JP2001168439A - 発光装置 - Google Patents
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 励起用光源に供給する励起用エネルギーが最
適な状態となるように動作温度を制御しつつ、所望の光
出力を得ることができる発光装置を得る。 【解決手段】 固体レーザーユニット50と、励起用光源
51と、固体レーザーユニット50や励起用光源51等を温度
調節する温度調節素子51および温度制御回路54等からな
る自動温度制御手段と、光出力制御回路56等からなる自
動光出力制御手段とを備えてなる発光装置において、励
起用光源51へ供給される励起用エネルギーを計測するエ
ネルギー計測手段58を設けるとともに、前記自動光出力
制御手段によって制御される光出力を一定に維持したま
ま温度調節素子51の動作温度を変化させ、このときエネ
ルギー計測手段58が計測した励起用エネルギーと動作温
度との関係から、該励起用エネルギーが最適となる最適
動作温度を求め、自動温度制御手段による制御温度をこ
の求められた最適動作温度に設定する動作温度設定手段
59を設ける。
適な状態となるように動作温度を制御しつつ、所望の光
出力を得ることができる発光装置を得る。 【解決手段】 固体レーザーユニット50と、励起用光源
51と、固体レーザーユニット50や励起用光源51等を温度
調節する温度調節素子51および温度制御回路54等からな
る自動温度制御手段と、光出力制御回路56等からなる自
動光出力制御手段とを備えてなる発光装置において、励
起用光源51へ供給される励起用エネルギーを計測するエ
ネルギー計測手段58を設けるとともに、前記自動光出力
制御手段によって制御される光出力を一定に維持したま
ま温度調節素子51の動作温度を変化させ、このときエネ
ルギー計測手段58が計測した励起用エネルギーと動作温
度との関係から、該励起用エネルギーが最適となる最適
動作温度を求め、自動温度制御手段による制御温度をこ
の求められた最適動作温度に設定する動作温度設定手段
59を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体レーザーを用い
た発光装置に関し、特に詳細には、自動光出力制御機能
を備えるとともに、固体レーザーユニットやあるいは励
起用光源を最適温度にて動作させる機能を備えた発光装
置に関するものである。
た発光装置に関し、特に詳細には、自動光出力制御機能
を備えるとともに、固体レーザーユニットやあるいは励
起用光源を最適温度にて動作させる機能を備えた発光装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ネオジウム等の希土類が添加
された固体レーザー媒質を、半導体レーザー等の励起用
光源によってポンピングする固体レーザーが公知となっ
ている。また、この種のレーザーに非線形光学結晶を組
み合わせて、固体レーザーにおいて発振させた基本波を
波長が１／２の第２高調波に変換するようにした発光装
置も広く知られている。
された固体レーザー媒質を、半導体レーザー等の励起用
光源によってポンピングする固体レーザーが公知となっ
ている。また、この種のレーザーに非線形光学結晶を組
み合わせて、固体レーザーにおいて発振させた基本波を
波長が１／２の第２高調波に変換するようにした発光装
置も広く知られている。
【０００３】ところで、上述したような発光装置におい
て光出力を安定化するには、固体レーザー媒質や非線形
光学結晶、さらには半導体レーザーの各特性が著しい温
度依存性を有するため、これら重要構成部品の少なくと
も一部を一定の温度に保持する必要がある。
て光出力を安定化するには、固体レーザー媒質や非線形
光学結晶、さらには半導体レーザーの各特性が著しい温
度依存性を有するため、これら重要構成部品の少なくと
も一部を一定の温度に保持する必要がある。
【０００４】具体的には図３に示すように、固体レーザ
ー媒質１ａ、共振器ミラー１ｂ、非線形光学結晶１ｃ等
を組み合わせてなる固体レーザーユニット１および、励
起光２ａを発する半導体レーザー等の励起用光源２に加
えて、以下の２つの手段を設けることが一般的になされ
ている。
ー媒質１ａ、共振器ミラー１ｂ、非線形光学結晶１ｃ等
を組み合わせてなる固体レーザーユニット１および、励
起光２ａを発する半導体レーザー等の励起用光源２に加
えて、以下の２つの手段を設けることが一般的になされ
ている。
【０００５】まず第１の手段は、固体レーザーユニット
１と励起用光源２等の重要部品を載せるペルチェ素子等
の温度調節素子３、上記重要部品の温度を検出する温度
センサー４、およびその検出温度に基づいて温度調節素
子３による動作温度を制御する温度制御回路５からなる
自動温度制御手段である。
１と励起用光源２等の重要部品を載せるペルチェ素子等
の温度調節素子３、上記重要部品の温度を検出する温度
センサー４、およびその検出温度に基づいて温度調節素
子３による動作温度を制御する温度制御回路５からなる
自動温度制御手段である。
【０００６】また第２の手段は、固体レーザーユニット
１より射出したレーザー光11の一部（ハーフミラー６ａ
により分岐されたもの）を検出して電気信号に変える光
検出器６、その光検出信号の強度に応じて励起用光源２
への注入エネルギーを増減し、所望の光出力を固体レー
ザーユニット１から発生させるためのフィードバック信
号を作る光出力制御回路７、およびこのフィードバック
信号に従って励起用光源２にエネルギーを与える駆動回
路（本例では半導体レーザーに電流を流す回路）８から
なる自動光出力制御手段である。
１より射出したレーザー光11の一部（ハーフミラー６ａ
により分岐されたもの）を検出して電気信号に変える光
検出器６、その光検出信号の強度に応じて励起用光源２
への注入エネルギーを増減し、所望の光出力を固体レー
ザーユニット１から発生させるためのフィードバック信
号を作る光出力制御回路７、およびこのフィードバック
信号に従って励起用光源２にエネルギーを与える駆動回
路（本例では半導体レーザーに電流を流す回路）８から
なる自動光出力制御手段である。
【０００７】なお本例において上記レーザー光11は、固
体レーザー発振光が非線形光学結晶１ｃにより波長変換
されてなる第２高調波である。
体レーザー発振光が非線形光学結晶１ｃにより波長変換
されてなる第２高調波である。
【０００８】図３の発光装置において光出力を安定化す
る上で、上述のような自動温度制御手段と自動光出力制
御手段が必要となる理由を、以下、詳しく説明する。
る上で、上述のような自動温度制御手段と自動光出力制
御手段が必要となる理由を、以下、詳しく説明する。
【０００９】励起用光源に一定のエネルギーを注入する
際に、温度調節素子３の温度を変化させたときの光出力
の変化の様子を、図４中に実線で示す。ここに示される
通り、特定の動作温度で最大の光出力を示す場合が多
い。これは、半導体レーザーの発振波長、非線形光学結
晶による波長変換効率等が、著しい温度依存性を有する
ことに起因する。
際に、温度調節素子３の温度を変化させたときの光出力
の変化の様子を、図４中に実線で示す。ここに示される
通り、特定の動作温度で最大の光出力を示す場合が多
い。これは、半導体レーザーの発振波長、非線形光学結
晶による波長変換効率等が、著しい温度依存性を有する
ことに起因する。
【００１０】したがって、発光装置を最適温度条件にて
動作させることができなければ、それだけ余分なエネル
ギーが励起用光源に注入されることになり、ひいては発
光装置の寿命を縮めることになる。これが、前述した第
１の手段が必要とされる理由である。
動作させることができなければ、それだけ余分なエネル
ギーが励起用光源に注入されることになり、ひいては発
光装置の寿命を縮めることになる。これが、前述した第
１の手段が必要とされる理由である。
【００１１】また、温度調節素子３による動作温度と光
出力の関係は、発光装置の置かれた周囲の温度変化や経
年変化により、図４中に破線で示すような形に変わり得
る。そこで、この変化を補正するために、第２の手段で
ある自動光出力制御手段を併用して光出力を安定化させ
ているのである。
出力の関係は、発光装置の置かれた周囲の温度変化や経
年変化により、図４中に破線で示すような形に変わり得
る。そこで、この変化を補正するために、第２の手段で
ある自動光出力制御手段を併用して光出力を安定化させ
ているのである。
【００１２】しかしながら、このように重要構成部品の
温度を安定化する手段を持たせ、また、光出力に対して
も自動光出力制御手段を持たせて２重の安定化手段を具
備したとしても、出力が安定した高品位の光ビームを長
期間に亘って確保するには以下の問題があった。
温度を安定化する手段を持たせ、また、光出力に対して
も自動光出力制御手段を持たせて２重の安定化手段を具
備したとしても、出力が安定した高品位の光ビームを長
期間に亘って確保するには以下の問題があった。
【００１３】すなわち、例えば、上記の最大光出力をと
る温度調節素子３の温度は使用環境の温度、部品の経年
変化に応じて変わるが、そのときの動作温度−光出力特
性は、図５中に破線で示すように変化することがある。
つまり、最大光出力をとる温度が変わる場合もある。
る温度調節素子３の温度は使用環境の温度、部品の経年
変化に応じて変わるが、そのときの動作温度−光出力特
性は、図５中に破線で示すように変化することがある。
つまり、最大光出力をとる温度が変わる場合もある。
【００１４】この場合、所定の光出力を得るために、単
に温度１にて温度調節を行なった上で自動光出力制御手
段を動作させるだけでは、従前の駆動電流を大きく上回
る電流を流して、励起光の出力を上げる必要が生じるこ
とは明らかである。このことは、装置の電力消費の観
点、また、寿命の観点からも著しく不都合である。
に温度１にて温度調節を行なった上で自動光出力制御手
段を動作させるだけでは、従前の駆動電流を大きく上回
る電流を流して、励起光の出力を上げる必要が生じるこ
とは明らかである。このことは、装置の電力消費の観
点、また、寿命の観点からも著しく不都合である。
【００１５】そこで、何らかの手段をもって、温度調節
素子の新たな最適温度２を探し、その温度で自動光出力
制御手段を動作させることが必要になる。特開平８−１
７１１０６号には、この最適温度を探して、重要部品を
その温度に制御する方法が開示されている。
素子の新たな最適温度２を探し、その温度で自動光出力
制御手段を動作させることが必要になる。特開平８−１
７１１０６号には、この最適温度を探して、重要部品を
その温度に制御する方法が開示されている。
【００１６】この制御について、それを実施する装置の
具体的構成を示す図６を参照して説明する。図示の通り
この装置は、固体レーザー媒質30ａ、共振器ミラー30
ｂ、非線形光学結晶30ｃ等を組み合わせてなる固体レー
ザーユニット30、固体レーザー媒質30ａを励起する励起
光31ａを発する半導体レーザー等の励起用光源31、この
励起用光源31や固体レーザーユニット30の温度を制御す
るペルチェ素子等の温度調節素子32、上記温度を検出す
る温度センサー33、設定目標とする温度信号40に従い、
温度センサー33の検出温度に基づいて上記温度調節素子
32を制御する温度制御回路34、固体レーザーユニット30
から射出したレーザー光43の一部（ハーフミラー35ａに
より分岐されたもの）を検出して電気信号に変換する光
検出器35、その検出信号に基づいて励起用光源31に供給
するエネルギーを制御しレーザー光43の出力を一定化す
る光出力制御回路36、およびこの光出力制御回路36から
の信号に従って励起用光源31にエネルギーを供給する駆
動回路37を有する。
具体的構成を示す図６を参照して説明する。図示の通り
この装置は、固体レーザー媒質30ａ、共振器ミラー30
ｂ、非線形光学結晶30ｃ等を組み合わせてなる固体レー
ザーユニット30、固体レーザー媒質30ａを励起する励起
光31ａを発する半導体レーザー等の励起用光源31、この
励起用光源31や固体レーザーユニット30の温度を制御す
るペルチェ素子等の温度調節素子32、上記温度を検出す
る温度センサー33、設定目標とする温度信号40に従い、
温度センサー33の検出温度に基づいて上記温度調節素子
32を制御する温度制御回路34、固体レーザーユニット30
から射出したレーザー光43の一部（ハーフミラー35ａに
より分岐されたもの）を検出して電気信号に変換する光
検出器35、その検出信号に基づいて励起用光源31に供給
するエネルギーを制御しレーザー光43の出力を一定化す
る光出力制御回路36、およびこの光出力制御回路36から
の信号に従って励起用光源31にエネルギーを供給する駆
動回路37を有する。
【００１７】さらに、設定目標とする温度信号40を掃引
する機能と、温度掃引時に光検出器35が出力した光検出
信号を記憶する機能と、掃引温度および光出力検出値か
ら演算される最適温度（通常は最大の光出力が得られる
温度）を演算して、その温度を、設定目標とする温度信
号40として出力する機能とを有する設定温度演算ユニッ
ト38を持つものである。
する機能と、温度掃引時に光検出器35が出力した光検出
信号を記憶する機能と、掃引温度および光出力検出値か
ら演算される最適温度（通常は最大の光出力が得られる
温度）を演算して、その温度を、設定目標とする温度信
号40として出力する機能とを有する設定温度演算ユニッ
ト38を持つものである。
【００１８】なお本例において上記レーザー光43は、固
体レーザー発振光が非線形光学結晶30ｃにより波長変換
されてなる第２高調波である。
体レーザー発振光が非線形光学結晶30ｃにより波長変換
されてなる第２高調波である。
【００１９】以上の構成を有する従来装置においては、
安定動作を実現するために、以下の（１）、（２）のス
テップによって温度調節がなされる。
安定動作を実現するために、以下の（１）、（２）のス
テップによって温度調節がなされる。
【００２０】（１）まず光出力制御回路36を切り離し、
駆動回路37により励起用光源31に一定の電流を流す。こ
の状態で、設定温度演算ユニット38により固体レーザー
ユニット30および励起用光源31の動作温度を掃引し、そ
のときのレーザー光43の光出力を検出し、動作温度と光
出力の関係を設定温度演算ユニット38で記録する。
駆動回路37により励起用光源31に一定の電流を流す。こ
の状態で、設定温度演算ユニット38により固体レーザー
ユニット30および励起用光源31の動作温度を掃引し、そ
のときのレーザー光43の光出力を検出し、動作温度と光
出力の関係を設定温度演算ユニット38で記録する。
【００２１】（２）温度掃引後、最大の光出力が得られ
る温度を設定温度演算ユニット38で決定する。そして、
この最大の光出力が得られる温度を最適温度と定め、そ
の最適温度を設定目標とする温度信号40として、温度制
御回路34に与える。その最適温度を新たな温度として温
度制御を開始した後に、光出力制御回路36を繋いで所定
の安定した光出力を得る。
る温度を設定温度演算ユニット38で決定する。そして、
この最大の光出力が得られる温度を最適温度と定め、そ
の最適温度を設定目標とする温度信号40として、温度制
御回路34に与える。その最適温度を新たな温度として温
度制御を開始した後に、光出力制御回路36を繋いで所定
の安定した光出力を得る。
【００２２】以上の最適化を定期的または適宜に行な
い、最適温度を探して、動作温度を再設定することで、
過大な電力を半導体レーザー等の励起用光源31に供給す
る必要が無くなる。つまり、固体レーザーの寿命に悪影
響を及ぼすことなく、光出力の安定化を実現できる。
い、最適温度を探して、動作温度を再設定することで、
過大な電力を半導体レーザー等の励起用光源31に供給す
る必要が無くなる。つまり、固体レーザーの寿命に悪影
響を及ぼすことなく、光出力の安定化を実現できる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では以下の２つの問題点があり、それらについ
て改善が強く望まれていた。
来の方法では以下の２つの問題点があり、それらについ
て改善が強く望まれていた。
【００２４】まず、ステップ（１）にて温度掃引を行な
っている時間は、光出力が一定とならないため、その
間、本発光装置を搭載した機器は所望の光出力を得るこ
とができず、目的とする動作をし得ない。
っている時間は、光出力が一定とならないため、その
間、本発光装置を搭載した機器は所望の光出力を得るこ
とができず、目的とする動作をし得ない。
【００２５】しかも、次に説明する理由により、この従
来方法では最適な動作温度を検出できないことが明らか
になってきた。
来方法では最適な動作温度を検出できないことが明らか
になってきた。
【００２６】図７は、励起用光源を構成する半導体レー
ザーに供給する電流が一定の場合の、温度調節素子32の
温度とレーザー光43の光出力との関係について詳しく説
明するものである。ここで駆動電流は、駆動電流１＜駆
動電流２＜駆動電流３の関係にあるものとする。
ザーに供給する電流が一定の場合の、温度調節素子32の
温度とレーザー光43の光出力との関係について詳しく説
明するものである。ここで駆動電流は、駆動電流１＜駆
動電流２＜駆動電流３の関係にあるものとする。
【００２７】この図７から分かるように、駆動電流を増
大させるほど最大光出力は増し、また、その最大となる
動作温度は低温側に移動して行く。このように、最大光
出力となる動作温度が駆動電流に依存することは、以下
の理由により、しばしば起こるものである。
大させるほど最大光出力は増し、また、その最大となる
動作温度は低温側に移動して行く。このように、最大光
出力となる動作温度が駆動電流に依存することは、以下
の理由により、しばしば起こるものである。
【００２８】すなわち、半導体レーザーの動作電流を増
すと、それが発する励起用の光出力は増す。そして、そ
の光を固体レーザー媒質に照射して利得を発生させるた
め、駆動電流が高いほど固体レーザーの光出力も増す傾
向を有する。
すと、それが発する励起用の光出力は増す。そして、そ
の光を固体レーザー媒質に照射して利得を発生させるた
め、駆動電流が高いほど固体レーザーの光出力も増す傾
向を有する。
【００２９】しかしながら、半導体レーザーの発振波長
に関しては「電流を増すほど、長波長化する性質」およ
び「動作温度を下げるほど短波長化する性質」が一般的
に認められる。また固体レーザー媒質は、「特定の波長
の光のみ強く吸収する性質」がある。
に関しては「電流を増すほど、長波長化する性質」およ
び「動作温度を下げるほど短波長化する性質」が一般的
に認められる。また固体レーザー媒質は、「特定の波長
の光のみ強く吸収する性質」がある。
【００３０】これらのことは、高電流動作時において高
励起効率を得るには、電流増加による長波長化を打ち消
すために動作温度を低温化する必要があることを示して
いる。言い換えれば、駆動電流が増大するにつれて、最
大光出力が得られる温度は低温化することを示してい
る。
励起効率を得るには、電流増加による長波長化を打ち消
すために動作温度を低温化する必要があることを示して
いる。言い換えれば、駆動電流が増大するにつれて、最
大光出力が得られる温度は低温化することを示してい
る。
【００３１】さて、このような特性下において、前述の
従来方法で最適温度を探すことを考える。まず最初に、
図７の駆動電流１の下で光出力を測定しながら温度を掃
引し、最大光出力を得る温度１を得たとする。この場
合、温度１に動作温度を設定した後、自動光出力制御手
段によって駆動電流を、所望の光出力が得られる値に調
整することになる。励起用エネルギーとしては、この図
７から分かるように駆動電流３が必要となる（動作点
Ａ）。
従来方法で最適温度を探すことを考える。まず最初に、
図７の駆動電流１の下で光出力を測定しながら温度を掃
引し、最大光出力を得る温度１を得たとする。この場
合、温度１に動作温度を設定した後、自動光出力制御手
段によって駆動電流を、所望の光出力が得られる値に調
整することになる。励起用エネルギーとしては、この図
７から分かるように駆動電流３が必要となる（動作点
Ａ）。
【００３２】しかしながら、この図から明らかなよう
に、所望の光出力を得る最適条件は動作温度２、駆動電
流２である。つまり、駆動電流２で足りるのに、駆動電
流３にて動作させるのが上記の従来方法であり、半導体
レーザーに余分な電流を流さなければならない。
に、所望の光出力を得る最適条件は動作温度２、駆動電
流２である。つまり、駆動電流２で足りるのに、駆動電
流３にて動作させるのが上記の従来方法であり、半導体
レーザーに余分な電流を流さなければならない。
【００３３】以上説明の通り、従来の最適動作温度探索
方式では、所望の光出力を得る最適温度を正確に検知で
きず、半導体レーザーに余分な電流を流さなければなら
ない場合もある。言い換えればこの従来方法は、発光素
子の短命化につながりかねない問題を含んでいる。
方式では、所望の光出力を得る最適温度を正確に検知で
きず、半導体レーザーに余分な電流を流さなければなら
ない場合もある。言い換えればこの従来方法は、発光素
子の短命化につながりかねない問題を含んでいる。
【００３４】しかもこの方法では、最適動作温度探索中
に光出力が一定とならないため、その間、発光装置を搭
載した機器は所望の光出力を得ることができず、機器が
目的とする動作をし得ないという問題も招くものであ
る。
に光出力が一定とならないため、その間、発光装置を搭
載した機器は所望の光出力を得ることができず、機器が
目的とする動作をし得ないという問題も招くものであ
る。
【００３５】なお、上で使用している「最適な温度」、
「最適温度」に言う最適とは、所望の光出力を得つつ、
励起用光源に供給するエネルギーすなわち駆動電流を最
小にすることを示すものとする。
「最適温度」に言う最適とは、所望の光出力を得つつ、
励起用光源に供給するエネルギーすなわち駆動電流を最
小にすることを示すものとする。
【００３６】他方、固体レーザーユニットより射出され
た光の品位、例えばビーム径や雑音等を検出して、その
ビーム径等が最適値となるように動作温度を制御するこ
とも考えられる。そのようにする場合も、上述の駆動電
流に応じて動作温度を制御する場合と同様に、動作温度
を所望のビーム径を得る最適温度に設定できないことが
ある。
た光の品位、例えばビーム径や雑音等を検出して、その
ビーム径等が最適値となるように動作温度を制御するこ
とも考えられる。そのようにする場合も、上述の駆動電
流に応じて動作温度を制御する場合と同様に、動作温度
を所望のビーム径を得る最適温度に設定できないことが
ある。
【００３７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、励起用光源に供給する励起用エネルギーが最適
な状態、言い換えれば、最低の状態となるように動作温
度を制御しつつ、所望の光出力を得ることが可能で、し
かも消費電力が少なくて、高寿命の発光装置を提供する
ことを目的とする。
であり、励起用光源に供給する励起用エネルギーが最適
な状態、言い換えれば、最低の状態となるように動作温
度を制御しつつ、所望の光出力を得ることが可能で、し
かも消費電力が少なくて、高寿命の発光装置を提供する
ことを目的とする。
【００３８】また本発明は、固体レーザーユニットより
射出される光の品位、例えばビーム径や雑音等が最適な
状態となるように動作温度を制御しつつ、所望の光出力
を得ることができる発光装置を提供することを目的とす
る。
射出される光の品位、例えばビーム径や雑音等が最適な
状態となるように動作温度を制御しつつ、所望の光出力
を得ることができる発光装置を提供することを目的とす
る。
【００３９】また本発明は、上記励起用エネルギーや光
の品位の温度依存性を測ってそれを最適化する間も光出
力を一定に保って、使用機器の動作を継続させることが
可能な発光装置を提供することを目的とする。
の品位の温度依存性を測ってそれを最適化する間も光出
力を一定に保って、使用機器の動作を継続させることが
可能な発光装置を提供することを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の発光
装置は、固体レーザー媒質と非線形光学結晶の少なくと
も一方を有する固体レーザーユニットと、前記固体レー
ザー媒質を励起するための励起用光源と、前記固体レー
ザーユニットと励起用光源の少なくとも一つを温度調節
する温度調節素子、この温度調節素子による動作温度を
検出する温度センサー、およびこの温度センサーの検出
温度に基づいて前記温度調節素子による動作温度を制御
する温度制御回路からなる自動温度制御手段と、前記励
起用光源に励起用エネルギーを供給する駆動手段、前記
固体レーザーユニットより射出された光の少なくとも一
部を検出する光検出手段、および前記励起用エネルギー
を前記光検出手段が出力する光検出信号に応じて増減
し、所望の光出力を前記固体レーザーユニットから発生
させる光出力制御回路からなる自動光出力制御手段とを
備えてなる発光装置において、前記励起用光源へ供給さ
れる励起用エネルギーを計測するエネルギー計測手段
と、前記自動光出力制御手段によって制御される光出力
を一定に維持したまま前記温度調節素子の動作温度を変
化させ、このとき前記エネルギー計測手段が計測した励
起用エネルギーと前記動作温度との関係から、該励起用
エネルギーが最適となる最適動作温度を求め、前記自動
温度制御手段による制御温度をこの求められた最適動作
温度に設定する動作温度設定手段とを備えたことを特徴
とするものである。
装置は、固体レーザー媒質と非線形光学結晶の少なくと
も一方を有する固体レーザーユニットと、前記固体レー
ザー媒質を励起するための励起用光源と、前記固体レー
ザーユニットと励起用光源の少なくとも一つを温度調節
する温度調節素子、この温度調節素子による動作温度を
検出する温度センサー、およびこの温度センサーの検出
温度に基づいて前記温度調節素子による動作温度を制御
する温度制御回路からなる自動温度制御手段と、前記励
起用光源に励起用エネルギーを供給する駆動手段、前記
固体レーザーユニットより射出された光の少なくとも一
部を検出する光検出手段、および前記励起用エネルギー
を前記光検出手段が出力する光検出信号に応じて増減
し、所望の光出力を前記固体レーザーユニットから発生
させる光出力制御回路からなる自動光出力制御手段とを
備えてなる発光装置において、前記励起用光源へ供給さ
れる励起用エネルギーを計測するエネルギー計測手段
と、前記自動光出力制御手段によって制御される光出力
を一定に維持したまま前記温度調節素子の動作温度を変
化させ、このとき前記エネルギー計測手段が計測した励
起用エネルギーと前記動作温度との関係から、該励起用
エネルギーが最適となる最適動作温度を求め、前記自動
温度制御手段による制御温度をこの求められた最適動作
温度に設定する動作温度設定手段とを備えたことを特徴
とするものである。
【００４１】なお上記の動作温度設定手段としては、前
記最適動作温度として、励起用エネルギーが最小となる
動作温度を求めるものが好適に用いられる。
記最適動作温度として、励起用エネルギーが最小となる
動作温度を求めるものが好適に用いられる。
【００４２】またこの動作温度設定手段は、ある期間に
第１動作温度の下で第１励起用エネルギーが計測された
とき、この第１動作温度より高い第２動作温度に設定し
てそのとき得られる励起用エネルギーを第２励起用エネ
ルギーとするとともに、前記第１動作温度より低い第３
動作温度に設定してそのとき得られる励起用エネルギー
を第３励起用エネルギーとし、それら３通りの励起用エ
ネルギーを比較してその中で最適な励起用エネルギーに
対応する動作温度、もしくは次に適した励起用エネルギ
ーに対応する動作温度を次の期間の動作温度とするよう
に構成されるのが望ましい。
第１動作温度の下で第１励起用エネルギーが計測された
とき、この第１動作温度より高い第２動作温度に設定し
てそのとき得られる励起用エネルギーを第２励起用エネ
ルギーとするとともに、前記第１動作温度より低い第３
動作温度に設定してそのとき得られる励起用エネルギー
を第３励起用エネルギーとし、それら３通りの励起用エ
ネルギーを比較してその中で最適な励起用エネルギーに
対応する動作温度、もしくは次に適した励起用エネルギ
ーに対応する動作温度を次の期間の動作温度とするよう
に構成されるのが望ましい。
【００４３】あるいはこの動作温度設定手段は、前記温
度調節素子の動作温度を掃引したときの前記励起用エネ
ルギーと前記動作温度との関係を求め、その関係から前
記最適動作温度を求めるように構成されてもよい。
度調節素子の動作温度を掃引したときの前記励起用エネ
ルギーと前記動作温度との関係を求め、その関係から前
記最適動作温度を求めるように構成されてもよい。
【００４４】一方前記エネルギー計測手段としては、励
起用光源へ供給する電流を検出する電流検出器が好適に
用いられる。
起用光源へ供給する電流を検出する電流検出器が好適に
用いられる。
【００４５】また本発明による第２の発光装置は、上記
第１の発光装置におけるものと同様の固体レーザーユニ
ットと、励起用光源と、自動温度制御手段と、自動光出
力制御手段とを備えてなる発光装置において、前記固体
レーザーユニットより射出された光の品位を計測する光
品位計測手段と、前記自動光出力制御手段によって制御
される光出力を一定に維持したまま、前記自動温度制御
手段の温度調節素子の動作温度を変化させ、このとき上
記光品位計測手段が計測した光の品位と前記動作温度と
の関係から、該品位が最適となる最適動作温度を求め、
自動温度制御手段による制御温度をこの求められた最適
動作温度に設定する動作温度設定手段とを備えたことを
特徴とするものである。
第１の発光装置におけるものと同様の固体レーザーユニ
ットと、励起用光源と、自動温度制御手段と、自動光出
力制御手段とを備えてなる発光装置において、前記固体
レーザーユニットより射出された光の品位を計測する光
品位計測手段と、前記自動光出力制御手段によって制御
される光出力を一定に維持したまま、前記自動温度制御
手段の温度調節素子の動作温度を変化させ、このとき上
記光品位計測手段が計測した光の品位と前記動作温度と
の関係から、該品位が最適となる最適動作温度を求め、
自動温度制御手段による制御温度をこの求められた最適
動作温度に設定する動作温度設定手段とを備えたことを
特徴とするものである。
【００４６】なおこの第２の発光装置における動作温度
設定手段は、ある期間に第１動作温度の下で第１光品位
が計測されたとき、この第１動作温度より高い第２動作
温度に設定してそのとき得られる光の品位を第２光品位
とするとともに、前記第１動作温度より低い第３動作温
度に設定してそのとき得られる光の品位を第３光品と
し、それら３通りの光品位を比較してその中で最適な光
品位に対応する動作温度、もしくは次に適した光品位に
対応する動作温度を次の期間の動作温度とするように構
成されるのが望ましい。
設定手段は、ある期間に第１動作温度の下で第１光品位
が計測されたとき、この第１動作温度より高い第２動作
温度に設定してそのとき得られる光の品位を第２光品位
とするとともに、前記第１動作温度より低い第３動作温
度に設定してそのとき得られる光の品位を第３光品と
し、それら３通りの光品位を比較してその中で最適な光
品位に対応する動作温度、もしくは次に適した光品位に
対応する動作温度を次の期間の動作温度とするように構
成されるのが望ましい。
【００４７】またこの動作温度設定手段は、前記温度調
節素子の動作温度を掃引したときの光品位と動作温度と
の関係を求め、その関係から前記最適動作温度を求める
ように構成されるのが望ましい。
節素子の動作温度を掃引したときの光品位と動作温度と
の関係を求め、その関係から前記最適動作温度を求める
ように構成されるのが望ましい。
【００４８】一方前記光品位計測手段としては、固体レ
ーザーユニットより射出された光のビーム径を計測する
ものが好適に用いられる。
ーザーユニットより射出された光のビーム径を計測する
ものが好適に用いられる。
【００４９】さらに、本発明の発光装置においては、励
起用光源として半導体レーザーが好適に用いられる。
起用光源として半導体レーザーが好適に用いられる。
【００５０】
【発明の効果】本発明による第１の発光装置において
は、励起用光源へ供給される励起用エネルギーを計測す
るエネルギー計測手段と、前記自動光出力制御手段によ
って制御される光出力を一定に維持したまま温度調節素
子の動作温度を変化させ、このときエネルギー計測手段
が計測した励起用エネルギーと動作温度との関係から、
該励起用エネルギーが最適となる最適動作温度を求め、
自動温度制御手段による制御温度をこの求められた最適
動作温度に設定する動作温度設定手段とが設けられたこ
とにより、励起用エネルギーが最低の状態となるように
動作温度を制御しつつ、所望の光出力を得ることが可能
となる。そこでこの発光装置は、消費電力が少なくて、
高寿命のものとなり得る。
は、励起用光源へ供給される励起用エネルギーを計測す
るエネルギー計測手段と、前記自動光出力制御手段によ
って制御される光出力を一定に維持したまま温度調節素
子の動作温度を変化させ、このときエネルギー計測手段
が計測した励起用エネルギーと動作温度との関係から、
該励起用エネルギーが最適となる最適動作温度を求め、
自動温度制御手段による制御温度をこの求められた最適
動作温度に設定する動作温度設定手段とが設けられたこ
とにより、励起用エネルギーが最低の状態となるように
動作温度を制御しつつ、所望の光出力を得ることが可能
となる。そこでこの発光装置は、消費電力が少なくて、
高寿命のものとなり得る。
【００５１】そして上述の動作温度設定手段は、自動光
出力制御手段によって制御される光出力を一定に維持し
たまま温度調節素子の動作温度を変化させるものである
から、本発光装置の光出力は動作温度を変化させている
間も一定となり、したがって、この発光装置を搭載した
機器は所望の光出力を得て、通常に動作し得るようにな
る。
出力制御手段によって制御される光出力を一定に維持し
たまま温度調節素子の動作温度を変化させるものである
から、本発光装置の光出力は動作温度を変化させている
間も一定となり、したがって、この発光装置を搭載した
機器は所望の光出力を得て、通常に動作し得るようにな
る。
【００５２】一方本発明による第２の発光装置において
は、固体レーザーユニットより射出された光の品位を計
測する光品位計測手段と、自動光出力制御手段によって
制御される光出力を一定に維持したまま、自動温度制御
手段の温度調節素子の動作温度を変化させ、このとき上
記光品位計測手段が計測した光の品位と動作温度との関
係から、該品位が最適となる最適動作温度を求め、自動
温度制御手段による制御温度をこの求められた最適動作
温度に設定する動作温度設定手段とが設けられたことに
より、光の品位、例えばビーム径や雑音等が最適な状態
となるように動作温度を制御しつつ、所望の光出力を得
ることが可能となる。
は、固体レーザーユニットより射出された光の品位を計
測する光品位計測手段と、自動光出力制御手段によって
制御される光出力を一定に維持したまま、自動温度制御
手段の温度調節素子の動作温度を変化させ、このとき上
記光品位計測手段が計測した光の品位と動作温度との関
係から、該品位が最適となる最適動作温度を求め、自動
温度制御手段による制御温度をこの求められた最適動作
温度に設定する動作温度設定手段とが設けられたことに
より、光の品位、例えばビーム径や雑音等が最適な状態
となるように動作温度を制御しつつ、所望の光出力を得
ることが可能となる。
【００５３】また、この第２の発光装置においても第１
の発光装置におけるのと同様の理由により、動作温度を
変化させている間も光出力は一定となり、したがって、
この発光装置を搭載した機器は所望の光出力を得て、通
常に動作し得るようになる。
の発光装置におけるのと同様の理由により、動作温度を
変化させている間も光出力は一定となり、したがって、
この発光装置を搭載した機器は所望の光出力を得て、通
常に動作し得るようになる。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
による発光装置を示すものである。図示されるようにこ
の発光装置は、固体レーザー媒質50ａ、共振器ミラー50
ｂおよび非線形光学結晶50ｃ等が組み合わされてなる固
体レーザーユニット50と、例えば半導体レーザーからな
る励起用光源51と、固体レーザーユニットと励起用光源
等の重要部品を載せるペルチェ素子からなる温度調節素
子52と、この温度調節素子52による動作温度を検出する
例えば白金抵抗体からなる温度センサー53と、この温度
センサー53が出力する検出温度信号61および設定目標と
する温度信号60に基づいて上記温度調節素子52に加える
温度制御電力62を供給する温度制御回路54と、固体レー
ザーユニット50より射出したレーザー光63の一部（ハー
フミラー55ａにより分岐されたもの）を検出して電気信
号に変える光検出器55と、この光検出器55が出力する光
検出信号64の値に応じて励起用光源51への注入エネルギ
ーを増減し、所望の光出力を固体レーザーユニット50か
ら発生させるためのフィードバック信号65を作る光出力
制御回路56と、フィードバック信号65に従って励起用光
源51に励起用エネルギーを与える（本例では半導体レー
ザーに電流を流す）駆動回路57と、通常の電流計からな
るエネルギー計測手段としての電流検出器58と、設定目
標となる温度を示す前述の温度信号60を生成する動作温
度設定ユニット59とから構成されている。
施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
による発光装置を示すものである。図示されるようにこ
の発光装置は、固体レーザー媒質50ａ、共振器ミラー50
ｂおよび非線形光学結晶50ｃ等が組み合わされてなる固
体レーザーユニット50と、例えば半導体レーザーからな
る励起用光源51と、固体レーザーユニットと励起用光源
等の重要部品を載せるペルチェ素子からなる温度調節素
子52と、この温度調節素子52による動作温度を検出する
例えば白金抵抗体からなる温度センサー53と、この温度
センサー53が出力する検出温度信号61および設定目標と
する温度信号60に基づいて上記温度調節素子52に加える
温度制御電力62を供給する温度制御回路54と、固体レー
ザーユニット50より射出したレーザー光63の一部（ハー
フミラー55ａにより分岐されたもの）を検出して電気信
号に変える光検出器55と、この光検出器55が出力する光
検出信号64の値に応じて励起用光源51への注入エネルギ
ーを増減し、所望の光出力を固体レーザーユニット50か
ら発生させるためのフィードバック信号65を作る光出力
制御回路56と、フィードバック信号65に従って励起用光
源51に励起用エネルギーを与える（本例では半導体レー
ザーに電流を流す）駆動回路57と、通常の電流計からな
るエネルギー計測手段としての電流検出器58と、設定目
標となる温度を示す前述の温度信号60を生成する動作温
度設定ユニット59とから構成されている。
【００５５】なお上記最適温度設定ユニット59はマイク
ロコンピューターからなり、電流検出器58から半導体レ
ーザー駆動電流を示す信号66を受け、動作温度に対応し
た駆動電流値を記録し、温度制御回路54が制御する動作
温度を昇降させ、かつ、以下に示す演算を行なって最適
動作温度を求め、その温度を新たな制御温度として温度
制御回路54に指示する機能を備えている。
ロコンピューターからなり、電流検出器58から半導体レ
ーザー駆動電流を示す信号66を受け、動作温度に対応し
た駆動電流値を記録し、温度制御回路54が制御する動作
温度を昇降させ、かつ、以下に示す演算を行なって最適
動作温度を求め、その温度を新たな制御温度として温度
制御回路54に指示する機能を備えている。
【００５６】本例において、固体レーザー媒質50ａは例
えばネオジウム（Ｎｄ）がドーピングされたＹＡＧ結晶
であり、非線形光学結晶50ｃは波長946ｎｍの固体レー
ザー発振光を波長473ｎｍの第２高調波（レーザー光6
3）に変換する、周期ドメイン反転構造を有するＭｇＯ
−ＬＮ結晶であり、共振器ミラー50ｂは波長946ｎｍの
固体レーザー発振光は良好に反射する一方、波長473ｎ
ｍのレーザー光63は透過させるものである。なおこの場
合、もう１つの共振器ミラーは、固体レーザー媒質50ａ
の励起用光源51側の端面に所定のコーティングを施して
構成されている。
えばネオジウム（Ｎｄ）がドーピングされたＹＡＧ結晶
であり、非線形光学結晶50ｃは波長946ｎｍの固体レー
ザー発振光を波長473ｎｍの第２高調波（レーザー光6
3）に変換する、周期ドメイン反転構造を有するＭｇＯ
−ＬＮ結晶であり、共振器ミラー50ｂは波長946ｎｍの
固体レーザー発振光は良好に反射する一方、波長473ｎ
ｍのレーザー光63は透過させるものである。なおこの場
合、もう１つの共振器ミラーは、固体レーザー媒質50ａ
の励起用光源51側の端面に所定のコーティングを施して
構成されている。
【００５７】以下、上記の構成の作用について説明す
る。固体レーザー媒質50ａは励起用光源51から発せられ
た波長808ｎｍの励起光51ａにより励起されて、波長946
ｎｍの蛍光を発する。この光は上述のように固体レーザ
ー媒質50ａと共振器ミラー50ｂとで構成される共振器内
で共振し、それにより得られた波長946ｎｍの固体レー
ザー発振光は非線形光学結晶50ｃによって波長473ｎｍ
のレーザー光63（第２高調波）に変換される。このレー
ザー光63は共振器ミラー50ｂから出射して、所定の用途
に利用される。
る。固体レーザー媒質50ａは励起用光源51から発せられ
た波長808ｎｍの励起光51ａにより励起されて、波長946
ｎｍの蛍光を発する。この光は上述のように固体レーザ
ー媒質50ａと共振器ミラー50ｂとで構成される共振器内
で共振し、それにより得られた波長946ｎｍの固体レー
ザー発振光は非線形光学結晶50ｃによって波長473ｎｍ
のレーザー光63（第２高調波）に変換される。このレー
ザー光63は共振器ミラー50ｂから出射して、所定の用途
に利用される。
【００５８】上記レーザー光63の一部はハーフミラー55
ａにより分岐され、その分岐されたレーザー光63の強度
が光検出器55によって検出される。光出力制御回路56
は、光検出器55が出力する光検出信号64の値に基づいた
フィードバック信号65を生成し、駆動回路57がこのフィ
ードバック信号65に応じて励起用光源51への注入エネル
ギー（この場合は駆動電流）を増減することにより、固
体レーザーユニット50の光出力が所望の一定値に維持さ
れる。
ａにより分岐され、その分岐されたレーザー光63の強度
が光検出器55によって検出される。光出力制御回路56
は、光検出器55が出力する光検出信号64の値に基づいた
フィードバック信号65を生成し、駆動回路57がこのフィ
ードバック信号65に応じて励起用光源51への注入エネル
ギー（この場合は駆動電流）を増減することにより、固
体レーザーユニット50の光出力が所望の一定値に維持さ
れる。
【００５９】一方、上記共振器内の温度が温度センサー
53によって検出され、この温度センサー53が出力する検
出温度信号61は温度制御回路54に入力される。温度制御
回路54はこの検出温度信号61、および最適温度設定ユニ
ット59が出力する設定目標温度を示す温度信号60に基づ
いて、温度調節素子52に供給する温度制御電力62の値を
制御し、それにより上記共振器内が最適温度に保たれ
る。
53によって検出され、この温度センサー53が出力する検
出温度信号61は温度制御回路54に入力される。温度制御
回路54はこの検出温度信号61、および最適温度設定ユニ
ット59が出力する設定目標温度を示す温度信号60に基づ
いて、温度調節素子52に供給する温度制御電力62の値を
制御し、それにより上記共振器内が最適温度に保たれ
る。
【００６０】次に、上述の最適温度を求める処理につい
て、図２に示す動作温度と駆動電流との関係も参照して
説明する。本実施形態において、最適温度の探索は以下
のステップ（１），（２）で行なわれる。
て、図２に示す動作温度と駆動電流との関係も参照して
説明する。本実施形態において、最適温度の探索は以下
のステップ（１），（２）で行なわれる。
【００６１】（１）発光装置の毎回の点灯開始時に最適
温度設定ユニット59は、前回の使用時の最後に設定され
た温度（図２中の温度１）を初期温度として、温度制御
回路54に温度制御を開始させる。その際、固体レーザー
ユニット50が所望の光出力を発生するように光出力制御
回路56も駆動され、最適温度設定ユニット59はそのとき
電流検出器58が検出した駆動電流を駆動電流１として記
録する。この時点では最適な動作点ではない可能性もあ
るが、発光装置としては所望の光出力を発するので、こ
の発光装置を搭載した機器は正常に動作し得る。
温度設定ユニット59は、前回の使用時の最後に設定され
た温度（図２中の温度１）を初期温度として、温度制御
回路54に温度制御を開始させる。その際、固体レーザー
ユニット50が所望の光出力を発生するように光出力制御
回路56も駆動され、最適温度設定ユニット59はそのとき
電流検出器58が検出した駆動電流を駆動電流１として記
録する。この時点では最適な動作点ではない可能性もあ
るが、発光装置としては所望の光出力を発するので、こ
の発光装置を搭載した機器は正常に動作し得る。
【００６２】（２）適宜の時間が経過した後に最適温度
設定ユニット59は動作温度を高温側に移動させ、その温
度２にて駆動電流を計測し、それを駆動電流２として記
録する。なおこの間も、所望の光出力は得られている。
そして最適温度設定ユニット59は、もし駆動電流２が駆
動電流１より低い場合には、現在の温度２を新たな動作
温度とする。反対に駆動電流２が駆動電流１より増えて
しまった場合には、最適温度設定ユニット59は最初の温
度１よりも低い温度の温度３に温度を設定し直し、そこ
での動作電流を計測して、それを駆動電流３として記録
する。
設定ユニット59は動作温度を高温側に移動させ、その温
度２にて駆動電流を計測し、それを駆動電流２として記
録する。なおこの間も、所望の光出力は得られている。
そして最適温度設定ユニット59は、もし駆動電流２が駆
動電流１より低い場合には、現在の温度２を新たな動作
温度とする。反対に駆動電流２が駆動電流１より増えて
しまった場合には、最適温度設定ユニット59は最初の温
度１よりも低い温度の温度３に温度を設定し直し、そこ
での動作電流を計測して、それを駆動電流３として記録
する。
【００６３】もし駆動電流３が駆動電流１より低い場合
には、最適温度設定ユニット59は現在の温度３を新たな
動作温度とする。反対に、駆動電流３が駆動電流１より
も大きい場合には、最適温度設定ユニット59は最初の温
度１を最適温度として温度１に戻し、それを依然として
最適温度とする。
には、最適温度設定ユニット59は現在の温度３を新たな
動作温度とする。反対に、駆動電流３が駆動電流１より
も大きい場合には、最適温度設定ユニット59は最初の温
度１を最適温度として温度１に戻し、それを依然として
最適温度とする。
【００６４】以上のステップ（１），（２）が繰り返さ
れることにより、半導体レーザーからなる励起用光源51
の駆動電流が、駆動電流１，２および３の中の最適値つ
まり最低値となるように動作電流が設定される。そこ
で、励起用光源51の消費電力が低く抑えられ、また装置
寿命も延びるようになる。
れることにより、半導体レーザーからなる励起用光源51
の駆動電流が、駆動電流１，２および３の中の最適値つ
まり最低値となるように動作電流が設定される。そこ
で、励起用光源51の消費電力が低く抑えられ、また装置
寿命も延びるようになる。
【００６５】そして、上述のようにして動作電流の温度
依存性を測ってそれを最適化する間も、この発光装置を
搭載している機器に供給する光出力は一定に保たれるか
ら、この機器は休止することなく、正常な動作を継続で
きる。
依存性を測ってそれを最適化する間も、この発光装置を
搭載している機器に供給する光出力は一定に保たれるか
ら、この機器は休止することなく、正常な動作を継続で
きる。
【００６６】なお、最適温度探索のための温度昇降ステ
ップは0.2℃程度とするのが望ましく、また最適動作条
件の探索は、10分間隔程度で行なうのが望ましい。そし
て、以上の実施形態では、最初の動作温度に対して高温
側から駆動電流を調べ始めているが、最初に低温側から
探索しても同様な結果が得られる。
ップは0.2℃程度とするのが望ましく、また最適動作条
件の探索は、10分間隔程度で行なうのが望ましい。そし
て、以上の実施形態では、最初の動作温度に対して高温
側から駆動電流を調べ始めているが、最初に低温側から
探索しても同様な結果が得られる。
【００６７】また励起用光源としては、半導体レーザー
についてのみ言及してきたが、本発明はその他の励起光
源を用いる場合にも適用可能である。
についてのみ言及してきたが、本発明はその他の励起光
源を用いる場合にも適用可能である。
【００６８】一方、最適温度を探索する方式としては上
に説明したものの他に、所定の温度範囲を掃引して駆動
電流が最適（通常は最低）となる動作温度を見つけるよ
うにする探索方式も採用可能である。この掃引時にも、
所定の光出力が得られるので、本発光装置を搭載する機
器は正常に動作可能である。
に説明したものの他に、所定の温度範囲を掃引して駆動
電流が最適（通常は最低）となる動作温度を見つけるよ
うにする探索方式も採用可能である。この掃引時にも、
所定の光出力が得られるので、本発光装置を搭載する機
器は正常に動作可能である。
【００６９】上記の掃引によって最適状態を選ぶ場合、
一般的に用いられる最低電流値ではなく、場合によって
は、測定された最低電流に対して例えば５％程度高い駆
動電流となる温度の中央値を選ぶ等してもよい。
一般的に用いられる最低電流値ではなく、場合によって
は、測定された最低電流に対して例えば５％程度高い駆
動電流となる温度の中央値を選ぶ等してもよい。
【００７０】また上述の実施形態では、固体レーザー媒
質としてＮｄ：ＹＡＧ結晶が用いられているが、その他
の固体レーザー媒質、例えば半導体等を使いることも可
能である。さらに、非線形光学結晶もＭｇＯ−ＬＮ結晶
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。
質としてＮｄ：ＹＡＧ結晶が用いられているが、その他
の固体レーザー媒質、例えば半導体等を使いることも可
能である。さらに、非線形光学結晶もＭｇＯ−ＬＮ結晶
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。
【００７１】そして本発明は、固体レーザー発振光を第
２高調波に波長変換するもののみならず、その他、ダウ
ンコンバージョン等の方式を採用した固体レーザーや、
固体レーザー発振光を一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、固体レーザー発振光の第３
高調波を発生させるようにした固体レーザー等、構成部
品が鋭敏な温度特性をもつために温度制御が必要である
発光装置に対して広く適用可能なものである。
２高調波に波長変換するもののみならず、その他、ダウ
ンコンバージョン等の方式を採用した固体レーザーや、
固体レーザー発振光を一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、固体レーザー発振光の第３
高調波を発生させるようにした固体レーザー等、構成部
品が鋭敏な温度特性をもつために温度制御が必要である
発光装置に対して広く適用可能なものである。
【００７２】また上述の実施形態では、励起用光源に供
給されるエネルギーを最適化する物理量としたが、光出
力以外の物理量を計測する検出器を設け、その検出信号
に応じて、その物理量を最適とするように動作温度を最
適化することも可能である。
給されるエネルギーを最適化する物理量としたが、光出
力以外の物理量を計測する検出器を設け、その検出信号
に応じて、その物理量を最適とするように動作温度を最
適化することも可能である。
【００７３】より具体的に、上記光出力以外の物理量と
しては、光品位（例えば、光の雑音成分やビーム径）が
挙げられる。図８に概略側面形状を示す本発明の第２実
施形態の発光装置は、この光品位として出力ビーム径を
検出して、それを最適値に設定するようにしたものであ
る。以下、この第２実施形態の発光装置について説明す
る。なおこの図８において、図１中の要素と同等の要素
には同番号を付してあり、それらについての重複した説
明は省略する。
しては、光品位（例えば、光の雑音成分やビーム径）が
挙げられる。図８に概略側面形状を示す本発明の第２実
施形態の発光装置は、この光品位として出力ビーム径を
検出して、それを最適値に設定するようにしたものであ
る。以下、この第２実施形態の発光装置について説明す
る。なおこの図８において、図１中の要素と同等の要素
には同番号を付してあり、それらについての重複した説
明は省略する。
【００７４】この図８の装置においては、図１の装置に
設けられた電流検出器58に代わるものとして、レーザー
光63のビーム径を測定するビーム径測定器70が設けられ
ている。このビーム径測定器70が出力するビーム径測定
信号71は、最適温度設定ユニット59に入力される。
設けられた電流検出器58に代わるものとして、レーザー
光63のビーム径を測定するビーム径測定器70が設けられ
ている。このビーム径測定器70が出力するビーム径測定
信号71は、最適温度設定ユニット59に入力される。
【００７５】この第２実施形態の装置においても、光出
力制御回路56によって固体レーザーユニット50の光出力
を所望の一定値に維持したまま、最適温度設定ユニット
59により、ビーム径測定器70が出力するビーム径測定信
号71と動作温度との関係から、目標となる最適ビーム径
により近いレーザー光63を発生する動作温度を求めるこ
とができる。そして、その最適動作温度を示す温度信号
60を温度制御回路54に入力することにより、温度調節素
子52を最適温度で動作させることが可能である。
力制御回路56によって固体レーザーユニット50の光出力
を所望の一定値に維持したまま、最適温度設定ユニット
59により、ビーム径測定器70が出力するビーム径測定信
号71と動作温度との関係から、目標となる最適ビーム径
により近いレーザー光63を発生する動作温度を求めるこ
とができる。そして、その最適動作温度を示す温度信号
60を温度制御回路54に入力することにより、温度調節素
子52を最適温度で動作させることが可能である。
【図１】本発明の第１実施形態による発光装置を示す概
略側面図
略側面図
【図２】上記発光装置における動作温度と駆動電流との
関係を示す概略図
関係を示す概略図
【図３】従来の発光装置の一例を示す概略側面図
【図４】半導体レーザーを励起用光源とする発光装置に
おける動作温度と光出力との関係を示すグラフ
おける動作温度と光出力との関係を示すグラフ
【図５】図４の関係の変化の様子を示すグラフ
【図６】従来の発光装置の別の例を示す概略側面図
【図７】図６の発光装置における動作温度と光出力との
関係を示すグラフ
関係を示すグラフ
【図８】本発明の第２実施形態による発光装置を示す概
略側面図
略側面図
50 固体レーザーユニット 50ａ 固体レーザー媒質 50ｂ 共振器ミラー 50ｃ 非線形光学結晶 51 励起用光源 52 温度調節素子 53 温度センサー 54 温度制御回路 55 光検出器 56 光出力制御回路 57 駆動回路 58 電流検出器 59 動作温度設定ユニット 60 温度信号 61 検出温度信号 62 温度制御電力 63 レーザー光 64 光検出信号 65 フィードバック信号 66 半導体レーザー駆動電流信号 70 ビーム径測定器 71 ビーム径測定信号
Claims (10)
- 【請求項１】 固体レーザー媒質と非線形光学結晶の少
なくとも一方を有する固体レーザーユニットと、 前記固体レーザー媒質を励起するための励起用光源と、 前記固体レーザーユニットと励起用光源の少なくとも一
つを温度調節する温度調節素子、この温度調節素子によ
る動作温度を検出する温度センサー、およびこの温度セ
ンサーの検出温度に基づいて前記温度調節素子による動
作温度を制御する温度制御回路からなる自動温度制御手
段と、 前記励起用光源に励起用エネルギーを供給する駆動手
段、前記固体レーザーユニットより射出された光の少な
くとも一部を検出する光検出手段、および前記励起用エ
ネルギーを前記光検出手段が出力する光検出信号に応じ
て増減し、所望の光出力を前記固体レーザーユニットか
ら発生させる光出力制御回路からなる自動光出力制御手
段とを備えてなる発光装置において、 前記励起用光源へ供給される励起用エネルギーを計測す
るエネルギー計測手段と、 前記自動光出力制御手段によって制御される光出力を一
定に維持したまま前記温度調節素子の動作温度を変化さ
せ、このとき前記エネルギー計測手段が計測した励起用
エネルギーと前記動作温度との関係から、該励起用エネ
ルギーが最適となる最適動作温度を求め、前記自動温度
制御手段による制御温度をこの求められた最適動作温度
に設定する動作温度設定手段とを備えたことを特徴とす
る発光装置。 - 【請求項２】 前記動作温度設定手段が、前記最適動作
温度として、前記励起用エネルギーが最小となる動作温
度を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の
発光装置。 - 【請求項３】 前記動作温度設定手段が、ある期間に第
１動作温度の下で第１励起用エネルギーが計測されたと
き、この第１動作温度より高い第２動作温度に設定して
そのとき得られる励起用エネルギーを第２励起用エネル
ギーとするとともに、前記第１動作温度より低い第３動
作温度に設定してそのとき得られる励起用エネルギーを
第３励起用エネルギーとし、それら３通りの励起用エネ
ルギーを比較してその中で最適な励起用エネルギーに対
応する動作温度、もしくは次に適した励起用エネルギー
に対応する動作温度を次の期間の動作温度とするように
構成されていることを特徴とする請求項１または２記載
の発光装置。 - 【請求項４】 前記動作温度設定手段が、前記温度調節
素子の動作温度を掃引したときの前記励起用エネルギー
と前記動作温度との関係を求め、その関係から前記最適
動作温度を求めるように構成されていることを特徴とす
る請求項１から３いずれか１項記載の発光装置。 - 【請求項５】 前記エネルギー計測手段が、励起用光源
へ供給する電流を検出する電流検出器であることを特徴
とする請求項１から４いずれか１項記載の発光装置。 - 【請求項６】 固体レーザー媒質と非線形光学結晶の少
なくとも一方を有する固体レーザーユニットと、 前記固体レーザー媒質を励起するための励起用光源と、 前記固体レーザーユニットと励起用光源の少なくとも一
つを温度調節する温度調節素子、この温度調節素子によ
る動作温度を検出する温度センサー、およびこの温度セ
ンサーの検出温度に基づいて前記温度調節素子による動
作温度を制御する温度制御回路からなる自動温度制御手
段と、 前記励起用光源に励起用エネルギーを供給する駆動手
段、前記固体レーザーユニットより射出された光の少な
くとも一部を検出する光検出手段、および前記励起用エ
ネルギーを前記光検出手段が出力する光検出信号に応じ
て増減し、所望の光出力を前記固体レーザーユニットか
ら発生させる光出力制御回路からなる自動光出力制御手
段とを備えてなる発光装置において、 前記固体レーザーユニットより射出された光の品位を計
測する光品位計測手段と、 前記自動光出力制御手段によって制御される光出力を一
定に維持したまま、前記温度調節素子の動作温度を変化
させ、このとき前記光品位計測手段が計測した光の品位
と前記動作温度との関係から、該品位が最適となる最適
動作温度を求め、前記自動温度制御手段による制御温度
をこの求められた最適動作温度に設定する動作温度設定
手段とを備えたことを特徴とする発光装置。 - 【請求項７】 前記動作温度設定手段が、ある期間に第
１動作温度の下で第１光品位が計測されたとき、この第
１動作温度より高い第２動作温度に設定してそのとき得
られる光の品位を第２光品位とするとともに、前記第１
動作温度より低い第３動作温度に設定してそのとき得ら
れる光の品位を第３光品とし、それら３通りの光品位を
比較してその中で最適な光品位に対応する動作温度、も
しくは次に適した光品位に対応する動作温度を次の期間
の動作温度とするように構成されていることを特徴とす
る請求項６記載の発光装置。 - 【請求項８】 前記動作温度設定手段が、前記温度調節
素子の動作温度を掃引したときの前記光品位と前記動作
温度との関係を求め、その関係から前記最適動作温度を
求めるように構成されていることを特徴とする請求項６
記載の発光装置。 - 【請求項９】 前記光品位計測手段が、前記固体レーザ
ーユニットより射出された光のビーム径を計測するもの
であることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記
載の発光装置。 - 【請求項１０】 前記励起用光源が半導体レーザーであ
ることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の
発光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34972899A JP2001168439A (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | 発光装置 |
| US09/732,743 US6584127B2 (en) | 1999-12-09 | 2000-12-11 | Light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34972899A JP2001168439A (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | 発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001168439A true JP2001168439A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18405709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34972899A Pending JP2001168439A (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | 発光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6584127B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001168439A (ja) |
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| JP2006344700A (ja) * | 2005-06-08 | 2006-12-21 | Shimadzu Corp | 固体レーザ装置 |
| JP2007234759A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Shimadzu Corp | 固体レーザ装置 |
| JP2008041868A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 不純物活性化方法及びレーザ照射装置 |
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| WO2023105722A1 (ja) * | 2021-12-09 | 2023-06-15 | 日本電信電話株式会社 | 波長変換装置 |
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-
1999
- 1999-12-09 JP JP34972899A patent/JP2001168439A/ja active Pending
-
2000
- 2000-12-11 US US09/732,743 patent/US6584127B2/en not_active Expired - Fee Related
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