JPH08186322A - Laser apparatus - Google Patents

Laser apparatus

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JPH08186322A
JPH08186322A JP33868794A JP33868794A JPH08186322A JP H08186322 A JPH08186322 A JP H08186322A JP 33868794 A JP33868794 A JP 33868794A JP 33868794 A JP33868794 A JP 33868794A JP H08186322 A JPH08186322 A JP H08186322A
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JP
Japan
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laser
mirror
holder
crystal
light
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Withdrawn
Application number
JP33868794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Suzuki
正美 鈴木
Kazuo Suzuki
和雄 鈴木
Masatoshi Takimoto
正俊 瀧元
Ryuji Fukuyama
龍治 福山
Yoshimasa Saito
吉正 斎藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a laser apparatus by which the temperature rise of a laser diode is suppressed and which can effectively prevent the power and the wavelength of output light from the laser diode from being changed. CONSTITUTION: A PD 22 is installed, and, by using its detection signal, the power of an LD 20 is controlled. A part of a laser beam from the LD 20 is reflected by a beam splitter 24 so as to be guided to the PD 22. Reflected light from an objective lens does not reach the PD 22, and the PD 22 receives only a part of the laser beam emitted from the LD 20. The LD 20 is brought close to a cooling plate 26 for the LD and to an LD holder 21. The low-temperature side of a Peltier cooler 25 is brought close to the cooling plate 26 for the LD, and the high-temperature side is brought close to a heat-conducting plate 30 for the LD. A metal LD holder 21 and the cooling plate 26 for the LD are fitted and brought close to each other, and both are thermally integrated so as to become a nearly uniform temperature.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、励起用のレーザー光を
発するレーザーダイオードからレーザー媒質にレーザー
光を照射し、励起された当該レーザー媒質が発するレー
ザー光又はその高調波を共振させて外部へ取り出すレー
ザー装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention irradiates a laser medium from a laser diode which emits a laser beam for excitation to a laser medium, and resonates the laser beam emitted by the excited laser medium or a harmonic thereof to the outside. The present invention relates to a laser device for taking out.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザーダイオード(LD)によりレー
ザー結晶を励起してレーザー発振を行わせるレーザー装
置は、小型、軽量、長寿命で、変換効率が高く、動作の
安定性もよいという特長を有する。また、このレーザー
装置と高調波発生素子とを組み合わせて基本波の高調波
を発生させれば、青色又は緑色のレーザー光が得られる
ことも知られている。かかるレーザー装置は、例えば特
開平2−146784号公報、特開平6−69567号
公報に記載されている。
2. Description of the Related Art A laser device that excites a laser crystal by a laser diode (LD) to perform laser oscillation has features of small size, light weight, long life, high conversion efficiency and good operation stability. It is also known that blue or green laser light can be obtained by combining this laser device and a harmonic generating element to generate a harmonic of a fundamental wave. Such a laser device is described, for example, in JP-A-2-146784 and JP-A-6-69567.

【0003】図17は、上記レーザー装置の概略構成を
示した原理図である。この装置は、主として励起用のL
D200、レンズ202、レーザー媒質であるレーザー
結晶204、高調波発生素子208、出力ミラー210
からなる。レーザー結晶204のレンズ202側の表面
には、所定波長の光を高い反射率で反射するミラーが形
成されている。
FIG. 17 is a principle view showing a schematic structure of the laser device. This device mainly uses L for excitation.
D200, lens 202, laser crystal 204 which is a laser medium, harmonic generation element 208, output mirror 210
Consists of On the surface of the laser crystal 204 on the lens 202 side, a mirror that reflects light of a predetermined wavelength with high reflectance is formed.

【0004】図17において、LD200はレーザー結
晶204の吸収波長域のレーザー光を発振するものとす
る。このレーザー光は、レンズ202によってレーザー
結晶204の表面に収束される。レーザー結晶204は
レーザー光を受けて励起され、所定波長のレーザー光を
発振する。この発振レーザー光が高調波発生素子である
KTP結晶を通過すると、波長が2分の1の第二高調波
(又は波長が3分の1の第三高調波)が発生する。この
高調波は、出力ミラー210によって反射され、更に、
ミラー206によっても反射される。すなわちミラー2
06と出力ミラー210との間の空間は共振器として作
用し、高調波は、この間を何往復かすることによって共
振して高いエネルギーとなる。このレーザー光は、出力
ミラー210から外部へ取り出される。
In FIG. 17, the LD 200 is assumed to oscillate laser light in the absorption wavelength range of the laser crystal 204. The laser light is focused on the surface of the laser crystal 204 by the lens 202. The laser crystal 204 receives laser light and is excited to oscillate laser light of a predetermined wavelength. When this oscillating laser light passes through a KTP crystal that is a harmonic generating element, a second harmonic having a wavelength of ½ (or a third harmonic having a wavelength of ⅓) is generated. This harmonic is reflected by the output mirror 210, and
It is also reflected by the mirror 206. Ie mirror 2
The space between 06 and the output mirror 210 acts as a resonator, and the harmonic wave resonates by making several round trips between them and becomes high energy. This laser light is extracted from the output mirror 210 to the outside.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、LDは、電
流を供給してレーザーを発光させると発熱し、その影響
でパワーや波長が変化する。また、過剰な発熱による温
度上昇は、破壊の原因となる。LDが発するレーザー光
のパワーや波長が変化すると、このレーザー光によって
励起されるレーザー結晶が適正に励起されず、レーザー
光を発することができなかったり、レーザー光を発した
としても、その出力レーザー光のパワー及び波長は不安
定となる。
By the way, when the LD is supplied with a current to cause the laser to emit light, the LD generates heat, and its power or wavelength changes due to the influence of the heat. Further, the temperature rise due to excessive heat generation causes destruction. When the power or wavelength of the laser light emitted from the LD changes, the laser crystal excited by this laser light is not properly excited and cannot emit laser light, or even if it emits laser light, its output laser The power and wavelength of light become unstable.

【0006】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
のであり、レーザーダイオードの温度上昇を抑えて、レ
ーザーダイオードの出力光のパワー及び波長の変動を有
効に防止しうるレーザー装置を提供することを目的とす
るものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a laser device capable of effectively suppressing the temperature rise of the laser diode and effectively preventing the fluctuation of the power and wavelength of the output light of the laser diode. The purpose is.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの請求項1記載の発明は、励起用のレーザー光を発す
るレーザーダイオードからレーザー媒質にレーザー光を
照射し、励起された当該レーザー媒質が発するレーザー
光又はその高調波を共振させて外部へ取り出すレーザー
装置において、前記レーザーダイオードが発するレーザ
ー光の出力を検出する光検出手段と、前記レーザーダイ
オードが発するレーザー光の一部を前記光検出手段に導
く光学手段と、前記光検出手段からの検出信号に基づい
て前記レーザーダイオードに供給する電流を制御するレ
ーザーダイオード制御手段と、を具備することを特徴と
するものである。
According to a first aspect of the invention for solving the above-mentioned problems, the laser medium is irradiated from a laser diode which emits a laser beam for excitation to the laser medium, and the excited laser medium. In a laser device that resonates the laser light emitted by the laser or its harmonics and takes it out to the outside, and a photodetection means for detecting the output of the laser light emitted by the laser diode, and a part of the laser light emitted by the laser diode. It is characterized by comprising optical means for guiding to the means, and laser diode control means for controlling the current supplied to the laser diode based on the detection signal from the light detection means.

【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記光学手段には、レーザー光の一部を略
直角に反射するハーフミラーを含んでいることを特徴と
するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the optical means includes a half mirror that reflects a part of the laser light substantially at a right angle. .

【0009】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、前記レーザーダイオードと前記光検
出手段を、両者が熱的に一体となるよう保持する保持手
段と、電流を供給することによって前記保持手段から熱
を吸収し、外部へ放熱する冷却手段と、前記保持手段の
温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段から
の検出信号に基づいて前記冷却手段への供給電流を制御
する冷却制御手段と、を具備することを特徴とするもの
である。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a holding means for holding the laser diode and the light detecting means so that both are thermally integrated, and a current is supplied. By this, the cooling means that absorbs heat from the holding means and radiates heat to the outside, the temperature detecting means that detects the temperature of the holding means, and the supply current to the cooling means based on the detection signal from the temperature detecting means. And a cooling control means for controlling.

【0010】[0010]

【作用】請求項1記載の発明は、前記の構成により、レ
ーザーダイオードは、その出力光を検出され、その信号
に基づいて、供給される電流が制御されるので、出力光
が強くなれば、供給電流を減らして出力が下げられ、出
力光が弱くなれば、供給電流を増やして出力が高められ
るので、レーザーダイオードが発するレーザー光は、常
に略一定の出力に保たれる。
According to the invention described in claim 1, the laser diode detects the output light of the laser diode and controls the supplied current based on the signal of the laser diode. Therefore, if the output light becomes strong, If the supply current is reduced to lower the output and the output light becomes weaker, the supply current is increased to increase the output, so that the laser light emitted from the laser diode is always maintained at a substantially constant output.

【0011】請求項2記載の発明は、前記の構成によ
り、ハーフミラーによって、レーザーダイオードが発し
たレーザー光の一部を光検出手段へ導く構成とすること
により、ハーフミラーを透過していったレーザー光の反
射光が、光検出手段へ混入することを防止できる。した
がって、光検出手段を用いたレーザーダイオードへの供
給電流の制御は、高い精度でなされる。
According to a second aspect of the present invention, with the above configuration, the half mirror allows a part of the laser light emitted from the laser diode to be guided to the light detecting means, so that the half mirror is transmitted. It is possible to prevent the reflected light of the laser light from entering the light detecting means. Therefore, the control of the current supplied to the laser diode using the light detection means is performed with high accuracy.

【0012】請求項3記載の発明は、前記の構成によ
り、レーザーダイオードは、作動状態で発熱するが、冷
却手段で冷却することによって、高温になるのを防止で
き、レーザー光の出力及び波長の変動を抑えることがで
きる。しかも、この冷却手段への供給電流も制御するの
で、より高い精度で温度を一定に保つことができる。
According to the third aspect of the present invention, the laser diode generates heat in the operating state by the above-mentioned configuration, but it can be prevented from reaching a high temperature by cooling by the cooling means, and the output and wavelength of the laser light can be prevented. Fluctuations can be suppressed. Moreover, since the current supplied to the cooling means is also controlled, the temperature can be kept constant with higher accuracy.

【0013】[0013]

【実施例】以下に、図面を参照して、本発明の一実施例
について説明する。図1は、本発明に係るレーザー装置
の全体構成を示す一部切り欠き斜視図、図2は、図1の
励起部を拡大して示した一部切り欠き斜視図、図3は、
図1の共振部12を拡大して示した一部切り欠き斜視図
である。まず、図1に沿って、レーザー装置10の全体
的な構成を簡単に説明する。図1に示すレーザー装置1
0を大きく分けると、励起部11と共振部12からな
る。励起部11と共振部12は、それぞれ独立して組立
てが可能であり、最終工程において共振部12を光軸に
沿って励起部11の放熱シェルに挿入し、所定位置に固
定することによって、レーザー装置10を完成させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an overall configuration of a laser device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged partially cutaway perspective view of an excitation part of FIG. 1, and FIG.
It is a partially notched perspective view which expanded and showed the resonance part 12 of FIG. First, the overall configuration of the laser device 10 will be briefly described with reference to FIG. Laser device 1 shown in FIG.
When 0 is roughly divided, it is composed of an excitation unit 11 and a resonance unit 12. The pumping section 11 and the resonator section 12 can be independently assembled. In the final step, the resonator section 12 is inserted into the heat dissipation shell of the pumping section 11 along the optical axis and fixed at a predetermined position, so that the laser The device 10 is completed.

【0014】図1及び図2に示す励起部11は、主とし
て、励起用のレーザー光を発生するレーザーダイオード
(LD)20と、このLD20を保持するLDホルダー
21と、LD20からのレーザー光を検出するフォトデ
ィテクタ22と、LD20からのレーザー光を平行光に
変えるコリメートレンズ23と、コリメートレンズ23
を通過したレーザー光を透過させるとともにその一部を
フォトディテクタ22へ導くビームスプリッタ24と、
LD20を冷却するペルチェクーラー25と、LD20
の熱をLD用ペルチェクーラー25の冷却面へ導くLD
用冷却板26と、LDホルダー21、フォトディテクタ
22、コリメートレンズ23、ビームスプリッタ24を
保持するとともに相互の位置関係を規定するセラミック
サブベース27と、LD用ペルチェクーラー25をLD
用冷却板26に一様に押し付ける棒状ばね28と、棒状
ばね28を上下でセラミックサブベース27に固定する
保持用コマ29と、LD用ペルチェクーラー25の冷却
面からの熱を放熱シェル31へ伝えるLD用熱伝導板3
0と、これら全体を内部に含む筐体であるとともにLD
用ペルチェクーラー25からの熱を放熱する役割も果た
す放熱シェル31からなる。
The pumping section 11 shown in FIGS. 1 and 2 mainly detects a laser diode (LD) 20 for generating a laser beam for pumping, an LD holder 21 for holding the LD 20, and a laser beam from the LD 20. A photodetector 22, a collimator lens 23 that converts the laser light from the LD 20 into parallel light, and a collimator lens 23.
A beam splitter 24 that transmits the laser beam that has passed through and guides a part of the laser beam to the photodetector 22;
Peltier cooler 25 that cools LD20 and LD20
LD that guides the heat from the Peltier cooler 25 for LD to the cooling surface
The cooling plate 26 for LD, the LD holder 21, the photodetector 22, the collimator lens 23, the beam splitter 24, and the ceramic sub-base 27 that defines the mutual positional relationship, and the LD Peltier cooler 25 are LD.
A spring 28 uniformly pressing against the cooling plate 26 for cooling, a holding piece 29 for fixing the spring 28 vertically to the ceramic sub-base 27, and the heat from the cooling surface of the LD Peltier cooler 25 is transferred to the heat dissipation shell 31. LD heat conduction plate 3
0 and LD that is a housing that includes all of them inside
The heat dissipation shell 31 also serves to dissipate the heat from the Peltier cooler 25.

【0015】図1及び図3に示す共振部12は、LD2
0からのレーザー光をレーザー結晶の表面に収束する対
物レンズ40と、この対物レンズ40を保持する対物レ
ンズホルダー41と、この対物レンズホルダー41の光
軸方向での位置調整を行う対物レンズ調整カム42と、
対物レンズからのレーザー光を受けると励起されて所定
の波長のレーザー光を発振するレーザー結晶43と、レ
ーザー結晶43が発するレーザー光の高調波を発生する
高調波発生素子44と、レーザー光の一部を外部へ発射
するとともに共振部12内へ反射する出力ミラー45
と、この出力ミラー45を保持する出力ミラーホルダー
46と、出力ミラー45のピッチングの傾きを調整する
上下二本のミラーピッチング調整カムフォロア47と、
出力ミラー45のヨーイングの傾きを調整する左右二本
のミラーヨーイング調整カムフォロア48と、カム面4
9aにおいて上下のミラーピッチング調整カムフォロア
47に当接するミラーピッチング調整カム49と、カム
面50aにおいて左右のミラーヨーイング調整カムフォ
ロア48に当接するミラーヨーイング調整カム50と、
出力ミラー45から出力された光のうち赤外光の透過を
阻止する赤外フィルタ51と、レーザー結晶43から出
力ミラー45までの共振長を規定するとともに、後述す
る種々の役割を果たす円筒状のセラミックベース52を
含んでいる。
The resonator 12 shown in FIG. 1 and FIG.
Objective lens 40 that converges the laser light from 0 on the surface of the laser crystal, objective lens holder 41 that holds this objective lens 40, and objective lens adjustment cam that adjusts the position of this objective lens holder 41 in the optical axis direction. 42,
A laser crystal 43 that is excited when it receives a laser beam from an objective lens and oscillates a laser beam having a predetermined wavelength, a harmonic generation element 44 that generates a harmonic of the laser beam emitted by the laser crystal 43, and a laser beam Output mirror 45 that emits a part to the outside and reflects into the resonance part 12
An output mirror holder 46 for holding the output mirror 45, two upper and lower mirror pitching adjustment cam followers 47 for adjusting the pitching inclination of the output mirror 45,
Two left and right mirror yawing adjustment cam followers 48 for adjusting the yawing inclination of the output mirror 45, and a cam surface 4
9a, a mirror pitching adjustment cam 49 that contacts the upper and lower mirror pitching adjustment cam followers 47, and a mirror yawing adjustment cam 50 that contacts the left and right mirror yawing adjustment cam followers 48 on the cam surface 50a.
An infrared filter 51 that blocks the transmission of infrared light in the light output from the output mirror 45, and a resonance length from the laser crystal 43 to the output mirror 45 are defined, and a cylindrical shape that plays various roles to be described later. It includes a ceramic base 52.

【0016】本実施例では、励起用LD20として、波
長809nmの半導体レーザーを使用し、レーザー結晶4
3として、周知のNdをドープしたYVO4 を使用す
る。また、高調波発生素子44としては、周知のKTP
結晶を使用する。レーザー結晶43の対物レンズ40側
の表面には、鏡面コーティング加工によってミラーが形
成されている。LD20により励起されたレーザー結晶
43は、波長1064nmの赤外光を発生し、レーザー結
晶43のミラーと出力ミラー45との間で反射を繰り返
すことによって共振する。両ミラーの反射率は、波長1
064nmに対して高く設定してあるため、赤外光は外に
出ず、高い強度で両ミラーの間に閉じ込められる。よっ
て、レーザー結晶43で発生するレーザー光が高調波発
生素子44によって、高効率で、半分の波長を有する第
二高調波に変換され、波長532nmの可視の出力光が得
られる。
In this embodiment, a semiconductor laser having a wavelength of 809 nm is used as the pumping LD 20, and a laser crystal 4 is used.
As N3, a known Nd-doped YVO 4 is used. Further, as the harmonic generation element 44, a well-known KTP is used.
Use crystals. A mirror is formed on the surface of the laser crystal 43 on the objective lens 40 side by mirror surface coating. The laser crystal 43 excited by the LD 20 generates infrared light having a wavelength of 1064 nm, and resonates by repeating reflection between the mirror of the laser crystal 43 and the output mirror 45. The reflectance of both mirrors is wavelength 1
Since it is set high for 064 nm, infrared light does not go out and is confined between both mirrors with high intensity. Therefore, the laser light generated by the laser crystal 43 is converted into the second harmonic having a half wavelength with high efficiency by the harmonic generating element 44, and the visible output light having the wavelength of 532 nm is obtained.

【0017】ところで、波長532nmの第二高調波が高
効率で発生するためには、1064nmの基本波のレーザ
ー光が、レーザー結晶43のミラーと出力ミラー45と
の間を何回も往復することが必要であり、そのために
は、両方のミラーの傾きが所定の条件を満たすことが前
提となる。本実施例では、レーザー結晶43のミラーは
平面とする。一方、出力ミラー45は、レーザー光が共
振器内部を進むうちに回折作用によって広がっても、再
度、元のビーム径に収束するよう、凹状の球面ミラーと
する。また、レーザー結晶43は固定とし、出力ミラー
45の傾きは可変とする。したがって、出力ミラー45
の傾きを正確に調整することが、高出力のレーザー光を
得るための重要な条件となる。
By the way, in order to generate the second harmonic wave having a wavelength of 532 nm with high efficiency, the laser light having the fundamental wave of 1064 nm travels back and forth between the mirror of the laser crystal 43 and the output mirror 45 many times. Is required, and for that purpose, it is premised that the inclinations of both mirrors satisfy a predetermined condition. In this embodiment, the mirror of the laser crystal 43 is flat. On the other hand, the output mirror 45 is a concave spherical mirror so that even if the laser light spreads due to the diffracting action while traveling inside the resonator, the output mirror 45 converges again to the original beam diameter. Further, the laser crystal 43 is fixed and the inclination of the output mirror 45 is variable. Therefore, the output mirror 45
Accurate adjustment of the inclination of is an important condition for obtaining high-power laser light.

【0018】次に、図4〜図6を参照して、出力ミラー
45の傾き調整機構について説明する。ここで、図4
(a)は、図1及び図3の出力ミラーホルダー46と、
このホルダーに設けられているミラーピッチング調整カ
ムフォロア47及びミラーヨーイング調整カムフォロア
48を示した斜視図、同図(b)は、図1の出力ミラー
ホルダー46に対応して規定した光軸及びこれに垂直な
二つの軸の関係を示す図、図5は共振部12の概略水平
断面図、図6は出力ミラーホルダー46の部分を光軸前
方から見た概略図である。
Next, the tilt adjusting mechanism of the output mirror 45 will be described with reference to FIGS. Here, FIG.
(A) is an output mirror holder 46 of FIGS. 1 and 3,
A perspective view showing a mirror pitching adjustment cam follower 47 and a mirror yawing adjustment cam follower 48 provided in this holder. FIG. 2B shows an optical axis defined corresponding to the output mirror holder 46 in FIG. 5 is a schematic horizontal cross-sectional view of the resonator section 12, and FIG. 6 is a schematic view of the output mirror holder 46 seen from the front side of the optical axis.

【0019】図4(a)(b)に示すように、出力ミラ
ー45を通る光軸をz軸、ミラーピッチング調整カムフ
ォロア47の中心軸をx軸、ミラーヨーイング調整カム
フォロア48の中心軸をy軸とする。図4(b)に示す
ように、本実施例では、z軸とx軸、z軸とy軸は、そ
れぞれ点O1 、点O2 において直交している。点O1
点O2 は、1〜2mm程度ずらしてあり、このため、x軸
とy軸はねじれの位置にあるが、z軸方向から見ると、
x軸とy軸は直交する位置関係にある。但し、このよう
に点O1 と点O2 をずらしたのは、後述のように、ピッ
チング調整とヨーイング調整の機構を簡単にできるこ
と、及び、このようにしてもピッチングとヨーイングを
略独立して調整できることによるものであり、本発明の
本質に関わるものではない。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the optical axis passing through the output mirror 45 is the z axis, the central axis of the mirror pitching adjustment cam follower 47 is the x axis, and the central axis of the mirror yawing adjustment cam follower 48 is the y axis. And As shown in FIG. 4B, in this embodiment, the z-axis and the x-axis and the z-axis and the y-axis are orthogonal to each other at points O 1 and O 2 , respectively. The points O 1 and O 2 are offset by about 1 to 2 mm, and therefore the x-axis and the y-axis are in a twisted position, but when viewed from the z-axis direction,
The x-axis and the y-axis are in a perpendicular positional relationship. However, the point O 1 and the point O 2 are shifted in this way because, as will be described later, the mechanism of pitching adjustment and yawing adjustment can be simplified, and even in this case, pitching and yawing can be made substantially independent. This is because it can be adjusted and does not relate to the essence of the present invention.

【0020】図5及び図6に示すように、セラミックベ
ース52の周囲には、四つのカムフォロアガイド溝61
〜64が90°の角度間隔で設けられている。各カムフ
ォロアガイド溝は、長軸が光軸と平行な長穴からなる。
このうち上下のカムフォロアガイド溝61、63にはミ
ラーピッチング調整カムフォロア47が挿入され、左右
のカムフォロアガイド溝62、64にはミラーヨーイン
グ調整カムフォロア48が挿入されている。これによっ
て、出力ミラーホルダー46は、その中央に設けられた
出力ミラー45の中心軸が光軸と一致する位置に拘束さ
れるが、各カムフォロアはそれぞれのカムフォロアガイ
ド溝に沿って光軸方向に移動可能とされている。
As shown in FIGS. 5 and 6, four cam follower guide grooves 61 are provided around the ceramic base 52.
~ 64 are provided at angular intervals of 90 °. Each cam follower guide groove is an elongated hole whose major axis is parallel to the optical axis.
Of these, mirror pitching adjustment cam followers 47 are inserted in the upper and lower cam follower guide grooves 61 and 63, and mirror yawing adjustment cam followers 48 are inserted in the left and right cam follower guide grooves 62 and 64. As a result, the output mirror holder 46 is constrained at a position where the central axis of the output mirror 45 provided at the center coincides with the optical axis, but each cam follower moves in the optical axis direction along the respective cam follower guide groove. It is possible.

【0021】図5に示すように、セラミックベース52
の周囲には、ミラーピッチング調整カム49及びミラー
ヨーイング調整カム50が設けられており、セラミック
ベースの回りで回動可能に「すきまばめ」されている。
また、ミラーピッチング調整カム49の周囲には、伸び
る方向に付勢する予圧ばね65が設けられている。図5
において、予圧ばね65の左端部はセラミックベース5
2の端面52aに当接し、右端部はカム面49aの裏側
に当接している。このためミラーピッチング調整カム4
9は、光軸に沿って先端(図5の右側)へ向かう方向に
付勢される。この付勢力は、カム面49a、ミラーピッ
チング調整カムフォロア47、出力ミラーホルダー4
6、ミラーヨーイング調整カムフォロア48、カム面5
0aを介してミラーヨーイング調整カム50に伝えら
れ、セラミックベース52の先端の蓋部材66によって
受け止められる。尚、ミラーピッチング調整カムフォロ
ア47は、上下二本でミラーピッチング調整カム49の
カム面49aと当接し、ミラーヨーイング調整カムフォ
ロア48は、左右二本でミラーヨーイング調整カム50
のカム面50aと当接するので、当接部分にガタが生じ
ることはない。
As shown in FIG. 5, the ceramic base 52
A mirror pitching adjustment cam 49 and a mirror yawing adjustment cam 50 are provided on the periphery of the, and are "clearance fit" rotatably around the ceramic base.
Further, a preload spring 65 that urges the mirror pitching adjustment cam 49 in the extending direction is provided around the mirror pitching adjustment cam 49. Figure 5
At the left end of the preload spring 65,
The second end surface 52a is in contact with the right end, and the right end is in contact with the back side of the cam surface 49a. Therefore, the mirror pitching adjustment cam 4
9 is urged in the direction toward the tip (right side in FIG. 5) along the optical axis. This biasing force is applied to the cam surface 49a, the mirror pitching adjustment cam follower 47, the output mirror holder 4
6, mirror yawing adjustment cam follower 48, cam surface 5
It is transmitted to the mirror yawing adjustment cam 50 via 0a and is received by the lid member 66 at the tip of the ceramic base 52. The mirror pitching adjustment cam followers 47 are in contact with the cam surface 49a of the mirror pitching adjustment cam 49 by two upper and lower sides, and the mirror yawing adjustment cam followers 48 are two left and right sides by the mirror yawing adjustment cam 50.
Since it abuts against the cam surface 50a, there is no play at the abutting portion.

【0022】図5に示すように、ミラーピッチング調整
カム49のカム面49aは、円筒を斜めに切った傾いた
平面の一部とされている。ミラーヨーイング調整カム5
0のカム面50aも、同様の傾いた平面からなる。した
がって、ミラーピッチング調整カム49を回すと、カム
面49aに当接する上下二本のミラーピッチング調整カ
ムフォロア47を介して、出力ミラー45の法線はy軸
の回りに回動する。また、ミラーヨーイング調整カム5
0を回すと、カム面50aに当接する左右二本のミラー
ヨーイング調整カムフォロア48を介して、出力ミラー
45の法線はx軸の回りに回動する。したがって、ミラ
ーピッチング調整カム49及びミラーヨーイング調整カ
ム50を回動させることによって、出力ミラー45の傾
きを調整することができる。
As shown in FIG. 5, the cam surface 49a of the mirror pitching adjustment cam 49 is a part of an inclined plane obtained by obliquely cutting a cylinder. Mirror yawing adjustment cam 5
The zero cam surface 50a is also formed by a similar inclined plane. Therefore, when the mirror pitching adjustment cam 49 is rotated, the normal line of the output mirror 45 is rotated around the y-axis via the two upper and lower mirror pitching adjustment cam followers 47 that come into contact with the cam surface 49a. Also, the mirror yawing adjustment cam 5
When 0 is turned, the normal line of the output mirror 45 is rotated around the x-axis via the two mirror yawing adjustment cam followers 48 that are in contact with the cam surface 50a. Therefore, the tilt of the output mirror 45 can be adjusted by rotating the mirror pitching adjustment cam 49 and the mirror yawing adjustment cam 50.

【0023】尚、図4(b)に示すように、点O1 と点
2 をずらしてあるため、ミラーピッチング調整カム4
9のカム面49aとミラーヨーイング調整カム50のカ
ム面50aとが衝突することはない。また、点O1 と点
2 をずらすことによって、ミラーピッチング調整カム
49とミラーヨーイング調整カム50を同一半径の円筒
とし、それぞれのカム面49aと50aを対向するよう
に配置することができるので、機構を簡単にして小型化
することが可能であり、しかも傾きの調整作業が容易と
なる。
As shown in FIG. 4B, since the point O 1 and the point O 2 are displaced, the mirror pitching adjustment cam 4
The cam surface 49a of 9 and the cam surface 50a of the mirror yawing adjustment cam 50 do not collide. Further, by shifting the point O 1 and the point O 2 , the mirror pitch adjusting cam 49 and the mirror yawing adjusting cam 50 can be formed into a cylinder having the same radius, and the cam surfaces 49a and 50a can be arranged so as to face each other. The mechanism can be simplified and downsized, and the tilt adjustment work is facilitated.

【0024】上記の説明から分かるように、カム面49
a、50aの傾きの大きさと、各カムの回動に基づく出
力ミラー45の傾きの変化は、密接に関連する。したが
って、カム面49a、50aの傾きを小さくすれば、ミ
ラーピッチング調整カムフォロア47及びミラーピッチ
ング調整カムフォロア48が回動する角度範囲は小さく
なり、それだけ精密な出力ミラー45の傾きの微調整が
可能となる。また、上下のミラーピッチング調整カムフ
ォロア47、左右のミラーヨーイング調整カムフォロア
48には、それぞれに十分なストロークがあるため、こ
のことも精密な微調整を可能とすることに寄与してい
る。
As can be seen from the above description, the cam surface 49
The magnitude of the inclination of a and 50a and the change of the inclination of the output mirror 45 due to the rotation of each cam are closely related. Therefore, if the inclination of the cam surfaces 49a and 50a is made smaller, the angular range in which the mirror pitching adjustment cam follower 47 and the mirror pitching adjustment cam follower 48 rotate becomes smaller, and thus the fine adjustment of the inclination of the output mirror 45 becomes possible. . Further, since the upper and lower mirror pitching adjustment cam followers 47 and the left and right mirror yawing adjustment cam followers 48 each have a sufficient stroke, this also contributes to enabling fine adjustment.

【0025】しかも、かかる構成では、出力ミラー45
のx軸及びy軸の回りでの傾き調整を、それぞれ独立し
て行うことができる。すなわち、まず、x軸(y軸)の
回りで出力ミラーの傾きを調整して、得られるレーザー
光の出力が最大となるようにし、その後y軸(x軸)の
回りの傾きを調整して出力が最大となるようにしても、
既に調整されたx軸(y軸)の回りにおける調整された
状態には影響を及ぼさないので、結果的に最大の出力の
レーザー光が得られる。このため、簡単かつ能率的な傾
きの調整作業が可能となる。尚、図4(b)に示すよう
に、点O1 と点O2 を僅かながらずらしてあるため、厳
密に言えば、一方の調整の際に他方に対して若干の影響
がある。しかし、本発明者が行った実験結果から、かか
る影響は無視できる程度に小さいことが確認された。
Moreover, in such a configuration, the output mirror 45
The tilt adjustment around the x-axis and the y-axis can be independently performed. That is, first, the tilt of the output mirror is adjusted around the x-axis (y-axis) so that the output of the obtained laser light is maximized, and then the tilt around the y-axis (x-axis) is adjusted. Even if the output is maximized,
Since the adjusted state around the already adjusted x-axis (y-axis) is not affected, the maximum output laser light is obtained. Therefore, it is possible to easily and efficiently adjust the inclination. Incidentally, as shown in FIG. 4B, since the points O 1 and O 2 are slightly displaced, strictly speaking, when one is adjusted, the other is slightly affected. However, the results of experiments conducted by the present inventor confirmed that such an influence was negligibly small.

【0026】次に、図7及び図8を参照して、図1及び
図3に示す対物レンズ40の位置調整機構について説明
する。図7は対物レンズ40及び対物レンズホルダー4
1の部分を光軸方向前方から見た図、図8(a)はセラ
ミックベースの周囲に設けられた円筒状の対物レンズ調
整カム42を横から見た側面図、図8(b)は同図
(a)の対物レンズ調整カム42を展開した状態を示す
展開図である。
Next, the position adjusting mechanism of the objective lens 40 shown in FIGS. 1 and 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the objective lens 40 and the objective lens holder 4.
FIG. 8A is a side view of the cylindrical objective lens adjusting cam 42 provided around the ceramic base, and FIG. 8B is the same. It is a development view showing a state where the objective lens adjustment cam 42 of FIG.

【0027】図3及び図7に示すように、円盤状の対物
レンズホルダー41には、約100°の角度範囲にわた
る三つの切り込み70a〜70cが設けられている。ま
た、本実施例では対物レンズホルダー41をアルミニウ
ムとするが、その他の金属やエンジニアリングプラスチ
ックなども使用可能である。したがって、対物レンズホ
ルダー41のうち、切り込み70a〜70cの外側の部
分は、金属の弾性を利用した片持バネ71a〜71cと
なり、先端の凸部72a〜72cにおいて、セラミック
ベース52の内側表面を半径方向外側に向かって均等に
押圧する。これによって対物レンズ41の中心軸を光軸
と一致させることができる。しかも、三点で押圧するの
で、温度変化等の環境変化があっても、この一致した状
態が安定して維持される。
As shown in FIGS. 3 and 7, the disc-shaped objective lens holder 41 is provided with three notches 70a to 70c extending over an angular range of about 100 °. Further, in this embodiment, the objective lens holder 41 is made of aluminum, but other metals or engineering plastics can be used. Therefore, in the objective lens holder 41, the portions outside the notches 70a to 70c become cantilever springs 71a to 71c utilizing the elasticity of metal, and the inner surface of the ceramic base 52 is radiused at the protrusions 72a to 72c at the tip. Press evenly outward in the direction. This allows the central axis of the objective lens 41 to coincide with the optical axis. Moreover, since the pressure is applied at three points, this consistent state can be stably maintained even if there is an environmental change such as a temperature change.

【0028】また、対物レンズホルダー41には、三本
の対物レンズ調整カムフォロア73a〜73cが設けら
れている。カムフォロア73a〜73cは、それぞれの
中心軸が対物レンズの中心を通るように、片持バネ71
a〜71cの固定側に設けられる。セラミックベース5
2の周囲には、図6等に示したカムフォロアガイド溝6
1〜64と同様の長穴からなるカムフォロアガイド溝7
4a〜74cが設けられている。このカムフォロアガイ
ド溝74a〜74cの長軸は光軸と平行であり、したが
って、各カムフォロアガイド溝に挿入された対物レンズ
調整カムフォロア73a〜73cは、光軸と平行に移動
できる。
Further, the objective lens holder 41 is provided with three objective lens adjusting cam followers 73a to 73c. The cam followers 73a to 73c have cantilevered springs 71 so that their respective central axes pass through the center of the objective lens.
It is provided on the fixed side of a to 71c. Ceramic base 5
2 around the cam follower guide groove 6 shown in FIG.
Cam follower guide groove 7 consisting of an elongated hole similar to 1 to 64
4a to 74c are provided. The long axes of the cam follower guide grooves 74a to 74c are parallel to the optical axis. Therefore, the objective lens adjusting cam followers 73a to 73c inserted in the respective cam follower guide grooves can move parallel to the optical axis.

【0029】セラミックベース52の周囲には、中心軸
がセラミックベース52の中心軸と一致するように、対
物レンズ調整カム42が設けられている。この対物レン
ズ調整カム42は、ちょうど図6において説明したピッ
チングカム49及びミラーヨーイング調整カム50と同
様に、セラミックベース52の回りで回動可能にすきま
ばめされている。対物レンズ調整カム42には、図7に
示すように、三つのカム溝42a〜42cが設けられて
おり、それぞれには対応する対物レンズ調整カムフォロ
ア73a〜73cが挿入されている。
An objective lens adjusting cam 42 is provided around the ceramic base 52 so that the central axis thereof coincides with the central axis of the ceramic base 52. The objective lens adjustment cam 42 is rotatably fitted around the ceramic base 52 in the same manner as the pitching cam 49 and the mirror yawing adjustment cam 50 described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, the objective lens adjusting cam 42 is provided with three cam grooves 42a to 42c, and the corresponding objective lens adjusting cam followers 73a to 73c are inserted into the respective cam grooves 42a to 42c.

【0030】図1及び図3に示すように、対物レンズホ
ルダー41の前方には対物レンズ予圧バネ75が設けら
れている。この対物レンズ予圧バネ75は、前方のキャ
ップ76を介して高調波発生素子44が保持されている
結晶ホルダー77を前方へ付勢するとともに、後方のキ
ャップ78を介して、対物レンズホルダー41を後方へ
付勢する。この後方への付勢力によって、対物レンズ調
整カムフォロア73a〜73cは、各カム溝の後方(図
8(a)(b)の左側)の側面において対物レンズ調整
カム42に当接する。このとき、対物レンズ調整カムフ
ォロア73a〜73cの三点が、各カム溝の後方側面に
当接するので、この三点による平面は一意的に規定され
る。
As shown in FIGS. 1 and 3, an objective lens preload spring 75 is provided in front of the objective lens holder 41. The objective lens preload spring 75 biases the crystal holder 77 holding the harmonic generating element 44 forward through the front cap 76, and moves the objective lens holder 41 rearward through the rear cap 78. Urge to. Due to this rearward biasing force, the objective lens adjusting cam followers 73a to 73c come into contact with the objective lens adjusting cam 42 on the rear side surface (left side in FIGS. 8A and 8B) of each cam groove. At this time, since the three points of the objective lens adjusting cam followers 73a to 73c contact the rear side surface of each cam groove, the plane defined by these three points is uniquely defined.

【0031】各カム溝42a〜42cは、図8に示すよ
うに、互いに平行、かつ斜めに設けられている。このた
め、対物レンズ調整カム42がセラミックベース52の
回りで回動すると、対物レンズホルダー41は光軸に沿
って連続的に並進移動する。
As shown in FIG. 8, the cam grooves 42a to 42c are provided parallel to each other and obliquely. Therefore, when the objective lens adjustment cam 42 rotates around the ceramic base 52, the objective lens holder 41 continuously moves in translation along the optical axis.

【0032】したがって、対物レンズ調整カム42を回
動させる方向及びその回動位置に基づいて、対物レンズ
40の光軸方向における位置を調整することができる。
対物レンズ調整カム42を回動させると、片持バネ71
a〜71cの先端の凸部72a〜72cは、セラミック
ベース52の内側表面を摺動する。このため、不必要な
摩擦が発生せず、かかる摺動がスムースに行われるよう
に、片持バネ71a〜71cの弾性を適当な範囲とする
ことが必要である。
Therefore, the position of the objective lens 40 in the optical axis direction can be adjusted based on the direction in which the objective lens adjusting cam 42 is rotated and the rotational position thereof.
When the objective lens adjusting cam 42 is rotated, the cantilever spring 71
The protrusions 72a to 72c at the tips of the a to 71c slide on the inner surface of the ceramic base 52. For this reason, it is necessary to set the elasticity of the cantilever springs 71a to 71c within an appropriate range so that unnecessary friction does not occur and such sliding is performed smoothly.

【0033】対物レンズ予圧バネ75の前方への付勢力
は、後述するように、レーザー結晶43及び高調波発生
素子44が保持されている結晶ホルダー77を、セラミ
ックベース52にしっかりと当接させるという役割を果
たす。共振部12の長さ、すなわち、レーザー結晶43
と出力ミラー45との距離は、主として結晶ホルダー7
7とセラミックベース52の寸法によって規定される
が、対物レンズ予圧ばね75によって結晶ホルダー77
をセラミックベース52に確実に当接させることで、レ
ーザー結晶43と出力ミラー45との距離を一定に保つ
ことができる。
As will be described later, the forward biasing force of the objective lens preload spring 75 causes the crystal holder 77, which holds the laser crystal 43 and the harmonic generating element 44, to firmly abut the ceramic base 52. Play a role. The length of the resonator portion 12, that is, the laser crystal 43
The distance between the output mirror 45 and the output mirror 45 is mainly the crystal holder 7.
7 and the size of the ceramic base 52, the crystal holder 77 is controlled by the objective lens preload spring 75.
By securely contacting the ceramic base 52 with the ceramic base 52, the distance between the laser crystal 43 and the output mirror 45 can be kept constant.

【0034】共振部12の内部には、図1及び図3に示
すように、中空で円筒状の活性炭フィルター140が設
けられている。この活性炭フィルター140は、図9に
示すように、ホルダー141によって、共振部12内の
所定の位置に保持されており、ホルダー141の両側に
は、いくつかの穴が設けられた蓋部材142が被せられ
ている。活性端フィルター140の中空部分は、レーザ
ー光の通過経路となる。
Inside the resonance part 12, as shown in FIGS. 1 and 3, a hollow, cylindrical activated carbon filter 140 is provided. As shown in FIG. 9, this activated carbon filter 140 is held at a predetermined position in the resonance part 12 by a holder 141, and a lid member 142 having several holes is provided on both sides of the holder 141. It is covered. The hollow portion of the active end filter 140 serves as a passage path for laser light.

【0035】従来のレーザー装置では、内部の水分を吸
収するために、シリカゲルを封入したものが知られてい
る。しかし、レーザー装置には、後述の接着剤や、その
他の高分子材料が用いられており、これらは微量ながら
ガスを発生する。かかるガスは、光学素子の表面を汚染
する原因となる。そこで、本実施例のように、活性炭フ
ィルター140を共振部12の内部に封入することによ
って、このようなガスを吸収させることができるので、
共振部12の内部から不純物を有効に除去することがで
き、光学素子の汚染を防止することができる。また、本
実施例のレーザー装置では、内部と外部との圧力差が生
じないように、完全な密閉を避けており、したがって、
外部から水分が水分が混入することがある。かかる水分
も、活性炭フィルターによって除去することができる。
In the conventional laser device, it is known that silica gel is enclosed in order to absorb the moisture in the inside. However, the laser device uses an adhesive agent described later and other polymer materials, and these generate a slight amount of gas. Such gas causes contamination of the surface of the optical element. Therefore, by enclosing the activated carbon filter 140 inside the resonance portion 12 as in this embodiment, such a gas can be absorbed,
Impurities can be effectively removed from the inside of the resonance section 12, and contamination of the optical element can be prevented. Further, in the laser device of the present embodiment, complete sealing is avoided so that a pressure difference between the inside and the outside does not occur, and therefore,
Moisture may enter from the outside. Such water can also be removed by an activated carbon filter.

【0036】次に、図10及び図11を参照して、本発
明に係る光学装置の温度制御機構を適用したLDの温度
制御及びLDのパワー制御について説明する。ここで、
図10は、図1及び図2に示す励起部11の構成を一部
省略して示した概略縦断面図、図11は、図10の構成
を一部変更した励起部の概略縦断面図である。図10に
示すLD20は、電流を供給して発光させると発熱し、
その影響でパワーや波長が変化する。また、過剰な発熱
による温度上昇は、破壊の原因となる。したがって、L
D20を適正に作動させるためには、そのパワー及び温
度を制御することが望ましい。
Next, the temperature control of the LD and the power control of the LD to which the temperature control mechanism of the optical device according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. here,
10 is a schematic vertical cross-sectional view in which the configuration of the excitation unit 11 shown in FIGS. 1 and 2 is partially omitted, and FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view of the excitation unit in which the configuration of FIG. 10 is partially changed. is there. The LD 20 shown in FIG. 10 generates heat when a current is supplied to emit light,
Power and wavelength change due to the influence. Further, the temperature rise due to excessive heat generation causes destruction. Therefore, L
In order for the D20 to operate properly, it is desirable to control its power and temperature.

【0037】まず、本実施例におけるLD20のパワー
制御について説明する。従来からのLDには、発光部の
後方に設けられた微小な受光部と、この受光部からの出
力信号を外部へ取り出すための端子とを有するものがあ
る。かかるLDを用いると、発光部から後方へ洩れる光
を受光部で検出し、その出力電流をパワー検出信号とし
て、LDへの供給電流にフィードバックをかけることに
よって、LDのパワー制御を行うことができる。しか
し、LDから放射されたレーザー光の一部は、例えば前
方にある対物レンズ等によって僅かながら反射され、L
Dへ戻る。LDの受光部の感度は一般に非常に高く、微
弱な反射光も不可避的に検出する。また、対物レンズか
らの反射光の量は、対物レンズの光軸上の位置によって
変化する。したがって、焦点調整機構によって光軸上を
移動する本実施例のようなタイプの装置では、対物レン
ズ等からの反射光は、ノイズとなって受光部の検出電流
に影響し、LDのパワー制御の精度を低下させる原因と
なる。
First, the power control of the LD 20 in this embodiment will be described. Some conventional LDs have a minute light receiving portion provided behind the light emitting portion and a terminal for taking out an output signal from the light receiving portion to the outside. When such an LD is used, the light leaking backward from the light emitting unit is detected by the light receiving unit, and the output current thereof is used as a power detection signal to feed back the current supplied to the LD, whereby the power control of the LD can be performed. . However, a part of the laser light emitted from the LD is slightly reflected by, for example, an objective lens in the front, and L
Return to D. The sensitivity of the light receiving portion of the LD is generally very high, and weak reflected light is inevitably detected. Further, the amount of reflected light from the objective lens changes depending on the position of the objective lens on the optical axis. Therefore, in a device of the type as in the present embodiment, which moves on the optical axis by the focus adjustment mechanism, the reflected light from the objective lens or the like becomes noise, which affects the detection current of the light receiving unit, and the power control of the LD. It causes a decrease in accuracy.

【0038】そこで、本実施例では、図10に示す配置
でフォトディテクタ(PD)22を設け、LD20の受
光部を用いずに、PD22からの検出信号を用いてLD
20のパワー制御を行う。LD20から放射されたレー
ザー光の大部分は、ビームスプリッタ24を透過して共
振部12内の対物レンズ40へ達し、他の一部はビーム
スプリッタ24で反射されてPD22へと導かれる。一
方、対物レンズ40からの反射光は、一部はそのままビ
ームスプリッタ24を透過してLD20へ戻り、残りの
一部はビームスプリッタ24によって図10の上方へ反
射される。しかし、対物レンズからの反射光が、PD2
2へ達することはない。すなわち、PD22は、純粋に
LD20から発せられたレーザー光の一部だけを受光す
る。したがって、PD22の出力電流をLD20のパワ
ー検出信号とし、これをゲイン調整部80及びパワー制
御部81を介して、LD20の供給電流にフィードバッ
クすれば、LD20のパワー制御を精度よく行うことが
できる。
Therefore, in this embodiment, the photodetector (PD) 22 is provided in the arrangement shown in FIG. 10, and the LD is detected by using the detection signal from the PD 22 without using the light receiving portion of the LD 20.
20 power control is performed. Most of the laser light emitted from the LD 20 passes through the beam splitter 24, reaches the objective lens 40 in the resonator 12, and the other part is reflected by the beam splitter 24 and guided to the PD 22. On the other hand, part of the reflected light from the objective lens 40 passes through the beam splitter 24 as it is and returns to the LD 20, and the remaining part is reflected upward by the beam splitter 24 in FIG. 10. However, the reflected light from the objective lens is
It never reaches 2. That is, the PD 22 purely receives only a part of the laser light emitted from the LD 20. Therefore, if the output current of the PD 22 is used as the power detection signal of the LD 20 and this is fed back to the supply current of the LD 20 via the gain adjusting unit 80 and the power control unit 81, the power control of the LD 20 can be accurately performed.

【0039】次に、LD20の温度制御について説明す
る。本実施例における制御は、LD20の波長が温度に
よって変化することから、固体レーザー結晶の吸収にL
D20の波長を合わせるために行うものである。この制
御は、主として周知のペルチェクーラー25及び温度制
御部84によって行う。ペルチェクーラー25は、電流
を供給すると、その冷却面において被冷却物の熱を強制
的に吸収し、放熱面においてその吸収した熱を外部へ放
出する。図10に示すように、LD20は、LD用冷却
板26及びLDホルダー21に密着している。ペルチェ
クーラー25の冷却面はLD用冷却板26に、放熱面は
LD用熱伝導板30に、それぞれ密着するよう取り付け
られている。これらの密着は、棒状ばね28を、上下の
棒状ばね保持用コマ29によってセラミックサブベース
27に固定して、LD用熱伝導板30の中央部を前方の
ペルチェクーラー25へ押し付けることによって、確実
なものとされる。いずれも金属からなるLDホルダー2
1、LD用冷却板26は、相互に嵌合されて密着してい
る。したがって、LDホルダー21とLD用冷却板26
は熱的に一体であり、略一様な温度となる。
Next, the temperature control of the LD 20 will be described. In the control of this embodiment, the wavelength of the LD 20 changes depending on the temperature.
This is done to match the wavelength of D20. This control is mainly performed by the well-known Peltier cooler 25 and the temperature control unit 84. When supplying current, the Peltier cooler 25 forcibly absorbs the heat of the object to be cooled on its cooling surface and releases the absorbed heat to the outside on its heat dissipation surface. As shown in FIG. 10, the LD 20 is in close contact with the LD cooling plate 26 and the LD holder 21. The cooling surface of the Peltier cooler 25 is attached to the LD cooling plate 26, and the heat radiation surface thereof is attached to the LD heat conduction plate 30, respectively. The close contact between them is ensured by fixing the rod-shaped spring 28 to the ceramic sub-base 27 by the upper and lower rod-shaped spring holding pieces 29 and pressing the central portion of the LD heat conduction plate 30 to the front Peltier cooler 25. To be taken. LD holder 2 made of metal
1. The LD cooling plate 26 is fitted and closely attached to each other. Therefore, the LD holder 21 and the LD cooling plate 26
Are thermally integrated and have a substantially uniform temperature.

【0040】図2及び図10に示すように、LDホルダ
ー21は、セラミックサブベース27とも接触している
が、本実施例で使用するセラミックには、後述のよう
に、十分な断熱作用があるため、これを介する外部との
熱の出入りを効果的に遮断する。LDホルダー21に
は、LD20の他にPD22も取り付けられている。し
たがって、LD20とPD22は略一様な温度となる。
PD22も、温度によって特性が変化するため、上記の
ような構成でLD20の温度を制御すれば、PD22の
温度も同時に制御され、特性を一定に保つことができ
る。また、このようにすればLD20とPD22に別々
にペルチェクーラーを設ける必要がないので、経済的で
ある。
As shown in FIGS. 2 and 10, the LD holder 21 is also in contact with the ceramic sub-base 27, but the ceramic used in this embodiment has a sufficient heat insulating action as described later. Therefore, the heat inflow and outflow with the outside through this is effectively blocked. In addition to the LD 20, the PD 22 is also attached to the LD holder 21. Therefore, the LD 20 and the PD 22 have substantially uniform temperatures.
Since the characteristics of the PD 22 also change depending on the temperature, if the temperature of the LD 20 is controlled with the above configuration, the temperature of the PD 22 is also controlled at the same time and the characteristics can be kept constant. Further, in this case, it is not necessary to separately provide the Peltier cooler for the LD 20 and the PD 22, which is economical.

【0041】LD用冷却板26には、図10に示すよう
に、温度検出用のサーミスタ82が埋め込まれている。
サーミスタ82の温度検出信号は、外部に引き出された
リードによってゲイン調整部83に供給され、ここでゲ
イン調整がなされた後、温度制御部84へ送られる。温
度制御部84は、サーミスタ82からの温度検出信号に
基づいて、ペルチェクーラー25への供給電流を制御す
る。これによって、ペルチェクーラー25の冷却面に接
触しているLD用冷却板26、LDホルダー21、LD
20、PD22は、一定の温度に維持される。
As shown in FIG. 10, a thermistor 82 for temperature detection is embedded in the LD cooling plate 26.
The temperature detection signal of the thermistor 82 is supplied to the gain adjusting section 83 by the lead drawn to the outside, where the gain is adjusted, and then sent to the temperature control section 84. The temperature controller 84 controls the current supplied to the Peltier cooler 25 based on the temperature detection signal from the thermistor 82. As a result, the LD cooling plate 26, the LD holder 21, and the LD, which are in contact with the cooling surface of the Peltier cooler 25,
20 and PD22 are maintained at a constant temperature.

【0042】一方、ペルチェクーラー25の放熱面に密
着しているLD用熱伝導板30は、更に、図1及び図2
に示すように、基準シェル押付ばね90及びばね押付ね
じ91によって、放熱シェル31に密着固定されてい
る。放熱シェル31は、十分大きな表面積を有するた
め、ペルチェクーラー25によって吸収されたLD20
の熱は、この放熱シェル31から外部へと放出される。
したがって、温度制御部84及びペルチェクーラー25
によって行われるLD20の温度制御の効率は大幅に向
上し、LD20及びPD22の熱的な特性の変動を有効
に防止できる。これによって、PD22によるLD20
のパワー制御の精度が向上するとともに、LD20の出
力波長を常に略一定に保つことができ、共振部12にお
いて共振するレーザー光のモードの変動を防止できる。
On the other hand, the LD heat conduction plate 30 which is in close contact with the heat radiation surface of the Peltier cooler 25 is further shown in FIGS.
As shown in, the reference shell pressing spring 90 and the spring pressing screw 91 are closely fixed to the heat radiating shell 31. Since the heat dissipation shell 31 has a sufficiently large surface area, the LD 20 absorbed by the Peltier cooler 25 is absorbed.
This heat is radiated from the heat dissipation shell 31 to the outside.
Therefore, the temperature controller 84 and the Peltier cooler 25
The efficiency of the temperature control of the LD 20 performed by the method is significantly improved, and the fluctuation of the thermal characteristics of the LD 20 and the PD 22 can be effectively prevented. By this, the LD20 by the PD22
The power control accuracy is improved, the output wavelength of the LD 20 can be kept substantially constant, and the mode change of the laser light resonating in the resonator 12 can be prevented.

【0043】図11に示す実施例では、PD22がLD
用冷却板26に取り付けられている。このため、ビーム
スプリッタ24からの光をPD22へ導くために、全反
射ミラー85が設けられている。このように、PD22
をLD用冷却板26に取り付けると、LD20とPD2
2の距離を近づけることができ、ペルチェクーラー25
によって冷却すべき部材の体積を縮小して、熱容量を小
さくできるという利点がある。このようにすると、熱的
な外乱が生じた場合でも、短時間でこれに追従して所定
温度に戻すことができる。このため、温度変動による誤
差をより小さく抑えて、LD20のパワー制御の精度を
向上させることができる。また、温度制御の精度もより
向上する。
In the embodiment shown in FIG. 11, the PD 22 is an LD
It is attached to the cooling plate 26. Therefore, a total reflection mirror 85 is provided in order to guide the light from the beam splitter 24 to the PD 22. In this way, PD22
When attached to the LD cooling plate 26, LD20 and PD2
It is possible to bring the distance of 2 closer, and the Peltier cooler 25
This has the advantage that the volume of the member to be cooled can be reduced and the heat capacity can be reduced. In this way, even if a thermal disturbance occurs, it can be followed in a short time and returned to the predetermined temperature. Therefore, it is possible to suppress the error due to the temperature variation to be smaller and improve the accuracy of the power control of the LD 20. Further, the accuracy of temperature control is also improved.

【0044】ところで、ペルチェクーラー25の使用に
際しては、一般に、その放熱面に、熱伝導板をしっかり
とねじ止めすることが望ましいとされている。しかし、
複数のねじで固定すると、どこかのねじが緩んだ場合
に、熱伝導板が片当たりして、その反対側が浮く状態が
しばしば起こり、常に密着した状態を確保するのが難し
い。特に、量産を行っている場合に、個々のねじの緩み
を確実に防止することは、より困難となる。また、組立
工程において、複数のねじを迅速に締めつけるのには、
かなりの時間を要し、作業性の低下を招く。
By the way, when the Peltier cooler 25 is used, it is generally desirable to firmly screw a heat conduction plate to the heat radiation surface thereof. But,
When fixing with a plurality of screws, when some screw loosens, the heat-conducting plate often hits one side and the other side floats, which makes it difficult to always maintain a close contact. Particularly, in mass production, it becomes more difficult to reliably prevent loosening of individual screws. Also, in the assembly process, to quickly tighten multiple screws,
It takes a considerable amount of time and causes a drop in workability.

【0045】しかし、本実施例のように、棒状ばね28
と、これを固定する上下の棒状ばね保持用コマ29を用
いれば、LD用熱伝導板30の中央だけが押圧され、こ
れによってLD用熱伝導板30を確実にペルチェクーラ
ー25の放熱面に密着させることができる。しかも、棒
状ばね保持用コマ29をセラミックサブベース23の所
定の部位に嵌め込むだけで作業が終了するので、作業効
率が向上する。更に、分解が必要な場合には、棒状ばね
保持用コマ29を外すだけで、容易にLD用熱伝導板3
0とペルチェクーラー25とを切り離すことができる。
However, as in this embodiment, the rod-shaped spring 28 is used.
If the upper and lower rod-shaped spring holding pieces 29 for fixing the same are used, only the center of the LD heat conduction plate 30 is pressed, and thus the LD heat conduction plate 30 is securely adhered to the heat dissipation surface of the Peltier cooler 25. Can be made. Moreover, the work is completed by simply fitting the rod-shaped spring holding piece 29 into a predetermined portion of the ceramic sub-base 23, so that the work efficiency is improved. Further, when disassembling is required, the LD-shaped heat conduction plate 3 can be easily formed simply by removing the rod-shaped spring holding piece 29.
0 and the Peltier cooler 25 can be separated.

【0046】本実施例では、図2、図10、及び図11
に示すように、LD20、ビームスプリッタ24、フォ
トディテクタ22、ペルチェクーラー25、LD用冷却
板26が、励起部11の内部に一体的に設けられ、一つ
のユニットを構成している。したがって、最終的に図1
のようにしてレーザー装置10を組み立てる前に、この
励起部11だけを作動させて、その動作を確認し、特性
を調べることができる。LD20と、共振部12内のレ
ーザー結晶43及び高調波発生素子44の不良率には、
それほど大きな差はない。このため、事前にチェックを
行わずに最終組立を行い、その後に不具合が発見された
場合には、異常の発生箇所の特定が難しい。しかし、最
終組立の前に、励起部11だけで光学系及び放熱系の動
作チェックを行っておけば、後に不具合が発生しても、
その箇所を特定するのは容易となる。
In this embodiment, FIG. 2, FIG. 10, and FIG.
As shown in FIG. 3, the LD 20, the beam splitter 24, the photodetector 22, the Peltier cooler 25, and the LD cooling plate 26 are integrally provided inside the excitation unit 11, and constitute one unit. Therefore, finally in FIG.
Before assembling the laser device 10 as described above, it is possible to operate only the pumping section 11 to confirm the operation and check the characteristics. The defect rates of the LD 20, the laser crystal 43 and the harmonic generating element 44 in the resonator 12 are
There is no big difference. For this reason, if final assembly is performed without checking in advance and then a defect is discovered, it is difficult to specify the location of the abnormality. However, if the operation check of the optical system and the heat dissipation system is performed only by the excitation unit 11 before the final assembly, even if a problem occurs later,
It becomes easy to identify the location.

【0047】また、フォトディテクタ22については、
それぞれの製品について較正を行う必要があるが、完全
に組み立てたあとでは、LD20から発せられたレーザ
ー光を較正用の光量測定器等によって正しく測定できな
いため、フォトディテクタ22についてだけ独立して特
性を調べることは難しい。しかし、本実施例のように、
励起部11だけで独立したユニットを構成すれば、事前
にフォトディテクタ22の特性データを容易に得ること
ができる。
As for the photo detector 22,
It is necessary to calibrate each product, but after completely assembled, the laser light emitted from the LD 20 cannot be correctly measured by a photometer for calibration or the like, so the characteristics of only the photodetector 22 are independently investigated. It's difficult. However, as in this embodiment,
If an independent unit is configured with only the excitation unit 11, the characteristic data of the photodetector 22 can be easily obtained in advance.

【0048】次に、共振部12の中のレーザー結晶43
及び高調波発生素子44の温度制御について説明する。
図12は、図1に示すレーザー結晶43、高調波発生素
子44及びその周辺部分を拡大して示した概略縦断面図
である。高調波発生素子44は、金属製の結晶ホルダー
77内の所定の位置に固定されている。また、レーザー
結晶43は、結晶ホルダー77の後端部に密着固定され
ている。このレーザー結晶43の固定方法については、
後述する。
Next, the laser crystal 43 in the cavity 12
The temperature control of the harmonic generating element 44 will be described.
FIG. 12 is a schematic vertical cross-sectional view showing the laser crystal 43 shown in FIG. 1, the harmonic generating element 44, and the peripheral portion thereof in an enlarged manner. The harmonic generation element 44 is fixed at a predetermined position in the crystal holder 77 made of metal. Further, the laser crystal 43 is closely fixed to the rear end of the crystal holder 77. Regarding the fixing method of this laser crystal 43,
It will be described later.

【0049】結晶ホルダー77の円筒部(図12の左側
部分)の周囲には、対物レンズ予圧バネ75が設けられ
ている。対物レンズ予圧バネ75は、略円筒状のキャッ
プ76、銅製の結晶用熱伝導板100a及び100b、
金属製のリング状部材101、同じくリング状の結晶用
ペルチェクーラー102を介して、結晶ホルダー77を
先端方向(図12の右方向)へ付勢する。これにより、
結晶ホルダー77の円盤部(図12の右側部分)は、セ
ラミックベース52の曲折部後端52bに押圧されて密
着する。したがって、レーザー結晶43からセラミック
ベース52の曲折部後端52bまでの距離は、結晶ホル
ダー77によって正確に規定される。
An objective lens preload spring 75 is provided around the cylindrical portion (left side portion in FIG. 12) of the crystal holder 77. The objective lens preload spring 75 includes a substantially cylindrical cap 76, copper crystal heat conduction plates 100a and 100b,
The crystal holder 77 is biased toward the tip direction (rightward in FIG. 12) via the metal ring-shaped member 101 and the ring-shaped Peltier cooler 102 for crystals. This allows
The disk portion (right side portion in FIG. 12) of the crystal holder 77 is pressed against the rear end 52b of the bent portion of the ceramic base 52 and comes into close contact therewith. Therefore, the distance from the laser crystal 43 to the rear end 52b of the bent portion of the ceramic base 52 is accurately defined by the crystal holder 77.

【0050】レーザー結晶43は、対物レンズ40を介
してLD20からのレーザー光が直接照射されるため、
そのままでは非常に高温となり、レーザー発振が停止し
たり、またレーザー結晶が破壊されるおそれがある。ま
た、高調波発生素子44も、レーザー光を若干吸収する
ため、レーザー作動時には温度が変化する。高調波発生
素子44にも最適な温度範囲があり、温度が変動する
と、励起光の波長に対する実効光路長が変化して高調波
の変換効率が低下する。このため、レーザー結晶43及
び高調波発生素子44については、十分に冷却して、温
度の変動を狭い範囲に抑える必要がある。
Since the laser crystal 43 is directly irradiated with the laser light from the LD 20 via the objective lens 40,
If it is left as it is, the temperature will become extremely high, and laser oscillation may be stopped or the laser crystal may be broken. Further, since the harmonic generating element 44 also slightly absorbs the laser light, the temperature changes during the operation of the laser. The harmonic generation element 44 also has an optimum temperature range, and when the temperature fluctuates, the effective optical path length with respect to the wavelength of the excitation light changes, and the conversion efficiency of harmonics decreases. Therefore, it is necessary to cool the laser crystal 43 and the harmonic generating element 44 sufficiently to suppress the temperature fluctuation within a narrow range.

【0051】ペルチェクーラー102は、その冷却面が
結晶ホルダー77の円盤状部材の後端と接し、放熱面が
リング状部材101と接するように配置され、冷却面が
接する部材から熱を強制的に吸収し、放熱面に接する部
材に対して放熱する。また、リング状部材101は、上
下の結晶用熱伝導板100a及び100bの光軸に近い
側にねじ止めされており、結晶用熱伝導板100a及び
100bの先端部分は、放熱シェル31と接続されてい
る。したがって、レーザー結晶43及び高調波発生素子
44において生じた熱は、結晶ホルダー77を介してペ
ルチェクーラー102の冷却面において冷却される。そ
して、ペルチェクーラー102の放熱面の熱は、リング
状部材101、結晶用熱伝導板100a及び100bを
介して放熱シェル31へ伝わり、外気によって冷却され
る。
The Peltier cooler 102 is arranged such that its cooling surface is in contact with the rear end of the disk-shaped member of the crystal holder 77 and its heat dissipation surface is in contact with the ring-shaped member 101, and heat is forced from the member with which the cooling surface is in contact. It absorbs and radiates heat to a member in contact with the heat dissipation surface. The ring-shaped member 101 is screwed to the upper and lower crystal heat conduction plates 100a and 100b close to the optical axis, and the tip portions of the crystal heat conduction plates 100a and 100b are connected to the heat dissipation shell 31. ing. Therefore, the heat generated in the laser crystal 43 and the harmonic generating element 44 is cooled on the cooling surface of the Peltier cooler 102 via the crystal holder 77. Then, the heat of the radiating surface of the Peltier cooler 102 is transmitted to the radiating shell 31 via the ring-shaped member 101 and the crystal heat conduction plates 100a and 100b, and is cooled by the outside air.

【0052】図13は、結晶用熱伝導板100a及び1
00bとセラミックベース52との関係を分かり易く示
した概略分解斜視図である。セラミックベース52に
は、同図に示すように上下に二つの切欠部110a及び
110bが設けられている。結晶用熱伝導板100a及
び100bは、二つの切欠部110a及び110bから
それぞれ挿入され、セラミックベース52の内部で、リ
ング状部材101とねじ止めされる。このように、比較
的大きな面積を有する結晶用熱伝導板100a及び10
0bを上下対称に設けることにより、ペルチェクーラー
102から放熱シェル31への熱伝導を均一にでき、非
対称な温度分布が生じることを防止できる。
FIG. 13 shows the heat conducting plates for crystals 100a and 1a.
FIG. 10 is a schematic exploded perspective view showing the relationship between 00b and the ceramic base 52 in an easy-to-understand manner. The ceramic base 52 is provided with two notches 110a and 110b at the top and bottom as shown in FIG. The crystal heat conduction plates 100a and 100b are inserted from the two notches 110a and 110b, respectively, and screwed to the ring-shaped member 101 inside the ceramic base 52. In this way, the crystal heat conduction plates 100a and 10 having a relatively large area.
By providing 0b symmetrically in the vertical direction, heat conduction from the Peltier cooler 102 to the radiating shell 31 can be made uniform and an asymmetric temperature distribution can be prevented.

【0053】結晶ホルダー77の中には、結晶ホルダー
77の温度を検出するためのサーミスタ112が埋め込
まれている。サーミスタ112からの出力信号は、図1
2に示すように、ゲイン調整部113を経て温度制御部
114に供給される。温度制御部114は、サーミスタ
112の出力信号に基づいてペルチェクーラー102に
供給する電流のフィードバック制御を行う。これによっ
て、結晶ホルダー77に取り付けられたレーザー結晶4
3及び高調波発生素子44の温度を略一定に維持するこ
とができる。
A thermistor 112 for detecting the temperature of the crystal holder 77 is embedded in the crystal holder 77. The output signal from the thermistor 112 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the temperature is supplied to the temperature control unit 114 via the gain adjustment unit 113. The temperature control unit 114 performs feedback control of the current supplied to the Peltier cooler 102 based on the output signal of the thermistor 112. By this, the laser crystal 4 attached to the crystal holder 77
3 and the temperature of the harmonic generating element 44 can be maintained substantially constant.

【0054】次に、レーザー結晶43を、結晶ホルダー
77に固定する方法について説明する。従来から用いら
れている方法の一つは、図14に示すように、レーザー
結晶43を接着材130を介して結晶ホルダー77の端
面に接着するというものである。この場合、接着材とし
ては、ある程度の熱伝導率を有する、市販の銀ペースト
等が使われる。銀ペーストは、塗布する前は溶剤に溶け
ており、塗布すると溶剤が揮発し、表面が乾燥して被接
着物を接合する。
Next, a method of fixing the laser crystal 43 to the crystal holder 77 will be described. One of the conventionally used methods is to bond the laser crystal 43 to the end face of the crystal holder 77 via the adhesive 130, as shown in FIG. In this case, a commercially available silver paste or the like having a certain degree of thermal conductivity is used as the adhesive. The silver paste is dissolved in a solvent before being applied, and when applied, the solvent volatilizes and the surface is dried to bond the adherends.

【0055】しかし、レーザー結晶43を接着材で直接
接着する場合には、次のような問題がある。一つは、銀
ペーストは熱伝導率がある程度高いとはいえ、金属ほど
には高くはない。また、銀ペーストを直接レーザー結晶
43に塗布する場合は、銀ペーストが光の経路を塞ぐこ
とのないよう、レーザー結晶の周囲に手作業で均等に塗
布する必要があるため、作業には熟練を要し、作業効率
が低下する。更に、銀ペーストの溶剤は、流れ出し易い
ため、乾燥の過程でレーザー結晶の中心部分へ溶剤が流
れ出して、レーザー結晶を汚染することがある。
However, when the laser crystal 43 is directly adhered with an adhesive, there are the following problems. First, although the silver paste has some high thermal conductivity, it is not as high as metal. Further, when the silver paste is directly applied to the laser crystal 43, it is necessary to apply it evenly around the laser crystal by hand so that the silver paste does not block the light path. Therefore, work efficiency is reduced. Further, since the solvent of the silver paste easily flows out, the solvent may flow out to the central portion of the laser crystal during the drying process and may contaminate the laser crystal.

【0056】そこで、本実施例では、図15に示すよう
に、レーザー結晶43を結晶ホルダー77に直接接着す
る代わりに、銅製のキャップ131を用いる。すなわ
ち、キャップ131を結晶ホルダー77の左側の円筒部
に被せ、これらの間にレーザー結晶43を挟んで、キャ
ップ131の端部を結晶ホルダー77の円筒部の周囲に
銀ペースト130などで接着する。この場合、キャップ
131と結晶ホルダー77との接着には、それほどの慎
重さは要求されないので作業は容易であり、また、溶剤
がレーザー結晶43の部分まで流れ出すという心配もな
い。更に、キャップ131は金属であるため、熱伝導率
が高く、高温となったレーザー結晶43の熱を、結晶ホ
ルダー77へ伝え易い。その結果、レーザー結晶43の
寿命が長くなるという利点がある。キャップ131の材
質としては、アルミニウム等を使用することもできる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 15, a copper cap 131 is used instead of directly bonding the laser crystal 43 to the crystal holder 77. That is, the cap 131 is covered on the left cylindrical portion of the crystal holder 77, the laser crystal 43 is sandwiched between them, and the end portion of the cap 131 is adhered to the periphery of the cylindrical portion of the crystal holder 77 with silver paste 130 or the like. In this case, the cap 131 and the crystal holder 77 need not be attached to each other carefully, so that the work is easy and there is no concern that the solvent will flow out to the laser crystal 43. Further, since the cap 131 is made of metal, it has a high thermal conductivity, and the heat of the laser crystal 43, which has become high temperature, can be easily transferred to the crystal holder 77. As a result, there is an advantage that the life of the laser crystal 43 is extended. Aluminum or the like may be used as the material of the cap 131.

【0057】次に、セラミックベース52の材質につい
て説明する。共振部12において、高調波が適正に共振
しつづけるためには、レーザー結晶43から出力ミラー
45までの距離が変動せずに一定に保たれなければなら
ない。図12から分かるように、レーザー結晶43から
出力ミラー45までの距離を規定するのは、主として結
晶ホルダー77とセラミックベース52である。このう
ち、発熱する素子を内部に含む結晶ホルダー77につい
ては、前述のように強制的に冷却するので常に一定温度
に保たれ、光軸方向の長さの温度変化による変動は考慮
する必要はない。一方、セラミックベース52について
は、発熱するものに直接接触しないこと、構成が複雑に
なること、小型化の妨げとなること等から、本実施例で
は特に冷却手段を設けていない。
Next, the material of the ceramic base 52 will be described. In order for the harmonics to continue to properly resonate in the resonator 12, the distance from the laser crystal 43 to the output mirror 45 must be kept constant without changing. As can be seen from FIG. 12, it is mainly the crystal holder 77 and the ceramic base 52 that define the distance from the laser crystal 43 to the output mirror 45. Of these, the crystal holder 77 that internally contains a heat generating element is forcibly cooled as described above, so that it is always kept at a constant temperature, and it is not necessary to consider the variation in the length in the optical axis direction due to temperature change. . On the other hand, with respect to the ceramic base 52, no cooling means is provided in particular in this embodiment because it does not come into direct contact with a heat-generating object, the structure is complicated, and the size is hindered.

【0058】しかしながら、セラミックベース52も、
その一部が共振器を構成するため、熱膨張係数の小さい
材質を用いて、少しでも温度の変化による寸法の変動を
抑えることが望ましい。その一方で、セラミックベース
52には、図12からも分かるように、種々の機械的な
加工を施す必要がある。そこで、本発明者は、熱膨張係
数が小さいこと、加工がし易いこと、断熱性に優れてい
ること、及び低コストであることを条件として、種々の
材料を検討した結果、上記の条件に合致するいくつかの
材料を見いだした。
However, the ceramic base 52 also
Since a part of the resonator constitutes a resonator, it is desirable to use a material having a small coefficient of thermal expansion to suppress dimensional fluctuation due to temperature changes. On the other hand, the ceramic base 52 needs to be subjected to various mechanical processes, as can be seen from FIG. Therefore, the present inventor examined various materials on condition that the coefficient of thermal expansion is small, easy to process, excellent in heat insulating property, and low in cost, and the above conditions are satisfied. I found some matching materials.

【0059】すなわち、46%のAl2 3 及び45%
のTiO2 を含有するセラミック、65%のSiO2
25%のCaOと10%のAl2 3 からなるセラミッ
ク、49%のSiO2 、43%のAl2 3 、6%のM
gOを含有するセラミック、AlNとBNの複合体から
なるセラミック、96%のBNからなるセラミックであ
る。これらのセラミックの熱膨張係数は、一般に、金属
の二分の一乃至三分の一程度であり、温度が上昇した場
合の寸法の伸びは非常に小さい。このため、これらを用
いてセラミックベース52を形成することによって、モ
ードホッピングによる発振波長の変動は起こりにくくな
り、出力モードは安定する。
That is, 46% Al 2 O 3 and 45%
Ceramic containing the TiO 2, 65% of the SiO 2 25% CaO and ceramic consisting of 10% Al 2 O 3, 49% of SiO 2, 43% of the Al 2 O 3, 6% of M
These are ceramics containing gO, ceramics composed of a composite of AlN and BN, and ceramics composed of 96% BN. The coefficient of thermal expansion of these ceramics is generally about one-half to one-third that of metals, and the dimensional elongation when temperature rises is very small. Therefore, by forming the ceramic base 52 using these, the oscillation wavelength is less likely to change due to mode hopping, and the output mode is stabilized.

【0060】また、図12に示すように、セラミックベ
ース52の先端部には、SUS材からなる蓋部材66が
ねじで固定され、この蓋部材66に接するように、同じ
くSUS材からなるミラーヨーイング調整カム50が設
けられている。そして、出力ミラーホルダー46に設け
られたミラーヨーイング調整カムフォロア48は、前述
のように出力ミラー予圧ばね65によって、このミラー
ヨーイング調整カム50のカム面50aに押し当てられ
ている。したがって、温度が上昇して、ミラーヨーイン
グ調整カム50の光軸方向の寸法は多少伸びるが、ミラ
ーヨーイング調整カム50はセラミックベース52先端
を基準として、セラミックベースの伸びる方向とは反対
の方向へ伸びる。このため、温度が上昇してセラミック
ベース52の寸法が多少伸びたとしても、ミラーヨーイ
ング調整カム50の伸びが、これを打ち消すように作用
する。温度が低下して、各部材の寸法が縮む場合には、
同様に、寸法の変動を打ち消すよう作用する。
As shown in FIG. 12, a lid member 66 made of SUS material is fixed to the tip of the ceramic base 52 with screws, and mirror yawing made of SUS material is also in contact with the lid member 66. An adjustment cam 50 is provided. The mirror yawing adjustment cam follower 48 provided on the output mirror holder 46 is pressed against the cam surface 50a of the mirror yawing adjustment cam 50 by the output mirror preload spring 65 as described above. Therefore, although the temperature rises and the dimension of the mirror yawing adjustment cam 50 in the optical axis direction expands to some extent, the mirror yawing adjustment cam 50 extends in a direction opposite to the extending direction of the ceramic base with the tip of the ceramic base 52 as a reference. . Therefore, even if the temperature rises and the dimension of the ceramic base 52 expands to some extent, the expansion of the mirror yawing adjustment cam 50 acts to cancel it. If the temperature decreases and the dimensions of each member shrink,
Similarly, it acts to counteract dimensional variations.

【0061】セラミックは熱膨張係数が小さいとはい
え、完全にゼロではないため、温度が変動した場合にセ
ラミックベース52の寸法の変動を完全に抑えることは
困難である。そこで、図16に示すように、セラミック
ベース52の代わりに、結晶ホルダー77と一体のベー
ス部材120を設け、これを熱伝導率の高い銅などの金
属で形成することもできる。その場合には、ベース部材
120の周囲に断熱材121を設けて、外部との熱の出
入りを遮断する。このようにすると、結晶ホルダー77
とベース部材120は、サーミスタ112及びペルチェ
クーラー102によって温度制御がなされ、したがっ
て、レーザー結晶43と出力ミラー45との距離の温度
変動は防止され、一定に保たれる。
Although the coefficient of thermal expansion of ceramics is small, it is not completely zero. Therefore, it is difficult to completely suppress the dimensional fluctuation of the ceramic base 52 when the temperature fluctuates. Therefore, as shown in FIG. 16, instead of the ceramic base 52, a base member 120 integrated with the crystal holder 77 may be provided and formed of a metal such as copper having a high thermal conductivity. In that case, a heat insulating material 121 is provided around the base member 120 to block heat from entering and exiting from the outside. In this way, the crystal holder 77
The temperature of the base member 120 is controlled by the thermistor 112 and the Peltier cooler 102, so that the temperature variation of the distance between the laser crystal 43 and the output mirror 45 is prevented and kept constant.

【0062】尚、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内で種々の変更が可能であ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made within the scope of the gist thereof.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、レーザーダイオードが発したレーザー光
を、光学手段によって光検出手段へ導き、その出力を用
いてレーザーダイオードへの供給電流を制御するので、
レーザーダイオードから発せられるレーザー光の出力は
略一定に保たれ、したがって、これを受けて励起される
レーザー結晶は、安定してレーザー光を発する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the laser light emitted from the laser diode is guided to the light detecting means by the optical means, and the output thereof is used to supply the current to the laser diode. Control
The output of the laser light emitted from the laser diode is kept substantially constant, so that the laser crystal excited by receiving the laser light stably emits the laser light.

【0064】請求項2記載の発明によれば、光学手段と
して、又は光学手段の一部として、ハーフミラーを用い
ることにより、ハーフミラーを通過して前方へ達した光
の反射光が光検出手段に達することがなくなるため、レ
ーザーダイオードへの供給電流の制御の精度が向上し、
したがって、これを受けて励起されるレーザー結晶は、
より安定してレーザー光を発する。
According to the second aspect of the present invention, by using the half mirror as the optical means or as a part of the optical means, the reflected light of the light which has passed through the half mirror and reaches the front side is the light detecting means. Since it does not reach, the accuracy of controlling the supply current to the laser diode is improved,
Therefore, the laser crystal excited in response to this is
It emits laser light more stably.

【0065】請求項3記載の発明によれば、レーザーダ
イオードは、作動状態で発熱する冷却手段を冷却して高
温になるのを防止するので、レーザー光の出力及び波長
の変動を抑えることができ、しかも、この冷却手段への
供給電流も制御するので、より高い精度で温度を一定に
保つことができる。
According to the third aspect of the invention, since the laser diode cools the cooling means that generates heat in the operating state to prevent the temperature from becoming high, it is possible to suppress fluctuations in the laser light output and wavelength. Moreover, since the current supplied to the cooling means is also controlled, the temperature can be kept constant with higher accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかるレーザー装置の全体構成を示す
一部切り欠き斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an overall configuration of a laser device according to the present invention.

【図2】図1の励起部を拡大して示した一部切り欠き斜
視図である。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the excitation part of FIG. 1 in an enlarged manner.

【図3】図1の共振部を拡大して示した一部切り欠き斜
視図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing an enlarged resonance portion of FIG.

【図4】図1の出力ミラーホルダーと、このホルダーに
設けられているミラーピッチング調整カムフォロア及び
ミラーヨーイング調整カムフォロアを示した斜視図、及
び図1の出力ミラーホルダーに対応して規定した光軸及
びこれに垂直な二つの軸の関係を示す図である。
4 is a perspective view showing an output mirror holder of FIG. 1 and a mirror pitching adjustment cam follower and a mirror yawing adjustment cam follower provided in the holder, and an optical axis defined corresponding to the output mirror holder of FIG. It is a figure which shows the relationship of two axes perpendicular | vertical to this.

【図5】共振部の概略水平断面図である。FIG. 5 is a schematic horizontal sectional view of a resonance part.

【図6】出力ミラーホルダーの部分を光軸前方から見た
概略図である。
FIG. 6 is a schematic view of a portion of an output mirror holder as seen from the front of the optical axis.

【図7】対物レンズ及び対物レンズホルダーの部分を光
軸方向前方から見た図である。
FIG. 7 is a diagram of a part of an objective lens and an objective lens holder as viewed from the front in the optical axis direction.

【図8】セラミックベースの周囲に設けられた円筒状の
対物レンズ調整カムの側面図、及び対物レンズ調整カム
を転回した状態を示す展開図である。
FIG. 8 is a side view of a cylindrical objective lens adjustment cam provided around the ceramic base, and a development view showing a state in which the objective lens adjustment cam is rotated.

【図9】活性炭フィルターの装着方法を示した分解図で
ある。
FIG. 9 is an exploded view showing a method of mounting an activated carbon filter.

【図10】図1及び図2に示す励起部の構成を一部省略
して示した概略垂直断面図である。
FIG. 10 is a schematic vertical cross-sectional view in which the configuration of the excitation unit shown in FIGS. 1 and 2 is partially omitted.

【図11】図10とは異なる配置でフォトディテクタを
設けた実施例を示す励起部の概略垂直断面図である。
FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view of an excitation unit showing an embodiment in which a photodetector is provided in an arrangement different from that in FIG.

【図12】レーザー装置の共振部の構成を示す概略垂直
断面図である。
FIG. 12 is a schematic vertical cross-sectional view showing the configuration of a resonator of a laser device.

【図13】セラミックベースと、この切り欠き部に挿入
される熱伝導板との位置関係を示す概略斜視図である。
FIG. 13 is a schematic perspective view showing a positional relationship between a ceramic base and a heat conduction plate inserted in the cutout portion.

【図14】レーザー結晶を直接結晶ホルダーに接着する
方法を示した概略垂直断面図である。
FIG. 14 is a schematic vertical sectional view showing a method of directly bonding a laser crystal to a crystal holder.

【図15】レーザー結晶を、専用のキャップを用いて結
晶ホルダーに装着する方法を示した概略垂直断面図であ
る。
FIG. 15 is a schematic vertical sectional view showing a method of mounting a laser crystal on a crystal holder by using a special cap.

【図16】ブース部材を結晶ホルダーと熱的に一体とし
て、ブース部材の周囲に断熱部材を被せた実施例の概略
垂直断面図である。
FIG. 16 is a schematic vertical sectional view of an example in which a booth member is thermally integrated with a crystal holder and a heat insulating member is covered around the booth member.

【図17】一般的なレーザー装置の原理図である。FIG. 17 is a principle diagram of a general laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レーザー装置 11 励起部 12 共振部 20 レーザーダイオード(LD) 21 LDホルダー 22 フォトディテクタ 23 コリメートレンズ 24 ビームスプリッタ 25 LD用ペルチェクーラー 26 LD用冷却板 27 セラミックサブベース 28 棒状ばね 29 棒状ばね保持用コマ 30 LD用熱伝導板 31 放熱シェル 40 対物レンズ 41 対物レンズホルダー 42 対物レンズ調整カム 43 レーザー結晶 44 高調波発生素子 45 出力ミラー 46 出力ミラーホルダー 47 ミラーピッチング調整カムフォロア 48 ミラーヨーイング調整カムフォロア 49 ミラーピッチング調整カム 50 ミラーヨーイング調整カム 51 赤外フィルタ 52 セラミックベース 61〜64 カムフォロアガイド溝 65 出力予圧ばね 66 蓋部材 70a〜70c 切り込み 71a〜70c 片持ばね 72a〜72c 凸部 73a〜73c 対物レンズ調整カムフォロア 74a〜74c カムフォロアガイド溝 75 対物レンズ予圧ばね 76、78 キャップ 77 結晶ホルダー 80、83、113 ゲイン調整部 81 パワー制御部 82、112 サーミスタ 84、114 温度制御部 85 全反射ミラー 90 基準シェル押付ばね 91 ばね押付ねじ 100a、100b 結晶用熱伝導板 101 熱伝導板 102 結晶用ペルチェクーラー 110a、110b 切り込み 120 金属製ベース部材 121 断熱材 130 銀ペースト 131 金属製キャップ 140 活性炭フィルタ 141 ホルダー 142 蓋部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Laser device 11 Excitation part 12 Resonance part 20 Laser diode (LD) 21 LD holder 22 Photodetector 23 Collimating lens 24 Beam splitter 25 LD Peltier cooler 26 LD cooling plate 27 Ceramic sub-base 28 Rod spring 29 Rod-shaped spring holding piece 30 Heat conduction plate for LD 31 Heat dissipation shell 40 Objective lens 41 Objective lens holder 42 Objective lens adjustment cam 43 Laser crystal 44 Harmonic generator 45 Output mirror 46 Output mirror holder 47 Mirror pitching adjustment cam follower 48 Mirror yawing adjustment cam follower 49 Mirror pitching adjustment cam 50 Mirror yawing adjustment cam 51 Infrared filter 52 Ceramic base 61 to 64 Cam follower guide groove 65 Output preload spring 66 Lid member 7 a-70c Cut 71a-70c Cantilever spring 72a-72c Convex part 73a-73c Objective lens adjustment cam follower 74a-74c Cam follower guide groove 75 Objective lens preload spring 76, 78 Cap 77 Crystal holder 80, 83, 113 Gain adjusting part 81 Power Control unit 82, 112 Thermistor 84, 114 Temperature control unit 85 Total reflection mirror 90 Reference shell pressing spring 91 Spring pressing screw 100a, 100b Crystal heat conduction plate 101 Heat conduction plate 102 Crystal Peltier cooler 110a, 110b Notch 120 Metal base Member 121 Heat insulating material 130 Silver paste 131 Metal cap 140 Activated carbon filter 141 Holder 142 Lid member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/094 3/109 (72)発明者 福山 龍治 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 斎藤 吉正 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 新 日本製鐵株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01S 3/094 3/109 (72) Inventor Ryuji Fukuyama 2-6-3 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Steel Corporation (72) Inventor Yoshimasa Saito 2-3-6 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Steel Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励起用のレーザー光を発するレーザーダ
イオードからレーザー媒質にレーザー光を照射し、励起
された当該レーザー媒質が発するレーザー光又はその高
調波を共振させて外部へ取り出すレーザー装置におい
て、 前記レーザーダイオードが発するレーザー光の出力を検
出する光検出手段と、 前記レーザーダイオードが発するレーザー光の一部を前
記光検出手段に導く光学手段と、 前記光検出手段からの検出信号に基づいて前記レーザー
ダイオードに供給する電流を制御するレーザーダイオー
ド制御手段と、 を具備することを特徴とするレーザー装置。
1. A laser device for irradiating a laser medium to a laser medium from a laser diode which emits a laser beam for excitation, and resonating the laser beam emitted by the excited laser medium or a harmonic thereof to the outside, Light detection means for detecting the output of the laser light emitted by the laser diode, optical means for guiding a part of the laser light emitted by the laser diode to the light detection means, and the laser based on the detection signal from the light detection means A laser device comprising: a laser diode control means for controlling a current supplied to the diode.
【請求項2】 前記光学手段には、レーザー光の一部を
略直角に反射するハーフミラーを含んでいることを特徴
とする請求項1記載のレーザー装置。
2. The laser device according to claim 1, wherein the optical means includes a half mirror that reflects a part of the laser light at a substantially right angle.
【請求項3】 前記レーザーダイオードと前記光検出手
段を、両者が熱的に一体となるよう保持する保持手段
と、 電流を供給することによって前記保持手段から熱を吸収
し、外部へ放熱する冷却手段と、 前記保持手段の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段からの検出信号に基づいて前記冷却手
段への供給電流を制御する冷却制御手段と、 を具備することを特徴とする請求項1又は2記載のレー
ザー装置。
3. A holding means for holding the laser diode and the light detecting means so as to be thermally integrated with each other, and a cooling for absorbing heat from the holding means by supplying an electric current and radiating the heat to the outside. Means, temperature detecting means for detecting the temperature of the holding means, and cooling control means for controlling a current supplied to the cooling means based on a detection signal from the temperature detecting means. The laser device according to claim 1 or 2.
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