JP2013258248A - レーザ光調整方法、及びレーザ光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の目的波長のレーザ光を高い光強度で出射可能なレーザ光源装置のレーザ光調整方法、及びレーザ光源装置を提供する。
【解決手段】レーザ光調整方法は、電流が供給されることで励起光を出射する半導体レーザと、励起光の光軸上に設けられ、励起光を目的波長の光に変換するＫＴＰ結晶と、励起光の光軸上に設けられ、所定の波長の光を透過させるエタロンと、を備えたレーザ光源装置におけるレーザ光調整方法であり、レーザ光源装置から出射した出射光の光強度及び波長を検出する検出ステップと、出射光の波長が目的波長となり、かつ出射光の光強度が所定値以上になるように、エタロンの角度を変化させるエタロン角度調整ステップと、出射光の波長が目的波長となり、かつ出射光の光強度が所定値以上になるように、非線形光学結晶の角度を変化させる非線形光学結晶角度調整ステップと、を実施する。
【選択図】図７
【解決手段】レーザ光調整方法は、電流が供給されることで励起光を出射する半導体レーザと、励起光の光軸上に設けられ、励起光を目的波長の光に変換するＫＴＰ結晶と、励起光の光軸上に設けられ、所定の波長の光を透過させるエタロンと、を備えたレーザ光源装置におけるレーザ光調整方法であり、レーザ光源装置から出射した出射光の光強度及び波長を検出する検出ステップと、出射光の波長が目的波長となり、かつ出射光の光強度が所定値以上になるように、エタロンの角度を変化させるエタロン角度調整ステップと、出射光の波長が目的波長となり、かつ出射光の光強度が所定値以上になるように、非線形光学結晶の角度を変化させる非線形光学結晶角度調整ステップと、を実施する。
【選択図】図７
Description
本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源装置におけるレーザ光調整方法、及びレーザ光源装置に関する。
従来、電流が供給されることで励起光を出射する励起用光源と、励起用光源からの励起光を受けてレーザ光を生成する共振器とを備えたレーザ光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載のレーザ光源装置は、励起用光源としての半導体レーザと、共振器と、共振器の光路後段に設けられ、ヨウ素の飽和吸収線を検出する光検出装置とを備え、ヨウ素の飽和吸収線に基づいて、共振器からの出射されるレーザ光の中心波長を安定化させている。また、共振器内には、光路上に２つのエタロンが設けられ、これらのエタロンにより特定の波長のレーザ光のみが透過される。
特許文献１に記載のレーザ光源装置は、励起用光源としての半導体レーザと、共振器と、共振器の光路後段に設けられ、ヨウ素の飽和吸収線を検出する光検出装置とを備え、ヨウ素の飽和吸収線に基づいて、共振器からの出射されるレーザ光の中心波長を安定化させている。また、共振器内には、光路上に２つのエタロンが設けられ、これらのエタロンにより特定の波長のレーザ光のみが透過される。
ところで、特許文献１に記載のレーザ光源装置では、光検出装置により検出されるレーザ光の周波数及び光強度を読み取りながら、各エタロンの角度を調整し、レーザ光の光強度を大きくしている。しかしながら、エタロンの角度設定のみでは、十分に光強度を高めることができない。
つまり、ＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶においても個体差が存在し、非線形光学結晶の設置角度によっては、位相不整合が増大して、目的波長の光の発振効率を十分に高めることができず、出射されるレーザ光の光強度も小さくなる場合がある。
つまり、ＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶においても個体差が存在し、非線形光学結晶の設置角度によっては、位相不整合が増大して、目的波長の光の発振効率を十分に高めることができず、出射されるレーザ光の光強度も小さくなる場合がある。
本発明は、所望の目的波長のレーザ光を高い光強度で出射可能なレーザ光源装置のレーザ光調整方法、及びレーザ光源装置を提供することを目的とする。
本発明のレーザ光調整方法は、電流が供給されることで励起光を出射する励起用光源と、前記励起用光源からの励起光を受けて基本波光を生成するレーザ媒体を有する共振器と、前記基本波光を目的波長の第２高調波光に変換する非線形光学結晶と、所定の波長の光を透過させるエタロンと、を備えたレーザ光源装置におけるレーザ光調整方法であって、前記第２高調波光の光強度を検出する強度検出部、及び当該第２高調波光の波長を検出する波長検出部を用いて、前記第２高調波光の光強度及び波長を検出する検出ステップと、前記検出ステップにより検出された前記第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ前記第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、前記共振器の光軸に対する前記エタロンの角度を変化させるエタロン角度調整ステップと、前記検出ステップにより検出された前記第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ前記第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、前記共振器の光軸に対する前記非線形光学結晶の角度を変化させる非線形光学結晶角度調整ステップと、を実施することを特徴とすることを特徴とする。
本発明では、検出ステップにより、レーザ光源装置から出射したレーザ光（第２高調波光）の波長、及び光強度を検出し、エタロン角度調整ステップでは、その第２高調波光の波長が所望の目的波長に近づくように、かつ、その第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、エタロンの角度を調整する。これに加え、本発明では、さらに、非線形光学結晶角度調整ステップにより、第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ、その第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、非線形光学結晶の角度を調整する。
ここで、本発明における所定値としては、例えばレーザ光源装置から出射された第２高調波を吸収セルに入射させて得られる飽和吸収線に基づいて、レーザ光の波長安定化を実施する場合、飽和吸収線が安定して得られる光強度を用いることができ、その他、レーザ光源装置の使用目的等によって適宜設定することができる。
これにより、エタロンは、出射光に対応する基本波光に対して、良好な透過率を得られる角度に設定されることになり、エタロンに個体差等がある場合でも、目的波長又は目的波長近傍の第２高調波光を十分な光強度で出射させる適切な角度に設定することができる。
また、非線形光学結晶角度調整ステップにより、非線形光学結晶の角度を変化させることで、位相不整合を減らすことができ、目的波長のレーザ光に対して良光な変換効率を得られるように設定することができる。従って、非線形光学結晶に個体差がある場合でも、その非線形光学結晶に対応した適切な状態で設置することができる。
以上により、レーザ光源装置を、所望の目的波長の第２高調波光に対して、所望の光強度以上が得られる状態（光強度が所定値以上となる状態）にエタロン及び非線形光学結晶の角度を設定することができる。
ここで、本発明における所定値としては、例えばレーザ光源装置から出射された第２高調波を吸収セルに入射させて得られる飽和吸収線に基づいて、レーザ光の波長安定化を実施する場合、飽和吸収線が安定して得られる光強度を用いることができ、その他、レーザ光源装置の使用目的等によって適宜設定することができる。
これにより、エタロンは、出射光に対応する基本波光に対して、良好な透過率を得られる角度に設定されることになり、エタロンに個体差等がある場合でも、目的波長又は目的波長近傍の第２高調波光を十分な光強度で出射させる適切な角度に設定することができる。
また、非線形光学結晶角度調整ステップにより、非線形光学結晶の角度を変化させることで、位相不整合を減らすことができ、目的波長のレーザ光に対して良光な変換効率を得られるように設定することができる。従って、非線形光学結晶に個体差がある場合でも、その非線形光学結晶に対応した適切な状態で設置することができる。
以上により、レーザ光源装置を、所望の目的波長の第２高調波光に対して、所望の光強度以上が得られる状態（光強度が所定値以上となる状態）にエタロン及び非線形光学結晶の角度を設定することができる。
本発明のレーザ光調整方法では、前記検出ステップにより検出された前記第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ前記第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、前記非線形光学結晶の温度を変化させる非線形光学結晶温度設定ステップを実施することが好ましい。
本発明では、更に非線形光学結晶温度設定ステップにより、第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ光強度が所定値以上となるように、非線形光学結晶の温度を変化させる。
一般に、非線形光学結晶の温度を変化させると、結晶の光学長が変化して、光の偏光状態が変化し、目的波長に対する変換効率が変化する。したがって、非線形光学結晶温度設定ステップにより、非線形光学結晶の偏光特性を調整することで、結晶内の光路長の変化を最適化することができ、非線形光学結晶の状態を、目的波長に対して、高い波長変換効率が得られる状態に設定することができる。また、非線形光学結晶の温度を設定することで、角度の設定精度や設定範囲を少なくすることもできる。このため、非線形光学結晶の角度変化に伴う光軸ずれの影響を小さくでき、発振効率やビーム特性を改善できる。
本発明では、更に非線形光学結晶温度設定ステップにより、第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ光強度が所定値以上となるように、非線形光学結晶の温度を変化させる。
一般に、非線形光学結晶の温度を変化させると、結晶の光学長が変化して、光の偏光状態が変化し、目的波長に対する変換効率が変化する。したがって、非線形光学結晶温度設定ステップにより、非線形光学結晶の偏光特性を調整することで、結晶内の光路長の変化を最適化することができ、非線形光学結晶の状態を、目的波長に対して、高い波長変換効率が得られる状態に設定することができる。また、非線形光学結晶の温度を設定することで、角度の設定精度や設定範囲を少なくすることもできる。このため、非線形光学結晶の角度変化に伴う光軸ずれの影響を小さくでき、発振効率やビーム特性を改善できる。
本発明のレーザ光調整方法では、前記エタロン角度調整ステップを実施した後、前記非線形光学結晶角度調整ステップを実施し、その後、非線形光学結晶温度設定ステップを実施することが好ましい。
本発明では、レーザ光の波長の選択性が大きく影響するエタロンの角度調整を実施した後、非線形光学結晶の角度設定を行う。これにより、目的波長の第２高調波光が出力される状態により迅速に設定することができ、レーザ光調整処理における効率を向上させることができる。
本発明では、レーザ光の波長の選択性が大きく影響するエタロンの角度調整を実施した後、非線形光学結晶の角度設定を行う。これにより、目的波長の第２高調波光が出力される状態により迅速に設定することができ、レーザ光調整処理における効率を向上させることができる。
本発明のレーザ光調整方法では、前記エタロン角度調整ステップ、及び前記非線形光学結晶角度調整ステップを、複数回繰り返し実施することが好ましい。
本発明では、エタロン角度調整ステップ及び非線形光学結晶角度調整ステップを１セットとして、前記１セットを複数回繰り返し実施する。これにより、より精度よくレーザ光を目的波長に合わせ込むことができ、確実に所定値以上の光強度のレーザ光を出射させることができる。
本発明では、エタロン角度調整ステップ及び非線形光学結晶角度調整ステップを１セットとして、前記１セットを複数回繰り返し実施する。これにより、より精度よくレーザ光を目的波長に合わせ込むことができ、確実に所定値以上の光強度のレーザ光を出射させることができる。
本発明のレーザ光調整方法において、前記レーザ光源装置は、前記共振器から出射されたレーザ光が照射される吸収セルと、前記吸収セルを介したレーザ光を検出して光出力信号を出力する光検出器と、前記出力信号に含まれる飽和吸収線に基づいて前記レーザ光の波長を安定化させる波長安定化手段と、を備え、前記第２高調波の前記目的波長は、当該第２高調波が前記吸収セルに入射した際に所定の前記飽和吸収線が得られる波長であることが好ましい。
本発明では、レーザ光源装置は、吸収セルを介したレーザ光（第２高調波）を検出し、検出により出力された光出力信号に含まれる飽和吸収線に基づいて、レーザ光の安定化処理を行う。このようなレーザ光源装置のレーザ光調整方法では、目標とする飽和吸収線が検出されるように、レーザ光の波長（目的波長）が調整されている。これにより、本発明では、レーザ光源調整方法によりエタロンや非線形光学結晶が調整されることで、波長安定化手段は、目標とする飽和吸収線を安定して検出することができ、検出した飽和吸収線によりレーザ光の波長を高度に安定化させることができる。
本発明のレーザ光原装置は、電流が供給されることで励起光を出射する励起用光源と、前記励起用光源からの励起光を受けて基本波光を生成するレーザ媒体を有する共振器と、前記共振器の共振器長を変化させるアクチュエータと、前記基本波光を目的波長の第２高調波光に変換する非線形光学結晶と、所定の波長の光を透過させるエタロンと、を備えたレーザ光源装置であって、前記エタロン及び前記非線形光学結晶の角度は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ光調整方法により、前記目的波長の前記第２高調波が出射される状態に調整されていることを特徴とする。
本発明では、上述したレーザ光調整方法により、エタロン及び非線形光学結晶の角度が、それぞれ、最適な角度に設定されている。このため、目的波長の第２高調波光を所望の光強度以上の光強度で出力することができる。
本発明では、上述したレーザ光調整方法により、エタロン及び非線形光学結晶の角度が、それぞれ、最適な角度に設定されている。このため、目的波長の第２高調波光を所望の光強度以上の光強度で出力することができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔レーザ光源装置の構成〕
図１は、本実施形態におけるレーザ光源装置１を示すブロック図である。
レーザ光源装置１は、図１に示すように、光を出射する光源２と、共振器３と、共振器３から出射される光をレーザ光源装置１の外部に導光する導光手段４と、共振器３から出射される光を変調することでヨウ素の飽和吸収線を検出するための飽和吸収線検出手段５と、レーザ光源装置１を制御する制御ユニット６とを備える。
光源２は、８０８ｎｍ付近の波長の光（励起光）を出射する半導体レーザ２１（励起用光源）と、半導体レーザ２１から出射される励起光を平行化するコリメータレンズ２２とを備える。
〔レーザ光源装置の構成〕
図１は、本実施形態におけるレーザ光源装置１を示すブロック図である。
レーザ光源装置１は、図１に示すように、光を出射する光源２と、共振器３と、共振器３から出射される光をレーザ光源装置１の外部に導光する導光手段４と、共振器３から出射される光を変調することでヨウ素の飽和吸収線を検出するための飽和吸収線検出手段５と、レーザ光源装置１を制御する制御ユニット６とを備える。
光源２は、８０８ｎｍ付近の波長の光（励起光）を出射する半導体レーザ２１（励起用光源）と、半導体レーザ２１から出射される励起光を平行化するコリメータレンズ２２とを備える。
［共振器の構成］
共振器３は、筐体３１を備え、筐体３１の内部には、コリメータレンズ２２にて平行化された励起光を集光するフォーカスレンズ３２と、フォーカスレンズ３２にて集光される励起光で励起され、１０６４ｎｍ付近の波長の光（基本波光）を出射するＮｄ：ＹＶＯ４結晶３３（レーザ媒体）と、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３から出射される基本波光を５３２ｎｍ付近の波長の光（第２高調波光）に変換するためのＫＴＰ結晶３４（非線形光学結晶）と、ＫＴＰ結晶３４の光路後段に配設されるエタロン３５、及び共振器ミラー３６と、筐体３１、及び共振器ミラー３６の間に配設されるピエゾ素子３７を備える。Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３、ＫＴＰ結晶３４、エタロン３５、及び共振器ミラー３６は、共振器３の光軸上に配置されている。なお、本実施形態では、レーザ媒体として、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３を例示するが、これに限定されず、例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶等が用いられてもよい。また、非線形光学結晶として、ＫＴＰ結晶３４を例示するが、これに限定されず、例えばＢＢＯ結晶やＬＢＯ結晶等が用いられてもよい。
共振器３は、筐体３１を備え、筐体３１の内部には、コリメータレンズ２２にて平行化された励起光を集光するフォーカスレンズ３２と、フォーカスレンズ３２にて集光される励起光で励起され、１０６４ｎｍ付近の波長の光（基本波光）を出射するＮｄ：ＹＶＯ４結晶３３（レーザ媒体）と、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３から出射される基本波光を５３２ｎｍ付近の波長の光（第２高調波光）に変換するためのＫＴＰ結晶３４（非線形光学結晶）と、ＫＴＰ結晶３４の光路後段に配設されるエタロン３５、及び共振器ミラー３６と、筐体３１、及び共振器ミラー３６の間に配設されるピエゾ素子３７を備える。Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３、ＫＴＰ結晶３４、エタロン３５、及び共振器ミラー３６は、共振器３の光軸上に配置されている。なお、本実施形態では、レーザ媒体として、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３を例示するが、これに限定されず、例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶等が用いられてもよい。また、非線形光学結晶として、ＫＴＰ結晶３４を例示するが、これに限定されず、例えばＢＢＯ結晶やＬＢＯ結晶等が用いられてもよい。
Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３における半導体レーザ２１側の面には、励起光を透過し、基本波光を反射するためのコーティングが施され、共振器ミラー３６におけるＮｄ：ＹＶＯ４結晶３３側の面には、基本波光を反射し、第２高調波光を透過するためのコーティングが施されている。したがって、基本波光は、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３、及び共振器ミラー３６の間を往復してマルチモードで発振し、第２高調波光は、共振器ミラー３６を透過して共振器３から出射される。
エタロン３５は、共振器３の内部の光軸上に配設され、所定の波長の光を透過させるものであり、マルチモードで発振する基本波光をシングルモードにすることができる。なお、基本波光をシングルモードにすることによって、ＫＴＰ結晶３４にて変換された第２高調波光もシングルモードにすることができる。
ピエゾ素子３７は、電圧を印加することで変形する素子であり、制御ユニット６による制御の下、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３、及び共振器ミラー３６の間の距離、すなわち共振器３における共振器長を調整する。
ピエゾ素子３７は、電圧を印加することで変形する素子であり、制御ユニット６による制御の下、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３、及び共振器ミラー３６の間の距離、すなわち共振器３における共振器長を調整する。
また、ＫＴＰ結晶３４には、温度を検出するためのサーミスタ、温度を調整するためのペルチェ素子等で構成される温度調整器を備えたＫＴＰ温度制御器３４１が取り付けられている。このＫＴＰ温度制御器３４１は、制御ユニット６に接続されている。そして、ＫＴＰ温度制御器３４１のサーミスタは、検出した温度に基づいた信号を制御ユニット６に出力し、ＫＴＰ温度制御器３４１の温度調整器は、制御ユニット６から入力された制御信号に基づいて、ＫＴＰ結晶３４の温度を所定値に設定する。
また、半導体レーザ２１、筐体３１、及びヨウ素セル５３にも、サーミスタや、温度調整器により構成された温度調整器が取り付けられる。
また、半導体レーザ２１、筐体３１、及びヨウ素セル５３にも、サーミスタや、温度調整器により構成された温度調整器が取り付けられる。
更に、共振器３には、ＫＴＰ結晶３４の、共振器３の光軸に対する角度を変化させるＫＴＰ角度調整部３４２が設けられている。また、共振器３には、エタロン３５の、共振器３の光軸に対する角度を変化させるエタロン角度調整部３５１が設けられている。これらのＫＴＰ角度調整部３４２や、エタロン角度調整部３５１は、それぞれアクチュエータ等により構成され、制御ユニット６の制御により駆動される。
（ＫＴＰ結晶の特性）
次に、共振器３に設けられたＫＴＰ結晶３４の特性について説明する。
ＫＴＰ結晶３４は、上述したように、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３から出射される基本波光を５３２ｎｍ付近の第２高調波光に変換する。
ここで、ＫＴＰ結晶の変換効率ηは、結晶長をＬとして、下記式（１）により与えられる。
次に、共振器３に設けられたＫＴＰ結晶３４の特性について説明する。
ＫＴＰ結晶３４は、上述したように、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３から出射される基本波光を５３２ｎｍ付近の第２高調波光に変換する。
ここで、ＫＴＰ結晶の変換効率ηは、結晶長をＬとして、下記式（１）により与えられる。
ここで、△ｋは位相不整合であって、波長変換時の損失となる。したがって、ＫＴＰ結晶３４を高めるためには、位相不整合を小さくする必要がある。ＫＴＰ結晶３４は２軸性結晶であることから、第二種位相不整合条件は、式（２）により与えられる。
なお、式（２）において、ｎは屈折率、ωは光周波数を示す。また、図２は、ＫＴＰ結晶３４の配置状態を示す図であり、式（２）における座標ｚは、図２に示すように、共振器３内におけるＫＴＰ結晶３４の高さ位置、角度φは、共振器３の光軸（ｘ軸）に対するＫＴＰ結晶３４の傾斜角度を示す。
この式（２）から位相不整合△ｋは、以下の式（３）で表すことができる。
この式（２）から位相不整合△ｋは、以下の式（３）で表すことができる。
ここで、ｋは波数、λは波長を示す。これにより、位相不整合は、ＫＴＰ結晶の屈折率に依存することが分かり、この屈折率は、入射光の周波数等によって変化する。
また、ＫＴＰ結晶３４は、１０６４ｎｍの波長の入射光に対して最大の波長変換効率が得られる角度にカットされているが、実際には、結晶個体差、すなわち、カット角度の僅かな差や屈折率の差等により、入射光に対する波長変換特性に僅かな差が生じる。例えば、１０６４ｎｍ帯に対して最大波長変換効率が得られるようにカットされている場合であっても、１０６４．１ｎｍや１０６４．２ｎｍ等のより細かい単位での波長変換効率はそれぞれ異なる。したがって、例えば１０６４．４９０ｎｍの目的波長の入射光に対して、必ずしも高い変換効率が得られない場合等も生じる。
さらに、ＫＴＰ結晶３４は、複屈折の特性を有するため、共振器３内を伝搬する１０６４ｎｍのレーザ光の偏光を変化させる。この影響も、１０６４ｎｍ帯における僅かな波長の違い（例えば１０６４．１ｎｍ、１０６４．２ｎｍ等）によって差があり、波長毎に異なった偏光状態となる。従って、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３に入射する１０６４ｎｍのレーザ光の偏光方向が、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３で最大発振を得られる偏光方向からずれる波長成分については、発振効率が低下する。この共振器３内の偏光特性は、レーザ光源装置１毎に異なるものとなる。
また、ＫＴＰ結晶３４は、１０６４ｎｍの波長の入射光に対して最大の波長変換効率が得られる角度にカットされているが、実際には、結晶個体差、すなわち、カット角度の僅かな差や屈折率の差等により、入射光に対する波長変換特性に僅かな差が生じる。例えば、１０６４ｎｍ帯に対して最大波長変換効率が得られるようにカットされている場合であっても、１０６４．１ｎｍや１０６４．２ｎｍ等のより細かい単位での波長変換効率はそれぞれ異なる。したがって、例えば１０６４．４９０ｎｍの目的波長の入射光に対して、必ずしも高い変換効率が得られない場合等も生じる。
さらに、ＫＴＰ結晶３４は、複屈折の特性を有するため、共振器３内を伝搬する１０６４ｎｍのレーザ光の偏光を変化させる。この影響も、１０６４ｎｍ帯における僅かな波長の違い（例えば１０６４．１ｎｍ、１０６４．２ｎｍ等）によって差があり、波長毎に異なった偏光状態となる。従って、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３に入射する１０６４ｎｍのレーザ光の偏光方向が、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３で最大発振を得られる偏光方向からずれる波長成分については、発振効率が低下する。この共振器３内の偏光特性は、レーザ光源装置１毎に異なるものとなる。
そこで、本実施形態では、ＫＴＰ温度制御器３４１及びＫＴＰ角度調整部３４２が設けられ、後述するレーザ光調整処理により、ＫＴＰ結晶３４の温度及びＫＴＰ結晶３４の設置角度をそれぞれ個別に設定可能な構成となっている。これにより、本実施形態では、共振器３の光軸に対してＫＴＰ結晶３４の結晶軸を合わせるように調整することで、ＫＴＰ結晶３４から所望の目的波長のレーザ光を最大光強度で出射させることが可能となる。
（エタロンの特性）
次に、共振器３に設けられたエタロン３５の特性について説明する。
図３（Ａ）は、共振器３内にエタロン３５が設けられていない場合の発振状態を示す図であり、図３（Ｂ）は、共振器３内にエタロン３５が設けられている場合の発振状態を示す図である。
エタロン３５は、共振器３の内部の光軸上に配設され、所定の波長の光を透過させるものである。共振器３内にエタロン３５がない状態では、図３（Ａ）に示すように、複数の基本波光（１０６４ｎｍ）の縦モードが同時に発振するマルチモード発振状態になっている。したがって、ＫＴＰ結晶３４で波長変換された第２高調波光（５３２ｎｍ）もマルチモード発振状態となる。
一方、図３（Ｂ）に示すように、共振器３内にエタロン３５を配設することで、複数の基本波光の縦モードのうち、単一の縦モードを選択して透過させることができ、これがＫＴＰ結晶３４により波長変換されることで、シングルモードの第２高調波光が得られる。
ここで、エタロン３５の透過率は、次式（４）により与えられる。
次に、共振器３に設けられたエタロン３５の特性について説明する。
図３（Ａ）は、共振器３内にエタロン３５が設けられていない場合の発振状態を示す図であり、図３（Ｂ）は、共振器３内にエタロン３５が設けられている場合の発振状態を示す図である。
エタロン３５は、共振器３の内部の光軸上に配設され、所定の波長の光を透過させるものである。共振器３内にエタロン３５がない状態では、図３（Ａ）に示すように、複数の基本波光（１０６４ｎｍ）の縦モードが同時に発振するマルチモード発振状態になっている。したがって、ＫＴＰ結晶３４で波長変換された第２高調波光（５３２ｎｍ）もマルチモード発振状態となる。
一方、図３（Ｂ）に示すように、共振器３内にエタロン３５を配設することで、複数の基本波光の縦モードのうち、単一の縦モードを選択して透過させることができ、これがＫＴＰ結晶３４により波長変換されることで、シングルモードの第２高調波光が得られる。
ここで、エタロン３５の透過率は、次式（４）により与えられる。
上記式（４）において、λ０は真空中の波長、ｄはエタロン３５の厚さ、θｔはエタロン３５内を通過する際の屈折角、ｎはエタロンの屈折率、ｒはエタロン３５の振幅反射係数である。
エタロン３５の最大透過率は、ｍを整数とした場合、δ＝ｍπとなる条件で得られる。したがって、最大透過率が得られる場合の波長は、下記式（５）となる。
エタロン３５の最大透過率は、ｍを整数とした場合、δ＝ｍπとなる条件で得られる。したがって、最大透過率が得られる場合の波長は、下記式（５）となる。
そして、本実施形態では、エタロン角度調整部３５１により、共振器３の光軸に対するエタロン３５の設置角度が調整可能となる。図４は、エタロン３５の角度を変化させた際の、エタロン３５の透過率の変化を示す図である。図４に示すように、エタロン角度調整部３５１により、エタロン３５の設置角度を変化させることで、エタロン３５内を通過するレーザ光の光路長を変化させることができ、最大透過率が得られる波長を変化させることができる。
［導光手段の構成］
導光手段４は、共振器３の光路後段に配設されるフィルタ４１，４２と、フィルタ４１，４２を透過した光の偏光方向を調整する１／２波長板４３と、１／２波長板４３にて偏光方向が調整された光を分離するための偏光ビームスプリッタ４４とを備える。
フィルタ４１は、共振器３からの漏れ光である励起光を減衰させる機能を有している。また、フィルタ４２は、レーザ光源装置１の光軸に対して傾斜した状態で配設され、共振器３からの漏れ光である基本波光を反射させる機能を有しているので、フィルタ４２を反射した光は、レーザ光源装置１の光軸から離間する方向に導かれる。すなわち、１／２波長板４３には、フィルタ４１，４２を透過する第２高調波光が入射する。
偏光ビームスプリッタ４４は、偏光分離膜４４Ａを有している。そして、１／２波長板４３から出射され、偏光ビームスプリッタ４４に入射した光のうち、偏光分離膜４４Ａに対してＰ偏光の光は、偏光分離膜４４Ａを透過し、Ｓ偏光の光は、偏光分離膜４４Ａを反射する。
導光手段４は、共振器３の光路後段に配設されるフィルタ４１，４２と、フィルタ４１，４２を透過した光の偏光方向を調整する１／２波長板４３と、１／２波長板４３にて偏光方向が調整された光を分離するための偏光ビームスプリッタ４４とを備える。
フィルタ４１は、共振器３からの漏れ光である励起光を減衰させる機能を有している。また、フィルタ４２は、レーザ光源装置１の光軸に対して傾斜した状態で配設され、共振器３からの漏れ光である基本波光を反射させる機能を有しているので、フィルタ４２を反射した光は、レーザ光源装置１の光軸から離間する方向に導かれる。すなわち、１／２波長板４３には、フィルタ４１，４２を透過する第２高調波光が入射する。
偏光ビームスプリッタ４４は、偏光分離膜４４Ａを有している。そして、１／２波長板４３から出射され、偏光ビームスプリッタ４４に入射した光のうち、偏光分離膜４４Ａに対してＰ偏光の光は、偏光分離膜４４Ａを透過し、Ｓ偏光の光は、偏光分離膜４４Ａを反射する。
また、導光手段４は、偏光ビームスプリッタ４４にて反射されたＳ偏光の光を分離するための２つのビームスプリッタ４５，４６と、各ビームスプリッタ４５，４６にて分離された光の光強度を検出するための強度検出部４７、及び波長を検出するための波長検出部４８とを備える。
各ビームスプリッタ４５，４６は、入射する光の一部を界面４５Ａ，４６Ａにて反射させるとともに、他の一部を透過させるものであり、それぞれ同一の機能を有している。そして、ビームスプリッタ４６を透過した光は、レーザ光源装置１の外部に出射され、測長等に使用するレーザ光として用いられる。
各ビームスプリッタ４５，４６は、入射する光の一部を界面４５Ａ，４６Ａにて反射させるとともに、他の一部を透過させるものであり、それぞれ同一の機能を有している。そして、ビームスプリッタ４６を透過した光は、レーザ光源装置１の外部に出射され、測長等に使用するレーザ光として用いられる。
次に、導光手段４における光路について説明する。
偏光ビームスプリッタ４４にて反射されたＳ偏光の光は、ビームスプリッタ４５に入射する。ビームスプリッタ４５に入射した光のうち、ビームスプリッタ４５を透過した光は、強度検出部４７に入射する。そして、強度検出部４７は、入射した光の光強度を検出し、検出した光強度に基づく信号を制御ユニット６に出力する。
偏光ビームスプリッタ４４にて反射されたＳ偏光の光は、ビームスプリッタ４５に入射する。ビームスプリッタ４５に入射した光のうち、ビームスプリッタ４５を透過した光は、強度検出部４７に入射する。そして、強度検出部４７は、入射した光の光強度を検出し、検出した光強度に基づく信号を制御ユニット６に出力する。
また、ビームスプリッタ４５にて反射された光は、ビームスプリッタ４６に入射する。ビームスプリッタ４６に入射した光のうち、ビームスプリッタ４６にて反射された光は、波長検出部４８に入射する。そして、波長検出部４８は、入射した光の波長を検出し、検出した光の波長に基づく信号を制御ユニット６に出力する。また、ビームスプリッタ４６を透過した光は、レーザ光源装置１の外部に出射される。
この波長検出部４８としては、例えば回析格子を用いた検出部や、マイケルソン干渉計を用いた検出部を例示できる。回析格子を用いた検出部を用いる場合、回析格子は、入射光の波長に応じて反射する方向が異なるため、回析格子により反射された光が検出された位置及び光量を検出することで、波長を計測することができる。また、マイケルソン干渉計では、被測定レーザ光の波長と、基準となるレーザ光の波長とを比較し、被測定レーザ光の波長を計測する。
この波長検出部４８としては、例えば回析格子を用いた検出部や、マイケルソン干渉計を用いた検出部を例示できる。回析格子を用いた検出部を用いる場合、回析格子は、入射光の波長に応じて反射する方向が異なるため、回析格子により反射された光が検出された位置及び光量を検出することで、波長を計測することができる。また、マイケルソン干渉計では、被測定レーザ光の波長と、基準となるレーザ光の波長とを比較し、被測定レーザ光の波長を計測する。
［飽和吸収線検出手段の構成］
飽和吸収線検出手段５は、偏光ビームスプリッタ４４を透過したＰ偏光の光を入射させる偏光ビームスプリッタ５１と、偏光ビームスプリッタ５１を透過した光が入射される１／４波長板５２と、１／４波長板５２の光路後段に配設されるヨウ素セル５３（吸収セル）と、ヨウ素セル５３を透過した光を反射させる反射ミラー５４と、偏光ビームスプリッタ５１にて反射された光強度を検出するための強度検出手段５５（光検出器）とを備える。
偏光ビームスプリッタ５１は、偏光分離膜５１Ａを有し、偏光ビームスプリッタ４４と同様の機能を有している。また、１／４波長板５２は、入射する光の位相を９０°遅らせる機能を有している。
飽和吸収線検出手段５は、偏光ビームスプリッタ４４を透過したＰ偏光の光を入射させる偏光ビームスプリッタ５１と、偏光ビームスプリッタ５１を透過した光が入射される１／４波長板５２と、１／４波長板５２の光路後段に配設されるヨウ素セル５３（吸収セル）と、ヨウ素セル５３を透過した光を反射させる反射ミラー５４と、偏光ビームスプリッタ５１にて反射された光強度を検出するための強度検出手段５５（光検出器）とを備える。
偏光ビームスプリッタ５１は、偏光分離膜５１Ａを有し、偏光ビームスプリッタ４４と同様の機能を有している。また、１／４波長板５２は、入射する光の位相を９０°遅らせる機能を有している。
次に、飽和吸収線検出手段５における光路について説明する。
偏光ビームスプリッタ４４を透過したＰ偏光の光は、偏光ビームスプリッタ５１を透過し、１／４波長板５２を介してヨウ素セル５３に入射する。ヨウ素セル５３を透過した光は、反射ミラー５４にて反射され、ヨウ素セル５３、及び１／４波長板５２を透過して偏光ビームスプリッタ５１に再び入射する。このとき、偏光ビームスプリッタ５１に再び入射した光は、１／４波長板５２を２度通過しているので、偏光方向が９０度回転し、偏光分離膜５１Ａに対してＳ偏光の光となる。したがって、偏光ビームスプリッタ５１に再び入射した光は、偏光分離膜５１Ａにて反射される。偏光ビームスプリッタ５１にて反射された光は、強度検出手段５５に入射する。そして、強度検出手段５５は、入射した光の光強度を検出し、検出した光強度に基づく光出力信号を制御ユニット６に出力する。
偏光ビームスプリッタ４４を透過したＰ偏光の光は、偏光ビームスプリッタ５１を透過し、１／４波長板５２を介してヨウ素セル５３に入射する。ヨウ素セル５３を透過した光は、反射ミラー５４にて反射され、ヨウ素セル５３、及び１／４波長板５２を透過して偏光ビームスプリッタ５１に再び入射する。このとき、偏光ビームスプリッタ５１に再び入射した光は、１／４波長板５２を２度通過しているので、偏光方向が９０度回転し、偏光分離膜５１Ａに対してＳ偏光の光となる。したがって、偏光ビームスプリッタ５１に再び入射した光は、偏光分離膜５１Ａにて反射される。偏光ビームスプリッタ５１にて反射された光は、強度検出手段５５に入射する。そして、強度検出手段５５は、入射した光の光強度を検出し、検出した光強度に基づく光出力信号を制御ユニット６に出力する。
［制御ユニットの構成］
図５は、本実施形態における制御ユニット６を示すブロック図である。
制御ユニット６は、メモリ等により構成される記憶部６１や、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等により構成される制御部６２を備える。そして、制御部６２は、記憶部６１に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、図５に示すように、半導体レーザ制御手段６２１、ＫＴＰ温度制御手段６２２、共振器温度制御手段６２３、ピエゾ素子制御手段６２４、ヨウ素セル温度制御手段６２５、エタロン角度調整手段６２６、及びＫＴＰ角度調整手段６２７等として機能する。なお、半導体レーザ制御手段６２１、共振器温度制御手段６２３、ピエゾ素子制御手段６２４、及びヨウ素セル温度制御手段６２５は、本発明の波長安定化手段としても機能する。
図５は、本実施形態における制御ユニット６を示すブロック図である。
制御ユニット６は、メモリ等により構成される記憶部６１や、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等により構成される制御部６２を備える。そして、制御部６２は、記憶部６１に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、図５に示すように、半導体レーザ制御手段６２１、ＫＴＰ温度制御手段６２２、共振器温度制御手段６２３、ピエゾ素子制御手段６２４、ヨウ素セル温度制御手段６２５、エタロン角度調整手段６２６、及びＫＴＰ角度調整手段６２７等として機能する。なお、半導体レーザ制御手段６２１、共振器温度制御手段６２３、ピエゾ素子制御手段６２４、及びヨウ素セル温度制御手段６２５は、本発明の波長安定化手段としても機能する。
半導体レーザ制御手段６２１は、強度検出部４７や強度検出手段５５から出力される信号に基づいて、共振器３から出射された第２高調波光の光強度が一定となるように、半導体レーザ２１を駆動する電流を制御する。
図６は、強度検出部４７により検出されたレーザ光の時間変化を示す図である。なお、図６は、半導体レーザ制御手段６２１による電流制御を実施していない状態でのレーザ光の光強度の変動率の時間変化を示している。
強度検出部４７により検出されたレーザ光は、図６に示すように、数千秒程度の周期のゆっくりとした大きな変動上に周期の短い小さい変動が重畳する。半導体レーザ制御手段６２１は、強度検出部４７から出力された光強度信号から高周波数成分を抽出し、抽出された高周波数成分に基づいて、半導体レーザ２１に供給する電流値を制御して、周期の短い変動を低減する。
図６は、強度検出部４７により検出されたレーザ光の時間変化を示す図である。なお、図６は、半導体レーザ制御手段６２１による電流制御を実施していない状態でのレーザ光の光強度の変動率の時間変化を示している。
強度検出部４７により検出されたレーザ光は、図６に示すように、数千秒程度の周期のゆっくりとした大きな変動上に周期の短い小さい変動が重畳する。半導体レーザ制御手段６２１は、強度検出部４７から出力された光強度信号から高周波数成分を抽出し、抽出された高周波数成分に基づいて、半導体レーザ２１に供給する電流値を制御して、周期の短い変動を低減する。
なお、本実施形態では、周期の大きい変動に対して制御を行っていないが、更に、周期の大きい変動を低減させる構成を備えていてもよい。
この場合、例えば導光手段４内に、レーザ光源装置１の光軸に直交する平面に沿って配設され、光軸を中心として回転可能な１／４波長板と、所定の透過軸を有し、透過軸と同一の偏光方向を有する直線偏光成分のみを透過させる偏光子とを配置する。そして、制御部６２は、強度検出部４７から出力された光強度信号から低周波数成分を抽出し、低周波数成分に基づいて、１／４波長板を回転させ、図６における周期の大きい変動を低減させる。このような構成では、レーザ光の光強度をより安定化させることが可能となる。
この場合、例えば導光手段４内に、レーザ光源装置１の光軸に直交する平面に沿って配設され、光軸を中心として回転可能な１／４波長板と、所定の透過軸を有し、透過軸と同一の偏光方向を有する直線偏光成分のみを透過させる偏光子とを配置する。そして、制御部６２は、強度検出部４７から出力された光強度信号から低周波数成分を抽出し、低周波数成分に基づいて、１／４波長板を回転させ、図６における周期の大きい変動を低減させる。このような構成では、レーザ光の光強度をより安定化させることが可能となる。
ＫＴＰ温度制御手段６２２は、ＫＴＰ温度制御器３４１のサーミスタからの信号に基づいてＫＴＰ結晶３４の温度を検出し、ＫＴＰ結晶３４の温度を設定された温度に合わせるように、温度調整器を駆動させる。ここで、ＫＴＰ結晶３４の温度としては、後述するレーザ光調整処理により設定され、記憶部６１に記憶された温度を用いる。
共振器温度制御手段６２３及びヨウ素セル温度制御手段６２５は、強度検出部４７から出力される信号に基づいて、強度検出部４７に入射する光の光強度が一定となるように、共振器３、及びヨウ素セル５３の温度を制御する。
ピエゾ素子制御手段６２４は、ピエゾ素子３７に電圧を印加することで共振器３における共振器長を制御して共振器３から出射される光を変調する。そして、ピエゾ素子制御手段６２４は、強度検出手段５５から出力される信号に基づいて、ヨウ素の飽和吸収線を検出することで共振器３から出射される光の中心波長を安定化させる。
ここで、所望のヨウ素の飽和吸収線に基づいて波長を安定化させるためには、ヨウ素セル５３に対して、目標とする飽和吸収線が得られる波長域のレーザ光（第２高調波）を入射させる必要があり、かつ、そのレーザ光の光強度を十分に高める必要がある。したがって、本実施形態では、後述するレーザ光調整方法を用いて、所望のヨウ素の飽和吸収線を得るための目的波長のレーザ光が、飽和吸収線が検出可能となる光強度以上でヨウ素セル５３に入射されるように、レーザ光源装置１を調整する。
共振器温度制御手段６２３及びヨウ素セル温度制御手段６２５は、強度検出部４７から出力される信号に基づいて、強度検出部４７に入射する光の光強度が一定となるように、共振器３、及びヨウ素セル５３の温度を制御する。
ピエゾ素子制御手段６２４は、ピエゾ素子３７に電圧を印加することで共振器３における共振器長を制御して共振器３から出射される光を変調する。そして、ピエゾ素子制御手段６２４は、強度検出手段５５から出力される信号に基づいて、ヨウ素の飽和吸収線を検出することで共振器３から出射される光の中心波長を安定化させる。
ここで、所望のヨウ素の飽和吸収線に基づいて波長を安定化させるためには、ヨウ素セル５３に対して、目標とする飽和吸収線が得られる波長域のレーザ光（第２高調波）を入射させる必要があり、かつ、そのレーザ光の光強度を十分に高める必要がある。したがって、本実施形態では、後述するレーザ光調整方法を用いて、所望のヨウ素の飽和吸収線を得るための目的波長のレーザ光が、飽和吸収線が検出可能となる光強度以上でヨウ素セル５３に入射されるように、レーザ光源装置１を調整する。
エタロン角度調整手段６２６は、後述するレーザ光調整処理において、エタロン角度調整部３５１を制御し、エタロン３５の角度を調整する。
ＫＴＰ角度調整手段６２７は、後述するレーザ光調整処理において、ＫＴＰ角度調整部３４２やＫＴＰ温度制御器３４１を制御し、ＫＴＰ結晶３４の角度及び温度を調整する。
ＫＴＰ角度調整手段６２７は、後述するレーザ光調整処理において、ＫＴＰ角度調整部３４２やＫＴＰ温度制御器３４１を制御し、ＫＴＰ結晶３４の角度及び温度を調整する。
［レーザ光源装置のレーザ光調整処理］
次に、レーザ光源装置１のレーザ光調整処理について説明する。図７は、レーザ光調整処理を示すフローチャートである。
レーザ光源装置１を用いる場合、目的波長のレーザ光を高い光強度で出力するために、レーザ光調整処理を実施する。なお、目的波長としては、上述したように、ヨウ素の飽和吸収線が安定して検出可能な波長が設定される。
具体的には、制御ユニット６は、半導体レーザ２１に流す電流を制御して、レーザ光を出射させ、強度検出部４７及び波長検出部４８により検出されるレーザ光（第２高調波光）の光強度及び波長を検出する（Ｓ１）。
次に、レーザ光源装置１のレーザ光調整処理について説明する。図７は、レーザ光調整処理を示すフローチャートである。
レーザ光源装置１を用いる場合、目的波長のレーザ光を高い光強度で出力するために、レーザ光調整処理を実施する。なお、目的波長としては、上述したように、ヨウ素の飽和吸収線が安定して検出可能な波長が設定される。
具体的には、制御ユニット６は、半導体レーザ２１に流す電流を制御して、レーザ光を出射させ、強度検出部４７及び波長検出部４８により検出されるレーザ光（第２高調波光）の光強度及び波長を検出する（Ｓ１）。
次に、強度検出部４７及び波長検出部４８により検出されるレーザ光の光強度及び波長を参照しながら、エタロン角度調整手段６２６は、エタロン角度調整部３５１を制御し、エタロン３５の角度を調整するエタロン角度調整ステップ（Ｓ２）を実施する。
すなわち、エタロン３５は、図４（Ａ）に示すようにレーザ光源装置１の光軸に直交する平面に対して面外方向に回転すると、図４（Ｂ）に示すように波長透過特性が変化する特性を有する。したがって、Ｓ２では、波長検出部４８により検出される波長と、目的波長（例えば１０６４．４９０ｎｍ）との差分値が、所定の誤差範囲（波長閾値）以内となるように、かつ、強度検出部４７により検出される光強度が、飽和吸収線検出手段５によりヨウ素の飽和吸収線を検出する可能な所定強度（所定値）以上に向上するように、エタロン３５の角度を設定する。より好ましくは、波長検出部４８により検出される波長が目的波長となり、強度検出部４７により検出される光強度が最大となるように、エタロン３５の角度を設定する。すなわち、目的波長の出射光に対応する基本波光（例えば、５３２．２４５ｎｍの第２高調波光を出射させた場合では、１０６４．４９０ｎｍ）に対して、エタロン３５の透過率が最大となるように、エタロン３５の設置角度を設定する。
ここで、レーザ光の発振波長としては、ピエゾ素子制御手段６２４により共振器長をピエゾ素子３７で走査した際に、目的波長が波長走査範囲の中央となるように、エタロン３５の角度を設定する。
なお、エタロン３５の設置角度と最大透過波長との関係は、個々エタロン３５により固有の関係となる。したがって、用いるエタロン３５の特性を予め測定しておくことで、Ｓ２の処理を容易化することが可能となる。
すなわち、エタロン３５は、図４（Ａ）に示すようにレーザ光源装置１の光軸に直交する平面に対して面外方向に回転すると、図４（Ｂ）に示すように波長透過特性が変化する特性を有する。したがって、Ｓ２では、波長検出部４８により検出される波長と、目的波長（例えば１０６４．４９０ｎｍ）との差分値が、所定の誤差範囲（波長閾値）以内となるように、かつ、強度検出部４７により検出される光強度が、飽和吸収線検出手段５によりヨウ素の飽和吸収線を検出する可能な所定強度（所定値）以上に向上するように、エタロン３５の角度を設定する。より好ましくは、波長検出部４８により検出される波長が目的波長となり、強度検出部４７により検出される光強度が最大となるように、エタロン３５の角度を設定する。すなわち、目的波長の出射光に対応する基本波光（例えば、５３２．２４５ｎｍの第２高調波光を出射させた場合では、１０６４．４９０ｎｍ）に対して、エタロン３５の透過率が最大となるように、エタロン３５の設置角度を設定する。
ここで、レーザ光の発振波長としては、ピエゾ素子制御手段６２４により共振器長をピエゾ素子３７で走査した際に、目的波長が波長走査範囲の中央となるように、エタロン３５の角度を設定する。
なお、エタロン３５の設置角度と最大透過波長との関係は、個々エタロン３５により固有の関係となる。したがって、用いるエタロン３５の特性を予め測定しておくことで、Ｓ２の処理を容易化することが可能となる。
次に、ＫＴＰ角度調整ステップ（Ｓ３：非線形光学結晶角度調整ステップ）を実施する。
このＳ３では、ＫＴＰ角度調整手段６２７は、Ｓ２と同様、強度検出部４７及び波長検出部４８により検出されるレーザ光の光強度及び波長を参照しながら、ＫＴＰ角度調整部３４２を制御し、ＫＴＰ結晶３４の角度を調整する。
上述したように、ＫＴＰ結晶３４の角度を変化させると、位相整合の状態を変えることができる。したがって、ＫＴＰ結晶３４の結晶軸を、レーザ光源の光軸に合わせるように角度を変化させることで、目的波長に対する位相不整合を減らし、目的波長のレーザ光に対してより高い発振効率が得られる状態である設置角度に調整する。具体的には、Ｓ３では、波長検出部４８により検出される波長と、目的波長（例えば１０６４．４９０ｎｍ）との差分値が、所定の誤差範囲以内となるように、かつ、強度検出部４７により検出される光強度が、飽和吸収線検出手段５によりヨウ素の飽和吸収線を検出する可能な所定強度（所定値）以上に向上するように、ＫＴＰ結晶３４の角度を設定する。より好ましくは、波長検出部４８により検出される波長が目的波長となり、強度検出部４７により検出される光強度が最大となるように、ＫＴＰ結晶３４の角度を設定する。
このＳ３では、ＫＴＰ角度調整手段６２７は、Ｓ２と同様、強度検出部４７及び波長検出部４８により検出されるレーザ光の光強度及び波長を参照しながら、ＫＴＰ角度調整部３４２を制御し、ＫＴＰ結晶３４の角度を調整する。
上述したように、ＫＴＰ結晶３４の角度を変化させると、位相整合の状態を変えることができる。したがって、ＫＴＰ結晶３４の結晶軸を、レーザ光源の光軸に合わせるように角度を変化させることで、目的波長に対する位相不整合を減らし、目的波長のレーザ光に対してより高い発振効率が得られる状態である設置角度に調整する。具体的には、Ｓ３では、波長検出部４８により検出される波長と、目的波長（例えば１０６４．４９０ｎｍ）との差分値が、所定の誤差範囲以内となるように、かつ、強度検出部４７により検出される光強度が、飽和吸収線検出手段５によりヨウ素の飽和吸収線を検出する可能な所定強度（所定値）以上に向上するように、ＫＴＰ結晶３４の角度を設定する。より好ましくは、波長検出部４８により検出される波長が目的波長となり、強度検出部４７により検出される光強度が最大となるように、ＫＴＰ結晶３４の角度を設定する。
この後、ＫＴＰ温度設定ステップ（Ｓ４：非線形光学結晶温度設定ステップ）を実施する。
このＳ４では、ＫＴＰ温度制御手段６２２は、Ｓ２，Ｓ３と同様、強度検出部４７及び波長検出部４８により検出されるレーザ光の光強度及び波長を参照しながら、ＫＴＰ温度制御器３４１を制御し、ＫＴＰ結晶３４の温度を調整する。具体的には、Ｓ４では、波長検出部４８により検出される波長と、目的波長（例えば１０６４．４９０ｎｍ）との差分値が、所定の誤差範囲以内となるように、かつ、強度検出部４７により検出される光強度が、飽和吸収線検出手段５によりヨウ素の飽和吸収線を検出する可能な所定強度（所定値）以上に向上するように、ＫＴＰ結晶３４の温度を設定する。より好ましくは、波長検出部４８により検出される波長が目的波長となり、強度検出部４７により検出される光強度が最大となるように、ＫＴＰ結晶３４の温度を設定する。
上述したように、ＫＴＰ結晶３４の温度を変化させると、結晶の光路長（結晶長及び屈折率）が変化し、１０６４ｎｍのレーザ光の偏光状態が変化する。このため、ＫＴＰ結晶３４の温度を変化させて、目的波長に対して、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３内で最大の変換効率が得られる偏光状態に設定することができる。また、Ｓ３において、ＫＴＰ結晶３４の設置角度を変更することで、結晶内の光路長が変化して偏光特性に影響を及ぼすことがあるが、Ｓ４によりＫＴＰ結晶３４の温度を最適に設定することで、ＫＴＰ結晶３４内の角度と結晶の光路長との双方を最適に設定することができ、目的波長のレーザ光に対して、高い波長変換効率が得られる状態に設定することができる。
このＳ４では、ＫＴＰ温度制御手段６２２は、Ｓ２，Ｓ３と同様、強度検出部４７及び波長検出部４８により検出されるレーザ光の光強度及び波長を参照しながら、ＫＴＰ温度制御器３４１を制御し、ＫＴＰ結晶３４の温度を調整する。具体的には、Ｓ４では、波長検出部４８により検出される波長と、目的波長（例えば１０６４．４９０ｎｍ）との差分値が、所定の誤差範囲以内となるように、かつ、強度検出部４７により検出される光強度が、飽和吸収線検出手段５によりヨウ素の飽和吸収線を検出する可能な所定強度（所定値）以上に向上するように、ＫＴＰ結晶３４の温度を設定する。より好ましくは、波長検出部４８により検出される波長が目的波長となり、強度検出部４７により検出される光強度が最大となるように、ＫＴＰ結晶３４の温度を設定する。
上述したように、ＫＴＰ結晶３４の温度を変化させると、結晶の光路長（結晶長及び屈折率）が変化し、１０６４ｎｍのレーザ光の偏光状態が変化する。このため、ＫＴＰ結晶３４の温度を変化させて、目的波長に対して、Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶３３内で最大の変換効率が得られる偏光状態に設定することができる。また、Ｓ３において、ＫＴＰ結晶３４の設置角度を変更することで、結晶内の光路長が変化して偏光特性に影響を及ぼすことがあるが、Ｓ４によりＫＴＰ結晶３４の温度を最適に設定することで、ＫＴＰ結晶３４内の角度と結晶の光路長との双方を最適に設定することができ、目的波長のレーザ光に対して、高い波長変換効率が得られる状態に設定することができる。
なお、本実施形態では、上記のＳ２からＳ４の一連の調整処理を少なくとも２回以上実施する。
すなわち、制御ユニット６は、Ｓ２〜Ｓ４が実施された調整実施回数を記憶しており、当該調整実施回数が２以上であるか否かを判定する（Ｓ５）。
Ｓ５において、「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、Ｓ２〜Ｓ４を実施した回数が１回である場合は、制御ユニット６は、強度検出部４７及び波長検出部４８により、レーザ光の光強度及び波長を検出し、検出した光強度及び波長を記憶部６１に記憶するとともに、Ｓ２〜Ｓ４の各設定値（エタロン３５の設置角度、ＫＴＰ結晶３４の設置角度、ＫＴＰ結晶３４の最適温度）を記憶部６１に記憶する（Ｓ６）。そして、Ｓ２の処理に戻り、２回目のエタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度調整ステップを実施する。
すなわち、制御ユニット６は、Ｓ２〜Ｓ４が実施された調整実施回数を記憶しており、当該調整実施回数が２以上であるか否かを判定する（Ｓ５）。
Ｓ５において、「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、Ｓ２〜Ｓ４を実施した回数が１回である場合は、制御ユニット６は、強度検出部４７及び波長検出部４８により、レーザ光の光強度及び波長を検出し、検出した光強度及び波長を記憶部６１に記憶するとともに、Ｓ２〜Ｓ４の各設定値（エタロン３５の設置角度、ＫＴＰ結晶３４の設置角度、ＫＴＰ結晶３４の最適温度）を記憶部６１に記憶する（Ｓ６）。そして、Ｓ２の処理に戻り、２回目のエタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度調整ステップを実施する。
一方、Ｓ５において、「Ｙｅｓ」と判定された場合、つまり、Ｓ２〜Ｓ４を実施した回数が２回以上である場合、制御ユニット６は、Ｓ４の処理の後のレーザ光の光強度及び波長を検出する（Ｓ７）。そして、制御ユニット６は、Ｓ７で検出された光強度と、記憶部６１に記憶された光強度との差が所定の第一閾値以下であり、Ｓ７で検出された波長と、目的波長との差が所定の第二閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ８）。
このＳ８において、光強度の差が第一閾値より大きい場合、又は検出された波長と目的波長との差が第二閾値より大きい場合は、制御ユニット６は、Ｓ６の処理を実施し、Ｓ７で得られた検出値（光強度、波長）を記憶部６１に記憶するとともに、Ｓ１の処理に戻り、再びＳ２〜Ｓ４の１の処理に戻り、再度、エタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度調整ステップを実施する。つまり、検出された光強度と、先に検出され記憶部６１に記憶された光強度との差が、第一閾値以下となるまで、Ｓ２〜Ｓ４の処理を繰り返し実施することで、レーザ光の光強度を、限界まで高めることができる。また、検出された波長と目的波長との差が第二閾値以下となるまで、Ｓ２〜Ｓ４の処理を繰り返し実施することで、確実に目的波長のレーザ光を出射させることができる。
このＳ８において、光強度の差が第一閾値より大きい場合、又は検出された波長と目的波長との差が第二閾値より大きい場合は、制御ユニット６は、Ｓ６の処理を実施し、Ｓ７で得られた検出値（光強度、波長）を記憶部６１に記憶するとともに、Ｓ１の処理に戻り、再びＳ２〜Ｓ４の１の処理に戻り、再度、エタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度調整ステップを実施する。つまり、検出された光強度と、先に検出され記憶部６１に記憶された光強度との差が、第一閾値以下となるまで、Ｓ２〜Ｓ４の処理を繰り返し実施することで、レーザ光の光強度を、限界まで高めることができる。また、検出された波長と目的波長との差が第二閾値以下となるまで、Ｓ２〜Ｓ４の処理を繰り返し実施することで、確実に目的波長のレーザ光を出射させることができる。
また、Ｓ８において、光強度の差が第一閾値以下であり、かつ、検出された波長と目的波長との差が第二閾値以下である場合、エタロン３５の設置角度、ＫＴＰ結晶３４の設置角度を、直前で調整されたＳ２及びＳ３で調整された角度に固定する。また、ＫＴＰ結晶３４の最適温度を記憶部６１に記憶する（Ｓ９）。
以上の後、レーザ光調整処理を終了させる。
以上の後、レーザ光調整処理を終了させる。
したがって、実際にレーザ光源装置１から、測長等に使用するレーザ光を出射させる際には、上記のレーザ光調整処理により、強い光強度で所望の目的波長のレーザ光が出射されるように、ＫＴＰ結晶３４及びエタロン３５の角度が設定（固定）されている。また、ＫＴＰ温度制御手段６２２は、ＫＴＰ結晶３４の温度を記憶部６１に記憶された最適温度にするように温度調整器を調整する。これにより、本実施形態では、レーザ光源装置１から、所望の目的波長で、かつ、光強度の高いレーザ光を安定して出射させることができる。
なお、実際にレーザ光源装置１を駆動させる際、半導体レーザ制御手段６２１は、最大強度のレーザ光が得られるように半導体レーザ２１を駆動させなくてもよい。ヨウ素セル５３に入射させるレーザ光の光強度が変動する場合、安定した飽和吸収線の検出が困難になる場合があり、飽和吸収線を用いた波長安定化に支障をきたす場合がある。したがって、半導体レーザ制御手段６２１は、飽和吸収線が得られる光強度以上で、かつ当該光強度が一定となるように、半導体レーザ２１に流す駆動電流を制御し、半導体レーザ２１への電流値が下がるように調整してもよい。
なお、実際にレーザ光源装置１を駆動させる際、半導体レーザ制御手段６２１は、最大強度のレーザ光が得られるように半導体レーザ２１を駆動させなくてもよい。ヨウ素セル５３に入射させるレーザ光の光強度が変動する場合、安定した飽和吸収線の検出が困難になる場合があり、飽和吸収線を用いた波長安定化に支障をきたす場合がある。したがって、半導体レーザ制御手段６２１は、飽和吸収線が得られる光強度以上で、かつ当該光強度が一定となるように、半導体レーザ２１に流す駆動電流を制御し、半導体レーザ２１への電流値が下がるように調整してもよい。
［本実施形態の作用効果］
本実施形態のレーザ光源装置１では、レーザ光調整処理において、レーザ光の波長、光強度を参照しながら、エタロン角度調整ステップ、及びＫＴＰ角度調整ステップを実施する。
エタロン角度調整ステップを実施することで、エタロン３５は、目的波長の出射光に対応する基本波において所定値以上の光強度が得られる角度に設定され、より好ましくは最大強度の光強度が得られる角度（最大透過率）に設定される。このため、例えばエタロン３５に個体差等がある場合でも、エタロン角度調整ステップにより、エタロン３５から目的波長のレーザ光を、飽和吸収線が安定して得られる高い光強度で透過させることが可能な最適な角度に設定することができる。
また、ＫＴＰ角度調整ステップにより、ＫＴＰ結晶３４の加工時等において製造誤差等が生じた場合でも、ＫＴＰ結晶３４を最適な角度に設置することができる。すなわち、ＫＴＰ結晶３４の結晶軸角度とレーザ光の光軸とが一致し、位相不整合を減らすことができ、目的波長のレーザ光に対して高い変換効率を得られるように設定することができる。これにより、ＫＴＰ結晶３４から、目的波長のレーザ光を飽和吸収線が安定して得られる高い光強度で出射させることができる。
以上のようなレーザ光調整方法により設定調整されたレーザ光源装置１では、所望の目的波長のレーザ光を出射させることができ、かつそのレーザ光の光強度を十分に向上させることができる。
また、本実施形態のレーザ光源装置１では、ヨウ素セル５３を利用して、ヨウ素の飽和吸収線への波長安定化を行うことで、レーザ光の波長を高度に安定化させる。このようなヨウ素セル５３を用いた波長安定化法では、飽和吸収線は特定の波長域で得られる。したがって、目的の飽和吸収線が得られる波長域で、シングルモード化されたレーザ光を十分に高い光強度で発振させる必要がある。これに対して、本実施形態では、上記のようなレーザ光調整処理において、目的波長として、ヨウ素の飽和吸収線が安定して検出可能な波長が設定されている。これにより、強度検出手段５５により検出される光出力信号から目標とする飽和吸収線を安定して検出することができるようになり、このような飽和吸収線に基づいて、半導体レーザ制御手段６２１、共振器温度制御手段６２３、ピエゾ素子制御手段６２４、及びヨウ素セル温度制御手段６２５によりレーザ光源装置１を制御することで、レーザ光の波長を高度に安定化させることができる。
本実施形態のレーザ光源装置１では、レーザ光調整処理において、レーザ光の波長、光強度を参照しながら、エタロン角度調整ステップ、及びＫＴＰ角度調整ステップを実施する。
エタロン角度調整ステップを実施することで、エタロン３５は、目的波長の出射光に対応する基本波において所定値以上の光強度が得られる角度に設定され、より好ましくは最大強度の光強度が得られる角度（最大透過率）に設定される。このため、例えばエタロン３５に個体差等がある場合でも、エタロン角度調整ステップにより、エタロン３５から目的波長のレーザ光を、飽和吸収線が安定して得られる高い光強度で透過させることが可能な最適な角度に設定することができる。
また、ＫＴＰ角度調整ステップにより、ＫＴＰ結晶３４の加工時等において製造誤差等が生じた場合でも、ＫＴＰ結晶３４を最適な角度に設置することができる。すなわち、ＫＴＰ結晶３４の結晶軸角度とレーザ光の光軸とが一致し、位相不整合を減らすことができ、目的波長のレーザ光に対して高い変換効率を得られるように設定することができる。これにより、ＫＴＰ結晶３４から、目的波長のレーザ光を飽和吸収線が安定して得られる高い光強度で出射させることができる。
以上のようなレーザ光調整方法により設定調整されたレーザ光源装置１では、所望の目的波長のレーザ光を出射させることができ、かつそのレーザ光の光強度を十分に向上させることができる。
また、本実施形態のレーザ光源装置１では、ヨウ素セル５３を利用して、ヨウ素の飽和吸収線への波長安定化を行うことで、レーザ光の波長を高度に安定化させる。このようなヨウ素セル５３を用いた波長安定化法では、飽和吸収線は特定の波長域で得られる。したがって、目的の飽和吸収線が得られる波長域で、シングルモード化されたレーザ光を十分に高い光強度で発振させる必要がある。これに対して、本実施形態では、上記のようなレーザ光調整処理において、目的波長として、ヨウ素の飽和吸収線が安定して検出可能な波長が設定されている。これにより、強度検出手段５５により検出される光出力信号から目標とする飽和吸収線を安定して検出することができるようになり、このような飽和吸収線に基づいて、半導体レーザ制御手段６２１、共振器温度制御手段６２３、ピエゾ素子制御手段６２４、及びヨウ素セル温度制御手段６２５によりレーザ光源装置１を制御することで、レーザ光の波長を高度に安定化させることができる。
本実施形態では、レーザ光調整処理において、更に、ＫＴＰ温度設定ステップを実施し、ＫＴＰ結晶３４から出射されるレーザ光の波長が目的波長となり、かつ光強度が所定値以上となる温度を最適温度として設定する。そして、実際にレーザ光源装置１を用いる場合に、ＫＴＰ結晶３４の温度を、このＫＴＰ温度設定ステップで設定された温度に維持して、レーザ光を出射させる。
これにより、ＫＴＰ結晶３４の偏光特性を最適に設定することができる。したがって、レーザ光源装置１から、目的波長のレーザ光を更に高い光強度で出射させることができる。また、実際に測長等に用いるレーザ光を出射する際には、ヨウ素セル５３を用いた波長安定化を行うが、この際、上記のように、ＫＴＰ結晶３４の温度をレーザ光調整処理において設定された最適温度に維持することで、ＫＴＰ結晶３４の温度変化による光強度の変動を抑えることができ、光強度を一定にする制御が容易となる。
これにより、ＫＴＰ結晶３４の偏光特性を最適に設定することができる。したがって、レーザ光源装置１から、目的波長のレーザ光を更に高い光強度で出射させることができる。また、実際に測長等に用いるレーザ光を出射する際には、ヨウ素セル５３を用いた波長安定化を行うが、この際、上記のように、ＫＴＰ結晶３４の温度をレーザ光調整処理において設定された最適温度に維持することで、ＫＴＰ結晶３４の温度変化による光強度の変動を抑えることができ、光強度を一定にする制御が容易となる。
また、本実施形態では、Ｓ２〜Ｓ４の処理を少なくとも２回以上実施する。
したがって、複数回の調整を繰り返し実施することで、ＫＴＰ結晶３４やエタロン３５を、より最適な角度に設置することができ、ＫＴＰ結晶３４のより最適な温度を設定することができる。
また、Ｓ４によりＫＴＰ結晶３４の温度を最適温度に設定した後に、再びＳ３の処理が実施されることになる。この際、ＫＴＰ結晶３４が最適温度に設定されていることで、２回目以降のＳ３の処理では、ＫＴＰ結晶３４の角度の設定精度や設定範囲を小さくすることもできる。これにより、ＫＴＰ結晶３４の角度変化に伴う光軸ずれの影響を小さくでき、発振効率やビーム特性を改善できる。
したがって、複数回の調整を繰り返し実施することで、ＫＴＰ結晶３４やエタロン３５を、より最適な角度に設置することができ、ＫＴＰ結晶３４のより最適な温度を設定することができる。
また、Ｓ４によりＫＴＰ結晶３４の温度を最適温度に設定した後に、再びＳ３の処理が実施されることになる。この際、ＫＴＰ結晶３４が最適温度に設定されていることで、２回目以降のＳ３の処理では、ＫＴＰ結晶３４の角度の設定精度や設定範囲を小さくすることもできる。これにより、ＫＴＰ結晶３４の角度変化に伴う光軸ずれの影響を小さくでき、発振効率やビーム特性を改善できる。
本実施形態では、レーザ光調整処理において、Ｓ２のエタロン角度調整ステップを実施した後に、Ｓ３のＫＴＰ角度調整ステップを実施し、その後、Ｓ４のＫＴＰ結晶温度設定ステップを実施する。
一般に、エタロン３５の角度を変更することによるレーザ光の波長変動は、ＫＴＰ結晶３４の角度を変更することによる波長変動よりも大きい。また、ＫＴＰ結晶３４の温度変化によるレーザ光の波長変動は微小であり、ＫＴＰ結晶３４の角度を変更することによる波長変動よりも小さい。
したがって、まずＳ２のエタロン角度調整ステップを実施し、その後、Ｓ３のＫＴＰ角度調整ステップを実施し、さらにその後、Ｓ４のＫＴＰ温度設定ステップを実施することで、粗調整からより精細な調整へと調整を切り替えることになり、レーザ光源装置１のレーザ光調整処理を迅速に行うことができる。つまり、より迅速に、目的波長のレーザ光が出射される状態に合わせることができ、Ｓ２〜Ｓ４の繰り返し実施回数も少なくできる。
一般に、エタロン３５の角度を変更することによるレーザ光の波長変動は、ＫＴＰ結晶３４の角度を変更することによる波長変動よりも大きい。また、ＫＴＰ結晶３４の温度変化によるレーザ光の波長変動は微小であり、ＫＴＰ結晶３４の角度を変更することによる波長変動よりも小さい。
したがって、まずＳ２のエタロン角度調整ステップを実施し、その後、Ｓ３のＫＴＰ角度調整ステップを実施し、さらにその後、Ｓ４のＫＴＰ温度設定ステップを実施することで、粗調整からより精細な調整へと調整を切り替えることになり、レーザ光源装置１のレーザ光調整処理を迅速に行うことができる。つまり、より迅速に、目的波長のレーザ光が出射される状態に合わせることができ、Ｓ２〜Ｓ４の繰り返し実施回数も少なくできる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、エタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度設定ステップを複数回繰り返し実施する例を示したが、１回のみの実施でもよく、この場合であっても、エタロン３５の角度や、ＫＴＰ結晶３４の角度、温度を最適値に設定しない場合に比べて、目的波長のレーザ光の光量を高めることができる。
また、エタロン角度調整ステップ及びＫＴＰ角度調整ステップのみを複数回実施してもよく、角度変化による波長透過率の変動が大きいエタロン角度調整ステップのみを複数回実施してもよい。例えば、エタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度設定ステップを実施した後、エタロン角度調整ステップ、及びＫＴＰ角度調整ステップを実施してもよい。
例えば、上記実施形態では、エタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度設定ステップを複数回繰り返し実施する例を示したが、１回のみの実施でもよく、この場合であっても、エタロン３５の角度や、ＫＴＰ結晶３４の角度、温度を最適値に設定しない場合に比べて、目的波長のレーザ光の光量を高めることができる。
また、エタロン角度調整ステップ及びＫＴＰ角度調整ステップのみを複数回実施してもよく、角度変化による波長透過率の変動が大きいエタロン角度調整ステップのみを複数回実施してもよい。例えば、エタロン角度調整ステップ、ＫＴＰ角度調整ステップ、及びＫＴＰ温度設定ステップを実施した後、エタロン角度調整ステップ、及びＫＴＰ角度調整ステップを実施してもよい。
さらに、上記実施形態では、Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の順に調整処理を行う例を示したが、例えば、Ｓ３のＫＴＰ角度調整ステップの後にＳ２のエタロン角度調整ステップを実施してもよい。但し、エタロン角度調整ステップによる波長変動が大きいため、目的波長のレーザ光に絞り込むためにより多くの調整（Ｓ２〜Ｓ４）を行う必要が生じるおそれがあり、レーザ光調整処理の効率性が悪化することが考えられる。
なお、１回目の調整処理により、エタロン３５及びＫＴＰ結晶３４の角度がほぼ最適値に設定されるため、２回目以降の調整処理では、１回目の調整処理に比べて調整量が小さい。したがって、２回目以降のＳ２、Ｓ３、及びＳ４の処理のみ、順番を変更してもよい。例えば、１回目の調整処理によりＳ２，Ｓ３，Ｓ４の順に処理を実施し、２回目の調整処理において、Ｓ３，Ｓ２、Ｓ３の順に処理を実施してもよい。
なお、１回目の調整処理により、エタロン３５及びＫＴＰ結晶３４の角度がほぼ最適値に設定されるため、２回目以降の調整処理では、１回目の調整処理に比べて調整量が小さい。したがって、２回目以降のＳ２、Ｓ３、及びＳ４の処理のみ、順番を変更してもよい。例えば、１回目の調整処理によりＳ２，Ｓ３，Ｓ４の順に処理を実施し、２回目の調整処理において、Ｓ３，Ｓ２、Ｓ３の順に処理を実施してもよい。
さらに、エタロン角度調整ステップ及びＫＴＰ角度調整ステップのみを実施し、ＫＴＰ結晶３４の温度調整は、エタロン３５や共振器３、ヨウ素セル５３と同様に、実際に測長用のレーザ光を出射させる際に、検出されたレーザ光の波長、光強度を参照しながら調整してもよい。
上記実施形態では、ＫＴＰ温度調整ステップにより、目的波長のレーザ光の光強度を所定値以上にするＫＴＰ結晶３４の温度を予め測定する例を示したが、さらに、目的波長のレーザ光の光強度をより高めるために、エタロン３５の温度、共振器３全体の温度もレーザ光調整処理において測定し、実際に測長等に用いるレーザ光を出射させる際に、測定された最適温度に、ＫＴＰ結晶３４、エタロン３５、及び共振器３の温度を測定された最適温度に合わせる処理をしてもよい。
また、上記実施例において、好ましい例として最大強度が得られるように各ステップＳ２〜Ｓ４を実施する例を示したが、これに限定されない。すなわち、各ステップＳ２〜Ｓ３において、必ずしも光強度が向上している必要はなく、例えば、Ｓ２において、目的波長のレーザ光が出射される状態にエタロン３５の角度を調整した際に、光強度が向上しなくてもよい。この場合でも、光強度が所定強度（所定値）以上であれば、安定した飽和吸収線を得ることができる。さらには、例えばＳ２において、光強度の十分な向上が図れなかった場合であっても、他のＳ３やＳ４の処理において、ＫＴＰ結晶３４の角度、温度を設定することで、あるいは、Ｓ２〜Ｓ４の各処理を繰り返し実施することで、結果的に目的波長のレーザ光の光強度の向上が図れ、飽和吸収線が安定して得られる状態となればよい。
本発明は、電流が供給されることで励起光を出射する励起用光源と、励起用光源からの励起光を共振させてレーザ光を生成する共振器とを備えたレーザ光源装置に利用できる。
１…レーザ光源装置、２…光源、３…共振器、４…導光手段、５…飽和吸収線検出手段、６…制御ユニット、２１…半導体レーザ、３３…Ｎｄ：ＹＶＯ４結晶（レーザ媒体）、３４…ＫＴＰ結晶（非線形光学結晶）、３５…エタロン、３６…共振器ミラー、３７…ピエゾ素子、４７…強度検出部、４８…波長検出部、５３…ヨウ素セル、６１…記憶部、６２…制御部、３４１…ＫＴＰ温度制御器、３４２…ＫＴＰ角度調整部、３５１…エタロン角度調整部、６２２…ＫＴＰ温度制御手段、６２６…エタロン角度調整手段、６２７…ＫＴＰ角度調整手段。
Claims (6)
- 電流が供給されることで励起光を出射する励起用光源と、前記励起用光源からの励起光を受けて基本波光を生成するレーザ媒体を有する共振器と、前記基本波光を目的波長の第２高調波光に変換する非線形光学結晶と、所定の波長の光を透過させるエタロンと、を備えたレーザ光源装置におけるレーザ光調整方法であって、
前記第２高調波光の光強度を検出する強度検出部、及び当該第２高調波光の波長を検出する波長検出部を用いて、前記第２高調波光の光強度及び波長を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにより検出された前記第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ前記第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、前記共振器の光軸に対する前記エタロンの角度を変化させるエタロン角度調整ステップと、
前記検出ステップにより検出された前記第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ前記第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、前記共振器の光軸に対する前記非線形光学結晶の角度を変化させる非線形光学結晶角度調整ステップと、
を実施することを特徴とするレーザ光調整方法。 - 請求項１に記載のレーザ光調整方法において、
前記検出ステップにより検出された前記第２高調波光の波長が目的波長に近づくように、かつ前記第２高調波光の光強度が所定値以上となるように、前記非線形光学結晶の温度を変化させる非線形光学結晶温度設定ステップを実施することを特徴とするレーザ光調整方法。 - 請求項２に記載のレーザ光調整方法において、
前記エタロン角度調整ステップを実施した後、前記非線形光学結晶角度調整ステップを実施し、その後、非線形光学結晶温度設定ステップを実施する
ことを特徴とするレーザ光調整方法。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載のレーザ光調整方法において、
前記エタロン角度調整ステップ、及び前記非線形光学結晶角度調整ステップを、複数回繰り返して実施する
ことを特徴とするレーザ光調整方法。 - 請求項１から請求項４のいずれかに記載のレーザ光調整方法において、
前記レーザ光源装置は、
前記共振器から出射されたレーザ光が照射される吸収セルと、
前記吸収セルを介したレーザ光を検出して光出力信号を出力する光検出器と、
前記出力信号に含まれる飽和吸収線に基づいて前記レーザ光の波長を安定化させる波長安定化手段と、
を備え、
前記第２高調波の前記目的波長は、当該第２高調波が前記吸収セルに入射した際に所定の前記飽和吸収線が得られる波長である
ことを特徴とするレーザ光調整方法。 - 電流が供給されることで励起光を出射する励起用光源と、
前記励起用光源からの励起光を受けて基本波光を生成するレーザ媒体を有する共振器と、
前記共振器の共振器長を変化させるアクチュエータと、
前記基本波光を目的波長の第２高調波光に変換する非線形光学結晶と、
所定の波長の光を透過させるエタロンと、
を備えたレーザ光源装置であって、
前記エタロン及び前記非線形光学結晶の角度は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ光調整方法により、前記目的波長の前記第２高調波が出射される状態に調整されている
ことを特徴とするレーザ光源装置。
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