JP2005050847A

JP2005050847A - Laser device

Info

Publication number: JP2005050847A
Application number: JP2003202835A
Authority: JP
Inventors: Akiro Morita; 彰郎森田; Takefumi Kuchii; 武文口井; Kozo Mano; 晃造眞野; Masakazu Yokoo; 雅一横尾; Tomoyuki Ishii; 智之石井; Hirobumi Hayashi; 博文林; Hidetaka Matsuuchi; 秀高松内; Chika Kita; 親北
Original assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Current assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a small and inexpensive laser device which can output a laser beam having a specified wavelength more stably by protecting a fiber Bragg grating against external factors for varying the reflectivity or the wavelength of the light such as bending, pressure, and the like. <P>SOLUTION: The laser device comprises an LD pigtail 13 obtained by integrating an LD 11 and a fiber 12 for guiding the light emitted from the LD 11 using a holding member, and a PPLN 21 for further guiding the light guided through the fiber 12 of the LD pigtail 13 to perform false phase matching. An FBG 14 for making a single longitudinal mode of the light emitted from the LD 11 and fixing at a specified wavelength is built in the fiber 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば写真処理装置の露光部に組み込まれるレーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特許文献１に記載された、写真処理装置の露光部に組み込まれるレーザ装置は、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の三原色のレーザビームを出力する３つのレーザ光源を具備する。レーザ光源の１つは、波長６８０ｎｍの赤色（Ｒ）レーザビームを出力する半導体レーザを含む。レーザ光源の他の１つは、波長１０６０ｎｍの固体レーザの第２高調波として波長５３０ｎｍの緑色（Ｇ）レーザビームを出力する全固体ＳＨＧレーザ（ＳｅｃｏｎｄＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｌａｓｅｒ）を含むものである。同様に、レーザ光源のさらに他の１つは、波長４７０ｎｍの青色（Ｂ）レーザビームを出力する全固体ＳＨＧレーザを含む。各色のレーザ光は、フィルム画像の画像データに基いて強度変調された後、合波されて各色に反応する感光剤を有する感光材料面に露光される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１５−０５７５７６号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザ装置は、全固体ＳＨＧレーザを含むため大型かつ高価であり、写真処理装置の露光部の小型化を阻害し、かつ、そのコストを増大させる要因ともなっていた。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、小型で安価なレーザ装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、レーザ光源と、このレーザ光源からの出射光を導波する光ファイバと、この光ファイバで導波された光をさらに導波して擬似位相整合する非線形光学結晶とを備えたレーザ装置において、前記レーザ光源からの出射光の縦モードをシングルにし、かつ特定波長に固定するファイバブラッググレーティングを前記光ファイバ及び／又は前記光学結晶により形成される導波路中に組み込み、前記導波路中のファイバブラッググレーティングの組み込み位置は、レーザ光源と光ファイバとを保持部材で一体化したピグテール構造におけるレーザ光源寄りの光ファイバ内であることを特徴とするものである。
【０００７】
この構成によれば、ファイバブラッググレーティングが、光ファイバ及び／又は光学結晶により形成される導波路中に組み込まれるので、ファイバブラッググレーティングの働きにより、レーザ光源からの出射光の縦モードがシングルにされかつ特定波長で反射されて固定される。この際、レーザ光源の発振波長が基本波長から多少離れていたとしても、その波長がファイバブラッググレーティングで作成される特定波長に引き込まれて、安定な状態とされる。この特定波長の光から非線形光学結晶中で第２高調波である所定波長の光が発生され、この光が光干渉で消滅しないように擬似位相整合されて出力される。したがって、大型で高価な全固体ＳＨＧレーザを用いることなく、所定波長のレーザ光を安定して出力できるようになるため、部品点数が減って装置構成が簡単化され、その結果、小型でかつ安価な装置が得られる。なお、ファイバブラッググレーティングを導波路中に組み込むことには、機械的に組み込むことのほか、紫外線等によって非接触で干渉縞を作成するものも含まれる。
【０００８】
また、レーザ光源と光ファイバとを保持部材で一体化したピグテール構造を有し、前記導波路中のファイバブラッググレーティングの組み込み位置は、前記ピグテール構造におけるレーザ光源寄りの光ファイバ内としたので、当該光ケーブルはピグテール構造の保持部材で支持されているので、ファイバブラッググレーティングを、曲げや圧力等といった光の反射率や波長を変動させる外部要因から保護することができる。したがって、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できるようになる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、レーザ光源と、このレーザ光源からの出射光を導波する光ファイバと、この光ファイバで導波された光をさらに導波して擬似位相整合する非線形光学結晶とを備えたレーザ装置において、前記レーザ光源からの出射光の縦モードをシングルにし、かつ特定波長に固定するファイバブラッググレーティングを前記光ファイバ及び／又は前記光学結晶により形成される導波路中に組み込み、前記導波路中のファイバブラッググレーティングの組み込み位置は、前記光学結晶内であることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によれば、前記導波路中のファイバブラッググレーティングの組み込み位置は、前記光学結晶内としたので、この光学結晶自体で、ファイバブラッググレーティングを、曲げや圧力等といった光の反射率や波長を変動させる外部要因から保護することができる。したがって、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できるようになる。
【００１１】
ところで、ファイバブラッググレーティングの温度変化に伴い波長のずれが生じるおそれがある。そこで、請求項３記載の発明において、前記レーザ光源付近の温度を検出する手段と、この検出温度に基づいてレーザ光源を温度調整する手段とを備えたこととすれば、レーザ光源寄りの光ファイバ内に組み込まれたファイバブラッググレーティングは、レーザ光源とともに温度調整されて、その温度変化に伴う波長のずれが少なくなるので、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できるようになる。
【００１２】
あるいは、請求項４記載の発明において、前記光学結晶付近の温度を検出する手段と、この検出温度に基づいて光学結晶を温度調整する手段とを備えたこととすれば、光学結晶内に組み込まれたファイバブラッググレーティングは、光学結晶とともに温度調整されて、その温度変化に伴う波長のずれが少なくなるので、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ装置の全体構成を示す図であって、（ａ）は機能ブロック図、（ｂ）は光源部の概念図である。図２は本レーザ装置の全体形状を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【００１４】
図１及び図２において、レーザ装置は、光源部１と、波長変換部２と、ビーム整形部３と制御部４とを備えてなっている。
【００１５】
このうち、光源部１は、基本波として９４０ｎｍ付近と１０６０ｎｍ付近の発振波長を持つ、レーザ光源としての半導体レーザ素子（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ：ＬＤ）１１を用いる。ＬＤ１１は、保持部材としてのベース１１１に取り付けられたステム１１２で支持されている。一方、光ファイバとしての短いファイバ１２が同ベース１１１に取り付けられたファイバフォルダ１２１で支持されており、このファイバ１２がＬＤ１１と結合されて、所謂ピグテール構造をなしている（以下、ＬＤ１１とファイバ１２との結合体をＬＤピグテール１３という）。その結合効率は結合の位置精度を高めるなどして５０％以上とするのが好ましい。
【００１６】
ファイバ１２は、そのコア部の一部の屈折率を周期的に変化させたファイバブラッググレーチング（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ：ＦＢＧ）１４を組み込んでおり、このファイバ１２は、ＬＤ１１から出射された光の縦モードをシングルにし、かつ特定波長に固定させた状態でその光を反射する機能をもつ。これにより、ＬＤ１１自身の発振波長の中心波長（λｃ）が前記基本波としての９４０ｎｍや１０６０ｎｍから多少離れた波長であってもＦＢＧ１４で作成した設計波長（特定波長）に引き込み、安定させることができる。なお、ファイバ１２にＦＢＧ１４を組み込むことには、機械的に組み込むことのほか、紫外線等によって非接触で干渉縞を作成するものも含まれる。
【００１７】
ＦＢＧ１４は、ＬＤピグテール１３のファイバフォルダ１２１で支持されたファイバ１２内に組み込まれているので、曲げや圧力等といった光の反射率や波長λｃを変動させる外的要因から保護される。また、ＦＢＧ１４はＬＤ１１寄りのファイバ１２内に組み込まれているので、後述するＬＤ１１の温調（温度調節）効果を受けてその温度変化も防ぐことができ、温度特性を有する波長λｃの変動を防ぐことができるようにしている。なお、ＦＢＧ１４の半値全幅（ＦｕｌｌＷｉｄｔｈａｔＨａｌｆＭａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）は２００ｐｍ以下とすることが好ましい。また使用するファイバ１２は、例えばコア径５μｍ〜１０μｍのシングルモードファイバとする。
【００１８】
ＬＤピグテール１３は、ＬＤ１１からの出射光を直接ファイバ１２に結合することでコンパクトなモジュール作成を可能とするものである。もちろんレンズを介して結合を行ってもよい。ＬＤピグテール１３は、例えばぺルチェ素子とサーミスタとで構成されたＬＤ温調部４１にて温調される。温調の目的はＬＤ１１の駆動に伴う温度上昇を防止すること及びＦＢＧ１４のＦＷＨＭ内で波長λｃが振れるのを防ぐことである。このため、温調精度は±０．１℃以内とすることが好ましい。ＬＤ温調部４１は、図２（ｂ）に示すように、ＬＤ１１の下方に設置される。
【００１９】
いま温度ＴであるときのＦＢＧ１４の反射中心波長をλ_０とすると、温度Ｔ＋ΔＴとなったときの波長λｃは以下のようになる。
【００２０】
λｃ＝λ_０＋０．０１ΔＴ・・・（１）
波長λｃが振れるとＰＰＬＮ２１における変換効率が変化するので、安定した出力が得られない。そのため、上記のような対策を行っている。
【００２１】
そして、波長λｃ±０．２ｎｍとなるように、ＦＢＧ１４の精度をよくして、整合波長のばらつきをできるだけ少なくするために、ＬＤ１１の温調と、さらに後述するＰＰＬＮ２１の温調との差を少なくするのが好ましい。
【００２２】
波長変換部２は、マグネシウム添加周期分極反転ニオブ酸リチウム結晶（ＰｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙＰｏｌｅｄＭｇＯ−ｄｏｐｅｄＬｉＮｂＯ_３：ＰＰＭｇＬＮ）を用いて擬似位相整合（Ｑｕａｓｉ−ＰｈａｓｅＭａｔｃｈｉｎｇ：ＱＰＭ）を行った光導波路付非線形光学結晶（ＰＰＬＮ）２１に入射させる。擬似位相整合とは、結晶中での屈折率の違いにより、赤外光と可視光とが干渉して消滅するのを防止するために、結晶に電界をかけて光の位相を反転させることをいう。
【００２３】
ここで、９４０ｎｍと１０６０ｎｍの基本波長は、ＰＰＬＮ２１で第２高調波として発生され、それぞれ４７０ｎｍと５３０ｎｍの光に変換される。ＬＤピグテール１３から導かれた光をＰＰＬＮ２１上に形成された導波路２１１に入射するために、ファイバ１２をＰＰＬＮ２１に近接させ両者を接着する。
【００２４】
ＰＰＬＮ２１は、例えばぺルチェ素子とサーミスタとで構成されたＰＰＬＮ温調部４２にて温調される。温調の目的はＰＰＬＮ２１の温度上昇防止である。このため、ＰＰＬＮ２１は±０．０５℃以内の精度で温調され、また１０℃〜５０℃まで温度を変化させ所定の温度で位相整合が取れるようにしてある。ＰＰＬＮ温調部４２は、図２（ｂ）に示すように、ＰＰＬＮ２１の下方に設置される。
【００２５】
導波路２１１はファイバ１２のコアと略同じ大きさの形状を有し、結合効率が最大となるようにしてある。ＰＰＬＮ２１での波長変換は偏光方向の依存性があるので、ＬＤピグテール１３とＰＰＬＮ２１との間の距離を短くし、両者を直線的に配置することでＬＤ１１からの出射光の偏光方向をできるだけ乱さないようにしている。
【００２６】
ファイバ１２は、ＰＰＬＮ２１と接着した後、直線的に伸ばした位置でその根元を固定してその位置安定性を上げる。ファイバ１２とＰＰＬＮ２１との結合効率は８０％程度確保でき、効率のよい変換が得られる。これにより、空間での接続に比べて、出力が４倍程度安定する。
【００２７】
ビーム整形部３は、ＰＰＬＮ２１から出射した光をレンズ３１にて整形する。ただし、コリメートしてしもよいし、例えば写真処理装置の露光部に使用されるＬＳＵ（ＬａｓｅｒＳｃａｎＵｎｉｔ）に特化して設計する場合には、集光できるようにして直接ＡＯＭ（ＡｃｏｕｓｔｏＯｐｔｉｃＭｏｄｕｌａｔｏｒ）に導いてもよい。レンズ３１は球面レンズ、非球面レンズ、勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズ等用途に合わせて選定する。
【００２８】
レンズ３１によるビーム整形後、赤外光（ＩＲ）カットフィルタ３２を通し、赤外光（基本波）をカットする。このとき、赤外透過率は１０^−４％以下として赤外光がｎＷオーダまで落ちるようにするのが好ましい。これは安全対策でもあるが、後述するＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）１６の検出に影響しないようにするためでもある。ＩＲカットフィルタ３２はレンズ３１の後に入れてもよいし、レンズ３１の前に入れてもよい。
【００２９】
ＩＲカットフィルタ３２を透過した可視光をビームスプリッタ３３にて２方向に分離する。一つは出射光として用い、残りはＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）制御を行うための出射光モニタとして使用する。出射光はレンズ３４を通して外部に出射され、モニタ用の光はＰＤ１６に入射させてＡＰＣ制御に用いる。ビームスプリッタ３３における分岐比は、出射側：ＰＤ側＝９：１〜７：３程度とするのが好ましい。
【００３０】
制御部４は、前記ＬＤ温調部４１と前記ＰＰＬＮ温調部４２の制御に加えて、これらを統括的に制御するコントロール部４３と、ＬＤドライバ部４４とを備えている。
【００３１】
このうち、ＬＤ温調部４１はＬＤ１１の温調を行い、ＰＰＬＮ温調部４２はＰＰＬＮ２１の温調を行う。ＬＤ１１は発振波長に温度特性を持ち、ＰＰＬＮ２１は整合波長に温度特性を持つため、それぞれ最適な温度に調整する必要があり、ＬＤ１１は±０．１℃、ＰＰＬＮ２１は±０．０５℃程度の温度安定性が要求される。そこで、両温調部４１、４２では、例えばペルチェ素子とサーミスタとを用いたいわゆるペルチェモジュールによるＰＩＤ制御を行うことにより、所定温度範囲内、例えば１５℃〜４０℃の範囲内で約０．０１℃の安定性を達成している。さらに、制御の応答性を高めるべく、ＰＩＤの各パラメータ（係数）が調整されて設定されている。また、制御部４は、例えば制御内容と検出温度の監視を行うことでペルチェモジュールの不良を検出（判定）し、露光部の動作を自動的に停止し、その旨を報知する機能を備えている。
【００３２】
コントロール部４３は、ＬＤ制御部４３１と、ＰＰＬＮ温調完了判断部４３３と、ＰＰＬＮ温調エラー判断部４３４と、ＬＤ温調完了判断部４３５と、ＬＤ温調エラー判断部４３６と、電流エラー判断部４３７と、ＬＤオン判断部４３８と、ＰＰＬＮ温調状態判断部４３９と、ＰＰＬＮ温調状態判断部４４０とを備えている。
【００３３】
ＬＤ制御部４３１は、ＬＤ１１のオン，オフを制御するが、最適出力を得るためには、ＰＰＬＮ温調部４２とＬＤ温調部４１とによるＰＰＬＮ２１及びＬＤ１１の温調がそれぞれ完了している必要がある。よって、ＬＤ制御部４３１は、以下の条件▲１▼〜▲３▼がそろったときのみＬＤ１１をオンとし、さらに条件▲４▼〜▲６▼でＬＤ１１のオンとした後の出力状態を維持する。
▲１▼ＰＰＬＮ２１の温調エラーが発生しておらず、かつ、その温調が完了していること。このために、ＰＰＬＮ温調完了判断部４３３は、ＰＰＬＮ温調部４２から出力される温調完了信号を受信したかどうかでＰＰＬＮ２１の温調が完了したか否かを判断し、ＰＰＬＮ温調エラー判断部４３４は、ＰＰＬＮ温調部４２から出力される温調エラー信号を受信したかどうかでＰＰＬＮ２１の温調エラーが発生したか否かを判断する。
▲２▼ＬＤ１１の温調エラーが発生しておらず、かつ、その温調が完了していること。このために、ＬＤ温調完了判断部４３５は、ＬＤ温調部４１から出力される温調完了信号を受信したかどうかでＬＤ１１の温調が完了したか否かを判断し、ＬＤ温調エラー判断部４３６は、ＬＤ温調部４１から出力され温調エラー信号を受信したかどうかでＬＤ１１の温調エラーが発生したか否かを判断する。
▲３▼ＬＤ１１の電流エラーが発生していないこと。このために、電流エラー判断部４３７は、後述するエラー検出部４４４から出力される電流エラー信号を受信したかどうかでＬＤ１１の電流エラーが発生したか否かを判断する。
▲４▼ＬＤ１１のオン，オフ信号をオンにすること。このために、ＬＤオン判断部４３８は、上記各条件▲１▼〜▲３▼がそろったか否かを判断する。
▲５▼ＬＤ１１の温調状態が良好であること。このために、ＬＤ温調状態判断部４３９は、ＬＤ温調部４１から出力される温調状態信号を受信したかどうかでＬＤ１１の温調状態が良好か否かを判断する。
▲６▼ＰＰＬＮ２１の温調状態が良好であること。このために、ＰＰＬＮ温調状態判断部４４０は、ＰＰＬＮ温調部４２から出力される温調状態信号を受信したかどうかでＰＰＬＮ２１の温調状態が良好か否かを判断する。
【００３４】
ここで、温調エラーとは、温調を開始してから、一定時間（任意設定可能）たっても温調が完了しない場合に発生するエラーである。ペルチェ素子及びサーミスタの接続不良、故障の検出を目的とする。電流エラーとは、ＬＤ１１に供給される電流が所定の閾値を超えたときに発生するエラーで、ＬＤ１１の劣化及び基板の故障の検出を目的とする。なお、温調エラー及び電流エラーが発生した場合は、安全のため露光部及び好ましくはシステム全体の動作が停止される。制御部４はエラー状態を電源がオフにされるまで持続するようにしている。
【００３５】
本実施形態では、各判断部４３３〜４４０をロジック回路のみで構成しているので、コントロール部４３のＬＤ制御部４３１によるオン、オフの制御のみを行っているが、コントロール部４３にＣＰＵを有するマイクロコンピュータを搭載する態様でもよい。
【００３６】
ＬＤドライバ部４４は、光検出部４４１と、リファレンス電圧供給部４４２と、誤差検出部４４３と、エラー検出部４４４と、電流電圧変換部４４５とを備えており、コントロール部４３のＬＤ制御部４３１から、ＬＤ１１のＬＤオンオフ信号を受けて動作する。ここでは、ＡＰＣに加えてＡＣＣ（ＡｕｔｏＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌ）制御機能をもち、前者で出力一定制御を行い、後者で電流一定制御を行う。すなわち、光検出部４４１は、ＰＤ１６の電圧変化を検出し、リファレンス電圧供給部４４２から供給される設定電圧とを、誤差検出部４４３で比較する。そして、エラー検出部４４４は、ＰＤ１６の検出電圧が設定電圧を超えてＬＤ電流が過大となったことを検出することで、ＬＤ１１の劣化検出を行う。一方、電圧電流変換部４４５は、ＬＤ１１にＬＤ電流を供給する指令電圧を電流に変換して出力するもので、そのＬＤ電流が定格を超えないようにする電流リミット回路を備えている。
【００３７】
引き続き、本レーザ装置のＦＢＧ１４を温度制御する、主としてＡＣＣ制御動作について説明する。図３は、本レーザ装置の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はメインルーチン、（ｂ）はサブルーチンである。
【００３８】
図３（ａ）において、まずシステム電源をオンすると（ステップＳ１）、コントロール部４３のＬＤ制御部４３１はＬＤオフ信号を出力し、このオンオフ信号を受けたＬＤドライバ部４４により一旦ＬＤ１１が消灯される（ステップＳ２）。ＬＤ制御部４３１は、再び温調オン信号を出力し、このオンオフ信号を受けたＰＰＬＮ温調部４２及びＬＤ制御部４２によって、ＰＰＬＮ２１、ＬＤ１１の温調がそれぞれオンされる（ステップＳ３）。
【００３９】
ついで、ＰＰＬＮ温調完了判断部４３３は、ＰＰＬＮ温調部４２からの温調完了信号の有無によりＰＰＬＮ２１の温調が完了したか否かを判断する（ステップＳ４）。ここで、ＰＰＬＮ２１の温調が完了していないと判断されると、ＰＰＬＮ温調エラー判断部４３４は、再びＰＰＬＮ温調部４２からの温調エラー信号の有無によりＰＰＬＮ２１の温調エラーが発生したか否かを判断する（ステップＳ５）。そして、ＰＰＬＮ２１の温調エラーが発生していないと判断されると、ステップＳ４に戻り、一方、ＰＰＬＮ２１の温調エラーが発生したと判断されると、システムエラー処理を行う（ステップＳ６）。
【００４０】
このシステムエラー処理においては、図３（ｂ）に示すように、ＬＤ制御部４３１はＬＤオフ信号を出力し、この信号を受けたＬＤドライバ部４４でＬＤ１１がオフされる（ステップＳ６１）。ＬＤ制御部４３１は、再び温調オフ信号を出力し、この信号を受けたＰＰＬＮ温調部４２でＰＰＬＮ２１の温調がオフされ（ステップＳ６２）、同信号を受けたＬＤ温調部４１でＬＤ１１の温調がオフされた後に（ステップＳ６２）、停止される。
【００４１】
ステップＳ４において、ＰＰＬＮ２１の温調が完了したと判断されると、ＬＤ温調部４１からの温調完了信号の有無により、ＬＤ温調完了判断部４３５は、ＬＤ１１の温調が完了したか否かを判断する（ステップＳ７）。ここで、ＬＤ１１の温調が完了していないと判断されると、ＬＤ温調部４１からの温調エラー信号の有無により、ＬＤ温調エラー判断部４３６は、ＬＤ１１の温調エラーか否かを判断する（ステップＳ８）。そして、ＬＤ１１の温調エラーでないと判断されると、ステップＳ７に戻り、一方、ＬＤ１１の温調エラーであると判断されると、前記したようなシステムエラー処理が行われる（ステップＳ６）。
【００４２】
ステップＳ７において、ＬＤ１１の温調が完了したと判断されると、エラー検出部４４４からの電流エラー信号の有無により、電流エラー判断部４３７は、ＬＤ１１の電流エラーが発生したか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、電流エラーが発生したと判断されると、前記したようなシステムエラー処理が行われる（ステップＳ６）。
【００４３】
ステップＳ９において、電流エラーが発生していないと判断されると、ＬＤオン判断部４３８は、前述したＬＤオンのための各条件▲１▼〜▲３▼がそろった（満たされた）か否かを判断する（ステップＳ１０）。ここで、各条件▲１▼〜▲３▼の全てが満たされず、ＬＤ１１がオンできないと判断されると、ステップＳ１０をくり返す待機状態となり、一方、各条件▲１▼〜▲３▼がそろって、ＬＤ１１がオンできると判断されると、ＬＤ１１がオンされる（ステップＳ１１）。
【００４４】
ついで、ＦＢＧ１４の働きにより、ＬＤ１１からの出射光の縦モードがシングルにされ、かつ特定波長で反射されて固定される。この際、前述したように、ＬＤ１１の発振波長が基本波長から多少離れていたとしても、その波長がＦＢＧ１４で作成される特定波長に引き込まれて、安定な状態とされる。この特定波長の光からＰＰＬＮ２１中で第２高調波である波長の光が発生され、この光が光干渉で消滅しないように擬似位相整合されて出力される。
【００４５】
そして、上記出力中に、ＰＰＬＮ温調部４２からの温調状態信号を受けて、ＰＰＬＮ温調状態判断部４３９は、ＰＰＬＮ２１の温調が良好であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００４６】
ステップＳ１２において、ＬＤ温調部４１からの温調状態信号を受けて、ＬＤ温調状態判断部４４０は、ＬＤ１１の温調が良好であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。ここで、温調が良好であると判断されると、ＬＤ温調部４１からの電流エラー信号の有無により、電流エラー判断部４３７は、再びＬＤ１１の電流エラーが発生したか否かを判断する（ステップＳ１４）。そして、電流エラーが発生していないと判断されると、ステップＳ１２に戻り、一方、電流エラーが発生したと判断されると、前記したようなシステムエラー処理が行われる（ステップＳ６）。
【００４７】
ステップＳ１２又はステップＳ１３において、温調が良好でないと判断されると、いずれもステップＳ２に戻る。以上の各ステップをくり返す。
【００４８】
これにより、ＬＤピグテール１３内に組み込まれたＦＢＧ１４は、ＬＤ１１とともに温調されるので、その温度変化に伴う波長のずれが低減でき、第２高調波である波長のレーザ光が安定して出力できる。したがって、本実施形態によれば、大型で高価な全固体ＳＨＧレーザを用いることなく、所定波長のレーザ光を安定して出力できるようになるため、部品点数が減って装置構成が簡単化され、その結果、小型でかつ安価な装置が得られる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、ＦＢＧ１４を組み込んだファイバ１２を用いることで、ＬＤ１１とＰＰＬＮ２１を高効率に結合でき、また波長の安定性に優れた光源を得ることができたが、ＦＢＧ１４をＰＰＬＮ２１側に組み込むようにしてもよい。その場合には、ＰＰＬＮ２１自体で、ＦＢＧ１４を曲げや圧力等の反射率や特定波長を変動させる外部要因から保護することができる。また、前述したように、ここでもＦＢＧ１４はＰＰＬＮ２１とともに温調されて、その温度変化に伴う波長のずれが抑制されるので、所定波長のレーザ光を安定して出力できるようになり、上記実施形態と同様の性能を確保できる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、大型で高価な全固体ＳＨＧレーザを用いることなく所定波長のレーザ光を安定して出力できるようになるため、部品点数が減って装置構成が簡単化され、その結果、小型でかつ安価な装置が得られる。また、光ケーブルをピグテール構造の保持部材で支持しているので、ファイバブラッググレーティングを、曲げや圧力等といった光の反射率や波長を変動させる外部要因から保護することができる。したがって、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できる。
【００５１】
請求項２記載の発明によれば、光学結晶自体で、ファイバブラッググレーティングを、曲げや圧力等といった光の反射率や波長を変動させる外部要因から保護することができる。したがって、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できるようになる。
【００５２】
請求項３記載の発明によれば、レーザ光源寄りの光ファイバ内に組み込まれたファイバブラッググレーティングを、レーザ光源とともに温度調整して、その温度変化に伴う波長のずれを少なくするので、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できる。
【００５３】
請求項４記載の発明によれば、光学結晶内に組み込まれたファイバブラッググレーティングを、光学結晶とともに温度調整して、その温度変化に伴う波長のずれを少なくするので、所定波長のレーザ光をさらに安定して出力できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ装置の全体構成を示す図であって、（ａ）は機能ブロック図、（ｂ）は光源部の概念図である。
【図２】本レーザ装置の全体形状を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本レーザ装置の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はメインルーチン、（ｂ）はサブルーチンである。
【符号の説明】
１光源部
１１ＬＤ（レーザ光源）
１２ファイバ（光ファイバ）
１３ＬＤピグテール
１４ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）
２波長変換部
２１ＰＰＬＮ（光学結晶）
３ビーム整形部
４制御部
４１ＬＤ温調部
４２ＰＰＬＮ温調部
４３コントロール部
４４ＬＤドライバ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser device incorporated in, for example, an exposure unit of a photographic processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
For example, a laser apparatus described in Patent Document 1 and incorporated in an exposure unit of a photographic processing apparatus includes three laser light sources that output laser beams of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue), respectively. It has. One of the laser light sources includes a semiconductor laser that outputs a red (R) laser beam having a wavelength of 680 nm. Another one of the laser light sources includes an all-solid SHG laser (Second Harmonic Generation from laser) that outputs a green (G) laser beam having a wavelength of 530 nm as a second harmonic of a solid-state laser having a wavelength of 1060 nm. Similarly, yet another one of the laser light sources includes an all-solid SHG laser that outputs a blue (B) laser beam with a wavelength of 470 nm. The laser light of each color is intensity-modulated based on the image data of the film image, and then combined and exposed to the surface of the photosensitive material having a photosensitive agent that reacts with each color.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 15-057576
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional laser apparatus is large and expensive because it includes an all-solid-state SHG laser, which has hindered downsizing the exposure unit of the photographic processing apparatus and increased the cost thereof.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a small and inexpensive laser device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 includes a laser light source, an optical fiber that guides light emitted from the laser light source, and a nonlinear optical crystal that further guides light guided by the optical fiber and performs quasi-phase matching. Embedded in a waveguide formed by the optical fiber and / or the optical crystal, and a fiber Bragg grating for making the longitudinal mode of the light emitted from the laser light source single and fixing to a specific wavelength, The assembly position of the fiber Bragg grating in the waveguide is in the optical fiber near the laser light source in the pigtail structure in which the laser light source and the optical fiber are integrated by a holding member.
[0007]
According to this configuration, since the fiber Bragg grating is incorporated in a waveguide formed by an optical fiber and / or an optical crystal, the longitudinal mode of the light emitted from the laser light source is made single by the action of the fiber Bragg grating. And it is reflected and fixed at a specific wavelength. At this time, even if the oscillation wavelength of the laser light source is slightly different from the fundamental wavelength, the wavelength is drawn into a specific wavelength created by the fiber Bragg grating, and a stable state is obtained. Light of a predetermined wavelength, which is the second harmonic, is generated from the light of the specific wavelength in the nonlinear optical crystal, and is output after being quasi-phase matched so that the light does not disappear due to optical interference. Therefore, since it becomes possible to stably output laser light having a predetermined wavelength without using a large and expensive all-solid SHG laser, the number of parts is reduced and the apparatus configuration is simplified. As a result, the apparatus is small and inexpensive. Can be obtained. Incorporating the fiber Bragg grating into the waveguide includes not only mechanically incorporating but also creating interference fringes in a non-contact manner by ultraviolet rays or the like.
[0008]
In addition, it has a pigtail structure in which the laser light source and the optical fiber are integrated by a holding member, and the fiber Bragg grating is incorporated in the waveguide in the optical fiber near the laser light source in the pigtail structure. Since the optical cable is supported by a holding member having a pigtail structure, the fiber Bragg grating can be protected from external factors that change the reflectance and wavelength of light such as bending and pressure. Therefore, laser light with a predetermined wavelength can be output more stably.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser light source, an optical fiber that guides light emitted from the laser light source, and a nonlinear optical crystal that further guides light guided by the optical fiber and performs quasi-phase matching. Embedded in a waveguide formed by the optical fiber and / or the optical crystal, and a fiber Bragg grating for making the longitudinal mode of the light emitted from the laser light source single and fixing to a specific wavelength, The fiber Bragg grating is incorporated in the optical waveguide in the optical crystal.
[0010]
According to this configuration, since the fiber Bragg grating is incorporated in the optical crystal in the optical crystal, the optical Bragg grating is used to adjust the reflectance and wavelength of light such as bending and pressure. Can protect against fluctuating external factors. Therefore, laser light with a predetermined wavelength can be output more stably.
[0011]
By the way, there is a possibility that the wavelength shift occurs with the temperature change of the fiber Bragg grating. Therefore, in the invention according to claim 3, if it is provided with means for detecting the temperature in the vicinity of the laser light source and means for adjusting the temperature of the laser light source based on the detected temperature, an optical fiber near the laser light source is provided. The fiber Bragg grating incorporated in the fiber is temperature-adjusted together with the laser light source, and the wavelength shift due to the temperature change is reduced, so that the laser beam having a predetermined wavelength can be output more stably.
[0012]
Alternatively, in the invention according to claim 4, if it is provided with means for detecting the temperature in the vicinity of the optical crystal and means for adjusting the temperature of the optical crystal based on the detected temperature, the optical crystal is incorporated in the optical crystal. Since the temperature of the fiber Bragg grating is adjusted together with the optical crystal and the wavelength shift caused by the temperature change is reduced, the laser beam having a predetermined wavelength can be output more stably.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1A and 1B are diagrams showing an overall configuration of a laser apparatus according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a functional block diagram and FIG. 1B is a conceptual diagram of a light source unit. 2A and 2B are diagrams showing the overall shape of the laser device, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a front view.
[0014]
1 and 2, the laser device includes a light source unit 1, a wavelength conversion unit 2, a beam shaping unit 3, and a control unit 4.
[0015]
Among these, the light source unit 1 uses a semiconductor laser element (LD) 11 as a laser light source having oscillation wavelengths near 940 nm and 1060 nm as fundamental waves. The LD 11 is supported by a stem 112 attached to a base 111 as a holding member. On the other hand, a short fiber 12 as an optical fiber is supported by a fiber holder 121 attached to the base 111, and this fiber 12 is coupled to the LD 11 to form a so-called pigtail structure (hereinafter, the LD 11 and the fiber 12). And the conjugate thereof is referred to as LD pigtail 13). The coupling efficiency is preferably 50% or more by increasing the positional accuracy of the coupling.
[0016]
The fiber 12 incorporates a fiber Bragg grating (FBG) 14 in which a refractive index of a part of the core portion thereof is periodically changed. This fiber 12 is a longitudinal mode of light emitted from the LD 11. Has a function of reflecting the light in a state where the light is fixed to a specific wavelength. As a result, even if the center wavelength (λc) of the oscillation wavelength of the LD 11 itself is slightly away from 940 nm or 1060 nm as the fundamental wave, it can be drawn into the design wavelength (specific wavelength) created by the FBG 14 and stabilized. . Incorporating the FBG 14 into the fiber 12 includes not only mechanically incorporating but also creating interference fringes in a non-contact manner by ultraviolet rays or the like.
[0017]
Since the FBG 14 is incorporated in the fiber 12 supported by the fiber folder 121 of the LD pigtail 13, it is protected from external factors that fluctuate the light reflectance and wavelength λc such as bending and pressure. Further, since the FBG 14 is incorporated in the fiber 12 close to the LD 11, the temperature change (temperature adjustment) effect of the LD 11, which will be described later, can be prevented, and its temperature change can be prevented, and fluctuations in the wavelength λc having temperature characteristics can be prevented. To be able to. Note that the full width at half maximum (FWHM) of the FBG 14 is preferably 200 pm or less. The fiber 12 to be used is, for example, a single mode fiber having a core diameter of 5 μm to 10 μm.
[0018]
The LD pigtail 13 enables the creation of a compact module by directly coupling the light emitted from the LD 11 to the fiber 12. Of course, coupling may be performed via a lens. The LD pigtail 13 is temperature-controlled by an LD temperature adjusting unit 41 configured by, for example, a Peltier element and a thermistor. The purpose of the temperature control is to prevent the temperature rise associated with the driving of the LD 11 and to prevent the wavelength λc from changing within the FWHM of the FBG 14. For this reason, the temperature control accuracy is preferably within ± 0.1 ° C. As shown in FIG. 2B, the LD temperature adjustment unit 41 is installed below the LD 11.
[0019]
The reflection center wavelength of the FBG 14 at the temperature T is λ ₀ Then, the wavelength λc at the temperature T + ΔT is as follows.
[0020]
λc = λ ₀ + 0.01ΔT (1)
When the wavelength λc varies, the conversion efficiency in the PPLN 21 changes, so that a stable output cannot be obtained. Therefore, the above measures are taken.
[0021]
In order to improve the accuracy of the FBG 14 so that the wavelength λc ± 0.2 nm is obtained and to minimize variations in the matching wavelength, the difference between the temperature control of the LD 11 and the temperature control of the PPLN 21 described later is reduced. It is preferable to do this.
[0022]
The wavelength conversion unit 2 is composed of a magnesium-added periodically poled lithium niobate crystal (Periodically Poled MgO-doped LiNbO). ₃ : PPMgLN) is incident on a nonlinear optical crystal with optical waveguide (PPLN) 21 that has been subjected to quasi-phase matching (QPM). Pseudo phase matching is to reverse the phase of light by applying an electric field to the crystal to prevent the infrared light and visible light from interfering and disappearing due to the difference in refractive index in the crystal. Say.
[0023]
Here, the fundamental wavelengths of 940 nm and 1060 nm are generated as second harmonics by the PPLN 21 and converted to light of 470 nm and 530 nm, respectively. In order for the light guided from the LD pigtail 13 to enter the waveguide 211 formed on the PPLN 21, the fiber 12 is brought close to the PPLN 21 and bonded together.
[0024]
The temperature of the PPLN 21 is adjusted by a PPLN temperature adjustment unit 42 configured by, for example, a Peltier element and a thermistor. The purpose of the temperature control is to prevent the temperature rise of the PPLN 21. For this reason, the temperature of PPLN 21 is adjusted with an accuracy within ± 0.05 ° C., and the temperature is changed from 10 ° C. to 50 ° C. to achieve phase matching at a predetermined temperature. The PPLN temperature adjustment unit 42 is installed below the PPLN 21 as shown in FIG.
[0025]
The waveguide 211 has a shape approximately the same size as the core of the fiber 12 so that the coupling efficiency is maximized. Since the wavelength conversion in the PPLN 21 is dependent on the polarization direction, the distance between the LD pigtail 13 and the PPLN 21 is shortened and both are linearly arranged so that the polarization direction of the light emitted from the LD 11 is not disturbed as much as possible. I am doing so.
[0026]
After the fiber 12 is bonded to the PPLN 21, the base is fixed at the position where the fiber 12 is linearly extended to increase the position stability. The coupling efficiency between the fiber 12 and the PPLN 21 can be secured about 80%, and an efficient conversion can be obtained. This stabilizes the output by about 4 times compared to connection in space.
[0027]
The beam shaping unit 3 shapes the light emitted from the PPLN 21 with the lens 31. However, it may be collimated. For example, when designing specifically for an LSU (Laser Scan Unit) used in an exposure unit of a photographic processing apparatus, the AOM (Acousto Optical Modulator) is directly arranged so that the light can be condensed. You may lead to. The lens 31 is selected according to the application such as a spherical lens, an aspherical lens, or a gradient refractive index (GRIN) lens.
[0028]
After the beam shaping by the lens 31, the infrared light (fundamental wave) is cut through the infrared light (IR) cut filter 32. At this time, the infrared transmittance is 10 ^-4 % Or less so that infrared light falls to the nW order. Although this is a safety measure, it is also for preventing detection of a PD (Photo Diode) 16 described later from being affected. The IR cut filter 32 may be inserted after the lens 31 or may be inserted before the lens 31.
[0029]
Visible light transmitted through the IR cut filter 32 is separated into two directions by a beam splitter 33. One is used as outgoing light, and the rest is used as outgoing light monitor for performing APC (Auto Power Control) control. The emitted light is emitted to the outside through the lens 34, and the monitoring light is incident on the PD 16 and used for APC control. The branching ratio in the beam splitter 33 is preferably about emission side: PD side = 9: 1 to 7: 3.
[0030]
In addition to the control of the LD temperature control unit 41 and the PPLN temperature control unit 42, the control unit 4 includes a control unit 43 that comprehensively controls them and an LD driver unit 44.
[0031]
Among these, the LD temperature control unit 41 controls the temperature of the LD 11, and the PPLN temperature control unit 42 controls the temperature of the PPLN 21. Since the LD 11 has a temperature characteristic at the oscillation wavelength and the PPLN 21 has a temperature characteristic at the matching wavelength, it is necessary to adjust the temperature to an optimum temperature. The LD 11 has a temperature of about ± 0.1 ° C., and the PPLN 21 has a temperature of about ± 0.05 ° C. Stability is required. Therefore, in the temperature control units 41 and 42, for example, by performing PID control by a so-called Peltier module using a Peltier element and a thermistor, about 0.01 in a predetermined temperature range, for example, a range of 15 ° C to 40 ° C. Has achieved a stability of ℃. Further, each parameter (coefficient) of the PID is adjusted and set in order to improve control responsiveness. Further, the control unit 4 has a function of detecting (determining) a failure of the Peltier module by monitoring the control content and the detected temperature, for example, automatically stopping the operation of the exposure unit, and notifying that effect. Yes.
[0032]
The control unit 43 includes an LD control unit 431, a PPLN temperature adjustment completion determination unit 433, a PPLN temperature adjustment error determination unit 434, an LD temperature adjustment completion determination unit 435, an LD temperature adjustment error determination unit 436, and a current error determination. Unit 437, LD-on determination unit 438, PPLN temperature adjustment state determination unit 439, and PPLN temperature adjustment state determination unit 440.
[0033]
The LD control unit 431 controls on / off of the LD 11, but in order to obtain the optimum output, the temperature control of the PPLN 21 and the LD 11 by the PPLN temperature control unit 42 and the LD temperature control unit 41 must be completed. There is. Therefore, the LD controller 431 turns on the LD 11 only when the following conditions (1) to (3) are met, and further maintains the output state after the LD 11 is turned on under the conditions (4) to (6). .
(1) A temperature adjustment error of the PPLN 21 has not occurred and the temperature adjustment has been completed. Therefore, the PPLN temperature adjustment completion determination unit 433 determines whether or not the temperature adjustment of the PPLN 21 has been completed based on whether or not the temperature adjustment completion signal output from the PPLN temperature adjustment unit 42 has been received. The determination unit 434 determines whether or not a temperature adjustment error of the PPLN 21 has occurred depending on whether or not the temperature adjustment error signal output from the PPLN temperature adjustment unit 42 has been received.
(2) The temperature adjustment error of the LD 11 has not occurred and the temperature adjustment has been completed. Therefore, the LD temperature adjustment completion determination unit 435 determines whether or not the temperature adjustment of the LD 11 has been completed based on whether or not the temperature adjustment completion signal output from the LD temperature adjustment unit 41 has been received. The determination unit 436 determines whether or not a temperature adjustment error of the LD 11 has occurred depending on whether or not the temperature adjustment error signal output from the LD temperature adjustment unit 41 has been received.
(3) No current error of LD11 has occurred. Therefore, the current error determination unit 437 determines whether or not a current error of the LD 11 has occurred depending on whether or not a current error signal output from an error detection unit 444 described later has been received.
(4) Turn on the LD11 on / off signal. For this purpose, the LD-on determining unit 438 determines whether or not the above conditions (1) to (3) are met.
(5) The temperature control state of the LD 11 is good. Therefore, the LD temperature adjustment state determination unit 439 determines whether or not the temperature adjustment state of the LD 11 is good depending on whether or not the temperature adjustment state signal output from the LD temperature adjustment unit 41 is received.
(6) The temperature control state of PPLN21 is good. Therefore, the PPLN temperature adjustment state determination unit 440 determines whether or not the temperature adjustment state of the PPLN 21 is good depending on whether or not the temperature adjustment state signal output from the PPLN temperature adjustment unit 42 is received.
[0034]
Here, the temperature adjustment error is an error that occurs when the temperature adjustment is not completed even after a certain time (can be arbitrarily set) after the temperature adjustment is started. The purpose is to detect connection failure and failure of Peltier elements and thermistors. The current error is an error that occurs when the current supplied to the LD 11 exceeds a predetermined threshold, and is intended to detect the deterioration of the LD 11 and the failure of the substrate. If a temperature adjustment error and a current error occur, the operation of the exposure unit and preferably the entire system is stopped for safety. The control unit 4 keeps the error state until the power is turned off.
[0035]
In this embodiment, since each determination unit 433 to 440 is configured only by a logic circuit, only on / off control is performed by the LD control unit 431 of the control unit 43, but the control unit 43 has a CPU. A mode in which a microcomputer is mounted may be used.
[0036]
The LD driver unit 44 includes a light detection unit 441, a reference voltage supply unit 442, an error detection unit 443, an error detection unit 444, and a current / voltage conversion unit 445, and the LD control unit 431 of the control unit 43. Then, it operates in response to the LD on / off signal of the LD 11. Here, in addition to APC, it has an ACC (Auto Current Control) control function, the former performs constant output control, and the latter performs constant current control. That is, the light detection unit 441 detects a voltage change of the PD 16, and the error detection unit 443 compares the set voltage supplied from the reference voltage supply unit 442. Then, the error detection unit 444 detects deterioration of the LD 11 by detecting that the detection voltage of the PD 16 exceeds the set voltage and the LD current becomes excessive. On the other hand, the voltage / current converter 445 converts a command voltage for supplying an LD current to the LD 11 into a current and outputs the current, and includes a current limit circuit that prevents the LD current from exceeding a rating.
[0037]
Next, the ACC control operation for controlling the temperature of the FBG 14 of the laser apparatus will be mainly described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the laser apparatus, where (a) is a main routine and (b) is a subroutine.
[0038]
In FIG. 3A, when the system power supply is first turned on (step S1), the LD control unit 431 of the control unit 43 outputs an LD off signal, and the LD driver unit 44 that has received this on / off signal temporarily turns off the LD 11. (Step S2). The LD control unit 431 outputs the temperature control ON signal again, and the temperature control of the PPLN 21 and the LD 11 is turned on by the PPLN temperature control unit 42 and the LD control unit 42 that have received this ON / OFF signal, respectively (step S3).
[0039]
Next, the PPLN temperature adjustment completion determination unit 433 determines whether or not the temperature adjustment of the PPLN 21 is completed based on the presence / absence of a temperature adjustment completion signal from the PPLN temperature adjustment unit 42 (step S4). Here, when it is determined that the temperature adjustment of the PPLN 21 is not completed, the PPLN temperature adjustment error determination unit 434 again generates a temperature adjustment error of the PPLN 21 depending on the presence or absence of the temperature adjustment error signal from the PPLN temperature adjustment unit 42. Whether or not (step S5). If it is determined that the temperature adjustment error of the PPLN 21 has not occurred, the process returns to step S4. On the other hand, if it is determined that the temperature adjustment error of the PPLN 21 has occurred, system error processing is performed (step S6).
[0040]
In this system error processing, as shown in FIG. 3B, the LD control unit 431 outputs an LD off signal, and the LD driver unit 44 that receives this signal turns off the LD 11 (step S61). The LD control unit 431 outputs the temperature control off signal again, the temperature of the PPLN 21 is turned off by the PPLN temperature control unit 42 that has received this signal (step S62), and the LD temperature control unit 41 that has received the signal outputs the LD 11 After the temperature control is turned off (step S62), it is stopped.
[0041]
If it is determined in step S4 that the temperature adjustment of the PPLN 21 has been completed, the LD temperature adjustment completion determination unit 435 determines whether or not the temperature adjustment of the LD 11 has been completed based on the presence or absence of a temperature adjustment completion signal from the LD temperature adjustment unit 41. Is determined (step S7). Here, if it is determined that the temperature adjustment of the LD 11 has not been completed, the LD temperature adjustment error determination unit 436 determines whether or not there is a temperature adjustment error of the LD 11 based on the presence or absence of the temperature adjustment error signal from the LD temperature adjustment unit 41. Is determined (step S8). If it is determined that there is no temperature adjustment error of the LD 11, the process returns to step S7. On the other hand, if it is determined that the temperature adjustment error of the LD 11 is determined, the system error processing as described above is performed (step S6).
[0042]
If it is determined in step S7 that the temperature control of the LD 11 has been completed, the current error determination unit 437 determines whether or not a current error of the LD 11 has occurred based on the presence or absence of a current error signal from the error detection unit 444. (Step S9). Here, if it is determined that a current error has occurred, the system error processing as described above is performed (step S6).
[0043]
If it is determined in step S9 that no current error has occurred, the LD-on determination unit 438 determines whether or not the above-described conditions (1) to (3) for LD-on are met (satisfied). Is determined (step S10). Here, if it is determined that all of the conditions (1) to (3) are not satisfied and the LD 11 cannot be turned on, a standby state is repeated in which the step S10 is repeated, while the conditions (1) to (3) are set. When it is determined that the LD 11 can be turned on, the LD 11 is turned on (step S11).
[0044]
Next, the longitudinal mode of the light emitted from the LD 11 is made single by the action of the FBG 14 and is reflected and fixed at a specific wavelength. At this time, as described above, even if the oscillation wavelength of the LD 11 is slightly different from the fundamental wavelength, the wavelength is drawn into the specific wavelength created by the FBG 14 to be in a stable state. From the light having the specific wavelength, light having a wavelength that is the second harmonic is generated in the PPLN 21 and is output after being quasi-phase matched so that the light does not disappear due to optical interference.
[0045]
In response to the temperature adjustment state signal from the PPLN temperature adjustment unit 42 during the output, the PPLN temperature adjustment state determination unit 439 determines whether the temperature adjustment of the PPLN 21 is good (step S12).
[0046]
In step S12, upon receiving the temperature adjustment state signal from the LD temperature adjustment unit 41, the LD temperature adjustment state determination unit 440 determines whether or not the temperature adjustment of the LD 11 is good (step S13). Here, if it is determined that the temperature control is good, the current error determination unit 437 determines again whether or not a current error of the LD 11 has occurred, based on the presence or absence of a current error signal from the LD temperature control unit 41. (Step S14). If it is determined that a current error has not occurred, the process returns to step S12. On the other hand, if it is determined that a current error has occurred, the system error process as described above is performed (step S6).
[0047]
If it is determined in step S12 or step S13 that the temperature control is not good, the process returns to step S2. Repeat the above steps.
[0048]
Thereby, the temperature of the FBG 14 incorporated in the LD pigtail 13 is controlled together with the LD 11, so that the wavelength shift due to the temperature change can be reduced, and the laser light having the second harmonic wavelength can be stably output. . Therefore, according to the present embodiment, it becomes possible to stably output laser light of a predetermined wavelength without using a large and expensive all-solid SHG laser, so that the number of parts is reduced and the apparatus configuration is simplified. As a result, a small and inexpensive device can be obtained.
[0049]
In the above embodiment, by using the fiber 12 incorporating the FBG 14, the LD 11 and the PPLN 21 can be coupled with high efficiency and a light source having excellent wavelength stability can be obtained. It may be incorporated. In that case, the PBGN 21 itself can protect the FBG 14 from external factors that change the reflectance and specific wavelength such as bending and pressure. Further, as described above, the FBG 14 is also temperature-controlled with the PPLN 21, and the wavelength shift accompanying the temperature change is suppressed, so that the laser beam having a predetermined wavelength can be stably output, and the above-described embodiment. The same performance can be secured.
[0050]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1, since it becomes possible to stably output laser light of a predetermined wavelength without using a large and expensive all-solid SHG laser, the number of parts is reduced, and the apparatus configuration is simplified. As a result, a small and inexpensive device can be obtained. In addition, since the optical cable is supported by the holding member having the pigtail structure, the fiber Bragg grating can be protected from external factors such as bending, pressure, and the like that change the reflectance and wavelength of light. Therefore, laser light having a predetermined wavelength can be output more stably.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, the optical crystal itself can protect the fiber Bragg grating from external factors that change the reflectance and wavelength of light such as bending and pressure. Therefore, laser light with a predetermined wavelength can be output more stably.
[0052]
According to the third aspect of the present invention, the temperature of the fiber Bragg grating incorporated in the optical fiber near the laser light source is adjusted together with the laser light source to reduce the wavelength shift due to the temperature change. Laser light can be output more stably.
[0053]
According to the invention of claim 4, since the temperature of the fiber Bragg grating incorporated in the optical crystal is adjusted together with the optical crystal to reduce the wavelength shift caused by the temperature change, the laser beam having a predetermined wavelength is further increased. Stable output is possible.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing an overall configuration of a laser apparatus according to an embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a functional block diagram and FIG. 1B is a conceptual diagram of a light source unit;
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the overall shape of the laser apparatus, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a front view;
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the laser apparatus, wherein (a) is a main routine and (b) is a subroutine.
[Explanation of symbols]
1 Light source
11 LD (Laser light source)
12 Fiber (optical fiber)
13 LD Pigtail
14 FBG (Fiber Bragg Grating)
2 Wavelength converter
21 PPLN (optical crystal)
3 Beam shaping part
4 Control unit
41 LD temperature controller
42 PPLN temperature control unit
43 Control section
44 LD driver

Claims

In a laser apparatus comprising: a laser light source; an optical fiber that guides light emitted from the laser light source; and a nonlinear optical crystal that further guides light guided by the optical fiber and performs quasi-phase matching. A fiber Bragg grating that makes the longitudinal mode of light emitted from the laser light source a single and is fixed at a specific wavelength is incorporated in the waveguide formed by the optical fiber and / or the optical crystal, and the fiber Bragg grating in the waveguide is incorporated. The laser device is characterized in that the mounting position is in the optical fiber near the laser light source in the pigtail structure in which the laser light source and the optical fiber are integrated by a holding member.

In a laser apparatus comprising: a laser light source; an optical fiber that guides light emitted from the laser light source; and a nonlinear optical crystal that further guides light guided by the optical fiber and performs quasi-phase matching. A fiber Bragg grating that makes the longitudinal mode of light emitted from the laser light source a single and is fixed at a specific wavelength is incorporated in the waveguide formed by the optical fiber and / or the optical crystal, and the fiber Bragg grating in the waveguide is incorporated. The laser device is characterized in that the mounting position is in the optical crystal.

2. The laser apparatus according to claim 1, further comprising means for detecting a temperature in the vicinity of the laser light source and means for adjusting the temperature of the laser light source based on the detected temperature.

3. The laser apparatus according to claim 2, further comprising means for detecting a temperature in the vicinity of the optical crystal and means for adjusting the temperature of the optical crystal based on the detected temperature.