JP2014149315A - Harmonic laser oscillator - Google Patents

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哲夫 小島
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孝文 河井
Toshiki Koshimae
利樹 腰前
Osamu Mogi
治 茂木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a long-life harmonic laser oscillator.SOLUTION: The harmonic laser oscillator includes: an SHG crystal 9 and a THG crystal 10 that convert a wavelength of infrared laser L1 outputted from a YAG rod 5 to output UV laser L3; an SHG temperature controller 17 and a THG temperature controller 18 that adjust temperatures of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10; an operation unit 19 that controls the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 on the basis of a UV laser L3 output value. When the THG crystal 10 starts outputting the UV laser L3 after initial temperatures of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10 are adjusted, the operation unit 19, in a case that the UV laser L3 output value to the outside falls below a first minimum allowable value, causes the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 to perform temperature control so that the UV laser L3 output value increases greater than a second minimum allowable value.

Description

本発明は、非線形結晶を用いて高調波レーザを出力する高調波レーザ発振器に関する。   The present invention relates to a harmonic laser oscillator that outputs a harmonic laser using a nonlinear crystal.

レーザ光を非線形結晶に入射すると、入射光周波数の整数倍の周波数を持つレーザ光が発生する。このような波長変換では、非線形結晶の複屈折性(屈折率)を利用しているので、効率良く波長変換を行うには位相整合を取ることが重要になる。このためレーザ発振器の立上げ時には、位相整合を取るために、非線形結晶は設計された屈折率を得るための温度に調整され、その後は、その温度を一定に保つよう制御されている(例えば、特許文献1参照)。   When laser light is incident on the nonlinear crystal, laser light having a frequency that is an integral multiple of the incident light frequency is generated. In such wavelength conversion, since birefringence (refractive index) of a nonlinear crystal is used, it is important to achieve phase matching for efficient wavelength conversion. Therefore, when the laser oscillator is started up, the nonlinear crystal is adjusted to a temperature for obtaining the designed refractive index in order to achieve phase matching, and thereafter, the temperature is controlled to be kept constant (for example, Patent Document 1).

高調波レーザとしてUVレーザを得る発振器において、非線形結晶内で長時間UVレーザが照射され続けると、非線形結晶に光学損傷が生じる。この結果、波長変換効率が低下し、所望強度の高調波レーザが得られなくなる。これを解決する技術として、レーザ光が非線形結晶を通過する位置を変更する技術がある(特許文献2〜6参照)。   In an oscillator that obtains a UV laser as a harmonic laser, if the UV laser is continuously irradiated in the nonlinear crystal for a long time, optical damage occurs in the nonlinear crystal. As a result, the wavelength conversion efficiency is lowered, and a harmonic laser having a desired intensity cannot be obtained. As a technique for solving this, there is a technique for changing the position where the laser light passes through the nonlinear crystal (see Patent Documents 2 to 6).

特開2005−327839号公報JP 2005-327839 A 特開2010−231237号公報JP 2010-231237 A 特開2003−57696号公報JP 2003-57696 A 特開2004−22946号公報JP 2004-22946 A 特開平10−268367号公報JP-A-10-268367 特開2010−128119号公報JP 2010-128119 A

しかしながら、上記1つ目の従来技術では、非線形結晶内に長時間UVレーザが照射されて非線形結晶に光学損傷が生じた場合に、波長変換効率が低下するという問題がある。また、上記2つ目〜6つ目の従来技術のように、レーザ光が非線形結晶を通過する位置を変更するだけでは、波長変換効率の低下防止が不十分であり、レーザ発振器の寿命が短いという問題があった。   However, the first prior art has a problem that the wavelength conversion efficiency is lowered when the nonlinear crystal is irradiated with a UV laser for a long time to cause optical damage to the nonlinear crystal. Further, as in the second to sixth prior arts, simply changing the position at which the laser light passes through the nonlinear crystal is insufficient to prevent the wavelength conversion efficiency from being lowered, and the life of the laser oscillator is short. There was a problem.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長寿命な高調波レーザ発振器を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a long-lived harmonic laser oscillator.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ媒質を励起することによって基本波レーザを出力する基本波出力部と、前記基本波レーザが照射されると、前記基本波レーザの波長を波長変換して高調波レーザとして出力する波長変換部と、前記波長変換部の温度を調整する温度調整部と、前記波長変換部から出力される高調波レーザの出力値に基づいて、前記温度調整部を制御する制御部と、を備え、前記波長変換部の初期温度が調整された後、前記基本波出力部が前記基本波レーザの出力を開始するとともに前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始し、前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記高調波レーザの外部への出力値が第1の最小許容値よりも小さくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が第2の最小許容値よりも大きくなるよう、前記温度調整部に温度調整を行わせることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a fundamental wave output unit that outputs a fundamental wave laser by exciting a laser medium, and the fundamental wave when irradiated with the fundamental wave laser. Based on the wavelength conversion unit that converts the wavelength of the laser and outputs it as a harmonic laser, the temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the wavelength conversion unit, and the output value of the harmonic laser that is output from the wavelength conversion unit A control unit that controls the temperature adjustment unit, and after the initial temperature of the wavelength conversion unit is adjusted, the fundamental wave output unit starts output of the fundamental laser and the wavelength conversion unit is The output of the harmonic laser is started, and after the wavelength converter starts the output of the harmonic laser, the control unit outputs an output value to the outside of the harmonic laser smaller than a first minimum allowable value. When it becomes So that the output value of the serial harmonic laser is larger than the second minimum allowable value, characterized in that to perform temperature adjustment to the temperature adjusting portion.

本発明によれば、高調波レーザの外部への出力値が第1の最小許容値よりも小さくなった場合に、波長変換部の温度調整を行なうので、長期に渡って波長変換効率を高効率に維持することが可能になる。したがって、長寿命な高調波レーザ発振器を得ることが可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, when the output value of the harmonic laser to the outside becomes smaller than the first minimum allowable value, the temperature of the wavelength conversion unit is adjusted, so that the wavelength conversion efficiency is improved over a long period of time. Can be maintained. Therefore, it is possible to obtain a long-lived harmonic laser oscillator.

図1は、本発明の実施の形態1に係るレーザ発振器の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser oscillator according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、実施の形態1に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the laser oscillator according to the first embodiment. 図3は、電流調整フローの処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the current adjustment flow. 図4は、非線形結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the temperature adjustment processing procedure of the nonlinear crystal. 図5は、THG結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the temperature adjustment processing procedure of the THG crystal. 図6は、SHG結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the temperature adjustment processing procedure of the SHG crystal. 図7は、非線形結晶における3ω出力の温度依存性を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the temperature dependence of the 3ω output in the nonlinear crystal. 図8は、非線形結晶と結晶ホルダの構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the nonlinear crystal and the crystal holder. 図9は、実施の形態1に係る温度調整に伴う3ω出力の変化を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a change in 3ω output accompanying temperature adjustment according to the first embodiment. 図10は、本発明の実施の形態2に係るレーザ発振器の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the laser oscillator according to the second embodiment of the present invention. 図11は、実施の形態2に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing an operation procedure of the laser oscillator according to the second embodiment. 図12は、実施の形態2に係る温度調整に伴う3ω出力の変化を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a change in 3ω output accompanying temperature adjustment according to the second embodiment. 図13は、実施の形態3に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing an operation procedure of the laser oscillator according to the third embodiment.

以下に、本発明に係る高調波レーザ発振器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a harmonic laser oscillator according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るレーザ発振器の構成を示す図である。レーザ発振器101は、ωパワーモニタ1と、TRミラー2Aと、LD4と、YAGロッド5と、Qスイッチ6と、PRミラー2Bと、SHG結晶9と、THG結晶10と、3ω透過ミラー11と、外部シャッタ12と、3ωパワーモニタ13と、制御装置20と、を備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser oscillator according to Embodiment 1 of the present invention. The laser oscillator 101 includes a ω power monitor 1, a TR mirror 2A, an LD 4, a YAG rod 5, a Q switch 6, a PR mirror 2B, an SHG crystal 9, a THG crystal 10, a 3ω transmission mirror 11, An external shutter 12, a 3ω power monitor 13, and a control device 20 are provided.

レーザ発振器101は、基本波レーザである赤外レーザL1を生成する共振器(基本波レーザ出力部)と、共振器で生成された赤外レーザL1をUVレーザL3に変換する波長変換部と、を含んで構成されている。共振器は、TRミラー2Aと、LD4と、YAGロッド5と、Qスイッチ6と、PRミラー2Bと、を含んで構成されている。また、波長変換部は、SHG結晶9と、THG結晶10と、外部シャッタ12と、を含んで構成されている。   The laser oscillator 101 includes a resonator (fundamental laser output unit) that generates an infrared laser L1 that is a fundamental wave laser, a wavelength conversion unit that converts the infrared laser L1 generated by the resonator into a UV laser L3, It is comprised including. The resonator includes a TR mirror 2A, an LD 4, a YAG rod 5, a Q switch 6, and a PR mirror 2B. The wavelength conversion unit includes an SHG crystal 9, a THG crystal 10, and an external shutter 12.

共振器では、TRミラー2AとPRミラー2Bとの間に、LD4、YAGロッド5、Qスイッチ6が配置されている。また、波長変換部では、PRミラー2Bと外部シャッタ12との間に、SHG結晶9、THG結晶10が配置されている。   In the resonator, an LD 4, a YAG rod 5, and a Q switch 6 are arranged between the TR mirror 2A and the PR mirror 2B. In the wavelength conversion unit, an SHG crystal 9 and a THG crystal 10 are disposed between the PR mirror 2B and the external shutter 12.

レーザ発振器101では、赤外レーザL1の生成側を上流側とし、UVレーザL3の出力側を下流側とした場合に、上流側から下流側に向かって、TRミラー2A、LD4、YAGロッド5、Qスイッチ6、PRミラー2B、SHG結晶9、THG結晶10、外部シャッタ12の順番で、これらが配置されている。   In the laser oscillator 101, when the generation side of the infrared laser L1 is the upstream side and the output side of the UV laser L3 is the downstream side, the TR mirror 2A, LD4, YAG rod 5, The Q switch 6, the PR mirror 2B, the SHG crystal 9, the THG crystal 10, and the external shutter 12 are arranged in this order.

TRミラー2Aは、赤外(ω)レーザL1を全反射させるミラーであり、PRミラー2Bは、赤外レーザL1を部分反射させるミラーである。レーザ媒質を励起するレーザ励起部は、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)ロッド5と、LD(Laser Diode)4とによって構成されている。YAGロッド5は、励起媒体(レーザ媒質)であり、LD4は、LD光(励起光)3によってYAGロッド5を励起させる励起光源である。   The TR mirror 2A is a mirror that totally reflects the infrared (ω) laser L1, and the PR mirror 2B is a mirror that partially reflects the infrared laser L1. A laser excitation unit that excites a laser medium includes a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) rod 5 and an LD (Laser Diode) 4. The YAG rod 5 is an excitation medium (laser medium), and the LD 4 is an excitation light source that excites the YAG rod 5 with LD light (excitation light) 3.

Qスイッチ6は、音響光学素子であり、石英ブロックにトランスデューサが取付けられて構成されている。Qスイッチ6は、トランスデューサに超音波をかけることにより、石英ブロックに超音波を進行させ、これにより、Qスイッチ6で赤外レーザL1を回折させる。共振器では、トランスデューサからの超音波を高周波でON/OFFすることによりパルスレーザとしての赤外レーザL1を出力する。   The Q switch 6 is an acousto-optic element, and is configured by attaching a transducer to a quartz block. The Q switch 6 applies ultrasonic waves to the transducer to advance ultrasonic waves in the quartz block, and thereby causes the Q laser 6 to diffract the infrared laser L1. The resonator outputs an infrared laser L1 as a pulse laser by turning on / off the ultrasonic wave from the transducer at a high frequency.

SHG(Second Harmonic Generation)結晶9は、非線形結晶であり、赤外レーザL1が照射されると、入射光(赤外レーザL1)の一部を、赤外レーザL1の振動数の2倍の高調波(第二高調波)(グリーンレーザL2)に波長変換する。SHG結晶9で波長変換されたグリーン(2ω)レーザL2と、波長変換されなかった赤外レーザL1は、ともにTHG結晶10に送られる。   The SHG (Second Harmonic Generation) crystal 9 is a nonlinear crystal, and when irradiated with the infrared laser L1, a part of the incident light (infrared laser L1) is converted to a harmonic twice as high as the frequency of the infrared laser L1. Wavelength conversion to a wave (second harmonic) (green laser L2). The green (2ω) laser L2 wavelength-converted by the SHG crystal 9 and the infrared laser L1 not wavelength-converted are both sent to the THG crystal 10.

THG(Third Harmonic Generation)結晶10は、非線形結晶であり、赤外レーザL1と、グリーンレーザL2と、を用いて、赤外レーザL1の振動数の3倍の高調波(第三高調波)(UVレーザL3)に波長変換する。THG結晶10で波長変換されたUV(3ω)レーザL3は、3ω透過ミラー11に送られる。   The THG (Third Harmonic Generation) crystal 10 is a nonlinear crystal, and uses an infrared laser L1 and a green laser L2 to generate a harmonic (third harmonic) three times the frequency of the infrared laser L1. Wavelength conversion to UV laser L3). The UV (3ω) laser L3 wavelength-converted by the THG crystal 10 is sent to the 3ω transmission mirror 11.

3ω透過ミラー11は、赤外レーザL1とグリーンレーザL2を遮断し、UVレーザL3を透過させるミラーである。3ω透過ミラー11を透過したUVレーザL3は、外部シャッタ12に送られる。   The 3ω transmission mirror 11 is a mirror that blocks the infrared laser L1 and the green laser L2 and transmits the UV laser L3. The UV laser L3 that has passed through the 3ω transmission mirror 11 is sent to the external shutter 12.

外部シャッタ12は、反射ミラーを備えて構成されている。外部シャッタ12が開いている間は、レーザ発振器101からUVレーザL3が出力される。外部シャッタ12が閉じている間は、UVレーザL3が反射ミラーで反射されて3ωパワーモニタ13に送られる。これにより、3ωパワーモニタ13にUVレーザL3が入射する。   The external shutter 12 includes a reflection mirror. While the external shutter 12 is open, the laser oscillator 101 outputs the UV laser L3. While the external shutter 12 is closed, the UV laser L 3 is reflected by the reflection mirror and sent to the 3ω power monitor 13. As a result, the UV laser L3 enters the 3ω power monitor 13.

ωパワーモニタ1は、TRミラー2Aから出てくる赤外レーザL1の赤外レーザ出力(パワー)を計測し、計測結果を制御装置20に送る。3ωパワーモニタ13は、外部シャッタ12で反射されたUVレーザL3のUVレーザ出力を計測し、計測結果を制御装置20に送る。   The ω power monitor 1 measures the infrared laser output (power) of the infrared laser L1 emitted from the TR mirror 2A, and sends the measurement result to the control device 20. The 3ω power monitor 13 measures the UV laser output of the UV laser L <b> 3 reflected by the external shutter 12 and sends the measurement result to the control device 20.

制御装置20は、LD電源(電源部)15と、RFドライバ16と、SHG温調器17と、THG温調器18と、演算部19と、を有している。LD電源15、RFドライバ16、SHG温調器17、THG温調器18は、それぞれ演算部19に接続されており、演算部19から指示に従って動作する。   The control device 20 includes an LD power source (power source unit) 15, an RF driver 16, an SHG temperature controller 17, a THG temperature controller 18, and a calculation unit 19. The LD power source 15, the RF driver 16, the SHG temperature controller 17, and the THG temperature controller 18 are connected to the calculation unit 19 and operate according to instructions from the calculation unit 19.

LD電源15は、LD4への電力を供給する電源である。RFドライバ16は、Qスイッチ6のRFパワーをON/OFFさせる信号発生器である。SHG温調器17は、SHG結晶9の温度調整を行い、THG温調器18は、THG結晶10の温度調整を行う。   The LD power source 15 is a power source that supplies power to the LD 4. The RF driver 16 is a signal generator that turns on / off the RF power of the Q switch 6. The SHG temperature controller 17 adjusts the temperature of the SHG crystal 9, and the THG temperature controller 18 adjusts the temperature of the THG crystal 10.

演算部19は、ωパワーモニタ1から送られてくる検出結果(赤外レーザL1のパワー)と、3ωパワーモニタ13から送られてくる検出結果(UVレーザL3のパワー)と、に基づいて、LD電源15、RFドライバ16、SHG温調器17、THG温調器18を制御する。   The computing unit 19 is based on the detection result (power of the infrared laser L1) sent from the ω power monitor 1 and the detection result (power of the UV laser L3) sent from the 3ω power monitor 13. The LD power source 15, the RF driver 16, the SHG temperature controller 17, and the THG temperature controller 18 are controlled.

共振器内の赤外レーザL1は、TRミラー2AとPRミラー2Bとの間を往復しており、Qスイッチ6がOFFにされることにより、レーザパルスとしてPRミラー2B側から出力される。出力された赤外レーザL1は、SHG結晶9でその一部がグリーンレーザL2に波長変換され、THG結晶10に送られる。SHG結晶9から出力された赤外レーザL1およびグリーンレーザL2は、THG結晶10でUVレーザL3に波長変換され、THG結晶10からは、赤外レーザL1、グリーンレーザL2、UVレーザL3が出力される。そして、赤外レーザL1、グリーンレーザL2が3ω透過ミラー11で遮断され、UVレーザL3が3ω透過ミラー11を透過する。3ω透過ミラー11を透過したUVレーザL3は、外部シャッタ12に送られて外部シャッタ12から出力される。換言すると、波長変換部では、SHG結晶9、THG結晶10に赤外レーザL1を通過させることでUVレーザL3が生成されて、UVレーザL3が外部シャッタ12から出力される。   The infrared laser L1 in the resonator reciprocates between the TR mirror 2A and the PR mirror 2B, and is output from the PR mirror 2B side as a laser pulse when the Q switch 6 is turned off. The outputted infrared laser L1 is partly converted into a green laser L2 by the SHG crystal 9, and sent to the THG crystal 10. The infrared laser L1 and the green laser L2 output from the SHG crystal 9 are wavelength-converted to the UV laser L3 by the THG crystal 10, and the infrared laser L1, the green laser L2, and the UV laser L3 are output from the THG crystal 10. The The infrared laser L1 and the green laser L2 are blocked by the 3ω transmission mirror 11, and the UV laser L3 is transmitted through the 3ω transmission mirror 11. The UV laser L3 transmitted through the 3ω transmission mirror 11 is sent to the external shutter 12 and output from the external shutter 12. In other words, in the wavelength conversion unit, the UV laser L3 is generated by passing the infrared laser L1 through the SHG crystal 9 and the THG crystal 10, and the UV laser L3 is output from the external shutter 12.

本実施の形態の演算部19は、例えばUVレーザL3のパワーが所定値よりも低くなった場合に、SHG結晶9およびTHG結晶10の温度調整を行うよう、SHG温調器17およびTHG温調器18に指示を送る。   For example, when the power of the UV laser L3 becomes lower than a predetermined value, the calculation unit 19 of the present embodiment performs the temperature adjustment of the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller so as to adjust the temperature of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10. An instruction is sent to the device 18.

SHG結晶9やTHG結晶10は、長時間使用することにより、光学的損傷に至らなくても、非線形結晶表面へ微細な塵が焼付く場合がある。この場合、SHG結晶9やTHG結晶10では、高調波レーザを吸収して発熱し、発熱が原因でビーム通過点の屈折率が経時的に温度変化することによって波長変換効率が低下する場合がある。波長変換効率が低下すると、所望強度の高調波レーザが得られなくなり、レーザ発振器として使用できなくなる。そこで、本実施の形態のレーザ発振器101は、非線形結晶の経時的な劣化による発熱で屈折率が温度変化してUVレーザ出力が所望強度を下回った場合であっても、ビーム通過点の屈折率が回復するように、非線形結晶(SHG結晶9やTHG結晶10)の温度を調整する。   When the SHG crystal 9 and the THG crystal 10 are used for a long time, fine dust may be baked onto the surface of the nonlinear crystal without causing optical damage. In this case, the SHG crystal 9 or the THG crystal 10 absorbs the harmonic laser and generates heat, and the wavelength conversion efficiency may decrease due to the temperature change of the refractive index at the beam passing point due to the heat generation. . When the wavelength conversion efficiency is lowered, a harmonic laser having a desired intensity cannot be obtained and cannot be used as a laser oscillator. Therefore, the laser oscillator 101 of the present embodiment has a refractive index at the beam passing point even when the refractive index changes in temperature due to heat generation due to deterioration of the nonlinear crystal over time and the UV laser output falls below a desired intensity. Is adjusted so that the temperature of the nonlinear crystal (SHG crystal 9 or THG crystal 10) is adjusted.

なお、ここでのSHG結晶9、THG結晶10が、それぞれ特許請求の範囲に記載の第1の非線形結晶、第2の非線形結晶である。また、SHG温調器17、THG温調器18が、それぞれ第1の温度調整部、第2の温度調整部である。   Here, the SHG crystal 9 and the THG crystal 10 are the first nonlinear crystal and the second nonlinear crystal described in the claims, respectively. Further, the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 are a first temperature adjustment unit and a second temperature adjustment unit, respectively.

図2は、実施の形態1に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。レーザ発振器101では、UVレーザL3の出力を開始する前に、SHG結晶9とTHG結晶10の初期温度が調整される。この後、YAGロッド5が赤外レーザL1の出力を開始するとともに、SHG結晶9とTHG結晶10が、それぞれグリーンレーザL2、UVレーザL3の出力を開始する。   FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the laser oscillator according to the first embodiment. In the laser oscillator 101, the initial temperatures of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10 are adjusted before the output of the UV laser L3 is started. Thereafter, the YAG rod 5 starts the output of the infrared laser L1, and the SHG crystal 9 and the THG crystal 10 start the outputs of the green laser L2 and the UV laser L3, respectively.

レーザ発振器101は、UVレーザL3を出力する際に、自動出力制御を行なう。ここでの自動出力制御は、UVレーザL3の出力値が所定の範囲内に収まるよう、LD電源15、SHG温調器17、THG温調器18を制御する処理である。   The laser oscillator 101 performs automatic output control when outputting the UV laser L3. The automatic output control here is a process for controlling the LD power source 15, the SHG temperature controller 17, and the THG temperature controller 18 so that the output value of the UV laser L3 falls within a predetermined range.

レーザ発振器101がUVレーザL3の出力を開始すると、所定のタイミングで外部シャッタ12が閉じられる、これにより、UVレーザL3が3ωパワーモニタ13に入射し、3ωパワーモニタ13でUVレーザL3のUVレーザ出力が計測される。そして、3ωパワーモニタ13で計測されたUVレーザ出力(3ω出力P0)が制御装置20の演算部19に送られる。   When the laser oscillator 101 starts output of the UV laser L3, the external shutter 12 is closed at a predetermined timing. As a result, the UV laser L3 enters the 3ω power monitor 13 and the 3ω power monitor 13 causes the UV laser of the UV laser L3. Output is measured. Then, the UV laser output (3ω output P0) measured by the 3ω power monitor 13 is sent to the calculation unit 19 of the control device 20.

演算部19は、3ωパワーモニタ13で計測された3ω出力P0の大きさを判定する(ステップS100)。UVレーザ出力の許容範囲がP1以上かつP2以下(最小許容値がP1で最大許容値がP2)であるとする。   The computing unit 19 determines the magnitude of the 3ω output P0 measured by the 3ω power monitor 13 (step S100). It is assumed that the allowable range of UV laser output is P1 or more and P2 or less (the minimum allowable value is P1 and the maximum allowable value is P2).

この場合に、3ω出力P0がこの許容範囲内であれば(ステップS100、P1≦P0≦P2)、演算部19は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置(図示せず)などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される(ステップS110)。   In this case, if the 3ω output P0 is within the allowable range (step S100, P1 ≦ P0 ≦ P2), the calculation unit 19 determines that automatic output adjustment is unnecessary. In this case, a message such as “automatic output adjustment completion” is displayed on a display device (not shown) or the like (step S110).

また、3ω出力P0が最大許容値P2よりも大きい場合(ステップS100、P0>P2)、演算部19は、3ω出力P0が出力過多であると判定する。この場合、演算部19は、後述の電流調整フローを行う(ステップS120)。   When the 3ω output P0 is larger than the maximum allowable value P2 (step S100, P0> P2), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is excessive. In this case, the calculating part 19 performs the below-mentioned electric current adjustment flow (step S120).

図3は、電流調整フローの処理手順を示すフローチャートである。電流調整フローは、LD4へのLD電流調整、非線形結晶(SHG結晶9、THG結晶10)の温度調整を行うフローである。LD電流調整を行う際には、演算部19が、例えばP0=P3±P4となるようLD電流を調整する(ステップS400)。具体的には、演算部19が、P0=P3±P4となるようLD電源15に指示を送る。ここでのP3は、例えばP3=(P1+P2)/2であり、P4は、例えばP4=0.05×P3である。さらに、演算部19は、非線形結晶の温度調整を行う(ステップS410)。ここでの非線形結晶の温度調整は、効率良くUVレーザL3を用いるための温度調整である。   FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the current adjustment flow. The current adjustment flow is a flow for adjusting the LD current to the LD 4 and adjusting the temperature of the nonlinear crystals (SHG crystal 9 and THG crystal 10). When performing LD current adjustment, the calculating part 19 adjusts LD current so that it may become P0 = P3 +/- P4, for example (step S400). Specifically, the calculation unit 19 sends an instruction to the LD power source 15 so that P0 = P3 ± P4. Here, P3 is, for example, P3 = (P1 + P2) / 2, and P4 is, for example, P4 = 0.05 × P3. Further, the calculation unit 19 adjusts the temperature of the nonlinear crystal (step S410). The temperature adjustment of the nonlinear crystal here is a temperature adjustment for using the UV laser L3 efficiently.

図4は、非線形結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。演算部19は、THG結晶10の温度調整を行うよう、THG温調器18に指示を送る。これにより、THG温調器18が、THG結晶10の温度調整(温調)を開始し(ステップS500)、THG結晶10の温度が調整される。その後、演算部19は、SHG結晶9の温調を行うよう、SHG温調器17に指示を送る。これにより、SHG温調器17が、SHG結晶9の温度調整を開始し(ステップS510)、SHG結晶9が温度調整される。   FIG. 4 is a flowchart showing the temperature adjustment processing procedure of the nonlinear crystal. The calculation unit 19 sends an instruction to the THG temperature controller 18 so as to adjust the temperature of the THG crystal 10. Thereby, the THG temperature controller 18 starts temperature adjustment (temperature adjustment) of the THG crystal 10 (step S500), and the temperature of the THG crystal 10 is adjusted. Thereafter, the calculation unit 19 sends an instruction to the SHG temperature controller 17 to adjust the temperature of the SHG crystal 9. Thereby, the SHG temperature controller 17 starts temperature adjustment of the SHG crystal 9 (step S510), and the temperature of the SHG crystal 9 is adjusted.

THG結晶10の温度調整と、SHG結晶9の温度調整と、を順番に複数回繰り返してもよい。これにより、THG結晶10とSHG結晶9を適切な温度に精度良く調整することが可能となる。   The temperature adjustment of the THG crystal 10 and the temperature adjustment of the SHG crystal 9 may be repeated a plurality of times in order. As a result, the THG crystal 10 and the SHG crystal 9 can be accurately adjusted to appropriate temperatures.

レーザ発振器101では、3ω出力P0がP0≦P2となるまで、ステップS100,S120の処理が繰り返される。そして、3ω出力P0がP1≦P0≦P2となると、ステップS110の処理が行われる。   In the laser oscillator 101, the processes in steps S100 and S120 are repeated until the 3ω output P0 satisfies P0 ≦ P2. When the 3ω output P0 satisfies P1 ≦ P0 ≦ P2, the process of step S110 is performed.

3ω出力P0が最小許容値P1よりも小さい場合(ステップS100、P0<P1)、演算部19は、3ω出力P0が出力不足であると判定する。この場合、演算部19は、非線形結晶の温度調整を行うよう、SHG温調器17およびTHG温調器18に指示を送る。これにより、SHG温調器17、THG温調器18が、それぞれSHG結晶9、THG結晶10の温度調整を行う。例えば、図4で説明した処理手順によって非線形結晶(SHG結晶9、THG結晶10)の温度調整が行われる(ステップS130)。   When the 3ω output P0 is smaller than the minimum allowable value P1 (step S100, P0 <P1), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is insufficient. In this case, the calculation unit 19 sends an instruction to the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 so as to adjust the temperature of the nonlinear crystal. Thereby, the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 adjust the temperature of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10, respectively. For example, the temperature adjustment of the nonlinear crystal (SHG crystal 9, THG crystal 10) is performed by the processing procedure described in FIG. 4 (step S130).

具体的には、温度調整は、現在の結晶温度を中心値として±数℃変化させて3ω出力P0の最大値を探す。この振り幅については使用する非線形結晶の屈折率の温度依存特性と光路設計に依存するので、レーザ発振器101の設計に合わせて決められる。本実施の形態では、例えば、非線形結晶の温度を±3℃程度の範囲で変化させることにより、最大UV出力を得られる結晶温度を探す。温度調整の最小オーダは、上記変化範囲の1/10〜1/100の温度まで実施する。   Specifically, in the temperature adjustment, the maximum value of the 3ω output P0 is searched by changing the current crystal temperature by ± several degrees around the center value. Since the amplitude depends on the temperature dependence characteristic of the refractive index of the nonlinear crystal to be used and the optical path design, it is determined according to the design of the laser oscillator 101. In the present embodiment, for example, the temperature of the nonlinear crystal is changed in a range of about ± 3 ° C. to search for a crystal temperature at which the maximum UV output can be obtained. The minimum order of temperature adjustment is performed up to a temperature of 1/10 to 1/100 of the above change range.

非線形結晶の温度調整が行われた後、3ωパワーモニタ13でUVレーザL3のUVレーザ出力が計測される。そして、3ωパワーモニタ13で計測されたUVレーザ出力(3ω出力P0)が制御装置20の演算部19に送られる。   After the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, the 3ω power monitor 13 measures the UV laser output of the UV laser L3. Then, the UV laser output (3ω output P0) measured by the 3ω power monitor 13 is sent to the calculation unit 19 of the control device 20.

演算部19は、3ωパワーモニタ13で計測された3ω出力P0の大きさを判定する(ステップS140)。ここでのUVレーザ出力の許容範囲は、P5以上かつP2以下(最小許容値がP5で最大許容値がP2)であるとする。最小許容値のP5は、最小許容値のP1よりも少し大きな値である。これにより、1回目に行った3ω出力P0の大きさ判定よりも、少し厳しい条件で3ω出力P0が許容範囲内であるか否かの判定を行うことが可能となる。   The computing unit 19 determines the magnitude of the 3ω output P0 measured by the 3ω power monitor 13 (step S140). Here, it is assumed that the allowable range of the UV laser output is P5 or more and P2 or less (the minimum allowable value is P5 and the maximum allowable value is P2). The minimum allowable value P5 is slightly larger than the minimum allowable value P1. This makes it possible to determine whether or not the 3ω output P0 is within the allowable range under slightly more severe conditions than the first determination of the 3ω output P0.

P0がこの許容範囲(P2〜P5)内であれば(ステップS140、P5≦P0≦P2)、演算部19は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される(ステップS110)。   If P0 is within this allowable range (P2 to P5) (step S140, P5 ≦ P0 ≦ P2), the arithmetic unit 19 determines that automatic output adjustment is not necessary. In this case, a message such as “automatic output adjustment completed” is displayed on the display device or the like (step S110).

また、3ω出力P0が最大許容値P2よりも大きい場合(ステップS140、P0>P2)、演算部19は、3ω出力P0が出力過多であると判定する。そして、演算部19は、電流調整フローを行う(ステップS150)。ここでの電流調整フローは、ステップS120の処理フローと同様の処理フローである。   When the 3ω output P0 is larger than the maximum allowable value P2 (step S140, P0> P2), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is excessive in output. And the calculating part 19 performs an electric current adjustment flow (step S150). The current adjustment flow here is a processing flow similar to the processing flow in step S120.

レーザ発振器101では、3ω出力P0がP0≦P2となるまで、ステップS140,S150の処理が繰り返される。そして、3ω出力P0がP5≦P0≦P2となると、ステップS110の処理が行われる。   In the laser oscillator 101, the processes in steps S140 and S150 are repeated until the 3ω output P0 satisfies P0 ≦ P2. When the 3ω output P0 satisfies P5 ≦ P0 ≦ P2, the process of step S110 is performed.

3ω出力P0が最小許容値P5よりも小さい場合(ステップS140、P0<P5)、演算部19は、3ω出力P0が出力不足であると判定する。この場合、演算部19は、ωパワーモニタ1で計測された赤外レーザ出力に基づいて、ω出力Pの大きさを判定する(ステップS160)。赤外レーザ出力の許容範囲がP6以上(最小許容値がP6)であるとする。ここでの最小許容値P6は、P0≧P2を得るのに必要な理論上の最低出力値である。   When the 3ω output P0 is smaller than the minimum allowable value P5 (step S140, P0 <P5), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is insufficient. In this case, the calculation unit 19 determines the magnitude of the ω output P based on the infrared laser output measured by the ω power monitor 1 (step S160). Assume that the allowable range of the infrared laser output is P6 or more (the minimum allowable value is P6). The minimum allowable value P6 here is a theoretical minimum output value necessary to obtain P0 ≧ P2.

この場合に、ω出力Pが許容範囲外であれば(ステップS160、P<P6)、演算部19は、電流調整フローが必要であると判定する。この場合、演算部19は、電流調整フローを行う(ステップS170)。ここでの電流調整フローは、ステップS120の処理フローと同様の処理フローである。   In this case, if the ω output P is outside the allowable range (step S160, P <P6), the calculation unit 19 determines that the current adjustment flow is necessary. In this case, the calculation unit 19 performs a current adjustment flow (step S170). The current adjustment flow here is a processing flow similar to the processing flow in step S120.

電流調整フローが行われた後、3ωパワーモニタ13でUVレーザL3のUVレーザ出力が計測される。そして、3ωパワーモニタ13で計測されたUVレーザ出力(3ω出力P0)が制御装置20の演算部19に送られる。   After the current adjustment flow is performed, the 3ω power monitor 13 measures the UV laser output of the UV laser L3. Then, the UV laser output (3ω output P0) measured by the 3ω power monitor 13 is sent to the calculation unit 19 of the control device 20.

演算部19は、3ωパワーモニタ13で計測された3ω出力P0の大きさを判定する(ステップS180)。ここでのUVレーザ出力の許容範囲は、P5以上かつP2以下であるとする。   The computing unit 19 determines the magnitude of the 3ω output P0 measured by the 3ω power monitor 13 (step S180). Here, it is assumed that the allowable range of the UV laser output is P5 or more and P2 or less.

P0がこの許容範囲内であれば(ステップS180、P5≦P0≦P2)、演算部19は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される(ステップS110)。   If P0 is within this allowable range (step S180, P5 ≦ P0 ≦ P2), the calculation unit 19 determines that automatic output adjustment is unnecessary. In this case, a message such as “automatic output adjustment completed” is displayed on the display device or the like (step S110).

また、3ω出力P0が最大許容値P2よりも大きい場合(ステップS180、P0>P2)、演算部19は、3ω出力P0が出力過多であると判定する。この場合、演算部19は、電流調整フローを行う(ステップS190)。ここでの電流調整フローは、ステップS120の処理フローと同様の処理フローである。   When the 3ω output P0 is larger than the maximum allowable value P2 (step S180, P0> P2), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is excessive in output. In this case, the calculation unit 19 performs a current adjustment flow (step S190). The current adjustment flow here is a processing flow similar to the processing flow in step S120.

レーザ発振器101では、3ω出力P0がP0≦P2となるまで、ステップS180,S190の処理が繰り返される。そして、3ω出力P0がP5≦P0≦P2となると、ステップS110の処理が行われる。   In the laser oscillator 101, the processes in steps S180 and S190 are repeated until the 3ω output P0 satisfies P0 ≦ P2. When the 3ω output P0 satisfies P5 ≦ P0 ≦ P2, the process of step S110 is performed.

3ω出力P0が最小許容値P5よりも小さい場合(ステップS180、P0<P5)、演算部19は、3ω出力P0が出力不足であると判定する。この場合、表示装置などに、「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される(ステップS200)。   When the 3ω output P0 is smaller than the minimum allowable value P5 (step S180, P0 <P5), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is insufficient. In this case, a message such as “oscillator life, replacement” is displayed on the display device or the like (step S200).

また、ステップS160の処理としてω出力Pの大きさが判定された際に、ω出力Pが許容範囲内であれば(ステップS160、P≧P6)、演算部19は、非線形結晶が寿命であると判断する。換言すると、P0≧P2を得るのに十分なω出力Pがあるにもかかわらす、P0<P5となって3ω出力P0が出力不足となっている場合には、非線形結晶は寿命を迎えたと判断される。この場合、表示装置などに、「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される(ステップS200)。   In addition, when the magnitude of the ω output P is determined as the processing of step S160, if the ω output P is within the allowable range (step S160, P ≧ P6), the calculation unit 19 has a lifetime of the nonlinear crystal. Judge. In other words, if there is sufficient ω output P to obtain P0 ≧ P2, but P0 <P5 and the 3ω output P0 is insufficient, it is determined that the nonlinear crystal has reached the end of its life. Is done. In this case, a message such as “oscillator life, replacement” is displayed on the display device or the like (step S200).

ここで、THG結晶10の温度調整と、SHG結晶9の温度調整の詳細な処理手順について説明する。図5は、THG結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。THG結晶10の温度調整は、例えばTHG結晶10の結晶温度であるTHG結晶温度T2を最高温度(T2_max)から最低温度(T2_min)まで順番に少しずつ下げていき、各結晶温度での3ω出力P0のうち、3ω出力P0が最大値となる結晶温度をTHG結晶温度T2に採用する。   Here, detailed processing procedures for adjusting the temperature of the THG crystal 10 and adjusting the temperature of the SHG crystal 9 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the temperature adjustment processing procedure of the THG crystal. For adjusting the temperature of the THG crystal 10, for example, the THG crystal temperature T2, which is the crystal temperature of the THG crystal 10, is gradually decreased from the highest temperature (T2_max) to the lowest temperature (T2_min) in order, and the 3ω output P0 at each crystal temperature. Among them, the crystal temperature at which the 3ω output P0 is the maximum value is adopted as the THG crystal temperature T2.

THG結晶10の温度調整を行う際には、SHG結晶9の結晶温度が一定値に保たれる。例えば、SHG結晶9の結晶温度であるSHG結晶温度T1をSHG結晶温度T1=T1_maxに固定しておく。T1_maxは、SHG結晶9の結晶温度のうちの最高温度である。   When the temperature of the THG crystal 10 is adjusted, the crystal temperature of the SHG crystal 9 is kept at a constant value. For example, the SHG crystal temperature T1, which is the crystal temperature of the SHG crystal 9, is fixed to the SHG crystal temperature T1 = T1_max. T1_max is the highest temperature among the crystal temperatures of the SHG crystal 9.

初期設定として、演算部19は、SHG結晶温度T1=T1_max、THG結晶温度T2=T2_maxとなるよう、SHG温調器17、THG温調器18に指示を送る。そして、演算部19は、SHG結晶温度T1=T1_max、THG結晶温度T2=T2_maxとなった時点でのUVレーザ出力(3ω出力P0)が測定される(ステップS600)。   As an initial setting, the calculation unit 19 sends instructions to the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 so that the SHG crystal temperature T1 = T1_max and the THG crystal temperature T2 = T2_max. Then, the calculation unit 19 measures the UV laser output (3ω output P0) when the SHG crystal temperature T1 = T1_max and the THG crystal temperature T2 = T2_max are reached (step S600).

この後、演算部19は、新たなTHG結晶温度T2’がT2’=T2−ΔTとなるよう、THG温調器18に指示を送る(ステップS610)。これにより、THG結晶10の結晶温度は、最新のTHG結晶温度T2’となり、最新の3ω出力P0’が測定される(ステップS620)。   Thereafter, the calculation unit 19 sends an instruction to the THG temperature controller 18 so that the new THG crystal temperature T2 'becomes T2' = T2- [Delta] T (step S610). As a result, the crystal temperature of the THG crystal 10 becomes the latest THG crystal temperature T2 ', and the latest 3ω output P0' is measured (step S620).

演算部19は、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値より大きいか否かを判断する(ステップS630)。これまでに測定された3ω出力P0の最大値は、今回のTHG結晶10の温度調整処理(図5のフロー)で測定された3ω出力P0のうち最大の値を示すものである。したがって、ここでの3ω出力P0の最大値は、初期設定時の3ω出力P0である。   The computing unit 19 determines whether or not the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S630). The maximum value of the 3ω output P0 measured so far indicates the maximum value of the 3ω output P0 measured in the temperature adjustment processing (flow in FIG. 5) of the THG crystal 10 this time. Accordingly, the maximum value of the 3ω output P0 here is the 3ω output P0 at the time of initial setting.

最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きい場合(ステップS630、Yes)、演算部19は、最大値を更新する。これにより、この時点では、THG結晶温度T2=T2’となり、3ω出力P0=P0’となる(ステップS640)。   When the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S630, Yes), the calculation unit 19 updates the maximum value. Thus, at this time, the THG crystal temperature T2 = T2 ′ and the 3ω output P0 = P0 ′ is obtained (step S640).

一方、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きくない場合(ステップS630、No)、演算部19は、最大値を更新せず、現状の最大値を記憶しておく。   On the other hand, when the latest 3ω output P0 ′ is not larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (No in step S630), the calculation unit 19 does not update the maximum value, and does not update the current maximum value. Remember.

この後、演算部19は、新たなTHG結晶温度T2’をT2’=T2’−ΔTに設定した場合に(ステップS650)、新たなTHG結晶温度T2’がT2’>T2_minとなるか否かを判断する(ステップS660)。   Thereafter, when the new THG crystal temperature T2 ′ is set to T2 ′ = T2′−ΔT (step S650), the calculation unit 19 determines whether or not the new THG crystal temperature T2 ′ satisfies T2 ′> T2_min. Is determined (step S660).

新たなTHG結晶温度T2’がT2’>T2_minであれば(ステップS660、Yes)、レーザ発振器101は、ステップS620〜S660までの処理を繰り返す。すなわち、演算部19は、最新のTHG結晶温度T2’が、T2’=T2’−ΔTとなるよう、THG温調器18に指示を送る。これにより、THG結晶10の結晶温度は、最新のTHG結晶温度T2’となり、最新の3ω出力P0’が測定される(ステップS620)。   If the new THG crystal temperature T2 'is T2'> T2_min (step S660, Yes), the laser oscillator 101 repeats the processing from step S620 to S660. That is, the calculation unit 19 sends an instruction to the THG temperature controller 18 so that the latest THG crystal temperature T2 'is T2' = T2 '-[Delta] T. As a result, the crystal temperature of the THG crystal 10 becomes the latest THG crystal temperature T2 ', and the latest 3ω output P0' is measured (step S620).

演算部19は、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値より大きいか否かを判断する(ステップS630)。最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きい場合(ステップS630、Yes)、演算部19は、最大値を更新する。これにより、この時点では、THG結晶温度T2=T2’となり、3ω出力P0=P0’となる(ステップS640)。また、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きくない場合(ステップS630、No)、演算部19は、最大値を更新しない。   The computing unit 19 determines whether or not the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S630). When the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S630, Yes), the calculation unit 19 updates the maximum value. Thus, at this time, the THG crystal temperature T2 = T2 ′ and the 3ω output P0 = P0 ′ is obtained (step S640). When the latest 3ω output P0 ′ is not larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (No in step S630), the calculation unit 19 does not update the maximum value.

この後、演算部19は、新たなTHG結晶温度T2’をT2’=T2’−ΔTに設定した場合に(ステップS650)、新たなTHG結晶温度T2’がT2’>T2_minとなるか否かを判断する(ステップS660)。   Thereafter, when the new THG crystal temperature T2 ′ is set to T2 ′ = T2′−ΔT (step S650), the calculation unit 19 determines whether or not the new THG crystal temperature T2 ′ satisfies T2 ′> T2_min. Is determined (step S660).

レーザ発振器101は、新たなTHG結晶温度T2’がT2’≦T2_minとなるまで、ステップS620〜S660までの処理を繰り返す。新たなTHG結晶温度T2’がT2’>T2_minでなければ(ステップS660、No)、レーザ発振器101は、THG結晶10の温調処理を終了する。演算部19は、この時点で3ω出力P0の最大値となっているTHG結晶温度T2’を、THG結晶10の結晶温度(THG結晶温度T2)に採用する。この後、レーザ発振器101では、SHG結晶9の温調処理が開始される。   The laser oscillator 101 repeats the processing from step S620 to S660 until the new THG crystal temperature T2 'becomes T2'≤T2_min. If the new THG crystal temperature T2 'is not T2'> T2_min (step S660, No), the laser oscillator 101 ends the temperature adjustment process of the THG crystal 10. The calculation unit 19 employs the THG crystal temperature T2 'that is the maximum value of the 3ω output P0 at this time as the crystal temperature of the THG crystal 10 (THG crystal temperature T2). Thereafter, the laser oscillator 101 starts the temperature adjustment process for the SHG crystal 9.

図6は、SHG結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。なお、図5で説明したTHG結晶10の温度調整処理と同様の処理については、その説明を省略する。SHG結晶9の温度調整は、例えばSHG結晶温度T1を最高温度(T1_max)から最低温度(T1_min)まで順番に少しずつ下げていき、各結晶温度でのω出力Pのうち、ω出力Pが最大値となる結晶温度をSHG結晶温度T1に採用する。   FIG. 6 is a flowchart showing the temperature adjustment processing procedure of the SHG crystal. Note that the description of the same process as the temperature adjustment process of the THG crystal 10 described in FIG. 5 is omitted. For temperature adjustment of the SHG crystal 9, for example, the SHG crystal temperature T1 is gradually decreased from the maximum temperature (T1_max) to the minimum temperature (T1_min) in order, and the ω output P is the maximum among the ω outputs P at each crystal temperature. The value of the crystal temperature is adopted as the SHG crystal temperature T1.

SHG結晶9の温度調整を行う際には、THG結晶10の結晶温度が一定値に保たれる。例えば、THG結晶温度T2を、図5のフローで求めた結晶温度(3ω出力P0が最大値となるTHG結晶温度T2)に固定しておく。   When the temperature of the SHG crystal 9 is adjusted, the crystal temperature of the THG crystal 10 is kept at a constant value. For example, the THG crystal temperature T2 is fixed to the crystal temperature (THG crystal temperature T2 at which the 3ω output P0 is the maximum value) obtained by the flow of FIG.

初期設定として、演算部19は、SHG結晶温度T1=T1_max、THG結晶温度T2=T2(3ω出力P0が最大値となるTHG結晶温度T2)となるよう、SHG温調器17、THG温調器18に指示を送る。そして、演算部19は、SHG結晶温度T1=T1_max、THG結晶温度T2=T2となった時点でのUVレーザ出力(3ω出力P0)が測定される(ステップS700)。   As an initial setting, the calculation unit 19 sets the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller so that the SHG crystal temperature T1 = T1_max and the THG crystal temperature T2 = T2 (THG crystal temperature T2 at which the 3ω output P0 is the maximum). Send instructions to 18. Then, the calculation unit 19 measures the UV laser output (3ω output P0) when the SHG crystal temperature T1 = T1_max and the THG crystal temperature T2 = T2 are reached (step S700).

この後、演算部19は、新たなSHG結晶温度T1’がT1’=T1−ΔTとなるよう、SHG温調器17に指示を送る(ステップS710)。これにより、SHG結晶9の結晶温度は、最新のSHG結晶温度T1’となり、最新の3ω出力P0’が測定される(ステップS720)。   Thereafter, the calculation unit 19 sends an instruction to the SHG temperature controller 17 so that the new SHG crystal temperature T1 'becomes T1' = T1-ΔT (step S710). As a result, the crystal temperature of the SHG crystal 9 becomes the latest SHG crystal temperature T1 ', and the latest 3ω output P0' is measured (step S720).

演算部19は、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値より大きいか否かを判断する(ステップS730)。これまでに測定された3ω出力P0の最大値は、今回のSHG結晶9の温度調整処理(図6のフロー)で測定された3ω出力P0のうち最大の値を示すものである。したがって、ここでの3ω出力P0の最大値は、初期設定時の3ω出力P0である。   The calculation unit 19 determines whether or not the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S730). The maximum value of the 3ω output P0 measured so far indicates the maximum value of the 3ω output P0 measured in the temperature adjustment process (the flow of FIG. 6) of the SHG crystal 9 this time. Accordingly, the maximum value of the 3ω output P0 here is the 3ω output P0 at the time of initial setting.

最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きい場合(ステップS730、Yes)、演算部19は、最大値を更新する。これにより、この時点では、SHG結晶温度T1=T1’となり、3ω出力P0=P0’となる(ステップS740)。   When the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S730, Yes), the calculation unit 19 updates the maximum value. Accordingly, at this time, the SHG crystal temperature T1 = T1 ′ and the 3ω output P0 = P0 ′ is obtained (step S740).

一方、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きくない場合(ステップS730、No)、演算部19は、最大値を更新せず、現状の最大値を記憶しておく。   On the other hand, when the latest 3ω output P0 ′ is not larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (No in step S730), the calculation unit 19 does not update the maximum value and does not update the current maximum value. Remember.

この後、演算部19は、新たなSHG結晶温度T1’をT1’=T1’−ΔTに設定した場合に(ステップS750)、新たなSHG結晶温度T1’がT1’>T1_minとなるか否かを判断する(ステップS760)。   Thereafter, when the new SHG crystal temperature T1 ′ is set to T1 ′ = T1′−ΔT (step S750), the calculation unit 19 determines whether or not the new SHG crystal temperature T1 ′ satisfies T1 ′> T1_min. Is determined (step S760).

新たなSHG結晶温度T1’がT1’>T1_minであれば(ステップS760、Yes)、レーザ発振器101は、ステップS720〜S760までの処理を繰り返す。すなわち、演算部19は、最新のSHG結晶温度T1’が、T1’=T1’−ΔTとなるよう、SHG温調器17に指示を送る。これにより、SHG結晶9の結晶温度は、最新のSHG結晶温度T1’となり、最新の3ω出力P0’が測定される(ステップS720)。   If the new SHG crystal temperature T1 'is T1'> T1_min (step S760, Yes), the laser oscillator 101 repeats the processing from step S720 to S760. That is, the calculation unit 19 sends an instruction to the SHG temperature controller 17 so that the latest SHG crystal temperature T1 ′ is T1 ′ = T1′−ΔT. As a result, the crystal temperature of the SHG crystal 9 becomes the latest SHG crystal temperature T1 ', and the latest 3ω output P0' is measured (step S720).

演算部19は、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値より大きいか否かを判断する(ステップS730)。最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きい場合(ステップS730、Yes)、演算部19は、最大値を更新する。これにより、この時点では、SHG結晶温度T1=T1’となり、3ω出力P0=P0’となる(ステップS740)。また、最新の3ω出力P0’が、これまでに測定された3ω出力P0の最大値よりも大きくない場合(ステップS730、No)、演算部19は、最大値を更新しない。   The calculation unit 19 determines whether or not the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S730). When the latest 3ω output P0 ′ is larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (step S730, Yes), the calculation unit 19 updates the maximum value. Accordingly, at this time, the SHG crystal temperature T1 = T1 ′ and the 3ω output P0 = P0 ′ is obtained (step S740). When the latest 3ω output P0 ′ is not larger than the maximum value of the 3ω output P0 measured so far (No in step S730), the calculation unit 19 does not update the maximum value.

この後、演算部19は、新たなSHG結晶温度T1’をT1’=T1’−ΔTに設定した場合に(ステップS750)、新たなSHG結晶温度T1’がT1’>T1_minとなるか否かを判断する(ステップS760)。   Thereafter, when the new SHG crystal temperature T1 ′ is set to T1 ′ = T1′−ΔT (step S750), the calculation unit 19 determines whether or not the new SHG crystal temperature T1 ′ satisfies T1 ′> T1_min. Is determined (step S760).

レーザ発振器101は、新たなSHG結晶温度T1’がT1’ ≦T1_minとなるまで、ステップS720〜S760までの処理を繰り返す。新たなSHG結晶温度T1’がT1’>T1_minでなければ(ステップS760、No)、レーザ発振器101は、SHG結晶10の温調処理を終了する。演算部19は、この時点で3ω出力P0の最大値となっているSHG結晶温度T1’を、SHG結晶10の結晶温度(SHG結晶温度T1)に採用する。   The laser oscillator 101 repeats the processing from step S720 to step S760 until the new SHG crystal temperature T1 'becomes T1'≤T1_min. If the new SHG crystal temperature T1 'is not T1'> T1_min (step S760, No), the laser oscillator 101 ends the temperature adjustment process of the SHG crystal 10. The calculation unit 19 employs the SHG crystal temperature T1 'that is the maximum value of the 3ω output P0 at this time as the crystal temperature of the SHG crystal 10 (SHG crystal temperature T1).

なお、THG結晶10の温度調整と、SHG結晶9の温度調整と、からなる温度調整処理を複数回繰り返す場合、レーザ発振器101は、3ω出力P0の最大値となっているSHG結晶温度T1を導出した後、THG結晶10の温調調整処理を再度実施する。このとき、初期設定として、演算部19は、SHG結晶温度T1=T1(3ω出力P0が最大値となる最新のSHG結晶温度T1)、THG結晶温度T2=T2_maxとなるよう、SHG温調器17、THG温調器18に指示を送る(ステップS600)。この後、図5で説明した処理手順と同様の処理手順によって、3ω出力P0が最大値となる最新のTHG結晶温度T2が導出される。   When the temperature adjustment process including the temperature adjustment of the THG crystal 10 and the temperature adjustment of the SHG crystal 9 is repeated a plurality of times, the laser oscillator 101 derives the SHG crystal temperature T1 that is the maximum value of the 3ω output P0. After that, the temperature adjustment process of the THG crystal 10 is performed again. At this time, as an initial setting, the calculation unit 19 sets the SHG temperature controller 17 so that the SHG crystal temperature T1 = T1 (the latest SHG crystal temperature T1 at which the 3ω output P0 is the maximum value) and the THG crystal temperature T2 = T2_max. Then, an instruction is sent to the THG temperature controller 18 (step S600). Thereafter, the latest THG crystal temperature T2 at which the 3ω output P0 has the maximum value is derived by a processing procedure similar to the processing procedure described in FIG.

さらに、レーザ発振器101は、3ω出力P0の最大値となっているTHG結晶温度T2を導出した後、SHG結晶9の温調調整処理を再度実施する。このとき、初期設定として、演算部19は、SHG結晶温度T1=T1_max、THG結晶温度T2=T2(3ω出力P0が最大値となる最新のTHG結晶温度T2)となるよう、SHG温調器17、THG温調器18に指示を送る(ステップS700)。この後、図6で説明した処理手順と同様の処理手順によって、3ω出力P0が最大値となる最新のSHG結晶温度T1が導出される。   Further, the laser oscillator 101 derives the THG crystal temperature T2 that is the maximum value of the 3ω output P0, and then performs the temperature adjustment process for the SHG crystal 9 again. At this time, as an initial setting, the calculation unit 19 sets the SHG temperature controller 17 so that the SHG crystal temperature T1 = T1_max and the THG crystal temperature T2 = T2 (the latest THG crystal temperature T2 at which the 3ω output P0 is the maximum value). Then, an instruction is sent to the THG temperature controller 18 (step S700). Thereafter, the latest SHG crystal temperature T1 at which the 3ω output P0 becomes the maximum value is derived by a processing procedure similar to the processing procedure described in FIG.

なお、THG結晶10とSHG結晶9の温度調整処理を複数回繰り返す場合、これまでに測定された3ω出力P0の最大値は、温度調整処理毎(図5や図6のフロー毎)の最大値である。したがって、1〜M回(Mは2以上の自然数)のTHG結晶10の温度調整処理を図5のフローに従って行う場合、以前に求めた3ω出力P0の最大値は、各回の初期設定時にリセットされる。同様に、1〜M回のSHG結晶9の温度調整処理を図6のフローに従って行う場合、以前に求めた3ω出力P0の最大値は、各回の初期設定時にリセットされる。   When the temperature adjustment processing of the THG crystal 10 and the SHG crystal 9 is repeated a plurality of times, the maximum value of the 3ω output P0 measured so far is the maximum value for each temperature adjustment processing (each flow in FIGS. 5 and 6). It is. Therefore, when the temperature adjustment processing of the THG crystal 10 is performed 1 to M times (M is a natural number of 2 or more) according to the flow of FIG. 5, the maximum value of the 3ω output P0 obtained previously is reset at the initial setting of each time. The Similarly, when the temperature adjustment process of the SHG crystal 9 is performed 1 to M times in accordance with the flow of FIG. 6, the maximum value of the 3ω output P0 obtained previously is reset at the initial setting of each time.

また、THG結晶10の温度調整処理を複数回繰り返す場合、2回目以降の温度調整処理の際に、THG結晶温度T2の最高温度をT2=T2_max−Txとし、最低温度をT2_min+Txとしてもよい。これにより、3ω出力P0が最大出力となるTHG結晶温度T2を探す際の温度スキャン範囲を狭めることができる。ここでのTxは、例えばTx=(T2_max−T2_min)/4である。   When the temperature adjustment process of the THG crystal 10 is repeated a plurality of times, the maximum temperature of the THG crystal temperature T2 may be T2 = T2_max−Tx and the minimum temperature may be T2_min + Tx in the second and subsequent temperature adjustment processes. Thereby, the temperature scan range when searching for the THG crystal temperature T2 at which the 3ω output P0 is the maximum output can be narrowed. Here, Tx is, for example, Tx = (T2_max−T2_min) / 4.

同様に、SHG結晶9の温度調整処理を複数回繰り返す場合、2回目以降の温度調整処理の際に、SHG結晶温度T1の最高温度をT1=T1_max−Tyとし、最低温度をT1_min+Tyとしてもよい。これにより、3ω出力P0が最大出力となるSHG結晶温度T1を探す際の温度スキャン範囲を狭めることができる。ここでのTyは、例えばTy=(T1_max−T1_min)/4である。   Similarly, when the temperature adjustment process of the SHG crystal 9 is repeated a plurality of times, the maximum temperature of the SHG crystal temperature T1 may be T1 = T1_max−Ty and the minimum temperature may be T1_min + Ty in the second and subsequent temperature adjustment processes. Thereby, the temperature scan range when searching for the SHG crystal temperature T1 at which the 3ω output P0 is the maximum output can be narrowed. Here, Ty is, for example, Ty = (T1_max−T1_min) / 4.

このように、本実施の形態では、UVレーザ出力が規定値より低下した場合には、UVレーザ出力(3ω出力P0)が最大となるよう、3ω出力P0に基づいて、SHG結晶9、THG結晶10の結晶温度が調整される。   As described above, in the present embodiment, when the UV laser output is lower than the specified value, the SHG crystal 9 and the THG crystal are based on the 3ω output P0 so that the UV laser output (3ω output P0) becomes maximum. A crystal temperature of 10 is adjusted.

図7は、非線形結晶における3ω出力の温度依存性を説明するための図である。図7では横軸が非線形結晶の結晶温度(SHG結晶/THG結晶温度)であり、縦軸が3ω出力である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the temperature dependence of the 3ω output in the nonlinear crystal. In FIG. 7, the horizontal axis represents the crystal temperature of the nonlinear crystal (SHG crystal / THG crystal temperature), and the vertical axis represents the 3ω output.

本実施の形態では、SHG結晶9の結晶温度を一定値に固定した状態でTHG結晶10の結晶温度のみ変化させて、UV出力(3ω出力P0)が最大となるTHG結晶10の結晶温度を導出する。その後、導出したTHG結晶10の結晶温度を一定値に固定した状態でSHG結晶9の結晶温度のみ変化させて、UV出力が最大となるSHG結晶9の結晶温度を探す。この後、一方の非線形結晶に対しては導出済みの結晶温度に固定し、他方の非線形結晶に対しては、3ω出力P0が最大となる結晶温度を導出する処理を繰り返す。   In the present embodiment, only the crystal temperature of the THG crystal 10 is changed with the crystal temperature of the SHG crystal 9 fixed at a constant value, and the crystal temperature of the THG crystal 10 that maximizes the UV output (3ω output P0) is derived. To do. Thereafter, only the crystal temperature of the SHG crystal 9 is changed in a state where the crystal temperature of the derived THG crystal 10 is fixed to a constant value, and the crystal temperature of the SHG crystal 9 at which the UV output becomes maximum is searched. Thereafter, the process of deriving the crystal temperature at which the 3ω output P0 is maximized is repeated for one nonlinear crystal and the other crystal being fixed at the derived crystal temperature.

つぎに、非線形結晶と結晶ホルダの構成について説明する。図8は、非線形結晶と結晶ホルダの構成を示す図である。SHG結晶9やTHG結晶10などの非線形結晶63は、筐体としての結晶ホルダ64内に格納されている。そして、結晶ホルダ64の外壁とペルチェ素子62とが接するように、ペルチェ素子62が配置されている。また、ペルチェ素子62とヒートシンク61とが接するように、ヒートシンク61が配置されている。   Next, the configuration of the nonlinear crystal and the crystal holder will be described. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the nonlinear crystal and the crystal holder. A nonlinear crystal 63 such as the SHG crystal 9 or the THG crystal 10 is stored in a crystal holder 64 as a casing. The Peltier element 62 is disposed so that the outer wall of the crystal holder 64 and the Peltier element 62 are in contact with each other. Further, the heat sink 61 is disposed so that the Peltier element 62 and the heat sink 61 are in contact with each other.

レーザ発振器101では、SHG結晶9用の結晶ホルダ64、ペルチェ素子62、ヒートシンク61と、THG結晶10用の結晶ホルダ64、ペルチェ素子62、ヒートシンク61と、が配置されており、SHG結晶9とTHG結晶10とは別々に温度制御される。   In the laser oscillator 101, a crystal holder 64 for the SHG crystal 9, a Peltier element 62, a heat sink 61, and a crystal holder 64 for the THG crystal 10, a Peltier element 62, and a heat sink 61 are arranged. The temperature is controlled separately from the crystal 10.

例えば、SHG結晶9の温度調整を行う際には、SHG温調器17がSHG用のペルチェ素子62に電流を流す。SHG温調器17は、SHG結晶9の温度を上げる場合と下げる場合とで、ペルチェ素子62に流す電流の極性を逆転させる。同様に、THG結晶10の温度調整を行う際には、THG温調器18がTHG用のペルチェ素子62に電流を流す。THG温調器18は、THG結晶10の温度を上げる場合と下げる場合とで、ペルチェ素子62に流す電流の極性を逆転させる。   For example, when the temperature of the SHG crystal 9 is adjusted, the SHG temperature controller 17 supplies a current to the Peltier element 62 for SHG. The SHG temperature controller 17 reverses the polarity of the current flowing through the Peltier element 62 depending on whether the temperature of the SHG crystal 9 is raised or lowered. Similarly, when the temperature of the THG crystal 10 is adjusted, the THG temperature controller 18 causes a current to flow through the Peltier element 62 for THG. The THG temperature controller 18 reverses the polarity of the current flowing through the Peltier element 62 depending on whether the temperature of the THG crystal 10 is raised or lowered.

非線形結晶63は、長時間の使用により、焼き付きが進む。そして、焼き付きが進むにつれて、非線形結晶63内におけるレーザビーム通過点の結晶温度が上昇する。本実施の形態では、レーザビーム通過点の結晶温度が最適化されるように、結晶ホルダ64の温度が調整される。   The non-linear crystal 63 is burned in by using it for a long time. As the burn-in progresses, the crystal temperature at the laser beam passing point in the nonlinear crystal 63 rises. In the present embodiment, the temperature of the crystal holder 64 is adjusted so that the crystal temperature at the laser beam passing point is optimized.

図9は、実施の形態1に係る温度調整に伴う3ω出力の変化を説明するための図である。図9において、横軸はレーザビーム(UVレーザL3)の発振時間であり、縦軸は3ω出力である。図9に示すように、3ω出力P0の出力変化特性Pxは、発振時間に伴って変化する。   FIG. 9 is a diagram for explaining a change in 3ω output accompanying temperature adjustment according to the first embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis represents the oscillation time of the laser beam (UV laser L3), and the vertical axis represents 3ω output. As shown in FIG. 9, the output change characteristic Px of the 3ω output P0 changes with the oscillation time.

非線形結晶であるSHG結晶9およびTHG結晶10の使用開始時には、3ω出力P0が最小許容値P1〜最大許容値P2の範囲内である。このときの非線形結晶63は、焼き付きの起こっていない状態50である。   At the start of use of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10, which are nonlinear crystals, the 3ω output P0 is within the range of the minimum allowable value P1 to the maximum allowable value P2. The non-linear crystal 63 at this time is in a state 50 where no seizure occurs.

非線形結晶を使用し続けると、3ω出力P0が低くなる。そして、3ω出力P0が最小許容値P1よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、3ω出力P0は、最小許容値P5〜最大許容値P2の範囲内に回復する(ST31)。このときの非線形結晶63は、少しだけ焼き付きが起こっている状態51である。   If the non-linear crystal is continuously used, the 3ω output P0 is lowered. When the 3ω output P0 becomes smaller than the minimum allowable value P1, the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, whereby the 3ω output P0 recovers within the range of the minimum allowable value P5 to the maximum allowable value P2 (ST31). The nonlinear crystal 63 at this time is in a state 51 in which a slight burn-in has occurred.

この後、さらに非線形結晶を使用し続けると、再び3ω出力P0が低くなる。そして、3ω出力P0が最小許容値P1よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、3ω出力P0は、最小許容値P5〜最大許容値P2の範囲内に回復する(ST32)。このときの非線形結晶63は、さらに焼き付きが進んだ状態52である。   Thereafter, when the nonlinear crystal is further used, the 3ω output P0 is lowered again. When the 3ω output P0 becomes smaller than the minimum allowable value P1, the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, whereby the 3ω output P0 recovers within the range of the minimum allowable value P5 to the maximum allowable value P2 (ST32). The nonlinear crystal 63 at this time is in a state 52 in which the burn-in has further progressed.

この後、さらに非線形結晶を使用し続けると、再び3ω出力P0が低くなる。そして、3ω出力P0が最小許容値P1よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、3ω出力P0は、最小許容値P5〜最大許容値P2の範囲内に回復する(ST33)。このときの非線形結晶63は、さらに焼き付きが進んだ状態53である。   Thereafter, when the nonlinear crystal is further used, the 3ω output P0 is lowered again. When the 3ω output P0 becomes smaller than the minimum allowable value P1, the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, whereby the 3ω output P0 recovers within the range of the minimum allowable value P5 to the maximum allowable value P2 (ST33). At this time, the nonlinear crystal 63 is in a state 53 in which the burn-in has further progressed.

このようにして、非線形結晶の温度調整による3ω出力P0の回復が、複数回繰り返されると、非線形結晶を温度調整しても3ω出力P0が最小許容値P5まで回復しなくなる場合がある。この場合に、非線形結晶は寿命となり交換される。なお、3ω出力P0が最小許容値P1まで回復しなくなった場合に、非線形結晶の寿命と判断して交換してもよい。また、3ω出力P0が最大許容値P2よりも大きくなった場合には、3ω出力P0が出力過多であるので、電流調整フローが行われる。   Thus, if the recovery of the 3ω output P0 by adjusting the temperature of the nonlinear crystal is repeated a plurality of times, the 3ω output P0 may not recover to the minimum allowable value P5 even if the temperature of the nonlinear crystal is adjusted. In this case, the non-linear crystal has a lifetime and is replaced. When the 3ω output P0 does not recover to the minimum allowable value P1, it may be determined that the life of the non-linear crystal is determined and replaced. Further, when the 3ω output P0 is larger than the maximum allowable value P2, the current adjustment flow is performed because the 3ω output P0 is excessively output.

なお、本実施の形態では、外部シャッタ12が閉じている間にUVレーザL3の3ω出力P0を測定したが、外部シャッタ12が開いている間にUVレーザL3の3ω出力P0を測定してもよい。この場合、UVレーザL3の光路上にフォトダイオード等の光電素子を設けておく。これにより、外部シャッタ12が開いている間(UVレーザL3をレーザ発振器101外に出力している間)に、UVレーザ出力を計測することができる。この構成により、常時UVレーザ出力を監視できるので、UVレーザ出力の低下を迅速に検知して非線形結晶の温度調整を迅速に行うことが可能となる。   In this embodiment, the 3ω output P0 of the UV laser L3 is measured while the external shutter 12 is closed. However, the 3ω output P0 of the UV laser L3 is measured while the external shutter 12 is open. Good. In this case, a photoelectric element such as a photodiode is provided on the optical path of the UV laser L3. As a result, the UV laser output can be measured while the external shutter 12 is open (while the UV laser L3 is output to the outside of the laser oscillator 101). With this configuration, since the UV laser output can be constantly monitored, it is possible to quickly detect a decrease in the UV laser output and quickly adjust the temperature of the nonlinear crystal.

また、レーザ発振器101で生成する高調波レーザは、グリーンレーザL2やUVレーザL3に限らない。レーザ発振器101は、赤外レーザL1を用いてX倍波レーザ(Xは2以上の自然数)を生成してもよい。この場合、レーザ発振器101内には、X倍波レーザを生成する非線形結晶と、この非線形結晶の温度調整を行う温調器と、を配置しておく。   Further, the harmonic laser generated by the laser oscillator 101 is not limited to the green laser L2 or the UV laser L3. The laser oscillator 101 may generate an X harmonic laser (X is a natural number of 2 or more) using the infrared laser L1. In this case, in the laser oscillator 101, a nonlinear crystal that generates an X-wave laser and a temperature controller that adjusts the temperature of the nonlinear crystal are arranged.

この場合、演算部19は、最下流に配置されている非線形結晶から出力される高調波レーザのレーザ出力(最下流レーザ出力)に基づいて、非線形結晶の温度調整を行なう。
演算部19は、最下流レーザ出力が所望値(例えば、最小許容値P1,P5)よりも小さくなった場合に、下流側に配置されている温調器から順番に、非線形結晶の温度調整を行わせる。また、最小許容値がP1,P5,P7の大小関係は、上述した関係に限らない。例えば、最小許容値をP1=P5=P7としてもよい。
In this case, the calculation unit 19 adjusts the temperature of the nonlinear crystal based on the laser output (the most downstream laser output) of the harmonic laser output from the nonlinear crystal arranged on the most downstream side.
When the most downstream laser output becomes smaller than a desired value (for example, the minimum allowable values P1, P5), the calculation unit 19 adjusts the temperature of the nonlinear crystal in order from the temperature controller arranged on the downstream side. Let it be done. The magnitude relationship between the minimum allowable values P1, P5, and P7 is not limited to the above-described relationship. For example, the minimum allowable value may be P1 = P5 = P7.

このように実施の形態1によれば、非線形結晶の使用中に3ω出力P0が低下した場合であっても、非線形結晶の温度調整を行うので、波長変換効率を改善し、非線形結晶のビーム通過点における利用可能時間(波長変換時間)を伸ばすことができる。これにより、3ω出力P0を最小許容値P1まで回復させることができ、その結果、長期に渡って波長変換効率を高効率に維持することが可能になる。したがって、レーザ発振器101の発振器寿命が長くなる。   As described above, according to the first embodiment, the temperature of the nonlinear crystal is adjusted even when the 3ω output P0 is reduced during the use of the nonlinear crystal, so that the wavelength conversion efficiency is improved and the beam passing through the nonlinear crystal is performed. The usable time (wavelength conversion time) at a point can be extended. As a result, the 3ω output P0 can be recovered to the minimum allowable value P1, and as a result, the wavelength conversion efficiency can be maintained at a high efficiency over a long period of time. Therefore, the lifetime of the laser oscillator 101 is extended.

また、非線形結晶の温度調整を行う際には、下流側のTHG結晶10から先に温度調整を行うので、効率良く温度調整を行うことが可能となる。また、非線形結晶の温度調整を行う際には、THG結晶10の温度調整とSHG結晶9の温度調整とを順番に複数回繰り返すので、THG結晶10とSHG結晶9を適切な温度に調整することが可能となる。したがって、所望の3ω出力P0を確保することが可能となる。また、3ω出力P0が所定値よりも大きい場合には、LD4へのLD電流を調整するので、無駄な電力消費を防止することが可能となる。   Further, when adjusting the temperature of the nonlinear crystal, the temperature is adjusted first from the THG crystal 10 on the downstream side, so that the temperature can be adjusted efficiently. Further, when adjusting the temperature of the nonlinear crystal, the temperature adjustment of the THG crystal 10 and the temperature adjustment of the SHG crystal 9 are repeated a plurality of times in order, so that the THG crystal 10 and the SHG crystal 9 are adjusted to appropriate temperatures. Is possible. Therefore, a desired 3ω output P0 can be ensured. Further, when the 3ω output P0 is larger than a predetermined value, the LD current to the LD 4 is adjusted, so that useless power consumption can be prevented.

実施の形態2.
つぎに、図10〜図12を用いてこの発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2では、非線形結晶を温度調整しても3ω出力P0が最小許容値P5まで回復しない場合に、非線形結晶内のレーザビーム通過点を移動させる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, when the temperature of the nonlinear crystal is adjusted and the 3ω output P0 does not recover to the minimum allowable value P5, the laser beam passing point in the nonlinear crystal is moved.

図10は、本発明の実施の形態2に係るレーザ発振器の構成を示す図である。図10の各構成要素のうち図1に示す実施の形態1のレーザ発振器101と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。   FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the laser oscillator according to the second embodiment of the present invention. Of the constituent elements in FIG. 10, the constituent elements that achieve the same functions as those of the laser oscillator 101 of the first embodiment shown in FIG.

本実施の形態のレーザ発振器102は、レーザ発振器101が備える構成要素に加えて、THG結晶移動機構14を備えている。THG結晶移動機構14は、演算部19に接続されており、演算部19からの指示に従ってTHG結晶10を移動させる。THG結晶移動機構14は、THG結晶10を移動させることによって、非線形結晶内のレーザビーム通過点を移動させる。本実施の形態のTHG結晶移動機構14は、THG結晶10に対して、非線形結晶内のレーザビーム通過点をステップ的に移動させる。   The laser oscillator 102 according to the present embodiment includes a THG crystal moving mechanism 14 in addition to the components included in the laser oscillator 101. The THG crystal moving mechanism 14 is connected to the calculation unit 19 and moves the THG crystal 10 according to an instruction from the calculation unit 19. The THG crystal moving mechanism 14 moves the laser beam passing point in the nonlinear crystal by moving the THG crystal 10. The THG crystal moving mechanism 14 of the present embodiment moves the laser beam passing point in the nonlinear crystal stepwise with respect to the THG crystal 10.

図11は、実施の形態2に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。なお、図11の処理のうち図2(実施の形態1)で説明した処理と同様の処理については、その説明を省略する。   FIG. 11 is a flowchart showing an operation procedure of the laser oscillator according to the second embodiment. In addition, the description of the processing similar to the processing described in FIG. 2 (Embodiment 1) in the processing in FIG. 11 is omitted.

レーザ発振器102は、UVレーザL3の出力を開始すると、レーザ発振器101と同様の処理手順によって、3ω出力P0の大きさ判定、電流調整フロー、非線形結晶の温度調整、ω出力Pの大きさ判定などを行う。具体的には、図11に示すステップS800〜S890の処理は、図2に示したステップS100〜190の処理と同様の処理手順によって行われる。   When the output of the UV laser L3 is started, the laser oscillator 102 determines the magnitude of the 3ω output P0, the current adjustment flow, the temperature adjustment of the nonlinear crystal, the magnitude of the ω output P, and the like by the same processing procedure as the laser oscillator 101. I do. Specifically, the processing of steps S800 to S890 shown in FIG. 11 is performed by the same processing procedure as the processing of steps S100 to 190 shown in FIG.

演算部19は、3ωパワーモニタ13で計測された3ω出力P0の大きさを判定する(ステップS880)。この場合において、3ω出力P0が最小許容値P5よりも小さい場合(ステップS880、P0<P5)、演算部19は、3ω出力P0が出力不足であると判定する。そして、演算部19は、THG結晶移動機構14にレーザビーム通過点の移動指示を行う。   The computing unit 19 determines the magnitude of the 3ω output P0 measured by the 3ω power monitor 13 (step S880). In this case, when the 3ω output P0 is smaller than the minimum allowable value P5 (step S880, P0 <P5), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is insufficient. Then, the calculation unit 19 instructs the THG crystal moving mechanism 14 to move the laser beam passing point.

THG結晶移動機構14は、演算部19からの指示に従って、非線形結晶(THG結晶10)のレーザビーム通過点(ポイント)を移動させる(ステップS900)。THG結晶移動機構14は、非線形結晶内のレーザビーム通過点をステップ的に移動させるため、レーザビーム通過点を所定距離だけ移動させる。   The THG crystal moving mechanism 14 moves the laser beam passing point (point) of the nonlinear crystal (THG crystal 10) in accordance with an instruction from the calculation unit 19 (step S900). The THG crystal moving mechanism 14 moves the laser beam passing point by a predetermined distance in order to move the laser beam passing point in the nonlinear crystal stepwise.

そして、演算部19は、非線形結晶の使用ポイント数(ステップ移動の回数)NをN=N+1にする(ステップS910)。ここでのNは自然数である。また、非線形結晶使用ポイント数は、レーザビーム通過点の移動回数であり、THG結晶10は所定回数までレーザビーム通過点を移動可能である。   Then, the calculation unit 19 sets the number N of use points (number of step movements) N of the nonlinear crystal to N = N + 1 (step S910). Here, N is a natural number. The number of use points of the nonlinear crystal is the number of movements of the laser beam passing point, and the THG crystal 10 can move the laser beam passing point up to a predetermined number of times.

この後、演算部19は、非線形結晶の温度調整を行うよう、SHG温調器17およびTHG温調器18に指示を送る。これにより、SHG温調器17、THG温調器18が、それぞれSHG結晶9、THG結晶10の温度調整を行う。例えば、図4で説明した処理手順によって非線形結晶(SHG結晶9、THG結晶10)の温度調整が行われる(ステップS920)。   Thereafter, the calculation unit 19 sends an instruction to the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 so as to adjust the temperature of the nonlinear crystal. Thereby, the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 adjust the temperature of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10, respectively. For example, the temperature adjustment of the nonlinear crystals (SHG crystal 9 and THG crystal 10) is performed by the processing procedure described in FIG. 4 (step S920).

非線形結晶の温度調整が行われた後、3ωパワーモニタ13でUVレーザL3のUVレーザ出力が計測される。そして、3ωパワーモニタ13で計測されたUVレーザ出力(3ω出力P0)が制御装置20の演算部19に送られる。   After the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, the 3ω power monitor 13 measures the UV laser output of the UV laser L3. Then, the UV laser output (3ω output P0) measured by the 3ω power monitor 13 is sent to the calculation unit 19 of the control device 20.

演算部19は、3ωパワーモニタ13で計測された3ω出力P0の大きさを判定する(ステップS930)。ここでのUVレーザ出力の許容範囲は、P7以上かつP2以下(最小許容値がP7で最大許容値がP2)であるとする。最小許容値のP7は、最小許容値のP5よりも少し大きな値である。これにより、レーザビーム通過点の移動前よりも、少し厳しい条件で3ω出力P0が許容範囲内であるか否かの判定を行うことが可能となる。   The computing unit 19 determines the magnitude of the 3ω output P0 measured by the 3ω power monitor 13 (step S930). The allowable range of the UV laser output here is P7 or more and P2 or less (the minimum allowable value is P7 and the maximum allowable value is P2). The minimum allowable value P7 is slightly larger than the minimum allowable value P5. As a result, it is possible to determine whether or not the 3ω output P0 is within the allowable range under slightly strict conditions than before the movement of the laser beam passing point.

P0がこの許容範囲内であれば(ステップS930、P7≦P0≦P2)、演算部19は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される(ステップS110)。   If P0 is within the allowable range (step S930, P7 ≦ P0 ≦ P2), the calculation unit 19 determines that the automatic output adjustment is unnecessary. In this case, a message such as “automatic output adjustment completed” is displayed on the display device or the like (step S110).

また、3ω出力P0が最大許容値P2よりも大きい場合(ステップS930、P0>P2)、演算部19は、3ω出力P0が出力過多であると判定する。そして、演算部19は、電流調整フローを行う(ステップS940)。ここでの電流調整フローは、ステップS120の処理フローと同様の処理フローである。   When the 3ω output P0 is larger than the maximum allowable value P2 (step S930, P0> P2), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is excessive. And the calculating part 19 performs an electric current adjustment flow (step S940). The current adjustment flow here is a processing flow similar to the processing flow in step S120.

レーザ発振器102では、3ω出力P0がP0≦P2となるまで、ステップS930,S940の処理が繰り返される。そして、3ω出力P0がP7≦P0≦P2となると、ステップS110の処理が行われる。   In the laser oscillator 102, the processes in steps S930 and S940 are repeated until the 3ω output P0 satisfies P0 ≦ P2. When the 3ω output P0 satisfies P7 ≦ P0 ≦ P2, the process of step S110 is performed.

3ω出力P0が最小許容値P7よりも小さい場合(ステップS930、P0<P7)、演算部19は、3ω出力P0が出力不足であると判定する。この場合、演算部19は、非線形結晶の使用ポイント数が、ポイント数の上限値を超えたか否かを判定する(ステップS950)。   When the 3ω output P0 is smaller than the minimum allowable value P7 (step S930, P0 <P7), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is insufficient. In this case, the calculation unit 19 determines whether or not the number of used points of the nonlinear crystal exceeds the upper limit value of the number of points (step S950).

例えば、非線形結晶に対して、レーザビーム通過点をNx回まで移動可能な場合、ポイント数の上限値はNx(例えば9回)となる。この場合、演算部19は、非線形結晶の使用ポイント数Nと、ポイント数の上限値Nxと、を比較する。   For example, when the laser beam passing point can be moved up to Nx times for the nonlinear crystal, the upper limit value of the number of points is Nx (for example, 9 times). In this case, the calculation unit 19 compares the number N of points used in the nonlinear crystal with the upper limit value Nx of the number of points.

非線形結晶の使用ポイント数Nがポイント数の上限値Nx以下の場合(ステップS950、N≦Nx)、レーザ発振器102は、N>NxとなるまでステップS900〜S950までの処理を繰り返す。   When the use point number N of the nonlinear crystal is equal to or less than the upper limit value Nx of the number of points (step S950, N ≦ Nx), the laser oscillator 102 repeats the processes from step S900 to S950 until N> Nx.

この場合において、ステップS930の処理でP7≦P0≦P2となれば、表示装置などに「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される(ステップS110)。また、P0>P2となれば、電流調整フローが行われる(ステップS940)。非線形結晶の使用ポイント数Nがポイント数の上限値Nxよりも大きくなると(ステップS950、N>Nx)、表示装置などに「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される(ステップS960)。そして、SHG結晶9やTHG結晶10の交換が行われる。   In this case, if P7 ≦ P0 ≦ P2 in the process of step S930, a message such as “automatic output adjustment completion” is displayed on the display device or the like (step S110). If P0> P2, the current adjustment flow is performed (step S940). When the use point number N of the nonlinear crystal becomes larger than the upper limit value Nx of the number of points (step S950, N> Nx), a message such as “oscillator life, replacement” is displayed on the display device (step S960). Then, the SHG crystal 9 and the THG crystal 10 are exchanged.

図12は、実施の形態2に係る温度調整に伴う3ω出力の変化を説明するための図である。図12において、横軸はレーザビーム(UVレーザL3)の発振時間であり、縦軸は3ω出力である。なお、図9に示した出力変化特性Px、非線形結晶63の状態50〜53と同様の出力変化特性Px、非線形結晶63の状態50〜53については、重複する説明を省略する。   FIG. 12 is a diagram for explaining a change in 3ω output accompanying temperature adjustment according to the second embodiment. In FIG. 12, the horizontal axis represents the oscillation time of the laser beam (UV laser L3), and the vertical axis represents 3ω output. The overlapping description of the output change characteristic Px and the output change characteristic Px similar to the states 50 to 53 of the nonlinear crystal 63 and the states 50 to 53 of the nonlinear crystal 63 shown in FIG.

非線形結晶であるSHG結晶9およびTHG結晶10の使用開始時には、3ω出力P0が最小許容値P1〜最大許容値P2の範囲内である。この後、非線形結晶を使用し続けると、3ω出力P0が低くなる。そして、3ω出力P0が最小許容値P1よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、3ω出力P0は、最小許容値P5〜最大許容値P2の範囲内に回復する。非線形結晶では、UVレーザL3の出力、非線形結晶の温度調整が繰り返される(ST31〜ST33)。これにより、非線形結晶63は、焼き付きが進み、状態50〜53まで変化する。   At the start of use of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10, which are nonlinear crystals, the 3ω output P0 is within the range of the minimum allowable value P1 to the maximum allowable value P2. Thereafter, if the nonlinear crystal is continuously used, the 3ω output P0 is lowered. When the 3ω output P0 becomes smaller than the minimum allowable value P1, the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, whereby the 3ω output P0 recovers within the range of the minimum allowable value P5 to the maximum allowable value P2. In the nonlinear crystal, the output of the UV laser L3 and the temperature adjustment of the nonlinear crystal are repeated (ST31 to ST33). Thereby, the non-linear crystal 63 is burned and changes from the state 50 to the state 53.

このようにして、非線形結晶の温度調整による3ω出力P0の回復が、複数回繰り返されると、非線形結晶を温度調整しても3ω出力P0が最小許容値P5まで回復しなくなる場合がある。この場合に、本実施の形態では、レーザビーム通過点の移動処理が行われる。これにより、3ω出力P0は、最小許容値P7〜最大許容値P2の範囲内に回復する(ST34)。これにより、非線形結晶63のうちレーザビーム通過点は、焼き付きの起こっていない状態54となる。このときの3ω出力P0の変化特性は、ST33までは出力変化特性Pxと同様の特性を示し、その後、ST34の処理から出力変化特性Py(移動による回復)となる。   Thus, if the recovery of the 3ω output P0 by adjusting the temperature of the nonlinear crystal is repeated a plurality of times, the 3ω output P0 may not recover to the minimum allowable value P5 even if the temperature of the nonlinear crystal is adjusted. In this case, in the present embodiment, a laser beam passing point moving process is performed. As a result, the 3ω output P0 recovers within the range of the minimum allowable value P7 to the maximum allowable value P2 (ST34). As a result, the laser beam passing point of the nonlinear crystal 63 is in a state 54 where no seizure occurs. The change characteristic of the 3ω output P0 at this time shows the same characteristic as the output change characteristic Px until ST33, and thereafter becomes the output change characteristic Py (recovery by movement) from the process of ST34.

本実施の形態では、非線形結晶の温度調整処理と、非線形結晶を温度調整しても3ω出力P0が最小許容値P5まで回復しなくなった場合にレーザビーム通過点を移動させる処理と、が繰り返し行われる。   In the present embodiment, the temperature adjustment process of the nonlinear crystal and the process of moving the laser beam passing point when the 3ω output P0 does not recover to the minimum allowable value P5 even if the temperature of the nonlinear crystal is adjusted are repeated. Is called.

なお、本実施の形態では、非線形結晶内のレーザビーム通過点をステップ的に移動させる場合について説明したが、THG結晶移動機構14は、THG結晶10に対して非線形結晶内のレーザビーム通過点を連続的に移動させてもよい。この場合、レーザビーム通過点を移動させながら、UVレーザL3の出力が行われる。   In this embodiment, the case where the laser beam passing point in the nonlinear crystal is moved stepwise has been described. However, the THG crystal moving mechanism 14 sets the laser beam passing point in the nonlinear crystal relative to the THG crystal 10. It may be moved continuously. In this case, the output of the UV laser L3 is performed while moving the laser beam passing point.

このように実施の形態2によれば、非線形結晶の温度調整を行なっても3ω出力P0を所望値まで回復できない場合に、レーザビーム通過点を移動させるので、3ω出力P0を所望値まで回復することが可能となる。したがって、長期に渡って波長変換効率を高効率に維持することが可能になる。   As described above, according to the second embodiment, the laser beam passing point is moved when the 3ω output P0 cannot be recovered to the desired value even if the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, so that the 3ω output P0 is recovered to the desired value. It becomes possible. Therefore, the wavelength conversion efficiency can be maintained at a high efficiency over a long period.

実施の形態3.
つぎに、図13を用いてこの発明の実施の形態3について説明する。実施の形態3では、レーザビーム通過点を移動させる際に、所定回数に渡って移動させても3ω出力P0が所望値まで回復できなければ、自動出力調整を中止する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, when the laser beam passing point is moved, if the 3ω output P0 cannot be recovered to a desired value even if the laser beam passing point is moved a predetermined number of times, the automatic output adjustment is stopped.

本実施の形態では、実施の形態2で説明したレーザ発振器102を用いてUVレーザL3の自動出力調整を行う。本実施の形態のレーザ発振器102は、実施の形態2で説明したレーザ発振器102と比べて演算部19の動作(SHG温調器17、THG温調器18への指示)が異なる。   In the present embodiment, automatic output adjustment of the UV laser L3 is performed using the laser oscillator 102 described in the second embodiment. The laser oscillator 102 of the present embodiment is different from the laser oscillator 102 described in the second embodiment in the operation of the calculation unit 19 (instructions to the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18).

図13は、実施の形態3に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。なお、図13の処理のうち図2(実施の形態1)で説明した処理と同様の処理、図11(実施の形態2)で説明した処理と同様の処理、については、その説明を省略する。   FIG. 13 is a flowchart showing an operation procedure of the laser oscillator according to the third embodiment. Note that the description of the processing in FIG. 13 that is the same as the processing described in FIG. 2 (Embodiment 1) and the processing that is the same as the processing described in FIG. 11 (Embodiment 2) are omitted. .

レーザ発振器102は、UVレーザL3の出力を開始すると、レーザ発振器101と同様の処理手順によって、3ω出力P0の大きさ判定、電流調整フロー、非線形結晶の温度調整、ω出力Pの大きさ判定などを行う。具体的には、図13に示すステップS800〜S890の処理は、図2に示したステップS100〜190の処理と同様の処理手順によって行われる。   When the output of the UV laser L3 is started, the laser oscillator 102 determines the magnitude of the 3ω output P0, the current adjustment flow, the temperature adjustment of the nonlinear crystal, the magnitude of the ω output P, and the like by the same processing procedure as the laser oscillator 101. I do. Specifically, the processing in steps S800 to S890 shown in FIG. 13 is performed by the same processing procedure as the processing in steps S100 to 190 shown in FIG.

演算部19は、3ωパワーモニタ13で計測された3ω出力P0の大きさを判定する(ステップS880)。この場合において、3ω出力P0が最小許容値P5よりも小さい場合(ステップS880、P0<P5)、演算部19は、3ω出力P0が出力不足であると判定する。そして、連続移動回数を初期化(n=0)する(ステップS895)。ここでの連続移動回数は、3ω出力P0を所望値まで回復させるまでにレーザビーム通過点を移動させた回数である。   The computing unit 19 determines the magnitude of the 3ω output P0 measured by the 3ω power monitor 13 (step S880). In this case, when the 3ω output P0 is smaller than the minimum allowable value P5 (step S880, P0 <P5), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is insufficient. Then, the number of continuous movements is initialized (n = 0) (step S895). The number of continuous movements here is the number of times the laser beam passing point has been moved before the 3ω output P0 is restored to a desired value.

また、演算部19は、THG結晶移動機構14にレーザビーム通過点の移動指示を行う。THG結晶移動機構14は、演算部19からの指示に従って、非線形結晶(THG結晶10)のレーザビーム通過点(ポイント)を移動させる(ステップS900)。   The calculation unit 19 instructs the THG crystal moving mechanism 14 to move the laser beam passing point. The THG crystal moving mechanism 14 moves the laser beam passing point (point) of the nonlinear crystal (THG crystal 10) in accordance with an instruction from the calculation unit 19 (step S900).

そして、演算部19は、連続移動回数nをn=n+1にし、非線形結晶の使用ポイント数NをN=N+1にする(ステップS905)。この後、演算部19は、非線形結晶の温度調整を行うよう、SHG温調器17およびTHG温調器18に指示を送る。これにより、SHG温調器17、THG温調器18が、それぞれSHG結晶9、THG結晶10の温度調整を行う。例えば、図4で説明した処理手順によって非線形結晶の温度調整が行われる(ステップS920)。   Then, the calculation unit 19 sets the number of consecutive movements n to n = n + 1, and sets the number N of use points of the nonlinear crystal to N = N + 1 (step S905). Thereafter, the calculation unit 19 sends an instruction to the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 so as to adjust the temperature of the nonlinear crystal. Thereby, the SHG temperature controller 17 and the THG temperature controller 18 adjust the temperature of the SHG crystal 9 and the THG crystal 10, respectively. For example, the temperature adjustment of the nonlinear crystal is performed by the processing procedure described in FIG. 4 (step S920).

非線形結晶の温度調整が行われた後、3ωパワーモニタ13でUVレーザL3のUVレーザ出力が計測される。そして、3ωパワーモニタ13で計測されたUVレーザ出力(3ω出力P0)が制御装置20の演算部19に送られる。   After the temperature of the nonlinear crystal is adjusted, the 3ω power monitor 13 measures the UV laser output of the UV laser L3. Then, the UV laser output (3ω output P0) measured by the 3ω power monitor 13 is sent to the calculation unit 19 of the control device 20.

演算部19は、3ωパワーモニタ13で計測された3ω出力P0の大きさを判定する(ステップS930)。ここでのUVレーザ出力の許容範囲は、P7以上かつP2以下であるとする。   The computing unit 19 determines the magnitude of the 3ω output P0 measured by the 3ω power monitor 13 (step S930). Here, it is assumed that the allowable range of the UV laser output is P7 or more and P2 or less.

P0がこの許容範囲内であれば(ステップS930、P7≦P0≦P2)、演算部19は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される(ステップS110)。   If P0 is within the allowable range (step S930, P7 ≦ P0 ≦ P2), the calculation unit 19 determines that the automatic output adjustment is unnecessary. In this case, a message such as “automatic output adjustment completed” is displayed on the display device or the like (step S110).

また、3ω出力P0が最大許容値P2よりも大きい場合(ステップS930、P0>P2)、演算部19は、3ω出力P0が出力過多であると判定する。そして、演算部19は、電流調整フローを行う(ステップS940)。ここでの電流調整フローは、ステップS120の処理フローと同様の処理フローである。   When the 3ω output P0 is larger than the maximum allowable value P2 (step S930, P0> P2), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is excessive. And the calculating part 19 performs an electric current adjustment flow (step S940). The current adjustment flow here is a processing flow similar to the processing flow in step S120.

レーザ発振器102では、3ω出力P0がP0≦P2となるまで、ステップS930,S940の処理が繰り返される。そして、3ω出力P0がP7≦P0≦P2となると、ステップS110の処理が行われる。   In the laser oscillator 102, the processes in steps S930 and S940 are repeated until the 3ω output P0 satisfies P0 ≦ P2. When the 3ω output P0 satisfies P7 ≦ P0 ≦ P2, the process of step S110 is performed.

3ω出力P0が最小許容値P7よりも小さい場合(ステップS930、P0<P7)、演算部19は、3ω出力P0が出力不足であると判定する。この場合、演算部19は、非線形結晶の使用ポイント数が、ポイント数の上限値Nxを超えたか否かを判定する(ステップS950)。換言すると、演算部19は、非線形結晶の使用ポイント数Nと、ポイント数の上限値Nxと、を比較する。   When the 3ω output P0 is smaller than the minimum allowable value P7 (step S930, P0 <P7), the calculation unit 19 determines that the 3ω output P0 is insufficient. In this case, the calculation unit 19 determines whether or not the number of used points of the nonlinear crystal exceeds the upper limit value Nx of the number of points (step S950). In other words, the calculation unit 19 compares the number N of used points of the nonlinear crystal with the upper limit value Nx of the number of points.

非線形結晶の使用ポイント数Nがポイント数の上限値Nx以下の場合(ステップS950、N≦Nx)、演算部19は、連続移動回数nが連続移動回数の上限値を超えたか否かを判定する(ステップS955)。   When the use point number N of the nonlinear crystal is equal to or less than the upper limit value Nx of the number of points (step S950, N ≦ Nx), the calculation unit 19 determines whether or not the continuous movement number n exceeds the upper limit value of the continuous movement number. (Step S955).

例えば、非線形結晶に対して、レーザビーム通過点をn0回まで許可する場合、連続移動回数の上限値はn0(例えば3回)となる。この場合、演算部19は、連続移動回数nと、連続移動回数の上限値n0と、を比較する。レーザ発振器102は、n>n0となるまでステップS900〜S955までの処理を繰り返す。   For example, when a laser beam passage point is allowed up to n0 times for a nonlinear crystal, the upper limit value of the number of continuous movements is n0 (for example, 3 times). In this case, the computing unit 19 compares the number of continuous movements n with the upper limit value n0 of the number of continuous movements. The laser oscillator 102 repeats the processing from steps S900 to S955 until n> n0.

この場合において、ステップS930の処理でP7≦P0≦P2となれば、表示装置などに「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される(ステップS110)。また、P0>P2となれば、電流調整フローが行われる(ステップS940)。また、N>Nxとなれば、表示装置などに「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される(ステップS960)。   In this case, if P7 ≦ P0 ≦ P2 in the process of step S930, a message such as “automatic output adjustment completion” is displayed on the display device or the like (step S110). If P0> P2, the current adjustment flow is performed (step S940). If N> Nx, a message such as “oscillator life, replacement” is displayed on the display device or the like (step S960).

連続移動回数nが連続移動回数の上限値n0よりも大きくなると(ステップS970、n>n0)、表示装置などに「自動出力調整未完」などのメッセージが表示される(ステップS970)。そして、UVレーザL3の自動出力調整が中止される。   When the number of continuous movements n is larger than the upper limit value n0 of the number of continuous movements (step S970, n> n0), a message such as “automatic output adjustment incomplete” is displayed on the display device (step S970). Then, the automatic output adjustment of the UV laser L3 is stopped.

この後、必要に応じて図13で説明したフローが最初から開始される。このとき、非線形結晶の使用ポイント数Nは、初期化されることなく、前回までにカウントされた使用ポイント数Nをそのまま用いる。一方、連続移動回数nは、ステップS895で初期化(n=0)された後、カウントが開始される。   Thereafter, the flow described with reference to FIG. 13 is started from the beginning as necessary. At this time, the use point number N of the non-linear crystal is not initialized, and the use point number N counted up to the previous time is used as it is. On the other hand, the number of consecutive movements n is initialized (n = 0) in step S895, and then starts counting.

このように実施の形態3によれば、連続移動回数の上限値n0回まで非線形結晶の温度調整を行なっても3ω出力P0を所望値まで回復できない場合に、UVレーザL3の自動出力調整を一旦中止にするので、3ω出力P0の回復見込みが少ない場合の自動出力調整を回避できる。したがって、効率良くUVレーザL3の自動出力調整と非線形結晶の交換処理とを行うことが可能になる。   As described above, according to the third embodiment, when the temperature of the nonlinear crystal is adjusted to the upper limit value n0 times of the continuous movement and the 3ω output P0 cannot be recovered to the desired value, the automatic output adjustment of the UV laser L3 is temporarily performed. Since it is canceled, automatic output adjustment when there is little recovery potential of the 3ω output P0 can be avoided. Therefore, it is possible to efficiently perform the automatic output adjustment of the UV laser L3 and the nonlinear crystal exchange process.

以上のように、本発明に係る高調波レーザ発振器は、非線形結晶を用いた高調波レーザの出力に適している。   As described above, the harmonic laser oscillator according to the present invention is suitable for the output of a harmonic laser using a nonlinear crystal.

1 ωパワーモニタ
5 YAGロッド
6 Qスイッチ
9 SHG結晶
10 THG結晶
13 3ωパワーモニタ
14 THG結晶移動機構
15 LD電源
17 SHG温調器
18 THG温調器
19 演算部
20 制御装置
63 非線形結晶
101,102 レーザ発振器
L1 赤外レーザ
L2 グリーンレーザ
L3 UVレーザ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ω power monitor 5 YAG rod 6 Q switch 9 SHG crystal 10 THG crystal 13 3ω power monitor 14 THG crystal moving mechanism 15 LD power source 17 SHG temperature controller 18 THG temperature controller 19 arithmetic unit 20 controller 63 nonlinear crystal 101, 102 Laser oscillator L1 Infrared laser L2 Green laser L3 UV laser

Claims (7)

レーザ媒質を励起することによって基本波レーザを出力する基本波出力部と、
前記基本波レーザが照射されると、前記基本波レーザの波長を波長変換して高調波レーザとして出力する波長変換部と、
前記波長変換部の温度を調整する温度調整部と、
前記波長変換部から出力される高調波レーザの出力値に基づいて、前記温度調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記波長変換部の初期温度が調整された後、前記基本波出力部が前記基本波レーザの出力を開始するとともに前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始し、
前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記高調波レーザの外部への出力値が第1の最小許容値よりも小さくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が第2の最小許容値よりも大きくなるよう、前記温度調整部に温度調整を行わせることを特徴とする高調波レーザ発振器。
A fundamental wave output unit that outputs a fundamental wave laser by exciting the laser medium;
When the fundamental laser is irradiated, a wavelength converter that converts the wavelength of the fundamental laser and outputs a harmonic laser;
A temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the wavelength conversion unit;
Based on the output value of the harmonic laser output from the wavelength conversion unit, a control unit for controlling the temperature adjustment unit,
With
After the initial temperature of the wavelength conversion unit is adjusted, the fundamental wave output unit starts output of the fundamental wave laser and the wavelength conversion unit starts output of the harmonic laser,
When the output value to the outside of the harmonic laser becomes smaller than a first minimum allowable value after the wavelength converter starts the output of the harmonic laser, the control unit is configured to output the harmonic laser. The harmonic laser oscillator is characterized in that the temperature adjustment unit adjusts the temperature so that the output value of becomes higher than a second minimum allowable value.
前記波長変換部は、前記基本波レーザの第1の自然数倍の波長を有した第1の高調波レーザを生成する第1の非線形結晶と、前記基本波レーザの第2の自然数倍の波長を有した第2の高調波レーザを生成する第2の非線形結晶と、を有し、
前記温度調整部は、前記第1の非線形結晶の温度を調整する第1の温度調整部と、前記第2の非線形結晶の温度を調整する第2の温度調整部と、を有し、
前記第2の非線形結晶は、前記第1の非線形結晶よりも、前記第1の高調波レーザの出力側である下流側に配置され、
前記制御部は、前記第2の温度調整部に前記第2の非線形結晶の温度調整を行わせた後に前記第1の温度調整部に前記第1の非線形結晶の温度調整を行わせることによって、前記第2の高調波レーザの外部への出力値を前記第2の最小許容値よりも大きくすることを特徴とする請求項1に記載の高調波レーザ発振器。
The wavelength converter includes a first nonlinear crystal that generates a first harmonic laser having a wavelength that is a first natural number times that of the fundamental laser, and a second natural number that is twice that of the fundamental laser. A second nonlinear crystal that produces a second harmonic laser having a wavelength;
The temperature adjustment unit includes a first temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the first nonlinear crystal, and a second temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the second nonlinear crystal,
The second nonlinear crystal is disposed on the downstream side, which is the output side of the first harmonic laser, with respect to the first nonlinear crystal,
The control unit causes the first temperature adjusting unit to adjust the temperature of the first nonlinear crystal after causing the second temperature adjusting unit to adjust the temperature of the second nonlinear crystal. 2. The harmonic laser oscillator according to claim 1, wherein an output value to the outside of the second harmonic laser is made larger than the second minimum allowable value. 3.
前記制御部は、前記第2の温度調整部に前記第2の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、前記第1の温度調整部に前記第1の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、を順番に複数回繰り返させることによって、前記第2の高調波レーザの外部への出力値を前記第2の最小許容値よりも大きくすることを特徴とする請求項2に記載の高調波レーザ発振器。   The control unit causes the second temperature adjustment unit to adjust the temperature of the second nonlinear crystal, and causes the first temperature adjustment unit to adjust the temperature of the first nonlinear crystal; The harmonic laser according to claim 2, wherein an output value to the outside of the second harmonic laser is made larger than the second minimum allowable value by repeating a plurality of times in order. Oscillator. 前記第1の非線形結晶は、前記基本波レーザを用いて2倍波高調波レーザを生成するSHG結晶であり、前記第2の非線形結晶は、前記基本波レーザおよび前記2倍波高調波レーザを用いて3倍波高調波レーザを生成するTHG結晶であることを特徴とする請求項2または3に記載の高調波レーザ発振器。   The first nonlinear crystal is an SHG crystal that generates a second harmonic laser using the fundamental laser, and the second nonlinear crystal includes the fundamental laser and the second harmonic laser. 4. The harmonic laser oscillator according to claim 2, wherein the harmonic laser oscillator is a THG crystal that generates a third harmonic laser. 前記基本波レーザの出力値を調整する電源部をさらに備え、
前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記高調波レーザの出力値が第1の最大許容値よりも大きくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が第2の最大許容値よりも小さくなるよう、前記電源部に前記基本波レーザの出力値を調整させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の高調波レーザ発振器。
A power supply for adjusting the output value of the fundamental laser;
The control unit, when the output value of the harmonic laser becomes larger than a first maximum allowable value after the wavelength converter starts the output of the harmonic laser, the output value of the harmonic laser 5. The harmonic laser oscillator according to claim 1, wherein the power supply unit is configured to adjust an output value of the fundamental laser so that is smaller than a second maximum allowable value. 6.
前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記基本波レーザの出力値が第3の最小許容値よりも小さくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が前記第2の最小許容値よりも大きくなるよう、前記温度調整部に温度調整を行わせることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の高調波レーザ発振器。   The control unit, when the output value of the fundamental laser becomes smaller than a third minimum allowable value after the wavelength conversion unit starts output of the harmonic laser, the output value of the harmonic laser 6. The harmonic laser oscillator according to claim 1, wherein the temperature adjustment unit is configured to perform temperature adjustment such that is greater than the second minimum allowable value. 7. 前記第2の非線形結晶内で前記第1の高調波レーザのビームが通過するビーム通過点を移動させる移動機構をさらに備え、
前記制御部は、前記第2の温度調整部に前記第2の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、前記第1の温度調整部に前記第1の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、を複数回繰り返させても、前記第2の高調波レーザの外部への出力値が前記第2の最小許容値よりも大きくならない場合に、前記移動機構に前記ビーム通過点を移動させることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1つに記載の高調波レーザ発振器。
A moving mechanism for moving a beam passing point through which the beam of the first harmonic laser passes in the second nonlinear crystal;
The control unit causes the second temperature adjustment unit to adjust the temperature of the second nonlinear crystal, and causes the first temperature adjustment unit to adjust the temperature of the first nonlinear crystal; , When the output value to the outside of the second harmonic laser does not become larger than the second minimum allowable value even if the above is repeated a plurality of times, the beam passing point is moved to the moving mechanism. The harmonic laser oscillator according to any one of claims 3 to 6, wherein the harmonic laser oscillator is provided.
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