JP2006173526A - 固体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数の波長のレーザ光線を射出可能であり、簡単な構成で切換えが可能であり、低コストで而も高精度を維持し、射出効率の向上が可能な固体レーザ装置を提供する。
【解決手段】
共有光軸部分を有すると共に光軸分離手段３４によって分離される第１光軸と第２光軸と、前記第１光軸上に構成された第１共振器３０と、前記第２光軸上に構成された第２共振器３７と、前記共有光軸部分には前記第１共振器、第２共振器共通の出力鏡２６と中間鏡２４とを具備し、前記出力鏡と中間鏡との間に波長変換部２５を設け、該波長変換部は可動体と該可動体に複数の結晶軸調整機構を介して設けられた複数の波長変換用光学部材２５を有し、前記波長変換部は前記可動体を移動して所要の前記波長変換用光学部材を前記共有光軸部分上に位置決め可能とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は複数の波長を持つレーザ光線を射出可能とした固体レーザ装置に関するものである。

近年では医学治療の分野でのレーザ光線の利用が普及し、例えばレーザ光線を患部に照射し治療する医療用レーザ手術装置がある。

レーザ光線を利用した医療機械は、非接触で治療部位の光凝固、除去、切開等しており、又治療の種類により使用されるレーザ光線の色、即ち波長が異なっており、医療機械のレーザ光線射出源であるレーザ装置では複数の波長のレーザ光線を医療機械に供給することが望まれる。

又、レーザ光源としては、従来のＫｒレーザ、色素レーザから小型でメンテナンスフリーのＬＤ励起固体レーザへの代替が望まれている。

ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を励起光源とし、複数の波長のレーザ光線を射出可能な従来の固体レーザ装置として特許文献１に示されるものがある。

図１２に於いて説明する。

図１２中、１はレーザ発振器、２は制御部、３は操作部を示しており、前記制御部２は前記レーザ発振器１から発せられるレーザ光線の波長の変換、レーザ光線の強度等の制御を行い、前記操作部３は波長を選択するスイッチ、レーザ光線照射条件を設定入力する為の各種スイッチが設けられている。

前記レーザ発振器１は励起光源である半導体レーザ４を有し、該半導体レーザ４から発せられるレーザ光線は第１共振部５、第２共振部６、第３共振部７に導かれる様になっている。

前記第１共振部５は第１光軸８ａ上に配設された第１反射鏡９、レーザ結晶１１、半透過鏡である出力鏡１２、該出力鏡１２の反射光軸１３上に設けられた第１波長変換用光学部材（非線形結晶）１４ａ、第２反射鏡１５ａとから構成されている。

前記第２共振部６は、第２光軸８ｂを有し、該第２光軸８ｂには該第２光軸８ｂ上を移動可能に設けられた第２共振部用反射鏡１６、前記第２光軸８ｂ上に設けられた第２波長変換用光学部材（非線形結晶）１４ｂ、第３反射鏡１５ｂを有し、前記第２共振部用反射鏡１６は第２共振部用駆動部１７によって移動され、前記反射光軸１３と前記第２光軸８ｂとの交点に位置決めされる様になっている。

前記第３共振部７は、第３光軸８ｃを有し、該第３光軸８ｃには該第３光軸８ｃ上を移動可能に設けられた第３共振部用反射鏡１８、前記第３光軸８ｃ上に設けられた第３波長変換用光学部材（非線形結晶）１４ｃ、第４反射鏡１５ｃを有し、前記第３共振部用反射鏡１８は第３共振部用駆動部１９によって移動され、前記反射光軸１３と前記第３光軸８ｃとの交点に位置決めされる様になっている。

上記レーザ装置に於いて、第１の波長を有するレーザ光線を射出する場合は、前記第２共振部用反射鏡１６、前記第３共振部用反射鏡１８を前記反射光軸１３から後退させる。前記第１共振部５に入射したレーザ光線は、前記第１反射鏡９と前記第２反射鏡１５ａとの間で増幅され、前記出力鏡１２を透過して射出される。

又、第２の波長を有するレーザ光線を射出する場合は、前記第２共振部用反射鏡１６を前記反射光軸１３と前記第２光軸８ｂとの交点に移動させ、前記第１反射鏡９と前記第３反射鏡１５ｂ間で構成される前記第２共振部６でレーザ光線を増幅させ、前記出力鏡１２を透して射出させる。

又、第３の波長を有するレーザ光線を射出する場合は、前記第２共振部用反射鏡１６を前記反射光軸１３から後退させ、前記第３共振部用反射鏡１８を前記反射光軸１３と前記第３光軸８ｃとの交点に移動させ、前記第１反射鏡９と前記第４反射鏡１５ｃ間で構成される前記第３共振部７でレーザ光線を増幅させ、前記出力鏡１２を透して射出させる。

而して、前記第２共振部用反射鏡１６、前記第３共振部用反射鏡１８の位置を選択することで、複数の波長を有するレーザ光線を射出することができる。

上記した従来のレーザ装置では、前記第２共振部用反射鏡１６、前記第３共振部用反射鏡１８を移動させる構成である為、前記第２共振部用駆動部１７、前記第３共振部用駆動部１９、前記第２共振部用反射鏡１６、前記第３共振部用反射鏡１８のガイド機構が必要となり、部品点数が多く、機構が複雑である。又、前記第２共振部用反射鏡１６、前記第３共振部用反射鏡１８の停止位置は共振軸に影響を及ぼし、本来シングルモードであった基本波の横モードがマルチモードに劣化、或は赤、緑、黄用の波長変換用光学部材（例えば、ＫＴＰ：ＫＴｉＯＰＯ4 リン酸チタニルカリウム）に対する角度位相整合条件が変化する等してレーザ光線の射出効率に大きく影響する為、高精度が要求される。

この為、高精度が要求されるガイド機構、制御系等が必要となり、機構が複雑になる等製作コストが掛るという問題があった。

特開２００２−１５１７７４号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、複数の波長のレーザ光線を射出可能であり、簡単な構成で切換えが可能であり、低コストで而も高精度を維持し、射出効率の向上が可能な固体レーザ装置を提供するものである。

本発明は、共有光軸部分を有すると共に光軸分離手段によって分離される第１光軸と第２光軸と、前記第１光軸上に構成された第１共振器と、前記第２光軸上に構成された第２共振器と、前記共有光軸部分には前記第１共振器、第２共振器共通の出力鏡と中間鏡とを具備し、前記出力鏡と中間鏡との間に波長変換部を設け、該波長変換部は可動体と該可動体に複数の結晶軸調整機構を介して設けられた複数の波長変換用光学部材を有し、前記波長変換部は前記可動体を移動して所要の前記波長変換用光学部材を前記共有光軸部分上に位置決め可能とした固体レーザ装置に係り、又前記波長変換用光学部材の１つは第１共振器の第１基本波のＳＨＧを発振し、前記波長変換用光学部材の１つは第２共振器の第２基本波のＳＨＧを発振し、前記波長変換用光学部材の１つは前記第１基本波と前記第２基本波の和周波又は差周波を発振する固体レーザ装置に係り、又前記波長変換用光学部材は温度冷却手段と共に結晶支持体にそれぞれ支持され、該結晶支持体は前記結晶軸調整機構を介して前記可動体に設けられた固体レーザ装置に係り、又前記可動体は光軸と交差する方向にスライドする可動スライド体である固体レーザ装置に係り、又前記可動体は光軸と交差する方向に回転する可動回転体である固体レーザ装置に係り、更に又前記結晶支持体は、傾斜調整板に回転可能に設けられ、該傾斜調整板は前記可動スライド体に傾斜可能に設けられた固体レーザ装置に係るものである。

本発明によれば、共有光軸部分を有すると共に光軸分離手段によって分離される第１光軸と第２光軸と、前記第１光軸上に構成された第１共振器と、前記第２光軸上に構成された第２共振器と、前記共有光軸部分には前記第１共振器、第２共振器共通の出力鏡と中間鏡とを具備し、前記出力鏡と中間鏡との間に波長変換部を設け、該波長変換部は可動体と該可動体に複数の結晶軸調整機構を介して設けられた複数の波長変換用光学部材を有し、前記波長変換部は前記可動体を移動して所要の前記波長変換用光学部材を前記共有光軸部分上に位置決め可能としたので、出力するレーザ光線の波長を変換する場合は、波長変換用光学部材のみを移動すればよく、共振軸に殆ど変更はないので射出効率は低下することがない。

又本発明によれば、前記波長変換用光学部材は温度冷却手段と共に結晶支持体にそれぞれ支持され、該結晶支持体は前記結晶軸調整機構を介して前記可動体に設けられたので、複数の波長変換用光学部材に対して個々の調整が可能であると共に個々に温度制御が可能で高出力のレーザ光線の射出が可能である等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１、図２に於いて、本発明に係る固体レーザ装置の基本構成について説明する。

第１光軸２０上に第１集光レンズユニット２１、第１凹面鏡２２、第１固体レーザ媒質（第１レーザ結晶）２３、中間鏡２４、非線形光学媒質から構成される波長変換部(ＮＬＯ)２５、出力鏡２６を配設する。前記第１集光レンズユニット２１と対向してＬＤ発光器２７が配設され、該ＬＤ発光器２７から発せられるレーザ光線４１は前記第１集光レンズユニット２１に入射される。

前記第１固体レーザ媒質２３と中間鏡２４との間で前記第１光軸２０と、例えば９０°で交差する第２光軸２９上に第２集光レンズユニット３１、第２凹面鏡３２、第２固体レーザ媒質（第２レーザ結晶）３３を配設し、前記第１光軸２０と前記第２光軸２９とが交差する位置には偏光ビームスプリッタ３４が配設される。前記第２光軸２９は前記偏光ビームスプリッタ３４により屈曲され、該偏光ビームスプリッタ３４と前記出力鏡２６との間を前記第１光軸２０と共用している。而して、前記波長変換部２５は前記第１光軸２０と第２光軸２９の共有光軸部分に配置される。又前記偏光ビームスプリッタ３４は前記第１光軸２０と前記第２光軸２９の光軸分離手段として機能する。

前記第２集光レンズユニット３１と対向してＬＤ発光器３５が配設され、該ＬＤ発光器３５から発せられるレーザ光線４２は前記第２集光レンズユニット３１に入射される。

前記第１凹面鏡２２と前記出力鏡２６間で第１基本波の波長λ1 用の第１共振器３０が構成され、前記第２凹面鏡３２と前記出力鏡２６間で第２基本波の波長λ2 の第２共振器３７が構成される。

前記第１凹面鏡２２は励起光である波長λを高透過で、第１基本波の波長λ1 については高反射であり、前記中間鏡２４は波長λ1 、第２基本波の波長λ2 について高透過であり、波長変換光の波長λ3 ［（和周波（ＳＦＭ）或は差周波（ＤＦＭ）、又はＳＨＧ1 （λ1 ／２）、ＳＨＧ2 （λ2 ／２）］については高反射であり、前記出力鏡２６は波長λ1 、λ2 については高反射であり、波長変換光の波長λ3 ［（和周波（ＳＦＭ）或は差周波（ＤＦＭ）、又はＳＨＧ1 （λ1 ／２）、ＳＨＧ2 （λ2 ／２）］については高透過である。又、前記第２凹面鏡３２は、励起光である波長λについては高透過で、第２基本波の波長λ2 については高反射となっており、前記偏光ビームスプリッタ３４はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する様になっている。

上記構成に於いて、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５が発するレーザ光線４１，４２は励起光としてλ＝８０９ｎｍの波長を有し、前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３として１３４２ｎｍ、１０６４ｎｍの発振線を有するＮｄ：ＹＶＯ4 が使用され、前記第１固体レーザ媒質２３は前記ＬＤ発光器２７から発せられるレーザ光線４１が直線Ｐ偏光となる様に角度調整され、又前記第２固体レーザ媒質３３は前記ＬＤ発光器３５から発せられるレーザ光線４２が直線Ｓ偏光となる様に角度調整されている。

尚、レーザ結晶としては、Ｎｄ：ＹＶＯ4 の他に、Ｎｄ3+イオンをドープしたＹＡＧ（イットリウム アルミニウム ガーネット）等が採用され、ＹＡＧは、９４６ｎｍ、１０６４ｎｍ、１３１９ｎｍ等の発振線を有している。又、発振線が７００〜９００ｎｍのＴｉ（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）等を使用することができる。

前記波長変換部２５に用いられる波長変換用光学部材としてＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 リン酸チタニルカリウム）が使用される。該波長変換部２５は複数の波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃから構成され、それぞれ和周波ＳＦＭ（又は差周波ＤＦＭ）、ＳＨＧ1 （λ1 ／２）、ＳＨＧ2 （λ2 ／２）用に光軸に対する結晶の角度が調整されている。

尚、前記波長変換用光学部材としてはＫＴＰの他に、ＢＢＯ（β−ＢａＢ2 Ｏ4 β型ホウ酸バリウム）、ＬＢＯ（ＬｉＢ3 Ｏ5 トリホウ酸リチウム）、ＫＮｂＯ3 （ニオブ酸カリウム）等も採用される。又、周期分極反転素子（ＰＰＬＮ；Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）等でも構わない。

前記波長変換部２５は波長切換え手段３６に支持され、該波長切換え手段３６は前記波長変換部２５を共有光軸部分に対して直角方向に移動可能であり、前記波長変換用光学結晶２５ａ、波長変換用光学結晶２５ｂ、波長変換用光学結晶２５ｃを個別に前記共有光軸部分上に位置決め可能となっている。

上記した固体レーザ装置の構成で、前記第１共振器３０と第２共振器３７とは前記中間鏡２４、波長変換部２５、出力鏡２６以外は分離した構成となっているので、前記ＬＤ発光器２７から前記第１共振器３０内に入射したレーザ光線４１は図中では前記第１凹面鏡２２と偏光ビームスプリッタ３４との間に集光点を形成し、この集光点が前記第１固体レーザ媒質２３内又は近傍となる位置に設けられる。又、同様に前記ＬＤ発光器３５から前記第２共振器３７に入射したレーザ光線４２は図中では前記第２凹面鏡３２と偏光ビームスプリッタ３４との間に集光点を形成し、この集光点が前記第２固体レーザ媒質３３内又は近傍となる位置に設けられる。

前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３の励起効率は、レーザ光線のエネルギ密度、或は偏光方向に影響されるが、前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３の位置調整は個々に行えるので、最適な位置に設定でき、又偏光方向の調整についても、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５それぞれ個別に行えるので、調整が容易である。又、光学部材の位置調整、例えば前記第１凹面鏡２２、第２凹面鏡３２の光軸合せについても、一方の調整が他方に影響しないので、一方の調整を完了した後、他方が調整できる等調整が容易である。更に、２つの励起光の偏光を平行或は直交させることが可能な為、波長変換用光学結晶に制限はなく、全ての波長変換用光学結晶の使用が可能である。

又、前記第１光軸２０、第２光軸２９の共有部分を完全に合致させることが可能であり、又完全に合致させることで、前記波長変換用光学結晶２５ａの変換効率が向上する。更に、前記波長変換部２５を移動して、前記波長変換用光学結晶２５ａ、波長変換用光学結晶２５ｂ、波長変換用光学結晶２５ｃの切換えを行った場合でも、前記第１共振器３０、第２共振器３７の共振軸は変化しないので、発振効率が低下することはない。

上記した構成で前記第１固体レーザ媒質２３には前記ＬＤ発光器２７からのレーザ光線４１、前記第２固体レーザ媒質３３には前記ＬＤ発光器３５からのレーザ光線４２が単独で入射するので、前記第１固体レーザ媒質２３、第２固体レーザ媒質３３に掛る負荷が少なく、又２組のＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５からのレーザ光線４１，４２により波長変換光が得られるので高出力となる。

以下、図３〜図５を参照してレーザ光線の射出状態について説明する。尚、図３〜図５中、中間鏡２４は省略している。

先ず、和周波変換用の波長変換用光学結晶２５ａが共有光軸部分に挿入された状態を図３を参照して説明する。

前記ＬＤ発光器２７から射出されたレーザ光線４１は前記第１集光レンズユニット２１により前記第１固体レーザ媒質２３に集光し、該第１固体レーザ媒質２３によりＰ偏光の第１基本波の波長λ1 ＝１３４２ｎｍに変換され、前記偏光ビームスプリッタ３４を透過して前記第１凹面鏡２２と前記出力鏡２６間で発振される。又、前記ＬＤ発光器３５から射出されたレーザ光線４２は前記第２集光レンズユニット３１により前記第２固体レーザ媒質３３に集光し、該第２固体レーザ媒質３３によりＳ偏光の第２基本波の波長λ2 ＝１０６４ｎｍに変換され、該第２基本波の波長λ2 は前記偏光ビームスプリッタ３４で反射され、前記第２凹面鏡３２と前記出力鏡２６間で発振される。

更に、第１基本波の波長λ1 、第２基本波の波長λ2 のレーザ光線が前記波長変換用光学結晶２５ａを透過することで、５９３ｎｍの和周波が発生し、前記中間鏡２４に向かう波長５９３ｎｍのレーザ光線は、前記中間鏡２４で反射され、前記出力鏡２６より波長５９３ｎｍ（オレンジ色）のレーザ光線として射出される。

次に、前記波長切換え手段３６により、前記波長変換用光学結晶２５ｃが共有光軸部分に挿入され、ＳＨＧ1 （λ1 ／２）として６７１ｎｍ（赤色）のレーザ光線を照射する場合を図４を参照して説明する。

前記ＬＤ発光器３５を停止して、前記ＬＤ発光器２７からの励起光の波長λ（レーザ光線４１）のみを入射させる。この場合、前記第１共振器３０のみが作用する。励起光の波長λは、前記第１固体レーザ媒質２３によりＰ偏光の基本波の波長λ１に変換され、該第１基本波の波長λ１は前記偏光ビームスプリッタ３４を透過し、前記第１凹面鏡２２と前記出力鏡２６間で発振し、前記波長変換用光学結晶２５ｃによりＳＨＧ1 （λ1 ／２）に波長変換され、前記出力鏡２６を透して射出される。

又、前記波長切換え手段３６により、前記波長変換用光学結晶２５ｂが共有光軸部分に挿入され、ＳＨＧ2 （λ2 ／２）として５３２ｎｍ（緑色）のレーザ光線を照射する場合を図５を参照して説明する。

前記ＬＤ発光器２７を停止して、前記ＬＤ発光器３５からの励起光の波長λ（レーザ光線４２）のみを入射させる。この場合、前記第２共振器３７のみが作用する。励起光の波長λは、前記第２固体レーザ媒質３３によりＳ偏光の第２基本波の波長λ2 に変換され、前記偏光ビームスプリッタ３４で反射され、前記第２凹面鏡３２と前記出力鏡２６間で発振し、第２基本波の波長λ2 は前記波長変換用光学結晶２５ｂによりＳＨＧ2 （λ2 ／２）に波長変換され、前記出力鏡２６を透して射出される。

而して、前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃの選択と、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５のＯＮ／ＯＦＦ制御で３種類の波長のレーザ光線を射出することができる。

又、前記中間鏡２４、出力鏡２６を省略し、前記波長変換用光学結晶２５ａの図２中左端面に第１基本波の波長λ1 、第２基本波の波長λ2 については高透過であり、５９３ｎｍの和周波λ3 については高反射の反射膜を形成し、前記波長変換用光学結晶２５ａの右端面には波長λ1 ，λ2 については高反射であり、波長変換光の前記和周波（５９３ｎｍ）のλ3 については高透過の反射膜を形成してもよい。

又、前記波長変換用光学結晶２５ｃの左端面に波長λ1 については高透過であり、６７１ｎｍのＳＨＧ1 については高反射の反射膜を形成し、前記波長変換用光学結晶２５ｂの右端面には波長λ1 、波長λ2 については高反射であり、ＳＨＧ1 （６７１ｎｍ）の波長λ3 については高透過の反射膜を形成してもよい。

又、前記波長変換用光学結晶２５ｂについては左端面に波長λ2 については高透過であり、５３２ｎｍのＳＨＧ2 については高反射の反射膜を形成し、前記波長変換用光学結晶２５ｂ右端面には波長λ1 ，λ2 については高反射でありＳＨＧ2 （５３２ｎｍ）の波長λ3 については高透過の反射膜を形成する様にしてもよい。

前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃの両端面に上記した反射膜を形成することで、前記中間鏡２４、出力鏡２６を省略でき小型化が可能となる。尚、上記説明では波長変換用光学結晶２５ａは和周波用であったが、差周波用としてもよい。

図６〜図８に於いて、前記波長切換え手段３６、特に波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃの支持機構について説明する。

固体レーザ装置のベース４３にスライドガイド４４を介して板状の可動スライド体４５が前記第１光軸２０、第２光軸２９の共有部分に対して直角方向にスライド可能に設けられ、前記可動スライド体４５には以下に述べる結晶軸調整機構４６が設けられている。前記可動スライド体４５には図示しないスライドアクチュエータが連結されている。例えば、モータの回転によって回転される螺子ロッドが前記可動スライド体４５に螺合し、螺子ロッドの回転で前記可動スライド体４５が共有部分に対して直角方向に移動する等である。尚、前記可動スライド体４５は共有部分に対して直交してなくとも交差していればよい。

前記可動スライド体４５の上面に円筒座４７が固着され、該円筒座４７は上面が円筒面となったシリンダレンズ形状をしており、円筒面の中心線は前記第１光軸２０、前記第２光軸２９の共有部分と直交する。

前記可動スライド体４５、前記円筒座４７を貫通する通孔４８ａ，４８ｂ，４８ｃが設けられ、該通孔４８ａ，４８ｂ，４８ｃは前記可動スライド体４５のスライド方向に所定の間隔で配置され、各通孔４８ａ，４８ｂ，４８ｃ毎に結晶支持体４９ａ，４９ｂ，４９ｃが設けられる。

該結晶支持体４９ａ，４９ｂ，４９ｃは同一形状をしており、以下は結晶支持体４９ａについて説明する。

該結晶支持体４９ａは、フランジ付き円柱形状をしており、傾斜調整板５１ａに該傾斜調整板５１ａを貫通し、更に前記通孔４８ａを貫通する様に設けられ、前記結晶支持体４９ａの中心線を中心に回転可能に設けられており、該結晶支持体４９ａの下端には結晶支持体冷却手段、例えばペルチェ素子５０ａを介して結晶ホルダ５３ａが取付けられている。該結晶ホルダ５３ａは金属製、好ましくは銅、アルミニウム等の熱伝導性のよい金属製であり、前記波長変換用光学結晶２５ａが埋設されている。前記波長変換用光学結晶ホルダ４９ａの中心線が前記共有部分と交差する場合に、前記波長変換用光学結晶２５ａの中心は前記共有光軸部分と合致する様になっており、前記波長変換用光学結晶２５ａは前記中間鏡２４と前記出力鏡２６との間に位置決めされる。

前記傾斜調整板５１ａの下面には円筒凹部が形成され、該円筒凹部は前記円筒座４７に摺動可能に嵌合している。前記傾斜調整板５１ａの両端部には傾斜調整螺子５２，５２が貫通し、該傾斜調整螺子５２は前記可動スライド体４５と螺合し、２本の傾斜調整螺子５２の一方を弛め、一方を締めることで、前記傾斜調整板５１ａの傾斜、即ち前記結晶支持体４９ａの傾斜を調整可能となっている。

前記波長変換用光学結晶２５ａは図８に示される様に、前記結晶支持体４９ａの中心線を中心に回転可能であり、前記円筒座４７の円筒面に沿って傾斜可能となっている。

而して、前記結晶支持体４９ａの回転、傾斜により前記波長変換用光学結晶２５ａの最適な状態に結晶位置が調整され、又同様に前記波長変換用光学結晶２５ｂ，２５ｃについても結晶位置が調整される。前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃの調整が完了すると前記結晶支持体４９ａ，４９ｂ，４９ｃの固定が行われる。

前記可動スライド体４５が図示しないスライドアクチュエータにより移動され、前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃのいずれかが前記共有光軸部分上に位置決めされる。前記結晶支持体４９ａ，４９ｂ，４９ｃを一体にスライドさせるので、位置決めの再現性は高く、又前記可動スライド体４５の移動で前記第１光軸２０、第２光軸２９等の共振軸には影響を与えないので、前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃを交換したことによる出力の低下は殆ど見られない。

図９、図１０により他の波長切換え手段３６について説明する。尚、図９、図１０中、図６〜図８中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

前記第１光軸２０、前記第２光軸２９の共有光軸部分と平行な回転軸５５に断面が正三角形の可動回転体５６を固着する。前記回転軸５５は、前記可動回転体５６の図形中心を貫通している。尚、前記回転軸５５は必ずしも共有光軸部分と平行でなくてもよく、前記回転可動体５６が共有光軸部分と交差する方向に回転すればよい。

該可動回転体５６の前記回転軸５５と平行な３面の各面に結晶軸調整機構５７ａ，５７ｂ，５７ｃを介して波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃを取付ける。前記結晶軸調整機構５７ａ，５７ｂ，５７ｃは同一構造であるので、以下は結晶軸調整機構５７ａについて説明する。

傾斜調整基板５８ａは４本の締め螺子５９によって前記可動回転体５６に取付けられ、又前記締め螺子５９に対応して４本の押し螺子６１が前記傾斜調整基板５８ａに設けられている。又、該傾斜調整基板５８ａに中心軸６２ａを介して結晶支持体６３ａが回転可能に設けられ、該結晶支持体６３ａからは調整摘み６４ａが突設されている。前記結晶支持体６３ａは固定螺子６５によって前記傾斜調整基板５８ａに固定される様になっており、前記固定螺子６５が前記結晶支持体６３ａを貫通する孔は該結晶支持体６３ａが所要角度回転できる様に長孔となっている。

前記結晶支持体６３ａの上端にペルチェ素子５０ａを介して結晶ホルダ５３ａが取付けられ、該結晶ホルダ５３ａに波長変換用光学結晶２５ａが保持されている。

前記可動回転体５６は図示しない回転アクチュエータ、例えばパルスモータ等位置決め可能なモータによって回転され、１２０°の回転位置で位置決めが可能となっている。又、位置決めされた状態では、例えば波長変換用光学結晶２５ａが前記共有光軸部分上に位置する様になっている。

前記４本の締め螺子５９を締め或は弛め、前記４本の押し螺子６１を弛め或は締めることで前記傾斜調整基板５８ａを前記可動回転体５６の取付け面に対して２方向の傾斜調整が行え、前記固定螺子６５を弛めた状態で前記調整摘み６４ａにより前記結晶支持体６３ａを回転でき、前記波長変換用光学結晶２５ａの光軸に対する傾斜を調整できる。尚、前記結晶支持体６３ａの調整後は前記固定螺子６５により前記結晶支持体６３ａを前記傾斜調整基板５８ａに固定する。

尚、前記波長変換用光学結晶２５ｂ，２５ｃについても光軸に対して同様に結晶の角度調整が行える。

前記可動回転体５６を回転して前記波長変換用光学結晶２５ａを共有光軸部分上に位置決めし、前記ＬＤ発光器２７、前記ＬＤ発光器３５を駆動点灯すると前記出力鏡２６からオレンジ色のレーザ光線が射出される（図３参照）。又、前記可動回転体５６を回転して前記波長変換用光学結晶２５ｃを共有光軸部分上に位置決めし、前記ＬＤ発光器２７のみを駆動点灯すると前記出力鏡２６から赤色のレーザ光線が射出され、同様に前記可動回転体５６を回転して前記波長変換用光学結晶２５ｂを共有光軸上に位置決めし、前記ＬＤ発光器３５のみを駆動点灯すると緑色のレーザ光線が射出される。

尚、前記可動回転体５６は断面を正三角形としたが、正四角形以上の正多角形とし、所要の面に前記結晶軸調整機構５７を介して波長変換用光学結晶を取付ける様にしてもよい。

図１１は本実施の形態に於ける制御系を示すブロック図であり、図１１中、図１、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

波長切換え手段３６は駆動源としてモータ６７を有し、該モータ６７がシフト機構コントローラ６８からの制御信号により駆動され、前記波長変換部２５をスライド、或は回転させて波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃの切換えを行う。

又、該波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃにはそれぞれサーミスタ６９ａ，６９ｂ，６９ｃが設けられており、前記各波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃは前記サーミスタ６９ａ，６９ｂ，６９ｃからの温度検出信号に基づき温度コントローラ７１により前記ペルチェ素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃが独立して制御され、前記波長変換用光学結晶２５ａ，２５ｂ，２５ｃが個々に所定の温度となる様に冷却される。

前記ＬＤ発光器２７、前記ＬＤ発光器３５はそれぞれペルチェ素子等の冷却器７２，７３によって冷却される様になっており、前記ＬＤ発光器２７、前記ＬＤ発光器３５の温度はサーミスタ７４，７５によって検出され、該サーミスタ７４，７５からの温度検出信号によって温度コントローラ７６，７７によって前記冷却器７２，７３が独立して制御され、前記ＬＤ発光器２７、ＬＤ発光器３５は個々に所定の温度に維持される。

前記出力鏡２６から射出されるレーザ光線の一部が分離板７０により分割され、フォトダイオード等の受光素子７８によって受光され、受光結果はＬＤドライバ８０，８１にフィードバックされ、該ＬＤドライバ８０，８１によって射出されるレーザ光線の強度が一定となる様に前記ＬＤ発光器２７、前記ＬＤ発光器３５が独立して制御される様になっている。

尚、上記実施の形態では、第１共振器の光軸と第２共振器の光軸とを分離する光軸分離手段として偏光板を用い、第１基本波と第２基本波とで偏光方向を変え、偏光方向の相違を利用して第１基本波と第２基本波とを分離したが、光軸分離手段として、第１基本波を高透過、第２基本波を高反射の波長分離板を使用し、波長の相違を利用して光軸を分離してもよい。

本発明の実施の形態の光学系の概略構成図である。 本発明の実施の形態の共振器部の構成図である。 本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。 本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。 本発明の実施の形態の作用を示す説明図である。 本発明の実施の形態に於ける波長切換え手段を示す斜視図である。 図６のＡ−Ａ矢視図である。 図６のＢ−Ｂ矢視図である。 本発明の実施の形態に於ける他の波長切換え手段を示す正断面図である。 本発明の実施の形態に於ける他の波長切換え手段を示す側断面図である。 本発明の実施の形態に於ける制御部のブロック図である。 従来の固体レーザ装置を示す構成図である。

符号の説明

１ レーザ発振器
２０ 第１光軸
２２ 第１凹面鏡
２３ 第１固体レーザ媒質
２４ 中間鏡
２５ 波長変換部
２６ 出力鏡
２７ ＬＤ発光器
２９ 第２光軸
３３ 第２固体レーザ媒質
３４ 偏光ビームスプリッタ
３５ ＬＤ発光器
３６ 波長切換え手段
４１ レーザ光線
４２ レーザ光線
４４ スライドガイド
４５ 可動スライド体
４６ 結晶軸調整機構
４７ 円筒座
４９ 結晶支持体
５０ ペルチェ素子
５１ 傾斜調整板
５５ 回転軸
５６ 可動回転体
５８ 傾斜調整基板
６３ 結晶支持体

Claims (6)

1. 共有光軸部分を有すると共に光軸分離手段によって分離される第１光軸と第２光軸と、前記第１光軸上に構成された第１共振器と、前記第２光軸上に構成された第２共振器と、前記共有光軸部分には前記第１共振器、第２共振器共通の出力鏡と中間鏡とを具備し、前記出力鏡と中間鏡との間に波長変換部を設け、該波長変換部は可動体と該可動体に複数の結晶軸調整機構を介して設けられた複数の波長変換用光学部材を有し、前記波長変換部は前記可動体を移動して所要の前記波長変換用光学部材を前記共有光軸部分上に位置決め可能としたことを特徴とする固体レーザ装置。
2. 前記波長変換用光学部材の１つは第１共振器の第１基本波のＳＨＧを発振し、前記波長変換用光学部材の１つは第２共振器の第２基本波のＳＨＧを発振し、前記波長変換用光学部材の１つは前記第１基本波と前記第２基本波の和周波又は差周波を発振する請求項１の固体レーザ装置。
3. 前記波長変換用光学部材は温度冷却手段と共に結晶支持体にそれぞれ支持され、該結晶支持体は前記結晶軸調整機構を介して前記可動体に設けられた請求項１の固体レーザ装置。
4. 前記可動体は光軸と交差する方向にスライドする可動スライド体である請求項１の固体レーザ装置。
5. 前記可動体は光軸と交差する方向に回転する可動回転体である請求項１の固体レーザ装置。
6. 前記結晶支持体は、傾斜調整板に回転可能に設けられ、該傾斜調整板は前記可動スライド体に傾斜可能に設けられた請求項３又は請求項４の固体レーザ装置。

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