JP3448894B2 - 固体素子の温度制御装置及び固体素子の温度制御方法 - Google Patents
固体素子の温度制御装置及び固体素子の温度制御方法Info
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- JP3448894B2 JP3448894B2 JP08638593A JP8638593A JP3448894B2 JP 3448894 B2 JP3448894 B2 JP 3448894B2 JP 08638593 A JP08638593 A JP 08638593A JP 8638593 A JP8638593 A JP 8638593A JP 3448894 B2 JP3448894 B2 JP 3448894B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体素子の特に例えば
ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 、リン酸チタン酸カリウム）
や、ＹＡＧ（Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12、イットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット）等の光学結晶の温度制御装置に係わ
る。
ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4 、リン酸チタン酸カリウム）
や、ＹＡＧ（Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12、イットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット）等の光学結晶の温度制御装置に係わ
る。
【０００２】
【従来の技術】固体素子の温度制御、例えばその温度上
昇を制御するためには熱伝導率が大なる部材や熱電冷却
素子等を固体素子に接触させる方法が採られている。
昇を制御するためには熱伝導率が大なる部材や熱電冷却
素子等を固体素子に接触させる方法が採られている。
【０００３】特に固体素子を光学結晶として用いる例と
して例えば図１０に示すように、ＹＡＧ等のレーザ光を
複屈折性を有する非線形光学結晶のＫＴＰ等の固体素子
１に導入して第２高調波光（ＳＨＧ光）を発生させ、例
えば波長５３２ｎｍ程度のグリーンレーザ光を得ようと
する場合、例えば固体素子１自体を熱伝導率の大きいベ
ース６に接触させると共に、このベース６をペルチェ素
子等の熱電冷却素子７により冷却して外部雰囲気の温度
上昇の影響を抑制するようにしている。図１０において
４は出力光取り出し用のミラーを示す。
して例えば図１０に示すように、ＹＡＧ等のレーザ光を
複屈折性を有する非線形光学結晶のＫＴＰ等の固体素子
１に導入して第２高調波光（ＳＨＧ光）を発生させ、例
えば波長５３２ｎｍ程度のグリーンレーザ光を得ようと
する場合、例えば固体素子１自体を熱伝導率の大きいベ
ース６に接触させると共に、このベース６をペルチェ素
子等の熱電冷却素子７により冷却して外部雰囲気の温度
上昇の影響を抑制するようにしている。図１０において
４は出力光取り出し用のミラーを示す。
【０００４】このような非線形光学結晶から得られる光
出力は、その温度変化に大きく影響を受ける。一例とし
て、ＫＴＰ固体素子の温度変化によるＳＨＧ光の相対雑
音強度（ＲＩＮ）の変化を図１１に示す。この図からわ
かるように、この場合２８〜３１℃程度の±３℃程度と
比較的狭い温度範囲においてのみ出力が安定し、この温
度範囲からはずれた領域では、モード間競合によるノイ
ズが発生してしまい、実用に供し得ないものとなってし
まう。
出力は、その温度変化に大きく影響を受ける。一例とし
て、ＫＴＰ固体素子の温度変化によるＳＨＧ光の相対雑
音強度（ＲＩＮ）の変化を図１１に示す。この図からわ
かるように、この場合２８〜３１℃程度の±３℃程度と
比較的狭い温度範囲においてのみ出力が安定し、この温
度範囲からはずれた領域では、モード間競合によるノイ
ズが発生してしまい、実用に供し得ないものとなってし
まう。
【０００５】図１２及び図１３に、このようなＳＨＧ光
の通常の出力波形とノイズ発生時の出力波形をそれぞれ
示す。温度変動が生じた場合は極めて不安定な出力とな
ることがわかる。
の通常の出力波形とノイズ発生時の出力波形をそれぞれ
示す。温度変動が生じた場合は極めて不安定な出力とな
ることがわかる。
【０００６】従って、上述したような熱電冷却素子等に
よる冷却を行っても環境によってはＫＴＰ固体素子の温
度が出力の安定な範囲からはずれてしまう場合があり、
充分な出力のＳＨＧ光が得られなくなる恐れがある。特
に他の回路基板と組み込んで装置を構成しようとする
と、ファン等の排気手段を設けない場合は４０℃以上の
例えば５０〜６０℃程度まで固体素子の周囲の雰囲気が
温度上昇する恐れがあり、このような環境においても充
分な出力が得られる温度制御装置が必要とされている。
よる冷却を行っても環境によってはＫＴＰ固体素子の温
度が出力の安定な範囲からはずれてしまう場合があり、
充分な出力のＳＨＧ光が得られなくなる恐れがある。特
に他の回路基板と組み込んで装置を構成しようとする
と、ファン等の排気手段を設けない場合は４０℃以上の
例えば５０〜６０℃程度まで固体素子の周囲の雰囲気が
温度上昇する恐れがあり、このような環境においても充
分な出力が得られる温度制御装置が必要とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うに特に光学結晶の固体素子の温度制御をより簡便且つ
確実に行ってその動作特性の信頼性の向上をはかり、例
えばＳＨＧ光発生装置の他の回路基板への組込みを可能
にし、より広範な応用を可能とする。
うに特に光学結晶の固体素子の温度制御をより簡便且つ
確実に行ってその動作特性の信頼性の向上をはかり、例
えばＳＨＧ光発生装置の他の回路基板への組込みを可能
にし、より広範な応用を可能とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による固体素子の
温度制御装置は、少なくとも温度制御手段と、この温度
制御手段に接するベースと、このベースに固定された光
学結晶より成る固体素子と、この固体素子に比し熱伝導
率の大きい材料より成り、固体素子の少なくとも光入出
射領域を除いた表面に近接してベース上に配置された被
覆体とを有する構成とする。
温度制御装置は、少なくとも温度制御手段と、この温度
制御手段に接するベースと、このベースに固定された光
学結晶より成る固体素子と、この固体素子に比し熱伝導
率の大きい材料より成り、固体素子の少なくとも光入出
射領域を除いた表面に近接してベース上に配置された被
覆体とを有する構成とする。
【０００９】また本発明による固体素子の温度制御方法
は、温度制御手段に接するベースの上に光学結晶より成
る固体素子を固定して、この固体素子に比し熱伝導率の
大きい材料より成る被覆体を、固体素子の少なくとも光
入出射領域を除いた表面に近接してベース上に配置す
る。
は、温度制御手段に接するベースの上に光学結晶より成
る固体素子を固定して、この固体素子に比し熱伝導率の
大きい材料より成る被覆体を、固体素子の少なくとも光
入出射領域を除いた表面に近接してベース上に配置す
る。
【００１０】
【００１１】上述したように本発明による固体素子の温
度制御装置又は固体素子の温度制御方法においては、光
学結晶より成る固体素子を、ペルチェ素子、熱電冷却手
段等の温度制御手段に接するベース上に固定して、ベー
スの冷却ないし加熱により温度制御すると共に、固体素
子に比して熱伝導率の大きい材料より成る被覆体を、固
体素子の少なくとも光入出射端面を除いた表面に近接し
てベース上に配置することによって、固体素子の温度変
化をより確実に勝つ精度良く行うことができるものであ
る。以下これを説明する。
度制御装置又は固体素子の温度制御方法においては、光
学結晶より成る固体素子を、ペルチェ素子、熱電冷却手
段等の温度制御手段に接するベース上に固定して、ベー
スの冷却ないし加熱により温度制御すると共に、固体素
子に比して熱伝導率の大きい材料より成る被覆体を、固
体素子の少なくとも光入出射端面を除いた表面に近接し
てベース上に配置することによって、固体素子の温度変
化をより確実に勝つ精度良く行うことができるものであ
る。以下これを説明する。
【００１２】ここで、固体素子の周囲の流体、例えば空
気の温度をＴA 、制御目標温度をＴ B 、固体素子の温度
をＴC とすると、ＴC ≠ＴA のときは固体素子と流体と
の間に熱伝達が起こり、固体素子の内部に熱移動が生じ
て、特に固体素子の熱伝導率が低いときは高い温度勾配
を生じることになる。
気の温度をＴA 、制御目標温度をＴ B 、固体素子の温度
をＴC とすると、ＴC ≠ＴA のときは固体素子と流体と
の間に熱伝達が起こり、固体素子の内部に熱移動が生じ
て、特に固体素子の熱伝導率が低いときは高い温度勾配
を生じることになる。
【００１３】簡単のため一次元モデルで説明すると、固
体素子の上面、下面の温度をそれぞれＴCt及びＴCb、熱
伝達面の面積をＳ、熱伝達率をα、固体素子の熱伝導
率、高さをそれぞれλ、Ｌとすると、固体素子を貫流す
る熱量Ｑは、 Ｑ＝αＳ（ＴA −ＴCt）＝λＳ（ＴCt−ＴCb）／Ｌ ・・・・（１） となる。
体素子の上面、下面の温度をそれぞれＴCt及びＴCb、熱
伝達面の面積をＳ、熱伝達率をα、固体素子の熱伝導
率、高さをそれぞれλ、Ｌとすると、固体素子を貫流す
る熱量Ｑは、 Ｑ＝αＳ（ＴA −ＴCt）＝λＳ（ＴCt−ＴCb）／Ｌ ・・・・（１） となる。
【００１４】一方固体素子とその下のベースとの間に熱
抵抗が無いものとし、ベースが高熱伝導率材料より成り
ほぼ目標温度に制御されているものとすると、 ＴCb＝ＴB ＝const. ‥‥（２） となって、 ＴC ＝（ＴCt＋ＴCb）／２ ‥‥（３） とすると上述の（１）式の関係から、 ＴC −ＴB ＝（ＴA −ＴB ）／（２（λ／（Ｌα）＋１））‥‥（４） が得られる。
抵抗が無いものとし、ベースが高熱伝導率材料より成り
ほぼ目標温度に制御されているものとすると、 ＴCb＝ＴB ＝const. ‥‥（２） となって、 ＴC ＝（ＴCt＋ＴCb）／２ ‥‥（３） とすると上述の（１）式の関係から、 ＴC −ＴB ＝（ＴA −ＴB ）／（２（λ／（Ｌα）＋１））‥‥（４） が得られる。
【００１５】即ち、固体素子と目標温度との差（ＴC −
ＴB ）は、素子周囲の流体温度（例えば空気の温度）Ｔ
A の関数となり、固体素子の熱伝導率λが低くなるほ
ど、また熱伝達率αが大きくなるほどその差は大とな
る。つまり固体素子を取り巻く流体の温度変動が固体素
子自体の温度の不安定性を招く要因となることがわか
る。
ＴB ）は、素子周囲の流体温度（例えば空気の温度）Ｔ
A の関数となり、固体素子の熱伝導率λが低くなるほ
ど、また熱伝達率αが大きくなるほどその差は大とな
る。つまり固体素子を取り巻く流体の温度変動が固体素
子自体の温度の不安定性を招く要因となることがわか
る。
【００１６】従って上述したように本発明によれば、固
体素子１の少なくとも一部を覆うように被覆体２を設け
ることから、固体素子１の周囲の流体の温度上昇による
影響を低減化して、固体素子１自体の温度変動を格段に
抑制することができる。
体素子１の少なくとも一部を覆うように被覆体２を設け
ることから、固体素子１の周囲の流体の温度上昇による
影響を低減化して、固体素子１自体の温度変動を格段に
抑制することができる。
【００１７】また後段の実施例で詳細に説明するよう
に、被覆体２を固体素子１の少なくとも一面を覆う形状
とすることによって、また前面及び背面の少なくともど
ちらか一方の面から突出した形状、或いはこの面を覆う
形状とすることによって確実に周囲の温度上昇による影
響を低減化して固体素子１自体の温度変動を抑制するこ
とができた。
に、被覆体２を固体素子１の少なくとも一面を覆う形状
とすることによって、また前面及び背面の少なくともど
ちらか一方の面から突出した形状、或いはこの面を覆う
形状とすることによって確実に周囲の温度上昇による影
響を低減化して固体素子１自体の温度変動を抑制するこ
とができた。
【００１８】このように固体素子１の温度変動を抑制す
ることできることから、固体素子１の温度変動による特
性の不安定性を改善することができ、光学結晶等に応用
する場合は、例えばその光出力の安定化をはかって他の
回路基板等への組み込みが可能となり、各種装置への応
用をはかることができる。
ることできることから、固体素子１の温度変動による特
性の不安定性を改善することができ、光学結晶等に応用
する場合は、例えばその光出力の安定化をはかって他の
回路基板等への組み込みが可能となり、各種装置への応
用をはかることができる。
【００１９】
【実施例】以下本発明の各実施例を詳細に説明する。こ
の例においては、図１に示すようにＫＴＰより成る固体
素子１を高調波発生素子として用い、レーザ３の出射光
の第２高調波光ＬO を得るＳＨＧ発生装置に適用した場
合を示す。
の例においては、図１に示すようにＫＴＰより成る固体
素子１を高調波発生素子として用い、レーザ３の出射光
の第２高調波光ＬO を得るＳＨＧ発生装置に適用した場
合を示す。
【００２０】図１において１はＫＴＰより成る固体素子
を示し、この前方にＹＡＧレーザ等の発生源となるＹＡ
Ｇ結晶３、後方に固体素子１からの出力光を例えば上方
に取り出すミラー４を設ける。６はＣｕ等の熱伝導率の
高い材料より成るベース、７はペルチェ素子等の熱電冷
却素子を示す。
を示し、この前方にＹＡＧレーザ等の発生源となるＹＡ
Ｇ結晶３、後方に固体素子１からの出力光を例えば上方
に取り出すミラー４を設ける。６はＣｕ等の熱伝導率の
高い材料より成るベース、７はペルチェ素子等の熱電冷
却素子を示す。
【００２１】そして本発明においては、特に固体素子１
の周囲を覆うように、これより熱伝導率の良い材料の例
えばＣｕ等より成る被覆体２を設け、これを図１におい
て矢印ａで示すように固体素子１上に被せる構成とす
る。
の周囲を覆うように、これより熱伝導率の良い材料の例
えばＣｕ等より成る被覆体２を設け、これを図１におい
て矢印ａで示すように固体素子１上に被せる構成とす
る。
【００２２】図４にこのような装置のより具体的な構成
を示す。図４において、図１に対応する部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。ベース６の上には、ミ
ラー４と、固体素子１の前方にスペーサ８を介してレー
ザ３、ＱＷＰ（１／４波長板）９が固定される。更に、
このＱＷＰ９に対向してレンズ１０を介して半導体レー
ザダイオード（ＬＤ）等の励起源１１が設けられる。１
２は励起源１１のＬＤのヒートシンクで、その一端面に
温度センサ１３が接着される。１４は装置を覆う筐体
で、ミラー４の上方には出力光を取り出す開口１５が設
けられる。
を示す。図４において、図１に対応する部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。ベース６の上には、ミ
ラー４と、固体素子１の前方にスペーサ８を介してレー
ザ３、ＱＷＰ（１／４波長板）９が固定される。更に、
このＱＷＰ９に対向してレンズ１０を介して半導体レー
ザダイオード（ＬＤ）等の励起源１１が設けられる。１
２は励起源１１のＬＤのヒートシンクで、その一端面に
温度センサ１３が接着される。１４は装置を覆う筐体
で、ミラー４の上方には出力光を取り出す開口１５が設
けられる。
【００２３】この装置における動作態様を説明すると、
励起源１１からの光によりＹＡＧレーザ２が励起されて
発振し、その例えば波長１０６４ｎｍ程度の出力光がＫ
ＴＰ固体素子１に入射され、第２高調波この場合波長５
３２ｎｍ程度のグリーンレーザ光ＬO がミラー４により
図４において上方に反射されて開口１５を通してＳＨＧ
光を取り出すようになされている。
励起源１１からの光によりＹＡＧレーザ２が励起されて
発振し、その例えば波長１０６４ｎｍ程度の出力光がＫ
ＴＰ固体素子１に入射され、第２高調波この場合波長５
３２ｎｍ程度のグリーンレーザ光ＬO がミラー４により
図４において上方に反射されて開口１５を通してＳＨＧ
光を取り出すようになされている。
【００２４】ところでＫＴＰ固体素子１の中央部での温
度ＴC は、前述の式から下記の数１の如く表される。
度ＴC は、前述の式から下記の数１の如く表される。
【数１】
【００２５】一般に熱伝達係数αは、流体温度ＴA とＫ
ＴＰの上部の表面温度ＴCtの温度差ΔＴの関数となり、 α＝Ｃ（ΔＴ）k （但しｋ＝０．１２５〜０．２５、Ｃ＝const.）と表さ
れる。
ＴＰの上部の表面温度ＴCtの温度差ΔＴの関数となり、 α＝Ｃ（ΔＴ）k （但しｋ＝０．１２５〜０．２５、Ｃ＝const.）と表さ
れる。
【００２６】ここで流体温度ＴA の変化に対する影響が
小さいため簡単のためにα＝const.とすると、固体素子
１の温度ＴC の流体温度ＴA の変動に対する影響を少な
くするためには、固体素子として熱伝導率λの大きい材
料を選択するとか、固体素子の高さを低くする方法が考
えられるが、上述したようなＳＨＧ発生装置等において
は高調波発生素子の材料はその非線形光学特性から極め
て材料が限定されること、またその取扱い等の制約から
ある程度以下にそのサイズを微細化することは難しく、
上述のような方法では温度変動を確実に抑制し難い。
小さいため簡単のためにα＝const.とすると、固体素子
１の温度ＴC の流体温度ＴA の変動に対する影響を少な
くするためには、固体素子として熱伝導率λの大きい材
料を選択するとか、固体素子の高さを低くする方法が考
えられるが、上述したようなＳＨＧ発生装置等において
は高調波発生素子の材料はその非線形光学特性から極め
て材料が限定されること、またその取扱い等の制約から
ある程度以下にそのサイズを微細化することは難しく、
上述のような方法では温度変動を確実に抑制し難い。
【００２７】そこで、固体素子と周囲の流体との熱伝達
を減少させることが最も有効となり、上述した本発明構
成におけるように被覆体２を設けることによって固体素
子１の温度変動を確実に抑制することができる。
を減少させることが最も有効となり、上述した本発明構
成におけるように被覆体２を設けることによって固体素
子１の温度変動を確実に抑制することができる。
【００２８】ここで固体素子１を幅２ｍｍ、高さ２ｍ
ｍ、長さ２．５ｍｍの大きさとし、また流体を空気と
し、一方被覆体２を固体素子１に比し熱伝導率の大きい
例えばＣｕより構成し、固体素子１の側面１Ｓ及び上面
１Ｕを覆い、且つ図２にその要部断面図を示すように、
このＫＴＰ固体素子１の前面及び背面、即ちこの場合光
入射端面及び光出射端面に突出した形状として構成した
ときの外気温度変化に対する固体素子１の温度変化を調
べた。
ｍ、長さ２．５ｍｍの大きさとし、また流体を空気と
し、一方被覆体２を固体素子１に比し熱伝導率の大きい
例えばＣｕより構成し、固体素子１の側面１Ｓ及び上面
１Ｕを覆い、且つ図２にその要部断面図を示すように、
このＫＴＰ固体素子１の前面及び背面、即ちこの場合光
入射端面及び光出射端面に突出した形状として構成した
ときの外気温度変化に対する固体素子１の温度変化を調
べた。
【００２９】この場合、被覆体２と固体素子１の上面及
び側面との間は１００μｍ程度隙間が生じるように被覆
体２を構成し、またその厚さを１ｍｍ、図２においてｈ
で示す固体素子表面からの突出部のオーバーハング量を
０．５ｍｍ程度以上として、制御目標温度即ちベース６
の温度を２５℃に設定し、外気温度を１０〜６０℃まで
変化させたときの被覆体２の温度変化を図５の実線Ａで
示す。図５において破線Ｂは、被覆体２を設けない場合
の固体素子１の温度変化を示す。
び側面との間は１００μｍ程度隙間が生じるように被覆
体２を構成し、またその厚さを１ｍｍ、図２においてｈ
で示す固体素子表面からの突出部のオーバーハング量を
０．５ｍｍ程度以上として、制御目標温度即ちベース６
の温度を２５℃に設定し、外気温度を１０〜６０℃まで
変化させたときの被覆体２の温度変化を図５の実線Ａで
示す。図５において破線Ｂは、被覆体２を設けない場合
の固体素子１の温度変化を示す。
【００３０】この結果からわかるように、上述したよう
な入出力端面から突出した形状の被覆体２を固体素子１
の上に設けることによって、外気温度が２５℃から６０
℃程度にまで上昇しても、その中心部の温度変動量は＋
０．２５℃程度と極めて小さくなり、ＫＴＰ非線形光学
結晶の第２高調波の出力の安定化をはかり得ることがわ
かる。
な入出力端面から突出した形状の被覆体２を固体素子１
の上に設けることによって、外気温度が２５℃から６０
℃程度にまで上昇しても、その中心部の温度変動量は＋
０．２５℃程度と極めて小さくなり、ＫＴＰ非線形光学
結晶の第２高調波の出力の安定化をはかり得ることがわ
かる。
【００３１】また更にこのような効果を確認するため
に、被覆体２を設ける場合と設けない場合の固体素子１
の上面と下面との温度差を測定してその計算値との比較
を行った。この結果を図６及び図７に示す。図６及び図
７においてそれぞれ実線は計算値、●は実測値を示す。
これらの結果から被覆体２を設ける本実施例においては
固体素子１の上面と下面の温度勾配の変動を格段に抑制
し得ることがわかる。
に、被覆体２を設ける場合と設けない場合の固体素子１
の上面と下面との温度差を測定してその計算値との比較
を行った。この結果を図６及び図７に示す。図６及び図
７においてそれぞれ実線は計算値、●は実測値を示す。
これらの結果から被覆体２を設ける本実施例においては
固体素子１の上面と下面の温度勾配の変動を格段に抑制
し得ることがわかる。
【００３２】尚、図６の結果から、計算値と比較して更
に実測値のほうが温度勾配の変動が少ないことが明らか
となった。これは固体素子１の前面及び背面からの熱伝
達が仮定よりも少ないことを示している。これは以下の
理由によるものと思われる。
に実測値のほうが温度勾配の変動が少ないことが明らか
となった。これは固体素子１の前面及び背面からの熱伝
達が仮定よりも少ないことを示している。これは以下の
理由によるものと思われる。
【００３３】この場合固体素子１即ちＫＴＰに対して図
２において説明したように、ベース６の表面及び被覆体
２がこのＫＴＰ固体素子の前面より突出した形状をして
おり、前面及び背面に沿う方向の熱対流が妨げられ、こ
れにより外気温度の影響をより受けにくくなるものと考
えられ、これに対し被覆体２を設けない場合は、この前
面及び背面に沿う空気の流れが生じ、この場合特に光入
射端面及び出射端面として大きく光出力に影響を及ぼす
ものと思われる。
２において説明したように、ベース６の表面及び被覆体
２がこのＫＴＰ固体素子の前面より突出した形状をして
おり、前面及び背面に沿う方向の熱対流が妨げられ、こ
れにより外気温度の影響をより受けにくくなるものと考
えられ、これに対し被覆体２を設けない場合は、この前
面及び背面に沿う空気の流れが生じ、この場合特に光入
射端面及び出射端面として大きく光出力に影響を及ぼす
ものと思われる。
【００３４】またこの被覆体２の形状は、上述したよう
に突出した形状に限定されることなく、その他例えば図
３に示すように、固体素子１の上面１Ｕ及び側面１Ｓと
更に前面１Ｆ及び背面１Ｒを覆う形状としてここに開口
２Ｗを設けることにより、この開口２Ｗから例えば光の
入出力を行うことができるようにする。このような形状
とすることによって、より固体素子１への外気温度変動
の影響を格段に低減化することができる。図３におい
て、図２に対応する部分には同一符号を付して重複説明
を省略する。
に突出した形状に限定されることなく、その他例えば図
３に示すように、固体素子１の上面１Ｕ及び側面１Ｓと
更に前面１Ｆ及び背面１Ｒを覆う形状としてここに開口
２Ｗを設けることにより、この開口２Ｗから例えば光の
入出力を行うことができるようにする。このような形状
とすることによって、より固体素子１への外気温度変動
の影響を格段に低減化することができる。図３におい
て、図２に対応する部分には同一符号を付して重複説明
を省略する。
【００３５】また例えば図９Ａ及びＢに各例の略線的断
面図を示すように、固体素子１の上面及び側面と、一方
の端面例えば前面を覆うと共に他方の端面の例えば背面
に突出する形状として被覆体２を構成し、前面部に開口
２Ｗを設けて光入力を行うようにすることもできる。図
８Ａにおいては固体素子１の前面と間隔をあけて被覆体
１を設ける場合、図８Ｂにおいては固体素子１の前面に
ほぼ密着して被覆体１を設ける場合を示す。図８Ａ及び
Ｂにおいて、図２に対応する部分には同一符号を付して
重複説明を省略する。
面図を示すように、固体素子１の上面及び側面と、一方
の端面例えば前面を覆うと共に他方の端面の例えば背面
に突出する形状として被覆体２を構成し、前面部に開口
２Ｗを設けて光入力を行うようにすることもできる。図
８Ａにおいては固体素子１の前面と間隔をあけて被覆体
１を設ける場合、図８Ｂにおいては固体素子１の前面に
ほぼ密着して被覆体１を設ける場合を示す。図８Ａ及び
Ｂにおいて、図２に対応する部分には同一符号を付して
重複説明を省略する。
【００３６】また更に、図９Ａ〜Ｃに各例の略線的斜視
図を示すように、それぞれ固体素子１の前面及び背面の
み、又は固体素子１の前面、背面及び側面、更にまた固
体素子の前面及び背面と上面の稜線のみを覆うような形
状の被覆体２を用いることもできる。このように、固体
素子１の表面の一部のみを覆うような形状でも確実に外
気の流れによる素子の特性の影響を低減化することがで
きる。
図を示すように、それぞれ固体素子１の前面及び背面の
み、又は固体素子１の前面、背面及び側面、更にまた固
体素子の前面及び背面と上面の稜線のみを覆うような形
状の被覆体２を用いることもできる。このように、固体
素子１の表面の一部のみを覆うような形状でも確実に外
気の流れによる素子の特性の影響を低減化することがで
きる。
【００３７】また被覆体２の材料はＣｕに限ることなく
例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、セラミック、ダイヤモンド等
の種々の熱伝導率の大きい材料を用いることができる。
例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、セラミック、ダイヤモンド等
の種々の熱伝導率の大きい材料を用いることができる。
【００３８】尚、上述の実施例においては、固体素子と
してＫＴＰ非線形光学結晶を用いた場合を説明したが、
本発明はこれに限定されることなくＹＡＧ等の他の光学
結晶や、また温度変化による特性の影響が大きい各種の
固体素子に適用することができ、被覆体の形状等におい
てもその他種々の変形変更が可能であることはいうまで
もない。
してＫＴＰ非線形光学結晶を用いた場合を説明したが、
本発明はこれに限定されることなくＹＡＧ等の他の光学
結晶や、また温度変化による特性の影響が大きい各種の
固体素子に適用することができ、被覆体の形状等におい
てもその他種々の変形変更が可能であることはいうまで
もない。
【００３９】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、外部雰
囲気の温度が比較的大きく変化しても固体素子の温度変
動が抑制され、その特性の安定化をはかって信頼性の向
上をはかることができる。
囲気の温度が比較的大きく変化しても固体素子の温度変
動が抑制され、その特性の安定化をはかって信頼性の向
上をはかることができる。
【００４０】そして光学結晶の特にＫＴＰ等の高調波発
生素子の温度制御に本発明を適用する場合、外気が２５
℃〜６０℃程度まで上昇しても固体素子自体の温度変動
を１〜２℃未満程度に抑えることができて、モード間競
合によるノイズの発生を確実に回避して、第２高調波光
出力の安定化をはかることができる。これにより、この
ような第２高調波発生素子の他の種々の回路基板への組
み込みを可能とし、種々の装置への応用をはかることが
できる。
生素子の温度制御に本発明を適用する場合、外気が２５
℃〜６０℃程度まで上昇しても固体素子自体の温度変動
を１〜２℃未満程度に抑えることができて、モード間競
合によるノイズの発生を確実に回避して、第２高調波光
出力の安定化をはかることができる。これにより、この
ような第２高調波発生素子の他の種々の回路基板への組
み込みを可能とし、種々の装置への応用をはかることが
できる。
【図１】本発明の一実施例の略線的な分解斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例の要部の略線的断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の他の実施例の要部の略線的断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の一実施例の略線的構成図である。
【図５】固体素子温度の外部流体温度依存性を示す図で
ある。
ある。
【図６】本実施例における外気温度と固体素子の温度の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図７】比較例に於ける外気温度と固体素子温度の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例の要部の略線的断面図であ
る。
る。
【図９】本発明の他の実施例の要部の略線的斜視図であ
る。
る。
【図１０】従来の温度制御装置の一例の略線的拡大構成
図である。
図である。
【図１１】レーザ出射光の相対雑音強度の固体素子温度
依存性を示す図である。
依存性を示す図である。
【図１２】通常の第２高調波光出力の波形を示す図であ
る。
る。
【図１３】ノイズ発生時の第２高調波光出力の波形を示
す図である。
す図である。
１ 固体素子
２ 被覆体
３ レーザ
４ ミラー
６ ベース
７ 熱電冷却素子
８ スペーサ
９ ＱＷＰ
１０ レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05D 23/00 - 23/32
G02F 1/37
H01S 3/105 - 3/131
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも温度制御手段と、 上記温度制御手段に接するベースと、 上記ベースに固定された光学結晶より成る固体素子と、 上記固体素子に比し熱伝導率の大きい材料より成り、上
記固体素子の少なくとも光入出射領域を除いた表面に近
接して上記ベース上に配置された被覆体とを有すること
を特徴とする固体素子の温度制御装置。 - 【請求項２】 温度制御手段に接するベースの上に光学
結晶より成る固体素子を固定して、上記固体素子に比し
熱伝導率の大きい材料より成る被覆体を、上記固体素子
の少なくとも光入出射領域を除いた表面に近接して上記
ベース上に配置することを特徴とする固体素子の温度制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08638593A JP3448894B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 固体素子の温度制御装置及び固体素子の温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08638593A JP3448894B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 固体素子の温度制御装置及び固体素子の温度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06301426A JPH06301426A (ja) | 1994-10-28 |
| JP3448894B2 true JP3448894B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=13885414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08638593A Expired - Fee Related JP3448894B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 固体素子の温度制御装置及び固体素子の温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3448894B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3212931B2 (ja) | 1997-11-26 | 2001-09-25 | 日本電気株式会社 | 波長変換方法及び波長変換素子 |
| JP2012033818A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Singlemode Corp | 半導体レーザー励起固体レーザー装置 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP08638593A patent/JP3448894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06301426A (ja) | 1994-10-28 |
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