JP4650090B2 - 固体レーザ装置および適正温度測定方法 - Google Patents
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Description
しかし、使用時には、一般的に長時間の連続運転になるため、駆動電流の変化範囲が比較的広くなることもある。従って、従来技術における最適温度に温調していても、比較的広い駆動電流の変化範囲では、必ずしもノイズが最も少なくなるとは言い切れない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、比較的広い駆動電流の変化範囲でも確実にノイズが最も少なくなるような温度制御を行うことが出来る固体レーザ装置およびその温度制御のための適正温度測定方法を提供することにある。
上記第1の観点による固体レーザ装置では、使用時における長時間の連続運転の間に生じうると予測される駆動電流の変化範囲か又はそれよりも広い範囲の駆動電流の制御範囲においてノイズが許容値より大きくならないような温度を記憶しておき、その温度に温調する。このため、使用時の比較的広い駆動電流の変化範囲でも、確実にノイズが最も少なくなるような温度制御を行うことが出来る。
上記第2の観点による適正温度測定方法では、駆動電流を変えながら光強度とノイズの大きさとを測定するため、使用時における長時間の連続運転の間に生じうると予測される駆動電流の変化範囲か又はそれよりも広い範囲の駆動電流の制御範囲においてノイズが許容値より大きくならないような温度を求めることが出来る。
この固体レーザ装置100は、励起レーザ光を出射するレーザダイオード10と、励起レーザ光を集光する集光レンズ系11と、集光された励起レーザ光で励起され基本波レーザ光を誘導放出するNd:YAGレーザ結晶12と、基本波レーザ光を第2高調波光に変換する波長変換素子13と、光共振器15の一端を構成すると共に第2高調波光を透過させる反射鏡14と、反射鏡14を透過した第2高調波光の一部を取り出すビームスプリッタ16と、ビームスプリッタ16で取り出した第2高調波光を受光し電気信号に変換する受光素子17と、レーザダイオード10の温調器18と、Nd:YAGレーザ結晶12および波長変換素子13の温調器19とを具備している。
ステップP1では、目標値が与えられると、その目標値に対応付けて記憶している温度T1と温度T2に基づいて温度指令を決定し、第1温調器駆動回路3および第2温調器駆動回路4へ出力する。
例えば、目標値に対応して記憶している温度T1のうちの最低の温度と、目標値に対応して記憶している温度T2のうちの最低の温度とを温度指令として決定し、それぞれ第1温調器駆動回路3および第2温調器駆動回路4へと出力する。最低の温度とするのは、電力消費を抑えるためである。
また、目標値に対応して記憶している温度T1のうちの最低の温度と最高の温度の平均値および目標値に対応して記憶している温度T2のうちの最低の温度と最高の温度の平均値をそれぞれ温度指令として決定してもよい。平均値を温度指令とすれば、温度制御のマージンが大きくなる。
図4のステップS1では、第1温調器駆動回路3を介して温調器18を制御し、レーザダイオード10の温度T1を開始温度T1s(例えば30℃)とする。
ステップS5では、データL(t1),L(t1),…,L(tm)の平均値Aとノイズ値Nとを求め、現在のT1,T2,Iopに対応付けて記憶する。ノイズ値Nは、例えばデータL(t1),L(t1),…,L(tm)中の最大値と最小値の差を平均値で割った値とする。なお、これ以外の指標をノイズ値Nとして採用してもよい。
ステップS6では、駆動電流IopをΔI(例えば0.05A)だけ増加させる。
ステップS7では、駆動電流Iopが終了電流値Ie以下ならばステップS4に戻り、そうでないならばステップS8へ進む。
ステップS9では、温度T2が終了温度T2e(例えば60℃)以下ならばステップS3に戻り、そうでないならばステップS10へ進む。
ステップS11では、温度T1が終了温度T1e(例えば60℃)以下ならばステップS2に戻り、そうでないならば図5のステップS21へ進む。
なお、使用時における連続運転の間に生じうると予測される駆動電流Iopの変化範囲は、例えばある固体レーザ装置を、当該固体レーザ装置が製品として公称している連続運転可能時間だけ稼働させたときの駆動電流の変化範囲を実測することによって得ることが出来る。また、理論的推定もしくはレーザダイオード10の仕様に基づく推定により得ることも可能である。範囲Iop±ΔIopとして、実測または推定した駆動電流の変化範囲を採用してもよいが、固体レーザ装置の個体により駆動電流の変化範囲にばらつきがあることを考慮して、実測または推定した駆動電流の変化範囲よりも広い範囲に設定してもよい。
ステップS27では、最大値Nmaxが許容値Nth(予め設定しておく)以下ならステップS28へ進み、そうでないならステップS29へ進む。
ステップS30では、第2温調器カウンタZの値が終了温度T2e以下ならばステップS24に戻り、そうでないならばステップS31へ進む。
ステップS32では、第1温調器カウンタYの値が終了温度T1e以下ならばステップS23に戻り、そうでないならばステップS33へ進む。
ステップS34では、光強度カウンタXの値が終了光強度Ae以下ならばステップS22に戻り、そうでないならば処理を終了する。
図8は、X=A1,Y=T1a,Z=T2aの例であり、駆動電流の範囲内でノイズ値Nが許容値Nthより大きくなっている。従って、光強度L=A1に対しては温度T1=T1a,T2=T2aは記憶されない。
図9は、X=A1,Y=T1b,Z=T2bの例であり、駆動電流の範囲内でノイズ値Nが許容値Nthより大きくならない。従って、光強度L=A1に対しては温度T1=T1b,T2=T2bは記憶される。
図10は、X=A2,Y=T1a,Z=T2aの例であり、駆動電流の範囲内でノイズ値Nが許容値Nthより大きくならない。従って、光強度L=A2に対しては温度T1=T1a,T2=T2aは記憶される。
図11は、X=A2,Y=T1b,Z=T2bの例であり、駆動電流の範囲が得られない。従って、光強度L=A2に対しては温度T1=T1b,T2=T2bは記憶されない。
10 レーザダイオード
11 集光レンズ系
12 Nd:YAGレーザ結晶
13 波長変換素子
14 反射鏡
15 光共振器
18,19 温調器
100 固体レーザ装置
Claims (1)
- レーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力されたレーザ光により励起されるレーザ結晶と、前記レーザ結晶により発振したレーザ光を波長変換する波長変換素子と、前記レーザ結晶および前記波長変換素子を含む光共振器から出力されるレーザ光の光強度が一定になるように前記レーザダイオードへ供給する駆動電流を制御する駆動電流制御手段と、前記レーザダイオード,前記レーザ結晶および前記波長変換素子の温度を調整する温調手段とを具備した固体レーザ装置に対し、実測または理論的推定により得た連続運転時の駆動電流の変化範囲か又はそれよりも広い範囲である駆動電流の制御範囲で駆動電流を変えながら前記光強度と前記光共振器から出力されるレーザ光に付随するノイズの大きさとを測定することを、温度を変えて繰り返し、前記駆動電流の制御範囲内で前記ノイズが許容値より大きくならないような温度を求めることを特徴とする適正温度測定方法。
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