JPH07106681A - レーザー装置 - Google Patents
レーザー装置Info
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- JPH07106681A JPH07106681A JP24513593A JP24513593A JPH07106681A JP H07106681 A JPH07106681 A JP H07106681A JP 24513593 A JP24513593 A JP 24513593A JP 24513593 A JP24513593 A JP 24513593A JP H07106681 A JPH07106681 A JP H07106681A
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- Japan
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- crystal
- laser
- nonlinear optical
- wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光共振器内に反射損失を増加する光学素子を
追加挿入せず、出力変動が小さく高効率で、かつ、出力
が速やかに安定するレーザー装置を提供する。 【構成】 半導体レーザー励起固体レーザー装置であ
り、固体レーザー結晶７を温度制御する機能と、レーザ
ーヘッド部１内温度測定用サーミスタ１６と、レーザー
ヘッド部１内温度と関連して非線形光学結晶１１の雰囲
気を温度制御する機能とを備えている。非線形光学結晶
１１の雰囲気を温度制御する機能は、ブリッチ回路によ
るもの、ＣＰＵによるものがある。
追加挿入せず、出力変動が小さく高効率で、かつ、出力
が速やかに安定するレーザー装置を提供する。 【構成】 半導体レーザー励起固体レーザー装置であ
り、固体レーザー結晶７を温度制御する機能と、レーザ
ーヘッド部１内温度測定用サーミスタ１６と、レーザー
ヘッド部１内温度と関連して非線形光学結晶１１の雰囲
気を温度制御する機能とを備えている。非線形光学結晶
１１の雰囲気を温度制御する機能は、ブリッチ回路によ
るもの、ＣＰＵによるものがある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー装置の第二高
調波発生に関するものである。
調波発生に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザー励起固体レーザーは、励
起の際の発熱が小さいのでビーム品質がよく、非線形光
学結晶を光共振器内に挿入することにより、容易に第二
高調波を得ることができる。この場合、高出力を得るた
めに励起入力を大きくしていくと、基本波は複数の縦モ
ードで発振を始める。そして、第二高調波出力は、複数
の縦モード間のカップリングによる和周波発生などの影
響により出力の変動が大きくなり、高い安定度を要求さ
れる情報の書き込み、読み出しの光源には用いることが
できなかった。
起の際の発熱が小さいのでビーム品質がよく、非線形光
学結晶を光共振器内に挿入することにより、容易に第二
高調波を得ることができる。この場合、高出力を得るた
めに励起入力を大きくしていくと、基本波は複数の縦モ
ードで発振を始める。そして、第二高調波出力は、複数
の縦モード間のカップリングによる和周波発生などの影
響により出力の変動が大きくなり、高い安定度を要求さ
れる情報の書き込み、読み出しの光源には用いることが
できなかった。
【０００３】第二高調波の出力変動を抑える手段とし
て、光共振器内に四分の一波長板を挿入することによ
り、基本波を互いに直交する偏光で発振させ、基本波ど
うしのカップリングを抑える方法〔参考文献：T. Bear,
J. Opt. Soc. Am., B3-1175(1986)及びM. Oka & S. Ku
bota, Opt. Lett., 13-805(1988)〕や、励起にビーム品
質のよい単一縦モードで発振する半導体レーザーを用い
ることにより、基本波を単一縦モードで発振させる方法
が提案されている。
て、光共振器内に四分の一波長板を挿入することによ
り、基本波を互いに直交する偏光で発振させ、基本波ど
うしのカップリングを抑える方法〔参考文献：T. Bear,
J. Opt. Soc. Am., B3-1175(1986)及びM. Oka & S. Ku
bota, Opt. Lett., 13-805(1988)〕や、励起にビーム品
質のよい単一縦モードで発振する半導体レーザーを用い
ることにより、基本波を単一縦モードで発振させる方法
が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述において、前者の
方法は、回転機能を備えたホルダーに高価な四分の一波
長板を装着して、光共振器内に挿入する必要がある。ま
た、四分の一波長板を挿入することにより、反射損失が
生じ、高効率に第二高調波が得られなかった。後者の方
法の場合、ビーム品質のよい単一縦モードで発振する半
導体レーザーは、出力が低く、高出力の第二高調波を得
ることはできない。
方法は、回転機能を備えたホルダーに高価な四分の一波
長板を装着して、光共振器内に挿入する必要がある。ま
た、四分の一波長板を挿入することにより、反射損失が
生じ、高効率に第二高調波が得られなかった。後者の方
法の場合、ビーム品質のよい単一縦モードで発振する半
導体レーザーは、出力が低く、高出力の第二高調波を得
ることはできない。
【０００５】その解決案として、先に本願発明者は、非
線形光学結晶とレーザー結晶にそれぞれ独立に適切な温
度制御を行い、光共振器内に光学素子を追加すること
く、出力変動を減少させる方法を提案した（特願平４−
３６９４４号）。しかし、温度制御を行っている非線形
光学結晶とレーザー結晶の雰囲気の温度が一定になるま
で、第二高調波出力は変動し、安定した出力を得るのに
３０分以上の所要時間があり、性能改善の余地があっ
た。
線形光学結晶とレーザー結晶にそれぞれ独立に適切な温
度制御を行い、光共振器内に光学素子を追加すること
く、出力変動を減少させる方法を提案した（特願平４−
３６９４４号）。しかし、温度制御を行っている非線形
光学結晶とレーザー結晶の雰囲気の温度が一定になるま
で、第二高調波出力は変動し、安定した出力を得るのに
３０分以上の所要時間があり、性能改善の余地があっ
た。
【０００６】本発明は、上述の事情に鑑みて、反射損失
を増加させる光学素子を光共振器内に追加して挿入する
ことなく、出力変動が小さく高効率で動作し、かつ、出
力が安定するまでの所要時間が短いレーザー装置を提供
することを目的とする。
を増加させる光学素子を光共振器内に追加して挿入する
ことなく、出力変動が小さく高効率で動作し、かつ、出
力が安定するまでの所要時間が短いレーザー装置を提供
することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザー装置
は、半導体レーザー励起の固体レーザー装置において、
固体レーザー結晶を温度制御する機能と、レーザーヘッ
ド内温度測定用サーミスタと、レーザーヘッド内温度と
関連して非線形光学結晶を温度制御する機能とを具備す
ることを特徴としている。
は、半導体レーザー励起の固体レーザー装置において、
固体レーザー結晶を温度制御する機能と、レーザーヘッ
ド内温度測定用サーミスタと、レーザーヘッド内温度と
関連して非線形光学結晶を温度制御する機能とを具備す
ることを特徴としている。
【０００８】
【作用】図１は、本発明に係るレーザー装置、特にレー
ザーヘッド部１の構成を示す図である。図中、２は半導
体レーザー、３はサーミスタ、４は半導体レーザー２の
温度を制御するためのペルチェ素子、５は熱を吸収させ
るためのヒートシンク、６は円柱状をなす屈折率分布型
レンズ（商品名セルフォックレンズ），７は固体レーザ
ー結晶 (例えばNd:YVO4)である。８はサーミスタ、９は
固体レーザー結晶７の温度を制御するためのペルチェ素
子、１０はヒートシンク、１１は非線形光学結晶〔例え
ばKTP(KTiOPO4) ，１２はサーミスタ、１３は非線形光
学結晶１１の温度を制御するためのペルチェ素子、１４
はヒートシンクである。
ザーヘッド部１の構成を示す図である。図中、２は半導
体レーザー、３はサーミスタ、４は半導体レーザー２の
温度を制御するためのペルチェ素子、５は熱を吸収させ
るためのヒートシンク、６は円柱状をなす屈折率分布型
レンズ（商品名セルフォックレンズ），７は固体レーザ
ー結晶 (例えばNd:YVO4)である。８はサーミスタ、９は
固体レーザー結晶７の温度を制御するためのペルチェ素
子、１０はヒートシンク、１１は非線形光学結晶〔例え
ばKTP(KTiOPO4) ，１２はサーミスタ、１３は非線形光
学結晶１１の温度を制御するためのペルチェ素子、１４
はヒートシンクである。
【０００９】１５は後述するコーティングにより第二高
調波が透過し平面側１５ａから射出する射出ミラー、１
６はレーザーヘッド部１の内部の雰囲気の温度をモニタ
するための温度モニ用サーミスタである。上述の構成要
素のうち、半導体レーザー２，セルフォックレンズ６，
固体レーザー結晶７，非線形光学結晶１１及び射出ミラ
ー１５は、同一の光軸上に配置してある。次に、図１に
示した装置を用いて、定常状態における第二高調波の発
生について説明する。
調波が透過し平面側１５ａから射出する射出ミラー、１
６はレーザーヘッド部１の内部の雰囲気の温度をモニタ
するための温度モニ用サーミスタである。上述の構成要
素のうち、半導体レーザー２，セルフォックレンズ６，
固体レーザー結晶７，非線形光学結晶１１及び射出ミラ
ー１５は、同一の光軸上に配置してある。次に、図１に
示した装置を用いて、定常状態における第二高調波の発
生について説明する。
【００１０】半導体レーザー２から射出された励起光
は、セルフォックレンズ６により集光されて固体レーザ
ー結晶７に入射し、吸収される。固体レーザー結晶７の
半導体レーザー２側の端面には、励起光に対して高透過
であり基本波と第二高調波に対して高反射となるコーテ
ィングが施されている。また、固体レーザー結晶７の非
線形光学結晶１１側の端面には、基本波と第二高調波に
対して高透過となるコーティングが施されている。非線
形光学結晶１１の両端面は、基本波と第二高調波に対し
て高透過となるコーティングが施されている。射出ミラ
ー１５の凹面１５ｂは、基本波に対して高反射であり第
二高調波に対して高透過となるコーティングが施されて
いる。固体レーザー結晶７の半導体レーザー２側の端面
と射出ミラー１５のコーティングされた凹面１５ｂとで
光共振器を構成し、基本波が発振する。
は、セルフォックレンズ６により集光されて固体レーザ
ー結晶７に入射し、吸収される。固体レーザー結晶７の
半導体レーザー２側の端面には、励起光に対して高透過
であり基本波と第二高調波に対して高反射となるコーテ
ィングが施されている。また、固体レーザー結晶７の非
線形光学結晶１１側の端面には、基本波と第二高調波に
対して高透過となるコーティングが施されている。非線
形光学結晶１１の両端面は、基本波と第二高調波に対し
て高透過となるコーティングが施されている。射出ミラ
ー１５の凹面１５ｂは、基本波に対して高反射であり第
二高調波に対して高透過となるコーティングが施されて
いる。固体レーザー結晶７の半導体レーザー２側の端面
と射出ミラー１５のコーティングされた凹面１５ｂとで
光共振器を構成し、基本波が発振する。
【００１１】この基本波が、光共振器内におかれた非線
形光学結晶１１によって第二高調波に変換され、射出ミ
ラー１５を透過し、射出ミラー１５の平面側１５ａから
射出する。固体レーザー結晶７から直線偏光で発振した
基本波は、非線形光学結晶１１の二つの光学軸Ｏ，Ｅ方
向に分解され、それぞれの位相速度で進み、Ｅ方向に直
線偏光した第二高調波を発生する。基本波は、非線形光
学結晶１１を透過することにより位相差を生じ、一般に
楕円偏光となる。非線形光学結晶１１の長さをＬ，光学
軸Ｏ，Ｅ方向の屈折率をそれぞれｎo ，ｎe ，真空中の
基本波の波長をλとすると、位相差δは下記の式（１）
で与えられる。 δ＝（２π／λ）（ｎo −ｎe ）Ｌ （１） 屈折率ｎo ，ｎe と非線形光学結晶１１の長さＬは、温
度の関数である。したがって、非線形光学結晶１１に式
（１）から設定される適切な温度制御を行うことによ
り、１回の透過で基本波に生じる位相差δを、πの整数
倍にすることができる。このとき基本波は、非線形光学
結晶１１を往復後も、偏光状態は変化しない。基本波が
複数の縦モードで発振する場合、各々波長が異なるの
で、πの整数倍の位相差を有するのは、一つの縦モード
の光だけである。それ以外の縦モードの光は、楕円偏光
となる。
形光学結晶１１によって第二高調波に変換され、射出ミ
ラー１５を透過し、射出ミラー１５の平面側１５ａから
射出する。固体レーザー結晶７から直線偏光で発振した
基本波は、非線形光学結晶１１の二つの光学軸Ｏ，Ｅ方
向に分解され、それぞれの位相速度で進み、Ｅ方向に直
線偏光した第二高調波を発生する。基本波は、非線形光
学結晶１１を透過することにより位相差を生じ、一般に
楕円偏光となる。非線形光学結晶１１の長さをＬ，光学
軸Ｏ，Ｅ方向の屈折率をそれぞれｎo ，ｎe ，真空中の
基本波の波長をλとすると、位相差δは下記の式（１）
で与えられる。 δ＝（２π／λ）（ｎo −ｎe ）Ｌ （１） 屈折率ｎo ，ｎe と非線形光学結晶１１の長さＬは、温
度の関数である。したがって、非線形光学結晶１１に式
（１）から設定される適切な温度制御を行うことによ
り、１回の透過で基本波に生じる位相差δを、πの整数
倍にすることができる。このとき基本波は、非線形光学
結晶１１を往復後も、偏光状態は変化しない。基本波が
複数の縦モードで発振する場合、各々波長が異なるの
で、πの整数倍の位相差を有するのは、一つの縦モード
の光だけである。それ以外の縦モードの光は、楕円偏光
となる。
【００１２】基本波の偏光状態の変化を、順を追って考
察する。まず、固体レーザー結晶７から射出した直線偏
光の基本波が、非線形光学結晶１１を往復して固体レー
ザー結晶７に戻ったとき、（２π）の整数倍の位相差を
有する光（以下、Ａ波と称する）は、方位角が（π／
４）の直線偏光のままで変化はない。それ以外の位相差
を有する光（以下、Ｂ波と称する）は、長軸の方位角が
（π／４），楕円率角が（δ／２）の楕円偏光に変換さ
れる。固体レーザー結晶７についても、位相差は温度の
関数であるので、固体レーザー結晶７に適切な温度制御
を行い、Ｂ波に生じる位相差を（ｍπ＋３π／２）に保
てば、固体レーザー結晶７を往復した光は、方位角が
（π／４＋δ／２）の直線偏光に変換される。Ａ波は、
偏光方向が結晶の光学軸に一致しているので、固体レー
ザー結晶７の温度に関係はなく、偏光状態は変化しな
い。
察する。まず、固体レーザー結晶７から射出した直線偏
光の基本波が、非線形光学結晶１１を往復して固体レー
ザー結晶７に戻ったとき、（２π）の整数倍の位相差を
有する光（以下、Ａ波と称する）は、方位角が（π／
４）の直線偏光のままで変化はない。それ以外の位相差
を有する光（以下、Ｂ波と称する）は、長軸の方位角が
（π／４），楕円率角が（δ／２）の楕円偏光に変換さ
れる。固体レーザー結晶７についても、位相差は温度の
関数であるので、固体レーザー結晶７に適切な温度制御
を行い、Ｂ波に生じる位相差を（ｍπ＋３π／２）に保
てば、固体レーザー結晶７を往復した光は、方位角が
（π／４＋δ／２）の直線偏光に変換される。Ａ波は、
偏光方向が結晶の光学軸に一致しているので、固体レー
ザー結晶７の温度に関係はなく、偏光状態は変化しな
い。
【００１３】Ｂ波が再び非線形光学結晶１１を往復して
きたときは、楕円偏光になる。この楕円の長軸の方位角
は、位相差δが（π／８）程度に小さい場合、（π／４
＋δ／２）となる。更に、Ｂ波が固体レーザー結晶７を
往復したときも楕円偏光であり、その長軸の方位角は、
（π／４−δ／２）となる。非線形光学結晶１１を往復
してきたＢ波は、長軸の方位角が（π／４）の楕円偏光
になる。このＢ波の偏光状態は、固体レーザー結晶７か
ら初めに射出したときの偏光状態に等しくなる。
きたときは、楕円偏光になる。この楕円の長軸の方位角
は、位相差δが（π／８）程度に小さい場合、（π／４
＋δ／２）となる。更に、Ｂ波が固体レーザー結晶７を
往復したときも楕円偏光であり、その長軸の方位角は、
（π／４−δ／２）となる。非線形光学結晶１１を往復
してきたＢ波は、長軸の方位角が（π／４）の楕円偏光
になる。このＢ波の偏光状態は、固体レーザー結晶７か
ら初めに射出したときの偏光状態に等しくなる。
【００１４】上述のように光共振器内では、安定した直
線偏光であるＡ波と、偏光状態が周期的に変化する楕円
偏光であるＢ波とが存在する。楕円偏光であるＢ波は、
楕円の長軸の方位角が（π／４−δ／２）から（π／４
＋δ／２）の間を振動するが、位相差δが小さいので出
力は安定している。固体レーザー結晶７に温度制御を行
わない場合、Ａ波の出力は安定であるが、Ｂ波は固体レ
ーザー結晶７を往復するときに生じる位相差が適切でな
いため、非線形光学結晶１１と固体レーザー結晶７とを
往復するたびに、楕円の長軸の方位角が大きく変化す
る。そのため、Ｂ波の出力は、不安定で変動が大きくな
る。基本波の出力の強度が変動すれば、第二高調波の強
度も不安定で変動が大きくなり、安定な第二高調波を得
ることができない。固体レーザー結晶７によって生じる
位相差が（πｍ＋π／２）のときも、Ｂ波の楕円の長軸
の方位角は、（π／４−δ／２）から（π／４＋δ／
２）の間を振動する。このときも、Ｂ波の出力は安定で
ある。
線偏光であるＡ波と、偏光状態が周期的に変化する楕円
偏光であるＢ波とが存在する。楕円偏光であるＢ波は、
楕円の長軸の方位角が（π／４−δ／２）から（π／４
＋δ／２）の間を振動するが、位相差δが小さいので出
力は安定している。固体レーザー結晶７に温度制御を行
わない場合、Ａ波の出力は安定であるが、Ｂ波は固体レ
ーザー結晶７を往復するときに生じる位相差が適切でな
いため、非線形光学結晶１１と固体レーザー結晶７とを
往復するたびに、楕円の長軸の方位角が大きく変化す
る。そのため、Ｂ波の出力は、不安定で変動が大きくな
る。基本波の出力の強度が変動すれば、第二高調波の強
度も不安定で変動が大きくなり、安定な第二高調波を得
ることができない。固体レーザー結晶７によって生じる
位相差が（πｍ＋π／２）のときも、Ｂ波の楕円の長軸
の方位角は、（π／４−δ／２）から（π／４＋δ／
２）の間を振動する。このときも、Ｂ波の出力は安定で
ある。
【００１５】以上は、定常状態における状況であるが、
レーザー装置を始動させたときの状況は少し異なる。す
なわち、レーザー装置を動作させると、半導体レーザー
２やペルチェ素子４，９，１３等の発熱により、レーザ
ーヘッド部１内の温度は徐徐に上昇する。上述のよう
に、非線形光学結晶１１の温度は、基本波が非線形光学
結晶１１を透過する際に、結晶の複屈折性によって生じ
る位相差が、πの整数倍になるようにペルチェ素子１
３，サーミスタ１２の作用により、一定の温度に制御し
ようとする。しかし、ペルチェ素子１３は、金属質ホル
ダ（例えばＡｌ質、厚さ約１ｍｍ）を介して、非線形光
学結晶１１の一面のみに接触しているので、接触部とそ
の他の部分との間にわずかに温度差が生じやすく、非線
形光学結晶１１の周りの雰囲気の温度が変化すると、非
線形光学結晶１１の各部分で温度のばらつきが生じてし
まう。したがって、レーザー装置の始動時には、安定し
た第二高調波が発生し難い状況である。なお、固体レー
ザー結晶７の温度も上述のように、固体レーザー結晶７
の複屈折性によって基本波が結晶を一回透過するときに
生じる位相差がｍを整数として（πｍ＋３π／２）又は
（πｍ＋π／２）になるように制御しようとし、周りの
雰囲気の温度に影響されるのであるが、結晶の長さが短
いので影響が小さい。
レーザー装置を始動させたときの状況は少し異なる。す
なわち、レーザー装置を動作させると、半導体レーザー
２やペルチェ素子４，９，１３等の発熱により、レーザ
ーヘッド部１内の温度は徐徐に上昇する。上述のよう
に、非線形光学結晶１１の温度は、基本波が非線形光学
結晶１１を透過する際に、結晶の複屈折性によって生じ
る位相差が、πの整数倍になるようにペルチェ素子１
３，サーミスタ１２の作用により、一定の温度に制御し
ようとする。しかし、ペルチェ素子１３は、金属質ホル
ダ（例えばＡｌ質、厚さ約１ｍｍ）を介して、非線形光
学結晶１１の一面のみに接触しているので、接触部とそ
の他の部分との間にわずかに温度差が生じやすく、非線
形光学結晶１１の周りの雰囲気の温度が変化すると、非
線形光学結晶１１の各部分で温度のばらつきが生じてし
まう。したがって、レーザー装置の始動時には、安定し
た第二高調波が発生し難い状況である。なお、固体レー
ザー結晶７の温度も上述のように、固体レーザー結晶７
の複屈折性によって基本波が結晶を一回透過するときに
生じる位相差がｍを整数として（πｍ＋３π／２）又は
（πｍ＋π／２）になるように制御しようとし、周りの
雰囲気の温度に影響されるのであるが、結晶の長さが短
いので影響が小さい。
【００１６】考察の妥当性を検証するため、図１に示し
た構成のレーザーヘッド部１を恒温槽の中に入れ、レー
ザーヘッド部１の内部の温度と非線形光学結晶１１の温
度との相関関係を、サーミスタ１２，１６の測定値によ
り実験的に調べた。そして、通常の第二高調波発生の状
況での温度発生範囲では、レーザーヘッド部１の内部の
温度と非線形光学結晶１１の温度との間に、直線的関係
が存在することが分かった。その結果、レーザーヘッド
部１の内部の温度変化による基本波の位相差のずれを修
正できるように、非線形光学結晶１１の温度を直線的に
補償することにより、レーザー装置の始動時における第
二高調波の変動を極力小さくすることができた。
た構成のレーザーヘッド部１を恒温槽の中に入れ、レー
ザーヘッド部１の内部の温度と非線形光学結晶１１の温
度との相関関係を、サーミスタ１２，１６の測定値によ
り実験的に調べた。そして、通常の第二高調波発生の状
況での温度発生範囲では、レーザーヘッド部１の内部の
温度と非線形光学結晶１１の温度との間に、直線的関係
が存在することが分かった。その結果、レーザーヘッド
部１の内部の温度変化による基本波の位相差のずれを修
正できるように、非線形光学結晶１１の温度を直線的に
補償することにより、レーザー装置の始動時における第
二高調波の変動を極力小さくすることができた。
【００１７】図２は、本発明に係るレーザー装置におけ
る電源の構成の一例を示すブロック図である。図中、１
７は半導体レーザー２の駆動回路、１８は半導体レーザ
ー２に対する温度制御回路、１９は非線形光学結晶１１
の雰囲気の温度の補償機能を備えた温度制御回路、２０
は固体レーザー結晶７に対する温度制御回路、２１はこ
れらの回路を含み構成されている電源部である。
る電源の構成の一例を示すブロック図である。図中、１
７は半導体レーザー２の駆動回路、１８は半導体レーザ
ー２に対する温度制御回路、１９は非線形光学結晶１１
の雰囲気の温度の補償機能を備えた温度制御回路、２０
は固体レーザー結晶７に対する温度制御回路、２１はこ
れらの回路を含み構成されている電源部である。
【００１８】図３は、図２における非線形光学結晶１１
の雰囲気の温度を補償するブリッジ回路を備えた温度制
御回路の一例を示すブロック図である。簡便な温度補償
の方法としては、非線形光学結晶１１用のＮＴＣ型サー
ミスタ（温度が上昇すれば抵抗値が減少）１１と、雰囲
気の温度モニタ用のＰＴＣ型サーミスタ（温度が上昇す
れば抵抗値が増加）１６を用いればよい。サーミスタ１
２の抵抗値をＲ1 ，サーミスタ１６の抵抗値をＲ2 ，ブ
リッジを構成する他の抵抗２２，２３の抵抗値をそれぞ
れＲ3 ，Ｒ4 とする。抵抗２３は、非線形光学結晶１１
の温度設定用の可変抵抗である。
の雰囲気の温度を補償するブリッジ回路を備えた温度制
御回路の一例を示すブロック図である。簡便な温度補償
の方法としては、非線形光学結晶１１用のＮＴＣ型サー
ミスタ（温度が上昇すれば抵抗値が減少）１１と、雰囲
気の温度モニタ用のＰＴＣ型サーミスタ（温度が上昇す
れば抵抗値が増加）１６を用いればよい。サーミスタ１
２の抵抗値をＲ1 ，サーミスタ１６の抵抗値をＲ2 ，ブ
リッジを構成する他の抵抗２２，２３の抵抗値をそれぞ
れＲ3 ，Ｒ4 とする。抵抗２３は、非線形光学結晶１１
の温度設定用の可変抵抗である。
【００１９】図４は、図２における非線形光学結晶１１
の雰囲気の温度を演算で補償するＣＰＵを備えた温度制
御回路の他の例を示すブロック図である。非線形光学結
晶１１に対するサーミスタ１２の抵抗値、レーザーヘッ
ド部１の内部の雰囲気の温度をモニタするための温度モ
ニタ用サーミスタ１６の抵抗値により、ＣＰＵ２５によ
る演算で温度補償を行う。サーミスタ１６には、ＮＴＣ
型又はＰＴＣ型のいずれを用いてもよい。ブリッジ回路
を用いた温度補償回路に比較して、広い温度範囲におい
て高精度の温度補償が可能になった。
の雰囲気の温度を演算で補償するＣＰＵを備えた温度制
御回路の他の例を示すブロック図である。非線形光学結
晶１１に対するサーミスタ１２の抵抗値、レーザーヘッ
ド部１の内部の雰囲気の温度をモニタするための温度モ
ニタ用サーミスタ１６の抵抗値により、ＣＰＵ２５によ
る演算で温度補償を行う。サーミスタ１６には、ＮＴＣ
型又はＰＴＣ型のいずれを用いてもよい。ブリッジ回路
を用いた温度補償回路に比較して、広い温度範囲におい
て高精度の温度補償が可能になった。
【００２０】
【実施例】実施例 固体レーザー結晶７として光軸方向の厚さ１ｍｍ，横２
ｍｍ，縦２ｍｍのNd:YVO4 結晶、非線形光学結晶１１と
して光軸方向の長さ５ｍｍ，横２ｍｍ，縦２ｍｍのKTP
結晶を用いた。温度制御はペルチェ素子を用い、図１の
構成のレーザー装置、図２の構成の電源部及び図３の構
成の温度補償回路により試験をした。Nd:YVO4 結晶の温
度は３０．０℃に制御し、KTP 結晶の温度は２９．２℃
から始めて、レーザーヘッド部１内の雰囲気の温度上昇
（２０℃）に相当し、３０分後に２８．７℃に直線的に
低下するように制御して、第二高調波である波長０．５
３μｍの緑レーザーを発生させた。そして、シリコン・
フォトダイオードで第二高調波の出力を連続的に検知し
た。図３の温度補償回路における抵抗値Ｒ2 のサーミス
タ１６には室温近傍の温度係数が＋７．５Ω／deg のも
の、抵抗２２には１０ｋΩの固定抵抗、抵抗２３には１
０ｋΩの可変抵抗を用いた。本実施例における第二高調
波出力の時間的変化を図５に示してあるが、第二高調波
出力は、始動後約５分で非常に安定することが確認でき
た。
ｍｍ，縦２ｍｍのNd:YVO4 結晶、非線形光学結晶１１と
して光軸方向の長さ５ｍｍ，横２ｍｍ，縦２ｍｍのKTP
結晶を用いた。温度制御はペルチェ素子を用い、図１の
構成のレーザー装置、図２の構成の電源部及び図３の構
成の温度補償回路により試験をした。Nd:YVO4 結晶の温
度は３０．０℃に制御し、KTP 結晶の温度は２９．２℃
から始めて、レーザーヘッド部１内の雰囲気の温度上昇
（２０℃）に相当し、３０分後に２８．７℃に直線的に
低下するように制御して、第二高調波である波長０．５
３μｍの緑レーザーを発生させた。そして、シリコン・
フォトダイオードで第二高調波の出力を連続的に検知し
た。図３の温度補償回路における抵抗値Ｒ2 のサーミス
タ１６には室温近傍の温度係数が＋７．５Ω／deg のも
の、抵抗２２には１０ｋΩの固定抵抗、抵抗２３には１
０ｋΩの可変抵抗を用いた。本実施例における第二高調
波出力の時間的変化を図５に示してあるが、第二高調波
出力は、始動後約５分で非常に安定することが確認でき
た。
【００２１】比較例１ 実施例と同じ寸法のNd:YVO4 結晶及びKTP 結晶を用い、
KTP 結晶にのみ温度制御（制御温度２８．７℃）を行っ
たときの第二高調波出力の時間的変化を図６に示してあ
る。レーザーヘッド部１内の雰囲気の温度が平衡状態に
達して一定になっても、第二高調波出力が変動し、出力
が安定しないことが示されている。
KTP 結晶にのみ温度制御（制御温度２８．７℃）を行っ
たときの第二高調波出力の時間的変化を図６に示してあ
る。レーザーヘッド部１内の雰囲気の温度が平衡状態に
達して一定になっても、第二高調波出力が変動し、出力
が安定しないことが示されている。
【００２２】比較例２ 実施例と同じ寸法のNd:YVO4 結晶及びKTP 結晶を用い、
KTP 結晶とNd:YVO4 結晶の両方に独立して温度制御（制
御温度はKTP 結晶が２８．７℃，Nd:YVO4 結晶が３０．
０℃）を行ったときの第二高調波出力の時間的変化を図
７に示してある。レーザーヘッド部１内の雰囲気の温度
が平衡状態に達して一定になると、第二高調波出力は安
定になったが、安定するまでの所要時間は約３０分であ
った。
KTP 結晶とNd:YVO4 結晶の両方に独立して温度制御（制
御温度はKTP 結晶が２８．７℃，Nd:YVO4 結晶が３０．
０℃）を行ったときの第二高調波出力の時間的変化を図
７に示してある。レーザーヘッド部１内の雰囲気の温度
が平衡状態に達して一定になると、第二高調波出力は安
定になったが、安定するまでの所要時間は約３０分であ
った。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザー装
置は、基本波が単一縦モードで発振する場合、モード間
のカップリングが存在しないため、第二高調波出力は安
定である。基本波が複数の縦モードで発振する場合、非
線形光学結晶とレーザー結晶に適切な温度制御を行うこ
とにより、光共振器内に安定した基本波の定在波が生
じ、変動が少ない安定な第二高調波を得ることができ
る。同時に、レーザーヘッド部内の雰囲気の温度をモニ
タして、非線形光学結晶の温度にフィードバックし、補
償することにより、出力の安定化に要する時間を短縮す
ることができる。
置は、基本波が単一縦モードで発振する場合、モード間
のカップリングが存在しないため、第二高調波出力は安
定である。基本波が複数の縦モードで発振する場合、非
線形光学結晶とレーザー結晶に適切な温度制御を行うこ
とにより、光共振器内に安定した基本波の定在波が生
じ、変動が少ない安定な第二高調波を得ることができ
る。同時に、レーザーヘッド部内の雰囲気の温度をモニ
タして、非線形光学結晶の温度にフィードバックし、補
償することにより、出力の安定化に要する時間を短縮す
ることができる。
【図１】本発明に係るレーザー装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明に係るレーザー装置における電源部の構
成の一例を示すブロック図である。
成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２における非線形光学結晶の雰囲気の温度を
補償するブリッジ回路を備えた温度制御回路の一例を示
すブロック図である。
補償するブリッジ回路を備えた温度制御回路の一例を示
すブロック図である。
【図４】図２における非線形光学結晶の雰囲気の温度を
演算で補償するＣＰＵを備えた温度制御回路の一例を示
すブロック図である。
演算で補償するＣＰＵを備えた温度制御回路の一例を示
すブロック図である。
【図５】本発明に係るレーザー装置の実施例における第
二高調波出力の時間的変化を示す図である。
二高調波出力の時間的変化を示す図である。
【図６】比較例１における第二高調波出力の時間的変化
を示す図である。
を示す図である。
【図７】比較例２における第二高調波出力の時間的変化
を示す図である。
を示す図である。
１ レーザーヘッド部 ２ 半導体レーザー ３ サーミスタ ７ 固体レーザー結晶 ８ サーミスタ １１ 非線形光学結晶 １２ サーミスタ １６ サーミスタ
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザー励起の固体レーザー装置
において、固体レーザー結晶を温度制御する機能と、レ
ーザーヘッド内温度測定用サーミスタと、レーザーヘッ
ド内温度と関連して非線形光学結晶を温度制御する機能
とを具備することを特徴とするレーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24513593A JPH07106681A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24513593A JPH07106681A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | レーザー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106681A true JPH07106681A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17129156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24513593A Pending JPH07106681A (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106681A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035370A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Kabushiki Kaisha Topcon | Laser et procede de commande du laser |
| WO2008093545A1 (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Panasonic Corporation | 固体レーザー装置、表示装置及び波長変換素子 |
| 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
- 1993-09-30 JP JP24513593A patent/JPH07106681A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035370A1 (fr) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | Kabushiki Kaisha Topcon | Laser et procede de commande du laser |
| CN1105408C (zh) * | 1996-03-18 | 2003-04-09 | 株式会社拓普康 | 激光装置及其控制方法 |
| WO2008093545A1 (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Panasonic Corporation | 固体レーザー装置、表示装置及び波長変換素子 |
| JP5096379B2 (ja) * | 2007-01-29 | 2012-12-12 | パナソニック株式会社 | 固体レーザー装置、表示装置及び波長変換素子 |
| 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 |
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