JP4111033B2 - 固体レーザ装置 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、固体レーザ装置に関し、さらに詳しくは、固体レーザ装置の緩和発振周波数付近で発生する光ノイズを抑制できる固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光を発生する半導体レーザと、半導体レーザからのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、非線形光学素子から出射される光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、光の強度が所定値になるように半導体レーザを駆動する出力制御回路とを備えた固体レーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、半導体レーザからのレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶を、非線形光学素子の前段に設けた固体レーザ装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１０６６８２号公報
【特許文献２】
特表平４−５０３４２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４に、従来の固体レーザ装置の一例における非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶のゲイン伝達特性および位相伝達特性の実測例を示す。
図４の例では、約１１ＭＨｚにゲインピークが出ている。このピーク周波数を固体レーザ装置の緩和発振周波数ｆｋと呼ぶ。また、図４の例では、緩和発振周波数ｆｋ付近で、位相が約９０゜遅れている。
【０００５】
図５に、前記固体レーザ装置の光ノイズ波形の実測例を示す。
図５の例では、光ノイズの発振周波数は約１１ＭＨｚであり、図４における緩和発振周波数ｆｋと一致する。
つまり、光ノイズは緩和発振周波数ｆｋ付近で発生し、約９０゜の位相遅れが生じていると考えられる。
【０００６】
さて、図４の位相伝達特性を持つ固体レーザ装置では、出力制御回路による帰還制御で出力変動（ノイズ）を抑制している。この出力制御回路による帰還制御では、約９０゜の位相遅れがあるためにノイズの抑制には限界があった。
そこで、本発明の目的は、緩和発振周波数ｆｋ付近で発生する光ノイズを抑制できる固体レーザ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶と、前記マイクロチップレーザ結晶からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射される光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を前記出力制御回路に設けたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第１の観点による固体レーザ装置では、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を設けているが、この移相回路の移相伝達特性と非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶の位相伝達特性とを足し合わせれば、緩和発振周波数近傍での遅れ位相が０゜となり、光ノイズを出力制御回路による帰還制御で抑制することが出来る。
【０００８】
第２の観点では、本発明は、レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射される光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を前記出力制御回路に設けたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第２の観点による固体レーザ装置では、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を設けているが、この移相回路の移相伝達特性と非線形光学素子の位相伝達特性とを足し合わせれば、緩和発振周波数近傍での遅れ位相が０゜となり、光ノイズを出力制御回路による帰還制御で抑制することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１０】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかる固体レーザ装置１００を示す構成図である。
この固体レーザ装置１００は、レーザ光を発生する半導体レーザ１と、レーザ光を集光する集光レンズ系２と、集光されたレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶３と、マイクロチップレーザ結晶３からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子４と、非線形光学素子４から出射される光の強度を検出するためのスプリッタ５，光学フィルタ６及びフォトダイオード７と、フォトダイオード７で検出した光の強度が所定値になるように制御信号Ｌを出力する低速ＡＰＣ（Auto Power Control）回路８と、フォトダイオード７で検出した光のノイズ成分が０になるように制御信号Ｈを出力する高速ＡＰＣ回路９と、制御信号Ｌ及び制御信号Ｈに基づく駆動電流を半導体レーザ１に供給するＬＤ駆動回路１０とを具備している。
【００１１】
低速ＡＰＣ回路８は、信号増幅回路８ｂと、信号反転増幅回路８ｄとを含んでいる。
高速ＡＰＣ回路９は、結合コンデンサ９ａと、信号増幅回路９ｂと、移相回路９ｃと、信号反転増幅回路９ｄとを含んでいる。
【００１２】
図２に、移相回路９ｃの回路例を示す。
移相回路９ｃは、緩和発振周波数ｆｋの近傍で位相を例えば９０゜進める。なお、実際には、システム全体としての遅れ分（電気回路や伝送ケーブル等の遅れ分等）もキャンセルするように位相シフト量を決める。
一方、図４に示すように、非線形光学素子４及びマイクロチップレーザ結晶３の位相伝達関数では、光ノイズの発生する緩和発振周波数ｆｋ付近での位相が９０゜遅れになっている。
そうすると、非線形光学素子４及びマイクロチップレーザ結晶３と移相回路９ｃとを合成した位相伝達関数では、緩和発振周波数ｆｋ付近での遅れ移相が０゜となり、光ノイズが高速ＡＰＣ回路９による帰還制御で抑制できることとなる。
【００１３】
−第２の実施形態−
図３は、第２の実施形態にかかる固体レーザ装置２００を示す構成図である。
この固体レーザ装置２００は、第１の実施形態にかかる固体レーザ装置１００からマイクロチップレーザ結晶３を省いた以外は、同じ構成である。
【００１４】
この固体レーザ装置２００でも、第１の実施形態にかかる固体レーザ装置１００と同じ効果が得られる。すなわち、光ノイズを高速ＡＰＣ回路９による帰還制御で抑制できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の固体レーザ装置によれば、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を出力制御回路に設けたため、非線形光学素子の位相伝達特性または非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶の位相伝達特性と足し合わせれば、緩和発信周波数近傍において遅れ位相が０゜となり、光ノイズを出力制御回路による帰還制御で抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図２】移相回路の回路例を示す回路図である。
【図３】第２の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図４】従来の固体レーザ装置の一例における非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶のゲイン伝達特性および位相伝達特性の実測例を示す特性図である。
【図５】従来の固体レーザ装置の一例における光ノイズ波形の実測例を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
３ マイクロチップレーザ結晶
４ 非線形光学素子
８ 低速ＡＰＣ回路
９ｃ 移相回路
９ 高速ＡＰＣ回路
１００，２００ 固体レーザ装置
Claims (2)
- レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶と、前記マイクロチップレーザ結晶からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射される光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、
前記出力制御回路が、前記モニタ用光検出手段の出力を帰還する第１帰還回路、および、結合コンデンサと固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を通して前記モニタ用光検出手段の出力を帰還する第２帰還回路の２つの帰還回路を並列に有することを特徴とする固体レーザ装置。 - レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射される光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、
前記出力制御回路が、前記モニタ用光検出手段の出力を帰還する第１帰還回路、および、結合コンデンサと固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を通して前記モニタ用光検出手段の出力を帰還する第２帰還回路の２つの帰還回路を並列に有することを特徴とする固体レーザ装置。
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