JP2016200618A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源装置の製造コストが高くなることを抑制し、かつ、波長と光量の双方を高い精度で制御できるようにする。
【解決手段】発光部１００はレーザを発光する。波長変換部１１０は、発光部１００が発光したレーザの波長を変換する。温度調整部１１２は、波長変換部１１０の温度を調整する。そして制御部１２０は、波長変換部１１０から出力すべきレーザの光量（強度）に基づいて、温度調整部１１２を制御する。なお、波長変換部１１０から出力すべきレーザの光量は、例えば外部から制御部１２０に入力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置に関し、とくに、波長と光量の双方を高い精度で制御することができる光源装置に関する。

医療機器や分析装置などの光源として、半導体レーザを用いる場合がある。ここで、例えば特許文献１に記載されているように、半導体レーザから照射された光の波長を、波長変換素子を用いて変換する場合がある。医療機器や分析装置などにおいて、レーザの光量を高い精度で制御する必要がある。これに対して特許文献１には、レーザに対する波長変換素子の角度を変えることにより、波長変換後のレーザの光量を調整できる、と記載されている。

特開２０１２−３７８１３号公報

特許文献１に記載の技術では、波長変換後のレーザの光量を調整するためには、波長変換素子を物理的に動かす必要がある。このため、波長変換素子を移動させるための機構が必要になり、光源装置の製造コストが高くなっていた。

これに対して半導体レーザに供給する電力を変えることにより、波長変換後のレーザの光量を調整することも考えられる。しかし、一般的に、半導体レーザから出射されるレーザの波長は、光量に伴ってわずかに変換する。このため、レーザの波長に精度が求められる場合、この方法を用いることはできない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造コストが高くなることを抑制でき、かつ、波長と光量の双方を高い精度で制御することができる光源装置を提供することにある。

本発明によれば、レーザを発光する発光部と、
前記レーザの波長を変換する波長変換部と、
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すべき前記レーザの光量に基づいて、前記温度調整部を制御する制御部と、
を備える光源装置が提供される。

本発明によれば、光源装置の製造コストが高くなることを抑制でき、かつ、波長と光量の双方を高い精度で制御することができる。

第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。 波長変換素子から出力されるレーザの強度と、波長変換素子の温度の関係を説明するための図である。 第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、第１の実施形態に係る光源装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る光源装置１０は、発光部１００、波長変換部１１０、温度調整部１１２、及び制御部１２０を備えている。発光部１００はレーザを発光する。波長変換部１１０は、発光部１００が発光したレーザの波長を変換する。温度調整部１１２は、波長変換部１１０の温度を調整する。そして制御部１２０は、波長変換部１１０から出力すべきレーザの光量（強度）に基づいて、温度調整部１１２を制御する。なお、波長変換部１１０から出力すべきレーザの光量は、例えば外部から制御部１２０に入力される。以下、詳細に説明する。

発光部１００は、例えばレーザを発振する発光素子を有している。なお、レーザ発振用の共振器構造は、発光素子とは別に設けられていてもよい。発光部１００としては、例えばＤＦＢ（Distributed FeedBack Laser）を用いることができる。

波長変換部１１０は、疑似位相整合素子などの波長変換素子を有している。この波長変換素子は、発光部１００が発振したレーザの第２高調波などのｎ次高調波を発生させてもよいし、発光部１００が発振したレーザとポンプ光との和周波を発生させてもよいし、発光部１００が発振したレーザとポンプ光との差周波を発生させてもよい。光源装置１０は、波長変換部１１０が波長を変換した後のレーザを出射する。

温度調整部１１２は、例えばペルチェ素子及び温度検出部（例えばサーミスタ）を有しており、波長変換部１１０の波長変換素子の温度を、温度調整部１１２に入力された温度に制御する。

制御部１２０は、発光部１００及び温度調整部１１２を制御する。具体的には、制御部１２０は、光源装置１０を動作させるとき、発光部１００に一定の駆動電流を供給する。なお、制御部１２０は定電流源を有していてもよい。この場合、制御部１２０はこの定電流源のオン／オフを制御する。

また制御部１２０は、温度調整部１１２を介して波長変換部１１０の温度を制御することにより、光源装置１０が出力するレーザの光量を制御する。制御部１２０には、光源装置１０が出力すべきレーザの光量が入力される。この光量は、例えば光源装置１０のユーザインターフェースを介して、光源装置１０のユーザにより入力される。制御部１２０は、光量から温度へ変換するための変換テーブルや変換式を記憶している。そして制御部１２０は、入力された光量に対応する温度を定め、この温度を温度調整部１１２に出力する。

図２は、波長変換素子から出力されるレーザの強度と、波長変換素子の温度の関係を説明するための図である。本図に示すように波長変換素子から出力されるレーザの強度は、ある温度（Ｔ_０）で最大になる。そして波長変換素子の温度がＴ_０から離れるに従って、波長変換素子からの出力は低下する。このため、制御部１２０は、温度調整部１１２の設定温度を制御することによって、波長変換部１１０から出力されるレーザの光量を制御することができる。

以上、本実施形態によれば、光源装置１０から光を照射するとき、制御部１２０は、発光部１００の駆動電流を一定に保つ。このため、発光部１００から出力されるレーザの光量は一定になる。そして制御部１２０は、温度調整部１１２の設定温度を制御することによって、波長変換部１１０から出力されるレーザの光量を制御する。従って、発光部１００が有する発光素子が、駆動電流の増減によってモードホップしたりキンクする特性を有していても、光源装置１０から出力されるレーザの光量を高い精度で制御することができる。

また、発光部１００が出射するレーザの波長は、発光部１００の駆動電流（すなわち発光部１００から出射されるレーザの光量）が変化すると、微小に変化する（例えば０．０３ｎｍ／ｍＡ）。このため、光源装置１０から出力される光量を変化させるために発光部１００の駆動電流を変化させると、発光部１００から出力されるレーザの波長が変化してしまう。この場合、波長変換部１１０から出力されるレーザの波長等も変化してしまう。また、波長変換部１１０において不要な高調波が発生する可能性も出てくる。これに対して本実施形態では、発光部１００の駆動電流は一定である。従って、光源装置１０方出力される光量が変化しても、波長変換部１１０から出力されるレーザの波長は変化しない。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係る光源装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る光源装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る光源装置１０と同様の構成である。

まず、光源装置１０は光量測定部１３０を有している。光量測定部１３０は、波長変換部１１０が出力したレーザの光量の量を測定する。例えば波長変換部１１０の出力側には光カプラが設けられており、波長変換部１１０からのレーザの一部が光量測定部１３０に入射する。光量測定部１３０は、光電変換素子を有しており、波長変換部１１０からのレーザの強度を示す信号を生成する。

そして制御部１２０は、光量測定部１３０の測定結果を用いて、温度調整部１１２を制御する。具体的には、制御部１２０は、光量測定部１３０の検出値が、制御部１２０に入力された光量と一致するように、温度調整部１１２の設定温度を調整する。なお、この調整は、第１の実施形態と同様の方法で設定された温度を修正する形で行われてもよいし、第１の実施形態と同様の方法による温度設定を省略して行われてもよい。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、制御部１２０は、光量測定部１３０の検出値が、制御部１２０に入力された光量と一致するように、温度調整部１１２の設定温度を調整する。従って、光源装置１０から出力される光量をさらに高い精度で制御することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 光源装置
１００ 発光部
１１０ 波長変換部
１１２ 温度調整部
１２０ 制御部
１３０ 光量測定部

Claims (3)

1. レーザを発光する発光部と、
   前記レーザの波長を変換する波長変換部と、
   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すべき前記レーザの光量に基づいて、前記温度調整部を制御する制御部と、
   を備える光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記波長変換部から出力される前記レーザの光量を測定する光量測定部を備え、
   前記制御部は、前記光量測定部の測定結果を用いて、前記温度調整部を制御する光源装置。
3. 請求項１又は２に記載の光源装置において、
   前記制御部は、前記発光部に供給する電力を一定の値に制御しつつ、前記温度調整部を制御する光源装置。

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