JPH08220406A - 恒温ホルダーおよびこれを用いた光学装置 - Google Patents
恒温ホルダーおよびこれを用いた光学装置Info
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- JPH08220406A JPH08220406A JP2542895A JP2542895A JPH08220406A JP H08220406 A JPH08220406 A JP H08220406A JP 2542895 A JP2542895 A JP 2542895A JP 2542895 A JP2542895 A JP 2542895A JP H08220406 A JPH08220406 A JP H08220406A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度特性が良好で信頼性の高い光学装置およ
び、これに用いられ温度勾配がなく、応答性の高い恒温
ホルダーを提供する。 【構成】 本発明の第１の恒温ホルダーの特徴は、中空
ヒートパイプ１と、前記中空ヒートパイプの外側に熱的
に接触せしめられ、加熱または冷却を行う温度制御手段
２とを具備し、前記中空ヒートパイプの中空部に配設さ
れる対象物３を恒温保持するように構成したことにあ
る。
び、これに用いられ温度勾配がなく、応答性の高い恒温
ホルダーを提供する。 【構成】 本発明の第１の恒温ホルダーの特徴は、中空
ヒートパイプ１と、前記中空ヒートパイプの外側に熱的
に接触せしめられ、加熱または冷却を行う温度制御手段
２とを具備し、前記中空ヒートパイプの中空部に配設さ
れる対象物３を恒温保持するように構成したことにあ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、恒温ホルダーおよびこ
れを用いた光学装置に係り、特に、光学素子の恒温制御
構造に関する。
れを用いた光学装置に係り、特に、光学素子の恒温制御
構造に関する。
【０００２】
【従来技術】温度によって特性が大きく異なる非線形光
学結晶を用いた光学素子においては、特性の安定化のた
めに常に一定温度を維持することができるように、いろ
いろな方法で恒温制御がなされている。
学結晶を用いた光学素子においては、特性の安定化のた
めに常に一定温度を維持することができるように、いろ
いろな方法で恒温制御がなされている。
【０００３】例えば、図５に示すように、ＳＨＧ（第二
高調波発生）結晶の屈折率を一定にするためにペルチェ
素子１３３をＳＨＧ結晶１２５の下に配設している。ま
た光源として用いられているレーザダイオード１１３に
ついても、下からペルチェ素子１３１によって温度制御
を行うようにしている（特開平４−３１６３８６号公
報）。１２７は基本波、１１７はモードマチックレン
ズ、１２９は第２高調波であり、１３７，１３９は球面
波である。この方法では結晶の下面からのみ恒温化して
いるため、結晶の厚み方向に温度勾配ができてしまう。
また、ＳＨＧ結晶が、モード分散型や疑似位相整合型
（ＱＰＭ）の場合、１０-3℃程度の温度勾配でも問題に
なる。また複屈折率方式のバルク結晶の場合でもニオブ
酸カリウム（ＫＮｂＯ3 ）などは屈折率の温度変化が１
×１０-4／℃と大きく精密な温度制御が必要となる。こ
の場合も結晶を一面から冷却すると温度勾配ができて位
相整合がとれないとい問題がある。
高調波発生）結晶の屈折率を一定にするためにペルチェ
素子１３３をＳＨＧ結晶１２５の下に配設している。ま
た光源として用いられているレーザダイオード１１３に
ついても、下からペルチェ素子１３１によって温度制御
を行うようにしている（特開平４−３１６３８６号公
報）。１２７は基本波、１１７はモードマチックレン
ズ、１２９は第２高調波であり、１３７，１３９は球面
波である。この方法では結晶の下面からのみ恒温化して
いるため、結晶の厚み方向に温度勾配ができてしまう。
また、ＳＨＧ結晶が、モード分散型や疑似位相整合型
（ＱＰＭ）の場合、１０-3℃程度の温度勾配でも問題に
なる。また複屈折率方式のバルク結晶の場合でもニオブ
酸カリウム（ＫＮｂＯ3 ）などは屈折率の温度変化が１
×１０-4／℃と大きく精密な温度制御が必要となる。こ
の場合も結晶を一面から冷却すると温度勾配ができて位
相整合がとれないとい問題がある。
【０００４】また非線形光学結晶を円筒形のセルで囲
み、セル側壁内に恒温水を流して結晶を均熱恒温化する
方法も提案されている（実開昭６０−５９２２５号公
報）。この構造では対象物を囲むように恒温化している
ので、温度勾配の問題はあまりないが、恒温水の装置が
必要であり、小型化が困難である。また立上がりに時間
がかかるという問題もある。
み、セル側壁内に恒温水を流して結晶を均熱恒温化する
方法も提案されている（実開昭６０−５９２２５号公
報）。この構造では対象物を囲むように恒温化している
ので、温度勾配の問題はあまりないが、恒温水の装置が
必要であり、小型化が困難である。また立上がりに時間
がかかるという問題もある。
【０００５】さらにまた図６に示すように円板状ホルダ
１０３の中心に穴をあけ薄板状の非線形光学結晶１０２
や固体レーザ媒質を埋め込み、円板の底面に穴付ペルチ
ェ素子１０４を配設し温度制御を行うようにした構造も
提案されている（特開平５−４１５５７号）。１０１は
レーザ光、１０５は穴付きヒートシンクである。この構
造では対象物をホルダが囲んでいるため、薄板状結晶な
どではよいが光路の長いものやバルクでは温度勾配が問
題になる。またホルダーの熱容量が大きいため、応答速
度に制限されるという問題もある。
１０３の中心に穴をあけ薄板状の非線形光学結晶１０２
や固体レーザ媒質を埋め込み、円板の底面に穴付ペルチ
ェ素子１０４を配設し温度制御を行うようにした構造も
提案されている（特開平５−４１５５７号）。１０１は
レーザ光、１０５は穴付きヒートシンクである。この構
造では対象物をホルダが囲んでいるため、薄板状結晶な
どではよいが光路の長いものやバルクでは温度勾配が問
題になる。またホルダーの熱容量が大きいため、応答速
度に制限されるという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の方
法においては、いずれも結晶の厚み方向に温度勾配がで
きてしまうという問題あるいは温度制御の応答性が十分
ではないという問題がある。
法においては、いずれも結晶の厚み方向に温度勾配がで
きてしまうという問題あるいは温度制御の応答性が十分
ではないという問題がある。
【０００７】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、温度特性が良好で信頼性の高い光学装置および、こ
れに用いられ温度勾配がなく、応答性の高い恒温ホルダ
ーを提供することを目的とする。
で、温度特性が良好で信頼性の高い光学装置および、こ
れに用いられ温度勾配がなく、応答性の高い恒温ホルダ
ーを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１の恒
温ホルダーの特徴は、中空ヒートパイプと、前記中空ヒ
ートパイプの外側に熱的に接触せしめられ、加熱または
冷却を行う温度制御手段とを具備し、前記中空ヒートパ
イプの中空部に配設される対象物を恒温保持するように
構成したことにある。
温ホルダーの特徴は、中空ヒートパイプと、前記中空ヒ
ートパイプの外側に熱的に接触せしめられ、加熱または
冷却を行う温度制御手段とを具備し、前記中空ヒートパ
イプの中空部に配設される対象物を恒温保持するように
構成したことにある。
【０００９】本発明の第２の恒温ホルダーの特徴は、中
空ヒートパイプと、前記中空ヒートパイプの一端側に熱
的に接触せしめられ、前記中空ヒートパイプ内に設置さ
れる対象物の軸上の点を中心とする穴を具備したペルチ
ェ素子とを具備し、前記中空ヒートパイプの中空部に配
設される対象物を恒温保持するように構成したことにあ
る。
空ヒートパイプと、前記中空ヒートパイプの一端側に熱
的に接触せしめられ、前記中空ヒートパイプ内に設置さ
れる対象物の軸上の点を中心とする穴を具備したペルチ
ェ素子とを具備し、前記中空ヒートパイプの中空部に配
設される対象物を恒温保持するように構成したことにあ
る。
【００１０】本発明の第３の光学装置の特徴は、中空ヒ
ートパイプと、前記中空ヒートパイプの中空部に配設さ
れた光学素子と、前記中空ヒートパイプの外側に熱的に
接触せしめられ、加熱または冷却を行う温度制御手段と
を具備したことにある。
ートパイプと、前記中空ヒートパイプの中空部に配設さ
れた光学素子と、前記中空ヒートパイプの外側に熱的に
接触せしめられ、加熱または冷却を行う温度制御手段と
を具備したことにある。
【００１１】本発明の第４の光学装置の特徴は、中空ヒ
ートパイプと、前記中空ヒートパイプの中空部に配設さ
れた光学素子と、前記中空ヒートパイプの一端側に熱的
に接触せしめられ、前記光学素子の光軸上の点を中心と
する穴を具備したペルチェ素子とを具備したことにあ
る。
ートパイプと、前記中空ヒートパイプの中空部に配設さ
れた光学素子と、前記中空ヒートパイプの一端側に熱的
に接触せしめられ、前記光学素子の光軸上の点を中心と
する穴を具備したペルチェ素子とを具備したことにあ
る。
【００１２】
【作用】ヒートパイプは熱伝導率が極めて高く、さらに
その中空部に恒温保持すべき対象物を配置しているた
め、結晶材料の厚み方向、長さ方向の温度勾配もなく、
極めて応答性よく対象物を恒温保持することが可能とな
る。
その中空部に恒温保持すべき対象物を配置しているた
め、結晶材料の厚み方向、長さ方向の温度勾配もなく、
極めて応答性よく対象物を恒温保持することが可能とな
る。
【００１３】本発明の第２によれば、中空ヒートパイプ
の一端側に熱的に接触せしめられ、前記光学素子の光軸
上の点を中心とする穴を具備したペルチェ素子とを具備
しているため、さらに効率よく温度制御を行うことが可
能となる。
の一端側に熱的に接触せしめられ、前記光学素子の光軸
上の点を中心とする穴を具備したペルチェ素子とを具備
しているため、さらに効率よく温度制御を行うことが可
能となる。
【００１４】さらにまた本発明の第３および第４によれ
ば、外乱熱による中空ヒートパイプの伸縮がないため、
光学素子、光共振器の支持体として、この中空ヒートパ
イプを用い、これに固定しても、位置ずれが生じたりす
ることもなく、極めて温度特性の良好な光学装置を提供
することが可能となる。
ば、外乱熱による中空ヒートパイプの伸縮がないため、
光学素子、光共振器の支持体として、この中空ヒートパ
イプを用い、これに固定しても、位置ずれが生じたりす
ることもなく、極めて温度特性の良好な光学装置を提供
することが可能となる。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００１６】この光学装置は、図１に示すように、外径
８mm、内径３．６mm、長さ３０mmの角型の中空ヒートパ
イプ１と、この下面に熱接触するように配設されたペル
チェ素子２と、この中空ヒートパイプの軸芯が光軸に一
致するようにこの中空ヒートパイプ１内に固定された非
線形光学素子３と、中空ヒートパイプ１の端縁部にとり
つけられた温度センサ４と、この温度センサ４の出力に
応じて前記ペルチェ素子２への供給電流を制御する温度
コントローラ５とから構成され、前記非線形光学素子３
の温度を設定値に維持し、中空ヒートパイプ１の軸芯に
添って、光を射出するように構成されたことを特徴とす
る。ここで中空ヒートパイプ１としては三菱電線工業の
電力半導体冷却用ヒートパイプを用い、熱抵抗は０．０
２６であった。 この非線形光学素子は、前記電流の方
向の制御および供給電流の制御により、−３０℃から１
００℃の間で、所望の値に維持することができるように
なっている。
８mm、内径３．６mm、長さ３０mmの角型の中空ヒートパ
イプ１と、この下面に熱接触するように配設されたペル
チェ素子２と、この中空ヒートパイプの軸芯が光軸に一
致するようにこの中空ヒートパイプ１内に固定された非
線形光学素子３と、中空ヒートパイプ１の端縁部にとり
つけられた温度センサ４と、この温度センサ４の出力に
応じて前記ペルチェ素子２への供給電流を制御する温度
コントローラ５とから構成され、前記非線形光学素子３
の温度を設定値に維持し、中空ヒートパイプ１の軸芯に
添って、光を射出するように構成されたことを特徴とす
る。ここで中空ヒートパイプ１としては三菱電線工業の
電力半導体冷却用ヒートパイプを用い、熱抵抗は０．０
２６であった。 この非線形光学素子は、前記電流の方
向の制御および供給電流の制御により、−３０℃から１
００℃の間で、所望の値に維持することができるように
なっている。
【００１７】かかる構成によれば、高速で所望の温度に
維持することができる上、温度勾配もなく均一であるた
め、高精度に恒温化することができ安定な出力を得るこ
とができる。
維持することができる上、温度勾配もなく均一であるた
め、高精度に恒温化することができ安定な出力を得るこ
とができる。
【００１８】なお、前記実施例では角型ヒートパイプを
用いたが円形のヒートパイプでもよいことはいうまでも
ない。
用いたが円形のヒートパイプでもよいことはいうまでも
ない。
【００１９】また、非線形光学材料光学素子は、固定す
ることなく着脱自在にとりつけるようにし、角型の中空
ヒートパイプ１と、この下面に熱接触するように配設さ
れたペルチェ素子２と、中空ヒートパイプ１の端縁部に
とりつけられた温度センサ４と、この温度センサ４の出
力に応じて前記ペルチェ素子２への供給電流を制御する
温度コントローラ５とから構成される恒温ホルダとして
種々の対象物の恒温保持に適用可能であることはいうま
でもない。
ることなく着脱自在にとりつけるようにし、角型の中空
ヒートパイプ１と、この下面に熱接触するように配設さ
れたペルチェ素子２と、中空ヒートパイプ１の端縁部に
とりつけられた温度センサ４と、この温度センサ４の出
力に応じて前記ペルチェ素子２への供給電流を制御する
温度コントローラ５とから構成される恒温ホルダとして
種々の対象物の恒温保持に適用可能であることはいうま
でもない。
【００２０】さらにまた、非線形光学素子は、非線形光
学材料（ＮＬＯ）のみでもよいし、非線形光学材料と半
導体レーザ、半導体レーザのみ、半導体レーザとＮｄ：
ＹＡＧなどのレーザ媒体と非線形光学材料、高調波発生
のレーザ共振器など、他の光学素子にも適用可能であ
る。
学材料（ＮＬＯ）のみでもよいし、非線形光学材料と半
導体レーザ、半導体レーザのみ、半導体レーザとＮｄ：
ＹＡＧなどのレーザ媒体と非線形光学材料、高調波発生
のレーザ共振器など、他の光学素子にも適用可能であ
る。
【００２１】さらに、前記実施例では加熱冷却手段とし
てペルチェ素子を用いたが、ペルチェ素子に限定される
ことなく、ヒータ、冷凍器などでもよい。またこのペル
チェ素子は着脱自在に中空ヒートパイプにとりつけるよ
うにしてもよい。
てペルチェ素子を用いたが、ペルチェ素子に限定される
ことなく、ヒータ、冷凍器などでもよい。またこのペル
チェ素子は着脱自在に中空ヒートパイプにとりつけるよ
うにしてもよい。
【００２２】また温度センサとしてはサーミスタ、白金
抵抗、熱電対など適宜採用可能である。
抵抗、熱電対など適宜採用可能である。
【００２３】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。
る。
【００２４】この光学装置は、円筒状の中空ヒートパイ
プ１１と、この外周に巻回されたヒータ１２と、この中
空ヒートパイプ１１の軸芯が光軸に一致するようにこの
中空ヒートパイプ１１内に固定された非線形材料結晶１
３と、中空ヒートパイプ１１の端縁部にとりつけられた
温度センサ１４と、この温度センサ１４の出力に応じて
前記ヒータ１２への供給電流を制御する温度コントロー
ラ１５とから構成され、前記非線形光学結晶１３の温度
を設定値に維持し、中空ヒートパイプ１の軸芯に添っ
て、前記非線形光学結晶１３から光を射出するように構
成されたことを特徴とする。
プ１１と、この外周に巻回されたヒータ１２と、この中
空ヒートパイプ１１の軸芯が光軸に一致するようにこの
中空ヒートパイプ１１内に固定された非線形材料結晶１
３と、中空ヒートパイプ１１の端縁部にとりつけられた
温度センサ１４と、この温度センサ１４の出力に応じて
前記ヒータ１２への供給電流を制御する温度コントロー
ラ１５とから構成され、前記非線形光学結晶１３の温度
を設定値に維持し、中空ヒートパイプ１の軸芯に添っ
て、前記非線形光学結晶１３から光を射出するように構
成されたことを特徴とする。
【００２５】この光学装置によっても前記第１の実施例
と同様に、応答性が良好で安定な光出力を得ることが可
能となる。
と同様に、応答性が良好で安定な光出力を得ることが可
能となる。
【００２６】次に本発明の第３の実施例について説明す
る。
る。
【００２７】この光学装置は、円筒状の中空ヒートパイ
プ２１と、中空ヒートパイプの軸心と中心が一致するよ
うな穴を具備してなり、この中空ヒートパイプ２１の両
端面に熱接触せしめられた円盤状のペルチェ素子からな
る加熱冷却手段２２と、この中空ヒートパイプ２１の軸
芯が光軸に一致するようにこの中空ヒートパイプ２１内
に固定された半導体レーザ２３ａとレンズ２３ｂとＳＨ
Ｇ結晶２３ｃとからなる光学系２３と、中空ヒートパイ
プ２１の周面の一部にとりつけられた温度センサ２４
と、この温度センサ２４の出力に応じて前記加熱冷却手
段２２への供給電流を制御する温度コントローラ２５と
から構成され、前記光学系２３の温度を設定値に維持
し、中空ヒートパイプ２１の軸芯に添って、前記光学系
２３から光を射出するように構成されたことを特徴とす
る。
プ２１と、中空ヒートパイプの軸心と中心が一致するよ
うな穴を具備してなり、この中空ヒートパイプ２１の両
端面に熱接触せしめられた円盤状のペルチェ素子からな
る加熱冷却手段２２と、この中空ヒートパイプ２１の軸
芯が光軸に一致するようにこの中空ヒートパイプ２１内
に固定された半導体レーザ２３ａとレンズ２３ｂとＳＨ
Ｇ結晶２３ｃとからなる光学系２３と、中空ヒートパイ
プ２１の周面の一部にとりつけられた温度センサ２４
と、この温度センサ２４の出力に応じて前記加熱冷却手
段２２への供給電流を制御する温度コントローラ２５と
から構成され、前記光学系２３の温度を設定値に維持
し、中空ヒートパイプ２１の軸芯に添って、前記光学系
２３から光を射出するように構成されたことを特徴とす
る。
【００２８】なおこのペルチェ素子からなる加熱冷却手
段２２は、図４に要部拡大図を示すように、ドーナッツ
状のアルミナセラミックからなる熱交換基板２２ａ，２
２ｂと，これらの間に規則的に配列された電極（図示せ
ず）を介して挾持されたｐｎ素子対２２ｃとから構成さ
れている。
段２２は、図４に要部拡大図を示すように、ドーナッツ
状のアルミナセラミックからなる熱交換基板２２ａ，２
２ｂと，これらの間に規則的に配列された電極（図示せ
ず）を介して挾持されたｐｎ素子対２２ｃとから構成さ
れている。
【００２９】この光学装置によっても前記第１の実施例
と同様に、応答性が良好で安定な光出力を得ることが可
能となる。
と同様に、応答性が良好で安定な光出力を得ることが可
能となる。
【００３０】なお、前記実施例では、ペルチェ素子は中
空ヒートパイプの両端面に配設したが、一方の面のみで
もよい。
空ヒートパイプの両端面に配設したが、一方の面のみで
もよい。
【００３１】
【発明の効果】本発明の恒温ホルダーによれば、温度勾
配もなく、極めて応答性よく対象物を恒温保持すること
が可能となる。
配もなく、極めて応答性よく対象物を恒温保持すること
が可能となる。
【００３２】また本発明の光学装置によれば、インバー
合金などの低線膨脹係数の光共振器支持体を用いること
なく、極めて安定な出力を得ることが可能となる。
合金などの低線膨脹係数の光共振器支持体を用いること
なく、極めて安定な出力を得ることが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例の光学装置を示す図
【図２】本発明の第２の実施例の光学装置を示す図
【図３】本発明の第３の実施例の光学装置を示す図
【図４】同光学装置の一部拡大説明図
【図５】従来例の光学装置を示す図
【図６】従来例の光学装置を示す図
【符号の説明】 １ 中空ヒートパイプ ２ ペルチェ素子 ３ 非線形光学素子 ４ 温度センサ ５ 温度コントローラ １１ 中空ヒートパイプ １２ ヒータ １３ 非線形光学素子 １４ 温度センサ １５ 温度コントローラ ２１ 中空ヒートパイプ ２２ ペルチェ素子 ２３ 非線形光学素子 ２４ 温度センサ ２５ 温度コントローラ １０１ レーザ光 １０２ 非線形光学結晶 １０３ 円板状ホルダ １０５ 穴付きヒートシンク １１３ レーザダイオード １１７ モードマチックレンズ １２５ ＳＨＧ結晶 １２７ 基本波 １２９ 第２高調波 １３３ ペルチェ素子 １３１ ペルチェ素子 １３７ 球面波 １３９ 球面波
Claims (4)
- 【請求項１】 中空ヒートパイプと前記中空ヒートパイ
プの外側に熱的に接触せしめられ、加熱または冷却を行
う温度制御手段とを具備し、 前記中空ヒートパイプの中空部に配設される対象物を恒
温保持するように構成したことを特徴とする恒温ホルダ
ー。 - 【請求項２】 中空ヒートパイプと前記中空ヒートパイ
プの一端側に熱的に接触せしめられ、前記中空ヒートパ
イプ内に設置される対象物の軸上の点を中心とする穴を
具備したペルチェ素子とを具備し、 前記中空ヒートパイプの中空部に配設される対象物を恒
温保持するように構成したことを特徴とする恒温ホルダ
ー。 - 【請求項３】 中空ヒートパイプと前記中空ヒートパイ
プの中空部に配設された光学素子と、 前記中空ヒートパイプの外側に熱的に接触せしめられ、
加熱または冷却を行う温度制御手段とを具備したことを
特徴とする光学装置。 - 【請求項４】 中空ヒートパイプと前記中空ヒートパイ
プの中空部に配設された光学素子と、 前記中空ヒートパイプの一端側に熱的に接触せしめら
れ、前記光学素子の光軸上の点を中心とする穴を具備し
たペルチェ素子とを具備したことを特徴とする光学装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2542895A JPH08220406A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 恒温ホルダーおよびこれを用いた光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2542895A JPH08220406A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 恒温ホルダーおよびこれを用いた光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08220406A true JPH08220406A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=12165704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2542895A Pending JPH08220406A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 恒温ホルダーおよびこれを用いた光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08220406A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003124553A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-25 | Topcon Corp | レーザ発振装置 |
| EP1398655A1 (de) * | 2002-09-06 | 2004-03-17 | Agfa-Gevaert AG | Temperierung eines Optikmoduls |
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-
1995
- 1995-02-14 JP JP2542895A patent/JPH08220406A/ja active Pending
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