JP2003163400A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化による発振波長のシフト量を抑制
し、レーザ出力を安定させて供給でき、且つ、小型で取
扱い易いレーザ装置を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１の励起光により固体レー
ザ媒質３がレーザ光を発し、面３ａと面５ａ間が共振器
となってレーザ発振する。出力光の一部がビームサンプ
ラ６によってサンプリングされ、中心発振波長範囲λｏ
±δλに対し透過率勾配の大きな干渉フィルタ７によっ
て透過光と反射光の２光束に分離され、光検出器８、９
に入力され、その信号が演算回路１１、１２に入力され
る。そして、その出力信号が帰還されて、半導体レーザ
１の駆動を制御し、レーザ出力を安定化する。又、共振
器の温度調整機構を制御し光学素子及び共振フレーム４
の実効的共振器長を制御し、発振波長のシフトがないよ
うに安定化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ装置に係わ
り、特に、半導体レーザ励起によるレーザ媒質を用いた
内部共振型のレーザ出力、または、レーザ出力と発振波
長の安定制御を行うレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体レーザの高効率化を実現する手法と
して励起光源に半導体レーザ（ＬＤ）を用いる方法が普
及している。ＬＤを用いることによって、固体レーザ結
晶の吸収ピークを効率的に励起することが可能であり、
さらにＬＤ自体の電流―光出力効率が高いため、余分な
エネルギーを必要としないなどの利点がある。半導体レ
ーザ（ＬＤ）励起固体レーザ装置はその特徴である低電
力、小型、長寿命、取扱いのし易さなどにより、研究用
はもちろん工業的にも多く用いられている。図５に従来
のＬＤ励起固体レーザ装置を示す。ここでは青色レーザ
を実現するために、半導体レーザ２１（ＬＤ）と、固体
レーザ媒質２３としてＮｄ：ＹＡＧ結晶と、波長変換用
の非線形光学結晶２７としてＫＮｂＯ_３(ＫＮ)とを用い
たＬＤ励起固体レーザ装置について説明する。この装置
では、半導体レーザ２１から出力された励起光（８０９
ｎｍ）が、集光レンズ２２を通過し、固体レーザ媒質２
３（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）に集光される。そして、固体レ
ーザ媒質２３（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）から出力された基本
波（９４６ｎｍ）は、固体レーザ媒質２３の面２３ａと
出力ミラー２５の面２５ａの凹面に、基本波（９４６ｎ
ｍ）に対して高反射コーティングが施されて構成された
共振器内に閉じこめられレーザ発振に至る。この共振器
内に波長変換用の非線形光学結晶２７（ＫＮｂＯ_３(Ｋ
Ｎ)）を挿入することにより、基本波（９４６ｎｍ）
が、波長変換用のＫＮ結晶から第２高調波（４７３ｎ
ｍ）を誘発する。出力ミラー２５は、基本波（９４６ｎ
ｍ）を反射し、第２高調波（４７３ｎｍ）を透過するよ
うにコーティングが施されており、波長変換用のＫＮｂ
Ｏ_３(ＫＮ)からの第２高調波（４７３ｎｍ）は、出力ミ
ラー２５を透過し外部に出力される。そして、エタロン
３０は、共振器内の第２高調波発生の際に縦モード競合
によって引き起こされる出力不能やモードホップ等のノ
イズ等の発生を抑えるために、挿入されて発振縦モード
を単一波長化している。

【０００３】上記のように、非線形光学結晶２７（ＫＮ
ｂＯ_３(ＫＮ)）を用いた第２高調波による可視光レーザ
の研究・開発は盛んに行われている。その中で、レーザ
出力を安定化させる要望が非常に多くなっている。通
常、内部共振器型の第２高調波の発生においては縦モー
ド競合やモードホップ等によるノイズ等が発生する。そ
の発生を抑えるために。最も簡易な方法として、共振器
内にエタロン３０を挿入し発振縦モード単一化（単一波
長化）する方法が古くから試みられている。共振器内に
エタロン３０を挿入して使う場合、その厚さの設計で
は、固体レーザ媒質２３（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）のゲイン
幅や共振器により決定される縦モード間隔を考慮する必
要がある。最適化されたエタロン３０は、その透過ピー
ク位置が移動しない様に、エタロン３０の温度が一定に
保たれる。しかし、エタロン３０のみを温度調整しても
レーザ共振器が置かれている環境温度変化や、レーザ共
振器に用いられた光学素子等が、励起光あるいはレーザ
発振を起しているレーザ光（基本波）などにより、何ら
かの形で温度変化を起し、実効的な共振器長が変化す
る。この実効的共振器長の変化はレーザ発振波長のシフ
トを意味し、レーザ発振波長が変化すれば、エタロン３
０の透過ピーク位置に対して移動することとなり、温度
を一定に保ったエタロン３０の透過ピークとレーザ発振
波長にズレを生じ、安定な低ノイズでのレーザ発振を行
う事が出来なくなり、最悪の場合モードホップやノイズ
が発生する。そのため、図５に示すように、一体型の共
振器になるように、基準板３１にホルダ２９とホルダ２
４を固定し、ホルダ２４に固体レーザ媒質２３（Ｎｄ：
ＹＡＧ結晶）、非線形光学結晶２７（ＫＮｂＯ_３(Ｋ
Ｎ)）、エタロン３０、出力ミラー２５を接着し、ホル
ダ２９に半導体レーザ２１、集光レンズ２２を固定し、
励起部及び共振部で発熱した熱を、基準板３１を介し
て、電子冷却素子のペルチェ素子３２で冷却し、ヒート
シンク３３で放散する方法が用いられている。また、単
一縦モードを維持するため、レーザ共振器外において、
出力ミラー２５側より漏れてくる基本波の縦モードをモ
ニターしながらその信号をフィードバックし、出力ミラ
ー２５の位置を圧電素子等により制御することで共振器
長の調整を行い、エタロン３０の透過ピークとレーザ発
振波長を同調していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ装置は以
上のように構成されているが、通常、モードロックを行
わないレーザ装置では、波長変化を検出してモニターす
る機構を備えていないので、発振波長を安定させること
がない。環境などの温度変化による共振器ブロックの伸
縮、励起光や発振した基本波による発熱によって、光学
部品が伸縮し、固体レーザ媒質２３（Ｎｄ：ＹＡＧ結
晶）の実効的作用長の変化に加え、ホルダ２４の伸縮に
よる出力ミラー２５の面２５ａの移動などによって、共
振器長の実効的作用長が変化する。そのため、レーザ発
振波長がシフトし、安定した低ノイズでのレーザ発振を
行うことができないという問題がある。一般的な半導体
レーザ２１の励起による波長変換の固体レーザ媒質２３
では、励起用の半導体レーザ２１の出力を制御すること
で、固体レーザ媒質２３からの出力の安定化を図るが、
励起入力の変化に伴い固体レーザ媒質２３の温度が変化
することで、発振波長が変化する。しかしながら、波長
変換素子の固体レーザ媒質２３は基本波波長が変化する
ことで変換効率が変化し、最終的に励起入力を向上させ
てもレーザ出力が低下していくなど、温度などの使用環
境が狭くなるという問題がある。一方、共振器外部に縦
モードの検出器を設け、その信号をフィードバックして
レーザ発振波長を安定させるシステムがあるが、レーザ
共振器より外に、縦モード測定用の装置（例えば、ファ
ブリー・ペロー干渉計）と、その信号をフィードバック
する回路、また、その信号により出力ミラー２５の位置
を駆動する圧電素子、およびその駆動回路など大きな測
定装置および制御系が必要となる。これはＬＤ励起固体
レーザの特徴である扱い易さや小型と言った利点を損ね
ることになる。

【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、環境温度変化や、励起光あるいはレー
ザ基本波などによる光学素子の発熱による、共振器ブロ
ックや光学素子の構成部品の伸縮によって、そのレーザ
発振波長がシフトしないように制御して、レーザ出力を
安定して供給でき、且つ、小型で取扱い易いレーザ装置
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、本発明のレーザ装置は、励起光によりレーザ媒質が
励起されレーザ共振器内でレーザ発振するレーザ装置に
おいて、前記レーザ共振器から発振される出力光の一部
をサンプリングするビームサンプラと、サンプリングし
た出力光をレーザ媒質で発振可能な波長範囲λｏ±δλ
に対し透過率勾配の大きな波長帯域を有するバンドパス
フィルタで透過と反射させ２光束に分離する干渉フィル
タと、分離された光束の強度を検出する２つの光検出器
と、その光検出器からの両信号から演算して制御信号を
出力する演算回路とを設け、その制御信号によってレー
ザ出力またはレーザ出力と発振波長の安定制御を行うこ
とができるようにしたものである。

【０００７】また、本発明のレーザ装置は、前記共振器
の共振器長に影響を与える構造体に温度制御機構を設
け、前記制御信号によって温度制御機構を制御すること
により温度変化による実効的な共振器長変化に伴う波長
シフトを抑制あるいは阻止するようにしたものである。

【０００８】また、本発明のレーザ装置は、前記共振器
内にレーザ光を透過し共振器長に影響を与える電気光学
効果を有する透過型構造体を設け、その透過型構造体に
印加する電圧を前記制御信号で制御することにより共振
器長を制御し発振波長を安定化するものである。

【０００９】また、本発明のレーザ装置は、前記共振器
内または共振器外に非線形光学結晶の波長変換素子を設
け、安定して高調波を発振できるようにしたものであ
る。

【００１０】また、本発明のレーザ装置は、前記共振器
内にレーザ光を透過し共振器長に影響を与える波長変換
素子が温度制御機構と共にまたは電気光学効果をもつ透
過型構造体として設けられ、前記制御信号によってその
温度または電圧印加を制御することにより波長変換素子
の実効的な共振器長を制御し、安定して高調波を発振で
きるようにしたものである。

【００１１】本発明のレーザ装置は上記のように構成さ
れており、レーザ共振器の出力側にビームサンプラが設
けられ、出力光の一部がサンプリングされ、サンプリン
グされた出力光がレーザ媒質で発振可能な中心波長の波
長範囲λｏ±δλに対し透過率勾配の大きな波長帯域を
有するバンドパスフィルタの干渉フィルタによって、一
部が透過され残りが反射されて２光束に分離され各光検
出器に入力され、各光検出器からの信号がアンプで増幅
され、両信号が演算回路に入力されて制御信号が出力さ
れる。その制御信号によって、半導体レーザを駆動する
レーザダイオードドライバが制御され、半導体レーザの
出力が増減し固体レーザ媒質による共振器からのレーザ
出力が安定する。また、共振器の共振器長に影響を与え
る構造体に設けられた温度制御機構が制御され、構造体
及びそれに取付けられた光学素子が温度制御されて実効
的な共振器長変化がなくなり、波長シフトが抑制又は阻
止され、発振波長の安定制御が行なわれる。また、共振
器内に電気光学効果を有する透過型構造体が設けられ、
電圧を印加することにより共振器長を制御し発振波長を
安定化することができる。また、共振器内または共振器
外に波長変換素子が設けられ、高調波を安定して発振す
ることができる。また、共振器内に波長変換素子が温度
制御機構と共に、または電気光学効果をもつ透過型構造
体として設けられ、その温度制御または電圧印加によっ
て波長変換素子の実効的な共振器長を制御し、安定して
高調波を発振することができる。このように、共振器か
らの出力光の一部がサンプリングされ、透過率勾配の大
きな波長帯域を有するバンドパスフィルタによって透過
と反射の２光束に分離され両アンプに入力され、演算回
路によってレーザ出力光の出力増減と波長シフトが検出
され、その制御信号が帰還されて、半導体レーザのレー
ザダイオードドライバを制御しレーザ出力が一定にさ
れ、一方、その制御信号によって、共振器の温度制御機
構が制御され、温度が一定にされて波長シフトがないよ
うに安定化させることができる。また、共振器内で波長
変換素子が温度制御機構と共にまたは電気光学効果をも
つ透過型構造体として、温度制御または電圧印加によっ
て波長変換素子の実効的な共振器長を制御し安定して高
調波を発振できる。また、共振器外に波長変換素子が設
けられ、高調波を安定して発振することができる。上記
のような機構によって、レーザ発振波長がシフトしない
ように制御され、レーザ出力が安定して供給され、且
つ、小型で取扱い易くすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のレーザ装置の一実施例
を、図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明
のレーザ装置の構成を示す図である。図２は本発明のレ
ーザ装置に用いられる干渉フィルタの発振波長に対する
透過率を示す図である。本レーザ装置は、励起光（８０
９ｎｍ）を出力する半導体レーザ１と、その半導体レー
ザ１を演算回路１１からの制御信号によって駆動するレ
ーザダイオードドライバ１３と、半導体レーザ１からの
励起光を共振器内に設けられた固体レーザ媒質３の面３
ａに集光する集光レンズ２と、励起光によって励起され
共振器内でレーザ発振（基本波：９４６ｎｍ）する固体
レーザ媒質３（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶等）と、共振
器を形成するミラーコーティングされた面５ａを有する
出力ミラー５と、固体レーザ媒質３及び出力ミラー５が
取付られた共振フレーム４と、その共振フレーム４に取
付けられ温度を検出する温度センサ１６と温度調節する
サーモモジュール１５と、温度センサ１６からの信号と
演算回路１２からの制御信号によってサーモモジュール
１５を制御し共振フレーム４を温度調節する温度コント
ローラ１４と、出力光の一部をサンプリングするビーム
サンプラ６と、サンプリングされた出力光をレーザ媒質
で発振可能な中心波長の波長範囲λｏ±δλに対し透過
率勾配の大きな波長帯域を有するバンドパスフィルタに
よって一部が透過され残りが反射されて２光束に分離す
る干渉フィルタ７と、干渉フィルタ７からの透過光及び
反射光を検出する光検出器９及び光検出器８と、光検出
器８、９からの信号を増幅するアンプ１０ａ、１０ｂ
と、両アンプ１０ａ、１０ｂからの信号が入力されレー
ザダイオードドライバ１３及び温度コントローラ１４に
制御信号を出力する演算回路１１及び演算回路１２とか
ら構成されている。

【００１３】本レーザ装置は、環境温度が変化し、ま
た、励起用の半導体レーザ１およびその励起光あるいは
基本波などによる発熱によって、光学素子（固体レーザ
媒質３、出力ミラー５など）及び共振フレーム４等が伸
縮し、そして、光学素子の温度屈折率が変化して、共振
器長の実効的作用長が変化し、発振波長がシフトし変換
効率が低下するのを抑制するために、レーザ出力光の一
部がサンプリングされ、レーザ媒質で発振可能な中心波
長の波長範囲λｏ±δλに対し、透過率勾配の大きなバ
ンドパスの干渉フィルタによって一部が透過され、残り
が反射されて２光束に分離され、演算回路１１、１２に
よってレーザ出力の増減、レーザ発振波長のシフトを検
出し、その信号を半導体レーザ１のレーザダイオードド
ライバ１３および共振器を温度制御する温度コントロー
ラ１４に帰還入力して、レーザ出力を一定に保ち、レー
ザ発振波長のシフトを抑制して、レーザ出力の安定化を
図るものである。

【００１４】次に本レーザ装置の動作について説明す
る。本レーザ装置は半導体レーザ励起固体レーザであ
り、励起用の半導体レーザ１から放射される励起光は、
集光レンズ２により固体レーザ媒質３を励起する。固体
レーザ媒質３の集光レンズ側表面（面３ａ）には、励起
光波長が透過し固体レーザ媒質３で発振するレーザ光波
長は反射する結合ミラーコーティングが施され、出力ミ
ラー５の表面（面５ａ）に施された固体レーザ媒質３で
発振するレーザ光を部分透過するミラーコーティングと
の間で共振器が形成され、この共振器は金属製の共振フ
レーム４で支持されている。共振フレーム４には温度セ
ンサ１６とサーモモジュール１５が取付けられており、
温度コントローラ１４によって共振フレーム４の温度は
任意にコントロールすることができる。出力ミラー５か
ら放射されたレーザ光はビームサンプラ６で、その一部
を干渉フィルタ７に導かれ、干渉フィルタ７で２光束に
分割され、それぞれの光束が光検出器８、９に入射しア
ンプ１０ａ、アンプ１０ｂにより、２光束の強度が有効
な電圧信号として取り出される。固体レーザ媒質３で発
振可能な波長範囲をλｏ±δλとし、この波長と干渉フ
ィルタ７の透過率との関係を図２に示す。横軸は波長を
示し急峻な山形波形は干渉フィルタ７の透過率特性を示
し、固体レーザ媒質３の中心発振波長がλｏでその透過
率がＴｏになる干渉フィルタ７の急峻な透過率勾配の部
分が用いられる。そして、発振波長がλｏから＋δλだ
けずれると、透過率はＴｏ＋ｄＴとなり、また、−δλ
だけずれると、透過率はＴｏ−ｄＴとなる。この波長範
囲でのフィルタ透過率は直線近似が成立し、吸収・散乱
などが無視できるとすると、干渉フィルタ７の透過側の
光検出器９及びアンプ１０ｂ、反射側の光検出器８およ
びアンプ１０ａで得られる信号Ｖｔ、Ｖｒは、ビームサ
ンプラ６でサンプリングされたレーザ光の光強度をＩｏ
とし、その瞬間の発振波長をλｏ＋ｄλとすると、Ｖｔ
∝（Ｔｏ＋δＴ×ｄλ）×Ｉｏ、Ｖｒ∝｛１−（Ｔｏ＋
δＴ×ｄλ）｝×Ｉｏと表すことができる。（ここで、
δＴ＝ｄＴ／δλである。） 演算回路１１では、両信号の和をとり、Ｉｏ×（光検出
器８、９の量子効率とアンプ１０ａ、１０ｂの増幅率）
なる値を算出し、この値を基にレーザ出力が一定になる
ようにレーザダイオードドライバ１３を制御し、励起用
の半導体レーザ１の出力をコントロールする。また、演
算回路１２では、２信号の差と和とを除算することで２
（Ｔｏ＋δＴ×ｄλ）を得ることができ、波長変化ｄλ
を検出し、この値を基に温度コントローラ１４で共振フ
レーム４の温度を変化させ共振フレーム４の熱膨張を利
用して共振器長を調整することで発振波長をコントロー
ルする。

【００１５】図３に共振器内に電気光学効果を有する透
過型構造体３６を設けた本レーザ装置の他の実施例を示
す。本レーザ装置は、共振器部分が図１に示す装置と同
じ構成のもので、励起用の半導体レーザ１から放射され
る励起光は、集光レンズ２により固体レーザ媒質３を励
起する。固体レーザ媒質３の集光レンズ側表面（面３
ａ）には、励起光波長が透過し固体レーザ媒質３で発振
するレーザ光波長は反射する結合ミラーコーティングが
施され、出力ミラー５の表面（面５ａ）に施された固体
レーザ媒質３で発振するレーザ光を部分透過するミラー
コーティングとの間で共振器が形成され、この共振器は
金属製の共振フレーム４で支持されている。そして、共
振器内に物質に電界を印加するとその物質の屈折率が変
化する電気光学効果を有する透過型構造体３６が設けら
れている。この透過型構造体３６に電圧コントローラ３
５から電圧を印加することで、屈折率が変化し、実効的
な共振器長を変化させるものである。この電気光学効果
を有するものには２種類有り、圧電結晶のように対称中
心を持たない結晶では印加電界の１次に比例して屈折率
が変化し（ポッケルス効果）、また、対称中心を持つ結
晶では２次に比例して変化する（カー効果）。顕著なポ
ッケルス効果を示すものとして、ＫＤＰ（ＫＨ_２Ｐ
Ｏ_４）、ＤＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＡＤＰ（ＮＨ_４Ｈ
_２ＰＯ_４）,ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３）、ＧａＡｓ
等の結晶がある。また、カー効果を示すものにニトロベ
ンゼン、二硫化炭素などの液体がある。このうちポッケ
ルス効果のほうが、線形で応答性がよく、動作電圧も低
いためによく用いられる。共振フレーム４には温度セン
サ１６とサーモモジュール１５が取付けられており、温
度コントローラ１４によって共振フレーム４の温度は任
意にコントロールすることができる。また、本レーザ装
置はビームサンプラ６以降の動作も図１に示す装置に、
演算回路３４と電圧コントローラ３５を付加したもの
で、干渉フィルタ７の透過側の光検出器９及びアンプ１
０ｂ、反射側の光検出器８およびアンプ１０ａで得られ
る信号Ｖｔ、Ｖｒは、ビームサンプラ６でサンプリング
されたレーザ光の光強度をＩｏとし、その瞬間の発振波
長をλｏ＋ｄλとすると、Ｖｔ∝（Ｔｏ＋δＴ×ｄλ）
×Ｉｏ、Ｖｒ∝｛１−（Ｔｏ＋δＴ×ｄλ）｝×Ｉｏと
表すことができる。（ここで、δＴ＝ｄＴ／δλであ
る。） 演算回路３４では、差動アンプにより両信号の和をと
り、Ｉｏ×（光検出器８、９の量子効率とアンプ１０
ａ、１０ｂの増幅率）なる値を算出し、この値を基に電
圧コントローラ３５を制御し、透過型構造体３６の屈折
率を変化させ、実効的な共振器長を変えて共振波長のシ
フトによるレーザ出力の増減をコントロールする。

【００１６】図４に、共振器外に波長変換素子１７を設
けた本レーザ装置の他の実施例を示す。本レーザ装置
は、共振器部分が図１に示す装置と同じ構成のもので、
励起用の半導体レーザ１から放射される励起光は、集光
レンズ２により固体レーザ媒質３を励起する。固体レー
ザ媒質３の集光レンズ側表面（面３ａ）には、励起光波
長が透過し固体レーザ媒質３で発振するレーザ光波長は
反射する結合ミラーコーティングが施され、出力ミラー
５の表面（面５ａ）に施された固体レーザ媒質３で発振
するレーザ光を部分透過するミラーコーティングとの間
で共振器が形成され、この共振器は金属製の共振フレー
ム４で支持されている。共振フレーム４には温度センサ
１６とサーモモジュール１５が取付けられており、温度
コントローラ１４によって共振フレーム４の温度は任意
にコントロールすることができる。出力ミラー５から放
射されたレーザ光は、波長変換素子１７を通すことで、
より短波長の高調波を生成する。また、波長変換素子１
７の温度許容幅が十分に広くない場合には、波長変換素
子１７も温度制御されることになる。これらの２つの光
束（基本波と高調波）は基本波カットフィルタ１８で高
調波のみ透過させた後、ビームサンプラ６で、その一部
を干渉フィルタ７に導き、干渉フィルタ７で２光束に分
割し、それぞれの光束が光検出器８、９に入射しアンプ
１０ａ、１０ｂにより２光束の強度が有効な電圧信号と
して取り出される。また、本レーザ装置はビームサンプ
ラ６以降の動作も図１に示す装置と同じもので、干渉フ
ィルタ７の透過側の光検出器９及びアンプ１０ｂ、反射
側の光検出器８およびアンプ１０ａで得られる信号Ｖ
ｔ、Ｖｒは、ビームサンプラ６でサンプリングされたレ
ーザ光の光強度をＩｏとし、その瞬間の発振波長をλｏ
＋ｄλとすると、Ｖｔ∝（Ｔｏ＋δＴ×ｄλ）×Ｉｏ、
Ｖｒ∝｛１−（Ｔｏ＋δＴ×ｄλ）｝×Ｉｏと表すこと
ができる。（ここで、δＴ＝ｄＴ／δλである。） 演算回路１１では、差動アンプにより両信号の和をと
り、Ｉｏ×（光検出器８、９の量子効率とアンプ１０
ａ、１０ｂの増幅率）なる値を算出し、この値を基にレ
ーザ出力が一定になるようにレーザダイオードドライバ
１３を制御し励起用の半導体レーザ１の出力をコントロ
ールする。また、演算回路１２では、２信号の差と和と
を除算することで２（Ｔｏ＋δＴ×ｄλ）を得ることが
でき、波長変化ｄλを検出し、この値を基に温度コント
ローラ１４で共振フレーム４の温度を変化させ共振フレ
ーム４の熱膨張を利用して共振器長を調整することで発
振波長をコントロールし、波長変換素子１７を挿入して
安定した高調波を出力することができる。

【００１７】上記の実施例ではレーザ装置として半導体
レーザ励起固体レーザについて説明しているが、レーザ
装置であれば出力光の一部をサンプリングでき、発振可
能な波長範囲λｏ±δλに対し透過率勾配の大きな波長
帯域を有する干渉フィルタを用いて、レーザ出力と発振
波長のシフトを検出することができ、その信号を帰還す
ることにより安定した出力を得ることができる。また、
上記の実施例では波長変換素子を共振器外に設けたが、
共振器内に波長変換素子を設けたレーザ装置にも本発明
を適用することができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明のレーザ装置は上記のように構成
されており、出力光の一部がサンプリングされ、レーザ
媒質で発振可能な波長範囲λｏ±δλに対し透過率勾配
の大きな波長帯域を有するバンドパスの干渉フィルタに
よって、透過光と反射光の２光束に分離され、両光検出
器の信号が演算回路に入力され、その出力信号が帰還さ
れて、共振器からのレーザ出力が制御され安定化され
る。そして、共振器に設けられた温度制御機構が制御さ
れ実効的な共振器長変化をなくして、発振波長の安定制
御が行なわれる。また、共振器内に電気光学効果を有す
る透過型構造体に電圧を印加して共振器長を制御し発振
波長を安定化することもできる。上記のように簡単な構
成でレーザ装置の発振波長の変化を検出できるため、装
置のコンパクトさを損なわずレーザ発振波長の安定化が
可能となる。さらに、波長変換レーザでは発振波長変化
による変換効率低下を防ぎ高効率で出力安定度の高いレ
ーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のレーザ装置の一実施例を示す図であ
る。

【図２】 発振波長と干渉フィルタの透過率との関係を
示す図である。

【図３】 本発明のレーザ装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図４】 本発明のレーザ装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図５】 従来のレーザ装置の概略構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１、２１…半導体レーザ ２、２２…集光レンズ ３、２３…固体レーザ媒質 ３ａ、５ａ、２３ａ、２５ａ…面 ４…共振フレーム ５、２５…出力ミラー ６…ビームサンプラ ７…干渉フィルタ ８、９…光検出器 １０ａ、１０ｂ…アンプ １１、１２、３４…演算回路 １３…レーザダイオードドライバ １４…温度コントローラ １５…サーモモジュール １６…温度センサ １７…波長変換素子 １８…基本波カットフィルタ ２４、２９…ホルダ ２７…非線形光学結晶 ３０…エタロン ３１…基準板 ３２…ペルチェ素子 ３３…ヒートシンク ３５…電圧コントローラ ３６…透過型構造体

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AB12 BA03 EA30 HA20 5F072 AB02 AB20 HH02 HH05 HH06 JJ05 JJ09 KK06 KK12 PP07 QQ02 RR03 SS01 TT16 TT28

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】励起光によりレーザ媒質が励起されレーザ
   共振器内でレーザ発振するレーザ装置において、前記レ
   ーザ共振器から発振される出力光の一部をサンプリング
   するビームサンプラと、サンプリングした出力光をレー
   ザ媒質で発振可能な波長範囲λｏ±δλに対し透過率勾
   配の大きな波長帯域を有するバンドパスフィルタで透過
   と反射させ２光束に分離する干渉フィルタと、分離され
   た光束の強度を検出する２つの光検出器と、その光検出
   器からの両信号から演算して制御信号を出力する演算回
   路とを設け、その制御信号によってレーザ出力またはレ
   ーザ出力と発振波長の安定制御を行うことができるよう
   にしたことを特徴とするレーザ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のレーザ装置において、前記
   共振器の共振器長に影響を与える構造体に温度制御機構
   を設け、前記制御信号によって温度制御機構を制御する
   ことにより温度変化による実効的な共振器長変化に伴う
   波長シフトを抑制あるいは阻止するようにしたことを特
   徴とするレーザ装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のレーザ装置において、前記
   共振器内にレーザ光を透過し共振器長に影響を与える電
   気光学効果を有する透過型構造体を設け、その透過型構
   造体に印加する電圧を前記制御信号で制御することによ
   り共振器長を制御し発振波長を安定化することを特徴と
   するレーザ装置。
4. 【請求項４】請求項１、請求項２、または請求項３記載
   のレーザ装置において、前記共振器内または共振器外に
   非線形光学結晶の波長変換素子を設け、安定して高調波
   を発振できるようにしたことを特徴とするレーザ装置。
5. 【請求項５】請求項１、請求項２、または請求項３記載
   のレーザ装置において、前記共振器内にレーザ光を透過
   し共振器長に影響を与える波長変換素子が温度制御機構
   と共にまたは電気光学効果をもつ透過型構造体として設
   けられ、前記制御信号によってその温度または電圧印加
   を制御することにより波長変換素子の実効的な共振器長
   を制御し、安定して高調波を発振できるようにしたこと
   を特徴とするレーザ装置。