JPH09162479A - 遠紫外レーザ装置とその制御方法 - Google Patents

遠紫外レーザ装置とその制御方法

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JPH09162479A
JPH09162479A JP31675295A JP31675295A JPH09162479A JP H09162479 A JPH09162479 A JP H09162479A JP 31675295 A JP31675295 A JP 31675295A JP 31675295 A JP31675295 A JP 31675295A JP H09162479 A JPH09162479 A JP H09162479A
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JP
Japan
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temperature
laser
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ktp crystal
far
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JP31675295A
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English (en)
Inventor
Kenji Kaneko
健二 金子
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 KTP結晶の動作温度最適化制御でUVレー
ザを高効率で安定して発振させる。 【解決手段】 KTP結晶4のグリーンレーザ部と、K
TP結晶4に指定の温度を印加するペルチェ素子3と、
グリーンレーザ部のレーザ光により励起され、UVレー
ザを発するUVレーザ装置において、UVレーザの出力
強度を検出する光検出素子7と、光検出素子7の出力を
印加した温度と対応させて記憶する記憶手段と、記憶手
段に記憶されている連続して印加した2種の温度に対す
るそれぞれのレーザの出力強度を比較し、極性を判定す
る比較手段と、比較手段の結果に基づきペルチェ素子3
に印加する温度を決定する演算手段とを具備したUVレ
ーザ装置。また、連続して印加した2種の温度のうち、
高い温度での出力強度が低い温度でのそれより大きい場
合、KTP結晶4に印加する温度を高くし、逆の場合は
低くすることにより遠紫外レーザの発振を制御する制御
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠紫外レーザに関
し、更に詳しくは遠紫外レーザ装置の構成とその発振出
力の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザ光を利用した技術の進歩は
著しいものがあり、これに伴いレーザ光源の短波長化、
即ち遠紫外レーザ(以下、「UVレーザ」と記す)が求
められると共に、その高出力化、高効率化、高安定性が
要求されてきている。
【0003】従来より、このレーザの短波長化は、長波
長のレーザ光を非線形光学結晶で構成された波長変換素
子に入射し、高調波発生の現象を利用して行ってきた。
しかしながら、従来の短波長化の方法のKTP結晶でグ
リーンレーザを発振し、これに基づきUVレーザを発生
する構成の装置では、KTP結晶の最適な動作温度が動
作環境温度、湿度、結晶変質等によって変動し、高出力
で安定したUVレーザ出力を得ることが困難であり、従
来よりKTP結晶の最適動作温度を制御することが行わ
れてきたが、種々課題を有していた。
【0004】つぎに、図4および図5を参照して、KT
P結晶を用いた従来のUVレーザの発振出力の制御構成
と制御方法の一例について説明する。図4はKTP結晶
の温度とUVレーザ出力の関係を示す図であり、図5は
従来のUVレーザの出力制御のブロック図である。
【0005】まず、図4はKTP結晶4の温度とUVレ
ーザ出力との関係を示し、曲線aが表すように、KTP
結晶4の温度が42.8度でUVレーザ出力は最大とな
る。しかし、上述したようにこの最適な動作温度は動作
環境温度、湿度、結晶変質等によって変動するものであ
って、常に最適な動作温度を監視し、その温度に合わせ
込むことが必要となっている。尚、UVレーザ出力は基
準化された無次元の値として表示されている。
【0006】従来のUVレーザの制御構成は図5に示す
ように、差動増幅器1、ペルチェ素子3の駆動回路2、
KTP結晶4、サーミスタ5、UVレーザ発振器6、オ
ートパワーコントロール(APC)13、および基準温
度設定部14等を具備して構成されている。
【0007】KTP結晶4の温度は、差動増幅器1から
の制御電圧を駆動回路2に入力し、実際に温度を定める
ペルチェ素子3を駆動してKTP結晶4を加熱し、或い
は吸熱して制御される。KTP結晶4の温度はサーミス
タ5で検出されて差動増幅器1の一端に入力され、ま
た、他の入力端にはKTP結晶4を目的の温度にする基
準電圧が基準温度設定部14より入力されて、KTP結
晶4を目的の温度に制御する。
【0008】この手順によりKTP結晶4を最適の動作
温度にすることができるが、前述したようにこの最適動
作温度は動作環境温度、湿度、結晶変質等によって変動
するものであって、常に制御動作をさせておくことが必
要となる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明はKT
P結晶の最適動作温度の動作環境温度、湿度、結晶変質
による変動に自動的に追随して、常にKTP結晶を最適
動作温度に設定してUVレーザの出力パワーの安定化を
図ると共に、制御構成を簡潔にして小型、安価なUVレ
ーザ装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題に鑑
みなされたものであって、少なくとも、KTP結晶を含
んでなる緑色レーザ発振部と、KTP結晶に指定の温度
を印加するペルチェ素子と、緑色レーザ発振部から出力
される緑色レーザ光により励起され、遠紫外レーザ光を
発する遠紫外レーザ発振部とからなる遠紫外レーザ装置
において、遠紫外レーザ光の出力強度を検出する光検出
素子と、遠紫外レーザ光の出力強度に応じた光検出素子
の出力を、印加した温度と対応させて記憶する記憶手段
と、記憶手段に記憶されている、連続して印加した2種
の温度に対するそれぞれのレーザの出力強度を比較し、
極性を判定する比較手段と、比較手段の結果に基づきペ
ルチェ素子に印加する温度を決定する演算手段とを具備
した遠紫外レーザ装置を構成する。
【0011】また、前記遠紫外レーザ装置において、前
記比較手段による極性判定の結果に基づき、連続して印
加した2種の温度のうち、高い温度での出力強度が低い
温度での出力強度よりも大きい場合、KTP結晶に印加
する温度を高くし、一方、高い温度での出力強度が低い
温度での出力強度よりも小さい場合、KTP結晶に印加
する温度を低くすることにより遠紫外レーザの発振を制
御する制御方法を用いて上記課題を解決する。
【0012】KTP結晶の最適動作温度の動作環境温
度、湿度、結晶変質による変動に自動的に追随し、AG
C、APC等を除去した小型、安価な構成で、安定した
UVレーザが得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図1な
いし図3を参照して説明する。図1は本発明によるUV
レーザの出力制御のブロック図であり、図2はこのUV
レーザの出力制御方法を説明するための図であり、図3
はこのUVレーザの出力制御のフローチャートである。
【0014】本発明の実施の形態構成は図1に示すよう
に、差動増幅器1、ペルチェ素子3を駆動する駆動回路
2、KTP結晶4、サーミスタ5、UVレーザ発振器
6、光検出素子7、サンプルホールド回路(S/H)
9、アナログ−デジタル変換器(A/D)10、中央演
算装置(CPU)11、デジタル−アナログ変換器(D
/A)12を具備して構成されている。
【0015】KTP結晶4の温度は、差動増幅器1から
の制御電圧を駆動回路2に入力し、実際に温度を定める
ペルチェ素子3を駆動してKTP結晶4を加熱し、或い
は吸熱して制御される。KTP結晶4の温度はサーミス
タ5で検出されて差動増幅器1の一端に入力され、ま
た、他の入力端にはKTP結晶4を目的の温度にする基
準電圧が入力されて、KTP結晶4を目的の温度に制御
する。
【0016】ここで前記基準電圧の与え方について説明
すると、まず、KTP結晶4のSHG効果によるグリー
ンレーザ光は、UVレーザ発振器6に入力されUVレー
ザが発せられる。UVレーザの一部は光検出素子7に導
かれてその出力強度が検出され、S/H9でサンプリン
グされた後、次段のA/D10でデジタル値に変換され
てCPU11に入力される。これらデータとそのときの
設定温度とからCPU11はKTP結晶4に加える温度
を算出し、その温度に対応した電圧を出力し、次段のD
/A12でアナログ量に変換して基準電圧とする。ここ
で従来はAGCで光検出素子7の検出信号を調整してい
たが、本実施形態では、詳しくは後段で説明する本発明
の特徴から、このAGCを省くことができる。
【0017】つぎに、図2を参照して本発明によるUV
レーザの出力制御の方法について説明する。図2の曲線
aは図4に示したKTP結晶4の温度とUVレーザ出力
との関係と同じものである。
【0018】まず予め、CPU11でKTP結晶4が温
度Tになるように基準電圧を出力する。KTP結晶4の
温度がTのときのUVレーザ出力UV(T)を光検出器
7で測定しCPU11に記憶する。つぎに、僅かな温度
ΔTだけ高い温度T+ΔTでのUVレーザ出力UV(T
+ΔT)を光検出器7で測定し、その差ΔUV=UV
(T+ΔT)−UV(T)をCPU11で算出する。こ
のΔUVの値が正であれば動作温度Tは最適動作温度T
0 よりも低いと判断し、動作温度Tに一定温度を加え、
逆にΔUVの値が負であれば動作温度Tは最適動作温度
0 よりも高いと判断し、動作温度Tから一定温度を減
じて、再度この測定を行う。このプロセスを繰り返すこ
とにより、ΔUV=0に追い込むことができ、動作温度
Tは最適動作温度T0 とは一致し、KTP結晶4は最適
の温度で動作される。
【0019】この手順によりKTP結晶4を最適の動作
温度にすることができるが、前述したようにこの最適動
作温度は動作環境温度、湿度、結晶変質等によって変動
するものであって、常に制御動作をさせておくことが必
要であることは従来例と同じである。
【0020】上述した制御の流れを図3のフローチャー
トを参照して説明すると、初期のKTP結晶4の温度T
を設定する(符号21)。UVレーザの発振が安定した
後(符号22)、このときのUVレーザ出力UV(T)
を測定し記憶する(符号23)。つぎに、KTP結晶4
の温度をT+ΔTに設定し(符号24)、このときのU
Vレーザ出力UV(T+ΔT)を測定し記憶する(符号
25)。つぎにCPU11でUV(T+ΔT)とUV
(T)の大きさを比較する。即ちΔUV=UV(T+Δ
T)−UV(T)を演算し(符号26)、ΔUVの正、
負、零を判別し(符号27)、零であればT=T0 であ
ると判断し、現在の温度をTの儘にし(符号28)、符
号23に戻り制御を繰り返す。また、正であればT<T
0 であると判断し、現在の温度Tに一定温度を増加して
設定し(符号29)、一方、負であればT>T0 である
として、現在の温度Tから一定温度を減じて設定し(符
号30)、符号23に戻して制御を繰り返す。この方法
により制御温度を最適動作温度T0 に一致させてKTP
結晶4を動作させ、最適の状態でUVレーザを発振させ
ることができる。
【0021】尚、本発明によれば加える温度変化は僅か
な量であり、応答速度が速くなると共に、UVレーザの
出力変動も僅かで済む。また、上述したように応答速度
が速くなることに加えて、直前の僅かに離れた温度差で
の出力レベルを比較し、その極性に基づいて制御を行う
ため、他の要因による検出出力のレベル変動の影響を受
けることが少なくなる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したような構成と方法でKTP
結晶の温度制御をすることにより、動作環境温度や湿度
の変動、結晶変質により不安定であったUVレーザの出
力を高効率で安定したものにすることが可能になった。
【0023】また、エラー信号検出部におけるAGC等
の回路が不要となり、簡潔にして小型、安価なUVレー
ザを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるUVレーザの出力制御のブロッ
ク図である。
【図2】 本発明によるUVレーザの出力制御方法を説
明するための図である。
【図3】 本発明によるUVレーザの出力制御のフロー
チャートである。
【図4】 KPT結晶の温度とUVレーザ出力の関係を
示す図である。
【図5】 従来のUVレーザの出力制御のブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 差動増幅器 2 駆動回路 3 ペルチェ素子 4 KTP結晶 5 サーミスタ 6 UVレーザ発振器 7 光検出素子 9 S/H 10 A/D 11 CPU 12 D/A 13 APC 14 基準温度設定部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、 KTP結晶を含んでなる緑色レーザ発振部と、 前記KTP結晶に指定の温度を印加するペルチェ素子
    と、 前記緑色レーザ発振部から出力される緑色レーザ光によ
    り励起され、遠紫外レーザ光を発する遠紫外レーザ発振
    部とからなる遠紫外レーザ装置において、 前記遠紫外レーザ光の出力強度を検出する光検出素子
    と、 前記遠紫外レーザ光の出力強度に応じた前記光検出素子
    の出力を、印加した温度と対応させて記憶する記憶手段
    と、 前記記憶手段に記憶されている、連続して印加した2種
    の温度に対するそれぞれのレーザの出力強度を比較し、
    極性を判定する比較手段と、 前記比較手段の結果に基づきペルチェ素子に印加する温
    度を決定する演算手段とを具備してなることを特徴とす
    る遠紫外レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記比較手段による極性判定の結果に基
    づき、 連続して印加した2種の温度のうち、高い温度での出力
    強度が低い温度での出力強度よりも大きい場合、KTP
    結晶に印加する温度を高くし、 一方、高い温度での出力強度が低い温度での出力強度よ
    りも小さい場合、KTP結晶に印加する温度を低くする
    ことにより遠紫外レーザの発振を制御することを特徴と
    する請求項1に記載の遠紫外レーザ装置の制御方法。
JP31675295A 1995-12-05 1995-12-05 遠紫外レーザ装置とその制御方法 Abandoned JPH09162479A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012140864A1 (en) 2011-04-11 2012-10-18 Canon Kabushiki Kaisha Laser apparatus and photoacoustic apparatus
CN104248453A (zh) * 2013-06-26 2014-12-31 佳能株式会社 被检体信息获取装置和激光装置

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