，判断在所述激光介质11上是否存在使所述脉冲光16和所述CW激光17成为线性偏振光的照射位置，能够不进行照射位置的检测处理就分选出所述激光介质11。

另一方面，在本实施例中，形成为通过所述光纤6引导从所述发光器5出射的激光的结构。因此，当将所述激光振荡装置1组装到测量仪等中时，弯曲等的负载会施加到所述光纤6，并且有时会产生干扰。当在所述光纤6上产生干扰时，则会存在成为了线性偏振光的所述脉冲光16、所述CW激光17的偏振方向变得不稳定的情况。

因此，为了检测在所述激光介质11上的照射位置，检测使所述脉冲光16、所述CW激光17成为线性偏振光的照射位置，并且需要确认是否即使所述光纤6被施加了干扰，所述脉冲光16、所述CW激光17也稳定地成为线性偏振光。

发明人发现，当向位于所述相位差分布图像18中的相位差大的区域(图3A中的等高线间隔窄的区域)、且存在与所述激光介质11的一边垂直的所述相位差方向箭头19的部位，照射所述激发激光8时，即使在所述光纤6上产生了干扰，所述脉冲光16、所述CW激光17的偏振方向也稳定的情况较多。

因此，在所述相位差分布图像18中，根据是否存在相位差大的区域，且在该区域中是否存在与所述激光介质11的一边垂直的所述相位差方向箭头19，能够判断在所述激光介质11中是否存在使所述脉冲光16和所述CW激光17稳定地成为线性偏振光的照射位置，并能够不进行照射位置的检测处理便分选所述激光介质11。

接着，参照图4～图9，针对分选后的该激光介质11检测使所述脉冲光16、所述CW激光17的线性偏振方向稳定化的部位，进而分选所述激光介质11的方法进行说明。此外，图4示出用于对所述激光介质11照射所述激发激光8，并检测照射位置的照射位置检测装置23。

该照射位置检测装置23具有发光部24、介质保持部25、偏振光学构件26、第一光量检测器27、第二光量检测器28以及控制部29。

所述介质保持部25、所述偏振光学构件26和所述第一光量检测器27设置在所述发光部24的出射光轴31上。另外，所述第二光量检测器28设置在所述偏振光学构件26的反射光轴32上。

所述发光部24具有：发光器33，出射规定波长的激光光线，例如为激光二极管(LD)；光纤34，将从该发光器33出射的激光光线引导到任意位置；以及投光透镜36，对从该光纤34出射的激光光线35进行聚光。

此外，该投光透镜36包括多个透镜，以使所述激光光线35以规定的光束直径入射到所述激光介质11的方式，调整各透镜的位置。

所述介质保持部25具有：所述激光介质11，配置在所述出射光轴31上，例如是截面为1mm见方左右的矩形的长方体；支架37，保持该激光介质11；以及X-Y承载台38，使所述激光介质11相对于所述出射光轴31在上下方向、左右方向上移动；其中，所述支架37被保持在所述X-Y承载台38上。

如图5所示，所述支架37具有载置有所述激光介质11的支架主体37a以及通过螺栓等固定件39可装卸地固定于所述支架主体37a的保持片37b。所述激光介质11被所述支架主体37a和所述保持片37b所夹持。此外，在夹持的状态下，不从所述支架37向激光介质11作用外力，而是由所述支架37来保持所述激光介质11，从而不产生内部应力。另外，在所述支架主体37a上设置有热电偶等温度检测器41，能够通过该温度检测器41测量所述激光介质11的面内温度分布。

所述偏振光学构件26为例如分色镜，具有如下的偏振特性：使透过所述激光介质11的所述激光光线35中的S偏振光的激光光线透过，而将所述激光光线35中的P偏振光的激光光线反射。

所述第一光量检测器27接收透过所述偏振光学构件26的S偏振光的激光光线。所述第二光量检测器28接收被所述偏振光学构件26反射的P偏振光的激光光线，并分别检测光的接收量(各偏振光的光量)。

所述控制部29例如为PC等计算装置，控制所述发光器33的发光，并控制所述X-Y承载台38的驱动。另外，所述控制部29基于所述第一光量检测器27、所述第二光量检测器28的检测值来计算消光比。在此，消光比是通过将所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28的检测值中的、较小的检测值作为分子而求出的。进而，所述控制部29基于计算出的消光比，确定使所述脉冲光16、所述CW激光17成为线性偏振光或者大致线性偏振光的照射位置。

另外，在所述控制部29的存储部(未图示)中，存储有分选所述激光介质11所使用的所述相位差分布图像18、所述相位差区域图像21、所述相位差方向图像22、所述相位差方向箭头19的数据(箭头的位置、方向、分布状态的数据)，并且存储有所述激发激光8在所述激光介质11的端面上的入射位置、所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28在该入射位置处的检测值、基于所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28的检测值创建的图像、计算出的消光比等。

另外，在所述存储部中存储有以下等程序：用于控制所述发光器33、所述X-Y承载台38等的驱动的程序；用于以特定的顺序用所述激发激光8扫描所述激光介质11的端面的程序；用于创建后述的第一输出图像42的程序；用于创建后述的第二输出图像43的程序；用于基于所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28的检测值计算消光比的程序；用于基于消光比选择使所述脉冲光16或所述CW激光17成为线性偏振光或大致线性偏振光的照射位置的程序；用于从选择出的照射位置中进一步选择即使当所述光纤6产生干扰时偏振方向也稳定的照射位置的程序。所述控制部29执行或扩展存储于所述存储部的程序，来执行各种处理。

所述发光器33出射所述激光光线35，该激光光线35经由所述光纤34、所述投光透镜36入射到所述激光介质11的端面的规定部位。此外，入射到该激光介质11的所述激光光线35的光束直径为与所述激光振荡装置1中的所述激发激光8的光束直径相同的直径，例如50μm。

透过所述激光介质11的所述激光光线35入射到所述偏振光学构件26。通过该偏振光学构件26，使S偏振光的激光光线透过，并将P偏振光的激光光线反射，从而分离成S偏振光和P偏振光。透过所述偏振光学构件26的S偏振光的激光光线被所述第一光量检测器27接收，被所述偏振光学构件26反射的P偏振光的激光光线被所述第二光量检测器28接收。所述第一光量检测器27、所述第二光量检测器28输出与S偏振光和P偏振光的光量对应的检测值，并且输出的检测值被存储在所述控制部29中。

接着，用图6的流程图对使用所述照射位置检测装置23检测所述激光介质11上的照射位置的检测方法进行说明。

步骤01：首先，所述控制部29以使激光光线照射在所述激光介质11的端面上的规定的照射开始位置、例如图7中左下角部即A位置上的方式，驱动所述X-Y承载台38。

步骤02：当该X-Y承载台38移动到照射开始位置时，所述控制部29驱动所述发光器33出射规定波长的所述激光光线35。该激光光线35会聚到照射开始位置，激发所述激光光线35。透过所述激光介质11的所述激光光线35入射到所述偏振光学构件26。

入射到该偏振光学构件26的所述激光光线35通过所述偏振光学构件26分离成S偏振光的激光光线和P偏振光的激光光线，并分别被所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28接收。由所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28检测出的各偏振光的输出与所述激光光线35的照射位置相关联地保存到所述控制部29的存储部(未图示)。

步骤03：当在照射开始位置照射所述激光光线35时，所述控制部29使所述激光光线35的照射位置以规定的间隔例如20μm间距沿着规定的方向例如沿着外形顺时针改变。即，以使所述激光光线35沿着所述激光介质11的一边以规定的间距进行扫描的方式，驱动所述X-Y承载台38。

当所述激光光线35沿所述激光介质11的外形绕一周时，所述X-Y承载台38使所述激光光线的照射位置向内侧移动规定量，例如20μm，使该激光光线35以20μm间距沿顺时针方向绕一周。所述激光光线35的扫描重复地进行，直至所述激光介质11的整个端面被扫描。

每当改变照射位置时，都对透过所述激光介质11的所述激光光线35进行S偏振光、P偏振光的光量测量。与步骤02同样地，所述激光光线35通过所述偏振光学构件26被分离为S偏振光的激光光线和P偏振光的激光光线，并分别被所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28接收。由所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28检测出的检测值与所述激光光线35的照射位置相关联地保存到所述控制部29的存储部。

步骤04：当所述激光光线35对所述激光介质11的扫描结束时，所述控制部29基于各照射位置中的每个照射位置的所述第一光量检测器27、所述第二光量检测器28的检测结果，创建图7所示的所述第一输出图像42。图7中所示的每个点示出所述激光光线35在所述激光介质11的入射端面上的照射位置，点的深浅示出S偏振光、P偏振光中任一者的光量的大小。

如前述那样，当在所述相位差方向箭头19在上下方向上延伸的部位照射所述激光光线35时，该激光光线35成为所述S偏振光脉冲16b、所述S偏振光CW激光17b。另外，当在所述相位差方向箭头19在左右方向上延伸的部位(参照图3C)照射所述激光光线35时，该激光光线35成为所述P偏振光脉冲16a、所述P偏振光CW激光17a。

在本实施例中，用对角线将所述激光介质11的端面分成4个区域a～d，成为所述P偏振光脉冲16a、P偏振光CW激光17a的区域设为区域a、区域c，成为所述S偏振光脉冲16b、S偏振光CW激光17b的区域设为区域b、区域d。另外，对于照射到区域a、区域c的所述激光光线35，由所述第二光量检测器28检测P偏振光的输出。对于照射到区域b、区域d的所述激光光线35，由所述第一光量检测器27检测S偏振光的输出。

所述第一输出图像42是以如果所述第一光量检测器27或所述第二光量检测器28的检测值高则为红色，随着输出变低而变为蓝色的方式用颜色对每个照射位置进行了区分的图(在图中用深浅表示)。此外，在图7中，区域b和区域d的整个区域、以及区域a和区域c的外周部为蓝色，区域a和区域c呈朝向中心部变为红色的分布。所创建的所述第一输出图像42被保存到所述控制部29的存储部，并显示在显示部(未图示)上。

如上述那样，在本实施例中，在区域a和区域c中，使用所述第二光量检测器28的检测值，在区域b和区域d中，使用所述第一光量检测器27的检测值，来创建所述第一输出图像42。另一方面，也可以在区域a和区域c使用所述第一光量检测器27的检测值，在区域b和区域d使用所述第二光量检测器28的检测值，但是检测输出(功率)低的值更能够提高分辨率，并能够高精度地检测受光量，因此，希望使用输出功率)低的值。

步骤05：所述控制部29基于所述第一输出图像42创建所述第二输出图像43。图8示出本实施例的该第二输出图像43。在图8中右侧以条状示出的图是示出所述第一光量检测器27或所述第二光量检测器28的检测值与色调(图中的深浅)的改变之间的关系的标度。在该标度上，检测值为最大值的上端为红色，检测值为最小值的下端为蓝色，中间示出随着检测值变小，色调(图中的深浅)从蓝色逐渐改变为红色的状态。

在所述第二输出图像43中，将在区域a和区域c中的所述第二光量检测器28的检测值、区域b和区域d中的所述第一光量检测器27的检测值分别大于规定的第二阈值例如10mW的照射位置(图8中的44)显示为红色。另外，在所述第二输出图像43，以在区域a和区域c中的所述第二光量检测器28的检测值、区域b和区域d中的所述第一光量检测器27的检测值为10mW以下的照射位置(图8中的45～47等)越接近0mW越变蓝的方式，用颜色区分显示(图中的深浅)。所创建的所述第二输出图像43被保存到所述控制部29的存储部中，并显示在显示部上。

步骤06：接着，所述控制部29计算区域a～区域d的各照射位置的消光比，并基于消光比创建消光比图像48。在区域a、区域c中，消光比是S偏振光相对于总光量之比(S/(S+P))，在区域b、区域d中，消光比是P偏振光相对于总光量之比(P/(S+P))。在此，区域a、区域c中的S偏振光的值使用从所述激光光线35的光量减去P偏振光的检测值而得到的值。另外，区域b、区域d中的P偏振光的值使用从所述激光光线35的光量减去S偏振光的检测值而得到的值。

所述控制部29基于计算出的消光比选择消光比为预先设定的设定值例如60：1以上的所有照射位置。另外，所述控制部29基于所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28的检测结果，选择所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28的输出值的总和为预先设定的阈值例如110mW以上的所有照射位置。

所述控制部29基于消光比为设定值以上且输出值的总和为阈值以上的所有照射位置，创建所述消光比图像48。图9示出本实施例中的该消光比图像48。图9中右侧以条状示出的图示出消光比与色调(图示中的深浅)的改变之间的关系的标度。在该标度中，消光比为最小值的上端为红色，消光比为最大值的下端为紫色，中间示出随着消光比变大，色调(图示中的深浅)从红色逐渐改变为紫色的状态。

所述消光比图像48仅显示消光比为60：1以上且由所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28检测出的检测值的总和为110mW以上的照射位置(图9中45’～47’等)。另外，在所述消光比图像48中，将各照射位置45’～47’以随着消光比变大，色调从红色改变为紫色的方式用颜色区分显示(图中用深浅显示)。所述消光比图像48被保存到所述存储部中，并显示在所述显示部上。

步骤07：接着，所述控制部29检测所述消光比图像48上显示的所述照射位置45’～47’中的消光比特别高的规定数量的照射位置，例如消光比为120：1以上的照射位置(例如所述照射位置46’)，作为用于使所述脉冲光16、所述CW激光17成为线性偏振光的所述激发激光8的候选照射位置。

步骤08：当决定了候选照射位置时，所述控制部29基于所述第一光量检测器27和所述第二光量检测器28的检测结果，判断从检测出的候选照射位置出射的所述激光光线35是否成为线性偏振光。当没有成为线性偏振光时，所述控制部29在步骤07中检测下一个消光比高的照射位置。

步骤09：当判断为出射的所述激光光线35成为线性偏振光时，在向所述照射位置照射了激光光线的状态下，对所述光纤6施加负载使其变形，从而给予干扰。

步骤10：在该光纤6上产生了干扰之后，所述控制部29判断所述激光光线35的偏振状态是否因干扰而改变。此处，偏振状态的改变表示例如消光比的改变、偏振方向的改变等。当判断为偏振状态改变时，所述控制部29再次检测在步骤07中作为候选而检测出的照射位置中的下一个消光比高的照射位置，并进行与上述相同的处理。

当判断为所述激光光线35的偏振状态没有改变时，所述控制部29将偏振状态没有改变的照射位置确定为用于使所述脉冲光16、所述CW激光17成为线性偏振光的照射位置。由此，结束照射位置的检测处理，并结束能使所述脉冲光16、所述CW激光17线性偏振化的所述激光介质11的分选。

此外，重复上述的步骤07～步骤10的处理，直到检测出所述激光光线35的偏振状态没改变的照射位置。另外，当在步骤07～步骤10中没有检测到偏振状态没改变的照射位置时，所述控制部29在步骤06中改变阈值的值之后，再次执行步骤07～步骤10的处理。

此外，照射位置位于区域a和区域c时，所述脉冲光16、所述CW激光17成为P偏振光的线性偏振光。另外，照射位置位于区域b和区域d时，所述脉冲光16、所述CW激光17成为S偏振光的线性偏振光。

如上述那样，在本实施例中，用相位差照相机拍摄所述激光介质11的端面，基于所得到的所述相位差分布图像18和所述相位差方向箭头19，判断在所述激光介质11上是否存在使所述脉冲光16、所述CW激光17成为线性偏振光的照射位置。

对于不存在成为线性偏振光的照射位置的所述激光介质11、即不存在相位差的所述激光介质11、以及不存在与该激光介质11的一边垂直的所述相位差方向箭头19的所述激光介质11，从所述照射位置的检测处理的对象中剔除。因此，能够省略不必要的检测处理，能够减少作业量，就恰当的所述激光介质11而言，能够缩短检测应照射所述激发激光8的位置的时间，并能够提高作业性。

另外，在本实施例中，不需要像以为那样对切割后的所述激光介质11进行研磨。因此，能够减少所述激光介质11的制造时间和制造成本。

另外，在本实施例中，用所述激光光线35扫描分选后的所述激光介质11的端面，计算透过所述激光介质11的所述激光光线35的S偏振光和P偏振光的消光比，并基于该消光比检测所述激发激光8的候选照射位置。

因此，在所述激光振荡装置1中，能够减少将所述激发激光8实际照射到所述激光介质11上来对出射的所述脉冲光16、所述CW激光17的偏振方向进行确认的次数，因而能够容易地执行用于使所述脉冲光16、所述CW激光17线性偏振化的作业，并能够缩短作业时间。

另外，通过仅对分选后的所述激光介质11执行照射位置的检测处理，能够提高对进行照射位置的检测处理的所述激光介质11的成品率，并能够实现80％以上的成品率。

另外，S偏振光和P偏振光的检测值的总和小于所述阈值的照射位置不显示在所述消光比图像48中，并且不被检测为候选照射位置。因此，能够防止由所述激光介质11的形变等导致的、所述第一光量检测器27与所述第二光量检测器28的检测值的总和小于所述激光光线35的光量时，计算与实际的消光比不同的消光比，并且能够防止检测实际消光比小于设定值的照射位置。

另外，在本实施例中，在所述激光振荡装置1中使用所述光纤6，能够从任意的位置出射所述激发激光8，因而容易组装，并且能够将作为热源的所述发光器5配置在易于散热的位置。

进而，在本实施例中，使用具有即使对所述光纤6施加干扰也不使所述脉冲光16、所述CW激光17的偏振方向改变的照射位置、所述激光介质11。因此，不需要考虑组装所述激光振荡装置1时的、所述光纤6的变形等，能够提高作业性。

此外，在本实施例中，作为所述激光介质11，使用作为单晶体的Nd：YAG/Cr：YAG晶体，但是也可以使用陶瓷等多晶体。

另外，在本实施例中，在扫描所述激光介质11的端面时，使所述激光光线35以20μm间距扫描，但是扫描间距不限定于20μm。可以根据检查情况设置扫描间距，例如，可以为25μm间距，也可以为40μm间距。或者，也可以设定超过所述激光光线35的光束直径即50μm的扫描间距。通过增大所述激光光线35的扫描间距，能够缩短激光介质11端面的扫描时间。此外，所述激光光线35的光束直径不限定于50μm，当然也可以为50μm以上、或不足50μm。

另外，在本实施例中，从消光比为设定值以上且输出值的总和为阈值以上的所有照射位置中检测所述激发激光8的照射位置。另一方面，也可以从消光比为设定值以上的所有照射位置中检测所述激发激光8的照射位置。

进而，在第一实施例中，用所述激光光线35扫描所述激光介质11的整个表面，但是消光比有主要在所述激光介质11的周边部变大、在中央部变小的趋势。因此，可以将所述激光介质11的中央部(从中心开始的规定范围)预先设定为不扫描的范围，并省略扫描。或者，也可以构成为，在检测到预先设定数量的满足预先设定条件的照射位置时刻，结束所述激光光线35的扫描。

Claims (11)

1.一种激光介质的分选方法，在激光振荡装置中使用，其特征在于，具有：

用相位差照相机拍摄长方体形状的该激光介质的端面，获得示出相位差的分布的相位差分布图像和示出相位差的方向的相位差方向箭头的工序；以及

判断在存在相位差的部位是否存在与所述激光介质的一边垂直的所述相位差方向箭头，分选出在存在相位差的部位存在与所述一边垂直的所述相位差方向箭头的所述激光介质，来作为能够在所述激光振荡装置中使用的激光介质的工序。

2.根据权利要求1所述的激光介质的分选方法，其特征在于，具有：

通过激光光线从所述激光介质的端面的照射开始位置开始以规定的间距进行扫描的工序；

将透过所述激光介质的所述激光光线分离为S偏振光和P偏振光，并分别检测光量的工序；

基于检测出的各偏振光的检测值计算消光比的工序；以及

检测出消光比为预先设定的设定值以上的照射位置，来作为所述激光振荡装置的激发激光的照射位置的工序。

3.根据权利要求2所述的激光介质的分选方法，其特征在于，还具有：

在将所述激光光线照射到检测出的照射位置的状态下，使引导所述激光光线的光纤中产生干扰的工序；以及

判断透过所述激光介质的所述激光光线的偏振状态是否因干扰而改变，检测出偏振状态没改变的照射位置来作为所述激光振荡装置的所述激发激光的照射位置的工序。

4.根据权利要求2或3所述的激光介质的分选方法，其特征在于，还具有：

判断各所述偏振光的检测值的总和是否超过预先设定的阈值的工序；以及

仅检测出判断为超过该阈值的照射位置来作为所述激发激光的照射位置的工序。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的激光介质的分选方法，其特征在于，

在通过所述激光光线扫描所述激光介质的端面的工序中，设定为通过所述激光光线对所述激光介质的端面的除去从中心开始的规定范围以外的部位进行扫描。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的激光介质的分选方法，其特征在于，

在通过所述激光光线扫描所述激光介质的端面的工序中，设定为在检测到预先设定的数量的所述照射位置的时刻，结束所述激光光线对所述激光介质的端面的扫描。

7.一种照射位置检测装置，使用通过权利要求1的激光介质的分选方法分选出的激光介质，其特征在于，具有：

发光部，出射激光光线，

介质保持部，保持所述激光介质，能够使该激光介质移动来调整所述激光光线的入射位置，

偏振光学构件，将透过所述激光介质的所述激光光线分离为S偏振光和P偏振光，

第一光量检测器，检测S偏振光的激光光线的输出，

第二光量检测器，检测P偏振光的激光光线的输出，以及

控制部；

该控制部以通过所述激光光线扫描所述激光介质的端面的方式驱动所述介质保持部，并且该控制部基于所述第一光量检测器和所述第二光量检测器对透过所述激光介质的所述激光光线的检测结果计算消光比，检测出消光比为预先设定的设定值以上的照射位置来作为用于使所述激光光线成为线性偏振光的照射位置。

8.根据权利要求7所述的照射位置检测装置，其特征在于，

所述发光部具有引导所述激光光线的光纤，

所述控制部在所述激光光线照射到检测出的照射位置的状态下，使所述光纤上产生干扰，判断透过所述激光介质的所述激光光线的偏振状态是否因干扰而改变，检测出偏振状态没改变的照射位置来作为用于使所述激光光线成为线性偏振光的照射位置。

9.根据权利要求7或8所述的照射位置检测装置，其特征在于，

所述控制部仅检测出所述第一光量检测器与所述第二光量检测器的检测值的总和超过了预先设定的阈值的照射位置，来作为用于使所述激光光线成为线性偏振光的照射位置。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的照射位置检测装置，其特征在于，

所述控制部以通过所述激光光线对所述激光介质的端面的除去从中心开始的规定范围以外的部位进行扫描的方式，驱动所述介质保持部。

11.根据权利要求7至9中任一项所述的照射位置检测装置，其特征在于，

所述控制部在检测到预先设定的数量的所述照射位置的时刻，结束所述激光光线对所述激光介质的端面的扫描。