JPH01119081A - 波長変換型パルスレーザ集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、核融合装置などに使用して好適な波長変換型
パルスレーザ集光装置に関し、特に、光軸と焦点の調整
を短時間で高精度に行なうことが可能な波長変換型パル
スレーザ集光装置に関する。

［従来の技術］ 従来、波長変換型パルスレーザ集光装置は、高出力のパ
ルスレーザを人力し、これを短波長レーザ光に波長変換
して球状のターゲットの中心に正確に集光するのに使用
されている。

一般に、従来の波長変換型パルスレーザ集光装置は、波
長変換手段と、レーザビームの光軸調整手段と、焦点調
整手段と、これらの角度または位置を駆動する手段から
構成されていた。そして、初期調整によって光軸と焦点
を基準値に調整し、以後は、この光軸と焦点をその基準
値に一致させるように自動的に調整を行なう構成となっ
ていた。

第２図は、従来の波長変換型パルスレーザ集光装置を適
用したパルスレーザ装置の簡略構成図である。

同図において、１は一部透過型の反射鏡、２は全反射す
る反射鏡、３は集光レンズ、４，５は電気信号によって
反射鏡１，２の角度を調整する自動ミラージンバル、６
は同じく電気信号によって集光レンズ３の焦点を調整す
るレンズ駆動部である。また、７は赤外レーザ光を発生
させるパルスレーザ発振器、８は反射鏡、９はレーザ増
幅器列であり、パルスレーザ発振器７で発生させたレー
ザ光を反射鏡８を介してレーザ増幅器列９で増幅する。

次に、１０は赤外レーザ光を入射して短波長レーザ光へ
と波長変換する波長変換器、１１はアライメント用の模
擬ターゲット、１２はアライメントレーザ発振器、１３
はレーザ増幅器列９に対するレーザ光軸誤差検出器、１
４は模擬ターゲット１１に対する光軸・焦点誤差検出器
である。そして、１５は自動ミラージンバル、１６は自
動ミラージンバル１５を駆動して光軸を調整させる第１
の駆動回路、１７は自動ミラージンバル５を駆動して光
軸を調整させる第２の駆動回路、１８はレンズ駆動部６
を駆動して焦点を調整させる第３の駆動回路、１９は波
長変換器１０を駆動する波長変換器駆動部、２０は波長
変換器駆動部１９を制御して波長変換器ｌＯの角度を調
整させる角度駆動回路である。

ここで、レーザ増幅器列９のレーザ出力は、例えは、１
時間に１パルスというように長い周期で繰り返し出力さ
れる。このため、光軸調整を短時間に行なうべくアライ
メントレーザ発振器１２が備えられている。そして、こ
のアライメントレーザ発振器１２を使用して波長変換器
１ｏを備える波長変換型パルスレーザ集光装置の光軸お
よび焦点調整を行なうのである。

そして、この光軸と焦点の調整は次のように行なう。す
なわち、短波長レーザ光に対する焦点調整では、まず集
光レンズ３における赤外レーザ光と短波長レーザ光との
色収差量の相違を調整する必要があるが、これはレンズ
駆動部６で集光レンズ３を駆動して行なう。さらに、パ
ルスレーザ発振器７が発生した赤外レーザ光は、波長変
換器１０によって波長変換されて短波長レーザ光となる
が、その先軸と焦点の誤差を光軸・焦点誤差検出器１４
によって検出し、わずかな光軸および焦点ずれを修正す
る。

なお、この先軸および焦点調整は、レーザ装置から出力
される赤外レーザ光の波長と一致したアライメントレー
ザ発振器を使用することが基本になっているため、短波
長レーザ光に対する焦点調整は開ループ制御によってな
される。

ところで、高精度に光軸と焦点を調整するためには、波
長変換器で発生させた短波長のパルスレーザ光による調
整が必要となる。しかし、従来の波長変換型パルスレー
ザ集光装置では、パルスレーザ光が長い周期で繰り返し
出力されるため、調整時間も長くならざるをえなかった
。これは、赤外レーザ用のレーザ増幅器列の手前に短波
長レーザのアライメントレーザ発振器を挿入することが
できなかったからである。

［解決すべき問題点］ 上述した従来の波長変換型パルスレーザ集光装置では、
赤外レーザ用のレーザ増幅器列の手前に短波長レーザの
７ライメントレ一ザ発娠器を挿入することができなかっ
たため、高精度に光軸と焦点を調整するのに長時間必要
とするという問題点があった。

本発明は、上記問題点にかんがみてなされたもので、短
時間で高精度に光軸と焦点の調整を行なうことが可能な
波長変換型パルスレーザ集光装置の提供を目的とする。

［問題点の解決手段］ 上記目的を達成するため、本発明の波長変換型パルスレ
ーザ集光装置は、一定の拡がり角と光軸を有する入射レ
ーザ光に対して、その先軸中に介在して波長を変換する
とともに、その出射角度調整を行なう波長変換手段と、
上記入射レーザ光の光軸を調整する光軸調整手段と、上
記入射レーザ光を目標位置に集光させる集光手段と、上
記入射レーザ光の光軸上にこの入射レーザ光と略同一の
拡がり角を有するアライメント用レーザ光を入射させる
アライメントレーザ発振手段とを備えた構成としである
。

［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る波長変換型パルスレ
ーザ集光装置の概略構成図である。なお、従来例と共通
または対応する部分については同一゛の符号で表す。

同図において、２１は第２のアライメントレーザ発振器
、２２は第２の波長変換器、２３．２４は反射鏡、２５
．２６は自動ミラージンバル、２７はビーム拡大光学系
、２８は一部透過型の反射鏡である。また、２９は透過
型の自動スクリーン、３０は望遠鏡、３１はダイクロイ
ックミラー、３２は赤外レーザ光の光軸焦点誤差検出器
、３３は短波長レーザ光の光・軸焦点誤差検出器である
。

なお、本実施例では、１０は第１の波長変換器、１２は
第１のアライメントレーザ発振器と呼ぶ。

ここて、光軸焦点誤差検出器３２．３３は、レンズとＣ
ＣＤなどからなるイメージセンサを使用している。また
、ビーム拡大光学系２７と望遠鏡３０は、赤外レーザ光
および短波長レーザ光を透過する光学材料で両波長用の
コーティングを施したものを使用する。そして、第２の
アライメントレーザ発振器２１は、繰り返し周期の早い
ものを使用する。なお、第１のアライメントレーザ発振
器１２はレーザ装置用であり、第２のアライメントレー
ザ発振器２１はレーザ集光装置用であるのはいうまでも
ないことである。

上記構成において、まず、第２のアライメントレーザ発
振器２１の出力ビームを、レーザ増幅器列９によって増
幅した第１のアライメントレーザ発振器１２による出力
ビームのビーム拡がり角および光軸と一致させなけらば
ならない。

これは、次のようにして行なう。

第１ステツプでは、第１のアライメントレーザ発振器１
２による出力ビームのビーム拡がり角および光軸を検出
する。すなわち、自動スクリーン２９を光路中に挿入し
、そのスクリーン像を光軸焦点誤差検出器３２．３３に
よって検出Ｔる。

そして、その検出結果にもとづいて自動ミラージンバル
２５を駆動し、ビーム位置の誤差を修正する。

第２ステツプでは、自動スクリーン２９を光路からはず
し、アライメントレーザ発振器２１の出力ビームを光軸
焦点誤差検出器３２．３３で検出する。これは、反射鏡
２８．ｌによって反射された出力ビームを第１ステツプ
と同様に、光軸焦点誤差検出器３２．３３で検出して行
なう。そして、自動ミラージンバル２６でその光軸を調
整する一方、ビーム拡大光学系２７の凹レンズを光軸方
向に移動することによってそのビーム拡がり角を調整す
る。

このようなステップを踏んだ後、アライメントレーザ発
振器２１の出力ビームを使用してレーザ集光装置の光軸
焦点調整と第１の波長変換器１０の角度を自動設定する
。

すなわち、模擬ターゲラ）１１からの反射光は一部透過
型の反射鏡ｌを通過して、反射鏡２８と反射鏡１で反射
された後、望遠鏡３０を通して光軸焦点誤差検出器３２
．３３で検出される。そして、その検出結果にもとづい
て、光軸焦点調整および角度調整を行なう。

このように本実施例は、レーザ光の光軸を自動的に設定
するための光軸設定手段と、自動焦点調整手段と、光軸
設定手段の後方てレーザ光の光軸中に入れられレーザ光
を短波長レーザ光に変換する波長変換手段とから構成さ
れるレーザ集光装置において、レーザ集光装置の光軸お
よび焦点調整と波長変換手段の角度を自動的に設定する
ための手段としてビーム拡がり角調整手段と光軸調整手
段を含むアライメントレーザ発振手段とを含んで構成さ
れている。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、集光装置専用のアライメ
ントレーザ発振器と、レーザ装置と集光装置兼用の光軸
焦点誤差検出器とを導入し、集光装置専用のアライメン
トレーザ発振器の出力ビームを調整することによって、
レーザ装置用のアライメントレーザ発振器による出力ビ
ームの拡がり角と光軸に一致させ、レーザ装置とは独立
して集光装置の光軸焦点調整ができるようになっており
、短時間内で高精度の光軸および焦点調整を行なうこと
が可能な波長変換型パルスレーザ集光装置を提供できる
という効果がある。

また、本発明では、赤外レーザ光に限らず、短波長レー
ザ光の波長と一致した周期の短い繰り返しのアライメン
トレーザ発振器をも導入できるようになっているため、
より高精度な光軸および焦点調整を行なうことができる
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る波長変換型パルスレー
ザ集光装置の概略構成図、第２図は従来の波長変換型パ
ルスレーザ集光装置の概略構成図である。 １．２，２３．２４二反射鏡 ３：集光レンズ ４．５，２５，２６：自動ミラージンバル６：レンズ駆
動部 １０．２２：第１および第２の波長変換器ｌｌ：模擬タ
ーゲット １７．１８：第２および第３の駆動回路１９：波長変換
器駆動部 ２０：角度駆動回路 ２１：第２のアライメントレーザ発振器２７：ビーム拡
大光学系 ２８：透過型反射鏡 ２９：自動スクリーン ３０：望遠鏡 ３１：ダイクロイックミラー ３２．３３：光軸焦点誤差検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定の拡がり角と光軸を有する入射レーザ光に対
   して、その光軸中に介在して波長を変換するとともに、
   その出射角度調整を行なう波長変換手段と、上記入射レ
   ーザ光の光軸を調整する光軸調整手段と、上記入射レー
   ザ光を目標位置に集光させる集光手段と、上記入射レー
   ザ光の光軸上にこの入射レーザ光と略同一の拡がり角を
   有するアライメント用レーザ光を入射させるアライメン
   トレーザ発振手段とを具備することを特徴とする波長変
   換型パルスレーザ集光装置。
2. （２）前記アライメントレーザ発振手段が、レーザ発振
   部と、このレーザ発振部が発射するレーザビームを拡大
   するビーム拡大部と、上記レーザビームの光軸を調整す
   る光軸調整部と、前記入射レーザ光の拡がり角と光軸を
   検出し、上記ビーム拡大部と上記光軸調整部を制御して
   上記入射レーザ光の光軸上にこの入射レーザ光と略同一
   の拡がり角を有するアライメント用レーザ光を入射させ
   る制御部とを有するものである特許請求の範囲第１項記
   載の波長変換型パルスレーザ集光装置。