JP2001503919A

JP2001503919A - 共振器内部で周波数を二倍にする固体レーザーの雑音振幅を低減する方法

Info

Publication number: JP2001503919A
Application number: JP52214498A
Authority: JP
Inventors: シュミット・ニコラウス; シャルク・ヨーゼフ; テスコ・ギュンター
Original assignee: ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2001-03-21
Also published as: EP0938762A1; DE19646073C1; WO1998021790A1

Abstract

(57)【要約】周波数を二倍したレーザー出力輻射の一部あるいは基本波輻射を光検出器、主にフォトダイオードに導き、共振器の内部で（例えば、ＫＴＰ，ＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＮｂＯ_3,Ｌ_iＮｂＯ₃等により）周波数を二倍にして固体レーザー（例えば、Ｎｄ-ＹＡＧ，Ｎｄ:ＹＡｌＯ，Ｎｄ:ＹＬＦ，Ｎｄ:ＹＶＯ₃等）の雑音振幅を低減する方法を提案している。この方法では、フォトダイオードの電気出力信号を帯域通過フィルターに導入し、雑音に対して典型的な周波数の範囲を濾波し、出力信号を整流するか、実効値を形成し、次に、この出力信号を、場合によって、積分および／またはアナログ低域通過濾波した後、前記入力信号をマイクロプロセッサのアナログ入力端に導入し、このマイクロプロセッサがアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）によりデジタル化を行い、場合によって、先ず多数の測定値ａ_i,ａ_i+1,...に関して平均化してにして数値的に雑音データを処理するが、特に新しい雑音値Ｒ_nを測定値ａ_iまたは平均化したおよび少なくとも一つの古い雑音値Ｒ_n-1または測定値ａ_i-1 から求めてデジタル低域通過濾波を行い、古い雑音値Ｒ_n-1（Ｒ_n-2....）を平均化した測定値を乗算し、次いで両方の計算値を加算して、最後に再び割り算して新しい雑音値Ｒ_nに規格化し、次いでそのようにして求めた雑音値Ｒ_nにより表または数学関数に基づき、周波数二倍器の結晶の温度可変が必要か否か、およびどれだけ温度を可変すべきかを計算し、必要な温度変化に比例する値をデジタル・アナログ変換器を介してアナログで温度調整器に出力し、この温度調整器がそれに応じて周波数二倍器の温度を再調整する。

Description

【発明の詳細な説明】共振器内部で周波数を二倍にする固体レーザーの雑音振幅を低減する方法この発明は請求項１の前段による固体レーザーの雑音振幅を低減する方法に関する。共振器内部で周波数を二倍にする固体レーザー（大抵希土類をドープした結晶またはガラス、例えばＮｄ:ＹＡＧ，Ｎｄ:ＹＶＯ₄．Ｎｄ:ＹＡｌＯ，Ｎｄ:ＹＬＦ，Ｎｄ:ガラスあるいは他の類似な固体材料を使用した）は古くから知られていて、レーザー技術の多くの応用に広く使用されている。この場合、入射光波で励起される格子原子の非調和振動により入射光波の二倍（あるいは四倍）の周波数の光を発生させる非線形係数の大きい材料（特に反転中心のない、例えばＫＴＰ，ＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＮｂＯ_3.ＬｌＮｂＯ₃等の結晶）中で二次またはそれ以上の次数の高調波振動を発生させることを使用している。高次の高調波を発生する処理は -State Laser Engineering）を参照）ので、周波数を二倍にした効率の高しルーザー輻射を発生させるため、非線形結晶がレーザー自体の共振器内か、あるいは本来の共振器内にも（少なくとも連続的に動作する（ｃｗ）レーザーの場合）しばしば使用される（上記、または、例えばヤリエフの量子電子回路（Yariv,Quan tum Electronics）第３版第402頁も参照）。周波数二倍器に対する固有な共振器の最後の場合では振幅変動が少ないという基本的な利点があるが、この装置は非常に大きな経費がかかるのが特徴である。何故なら、周波数二倍器の結晶に付属する共振器をレーザー共振器の周波数に対して正確に能動的に安定化させる必要があり、レーザー輻射が効率を高くするためできる限り単一周波であるべきであるからである。これに反して、レーザー共振器中に周波数二倍器の結晶を導入する最初の場合は余り経費が掛からない。これはここでは二三から多数の縦モードで放出するレーザーで動作し、共振器内の出力上昇を最大にし、二倍効率をできる限り高くするため、共振器ミラーをレーザー波長に対して大抵高い反射性に選ぶ。取出ミラーは、同時にこの共振器からの取り出しを良好にするため、周波数を二倍にした輻射に対して透過性が高い。もっとも、この配置には系による強い雑音振幅がある。これは我々の認識によればティー・ベイル(T．Baer)のＪ．Opt．Soc．Am．B，Vol．3，No．9，1986年9月、第1175頁に初めて説明されている。この雑音を解明するため多くの異なった試みがなされている。ベイルによれば、最も強いモードの各々が最良で二倍になり、次いでレーザー共振器からの取出により最も強く減衰し、他の縦方向のモードが最強になる等のように異なったモードの競合によりこれを説明している。他の解明は加算周波数を発生させるか、あるいは異なった偏光のモード間のモード競合に基づく（例えば欧州特許出願公開第0 457 590号明細書）。しかし、これ等の機構が全て同時に雑音プロセスに寄与することがあり得る。この場合、レーザーが非常に低い頻度で雑音を発し、これがレーザービームの「揺らぎ」となって検知され、その変調度が100 ％までにもなるという事実が多くの応用にとって特に煩わしい。この雑音は二倍効率の非線形関係により（ケヒナー（Koechner）参照、上記と比較）厳密に無秩序になり、急激に大きな雑音に続く時間的に安定な状態になる。この現象は文献で詳しく研究されている（例えば、Phys．Rev．A．Vol．41，No．5，3月1990年、第2778頁あるいはOpt．Comm．118(1995)第289頁を参照）。この無秩序な雑音を制御する最初の制御モデルも起案されている。もっとも、この非線形制御器の制御帯域幅は当時数桁狭い。雑音を実際上抑制するため、非線形制御ループに対して1MHzより相当大きい帯域幅が必要である（例えばPhys．Rev．A.Vol．47，No ．4，4月1993年、第3276頁を参照）。雑音を最小化する他の試みは、共振器の中に４分の１波長板（米国特許第4,61 8,957号明細書を参照）あるいはブリュースタ（Brewster）板（ドイツ特許出願公開第3 917 902号明細書を参照）を挿入する、もしくは二倍器の結晶温度を安定化する（欧州特許出願公開第0 329 442号明細書を参照）による従来の技術に基づいている。もっとも、従来の技術によるこれ等の解決策には全て重大な難点がある。共振器内に他の部材、例えば４分の１波長板あるいはブリュースタ板を入れると、レーザーの揺らぎを大幅に抑制できるが、この種の部材を共振器内で非常に正確に調整する必要がある。これは製造経費を高め、調整が最良であっても残留反射や散乱のため共振器中の損失を高める。その結果、損失が大きいと出力密度や二倍化の効率も劇的に低減する。これに反して、二倍器の結晶温度の安定化（欧州特許出願公開第0 329 442号明細書）はそのような付加的な部材を使用しないので、同じ出力密度でもレーザー雑音を著しく低減できる。この理由は、角度に依存する位相調整（そしてこれをここで述べるが、ケヒナー，第528頁を参照）自体で二倍器の結晶は四分の１波長板として非常に高次の作用を及ぼし、これが付加的に導入にたもとの同じ効果となるが、付加的な調整を必要としないか、付加的な反射面や散乱面を与えないことによる。二倍器の結晶の長さをλ/4の整数倍に正確に調整することは温度に関してこの二倍器の結晶の長さを正確に調整することにより行われる。しかし、この方法には重大な難点がある。即ち、レーザー共振器は動作中に、特に環境条件の変化の下や熱平衡に完全に到達していない場合にその温度を変えるので、レーザー共振器の長さや二倍器の結晶の正確な温度も絶えず変わる。それ故、結晶の長さをこの温度に対して純粋に安定化すると、前記の一定の環境条件の下で非常に狭い温度窓内に、しかも安定に遷移する熱平衡で動作させることができる（欧州特許出願公開第0 329 442号明細書を参照）。しかし、これ等の条件は実際の使用条件の下で動作するレーザーの場合、通常満たされていない。本出願人の特許出願第19610717.2号明細書により、帯域通過フィルターを用いて活発に変化する環境条件あるいは他の擾乱の影響を最小のレーザー雑音（揺らぎ）となる二倍器の結晶の最適温度に再調整し、所定の環境条件外でも、しかも熱平衡状態に達することに関係なく実際に合わせてレーザーを使用できる方法は周知である。欧州特許出願公開第0 329 442号明細書と比べて、この方法はレーザー自体の雑音を測定し、二倍器の結晶温度を追従性により最小にすることに基づいている。実際に、アナログ制御は必要な時定数が長いので困難に結び付き、デジタル制御は適当なアルゴリズムによりここでは著しく良好な結果を与えることが分かる。それ故、この発明の課題は、レーザー輻射から発生する雑音信号により二倍器の結晶の適当な温度変化を計算して、雑音振幅を最小にし、二倍器の温度を適当に可変できるアルゴリズムに基づく適切な方法を提示することにある。上記の課題はこの発明により請求項１の特徴部分に説明する処置により達成されている。この発明の詳細は従属請求項と、図面に基づき実施例を検討する説明により明らかになる。ここに示すのは、図１，この発明による制御方法を実施するブロック回路図、図２，雑音振幅を最小にするために使用するアルゴリズムの流れ図、図３，周波数を二倍する固体レーザーの典型的な雑音温度スペクトル、図４，急激な出力変化（揺らぎ）を伴う共振器の内部で周波数を二倍にするレーザーの典型的な雑音（時間軸：10ms/単位），図５，揺らぎの強い状態（上の曲線）と揺らぎのない安定状態（下の曲線）における共振器の内部で周波数を二倍にするレーザーの雑音測定、図６，この発明により安定化されたレーザーの雑音測定（時間軸：10ms/単位）；pkpk:ピーク・ピーク雑音電圧；mean:平均信号電圧；sdev:平均信号電圧からの雑音電圧の標準偏差、図７，時間の関数で示すこの発明による方法で安定化したレーザーの雑音、である。欧州特許出願公開第0 329 442号明細書と比べて、特許出願第19610717.2号明細書の方法はレーザー自体の雑音を測定し、二倍器の結晶温度を追従させてこの雑音を最小にすることに基づいている。大抵乱れているレーザー雑音、つまり頻度の低い「揺らぎ」は制御入力信号として使用するのに良くない。何故なら、振幅変調は比較的長い周期となり（大体秒の範囲か、それ以上），これに反して、変調過程自体、つまり出力の変化は突発的となるからである（図４）。既知のゆっくりした時定数で温度調整の急激な反応によりそのような突発的であるがかなり稀な出力変化を対抗制御により防止できる可能性はない。しかし、実際の測定により、二倍器の温度を正しく選んでいるレーザー揺らぎのない安定状態が特に頻度の少ないレーザー雑音に相関していることが見出されている。つまり、例えば図５は適当な二倍器の結晶温度で揺らぎのない場合（下の曲線）およびレーザー揺らぎが生じて温度の合わせが良くない場合（上の曲線）でのレーザー振幅と雑音周波数スペクトルの典型的な測定曲線を示す。両方の曲線は、特に10と500kHzの間の周波数範囲で雑音振幅が著しく異なるが、10kH z以下および500kHz以上では雑音は両方の温度とレーザー状態（揺らぎがあってもなくても）に対して同じように強く変化していることが分かる。それ故、この雑音成分は下限周波数が10〜100kHzで、上限周波数が300〜700kHzである上に説明した特徴範囲内で二倍器の結晶温度を追従させるための制御信号として使用できる。これには、図１に示すように、数ミリワットあるいはそれ以下のレーザー出力ビームの僅かな部分が実際に有効な輻射から取り出され（これは主に周波数を二倍にした輻射であるか、あるいはこれに相関しているため、レーザー共振器から漏れ出る基本波の残留輻射の一部でもある），光検出器（例えば半導体ダイオード）に導入される。次いで、この電気出力信号は（場合によっては増幅した後）電気的な帯域通過フィルタに導入されるので、その時には上で説明した顕著な周波数範囲の雑音信号も出力端で取り出せる。次いで、この信号を整流するか、その代わりに、実効値を形成するか、あるいはこの信号を二乗してもよい。この信号は、制御のため、雑音信号から温度変換を計算するマイクロプロセッサユニットに導入される。更に、この帯域通過フィルタの前で低域濾波されるおよび／または積分され、平均レーザー出力に比例する信号を導くので、この信号を場合によって同じように整流され積分された実際の雑音信号を用いて商を形成して、帯域通過フィルターの後ろで出力に関連する相対雑音に対して目安が生じる。この信号は、商の形成に応じて、例えば温度制御ユニットから引き出したりそこへ導入したりして最小または最大にされる。この発明による構成は、雑音を積分もしくは二乗の前または後でデジタル化し、適当なアナログ入力端（ＡＤＣ，アナログ・デジタル変換器）と出力端（ＤＡＣ，デジタル・アナログ変換器）を使用するマイクロプロセッサユニット（例えばタイプ６８ＨＣ１１あるいは類似のタイプ）に導入している点にある。この代わりに、外部のアナログ・デジタル変換器およびデジタル・アナログ変換器を備えたプロセッサも使用できる。ＡＤＣで帯域濾波した雑音信号をデジタル化し、適当なアルゴリズムを用いて計算して、必要な温度変化を計算する。最初に数値計算したこの温度変化を、次にＤＡＣでアナログ信号に変換し（従来の技術ではデジタル・アナログ変換の代わりに、出力端でデジタル符号化されたパルス幅制御信号も出力してよい），温度調整部に導入するか、あるいは温度目標値に対する変化信号として温度制御部に加算する。当然、この制御信号を温度調整ユニットの他の適当な個所にも導入できる。この場合、周波数二倍器の温度を正しく制御するのに重要なことは、温度を制御したり処理するアルゴリズムにある。図３は周波数二倍器の温度に応じたレーザー雑音の典型的な測定グラフを示す。小さくても非常に強い雑音の範囲を明確に認識できる。温度調整部に温度変化 δＴ（あるいは新しい目標値Ｔ_soll）を伝えるデジタル・アナログ変換器の値を順次可変して、このスペクトルをマイクロプロセッサにより求めることができる。周波数二倍器はその時最小雑音の範囲で動作する。もっとも、雑音の取得と最小雑音の範囲内で周波数二倍器の温度の処理は十分でない。レーザー系は変化した環境条件（例えば、共振器の温度、空気の温度、空気の圧力、空気の湿度等）に基づく乱れを受けるので、時間の経過と共にこのスペクトルの形態が変わる。しかし、スペクトルを常時取得することは非常に多くの時間を必要とし、レーザーは高雑音領域内にかなり頻繁にあることになる。それ故、一定の温度でレーザーの雑音から、温度を変えるべきか、および何時、またどのように変えるべきかを計算するアルゴリズムを使用する必要がある。このアルゴリズムはその時の動作点を取り巻く形態の正確な知識に関係なく折り合う必要があり、系の状態の可変に関する貴重な判定となる必要がある。この方法のアルゴリズムは、帯域通過濾波を行った雑音信号から、周波数二倍器の温度を可変することが必要であるか否か、およびこの変化が何時、またどの程度であるか、および温度を上げるべきか下げるべきかを導くことに基づく。この温度可変信号は温度調整部に導入され、この温度調整部が周波数二倍器の温度を適当に可変させる（温度調整がマイクロプロセッサ自体により実施されない限り、これは表示の簡単化のため最初に考慮すべきではない）。前提となるのは、周波数二倍器の温度を温度調整部により一定の値に保持し、この値が一定の範囲 ±ΔＴ内で変化するので、アルゴリズム内でただ温度の相対変化δＴのみが可変範囲を表す窓ΔＴの範囲内で計算される。整流する（あるいは実効値を計算する）および／または積分する帯域通過フィルター信号を、先ず第一にアナログ帯域通過濾波する(アンチ・アライジング・フィルタ：anti-alizing filter)。先ず初めとして、レーザー雑音の短時間の上昇が周波数二倍器の温度の変化となるのか否かを評価する必要がある。その場合、短時間の雑音ピークを雑音レベルの長期間の上昇より小さく評価すると効果的である。これは、好ましくはデジタル帯域通過濾波により達成され、この濾波では新しい雑音値Ｒ_nが雑音の測定雑音値）Ｒ_n-1（Ｒ_n-2.....）から計算され、評価のために古い値と新しい値に度規格化する。これは、例えば平均化しない場合に対して、数学的な関係式、あるいは一般的ににより、あるいは同じようにあるいは一般的ににより記述できる。ここで、Ｒ_nは雑音値であり、この値からアルゴリズムの全の雑音値Ｒ_n,Ｒ_n-1をその時のレーザー出力に関連付けることもでき、そうしてるいは雑音値Ｒ_nを、アナログ入力信号として同じようにＡＤＣに導入するレーザー出力で単純に割り算して行われる。係数Ｗ_r(n)等の具体的な値はその時のレーザー配置に合わせるべきで、古い雑音値Ｒ_n-kについてどれだけ低域通過濾波を行うかを決める回数ｋも合わせるべきである。この雑音値から、今度は周波数二倍器の温度の変化δＴが必要であるか、およびどの程度必要であるかを決めなければならない。これは、最も簡単には、表により各雑音値あるいは雑音値の範囲に温度可変の一つの係数を割り当て、雑音値の区分あるいは範囲に纏めること、およびその時の割り当てる係数の選択が温度変化の特徴を決める。同様に、この割り当ては変数である雑音値で数学的な関数を計算しても行える。これは原理的に値の表に等価である。温度を変えるため、更に上の説明により必要な温度変化δＴの値を計算した後、温度を高くするか低くするかを決める必要がある。つまり、温度変化の符号を決めなくてはならない。これは、古い雑音値Ｒ_n-1と出力ｐ_n-1の商（あるいは既に相対雑音で計算しているなら古い雑音値Ｒ_n-1）と新しい雑音値Ｒ_nと新しい出力ｐ_nの商（あるいは既に相対雑音で計算しているなら古い雑音値Ｒ_n）を比較して行われる。古い商が新しい商より大きいなら、符号が正で、逆の場合には、負である。ここで、「正」とは温度が同じ方向で依然として変化していることを言い。「負」とは温度変化が以前の温度変化に対して逆符号を有することを言う。符号に係わるこの温度変化信号δＴはＤＡＣ内でアナログ変換され、温度調整ユニットに伝送され、このユニットはそれに応じて周波数二倍器の温度を可変し、アルゴリズムを新たに実行する。特別な場合はこのアルゴリズムを最初に実行することである。何故なら、ここ回数の測定を順次行うか、あるいは、冒頭で説明したように、アルゴリズムの開始時に先ずＤＡＣの値を連続的に可変して系の全形態を求め（制御範囲にわたるサンプリング），次いで開始温度に対する最適な温度範囲を決め、この温度を受入れ、次に上に説明したアルゴリズムに従い測定した雑音信号に合わせて周波数二倍器の温度を可変するか維持することが考えられる。最適な開始温度範囲は、雑音が一定のしきい値以下の関連する温度範囲（窓）を選び、最良の窓が最も広いものであるか、あるいは雑音自体が最小である温度を選ぶ他の可能性により決めるか、もしくは両者を結び付け、雑音が一定のしきい値より小さい窓の範囲内で雑音を評価し、窓内の幅と雑音の結び付きが最適と見なせる窓を選ぶ。これは、例えば窓の幅と窓内の雑音出力密度を乗算し、表あるいは関数に基づき評価して最良の窓を求めることにより行われる。最適な開始温度範囲を求めるため、各温度に対して雑音値を求める時にも低域通過濾波を行い、この濾波では、一定の温度に属する雑音に隣の温度の雑音値も評価を計算に入れて用いる。次いで、温度Ｔ_nでの雑音値を計算して、例えば、となる。ここでｋは考慮すべき隣の値の数を決め、Ｗ(k)はＴ_nに対する間隔に応じた隣の値の重みである。Ｗ(k)は表あるいは関数、例えばガウス関数の離散値である。限界値での調整が二倍器の温度Ｔ_o＋ΔＴあるいはＴ_o−ΔＴの調節範囲に当たれば、特別な場合となる。ここでは、丁度限界値とその近傍の雑音値に応じた一定の前提条件の下で、この調整がこの限界範囲から外れることがなくなる。一つの解決策は、調整限界にそれに応じて長く滞在する場合、温度の飛びに対する符号に更に負の符号を掛ける点にあり、他の可能な解決策は、この稀で特別な場合に新たにサンプリングを行う、つまり雑音温度のスペクトルを新たに取得し、アルゴリズムを開始する点にある。このように説明した調整方法は、環境条件が変化するため、温度に応じて雑音値が常時変化する場合（雑音・温度スペクトルの形態の変化）でも周波数を二倍にする固体レーザーの雑音を最小にすることができる。一定の雑音値に一定の温度変化を対応させる表を選んで、あるいはこの役目を引き受ける数学関数を選択して、この方法を具体的な制御問題に非常に良好に合わせることができる。何故なら、対応する評価が具体的なレーザーの構造や周波数二倍器に対して選択すべき温度動作範囲にも依存するからである。この制御方法は擾乱時、少なくとも若干の僅かな温度の飛びの後、レーザーを雑音の低い範囲で安定化でき、そこに保持できる。実際には、この方法で雑音のない動作を大体0.5〜1時間にわたり達成された（図７；上部の角張った曲線はＤＡＣの値を表し、下のピークの多い曲線は雑音を表す。ＤＡＣの変化が少ないと雑音が最小レベルに抑圧されることが明確に分かる）。場合によって増幅された光ダイオードの信号をマイクロプロセッサに導入し、このマイクロプロセッサが帯域通過濾波や必要な整流過程または二乗過程も、また積分と商の形成も行うことにより制御の特に簡単な装置が得られる。更に、このマイクロプロセッサは二倍器の結晶の温度制御も引き受ける。提案する方法は周波数を二倍したレーザー輻射の変動のない（揺らぎのない）状態を帯域幅が比較的狭い場合に積極的に再調整でき、混乱した制御の場合以外で二倍器の最適な温度を変化した環境の影響や擾乱の影響の下でも、あるいは熱平衡から離れて保持するため、純粋な線形制御を開始することができる。同様に、（一定のグレードまで）劣化の効果あるいは調整不良の効果を相殺できる。図６は、532nm（出力が約２Ｗ）でのこの発明により安定化させ、周波数を二倍にした固体レーザーの雑音を示す。零ラインは動特性が高いので図示していないが、グラフの下には対応する測定値が記入されている。ｐｋｐｋはピーク・ピーク雑音電圧、平均は平均信号電圧、ｓｄｅｖは平均信号電圧からの雑音電圧の標準偏差を意味する。つまり、平均信号電圧が6.4Vの時のレーザー雑音は58mV以下のピーク・ピークに維持でき、これは６mVより小さい平均値の標準偏差に対応する。雑音はピーク・ピークが＜１％であるか、0.1％より小さい標準偏差となった。レーザー雑音の第二の最小値（二倍器の第二の最適温度がない、つまり四分の一波長板としての作用に対する結晶の正しい長さがλ/4で周期的となっている）が制御特性の不確定と成らないように、温度調整器の制御範囲±ΔＴを（従来の技術により周知の方法を用いて）制限すると有利である。更に、雑音の最小値の多義性の外に、二倍器の温度が強すぎるほど変化するとレーザー出力も強い変化となる。これも制御範囲の制限を必要とする。制御系がこの制限の限界に「突き当たる」ことがないように、ここでは、場合によって、制限の限界に達した時、制御限界に対して十分な距離を保って他の温度範囲に移行することを用意する必要がある。これはマイクロプロセッサをそれに合わせてプログラムすると容易に行える。この方法は、周波数二倍器の温度以外の調整量を利用する類似な場合にも当然使用できる。例えば、電気光学効果が同様な効果を得るため複屈折材料内、あるいは周波数二倍器自体で使用されたもよい。しかし、この発明による制御方法およびアルゴリズムはこの場合同じである。もっとも、周波数二倍器（あるいは他の複屈折材料）の温度を使用すると制御範囲が広くなるという利点がある。これに反して、電気光学効果では、雑音特性の似た変化を発生させるため、１kV以上の電圧が必要である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者テスコ・ギュンタードイツ連邦共和国、Ｄ―96317 クロナッハ、ヨーゼフ―ハイドン―ストラーセ、１アー【要約の続き】音値Ｒ_nを測定値ａ_iまたは平均化したおよび少なくとも一つの古い雑音値Ｒ_n-1または測定値ａ_i-1 から求めてデジタル低域通過濾波を行い、古い雑音値Ｒ_n-1 （Ｒ_n-2....）を平均化した測定値を乗算し、次いで両方の計算値を加算して、最後に再び割り算して新しい雑音値Ｒ_nに規格化し、次いでそのようにして求めた雑音値Ｒ_nにより表または数学関数に基づき、周波数二倍器の結晶の温度可変が必要か否か、およびどれだけ温度を可変すべきかを計算し、必要な温度変化に比例する値をデジタル・アナログ変換器を介してアナログで温度調整器に出力し、この温度調整器がそれに応じて周波数二倍器の温度を再調整する。

Claims

【特許請求の範囲】１．周波数を二倍したレーザー出力輻射の一部あるいは基本波輻射を光検出器、主にフォトダイオードに導き、共振器の内部で（例えば、ＫＴＰ，ＬＢＯ，ＢＢＯ，ＫＮｂＯ_3.Ｌ_iＮｂＯ₃等により）周波数を二倍にする固体レーザー（例えば、Ｎｄ-ＹＡＧ，Ｎｄ:ＹＡｌＯ，Ｎｄ:ＹＬＦ，Ｎｄ:ＹＶＯ₃等）の雑音振幅を低減する方法において、 −フォトダイオードの電気出力信号を電子帯域通過フィルターに導入し、雑音に対して典型的な周波数範囲を濾波し、次いで出力信号を整流するか、実効値を形成し、 −次に、整流または実効値を形成した後、および、場合によって、積分および／または低域通過濾波した後、前記出力信号をマイクロプロセッサのアナログ入力端に導入し、前記マイクロプロセッサがアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）によりデジタル化を行い、場合によって、先ず多数の測定値ａ_i. _nおよび少なくとも一つの古い雑音値Ｒ_n-1または測定値ａ_i-1もしくはａ_n-1 から求めてデジタル低域濾波を行い、 −次いでそのようにして求めた雑音値Ｒ_nにより表または数学関数に基づき、周波数二倍器の結晶の温度可変が必要か否か、およびどれだけ温度を可変すべきかを計算し、 −必要な温度変化に比例する値をデジタル・アナログ変換器を介してアナログで温度調整器に出力し、この温度調整器がそれに応じて周波数二倍器の温度を再調整する、ことを特徴とする方法。２．古い雑音値Ｒ_n-1（Ｒ_n-2,...）と測定値ａ_i（もしくは平均化された測定いで両方の計算値を加算し、最後に再び割り算して平均を行わない場合に対して、新しい雑音値、あるいは一般に、もしくは、同様に、あるいは一般に、に規格化することを特徴とする請求項１に記載の方法。３．マイクロプロセッサに他のアナログ入力端を介してレーザー出力に比例する信号を導入し、前記信号は例えば低域濾波および／または積分して帯域通過濾波の前にフォトダイオードの信号から形成され、デジタル化された出力値器の温度変化を相対雑音から求めることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。４．表または数学関数から算出される周波数二倍器の温度を可変する値に、相対ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。５．マイクロプロセッサの実際の雑音制御を行う前に、周波数二倍器の温度を一し、その場合、周波数二倍器の最適温度範囲（温度窓）を求め、温度調整器を介してそれに合わせてこの温度に調整することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。６．周波数二倍器の最適温度範囲を互いに関連している最大の温度範囲として求が窓を形成してこの温度範囲（最も広い窓）を決定することを特徴とする請求項５に記載の方法。項５に記載の方法。る温度範囲の幅に重み付けた計算と、他方でこの窓内の各温度値での雑音値項５または６に記載の方法。使用することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。 10．スタート温度として最適温度範囲の中心温度（窓中心）を選ぶことを特徴とする請求項５または６に記載の方法。 11．スタート温度として最適に互いに関連している温度範囲内でそれぞれ一つの求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。 12．マイクロプロセッサで設定された温度範囲の一端に二倍器の温度が長く留まる場合、それ以後の温度変化の値の符号に負の符号を乗算することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法。 13．マイクロプロセッサで調整された温度範囲の一端に二倍器の温度が長く留まる場合、周波数二倍器の温度範囲を請求項５により新たに掃引し、次いで周波数二倍器の温度を新たに計算した最適温度範囲内に新たに位置決めすることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の方法。 14．周波数二倍器の温度調整もマイクロプロセッサで行われることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の方法。 15．帯域通過濾波、整流または実効値形成、および／または積分および／または最初の低域通過濾波もマイクロプロセッサで行われることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の方法。