JP2012068352A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば、基本波長の光である基本波を非線形光学効果により波長変換して高調波を出力するための波長変換素子を備えた光源装置に関するものである。 The present invention relates to a light source device including, for example, a wavelength conversion element for converting a wavelength of a fundamental wave, which is light of a fundamental wavelength, by a nonlinear optical effect and outputting a harmonic.
従来の光源装置の構成は、以下のような構成となっていた。
すなわち、基本波を出力する基本波レーザ光源と、この基本波レーザ光源からの基本波が入力され、高調波を出力する波長変換部と、この波長変換部を加熱冷却する温度設定部と、この温度設定部を制御する温度制御部と、前記波長変換部からの高調波の出力が目標値となるように前記基本波レーザ光源を制御するレーザ光源制御部と、を備え、このレーザ光源制御部は、温度設定部の温度を変化させて、前記波長変換部から出力される高調波の出力が最大となる時の温度を前記温度測定部より検出して、その温度を位相整合温度とする構成となっていた(例えば、特許文献1参照)。
A conventional light source device has the following configuration.
That is, a fundamental wave laser light source that outputs a fundamental wave, a wavelength conversion unit that receives a fundamental wave from the fundamental wave laser light source and outputs a harmonic, a temperature setting unit that heats and cools the wavelength conversion unit, A temperature control unit that controls a temperature setting unit; and a laser light source control unit that controls the fundamental laser light source so that a harmonic output from the wavelength conversion unit becomes a target value. Is a configuration in which the temperature of the temperature setting unit is changed, the temperature at which the output of the harmonics output from the wavelength conversion unit becomes maximum is detected from the temperature measurement unit, and the temperature is set as the phase matching temperature. (For example, see Patent Document 1).
前記従来例における課題は、光源装置の信頼性が低下することであった。
すなわち、従来技術においては、波長変換素子である波長変換部の変換効率を適切に設定するためには位相整合温度を学習する必要があるが、この学習をおこなう際に波長変換部の出力が極端に低下してしまう現象が発生し、装置の信頼性が低下してしまうことになっていた。発明者は、この原因を鋭意検討した結果、この原因が位相整合温度の学習にあることを発見した。
The problem in the conventional example is that the reliability of the light source device is lowered.
That is, in the prior art, it is necessary to learn the phase matching temperature in order to appropriately set the conversion efficiency of the wavelength conversion unit that is the wavelength conversion element, but the output of the wavelength conversion unit is extremely high when performing this learning. This causes a phenomenon in which the reliability of the apparatus is reduced. As a result of earnest examination of this cause, the inventor has found that this cause lies in learning of the phase matching temperature.
具体的には、この学習は、波長変換部へ基本波を入力した状態で、温度設定部の温度を低温側から高温側に変化させて波長変換部の高調波出力が最大となる温度をサーチし、または高温側から低温側に温度設定部の温度を変化させ波長変換部の高調波出力が最大となる温度をサーチしていたが、位相整合温度付近で温度を高温側から低温側に移行する際に波長変換部の出力が突発的かつ極端に大きくなってしまい、波長変換部を破損してしまうという現象を見出した。
このことによって、光源装置の信頼性が低下するのであった。
Specifically, in this learning, with the fundamental wave input to the wavelength conversion unit, the temperature of the temperature setting unit is changed from the low temperature side to the high temperature side, and the temperature at which the harmonic output of the wavelength conversion unit is maximized is searched. Alternatively, the temperature of the temperature setting unit was changed from the high temperature side to the low temperature side to search for the temperature at which the harmonic output of the wavelength conversion unit was maximum, but the temperature was shifted from the high temperature side to the low temperature side near the phase matching temperature. In doing so, the phenomenon that the output of the wavelength conversion unit suddenly and extremely increases and the wavelength conversion unit is damaged was found.
As a result, the reliability of the light source device is reduced.
本発明は、上記課題を解決するもので、光源装置内部に使用されている波長変換部の破損を防止し、光源装置の信頼性を向上する事を目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent damage to a wavelength conversion unit used inside a light source device and improve the reliability of the light source device.
そして、この目的を達成するために本発明は、基本波を出力する基本波レーザ光源と、この基本波レーザ光源からの基本波を入力し、高調波を出力する波長変換部と、この波長変換部を加熱冷却する温度設定部と、この温度設定部を制御する温度制御部と、前記波長変換部からの高調波の出力が目標値となるように前記基本波レーザ光源を制御するレーザ光源制御部と備え、前記基本波レーザ光源からの前記基本波の発光量を制限する光量制限部が、前記温度制御部の温度制御方向に応じて基本波レーザ光源からの基本波の最大発光量を切り換える構成とし、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention includes a fundamental laser source that outputs a fundamental wave, a wavelength converter that inputs a fundamental wave from the fundamental laser source and outputs a harmonic, and the wavelength converter. A temperature setting unit that heats and cools the temperature control unit, a temperature control unit that controls the temperature setting unit, and a laser light source control that controls the fundamental laser light source so that the harmonic output from the wavelength conversion unit becomes a target value And a light amount limiting unit that limits a light emission amount of the fundamental wave from the fundamental wave laser light source, and switches a maximum light emission amount of the fundamental wave from the fundamental wave laser light source according to a temperature control direction of the temperature control unit. It is a composition, which achieves the intended purpose.
以上のように本発明は、基本波を出力する基本波レーザ光源と、この基本波レーザ光源からの基本波を入力し、高調波を出力する波長変換部と、この波長変換部を加熱冷却する温度設定部と、この温度設定部を制御する温度制御部と、前記波長変換部からの高調波の出力が目標値となるように前記基本波レーザ光源を制御するレーザ光源制御部とを備え、前記基本波レーザ光源からの前記基本波の発光量を制限する光量制限部が、前記温度制御部の温度制御方向に応じて基本波レーザ光源からの基本波の最大発光量を切り換える構成としたものであるので、光源装置内部に使用されている波長変換部の破損を防止する事ができる。 As described above, the present invention provides a fundamental wave laser light source that outputs a fundamental wave, a wavelength conversion unit that inputs a fundamental wave from the fundamental wave laser light source and outputs a harmonic, and heats and cools the wavelength conversion unit. A temperature setting unit, a temperature control unit that controls the temperature setting unit, and a laser light source control unit that controls the fundamental laser light source so that the harmonic output from the wavelength conversion unit becomes a target value, The light quantity limiting unit that limits the emission amount of the fundamental wave from the fundamental laser light source is configured to switch the maximum emission amount of the fundamental wave from the fundamental laser light source according to the temperature control direction of the temperature control unit. Therefore, it is possible to prevent the wavelength conversion unit used inside the light source device from being damaged.
すなわち、本発明においては、前記基本波レーザ光源からの前記基本波の発光量を制限する光量制限部が、前記温度制御部の温度制御方向に応じて基本波レーザ光源からの基本波の最大発光量を切り換えることによって、高調波の突発的な増大を防止することができ、その結果として、光源装置内部に使用されている波長変換部の破損を防止する事ができるのである。 That is, in the present invention, the light quantity limiting unit that limits the light emission amount of the fundamental wave from the fundamental laser light source is the maximum emission of the fundamental wave from the fundamental laser light source according to the temperature control direction of the temperature control unit. By switching the amount, a sudden increase in harmonics can be prevented, and as a result, damage to the wavelength conversion unit used in the light source device can be prevented.
以下に、本発明の一実施形態を図面とともに詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における光源装置の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the light source device according to Embodiment 1 of the present invention.
図1に示すように、基本波レーザ光源101は、半導体レーザ102とYbドープファイバを用いたファイバ103、全反射ファイバブラッググレーティング104(以下、全反射FBG104と略記する)と、一部ファイバブラッググレーティング105(以下、一部反射FBG105と略記する)とで構成される。半導体レーザ102が出力するレーザ光は、全反射FBG104に入射し、ファイバ103を介して、全反射FBG104と一部反射FBG105間で共振される。その結果、半導体レーザ102からファイバ103に入射された光は励起され、スペクトル幅が狭帯域化した基本波106として、一部反射FBG105から出力される。
As shown in FIG. 1, a fundamental
本実施形態においては、基本波レーザ光源101として、波長915nm程度のレーザ光を出力する半導体レーザ102を用い、その波長915nmのレーザ光を全反射FBG104と一部反射FBG105間で共振させて、一部反射FBG105から波長1064nmの光を出力するように構成した。
In the present embodiment, a
すなわち、本実施形態において、基本波レーザ光源101から出力される基本波106は、波長1064nmのレーザ光を用いた。
That is, in this embodiment, the
基本波レーザ光源101が出力した基本波106は、反射ミラー107および反射ミラー108を経由し、集光レンズ109により、非線形光学結晶にて構成された波長変換部110へ集光される。本実施形態においては、非線形光学結晶として、分極反転構造を形成したMgO:LiNbO3結晶素子(MgLN素子)を用いた。この構造の波長変換部110に入力された基本波106は、波長変換部110を通過すると、基本波106の一部が第2高調波111(以下、高調波111と記述する)に変換される。この高調波111は、高調波111に変換されなかった基本波106とともに波長変換部110から出力される。
The
波長変換部110から出力された高調波111と高調波111に変換されなかった基本波106は、再コリメートレンズ112により平行光あるいは適当なNAに調整される。
The
再コリメートレンズ112を通過した高調波111と高調波111に変換されなかった基本波106は、波長フィルタ114を用いて高調波111と基本波106を帯域分離する。このとき、高調波111に変換されなかった基本波106は、波長フィルタ114を通過し、IR吸収体118によって吸収される。一方、高調波111は、波長フィルタ114を反射し、モニタリングフィルタミラー117へ出力される。すなわち、波長フィルタ114は、高調波111の成分のみを出力することができる。
The
また、波長変換部110は、アルミ台等の保持部材で保持され、所定の設定温度に保温できるように温度設定部115の上に配置されている。本実施形態においては、温度設定部115は、高精度の温度調整が可能なペルチェ素子にて構成されている。更に、波長変換部110の温度はサーミスタなどの温度センサ116で検出され、温度制御部400へと伝達される。温度制御部400は、温度センサ116の出力した温度信号が設定温度になるように、温度設定部115への駆動電流の増減や駆動電流の極性の反転を制御する。また、温度設定部115は、温度制御部400が出力した駆動電流によって、波長変換部110を加熱冷却して、設定された所定の温度になるように制御することができる。
The
波長フィルタ114によって分離された高調波111のうち、モニタリングフィルタミラー117によって反射した一部の光が光検出部113に入力される。一方、大部分の高調波111は、モニタリングフィルタミラー117を通過して、光ファイバや導光板(図示せず)などで、光源装置の出力として、治療位置や加工位置に導光される。
Among the
光検出部113は、入力された高調波111の光量を検出し、電気信号(以下、この電気信号を光量検出信号と記述する)に変換して出力する。光検出部113が出力した光量検出信号は、レーザ光源制御部300に入力される。このレーザ光源制御部300によって、基本波レーザ光源101は、レーザ光源駆動部150を介して高調波111の出力を一定にするAPC(Auto Power Control)制御を行う。
[APC制御の説明]
このAPC制御の詳細を、図2を用いて説明する。
The
[Description of APC control]
Details of the APC control will be described with reference to FIG.
図2は、本発明の実施の形態1におけるレーザ光源制御部300の構成を示したブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of laser light
図2に示すように、光検出部113から出力された光量検出信号は、レーザ光源制御部300に内蔵のAD変換器308でデジタル信号に変換され、差動演算器301に入力される。また、目標光量設定部としてのCPU部200にて設定された高調波111の目標値も、差動演算器301に入力される。
As shown in FIG. 2, the light amount detection signal output from the
この差動演算器301は、前述のデジタル信号化された光量検出信号と高調波111の目標値の差分を計算し、その差分を誤差信号として出力する。出力された誤差信号は、逓倍器であるゲイン調整部302でゲイン調整される。ゲイン調整された誤差信号(以下、光誤差出力と記述する)は、2つの信号に分岐されている。
The differential
一方の光誤差出力は、適当な周波数特性とDレンジを確保するように、乗算器、加算器、遅延器で構成されたデジタルフィルタ303内部にて、比例補償304や積分補償305や位相補償306を行い出力され、この出力された光誤差出力は、DA変換器307を介して光量制限部700にレーザ駆動信号として伝達される。光量制限部700に伝達されたレーザ駆動信号は、適正な駆動リミット(後述する)に制限されレーザ駆動部150に伝達される。
One optical error output has
レーザ光源駆動部150は、レーザ光源制御部300から光量制限部700を介して入力されたレーザ駆動信号をパワーMOSなどで構成された駆動回路によって電流増幅し、基本波レーザ光源101の励起光源である半導体レーザ102の出力を増減する。すなわち、レーザ光源駆動部150の出力した電流によって、基本波レーザ光源101が出力した基本波106の光量が制御される。その結果として、波長変換部110から出力される高調波111の光量が、設定した目標値となるように制御することができる。
The laser light
なお、本実施形態においては、波長フィルタ114によって分離された高調波111を用いて、このAPC制御を行ったが、波長フィルタ114により分離された基本波106、の一部を検出して、その検出された光量が目標値に対して所定の関係となるように、レーザ光源制御部300で基本波レーザ光源101のAPC制御を行うこともできる。
[温度制御部の説明]
次に、温度制御部400の詳細を、以下に説明する。
In the present embodiment, the APC control is performed using the
[Explanation of temperature controller]
Next, details of the
図3は、本発明の実施の形態1における温度制御部400の構成を示すブロック図である。温度制御部400は、CPU部200からの設定温度を、温度制御部400内蔵のDA変換器401でアナログ値に変換する。この変換したアナログ値と、温度設定部115に取り付けられた温度センサ116より得られる波長変換部110の現在の温度との差分を差動演算器403によって計算し、その計算結果を温度誤差信号として、ゲイン調整部402に出力する。温度誤差信号は、ゲイン調整部402で増幅し、駆動電流の増減や駆動電流の極性の反転の制御がされ、温度設定部115に出力される。温度設定部115は、このゲイン調整部402で増幅された温度誤差信号を用いて、波長変換部110が設定温度になるように、加熱冷却を行い、波長変換部110を所定の設定温度に維持する温度制御を行う。
[光量制限部の説明]
次に、光量制限部700の詳細を、図1および図4、図5、図6を用いて説明する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of
[Explanation of light intensity limiter]
Next, details of the light
図4は、本発明の実施の形態1における光量制限部700の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the light
また、図5は、本発明の実施の形態1における基本波106の光量が一定の場合の波長変換部110の温度と高調波111の出力との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the temperature of the
また、図6は、本発明の実施の形態1におけるAPC制御における波長変換光出力特性図である。 FIG. 6 is a wavelength-converted light output characteristic diagram in APC control according to Embodiment 1 of the present invention.
図1および図4に示すとおり、レーザ光源制御部300より伝達されたレーザ駆動信号は非破損光量判断部702に入力される。非破損光量判断部702は、あらかじめ記憶されている非破損光量を非破損光量記憶部701より読み出してレーザ駆動信号と比較する。
As shown in FIGS. 1 and 4, the laser drive signal transmitted from the laser light
ここで、非破損光量について詳しく説明する。
一般的に、半導体レーザ102は出力できる光量に限界があり、限界を超えた駆動電流が印加されると破損されてしまう。そのため、半導体レーザ102の駆動限界を超えないように駆動電流を制限する必要があり、この制限により基本波レーザ光源101から出力できる基本波106の最大光量が決定される。この半導体レーザ102を破損しない光量(非破損光量)を第1の最大発光量として非破損光量記憶部701は記憶している。
Here, the non-damaged light amount will be described in detail.
In general, the
また、波長変換部110は、分極反転構造を形成したMgO:LiNbO3結晶素子(MgLN素子)を使用したものであるが、高調波が所定光量以上発生すると素子自身が破損してしまうという、波長変換素子固有の破損耐性(以下、素子破損耐性という)がある。そのため、レーザ光源制御部300は高調波111が素子破損耐性の光量未満になるよう制御し、波長変換部110の破損を防止する必要がある。本実施の形態のMgLN素子のグリーン光量に対する素子破損耐性の光量は一般的に2[W]〜3[W]程度である。
Further, the
グリーン光量すなわち高調波111の光量は、
高調波111の光量[W] = 基本波の光量[W] × 波長変換効率
で、求めることができる。
The amount of green light, that is, the amount of
The amount of harmonics 111 [W] = the amount of fundamental waves [W] × wavelength conversion efficiency.
図5に示すとおり、波長変換部110は基本波106が一定光量の場合に波長変換部110の温度によって高調波出力すなわち波長変換効率が変化し、その波長変換効率が位相整合温度で最大となっている。
As shown in FIG. 5, when the
仮に、この波長変換部110の位相整合状態の波長変換効率(以下、最大波長変換効率という)が20%である場合では、基本波106が10[W]以上入力された場合、高調波111の光量が2[W]以上発生することとなり、素子破損の可能性がある。この最大波長変換効率のときの素子破損の可能性がある基本波106の光量は、
基本波の光量[W] = 素子破損耐性の高調波光量[W] ÷ 最大波長変換効率
で、求めることができ、この基本波の光量を第2の最大発光量(第2の非破損光量)として非破損光量記憶部701は記憶している。
If the wavelength conversion efficiency in the phase matching state of the wavelength conversion unit 110 (hereinafter referred to as the maximum wavelength conversion efficiency) is 20%, when the
Light quantity of fundamental wave [W] = Harmonic light quantity [W] of element damage tolerance ÷ Maximum wavelength conversion efficiency can be obtained, and the light quantity of this fundamental wave is calculated as the second maximum light emission quantity (second non-damaged light quantity). Is stored in the non-damaged light
一般的に、この波長変換部110の素子破損の可能性を無くすためには、基本波106の光量を最大波長変換効率の時でも高調波111が素子破損耐性を越えないように制限すれば良い。しかし、波長変換部110の温度が位相整合状態からはずれて変換効率が減少した場合に基本波106の光量が不足して目標光量の高調波111を得られなくなる可能性がある。
In general, in order to eliminate the possibility of element damage of the
すなわち、変換効率の減少(位相整合温度に対する温度誤差)に対して所望の高調波111を得るには、基本波106の光量を第2の最大発光量より十分大きくしてAPC制御の制御マージンを確保することが望まれる。
その一方で波長変換部110の素子破損耐性を超える高調波111が発生することによる破損リスクが高まるという関係がある。
That is, in order to obtain a desired harmonic 111 with respect to a decrease in conversion efficiency (temperature error with respect to the phase matching temperature), the amount of light of the
On the other hand, there is a relationship that the risk of breakage due to generation of
非破損光量判断部702は、レーザ駆動信号が第1の最大発光量以上の場合はレーザ駆動信号を第1の最大発光量以下に制限する。第1の最大発光量以下に制限されたレーザ駆動信号と第2の最大発光量は光量制限指令部704に伝達される。
The non-damaged light
一方、CPU部200より温度制御部400に伝達された設定温度は、温度方向判断部703にも伝達される。温度方向判断部703は、現在の設定温度から設定温度が変化した場合に、その変化が加熱方向なのか冷却方向なのかを判断して光量制限指令部704に伝達する。
On the other hand, the set temperature transmitted from the
光量制限指令部704は、非破損光量判断部702からの第1の最大発光量以下に制限されたレーザ駆動信号と第2の最大発光量、および温度方向判断部703からの温度方向から、設定温度の変化が冷却方向の時は第1の最大発光量以下に制限されたレーザ駆動信号を第2の最大発光量以下に制限する。この理由を以下に詳しく説明する。
The light amount
図6は波長変換部110の温度を位相整合温度より低温側の点Aから高温側の点Eへ変化させた場合および高温側の点Eから低温側の点Aに変化させた場合の高調波111の出力光量の変化を表している。図中の点線aは、APC制御による目標光量を示しており、図中の点線bは波長変換部110の素子破損耐性の光量を示している。また、図中の区間BFCは基本波106が第1の最大発光量状態での高調波111の理論出力を示している。
[点Aから高温側に変化させた場合の説明]
波長変換部110の温度が位相整合温度より低い点Aの場合、APC制御により基本波106は第1の最大発光量に達しているが、高調波111は所望の光量を得られておらずAPC制御が破綻している状態である。この状態で、波長変換部110の温度を上げると、区間A−B−C−D−Eの示すように高調波111の出力が変化する(以下、通常特性という)。
FIG. 6 shows harmonics when the temperature of the
[Explanation when changing from point A to high temperature side]
When the temperature of the
区間A−Bでは、波長変換部110の温度が上昇し位相整合温度に近づくため、変換効率が増加し高調波111の出力も増加する。このとき、波長変換部110は、一般的に基本波106や高調波111の一部を吸収して熱に変換(以下、光吸収という)するため、基本波106や高調波111の光量変化が素子自体の温度を変化させてしまう特徴を有する。また、光吸収は、可視光の存在によって赤外光の吸収が増える現象(Green Induced Infra−red absorption:以下、GRIIRAと略す)によりさらに波長変換部110の温度が上昇し、変換効率の増加が加速されていると推定される。区間B−Cでは、APC制御が可能な領域であり、高調波111が目標光量一定となるように基本波106の光量が制御されている。このAPC制御可能な領域は、前述のとおり基本波106の光量が大きいほど変換効率の減少に対して余裕を持ちAPC制御可能な領域すなわち区間B−Cを広くすることができる。
In the section AB, the temperature of the
区間C−D−Eでは、波長変換部110の変換効率が減少し、基本波106が第1の最大発光量に達しているが、APC制御が破綻し高調波111の出力が減少している。
[点Eより低温側に変化させた場合の説明]
一方、波長変換部110の温度を位相整合温度より高い点Eの温度の場合から波長変換部110の温度を下げた場合の説明をする。
In the section C-D-E, the conversion efficiency of the
[Explanation when changing from point E to lower temperature]
On the other hand, the case where the temperature of the
点Eでは、基本波106はAPC制御が破綻し第1の最大発光量が入力されている。この状態で温度を下げると、区間E−D−C−B−Aの通常特性で高調波111の出力が変化する場合と、区間E−D−Gと変化し点Gのところで波長変換部110が破損する場合とが発生した。
At point E, the
波長変換部110が破損する場合は、第1の最大発光量が、
第2の最大発光量(= 素子破損耐性の高調波光量[W] ÷ 最大波長変換効率)を超える場合であった。
When the
It was a case where the second maximum light emission amount (= higher harmonic light amount [W] ÷ maximum wavelength conversion efficiency) of device damage resistance was exceeded.
波長変換部110が破損に至る原因はくわしく解明できていないが、以下の現象が起こっていると推定できる。
Although the cause of damage to the
点Eにおいて基本波106が第2の最大発光量以上である状態において、波長変換部110の温度を下げていくと位相整合温度に近づくため変換効率が増加する。変換効率が増加すると高調波111(グリーン光)の光量が増加する。しかし、GRIIRAによる光吸収も増加し発熱量が増加する。発熱量の増加は、波長変換部110の温度を上昇させ、波長変換部110の温度上昇により変換効率が減少する。すなわち、区間D−Gでは波長変換部110の温度低下による変換効率の増加と、発熱量の増加による変換効率の減少が、ある条件下でつりあうことで通常特性とは異なる特性(以下、この状態を異常特性という)を発生させると推定される。この異常特性状態、区間D−Gからさらに波長変換部110の温度を下げていくと変換効率の増加と発熱量の増加による変換効率の減少のつりあいが崩れて点Gから通常特性に戻る。このとき異常特性から通常特性への遷移がAPC制御の応答速度よりも速く急激におこなわれる。そのため、点Gから区間C−F−Bに示す理論値のグリーン光の光量(点F)が発生する。点Fにおけるグリーン光量が点線bで示される波長変換部110の素子破損耐性の光量を超え、波長変換部110が破損してしまうと推定される。
In the state where the
したがって、波長変換部110の破損を防止するためには異常特性を発生させないか、もしくは異常特性が発生している場合の第1の最大発光量を第2の最大発光量以下に制限すれば良いと推定される。この点を解決するために、図4の光量制限指令部704により基本波106の光量を第2の最大発光量に制限することで波長変換部110の破損を防止する。
Therefore, in order to prevent the
なお本実施例では、光量制限指令部704により、基本波106が第2の最大発光量以下になるよう制御するために使用しているが、基本波106が第2の最大発光量以上の場合は温度制御目標の変化を禁止し、第2の最大発光量未満の場合は温度制御目標の変化を許可させるような温度制御目標変化禁止の指令として使用し、これにより異常特性の発生を防止しても良い。
In this embodiment, the light quantity
以上のように、波長変換部110の設定温度が加熱方向に変化した場合は基本波106を第1の最大発光量まで駆動することができることにより、APC制御のマージンを広げることが可能であり、波長変換部110の設定温度が冷却方向に変化した場合は基本波106を第2の最大発光量以下に制限することで波長変換部110の破損を防止することができる。
As described above, when the set temperature of the
なお本実施例では、波長変換部110の破損防止の方法を説明したが、第2の最大発光量を異常特性が発生しない光量とすることで、異常特性の発生を防止し急激な高調波111の変動を防止することも可能である。
In the present embodiment, the method for preventing damage to the
さらに本実施例では、波長変換部110の設定温度が冷却方向に変化した場合は基本波106を第2の最大発光量以下に制限する方法を説明したが、単にレーザ発光を停止して波長変換部110の破損を防止することも可能である。
Furthermore, in the present embodiment, the method of limiting the
さらに本実施例では、レーザ駆動指令に制限を設けることで基本波106の最大発光量を制限する方法を説明したが、基本波106の光量を検出し、基本波106が最大発光量を超えるときは、高調波111の出力を一定に保つAPC制御から、基本波106の光量を一定に保つAPC制御に切り替えて制限しても良い。
また、この光量制限指令部704は設定温度変更後、温度制御が安定した場合や所定時間経過後に第2の最大発光量から第1の最大発光量に切り替える。
Further, in the present embodiment, the method of limiting the maximum light emission amount of the
Further, the light quantity
なお、上記においては、パワー制御、温度制御をアナログ信号からAD変換器でデジタル信号に変換して、デジタル制御を行った後、DA変換器によってアナログ信号に変換して駆動をする構成を例にして記載したが、これに代えて全てをアナログ回路としても実現可能である。 In the above, power control and temperature control are converted from analog signals to digital signals by AD converters, and after digital control, they are converted to analog signals by DA converters and driven. However, instead of this, all can be realized as an analog circuit.
本発明のレーザ光源装置は、APC制御のマージンを広げるとともに、波長変換部の破損を防止し、常に安定した発光ができることから信頼性の高い眼科治療機器やレーザ加工機器等の光源装置として好適である。 The laser light source device of the present invention is suitable as a light source device for highly reliable ophthalmic treatment equipment, laser processing equipment and the like because it can widen the margin of APC control, prevent damage to the wavelength conversion section, and always emit light stably. is there.
101 基本波レーザ光源
102 半導体レーザ
103 ファイバ
104 全反射FBG
105 一部反射FBG
106 基本波
107 反射ミラー
108 反射ミラー
109 集光レンズ
110 波長変換部
111 高調波
112 再コリメートレンズ
113 光検出部
114 波長フィルタ
115 温度設定部
116 温度センサ
117 モニタリングフィルタミラー
118 IR吸収体
150 レーザ光源駆動部
200 CPU部
300 レーザ光源制御部
301 差動演算器
302 ゲイン調整部
303 デジタルフィルタ
304 比例補償
305 積分補償
306 位相補償
307 DA変換器
308 AD変換器
400 温度制御部
401 DA変換器
402 ゲイン調整部
403 差動演算器
700 光量制限部
701 非破損光量記憶部
702 非破損光量判断部
703 温度方向判断部
704 光量制限指令部
101 Fundamental
105 Partially reflective FBG
106
Claims (5)
この基本波レーザ光源からの基本波を入力し、高調波を出力する波長変換部と、
この波長変換部を加熱冷却する温度設定部と、
この温度設定部を制御する温度制御部と、
前記波長変換部からの高調波の出力が目標値となるように前記基本波レーザ光源を制御するレーザ光源制御部と、を備え、
前記基本波レーザ光源からの前記基本波の発光量を制限する光量制限部が、前記温度制御部の温度制御方向に応じて基本波レーザ光源からの基本波の最大発光量を切り換える構成とした光源装置。 A fundamental laser source that outputs a fundamental wave;
A wavelength converter that inputs a fundamental wave from the fundamental laser light source and outputs a harmonic,
A temperature setting unit for heating and cooling the wavelength conversion unit;
A temperature control unit for controlling the temperature setting unit;
A laser light source controller that controls the fundamental laser light source so that the output of the harmonics from the wavelength converter becomes a target value;
A light source configured to switch the maximum light emission amount of the fundamental wave from the fundamental laser light source according to the temperature control direction of the temperature control unit, wherein the light amount restriction unit that restricts the light emission amount of the fundamental wave from the fundamental laser light source apparatus.
The second maximum light emission amount of the light amount limiting unit makes the maximum light emission amount of the fundamental wave of the fundamental laser light source smaller than the fundamental light amount that damages the element when the wavelength conversion unit is at the phase matching temperature. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is configured.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010211771A JP2012068352A (en) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Light source device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015035469A (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-19 | 株式会社島津製作所 | Solid-state laser device |
JP2015138216A (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 株式会社島津製作所 | Temperature control method and its device of wavelength conversion element, and laser device |
-
2010
- 2010-09-22 JP JP2010211771A patent/JP2012068352A/en active Pending
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