JP2013065753A - Solid-state laser device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform temperature tuning with high accuracy without outputting a laser having a large energy.SOLUTION: During the temperature tuning, the temperature of a third harmonic generation element (5) is swept, at first, in a state where the temperature of a second harmonic generation element (4) is deviated from the vicinity of optimum temperature, thus determining the optimum temperature Ttp of the third harmonic generation element (5). Subsequently, the temperature of the second harmonic generation element (4) is swept in a state where the temperature of the third harmonic generation element (5) is deviated from the vicinity of optimum temperature, thus determining the optimum temperature Tsp of the second harmonic generation element (4). During the temperature tuning, a laser irradiation object is never irradiated unnecessarily with laser of large energy. Since the output variation range can be increased during the temperature tuning, highly accurate temperature tuning can be carried out.

Description

本発明は、固体レーザ装置に関し、さらに詳しくは、大きなエネルギーを持ったレーザを出力せずに且つ高精度に温度チューニングを行うことが出来る固体レーザ装置に関する。   The present invention relates to a solid-state laser device, and more particularly to a solid-state laser device capable of performing temperature tuning with high accuracy without outputting a laser having a large energy.

従来、自動的に又は指示されたタイミングで波長変換用光学素子の温度チューニングを行う固体レーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。   2. Description of the Related Art Conventionally, a solid-state laser device that performs temperature tuning of a wavelength conversion optical element automatically or at an instructed timing is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１０−２５１４４８号公報JP 2010-251448 A

実働中の固体レーザ装置のレーザは大きなエネルギーを持っているが、上記従来の固体レーザ装置では、温度チューニング中に出力されるレーザも実働中と同じように大きなエネルギーを持つものであった。
しかし、温度チューニング中に大きなエネルギーのレーザがレーザ照射対象物あるいはレーザ照射対象物以外の物に不要に照射されてしまうと、それらを破損しかねない問題点があった。
これに対して、半導体レーザの駆動電流を小さくしてしまえば、大きなエネルギーのレーザが出力されることは防げるが、温度チューニング中の出力の変化や駆動電流の変化の範囲が小さくなってしまうため、精度の高い温度チューニングを行うことが困難になる問題点を生じる。
そこで、本発明の目的は、大きなエネルギーを持ったレーザを出力せずに且つ高精度に温度チューニングを行うことが出来る固体レーザ装置を提供することにある。 The laser of the active solid-state laser device has a large energy, but in the conventional solid-state laser device described above, the laser output during temperature tuning also has a large energy as in the actual operation.
However, there has been a problem that if a laser with a large energy is unnecessarily irradiated onto a laser irradiation object or an object other than the laser irradiation object during temperature tuning, they may be damaged.
On the other hand, if the drive current of the semiconductor laser is reduced, it is possible to prevent output of a large energy laser, but the range of change in output and change in drive current during temperature tuning is reduced. This causes a problem that it is difficult to perform temperature tuning with high accuracy.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state laser device capable of performing temperature tuning with high accuracy without outputting a laser having a large energy.

第１の観点では、本発明は、励起レーザ光を発生する半導体レーザ（１）と、前記励起レーザ光によって励起され基本波を発生する固体レーザ媒質（２）と、前記固体レーザ媒質（２）を含んで形成される光共振器（２０）内に設置され前記光共振器（２０）で発振する基本波の第三高調波を発生するための第二高調波発生素子（４）および第三高調波発生素子（５）と、前記第二高調波発生素子（４）の温度を制御するための第１温度制御手段（９ｓ，１１ｓ）と、前記第三高調波発生素子（５）の温度を制御するための第２温度制御手段（９ｔ，１１ｔ）と、第三高調波出力を検出する第三高調波出力検出手段（７，８）と、前記第二高調波発生素子（４）の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で前記第三高調波発生素子（５）の温度をスイープして最適温度Ｔｔｐを求めると共に前記第三高調波発生素子（５）の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で前記第二高調波発生素子（４）の温度をスイープして最適温度Ｔｓｐを求める温度チューニング機構（１２）とを具備したことを特徴する固体レーザ装置（１００）を提供する。
上記第１の観点による固体レーザ装置（１００）では、第二高調波発生素子（４）の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で第三高調波発生素子（５）の温度をスイープして最適温度Ｔｔｐを求めるので、半導体レーザ（１）の駆動電流が大きくても大きなエネルギーを持ったレーザが出力されることはない。また、第三高調波発生素子（５）の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で第二高調波発生素子（４）の温度をスイープして最適温度Ｔｓｐを求めるので、半導体レーザ（１）の駆動電流が大きくても大きなエネルギーを持ったレーザが出力されることはない。さらに、半導体レーザ（１）の駆動電流を大きくすることが出来るため、温度チューニング中の出力の変化や駆動電流の変化の範囲も大きくなり、精度の高い温度チューニングを行うことが出来る。 In a first aspect, the present invention relates to a semiconductor laser (1) that generates excitation laser light, a solid-state laser medium (2) that is excited by the excitation laser light and generates a fundamental wave, and the solid-state laser medium (2). A second harmonic generating element (4) and a third harmonic generating element (4) for generating a third harmonic of the fundamental wave oscillated by the optical resonator (20) First harmonic control means (9s, 11s) for controlling the temperature of the harmonic generation element (5), the second harmonic generation element (4), and the temperature of the third harmonic generation element (5) The second temperature control means (9t, 11t) for controlling the third harmonic output detection means (7, 8) for detecting the third harmonic output, and the second harmonic generation element (4). The third harmonic generating element (5) with the temperature removed from the vicinity of the optimum temperature. The temperature of the second harmonic generation element (4) is swept in a state where the temperature of the third harmonic generation element (5) is set to a temperature that is excluded from the vicinity of the optimum temperature. And a temperature tuning mechanism (12) for obtaining the optimum temperature Tsp. The solid-state laser device (100) is provided.
In the solid-state laser device (100) according to the first aspect, the temperature of the third harmonic generation element (5) is swept in a state where the temperature of the second harmonic generation element (4) is removed from the vicinity of the optimum temperature. Since the optimum temperature Ttp is obtained, a laser having a large energy is not output even if the drive current of the semiconductor laser (1) is large. Further, the optimum temperature Tsp is obtained by sweeping the temperature of the second harmonic generation element (4) in a state in which the temperature of the third harmonic generation element (5) is removed from the vicinity of the optimum temperature, so that the semiconductor laser ( Even if the drive current of 1) is large, a laser having a large energy is not output. Furthermore, since the drive current of the semiconductor laser (1) can be increased, the range of changes in output and drive current during temperature tuning is also increased, and highly accurate temperature tuning can be performed.

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による固体レーザ装置（１００）において、前記温度チューニング機構（１２）は、一定の駆動電流で前記半導体レーザ（１）を駆動した状態で温度をスイープすることを特徴する固体レーザ装置（１００）を提供する。
上記第２の観点による固体レーザ装置（１００）では、半導体レーザ（１）の駆動電流を大きくすることが出来るため、温度チューニング中の出力の変化範囲が大きくなり、精度の高い温度チューニングを行うことが出来る。 In a second aspect, the present invention relates to the solid-state laser device (100) according to the first aspect, wherein the temperature tuning mechanism (12) is operated in a state where the semiconductor laser (1) is driven with a constant driving current. The solid-state laser device (100) is characterized by sweeping.
In the solid-state laser device (100) according to the second aspect, since the drive current of the semiconductor laser (1) can be increased, the range of change in output during temperature tuning is increased, and highly accurate temperature tuning is performed. I can do it.

第３の観点では、本発明は、前記第２の観点による固体レーザ装置（１００）において、前記第二高調波発生素子（４）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの出力が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの出力の５０％以下になるような温度であり、前記第三高調波発生素子（５）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであるときの出力が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの出力の５０％以下になるような温度であることを特徴する固体レーザ装置（１００）を提供する。
上記第３の観点による固体レーザ装置（１００）では、温度チューニング中の最大出力が、第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの出力の半分以下になる。 In a third aspect, the present invention provides the solid-state laser device (100) according to the second aspect, wherein the temperature obtained by removing the temperature of the second harmonic generation element (4) from the vicinity of the optimum temperature is the third harmonic. When the wave generating element (5) is at the optimum temperature Ttp, the second harmonic generating element (4) is at the optimum temperature Tsp and the third harmonic generating element (5) is at the optimum temperature Ttp. The temperature is 50% or less of the output at the time, and the temperature obtained by removing the temperature of the third harmonic generation element (5) from the vicinity of the optimum temperature is the optimum temperature of the second harmonic generation element (4). The output when Tsp is 50% or less of the output when the second harmonic generation element (4) is at the optimum temperature Tsp and the third harmonic generation element (5) is at the optimum temperature Ttp. Solid-state laser device characterized by being at such a temperature To provide 100).
In the solid-state laser device (100) according to the third aspect, the maximum output during temperature tuning is that the second harmonic generation element (4) is the optimum temperature Tsp and the third harmonic generation element (5) is the optimum temperature. Less than half of the output when Ttp.

第４の観点では、本発明は、前記第１の観点による固体レーザ装置（１００）において、前記温度チューニング機構（１２）は、一定出力になるように前記半導体レーザ（１）を駆動した状態で温度をスイープすることを特徴する固体レーザ装置（１００）を提供する。
上記第４の観点による固体レーザ装置（１００）では、半導体レーザ（１）の駆動電流を大きくすることが出来るため、温度チューニング中の駆動電流の変化範囲が大きくなり、精度の高い温度チューニングを行うことが出来る。 In a fourth aspect, the present invention provides the solid-state laser device (100) according to the first aspect, wherein the temperature tuning mechanism (12) drives the semiconductor laser (1) so as to have a constant output. A solid-state laser device (100) characterized by sweeping temperature is provided.
In the solid-state laser device (100) according to the fourth aspect, since the drive current of the semiconductor laser (1) can be increased, the change range of the drive current during temperature tuning is increased, and highly accurate temperature tuning is performed. I can do it.

第５の観点では、本発明は、前記第４の観点による固体レーザ装置（１００）において、前記第二高調波発生素子（４）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの駆動電流が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの駆動電流の１５０％以上になるような温度であり、前記第三高調波発生素子（５）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであるときの駆動電流が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの駆動電流の１５０％以上になるような温度であることを特徴する固体レーザ装置（１００）を提供する。
上記第５の観点による固体レーザ装置（１００）では、温度チューニング中の駆動電流の変化範囲が、第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの駆動電流の１．５倍以上になる。 In a fifth aspect, the present invention provides the solid-state laser device (100) according to the fourth aspect, wherein the temperature obtained by removing the temperature of the second harmonic generation element (4) from the vicinity of the optimum temperature is the third harmonic. The drive current when the wave generating element (5) is at the optimum temperature Ttp is such that the second harmonic generating element (4) is at the optimum temperature Tsp and the third harmonic generating element (5) is at the optimum temperature Ttp. The temperature is 150% or more of the driving current at a certain time, and the temperature obtained by removing the temperature of the third harmonic generation element (5) from the vicinity of the optimum temperature is the second harmonic generation element (4). The driving current when the optimum temperature Tsp is 150 is the driving current when the second harmonic generation element (4) is the optimum temperature Tsp and the third harmonic generation element (5) is the optimum temperature Ttp. % Of the temperature Providing solid-state laser device (100) to.
In the solid-state laser device (100) according to the fifth aspect, the change range of the drive current during temperature tuning is such that the second harmonic generation element (4) is at the optimum temperature Tsp and the third harmonic generation element (5). Becomes 1.5 times or more the driving current when the temperature is the optimum temperature Ttp.

本発明の固体レーザ装置によれば、温度チューニング中に大きなエネルギーのレーザパルスがレーザ照射対象物などに不要に照射されてしまうことがなくなるため、それらを破損してしまうような問題を回避できる。また、温度チューニング中の出力の変化や駆動電流の変化の範囲を大きくすることが出来るため、精度の高い温度チューニングを行うことが出来る。   According to the solid-state laser device of the present invention, a laser pulse with large energy is not unnecessarily irradiated onto a laser irradiation object or the like during temperature tuning, so that a problem of damaging them can be avoided. In addition, since the range of change in output and change in drive current during temperature tuning can be increased, highly accurate temperature tuning can be performed.

実施例１及び実施例２に係る固体レーザ装置を示す構成説明図である。FIG. 3 is a configuration explanatory view showing a solid-state laser device according to Example 1 and Example 2. 第二高調波発生素子の温度変化に対する出力変化を示すグラフである。It is a graph which shows the output change with respect to the temperature change of a 2nd harmonic generation | occurrence | production element. 第三高調波発生素子の温度変化に対する出力変化を示すグラフである。It is a graph which shows the output change with respect to the temperature change of a 3rd harmonic generation | occurrence | production element. 実施例１に係る温度チューニング処理を示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing a temperature tuning process according to the first embodiment. 実施例２に係る温度チューニング処理を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart illustrating a temperature tuning process according to the second embodiment.

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.

−実施例１−
図１は、実施例１に係る固体レーザ装置１００を示す構成説明図である。
この固体レーザ装置１００は、励起レーザ光を発生する半導体レーザ１と、励起レーザ光によって励起され基本波を発生する固体レーザ媒質２と、固体レーザ媒質２を含んで光共振器２０を構成するためのミラー３，３と、光共振器２０内に設置され光共振器２０で発振する基本波の第三高調波を発生するための第二高調波発生素子４および第三高調波発生素子５と、第二高調波発生素子４の温度を制御するための素子温度制御機構９ｓおよび温調ユニット（ペルチェ素子および温度センサを含む）１１ｓと、第三高調波発生素子５の温度を制御するための素子温度制御機構９ｔおよび温調ユニット１１ｔと、第三高調波出力の一部を分岐するビームスプリッタ６と、ビームスプリッタ６で分岐された光を受光する光検出器７と、光検出器７での光検出信号を読み出す読出し回路（ＡＤ変換回路を含む）８と、半導体レーザ１を駆動するための半導体レーザ駆動機構１０と、第二高調波発生素子４の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で第三高調波発生素子５の温度をスイープして最適温度Ｔｔｐを求めると共に第三高調波発生素子５の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で第二高調波発生素子４の温度をスイープして最適温度Ｔｓｐを求める温度チューニング機構１２とを具備している。 Example 1
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram illustrating a solid-state laser device 100 according to the first embodiment.
The solid-state laser device 100 includes the semiconductor laser 1 that generates excitation laser light, the solid-state laser medium 2 that generates a fundamental wave by being excited by the excitation laser light, and the solid-state laser medium 2 to form the optical resonator 20. Mirrors 3 and 3, a second harmonic generation element 4 and a third harmonic generation element 5 for generating a third harmonic of a fundamental wave that is installed in the optical resonator 20 and oscillates in the optical resonator 20, An element temperature control mechanism 9s for controlling the temperature of the second harmonic generation element 4 and a temperature adjustment unit (including a Peltier element and a temperature sensor) 11s, and a temperature for controlling the temperature of the third harmonic generation element 5 The element temperature control mechanism 9t and the temperature adjustment unit 11t, the beam splitter 6 that branches a part of the third harmonic output, the photodetector 7 that receives the light branched by the beam splitter 6, and the photodetector 7 A temperature at which the temperature of the readout circuit (including the AD conversion circuit) 8 for reading out the photodetection signal, the semiconductor laser driving mechanism 10 for driving the semiconductor laser 1, and the second harmonic generation element 4 is removed from the vicinity of the optimum temperature. In this state, the temperature of the third harmonic generating element 5 is swept to obtain the optimum temperature Ttp, and the temperature of the third harmonic generating element 5 is removed from the vicinity of the optimum temperature. And a temperature tuning mechanism 12 that obtains the optimum temperature Tsp by sweeping the temperature 4.

素子温度調整機構９ｓ，９ｔと、半導体レーザ駆動機構１０と、温度チューニング機構１２とは、ＣＰＵ３０により構成される。   The element temperature adjusting mechanisms 9s and 9t, the semiconductor laser driving mechanism 10, and the temperature tuning mechanism 12 are configured by the CPU 30.

図２は、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓの変化に対する第三高調波出力の変化を示すグラフである。なお、駆動電流Ｉは、５Ａである。
第三高調波発生素子５の温度Ｔｔが異なっても、出力が最大付近になる第二高調波発生素子４の温度すなわち最適温度Ｔｓｐは約４２℃である。 FIG. 2 is a graph showing changes in the third harmonic output with respect to changes in the temperature Ts of the second harmonic generating element 4. The drive current I is 5A.
Even if the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is different, the temperature of the second harmonic generation element 4 at which the output is near the maximum, that is, the optimum temperature Tsp is about 42 ° C.

図３は、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔの変化に対する第三高調波出力の変化を示すグラフである。なお、駆動電流Ｉは、５Ａである。
第二高調波発生素子４の温度Ｔｓが異なっても、出力が最大付近になる第三高調波発生素子５の温度すなわち最適温度Ｔｔｐは約４１℃である。 FIG. 3 is a graph showing changes in the third harmonic output with respect to changes in the temperature Tt of the third harmonic generating element 5. The drive current I is 5A.
Even if the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 is different, the temperature of the third harmonic generation element 5 at which the output is near the maximum, that is, the optimum temperature Ttp is about 41 ° C.

図２および図３から次のことが判る。
（１）第二高調波発生素子４を最適温度Ｔｓｐ＝約４２℃とし且つ第三高調波発生素子５を最適温度Ｔｔｐ＝約４１℃とすると、出力は最大値になる（約１２５μＪ）。
（２）第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを例えば３０℃にすれば、第三高調波発生素子５を最適温度Ｔｔｐ＝約４１℃としても、出力は最大値の半分以下になる（約６２μＪ）。そして、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを例えば３９℃〜４３℃で変化させたときの出力の変化範囲は約４０μＪ（＝６２μＪ−２０μＪ）で十分大きく、最適温度Ｔｔｐを精度高く検出することが容易である。
（３）第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを例えば２７℃にすれば、第三高調波発生素子５を最適温度Ｔｔｐ＝約４１℃としても、出力は最大値の半分以下になる（約６２μＪ）。しかし、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを例えば３９℃〜４３℃で変化させたときの出力の変化範囲は約２０μＪ（＝３０μＪ−１０μＪ）であり、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを例えば３０℃にしたときよりも最適温度Ｔｔｐを精度高く検出することが難しくなる。
（４）第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを例えば３８．５℃にすれば、第二高調波発生素子４を最適温度Ｔｓｐ＝約４２℃としても、出力は最大値の半分以下になる（約６０μＪ）。そして、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを例えば３０℃〜５０℃で変化させたときの出力の変化範囲は約３５μＪ（＝６０μＪ−２５μＪ）で十分大きく、最適温度Ｔｓｐを精度高く検出することが容易である。
（５）第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを例えば３８℃にすれば、第二高調波発生素子４を最適温度Ｔｓｐ＝約４２℃としても、出力は最大値の半分以下になる（約３０μＪ）。しかし、第二高調波発生素子５の温度Ｔｓを例えば３０℃〜５０℃で変化させたときの出力の変化範囲は約２０μＪ（＝３５μＪ−１５μＪ）であり、第三高調波発生素子５の温度Ｔｓを例えば３８．５℃にしたときよりも最適温度Ｔｓｐを精度高く検出することが難しくなる。 The following can be seen from FIGS.
(1) When the second harmonic generation element 4 is set to the optimum temperature Tsp = about 42 ° C. and the third harmonic generation element 5 is set to the optimum temperature Ttp = about 41 ° C., the output becomes the maximum value (about 125 μJ).
(2) If the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 is set to 30 ° C., for example, even if the third harmonic generation element 5 is set to the optimum temperature Ttp = about 41 ° C., the output is less than half of the maximum value (about 62 μJ). The output change range when the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is changed, for example, between 39 ° C. and 43 ° C. is sufficiently large at about 40 μJ (= 62 μJ−20 μJ), and the optimum temperature Ttp is detected with high accuracy. Is easy.
(3) If the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 is set to 27 ° C., for example, even if the third harmonic generation element 5 is set to the optimum temperature Ttp = about 41 ° C., the output is less than half of the maximum value (about 62 μJ). However, when the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is changed, for example, between 39 ° C. and 43 ° C., the output change range is about 20 μJ (= 30 μJ−10 μJ), and the temperature of the second harmonic generation element 4 It becomes difficult to detect the optimum temperature Ttp with higher accuracy than when Ts is set to 30 ° C., for example.
(4) If the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is set to 38.5 ° C., for example, the output becomes half or less of the maximum value even if the second harmonic generation element 4 is set to the optimum temperature Tsp = about 42 ° C. (About 60 μJ). The output change range when the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 is changed at, for example, 30 ° C. to 50 ° C. is sufficiently large at about 35 μJ (= 60 μJ−25 μJ), and the optimum temperature Tsp is detected with high accuracy. Is easy.
(5) If the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is set to 38 ° C., for example, even if the second harmonic generation element 4 is set to the optimum temperature Tsp = about 42 ° C., the output is less than half of the maximum value (about 30 μJ). However, when the temperature Ts of the second harmonic generation element 5 is changed, for example, at 30 ° C. to 50 ° C., the change range of the output is about 20 μJ (= 35 μJ−15 μJ), and the temperature of the third harmonic generation element 5 It becomes difficult to detect the optimum temperature Tsp with higher accuracy than when Ts is set to 38.5 ° C., for example.

図４は、実施例１に係る温度チューニング処理を示すフロー図である。
ステップＲ１では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉをオフし、半導体レーザ１からの励起レーザ光の発生を停止する。 FIG. 4 is a flowchart illustrating the temperature tuning process according to the first embodiment.
In step R <b> 1, the temperature tuning mechanism 12 turns off the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10 and stops generating the excitation laser light from the semiconductor laser 1.

ステップＲ２では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｔおよび温調ユニット１１ｔにより、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを最適温度近傍から外した温度たとえば３８．５℃にする。Ｔｔ＝３８．５℃にする理由は前記（４）（５）による。   In step R2, the temperature tuning mechanism 12 uses the element temperature control mechanism 9t and the temperature adjustment unit 11t to set the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 to a temperature that is excluded from the vicinity of the optimum temperature, for example, 38.5 ° C. The reason for setting Tt = 38.5 ° C. is according to the above (4) and (5).

ステップＲ３では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉを一定値にする。この駆動電流Ｉの値は、通常稼働時と同程度でもよいし、それよりも小さくしてもよい。但し、小さくし過ぎると、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを変化させたときの出力の変化範囲や第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを変化させたときの出力の変化範囲が小さくなって、最適温度ＴｓｐやＴｔｐを精度高く検出することが難しくなるので、あまり小さくしない方がよい。   In step R3, the temperature tuning mechanism 12 sets the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10 to a constant value. The value of the drive current I may be the same as that during normal operation or may be smaller than that. However, if it is too small, the output change range when the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 is changed and the output change range when the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is changed are small. Thus, it becomes difficult to detect the optimum temperatures Tsp and Ttp with high accuracy, so it is better not to make them too small.

ステップＲ４では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｓおよび温調ユニット１１ｓにより、第二高調波発生素子５の温度Ｔｓを例えば３０℃〜５０℃で変化させて、出力がピークになる最適温度Ｔｓｐを検出して記憶する。   In step R4, the temperature tuning mechanism 12 changes the temperature Ts of the second harmonic generation element 5 from, for example, 30 ° C. to 50 ° C. by the element temperature control mechanism 9s and the temperature adjustment unit 11s, and the output reaches an optimum value. The temperature Tsp is detected and stored.

ステップＲ５では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉをオフし、半導体レーザ１からの励起レーザ光の発生を停止する。   In step R <b> 5, the temperature tuning mechanism 12 turns off the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10 and stops the generation of excitation laser light from the semiconductor laser 1.

ステップＲ６では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｓおよび温調ユニット１１ｓにより、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを最適温度近傍から外した温度たとえば３０℃にする。Ｔｓ＝３０℃にする理由は前記（２）（３）による。   In step R6, the temperature tuning mechanism 12 sets the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 to a temperature that is excluded from the vicinity of the optimum temperature, for example, 30 ° C., by the element temperature control mechanism 9s and the temperature adjustment unit 11s. The reason for setting Ts = 30 ° C. is according to (2) and (3) above.

ステップＲ７では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉを一定値にする。   In step R7, the temperature tuning mechanism 12 sets the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10 to a constant value.

ステップＲ８では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｔおよび温調ユニット１１ｔにより、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを例えば３９℃〜４３℃で変化させて、出力がピークになる最適温度Ｔｔｐを検出し記憶する。   In step R8, the temperature tuning mechanism 12 changes the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 from, for example, 39 ° C. to 43 ° C. by the element temperature control mechanism 9t and the temperature adjustment unit 11t, and the output reaches the optimum. The temperature Ttp is detected and stored.

ステップＲ９では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉをオフし、半導体レーザ１からの励起レーザ光の発生を停止し、処理を終了する。   In step R9, the temperature tuning mechanism 12 turns off the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10, stops the generation of excitation laser light from the semiconductor laser 1, and ends the process.

次回の稼働時には、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｓおよび温調ユニット１１ｓにより、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを最適温度Ｔｓｐに設定する。また、素子温度制御機構９ｔおよび温調ユニット１１ｔにより、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを最適温度Ｔｔｐに設定する。   In the next operation, the temperature tuning mechanism 12 sets the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 to the optimum temperature Tsp by the element temperature control mechanism 9s and the temperature adjustment unit 11s. Further, the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is set to the optimum temperature Ttp by the element temperature control mechanism 9t and the temperature adjustment unit 11t.

実施例１の固体レーザ装置１００によれば、温度チューニング中に大きなエネルギーのレーザがレーザ照射対象物などに不要に照射されてしまうことがなくなるため、それらを破損してしまうような問題を回避できる。また、温度チューニング中の出力の変化範囲を大きくすることが出来るため、精度の高い温度チューニングを行うことが出来る。   According to the solid-state laser device 100 of the first embodiment, a laser having a large energy is not unnecessarily irradiated onto a laser irradiation target object during temperature tuning, so that a problem of damaging them can be avoided. . In addition, since the output change range during temperature tuning can be increased, highly accurate temperature tuning can be performed.

−実施例２−
図５は、実施例２に係る温度チューニング処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉをオフし、半導体レーザ１からの励起レーザ光の発生を停止する。 -Example 2-
FIG. 5 is a flowchart illustrating the temperature tuning process according to the second embodiment.
In step S <b> 1, the temperature tuning mechanism 12 turns off the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10, and stops the generation of excitation laser light from the semiconductor laser 1.

ステップＳ２では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｔおよび温調ユニット１１ｔにより、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを最適温度近傍から外した温度たとえば３８．５℃にする。Ｔｔ＝３８．５℃にする理由は前記（４）（５）による。   In step S2, the temperature tuning mechanism 12 sets the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 to a temperature that is excluded from the vicinity of the optimum temperature, for example, 38.5 ° C., by the element temperature control mechanism 9t and the temperature adjustment unit 11t. The reason for setting Tt = 38.5 ° C. is according to the above (4) and (5).

ステップＳ３では、温度チューニング機構１２は、出力が一定になるように半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉを制御する。この時の出力値は、通常稼働時と同程度でもよいし、それよりも小さくしてもよい。但し、小さくし過ぎると、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを変化させたときの駆動電流Ｉの変化範囲や第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを変化させたときの駆動電流Ｉの変化範囲が小さくなって、最適温度ＴｓｐやＴｔｐを精度高く検出することが難しくなるので、あまり小さくしない方がよい。   In step S3, the temperature tuning mechanism 12 controls the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10 so that the output becomes constant. The output value at this time may be similar to that during normal operation or may be smaller than that. However, if it is too small, the change range of the drive current I when the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 is changed or the drive current I when the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is changed. Since the change range becomes small and it becomes difficult to detect the optimum temperatures Tsp and Ttp with high accuracy, it is better not to make it too small.

ステップＳ４では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｓおよび温調ユニット１１ｓにより、第二高調波発生素子５の温度Ｔｓを例えば３０℃〜５０℃で変化させて、駆動電流Ｉがボトムになる最適温度Ｔｓｐを検出して記憶する。   In step S4, the temperature tuning mechanism 12 changes the temperature Ts of the second harmonic generation element 5 from, for example, 30 ° C. to 50 ° C. by the element temperature control mechanism 9s and the temperature adjustment unit 11s, so that the drive current I reaches the bottom. The optimum temperature Tsp is detected and stored.

ステップＳ５では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉをオフし、半導体レーザ１からの励起レーザ光の発生を停止する。   In step S <b> 5, the temperature tuning mechanism 12 turns off the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10 and stops the generation of excitation laser light from the semiconductor laser 1.

ステップＳ６では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｓおよび温調ユニット１１ｓにより、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを最適温度近傍から外した温度たとえば３０℃にする。Ｔｓ＝３０℃にする理由は前記（２）（３）による。   In step S6, the temperature tuning mechanism 12 sets the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 to a temperature that is excluded from the vicinity of the optimum temperature, for example, 30 ° C., by the element temperature control mechanism 9s and the temperature adjustment unit 11s. The reason for setting Ts = 30 ° C. is according to (2) and (3) above.

ステップＳ７では、温度チューニング機構１２は、出力が一定になるように半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉを制御する。   In step S7, the temperature tuning mechanism 12 controls the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10 so that the output becomes constant.

ステップＳ８では、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｔおよび温調ユニット１１ｔにより、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを例えば３９℃〜４３℃で変化させて、駆動電流Ｉがボトムになる最適温度Ｔｔｐを検出し記憶する。   In step S8, the temperature tuning mechanism 12 changes the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 from, for example, 39 ° C. to 43 ° C. by the element temperature control mechanism 9t and the temperature adjustment unit 11t, so that the drive current I reaches the bottom. The optimum temperature Ttp is detected and stored.

ステップＳ９では、温度チューニング機構１２は、半導体レーザ駆動機構１０から供給する駆動電流Ｉをオフし、半導体レーザ１からの励起レーザ光の発生を停止し、処理を終了する。   In step S9, the temperature tuning mechanism 12 turns off the drive current I supplied from the semiconductor laser drive mechanism 10, stops the generation of excitation laser light from the semiconductor laser 1, and ends the process.

次回の稼働時には、温度チューニング機構１２は、素子温度制御機構９ｓおよび温調ユニット１１ｓにより、第二高調波発生素子４の温度Ｔｓを最適温度Ｔｓｐに設定する。また、素子温度制御機構９ｔおよび温調ユニット１１ｔにより、第三高調波発生素子５の温度Ｔｔを最適温度Ｔｔｐに設定する。   In the next operation, the temperature tuning mechanism 12 sets the temperature Ts of the second harmonic generation element 4 to the optimum temperature Tsp by the element temperature control mechanism 9s and the temperature adjustment unit 11s. Further, the temperature Tt of the third harmonic generation element 5 is set to the optimum temperature Ttp by the element temperature control mechanism 9t and the temperature adjustment unit 11t.

実施例２の固体レーザ装置１００によれば、温度チューニング中に大きなエネルギーのレーザがレーザ照射対象物などに不要に照射されてしまうことがなくなるため、それらを破損してしまうような問題を回避できる。また、温度チューニング中の駆動電流Ｉの変化範囲を大きくすることが出来るため、高精度の温度チューニングを行うことが出来る。   According to the solid-state laser apparatus 100 of the second embodiment, a laser having a large energy is not unnecessarily irradiated onto a laser irradiation target object or the like during temperature tuning, so that it is possible to avoid a problem of damaging them. . In addition, since the change range of the drive current I during temperature tuning can be increased, highly accurate temperature tuning can be performed.

本発明の固体レーザ装置は、バイオエンジニアリング分野や計測分野で利用できる。   The solid-state laser device of the present invention can be used in the bioengineering field and the measurement field.

１ 半導体レーザ
２ 固体レーザ媒質
３ ミラー
４ 第二高調波発生素子
５ 第三高調波発生素子
６ ビームスプリッタ
７ 光検出器
８ 読出し回路
９ｓ，９ｔ 素子温度調整機構
１０ 半導体レーザ駆動機構
１１ｓ，１１ｔ 温調ユニット
１２ 温度チューニング機構
２０ 光共振器
３０ ＣＰＵ
１００ 固体レーザ装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Solid state laser medium 3 Mirror 4 2nd harmonic generation element 5 3rd harmonic generation element 6 Beam splitter 7 Photo detector 8 Reading circuit 9s, 9t Element temperature adjustment mechanism 10 Semiconductor laser drive mechanism 11s, 11t Temperature control Unit 12 Temperature tuning mechanism 20 Optical resonator 30 CPU
100 Solid-state laser device

Claims (5)

励起レーザ光を発生する半導体レーザ（１）と、前記励起レーザ光によって励起され基本波を発生する固体レーザ媒質（２）と、前記固体レーザ媒質（２）を含んで形成される光共振器（２０）内に設置され前記光共振器（２０）で発振する基本波の第三高調波を発生するための第二高調波発生素子（４）および第三高調波発生素子（５）と、前記第二高調波発生素子（４）の温度を制御するための第１温度制御手段（９ｓ，１１ｓ）と、前記第三高調波発生素子（５）の温度を制御するための第２温度制御手段（９ｔ，１１ｔ）と、第三高調波出力を検出する第三高調波出力検出手段（７，８）と、前記第二高調波発生素子（４）の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で前記第三高調波発生素子（５）の温度をスイープして最適温度Ｔｔｐを求めると共に前記第三高調波発生素子（５）の温度を最適温度近傍から外した温度にした状態で前記第二高調波発生素子（４）の温度をスイープして最適温度Ｔｓｐを求める温度チューニング機構（１２）とを具備したことを特徴する固体レーザ装置（１００）。   A semiconductor laser (1) that generates excitation laser light, a solid-state laser medium (2) that generates a fundamental wave by being excited by the excitation laser light, and an optical resonator formed by including the solid-state laser medium (2) 20) a second harmonic generation element (4) and a third harmonic generation element (5) for generating a third harmonic of a fundamental wave oscillated by the optical resonator (20) installed in the optical resonator, First temperature control means (9s, 11s) for controlling the temperature of the second harmonic generation element (4) and second temperature control means for controlling the temperature of the third harmonic generation element (5) (9t, 11t), the third harmonic output detecting means (7, 8) for detecting the third harmonic output, and the temperature of the second harmonic generating element (4) removed from the vicinity of the optimum temperature. Sweep the temperature of the third harmonic generation element (5) The temperature Ttp is obtained, and the temperature of the second harmonic generation element (4) is swept in a state where the temperature of the third harmonic generation element (5) is removed from the vicinity of the optimum temperature to obtain the optimum temperature Tsp. A solid-state laser device (100) comprising a temperature tuning mechanism (12). 請求項１に記載の固体レーザ装置（１００）において、前記温度チューニング機構（１２）は、一定の駆動電流で前記半導体レーザ（１）を駆動した状態で温度をスイープすることを特徴する固体レーザ装置（１００）。   The solid-state laser device (100) according to claim 1, wherein the temperature tuning mechanism (12) sweeps the temperature while driving the semiconductor laser (1) with a constant driving current. (100). 請求項２に記載の固体レーザ装置（１００）において、前記第二高調波発生素子（４）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの出力が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの出力の５０％以下になるような温度であり、前記第三高調波発生素子（５）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであるときの出力が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの出力の５０％以下になるような温度であることを特徴する固体レーザ装置（１００）。   3. The solid-state laser device (100) according to claim 2, wherein a temperature obtained by removing the temperature of the second harmonic generation element (4) from the vicinity of the optimum temperature is equal to the optimum temperature Ttp of the third harmonic generation element (5). The output when the second harmonic generation element (4) is at the optimum temperature Tsp and the output when the third harmonic generation element (5) is at the optimum temperature Ttp is 50% or less. The temperature when the temperature of the third harmonic generation element (5) is removed from the vicinity of the optimum temperature is the output when the second harmonic generation element (4) is the optimum temperature Tsp. Solid temperature characterized in that the second harmonic generation element (4) has an optimum temperature Tsp and the third harmonic generation element (5) has a temperature that is 50% or less of the output when it is at the optimum temperature Ttp. Laser device (100). 請求項１に記載の固体レーザ装置（１００）において、前記温度チューニング機構（１２）は、一定出力になるように前記半導体レーザ（１）を駆動した状態で温度をスイープすることを特徴する固体レーザ装置（１００）。   The solid-state laser device (100) according to claim 1, wherein the temperature tuning mechanism (12) sweeps the temperature while driving the semiconductor laser (1) so as to have a constant output. Device (100). 請求項４に記載の固体レーザ装置（１００）において、前記第二高調波発生素子（４）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの駆動電流が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの駆動電流の１５０％以上になるような温度であり、前記第三高調波発生素子（５）の温度を最適温度近傍から外した温度が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであるときの駆動電流が、前記第二高調波発生素子（４）が最適温度Ｔｓｐであり且つ前記第三高調波発生素子（５）が最適温度Ｔｔｐであるときの駆動電流の１５０％以上になるような温度であることを特徴する固体レーザ装置（１００）。   5. The solid-state laser device (100) according to claim 4, wherein a temperature obtained by removing the temperature of the second harmonic generation element (4) from the vicinity of the optimum temperature is equal to the optimum temperature Ttp of the third harmonic generation element (5). When the second harmonic generation element (4) is at the optimum temperature Tsp and the third harmonic generation element (5) is at the optimum temperature Ttp, the drive current is 150% or more of the drive current. The drive current when the temperature of the third harmonic generation element (5) is removed from the vicinity of the optimum temperature is the drive current when the second harmonic generation element (4) is the optimum temperature Tsp. The second harmonic generating element (4) is at an optimum temperature Tsp and the third harmonic generating element (5) is at a temperature that is 150% or more of the drive current when the optimum temperature Ttp is reached. Solid-state laser device (100) characterized by
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