JPH1012976A - レーザー発振装置 - Google Patents

レーザー発振装置

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JPH1012976A JP8180016A JP18001696A JPH1012976A JP H1012976 A JPH1012976 A JP H1012976A JP 8180016 A JP8180016 A JP 8180016A JP 18001696 A JP18001696 A JP 18001696A JP H1012976 A JPH1012976 A JP H1012976A
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Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 本発明は、半導体レーザー等を使用したレー
ザー発振装置等に係わり、特に、低消費電力で動作させ
ることのできるレーザー発振装置等を提供することを目
的とする。 ［構成］ 本発明のペルチェドライブ部は、少なくとも
レーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備えた
レーザー発振装置に形成されたペルチェ素子を駆動する
ためのものであり、スイッチングレギュレータ部が、パ
ルス幅変調部（ＰＷＭ）のデューティに応じた電圧を発
生させ、電流検出部が、ペルチェ素子に流れる電流を検
出し、Ｈブリッジ部が、ペルチェ素子に流れる電流の方
向を切り替える様になっており、Ｈブリッジ部は、Ｐチ
ャンネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥＴとから構成された
Ｈブリッジ部であって、ＰチャンネルＦＥＴに新たなＮ
チャンネルＦＥＴを並列に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザー等
を使用したレーザー発振装置等に係わり、特に、低消費
電力で動作させることのできるレーザー発振装置等に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から半導体レーザーを使用したレー
ザー発振装置が存在しており、多方面に応用されてい
た。
【０００３】昨今では、レーザー技術の飛躍的進歩によ
り、商用電源を使用するレーザー発振装置のみならず、
測量機等の様に、電池駆動により屋外で使用するレーザ
ー発振装置も多用されている。
【０００４】ここで、従来のレーザー発振装置１０００
０の具体例を図２７に基づいて説明する。
【０００５】従来のレーザー発振装置１００００は、レ
ーザーヘッド１０００と、レーザーダイオード（ＬＤ）
ドライブ部２０００と、ペルチェドライブ部３０００
と、非線形光学媒質（ＫＴＰ）温度検出部４０００と、
アナログ制御部５０００とから構成されている。
【０００６】レーザーヘッド１０００は、励起用レーザ
ーダイオード１１００と、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１
２００と、非線形光学媒質１３００と、出力ミラー（Ｏ
Ｃ）１４００と、ペルチェ素子１５００とから構成され
ている。
【０００７】励起用レーザーダイオード１１００は、レ
ーザー光を発生させるためのものであり、本従来例で
は、基本波を発生させるポンプ光発生装置として機能を
有する。
【０００８】レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００は、負
温度の媒質であり、光の増幅を行うためのものである。
このレーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００には、発振線が
１０６４ｎｍの（Ｎｄ：ＹＶＯ4 ）が採用されている。
【０００９】なおレーザー結晶１２００は、（Ｎｄ：Ｙ
ＶＯ4 ）に限ることなく、Ｎｄ3+イオンをドープしたＹ
ＡＧ（イットリウム アルミニウム ガーネット）等が
採用することもできる。ＹＡＧは、９４６ｎｍ、１０６
４ｎｍ、１３１９ｎｍ等の発振線を有している。更に、
発振線が７００〜９００ｎｍの（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒ
ｅ）等を使用することもできる。
【００１０】レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００の励起
用レーザーダイオード１１００側には、第１の誘電体反
射膜が形成されている。この第１の誘電体反射膜は、励
起用レーザーダイオード１１００に対して高透過であ
り、且つ、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００の発振波
長に対して高反射であると共に、ＳＨＧ（ＳＥＣＯＮＤ
ＨＡＲＭＯＮＩＣ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ）に対しても
高反射となっている。
【００１１】出力ミラー（ＯＣ）１４００は、第１の誘
電体反射膜が形成されたレーザー結晶（ＹＶＯ４）１２
００に対向する様に構成されており、出力ミラー（Ｏ
Ｃ）１４００のレーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００側
は、適宜の半径を有する凹面球面境の形状に加工されて
おり、第２の誘電体反射膜が形成されている。この第２
の誘電体反射膜は、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００
の発振波長に対して高反射であり、ＳＨＧ（ＳＥＣＯＮ
Ｄ ＨＡＲＭＯＮＩＣ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ）に対し
て高透過となっている。
【００１２】以上の様に、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１
２００の第１の誘電体反射膜と、出力ミラー（ＯＣ）１
４００とを組み合わせ、励起用レーザーダイオード１１
００からの光束をレーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００に
ポンピングすると、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００
の第１の誘電体反射膜と、出力ミラー（ＯＣ）１４００
との間で光が往復し、光を長時間閉じ込めることができ
るので、光を共振させて増幅させることができる。
【００１３】そして本従来例では、レーザー結晶（ＹＶ
Ｏ４）１２００の第１の誘電体反射膜と、出力ミラー
（ＯＣ）１４００とから構成された光共振器内に非線形
光学媒質１３００が挿入されている。
【００１４】ここで、非線形光学効果を簡潔に説明す
る。
【００１５】物質に電界が加わると電気分極が生じる。
この電界が小さい場合には、分極は電界に比例するが、
レーザー光の様に強力なコヒーレント光の場合には、電
界と分極の間の比例関係が崩れ、電界の２乗、３乗に比
例する非線形的な分極成分が卓越してくる。
【００１６】従って、非線形光学媒質１３００中におい
ては、光波によって発生する分極には、光波電界の２乗
に比例する成分が含まれており、この非線形分極によ
り、異なった周波数の光波間に結合が生じ、光周波数を
２倍にする高調波が発生する。この第２次高調波発生
（ＳＨＧ）は、ＳＥＣＯＮＤ ＨＡＲＭＯＮＩＣ ＧＥ
ＮＥＲＡＴＩＯＮと呼ばれている。
【００１７】本従来例では、非線形光学媒質１３００
を、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２００と出力ミラー
（ＯＣ）１４００とから構成された光共振器内に挿入さ
れているので、内部型ＳＨＧと呼ばれており、変換出力
は、基本波光電力の２乗に比例するので、光共振器内の
大きな光強度を直接利用できると言う効果がある。
【００１８】非線形光学媒質１３００は、例えば、ＫＴ
Ｐ（ＫＴｉＯＰＯ4 リン酸チタニル カリウム）やＢＢ
Ｏ（βーＢａＢ2Ｏ4 β型ホウ酸リチウム）、ＬＢＯ
（ＬｉＢ3Ｏ5 トリホウ酸リチウム）等が使用され、主
に、１０６４ｎｍから５３２ｎｍに変換される。
【００１９】またＫＮｂＯ3（ニオブ酸カリウム）等も
採用され、主に、９４６ｎｍから４７３ｎｍに変換され
る。
【００２０】以上の様に構成されたレーザー発振装置１
００００は、レーザーダイオード（ＬＤ）ドライブ部２
０００が、励起用レーザーダイオード１１００を直流定
電流駆動する。そして、非線形光学媒質（ＫＴＰ）温度
検出部４０００の検出信号に基づき、アナログ制御部５
０００が、非線形光学媒質１３００の温度が、レーザー
共振器を調整した時の所定の温度となる様に、ペルチェ
ドライブ部３０００を制御する様に構成されている。ペ
ルチェドライブ部３０００は、ペルチェ素子１５００を
駆動して、非線形光学媒質１３００の温度を、レーザー
共振器を調整した時の所定の温度に保持する様になって
いる。
【００２１】なお、アナログ制御部５０００の制御方法
は、単純なアナログ制御方法である。
【００２２】そして、従来のレーザーダイオード（Ｌ
Ｄ）ドライブ部２０００は、図２８に示す様に、トラン
ジスタ２１００と、このトランジスタ２１００のベース
（Ｂ）に接続された抵抗２２００とから構成されてい
る。
【００２３】トランジスタ２１００は、電流増幅器とし
ての機能を果たしており、アナログ制御部５０００から
印加される入力電圧をコントロールすることにより、コ
レクタ（Ｃ）電流を制御し、電源部６０００から励起用
レーザーダイオード１１００に供給される電流をコント
ロールする様に構成されている。
【００２４】また、従来のペルチェドライブ部３０００
は、図２９に示す様に、ＮＰＮトランジスタ３１００
と、ＰＮＰトランジスタ３２００と、抵抗３３００とか
ら構成されている。
【００２５】ペルチェドライブ部３０００は、正負２つ
の電源部６１００、６２００と、ＮＰＮトランジスタ３
１００とＰＮＰトランジスタ３２００とを利用し、ペル
チェ素子１５００に流れる電流の方向と大きさを制御す
ることができる。
【００２６】そして、この従来のレーザー発振装置は、
励起用レーザーと異なる波長のレーザーを発振させるこ
とができるという特徴を有している。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のレーザー発振装置では、機器に組込み電池駆動させ
る場合、消費電力が多く、使用時間が短く制限される傾
向があるという問題点があった。
【００２８】そこで、高能率でレーザー光を発振するこ
とができ、消費電力を低下させて、連続使用時間等を飛
躍的に長期化させることのできるレーザー発振装置の出
現が強く望まれていた。
【００２９】ところが、従来のレーザー発振装置１００
００では、レーザー共振器を調整した時の温度に保持す
る様に制御されるのみであり、周囲温度が調整時からず
れると、非線形光学媒質（ＫＴＰ）の温度を、レーザー
共振器を調整した時の温度に保持させるために、ペルチ
ェドライブ部３０００は、ペルチェ素子１５００を駆動
する。
【００３０】周囲温度とレーザー共振器を調整した時の
温度との温度差が大きくなるに従い、ベルチェ素子１５
００に流れる電流も増大するという問題点があった。
【００３１】このため、屋外等の広範囲の温度制御を必
要とする環境下では、バッテリー駆動が困難となるとい
う致命的な問題点があった。特に、測量機やレーザー機
器等の携帯型機器に対して、従来のレーザー発振装置１
００００を採用することは事実上、極めて困難であると
いう問題点があった。
【００３２】また、レーザー共振器は、共振状態が経年
変化し、初期調整時の温度とは異なる温度で効率よくグ
リーンレーザー光を発光する場合があり、この様な場合
には、上述のレーザー発振装置１００００では対応する
ことができず、高効率なグリーンレーザー光を発生させ
ることができないという問題点があった。
【００３３】そして、上述のトランジスタ２１００を使
用したレーザーダイオード（ＬＤ）ドライブ部２０００
は、動作電流をあまり必要としない時、トランジスタ２
１００が不飽和状態で動作しているため、トランジスタ
２１００のコレクタ（Ｃ）、エミッタ（Ｅ）間の電圧を
ＶCE とし、コレクタ（Ｃ）電流をＩC とすれば、
【００３４】Ｐ＝ＶCE＊ＩC
【００３５】に相当する電力が、トランジスタ２１００
から発熱し、無駄な消費電力となるという問題点があっ
た。
【００３６】また、上述のペルチェドライブ部３０００
も、レーザーダイオード（ＬＤ）ドライブ部２０００と
同様に、トランジスタ３１００又はトランジスタ３２０
０を不飽和状態で動作させているため、トランジスタ３
１００又はトランジスタ３２００のコレクタ（Ｃ）、エ
ミッタ（Ｅ）間の電圧をＶCE とし、コレクタ（Ｃ）電
流をＩC とすれば、
【００３７】Ｐ＝ＶCE＊ＩC
【００３８】に相当する電力が、トランジスタ３１００
及びトランジスタ３２００から発熱し、無駄な消費電力
となるという問題点があった。
【００３９】更に、ペルチェドライブ部３０００は、冷
却、発熱用の２つの電源部６１００、６２００を必要と
し、部品点数が増加してコスト高となる上、小型化がで
きないという問題点があった。
【００４０】
【課題を解決するための手段】本発明のペルチェドライ
ブ部は、上記課題に鑑み案出されたもので、少なくとも
レーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備えた
レーザー発振装置に形成されたペルチェ素子を駆動する
ためのペルチェドライブ部であって、パルス幅変調部
（ＰＷＭ）と、このパルス幅変調部（ＰＷＭ）のデュー
ティに応じた電圧を発生させるためのスイッチングレギ
ュレータ部と、前記ペルチェ素子に流れる電流を検出す
るための電流検出部と、ペルチェ素子に流れる電流の方
向を切り替えるためのＨブリッジ部とから構成されてい
る。
【００４１】また本発明のレーザー発振装置は、少なく
ともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備
えたレーザー発振装置であって、このレーザー発振装置
に形成されたペルチェ素子を駆動するためのペルチェド
ライブ部を備えており、このペルチェドライブ部は、上
記のペルチェドライブ部とすることができる。
【００４２】そして本発明のＨブリッジ部は、Ｐチャン
ネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥＴとから構成されたＨブ
リッジ部において、ＰチャンネルＦＥＴに新たなＮチャ
ンネルＦＥＴを並列に接続している。
【００４３】また本発明のペルチェドライブ部は、この
Ｈブリッジ部を使用することもできる。
【００４４】更に本発明のレーザー発振装置は、少なく
ともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備
えたレーザー発振装置であって、このレーザー発振装置
に形成されたペルチェ素子を駆動するためのペルチェド
ライブ部を備えており、このペルチェドライブ部のＨブ
リッジ部は、上記のＨブリッジ部にすることもできる。
【００４５】そして本発明のレーザーダイオード駆動手
段は、少なくともレーザー結晶と出力ミラーとからなる
光共振器を備えたレーザー発振装置に形成された励起用
レーザーダイオードを駆動するためのレーザーダイオー
ド駆動手段であって、パルス幅変調部（ＰＷＭ）と、こ
のパルス幅変調部（ＰＷＭ）のデューティに応じた電圧
を発生させるためのスイッチングレギュレータ部と、前
記励起用レーザーダイオードに流れる電流を検出するた
めの電流検出部とから構成されている。
【００４６】また本発明のレーザー発振装置は、少なく
ともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備
えたレーザー発振装置であって、このレーザー発振装置
に形成された励起用レーザーダイオードを駆動するため
のレーザーダイオード駆動手段を備えており、このレー
ザーダイオード駆動手段は、上記のレーザーダイオード
駆動手段とすることもできる。
【００４７】更に本発明のレーザーヘッドは、ＬＤパル
スドライブ部が、レーザーヘッドに一体化されて封入さ
れている。
【００４８】そして本発明のレーザーヘッドは、励起用
レーザーダイオードと、ＬＤパルスドライブ部と、レー
ザー結晶と、非線形光学媒質と、出力ミラーと、ペルチ
ェ素子とが封入されていてもよい。
【００４９】また本発明のレーザー発振装置は、少なく
ともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備
えており、この光共振器に挿入され、第２次高調波を発
生させるための非線形光学媒質と、前記光共振器に対し
てポンピングするための励起用レーザーダイオードとを
備えたレーザー発振装置であって、このレーザー発振装
置は、発振されたレーザー光を導くためのファイバーが
接続されており、このファイバー端には、光量検出手段
が形成されており、制御部が、前記光量検出手段の検出
信号に基づき、励起用レーザーダイオードの発光を制御
する様に構成されている。
【００５０】更に本発明のレーザー発振装置は、少なく
ともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備
えており、この光共振器に挿入され、第２次高調波を発
生させるための非線形光学媒質と、前記光共振器に対し
てポンピングするための励起用レーザーダイオードとを
備えたレーザー発振装置であって、このレーザー発振装
置は、発振されたレーザー光を導くためのファイバーが
接続されており、このファイバー端には、光量検出手段
が形成されており、前記光共振器内には、内部光量検出
手段が設けられており、制御部が、前記光量検出手段及
び前記内部光量検出手段の検出信号に基づき、励起用レ
ーザーダイオードの発光を制御する構成になっている。
【００５１】
【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明のペ
ルチェドライブ部は、少なくともレーザー結晶と出力ミ
ラーとからなる光共振器を備えたレーザー発振装置に形
成されたペルチェ素子を駆動するためのものであり、ス
イッチングレギュレータ部が、パルス幅変調部（ＰＷ
Ｍ）のデューティに応じた電圧を発生させ、電流検出部
が、ペルチェ素子に流れる電流を検出し、Ｈブリッジ部
が、ペルチェ素子に流れる電流の方向を切り替える様に
なっている。
【００５２】また本発明のレーザー発振装置のペルチェ
ドライブ部は、上記のペルチェドライブ部とすることが
できる。
【００５３】そして本発明のＨブリッジ部は、Ｐチャン
ネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥＴとから構成されたＨブ
リッジ部であって、ＰチャンネルＦＥＴに新たなＮチャ
ンネルＦＥＴを並列に接続している。
【００５４】また本発明のペルチェドライブ部は、この
Ｈブリッジ部を使用することもできる。
【００５５】更に本発明のレーザー発振装置は、ペルチ
ェ素子を駆動するためのペルチェドライブ部を備えてお
り、このペルチェドライブ部のＨブリッジ部は、上記の
Ｈブリッジ部にすることもできる。
【００５６】そして本発明のレーザーダイオード駆動手
段は、スイッチングレギュレータ部が、パルス幅変調部
（ＰＷＭ）のデューティに応じた電圧を発生させ、電流
検出部が、励起用レーザーダイオードに流れる電流を検
出する様になっている。
【００５７】また本発明のレーザー発振装置は励起用レ
ーザーダイオードを駆動するためのレーザーダイオード
駆動手段を備えており、このレーザーダイオード駆動手
段は、上記のレーザーダイオード駆動手段とすることも
できる。
【００５８】更に本発明のレーザーヘッドは、ＬＤパル
スドライブ部が、レーザーヘッドに一体化されて封入さ
れている。
【００５９】そして本発明のレーザーヘッドは、励起用
レーザーダイオードと、ＬＤパルスドライブ部と、レー
ザー結晶と、非線形光学媒質と、出力ミラーと、ペルチ
ェ素子とが封入されていてもよい。
【００６０】また本発明のレーザー発振装置は、光共振
器に挿入された非線形光学媒質が、、第２次高調波を発
生させ、励起用レーザーダイオードが、光共振器に対し
てポンピングし、接続されたファイバーが、発振された
レーザー光を導き、ファイバー端に光量検出手段を形成
し、制御部が、光量検出手段の検出信号に基づき、励起
用レーザーダイオードの発光を制御することもできる。
【００６１】更に本発明のレーザー発振装置は、光共振
器内には、内部光量検出手段が設けられており、制御部
が、光量検出手段及び内部光量検出手段の検出信号に基
づき、励起用レーザーダイオードの発光を制御すること
もできる。
【００６２】
【実施例】
【００６３】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
【００６４】図１は、本実施例のレーザー発振装置２０
０００を示すもので、レーザー発振装置２００００は、
レーザーヘッド１００と、レーザーダイオード（ＬＤ）
電源部２００と、ペルチェドライブ部３００と、非線形
光学媒質（ＫＴＰ）温度検出部４００と、レーザーヘッ
ド内光量検出部５００と、ファイバー端光量検出部６０
０と、周囲温度検出部７００と、制御部８００とから構
成されている。
【００６５】レーザーヘッド１００は、励起用レーザー
ダイオード１１０と、ＬＤパルスドライブ部１１１と、
レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２０と、非線形光学媒質１
３０と、出力ミラー（ＯＣ）１４０と、ペルチェ素子１
５０と、第１のサーミスタ１６０と、第１のハーフミラ
ー１７０と、集光レンズ１８０と、第１のフォトダイオ
ード１９０とから構成されている。なお、ＬＤパルスド
ライブ部１１１は、レーザーヘッド１００と一体化され
ている。
【００６６】ＬＤパルスドライブ部１１１が、励起用レ
ーザーダイオード１１０をパルス発光させると、レーザ
ー結晶（ＹＶＯ４）１２０をポンピングすることができ
る。
【００６７】レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２０と出力ミ
ラー（ＯＣ）１４０とが、レーザー共振器を構成してお
り、光が、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２０と出力ミラ
ー（ＯＣ）１４０との間を往復し、レーザー光が発生す
る。更に、レーザー結晶（ＹＶＯ４）１２０と出力ミラ
ー（ＯＣ）１４０との間には、非線形光学媒質（ＫＴ
Ｐ）１３０が挿入されているので、第２次高調波を発生
させ、グリーンレーザー光を発生させることができる。
【００６８】この発生したグリーンレーザー光は、第１
のハーフミラー１７０で分割され、第１のハーフミラー
１７０を透過した光は、集光レンズ１８０により、外部
のファイバー９００に集光される。
【００６９】なお、レーザーヘッド１００は、第１のホ
トダイオード１９０を除き、その他の構成、及び作用等
は、前述の従来技術と同様であるから説明を省略する。
【００７０】レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００
は、レーザーヘッド１００内に装備されたＬＤパルスド
ライブ部１１１に電力を供給するためのものである。
【００７１】ペルチェドライブ部３００は、レーザーヘ
ッド１００内のペルチェ素子１５０を制御駆動するため
のものである。
【００７２】非線形光学媒質（ＫＴＰ）温度検出部４０
０は、レーザーヘッド１００内の第１のサーミスタ１６
０の検出信号に基づき、非線形光学媒質（ＫＴＰ）温度
を検出するためのものである。
【００７３】レーザーヘッド内光量検出部５００は、レ
ーザーヘッド１００内の第１のハーフミラー１７０で反
射されたグリーンレーザー光を受光するための第１のフ
ォトダイオード１９０の検出信号に基づき、レーザーヘ
ッド１００内で発生したグリーンレーザー光の光量を検
出するためのものである。即ち、レーザーヘッド内光量
検出部５００は、第１のフォトダイオード１９０の検出
信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換を施し、制御部８００
に送出する様に構成されており、レーザーヘッド１００
内の発光状態を監視することができる。なお、第１のフ
ォトダイオード１９０は、内部光量検出手段に該当する
ものである。
【００７４】ファイバー端光量検出部６００は、レーザ
ーヘッド１００から外部に引き出されたファイバー９０
０に接続された第２のハーフミラー９１０で反射された
グリーンレーザー光を受光するための第２のフォトダイ
オード９２０の検出信号に基づき、ファイバー９００内
出射端のグリーンレーザー光の光量を検出するためのも
のである。即ち、ファイバー端光量検出部６００は、第
２のフォトダイオード９２０の検出信号を増幅等した
後、Ａ／Ｄ変換を施し、制御部８００に送出する様に構
成されており、レーザー発振装置２００００の出力を監
視することができる。なお、第２のフォトダイオード９
２０は、光量検出手段に該当するものである。
【００７５】なお、第２のハーフミラー９１０を透過し
たグリーンレーザー光は、レーザー発振装置２００００
の外部に出力される。
【００７６】周囲温度検出部７００は、周囲温度を計測
するための第２のサーミスタ９３０の検出信号に基づ
き、周囲温度を検出するためのものである。即ち、周囲
温度検出部７００は、第２のサーミスタ９３０の検出信
号を増幅等した後、Ａ／Ｄ変換を施し、制御部８００に
送出する様に構成されている。
【００７７】制御部８００は、ＣＰＵを含む演算処理手
段から構成されており、ファイバー端光量検出部６００
からの検出データに基づき、グリーンレーザー光の光量
が一定になる様に、レーザーダイオード（ＬＤ）電源部
２００を介してＬＤパルスドライブ部１１１を制御駆動
し、励起用レーザーダイオード１１０に流れる電流をコ
ントロールするものである。
【００７８】そして制御部８００は、非線形光学媒質
（ＫＴＰ）温度検出部４００からの検出データに基づ
き、ペルチェドライブ部３００を制御することにより、
ペルチェ素子１５０のペルチェ電流をコントロールし、
非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度を制御すること
ができる。
【００７９】従って、非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０
の温度変化による屈折率変化に起因するレーザー光出力
の変動を防止することができる。
【００８０】また制御部８００は、周囲温度検出部７０
０からの検出データに基づき、その周囲温度付近で、所
定のグリーンレーザー光の光量が得られる様に、フィー
ドバック制御を行い、総合的な消費電力が最も少なくな
る様に、非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度を制御
することができる。
【００８１】更に制御部８００は、各種の制御を行うと
共に、レーザー発振装置２００００の全体の制御も司っ
ている。
【００８２】なおレーザー発振装置２００００は、ファ
イバー９００端のグリーンレーザー光量を検出し、ファ
イバー９００端出力に所望の出力が得られる様にフィー
ドバック制御を行う様になっている。このため、第２の
フォトダイオード９２０の故障や、ケーブル等の断線等
の異常が発生すると、ファイバー９００端出力が増加す
る。
【００８３】この場合には、安全規格上では、グリーン
レーザー光を消灯する必要があるが、第２のフォトダイ
オード９２０のみでグリーンレーザー光を検出している
場合には、レーザーヘッド１００が故障しているのか、
第２のフォトダイオード９２０が故障しているか、判断
する事はできない。
【００８４】本実施例では、レーザーヘッド内光量検出
部５００の第１のフォトダイオード１９０が存在してい
るので、レーザーヘッド１００内の発光状況を監視する
ことができる上、第２のフォトダイオード９２０の故障
を判断することができる。
【００８５】即ち、第１のフォトダイオード１９０の出
力があり、第２のフォトダイオード９２０に出力がない
場合には、フリーンレーザー光の消灯し、安全性の向上
を図ることができる。
【００８６】次に、ペルチェドライブ部３００を図２に
基づいて詳細に説明する。
【００８７】ペルチェドライブ部３００は、パルス幅変
調部（ＰＷＭ）３１０と、スイッチングレギュレータ部
３２０と、電流検出部３３０と、Ｈブリッジ部３４０と
から構成されている。
【００８８】パルス幅変調部（ＰＷＭ）３１０は、制御
部８００と電流検出部３３０とからの信号に基づき、０
〜１００％の任意のデューティ（ＤＵＴＹ）の繰り返し
パルスを発生させ、スイッチングレギュレータ部３２０
に出力するものである。
【００８９】ここで図３に基づいて、パルス幅変調部
（ＰＷＭ）３１０を詳細に説明する。パルス幅変調部
（ＰＷＭ）３１０は、Ｄ／Ａ変換器３１１と、増幅器３
１２と、三角波発生器３１３と、比較器３１４と、抵抗
３１５と、コンデンサ３１６とから構成されている。
【００９０】制御部８００からの制御信号は、Ｄ／Ａ変
換器３１１でＤＡ変換され、電圧に変換される。この電
圧と電流検出部３３０で検出された電流値は、増幅器３
１２と抵抗３１５とコンデンサ３１６とから構成された
積分回路に入力される。
【００９１】この積分回路は、Ｄ／Ａ変換器３１１の出
力電圧と、電流検出部３３０で検出された電流値が電圧
に変換された値との差を積分し、出力された電圧は、三
角波発生器３１３からの三角波と比較してパルス幅変調
信号（ＰＷＭ）となり、スイッチングレギュレータ部３
２０に出力される様に構成されている。
【００９２】電流検出部３３０からの出力電圧が、Ｄ／
Ａ変換器３１１の出力電圧より小さい場合には、積分回
路の出力は上昇する様に動作し、比較器３１４の出力デ
ューティ（ＤＵＴＹ）が上昇し、スイッチングレギュレ
ータ部３２０の出力電圧も上昇して、ペルチェ素子１５
０のペルチェ電流も増加する。なお、積分回路の出力電
圧は、Ｄ／Ａ変換器３１１の出力電圧と、電流検出部３
３０からの出力電圧とが等しくなるまで上昇する様にな
っている。
【００９３】次に図４に基づいて、スイッチングレギュ
レータ部３２０を詳細に説明する。
【００９４】スイッチングレギュレータ部３２０は、Ｐ
チャンネルＦＥＴ３２１と、ダイオード３２２と、コイ
ル３２３と、コンデンサ３２４とから構成されている。
【００９５】スイッチングレギュレータ部３２０は、パ
ルス幅変調部（ＰＷＭ）３１０からの繰り返しパルスの
デューティ（ＤＵＴＹ）に応じた電圧を出力するための
ものである。
【００９６】パルス幅変調部（ＰＷＭ）３１０からの出
力は、ＰチャンネルＦＥＴ３２１のゲート端子に入力さ
れ、ＰチャンネルＦＥＴ３２１をＯＮにする。電源部か
ら供給された電流は、ＰチャンネルＦＥＴ３２１とコイ
ル３２３とを流れ、コンデンサ３２４に充電される。
【００９７】ＰチャンネルＦＥＴ３２１がＯＦＦの時間
は、コイル３２３に蓄えられたエネルギーが、ダイオー
ド３２２を流れてコイル３２３に蓄えられる。
【００９８】パルス幅変調部（ＰＷＭ）３１０からの繰
り返しパルスのデューティ（ＤＵＴＹ）により、コイル
３２３に蓄えられる電圧を制御することができ、この電
圧が、ペルチェ素子１５０を駆動する２次的な電源とな
る。
【００９９】そしてスイッチングレギュレータ部３２０
の出力電圧は、ペルチェ素子１５０に流す電流の方向を
切り替える機能を有するＨブリッジ部３４０を介して、
ペルチェ素子１５０に供給される。
【０１００】なお、ペルチェ素子１５０に流す電流は、
電流検出部３３０により検出され、パルス幅変調部（Ｐ
ＷＭ）３１０にフィードバックされる。なお、制御部８
００にもＡＤ変換された後、送出される様に構成されて
いる。
【０１０１】また、パルス幅変調部（ＰＷＭ）３１０と
スイッチングレギュレータ部３２０と電流検出部３３０
とＨブリッジ部３４０とは、ペルチェ素子１５０に対す
る定電流ループの負帰還を構成しており、制御部８００
が、その電流値を制御する様になっている。
【０１０２】なお本実施例では、通常のトランジスタ等
のスイッチ素子に限定することなく採用することができ
る。
【０１０３】次に、Ｈブリッジ部３４０を説明する。
【０１０４】Ｈブリッジ部３４０は、制御部８００から
の制御信号により、ペルチェ素子１５０に流す電流の方
向を切り替え、非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０に対し
て、単一電源で加熱・冷却動作を行うことができる。
【０１０５】まず、従来のＨブリッジ部を図６に基づい
て説明する。
【０１０６】従来のＨブリッジ部は、第１のＰチャンネ
ルＦＥＴ７１００と、第２のＰチャンネルＦＥＴ７２０
０と、第１のＮチャンネルＦＥＴ７３００と、第２のＮ
チャンネルＦＥＴ７４００とから構成されている。
【０１０７】制御電圧のＨＩＧＨ、ＬＯＷによって、図
６の対角上に配置されたＦＥＴがＯＮとなり、ペルチェ
素子１５０に電流を供給する様に構成されている。
【０１０８】しかしながら、このＨブリッジを効率的に
動作させるには、Ｈブリッジの電源には、制御電圧がＬ
ＯＷの場合に、ＰチャンネルＦＥＴを充分にＯＮできる
ゲート・ソース電圧が得られるだけの電圧を必要とする
という問題点があった。
【０１０９】即ち、Ｈブリッジの電源電圧が小さい場合
には、ＰチャンネルＦＥＴのゲートソース電圧が小さく
なり、ＰチャンネルＦＥＴがＯＮになりきらず、ＯＮ抵
抗が大きい状態となってしまう。このため、Ｐチャンネ
ルＦＥＴでは熱損失が発生し、効率の悪いＨブリッジと
なるという問題点があった。
【０１１０】次に図５に基づいて、本発明のＨブリッジ
部３４０を詳細に説明する。
【０１１１】本実施例のＨブリッジ部３４０は、図５に
示す様に、第１のＮチャンネルＦＥＴ３４１と、第１の
ＰチャンネルＦＥＴ３４２と、第２のＰチャンネルＦＥ
Ｔ３４３と、第２のＮチャンネルＦＥＴ３４４と、第３
のＮチャンネルＦＥＴ３４５と、第４のＮチャンネルＦ
ＥＴ３４６と、インバータ３４７とから構成されてい
る。
【０１１２】制御部８００の制御信号がＨＩＧＨの場合
には、第１のＮチャンネルＦＥＴ３４１と、第１のＰチ
ャンネルＦＥＴ３４２と、第４のＮチャンネルＦＥＴ３
４６とが、ＯＮとなり、ペルチェ素子１５０に流れる電
流はａの方向となり、冷却動作となる。
【０１１３】制御部８００の制御信号がＬＯＷの場合に
は、第２のＰチャンネルＦＥＴ３４３と、第２のＮチャ
ンネルＦＥＴ３４４と、第３のＮチャンネルＦＥＴ３４
５とがＯＮとなり、ペルチェ素子１５０に流れる電流は
ｂの方向となり、加熱動作となる。
【０１１４】ペルチェ素子１５０に流れる電流が少ない
場合には、Ｈブリッジ部３４０の電源電圧は小さくな
り、ＰチャンネルＦＥＴのＯＮ抵抗は大きくなるが、こ
の時、ＰチャンネルＦＥＴに並列に接続されているＮチ
ャンネルＦＥＴがＯＮとなり、並列抵抗値を下げること
ができる。
【０１１５】そしてペルチェ素子１５０に流れる電流
は、ＮチャンネルＦＥＴ側に流れることになり、Ｐチャ
ンネルＦＥＴの熱損失が発生しないという効果がある。
【０１１７】一方、ペルチェ素子１５０に流れる電流が
大きい場合には、ペルチェ素子１５０で発生する電圧が
大きくなり、ＰチャンネルＦＥＴに並列に接続されてい
るＮチャンネルＦＥＴのＯＮ抵抗が上昇してＯＮになり
きらない場合があるが、この時には、Ｈブリッジ部３４
０の電源電圧も大きくなっており、ＰチャンネルＦＥＴ
のＯＮ抵抗値も小さくなって充分ＯＮとなり、Ｐチャン
ネルＦＥＴの熱損失が発生しないという効果がある。
【０１１８】なお本実施例では、ＦＥＴに限定すること
なく、通常のトランジスタ等のスイッチ素子を採用する
ことができる。
【０１１９】以上の様に構成された本実施例のＨブリッ
ジ部３４０は、入力電圧の大小に係わりなく、効率のよ
いＨブリッジを構成することができる。
【０１２０】そして、以上の様に構成されたペルチェド
ライブ部３００は、スイッチングレギュレータ部３２０
やＨブリッジ部３４０が、飽和領域或いは、遮断領域を
使用するために、制御素子の発熱が殆どなく、発熱によ
る無駄な電力を消費しないという効果がある。
【０１２１】従って、電源の電力を効率よくペルチェ素
子１５０に加えることができ、消費電力を減少させるこ
とができる。
【０１２２】なお、本実施例のスイッチングレギュレー
タ部３２０は、降圧型であるが、降圧型に限ることな
く、昇圧型を採用することもできる。
【０１２３】次に図７に基づいて、レーザーダイオード
（ＬＤ）電源部２００について詳細に説明する。なお、
レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００とＬＤパルス
ドライブ部１１１とが、レーザーダイオード駆動手段に
該当するものである。
【０１２４】レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００
は、パルス幅変調部（ＰＷＭ）２１０と、スイッチング
レギュレータ部２２０と、電流検出部２３０とから構成
されている。
【０１２５】パルス幅変調部（ＰＷＭ）２１０は、制御
部８００と電流検出部２３０とからの信号に基づき、０
〜１００％の任意のデューティ（ＤＵＴＹ）の繰り返し
パルスを発生させ、スイッチングレギュレータ部２２０
に出力するものである。
【０１２６】ここで図８に基づいて、パルス幅変調部
（ＰＷＭ）２１０を詳細に説明する。パルス幅変調部
（ＰＷＭ）２１０は、Ｄ／Ａ変換器２１１と、増幅器２
１２と、三角波発生器２１３と、比較器２１４と、抵抗
２１５と、アナログスイッチ２１６と、コンデンサ２１
７と、ロジック回路２１８とから構成されている。
【０１２７】制御部８００からの制御信号は、Ｄ／Ａ変
換器２１１でＤＡ変換され、電圧に変換される。この電
圧と電流検出部２３０で検出された電流値は、増幅器２
１２と抵抗３１５とコンデンサ３１７とから構成された
積分回路に入力される。
【０１２８】この積分回路は、Ｄ／Ａ変換器２１１の出
力電圧と、電流検出部２３０で検出された電流値が電圧
に変換された値との差を積分し、出力された電圧は、三
角波発生器２１３からの三角波と比較してパルス幅変調
信号（ＰＷＭ）となり、スイッチングレギュレータ部２
２０に出力される様に構成されている。
【０１２９】電流検出部２３０からの出力電圧が、Ｄ／
Ａ変換器２１１の出力電圧より小さい場合には、積分回
路の出力は上昇する様に動作し、比較器２１４の出力デ
ューティ（ＤＵＴＹ）が上昇し、スイッチングレギュレ
ータ部２２０の出力電圧も上昇して、励起用レーザーダ
イオード１１０の電流も増加する。なお、積分回路の出
力電圧は、Ｄ／Ａ変換器２１１の出力電圧と、電流検出
部２３０からの出力電圧とが等しくなるまで上昇する様
になっている。
【０１３０】アナログスイッチ２１６とロジック回路２
１８は、グリーンレーザー光を点滅する時に、回路をホ
ールド状態にするためのものであり、制御部８００から
制御される。
【０１３１】次に図９に基づいて、スイッチングレギュ
レータ部２２０を詳細に説明する。
【０１３２】スイッチングレギュレータ部２２０は、Ｐ
チャンネルＦＥＴ２２１と、ダイオード２２２と、コイ
ル２２３と、コンデンサ２２４とから構成されている。
【０１３３】スイッチングレギュレータ部２２０は、パ
ルス幅変調部（ＰＷＭ）２１０からの繰り返しパルスの
デューティ（ＤＵＴＹ）に応じた電圧を出力するための
ものである。
【０１３４】なお、スイッチングレギュレータ部２２０
の構成及び動作は、ペルチェドライブ部３００のスイッ
チングレギュレータ部３２０と同様であるから、説明を
省略する。
【０１３５】スイッチングレギュレータ部２２０の出力
電圧は、レーザーヘッド１００内に装備されたＬＤパル
スドライブ部１１１に供給する。ＬＤパルスドライブ部
１１１は、タイミング発生部２４０からのＬＤパルスド
ライブタイミング信号により、励起用レーザーダイオー
ド１１０をパルスドライブする。
【０１３６】電流検出部２３０は、励起用レーザーダイ
オード１１０に流れる電流を検出し、パルス幅変調部
（ＰＷＭ）２１０へ出力してフィードバック制御を実行
すると共に、制御部８００にも出力される。
【０１３７】また、パルス幅変調部（ＰＷＭ）２１０と
スイッチングレギュレータ部２２０と電流検出部２３０
と励起用レーザーダイオード１１０とが、定電流ループ
の負帰還を構成しており、制御部８００が、その電流値
を制御する様になっている。
【０１３８】ここで図１０に基づいて、ＬＤパルスドラ
イブ部１１１を詳細に説明する。
【０１３９】ＬＤパルスドライブ部１１１は、コンデン
サ１１１ａと、バッファー１１１ｂと、ＦＥＴ１１１ｃ
と、抵抗１１１ｄとから構成されている。
【０１４０】本実施例ではＦＥＴが採用されているが、
何れのスイッチ素子を採用することができる。
【０１４１】コンデンサ１１１ａは、スイッチングレギ
ュレータ部２２０からの電圧で充電されており、励起用
レーザーダイオード１１０へパルス電流を供給する２次
電源の機能を有する。
【０１４２】タイミング発生部２４０からの信号は、バ
ッファー１１１ｂを介してＦＥＴ１１１ｃのゲート端子
に入力され、励起用レーザーダイオード１１０へパルス
電流を供給する様になっている。
【０１４３】なお、ＬＤパルスドライブ部１１１は、レ
ーザーヘッド１００内に配置されているので、コンデン
サ１１１ａとバッファー１１１ｂとＦＥＴ１１１ｃと抵
抗１１１ｄとを流れるパルス電流の回路配線長Ｃを短く
することができる。このため、回路のインダクタンス成
分を小さくすることができ、励起用レーザーダイオード
１１０を高速でパルス変調することができるという効果
がある。
【０１４４】同時に、レーザーヘッド１００外部に対し
て、ノイズ発生を抑えることができるという効果があ
る。
【０１４５】以上の様に構成されたレーザーダイオード
（ＬＤ）電源部２００は、スイッチングレギュレータ部
２２０等の電流を制御する部分が、飽和領域或いは、遮
断領域を使用するために、制御素子の発熱が殆どなく、
発熱による無駄な電力を消費しないという効果がある。
【０１４６】従って、電源の電力を効率よく励起用レー
ザーダイオード１１０に加えることができ、消費電力を
減少させることができる。
【０１４７】なお、本実施例のスイッチングレギュレー
タ部２２０は、降圧型であるが、降圧型に限ることな
く、昇圧型を採用することもできる。
【０１４８】またレーザーダイオード（ＬＤ）電源部２
００等の電気的構成の内、ペルチェドライブ部３００の
構成と同一の部分の構成及び動作は同様であるから、説
明を省略する。
【０１４９】ファイバー端光量検出部６００を図１１及
び図１２に基づいて詳細に説明する。図１１はファイバ
ー端光量検出部６００の電気的構成を説明したもので、
ファイバー端光量検出部６００は、コイル６１０と、第
１のアナログスイッチ６２０と、第２のアナログスイッ
チ６３０と、第１のコンデンサ６４０と、第２のコンデ
ンサ６５０と、差動増幅器６６０と、インバータ６７０
とから構成されている。
【０１５０】励起用レーザーダイオード１１０がドライ
ブされると、光共振器よりパルス状のグリーンレーザー
光がファイバー９００の端部より出力される。
【０１５１】ファイバー９００の端部からの出力光は、
第２のハーフミラー９１０で一部反射され、第２のフォ
トダイオード９２０に入力される。第２のフォトダイオ
ード９２０は、レーザー発振装置２００００の外部への
出力位置にあるため、ファイバーからのグリーンレーザ
ー光以外の太陽光等の外光が入射される。
【０１５２】そこで、第２のフォトダイオード９２０か
らの出力電流は、コイル６１０に流される。コイル６１
０は、パルス状のグリーンレーザー光に対しては、イン
ピーダンスが大きくなり、大きな電圧が発生するが、太
陽光等のＤＣ光に対しては、インピーダンスが小さくな
り、小さな電圧しか発生しない。従って、外光による影
響は、コイル６１０を第２のフォトダイオード９２０の
負荷にすることにより除去することができる。
【０１５３】レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００
のタイミング発生部２４０から、図１２（ｃ）に示す様
な励起用パルス信号が発生すると、図１２（ｄ）及び図
１２（ｅ）に示す励起用パルス信号に同期したデューテ
ィ（ＤＵＴＹ）５０％の信号が、第１のアナログスイッ
チ６２０と第２のアナログスイッチ６３０とに供給され
る。従って、グリーンレーザー光の発光タイミングに同
期して、第１のアナログスイッチ６２０と第２のアナロ
グスイッチ６３０とが、交互にＯＮ、ＯＦＦされること
になる。
【０１５４】即ち、第１のアナログスイッチ６２０が、
常にグリーンレーザー光が発光している時にＯＮとな
り、第２のアナログスイッチ６３０は、常にグリーンレ
ーザー光が発光していない時にＯＮとなる様になってお
り、第１のアナログスイッチ６２０に接続されている第
１のコンデンサ６４０には、図１２（ｆ）に示す様に、
外光とグリーンレーザー光による第２のフォトダイオー
ド９２０の電流が充電されることになる。
【０１５５】一方、第２のアナログスイッチ６３０に接
続されている第２のコンデンサ６５０には、図１２
（ｇ）に示す様に、外光のみによる第２のフォトダイオ
ード９２０の電流が充電されることになる。
【０１５６】第１のアナログスイッチ６２０と第２のア
ナログスイッチ６３０のＯＮの時間は、共に、デューテ
ィ（ＤＵＴＹ）５０％の信号であり、外光の入力量は等
しくなっているので、差動増幅器６６０で増幅すること
により、外光を除去し、図１２（ｈ）に示す様に、グリ
ーンレーザー光のみを増幅抽出することができる。
【０１５７】差動増幅器６６０の出力信号は制御部８０
０に送出され、制御部８００は、差動増幅器６６０の出
力信号が一定となる様に、ＬＤパルスドライブ部１１１
を制御する。
【０１５８】以上の様に構成されたファイバー端光量検
出部６００は、ファイバー９００の端部の出力光量を計
測して制御するので、太陽光等の外光に影響されること
なく、安定したレーザー出力を得ることができる。
【０１５９】次に本実施例の温度制御方式について説明
する。
【０１６０】レーザー共振器内部の非線形光学媒質（Ｋ
ＴＰ）１３０は、温度変化により屈折率が変化する。従
って、レーザー発振装置２００００の出力光量も変化す
ることになる。
【０１６１】図１３は、励起用レーザーダイオード１１
０の消費電流を一定とした場合の、温度変化とレーザー
出力との関係を示したものである。横軸が非線形光学媒
質（ＫＴＰ）１３０の温度を表し、０℃から３５℃まで
の範囲を示している。縦軸は、レーザー発振装置２００
００の出力を示している。
【０１６２】非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度
と、レーザー発振装置２００００の出力とは、線形等の
関係は存在せず、複数のピークを有する変化を伴ってい
る。
【０１６３】そして図１４は、レーザー発振装置２００
００の出力を一定とした場合の、温度変化と励起用レー
ザーダイオード１１０の消費電力との関係を示したもの
である。横軸が非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度
を表し、縦軸は、励起用レーザーダイオード１１０の消
費電力を示している。
【０１６４】非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度
と、励起用レーザーダイオード１１０の消費電力とは、
線形等の関係は存在せず、複数のピークを有する変化を
伴っている。
【０１６５】更に図１５は、温度変化と、ペルチェドラ
イブ部３００を利用した温度制御手段の消費電力との関
係を示すものである。横軸が非線形光学媒質（ＫＴＰ）
１３０の温度を表し、縦軸は、ペルチェドライブ部３０
０を利用した温度制御手段の消費電力を示している。
【０１６６】ペルチェドライブ部３００を利用した温度
制御手段は、最も消費電力が低い温度が存在し、この温
度から外れた状態となると消費電力が増大して行くこと
が判る。なお、図１５は周囲温度をａ度とし、励起用レ
ーザーダイオード１１０の発熱による非線形光学媒質
（ＫＴＰ）１３０の温度上昇を△Ｔ℃として描いてい
る。周囲温度が変化すれば、図１５のグラフは横方向に
シフトする。
【０１６７】そして図１６は、図１４の励起用レーザー
ダイオード１１０の消費電力と、図１５のペルチェドラ
イブ部３００を利用した温度制御手段の消費電力とを加
え、合計した消費電力を示した図である。
【０１６８】図１６は、図１４の励起用レーザーダイオ
ード１１０の消費電力と、図１５のペルチェドライブ部
３００を利用した温度制御手段の消費電力とを加えたも
のであるから、この図を観察すると、図１４の励起用レ
ーザーダイオード１１０の消費電力が少ない温度でも、
図１５のペルチェドライブ部３００を利用した温度制御
手段の消費電力が多くなると、必ずしも最小の消費電力
とは言えず、これらの消費電力を加算した値が最も少な
い温度で作動させることが望ましいこととなる。
【０１６９】以上の様に構成された本実施例の動作を図
１７に基づいて説明する。
【０１７０】まず、ステップ１（以下、Ｓ１と略する）
で、本実施例のレーザー装置２００００の電源を投入
し、スタートさせる。Ｓ１では、レーザーダイオード
（ＬＤ）電源部２００が、ＬＤパルスドライブ部１１１
を制御して励起用レーザーダイオード１１０を発光さ
せ、レーザー発振装置２００００に対してポンピングす
る様になっている。この結果、光共振器であるレーザー
発振装置２００００から、グリーンレーザー光が射出さ
れる。
【０１７１】次にＳ２では、制御部８００が、周囲温度
検出部７００からの周囲温度データを入力する。
【０１７２】そしてＳ３では、制御部８００は測定され
た周囲温度から、励起ダイオ−ドの発熱による非線形光
学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度上昇△Ｔ℃を加味し加
熱、冷却する温度差（±Ｓ）を設定する。本実施例で
は、±Ｓを±７℃に設定されており、周囲温度が１６℃
の場合には、△Ｔ＝４℃とすれば非線形光学媒質（ＫＴ
Ｐ）１３０を２０℃±７℃である１３℃から２７℃ま
で、加熱又は冷却する様に構成されている。
【０１７３】次にＳ４では、レーザー発振装置２０００
０をオートパワーコントロールを掛けながら駆動する。
即ち、制御部８００が、ファイバー端光量検出部６００
の検出信号に基づいて、レーザーダイオード（ＬＤ）電
源部２００が、ＬＤパルスドライブ部１１１を制御して
励起用レーザーダイオード１１０を駆動し、レーザー発
振装置２００００から、一定の光強度でグリーンレーザ
ー光が射出される様に制御する。
【０１７４】そしてＳ５では、一定の光強度でフリーン
レーザー光が射出される状態を維持しながら、ペルチェ
ドライブ部３００が、ペルチェ素子１５０を制御駆動し
て、非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度を±Ｓ℃の
範囲で変化させる様になっている。更に、制御部８００
は、レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００から励起
用レーザーダイオード１１０の消費電力及び、ペルチェ
ドライブ部３００からペルチェ素子１５０の消費電力を
計測する様になっている。
【０１７５】即ち、励起用レーザーダイオード１１０の
消費電力と、ペルチェ素子１５０の消費電力とを計測
し、非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度と、励起用
レーザーダイオード１１０の消費電力と、ペルチェ素子
１５０の消費電力との関係を測定する。
【０１７６】ここで、レーザー光源１００の消費電力を
Ｗ1 とし、温度制御部７００の消費電力をＷ2 とする。
【０１７７】次にＳ６では、本実施例のレーザー発振装
置２００００の最小消費電力を検索する。
【０１７８】即ち、Ｗ＝Ｗ1＋Ｗ2
【０１７９】を制御部８００が演算し、Ｗの最も小さく
なる非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度を決定す
る。ここで、Ｗの最も小さくなる非線形光学媒質（ＫＴ
Ｐ）１３０の温度をＸ℃とする。
【０１８０】そしてＳ７では、新たに、Ｘ℃から加熱、
冷却する温度差（±Ｔ）を設定する。本実施例では、±
Ｔを±２℃に設定されており、Ｘ℃が１９℃の場合に
は、非線形光学媒質４００を１９℃±２℃である１７℃
から２１℃まで、加熱又は冷却する様になっている。
【０１８１】更にＳ８では、レーザー発振装置２０００
０をオートパワーコントロールを掛けながら続行して駆
動し、Ｓ９では、一定の光強度でグリーンレーザー光が
射出される状態を維持しながら、制御部８００が、ペル
チェドライブ部３００を制御駆動して、非線形光学媒質
（ＫＴＰ）１３０の温度を±Ｔ℃の範囲で変化させる様
になっている。更に、制御部８００は、レーザーダイオ
ード（ＬＤ）電源部２００から励起用レーザーダイオー
ド１１０の消費電力及び、ペルチェドライブ部３００か
らペルチェ素子１５０の消費電力を計測する様になって
いる。
【０１８２】即ち、励起用レーザーダイオード１１０の
消費電力と、ペルチェ素子１５０の消費電力とを計測
し、非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度と、励起用
レーザーダイオード１１０の消費電力と、ペルチェ素子
１５０の消費電力との関係を測定する。
【０１８３】ここで、レーザー光源１００の消費電力を
Ｗ1 とし、温度制御部７００の消費電力をＷ2 とする。
【０１８４】次にＳ１０では、本実施例のレーザー装置
２００００の最小消費電力を検索する。
【０１８５】即ち、Ｗ＝Ｗ1＋Ｗ2
【０１８６】を制御部８００が演算し、Ｗの最も小さく
なる非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度を決定す
る。ここで、Ｗの最も小さくなる非線形光学媒質（ＫＴ
Ｐ）１３０の温度をＹ℃とする。
【０１８７】このＹ℃を、持続して演算すれば、レーザ
ー装置２００００の最小消費電力の温度が時間的な経過
と共に変動しても、最小な消費電力となる非線形光学媒
質（ＫＴＰ）１３０の温度を追跡して決定することがで
きる。
【０１８８】従ってＳ１１で、Ｙ℃を持続して求め、非
線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０をＹ℃となる様に、ペル
チェドライブ部３００がペルチェ素子１５０を制御すれ
ば、レーザー装置２００００の消費電力を最小値となる
様に維持することができる。
【０１８９】なお、±Ｓ℃、及び±Ｔ℃は、適宜決定す
ることができる。そして、本実施例は、温度検索範囲を
絞りこんで行くので、検索時間を最小にすることができ
る。即ち、±Ｓ℃の範囲では、高速に大まかな測定を行
い、次に、±Ｔ℃の範囲で、低速に細かな検索を行う様
に構成されている。また、広い温度範囲を高速に測定し
ようとしても、非線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０の温度
が均一にならないので、精密な測定が行えない点に注意
する必要がある。更に、±Ｓ℃、及び±Ｔ℃の２段階に
限ることなく、複数回の段階で処理してもよい。
【０１９０】次に、本実施例のグリーンレーザー光の発
光方法について説明する。
【０１９１】まず、レーザーヘッド１００内のレーザー
共振器について説明する。図１８（ａ）、図１８
（ｂ）、図１８（ｃ）は、ゲインスイッチを示す模式図
であり、図１８（ａ）は、時間と励起強度の関係を示す
図であり、図１８（ｂ）は、時間と光強度の関係を示す
図であり、図１８（ｃ）は時間と反転分布の関係を示す
ものである。
【０１９２】これらの図を観察すると、一定の励起時間
の後、最大の光強度が生じることが理解される。
【０１９３】次に、反転分布と光強度の関係をそれぞれ
分離して表示したものが、図１９である。励起用レーザ
ーダイオード１１０に対して、連続波の駆動電力を供給
すれば、ファーストパルスに対応して最大の光強度が生
じ、その後、光強度が低下し、一定の光強度に収束する
から、光の取り出しが最も効率的である。従って、ファ
ーストパルスのみ使用することにする。
【０１９４】更に図２０（ａ）と図２０（ｂ）により、
励起用レーザーダイオード１１０に対して、連続パルス
の駆動電力を供給した場合を説明する。
【０１９５】図２０（ａ）は、励起用レーザーダイオー
ド１１０に対する供給連続パルスの周期Ｔが、τFL＜Ｔ
ーτの関係の場合である。ここでτFLは蛍光寿命であ
り、τはパルス幅である。
【０１９６】これに対して、図２０（ｂ）は、励起用レ
ーザーダイオード１１０に対する供給連続パルスの周期
Ｔが、τFL＞Ｔーτの関係の場合である。
【０１９７】図２０（ｂ）を見れば、τFL（蛍光寿命）
の間に、次のパルスを半導体レーザーに印加することに
より、残留した反転分布に新たな反転分布を加え、効果
的に最大の光強度を有する光のみを連続して発生させる
ことができる事が理解される。
【０１９８】次に、図２１（ａ）から図２１（ｄ）に基
づいて、励起用レーザーダイオード１１０の出力と、非
線形光学媒質（ＫＴＰ）１３０を挿入した場合の出力と
の関係を説明する。
【０１９９】図２１（ａ）は、励起用レーザーダイオー
ド１１０の消費電流と、励起用レーザーダイオード１１
０の出力との関係を示すものであり、オフセット電流以
降は、リニアな関係を有している。
【０２００】図２１（ｂ）は、励起用レーザーダイオー
ド１１０の出力と、光共振器内の基本波の出力との関係
を示すものであり、オフセット以降は、リニアな関係を
有している。
【０２０１】図２１（ｃ）は非線形光学媒質を挿入した
場合の、光共振器内の基本波の出力と、第２高調波（Ｓ
ＨＧ）出力との関係を示すものであり、第２高調波（Ｓ
ＨＧ）出力は、光共振器内の基本波の出力の２乗に比例
することが理解される。
【０２０２】従って、半導体レーザーの消費電流と第２
高調波（ＳＨＧ）出力との関係は、図２１（ｄ）に示さ
れる様に、２乗に比例することになる。
【０２０３】従って、光共振器内に非線形光学媒質を挿
入し、ＬＤパルスドライブ部１１１が、励起用レーザー
ダイオード１１０の半導体レーザーを、τFL（蛍光寿
命）内に、次の駆動パルスが印加される様に駆動すれ
ば、図２２に示す様に高能率にレーザーを発振させるこ
とができる。
【０２０４】即ち図２２は、パルス幅τ、パルスピーク
電流ＩP 、パルス周期Ｔにより、励起用レーザーダイオ
ード１１０を駆動すれば、光パルス幅τ’光パルスピー
ク出力ＰP SH のレーザー光が生じることになる。
【０２０５】なお励起用レーザーダイオード１１０の駆
動を直流電流で実施した場合（但し、平均パルス出力Ｐ
av SH と同じ連続出力Ｐcw SH を生じる場合）には、駆動
電流をＩCW とすれば、励起用レーザーダイオード１１
０の消費電流と第２高調波（ＳＨＧ ）出力との関係
は、２乗に比例するので、光パルスピーク出力ＰP SH よ
り小さい出力である連続光出力ＰCW SH のレーザー光し
か生じない。
【０２０６】更に、パルス駆動の場合には、動作が間欠
的であるから、平均値で連続動作と比較することにす
る。パルス駆動の場合の平均パルス電流はＩav とな
り、連続動作電流をＩCW より小さくなる。
【０２０７】これは、同じレーザー光量を得るのに必要
な消費電力が少なくすむと共に、励起用レーザーダイオ
ード１１０による発熱も少なくなり、ペルチェ素子１５
０に流れる電流も少なくなるという効果がある。
【０２０８】以上の点に鑑み、本実施例の励起用レーザ
ーダイオード１１０のパルス駆動は、ファーストパルス
が充分発光した時点で駆動を中断し、τFL（蛍光寿命）
内に次のパルス駆動を行う様に、レーザーダイオード
（ＬＤ）電源部２００内のタイミング発生部２４０を設
定している。
【０２０９】また本実施例では、点滅動作が可能となっ
ている。
【０２１０】図８に基づいて、その動作を詳細に説明す
る。
【０２１１】グリーンレーザー光を消灯させる場合に
は、制御部８００よりアナログスイッチ２１６がＯＦＦ
され、ロジック回路２１８により比較器２１４の出力信
号が禁止状態となり、更に、タイミング発生部２４０の
タイミング信号が禁止される。そして、励起用レーザー
ダイオード１１０の電流ループがホールド状態となる。
励起用レーザーダイオード１１０が消灯状態のため、ス
イッチングレギュレータ部２２０のコンデンサ２２４へ
の電荷の消費がなくなるが、同時に比較器２１４の出直
信号が禁止状態となり、スイッチングレギュレータ部２
２０のコンデンサ２２４への電荷の充電も行われなくな
り、励起用レーザーダイオード１１０を消灯している間
も、励起用レーザーダイオード１１０を点灯している場
合と同じ状態を保持できる様になっている。制御部８０
０は、この間、グリーンレーザー光のフィードバックを
中断する。
【０２１２】次の励起用レーザーダイオード１１０の点
灯時には、制御部８００によりアナログスイッチ２１６
がＯＮされ、ロジック回路２１８により比較器２１４の
出力信号の禁止状態が解除され、励起用レーザーダイオ
ード１１０の電流ループが定電流ループを再開し、制御
部８００はグリーンレーザ−光のフィードバックを再開
する。
【０２１３】以上の様に、パルス幅変調部（ＰＷＭ）２
１０内のホールド機能により点滅動作をしていても、消
灯時間の大小に係わりなく、安定したグリーンレーザー
光のフィードバックを掛けることができ、安定したグリ
ーンレーザー光を出力することができる。
【０２１４】本実施例の点滅発光例を図２３に基づいて
説明する。
【０２１５】数１００ＫＨｚのパルス光を６０Ｈｚ程度
の繰り返し周波数で、デューティ（ＤＵＴＹ）３０％で
点滅動作を行ったものである。
【０２１６】この場合、人間の眼には連続した直流発光
と感じられ、明るさは点滅動作を行わない時の約３０％
の明るさに感じられる。
【０２１７】グリーンレーザー光の光量を調整する場合
には、励起用レーザーダイオード１１０の消費電流に対
して、第２高調波であるグリーンレーザー光の光出力
が、励起用レーザーダイオード１１０の消費電流の２乗
に比例する事から、励起用レーザーダイオード１１０の
駆動電流のピーク電流値を下げるよりも少ない電流で済
み、低消費電力化することができるという効果がある。
【０２１８】なお、点滅の繰り返し周波数は６０Ｈｚ程
度に限るものではなく、人間の眼の応答時間よりも早い
繰り返し周波数であれば、何れの周波数でもよい。
【０２１９】また、点滅のデューティ（ＤＵＴＹ）を可
変する事により、任意に減光することができることは言
うまでもない。
【０２２０】本実施例の他の点滅発光例を図２４に基づ
いて説明する。
【０２２１】数１００ＫＨｚのパルス光を７Ｈｚの繰り
返し周波数で、デューティ（ＤＵＴＹ）３０％で点滅動
作を行ったものである。
【０２２２】人間の眼の特性として、眼に光が入射した
後、５０〜１２０ｍｓｅｃ付近で感度のピークが生じ、
その後、次第に感度が減少し、一定値に漸近することが
知られている。
【０２２３】つまり、光パルスの発光時間を、人間の眼
に光が入射してから明るさの感じかたが最高となる時間
と略一致させる様に構成し、消灯時間を、人間の眼に光
が入射して明るさを感じた後、眼の感度が最大感度に復
帰する時間程度に構成することにより、人間の眼に効果
的に刺激を与えることができる。
【０２２４】実験によれば、パルスによる駆動と点滅動
作の組み合わせで、最も認識できる点滅は６Ｈｚ〜１５
Ｈｚであることが得られている。なお、ちらつき光の周
波数が１０Ｈｚ程度の場合にピークの明るさが強調され
て感じられる現象をバートレー効果と呼んでおり、ブリ
ュッケ・バートレー（ＢｒｕｃｋｅーＢａｒｔｌｅｙ）
効果とも呼んでいる。
【０２２５】バートレー効果は、点灯時間と消灯時間の
比が１：１の時に、最大の効果が得られることが知られ
ており、点灯時間５０ｍｓｅｃの間に人間の眼の視感度
が最高値に達し、消灯時間５０ｍｓｅｃの間に視感度が
最大感度に復帰する事を意味する。消灯時間を５０ｍｓ
ｅｃ以上に設定する事により、次回の光パルスによる刺
激を人間の眼に効果的に与えることができる。
【０２２６】図２４は、この様な点滅となる様に点滅・
消灯時間を設定したものである。励起用レーザーダイオ
ード１１０の消費電力は、数１００ＫＨｚの連続パルス
駆動の時の３０％程度の消費電力で、数１００ＫＨｚの
連続パルス駆動の時の２倍程度の視刺激を与えることが
できるという卓越した効果がある。
【０２２７】次に、レーザーヘッド内の光量検出とファ
イバー端の光量検出に関する変形例を図２５に基づいて
説明する。
【０２２８】本実施例では、レーザーヘッド内光量検出
部５００と第１のハーフミラー１７０と第１のフォトダ
イオード１９０とにより、レーザーヘッド１００内で発
生したグリーンレーザー光の光量を検出している。
【０２２９】更に本実施例では、ファイバー端光量検出
部６００と第２のハーフミラー９１０と第２のフォトダ
イオード９２０とにより、ファイバー９００端の光量を
検出している。
【０２３０】本変形例では、第２のハーフミラー９１０
に代えて、偏光ミラー９１５を使用したものである。
【０２３１】本変形例は、本実施例のファイバー９００
に代えて、定偏波ファイバー９０１が使用されている。
通常のファイバー９００は、所定の偏光方向の偏光を入
射させると、射出される光は偏光でなくなっているが、
本変形例の定偏波ファイバー９０１では、偏光方向を保
存したまま送光することができる。
【０２３２】定偏波ファイバー９０１の後端部９０１ｂ
付近には、偏光ミラー９１５が配置されており、この偏
光ミラー９１５の背面側には、ミラー９１６が順次配置
され、このミラー９１６に対向して偏光板９１７と第２
のフォトダイオード９２０とが配置されている。
【０２３３】定偏波ファイバー９０１の後端部９０１ｂ
から射出されたグリーンレーザ光の内、偏光ミラー９１
５を透過した透過光は、ミラー９１６で反射され、偏光
板９１７を透過したグリーンレーザー光は、第２のフォ
トダイオード９２０に入射する様になっている。
【０２３４】即ち、レーザー発振装置２００００から射
出された直線偏光のグリーンレーザー光は、定偏波ファ
イバー９０１で偏光方向を保存され、偏光ミラー９１５
に向けて射出される。
【０２３５】偏光ミラー９１５は、グリーンレーザー光
の殆どを反射するが、数％の光線は透過する。また、定
偏波ファイバー９０１の後端部９０１ｂから射出される
グリーンレーザー光は、Ｓ偏光であるが、いくらかのＰ
偏光も含んでいる。偏光ミラー９１５では、数％のＳ偏
光と共に、Ｐ偏光も透過する様になっている。
【０２３６】偏光板９１７は、Ｓ偏光のみ透過する様に
構成されており、第２のフォトダイオード９２０には、
Ｓ偏光のみが入射される様になっている。
【０２３７】第２のフォトダイオード９２０とファイバ
ー端光量検出部６００とにより、上述の本実施例と同様
に、ファイバー端の光量を検出することができる。
【０２３８】なお、本変形例では、レーザーヘッド内光
量検出部５００とファイバー端光量検出部６００とに
は、比較器９５０が接続されている。比較器９５０は、
レーザーヘッド内光量検出部５００とファイバー端光量
検出部６００との検出信号を比較し、比較値が所定の範
囲を越える場合には、制御信号を演算部８００に送出す
る様に構成されている。
【０２３９】レーザーヘッド内光量検出部５００とファ
イバー端光量検出部６００との検出信号を比較し、比較
値が所定の範囲内である場合には、ファイバー端光量検
出部６００からの検出信号を演算部８００に送出し、演
算部８００は、この検出信号に基づき、レーザーダイオ
ード（ＬＤ）電源部２００を制御駆動し、励起用レーザ
ーダイオード１１０の発光をコントロールする様に構成
されている。
【０２４０】レーザーヘッド内光量検出部５００とファ
イバー端光量検出部６００との検出信号を比較し、比較
値が所定の範囲を越えた場合には、集光レンズ１８０或
いは定偏波ファイバー９０１の前端部９０１ａの位置ず
れ、定偏波ファイバー９０１の破損、その他の原因によ
るファイバー結合効率の変動に起因したグリーンレーザ
光出力の低下、又は増大が考えられる。この場合には、
演算部８００は、比較器９５０からの制御信号に基づ
き、レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００の駆動停
止、或いは異常表示等を行うことができる。
【０２４１】なお本実施例のレーザー装置２００００
は、図２６に示すパイプレーザー装置３００００に応用
することができる。
【０２４２】パイプレーザー装置３００００は、内部に
レーザー発振装置２００００を装備しており、水平方向
及び鉛直方向にガイド光を射出させることができる。
【０２４３】このパイプレーザー装置３００００には、
バッテリーボックス３１０００内に電源を挿入し、端部
には、操作パネル３２０００と、移動用の取手３３００
０とが形成されている。
【０２４４】
【効果】以上の様に構成された本発明は、少なくともレ
ーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備えたレ
ーザー発振装置に形成されたペルチェ素子を駆動するた
めのペルチェドライブ部であって、パルス幅変調部（Ｐ
ＷＭ）と、このパルス幅変調部（ＰＷＭ）のデューティ
に応じた電圧を発生させるためのスイッチングレギュレ
ータ部と、前記ペルチェ素子に流れる電流を検出するた
めの電流検出部と、ペルチェ素子に流れる電流の方向を
切り替えるためのＨブリッジ部とから構成されているの
で、省電力化を図り、電池駆動を実現できるという卓越
した効果がある。
【０２４５】また本発明のレーザーダイオード駆動手段
は、少なくともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光
共振器を備えたレーザー発振装置に形成された励起用レ
ーザーダイオードを駆動するためのレーザーダイオード
駆動手段であって、パルス幅変調部（ＰＷＭ）と、この
パルス幅変調部（ＰＷＭ）のデューティに応じた電圧を
発生させるためのスイッチングレギュレータ部と、前記
励起用レーザーダイオードに流れる電流を検出するため
の電流検出部とから構成されているので、電流の制御部
分が全て飽和領域が遮断領域を使用するスイッチング動
作となり、省電力化を図ることができるという効果があ
る。
【０２４６】そして本発明のＨブリッジ部は、Ｐチャン
ネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥＴとから構成されたＨブ
リッジ部において、ＰチャンネルＦＥＴに新たなＮチャ
ンネルＦＥＴを並列に接続しているので、省電力化を図
ると共に、電源を単一化することができ、コストダウン
を図ることができるという効果がある。
【０２４７】更に本発明のレーザーヘッドは、ＬＤパル
スドライブ部が、レーザーヘッドに一体化されて封入さ
れているで、インダクタンスを低下させ、ノイズに対し
て強くなるという卓越した効果がある。
【０２４８】更に本発明のレーザー発振装置は、少なく
ともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器を備
えており、この光共振器に挿入され、第２次高調波を発
生させるための非線形光学媒質と、前記光共振器に対し
てポンピングするための励起用レーザーダイオードとを
備えたレーザー発振装置であって、このレーザー発振装
置は、発振されたレーザー光を導くためのファイバーが
接続されており、このファイバー端には、光量検出手段
が形成されており、前記光共振器内には、内部光量検出
手段が設けられており、制御部が、前記光量検出手段及
び前記内部光量検出手段の検出信号に基づき、励起用レ
ーザーダイオードの発光を制御する構成となっているの
で、集光レンズ、ファイバー等の位置ずれ、ファイバー
の破損、前記光量検出手段の故障等を検出することがで
きるという卓越した効果がある。
【０２４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のレーザー発振装置２００００
の構成を説明する図である。
【図２】本実施例のペルチェドライブ部３００の電気的
構成を説明する図である。
【図３】ペルチェドライブ部３００のパルス幅変調部
（ＰＷＭ）３１０の電気的構成を説明する図である。
【図４】ペルチェドライブ部３００のスイッチングレギ
ュレータ部３２０の電気的構成を説明する図である。
【図５】ペルチェドライブ部３００のＨブリッジ部３４
０の電気的構成を説明する図である。
【図６】従来のＨブリッジ部の電気的構成を説明する図
である。
【図７】レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００の電
気的構成を説明する図である。
【図８】レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００のパ
ルス幅変調部（ＰＷＭ）２１０の電気的構成を説明する
図である。
【図９】レーザーダイオード（ＬＤ）電源部２００のス
イッチングレギュレータ部２２０の電気的構成を説明す
る図である。
【図１０】ＬＤパルスドライブ部１１１の電気的構成を
説明する図である。
【図１１】ファイバー端光量検出部６００の電気的構成
を説明する図である。
【図１２】ファイバー端光量検出部６００の動作を説明
する図である。
【図１３】励起用レーザーダイオード１１０の消費電流
を一定とした場合の、温度変化とレーザー出力との関係
を示したものである。
【図１４】レーザー発振装置２００００の出力を一定と
した場合の、温度変化と励起用レーザーダイオード１１
０の消費電力との関係を示したものである。
【図１５】温度変化と、ペルチェドライブ部３００を利
用した温度制御の消費電力との関係を示すものである。
【図１６】励起用レーザーダイオード１１０の消費電力
と、ペルチェドライブ部３００を利用した温度制御の消
費電力とを加え、合計した消費電力を示した図である。
【図１７】本実施例のレーザー装置２００００の動作を
説明する図である。
【図１８（ａ）】ゲインスイッチを示す模式図であり、
時間と励起強度の関係を示すものである。
【図１８（ｂ）】ゲインスイッチを示す模式図であり、
時間と光強度の関係を示すものである。
【図１８（ｃ）】ゲインスイッチを示す模式図であり、
時間と反転分布の関係を示すものである。
【図１９】反転分布と光強度の関係を示す図である。
【図２０（ａ）】励起用レーザーダイオード１１０に対
する供給連続パルスの周期Ｔが、τFL＜Ｔーτの関係の
場合を説明する図である。
【図２０（ｂ）】励起用レーザーダイオード１１０に対
する供給連続パルスの周期Ｔが、τFL＞Ｔーτの関係の
場合を説明する図である。
【図２１（ａ）】励起用レーザーダイオード１１０の消
費電流と、励起用レーザーダイオード１１０の出力との
関係を示す図である。
【図２１（ｂ）】励起用レーザーダイオード１１０の出
力と、光共振器内の光基本波の出力との関係を示す図で
ある。
【図２１（ｃ）】非線形光学媒質１３０を挿入した場合
の、光共振器内の光基本波の出力と、第２高調波（ＳＨ
Ｇ）出力との関係を示す図である。
【図２１（ｄ）】励起用レーザーダイオード１１０の消
費電流と第２高調波（ＳＨＧ）出力との関係を示す図で
ある。
【図２２】レーザー発振装置２００００を、連続駆動し
た場合と、本発明のパルス駆動した場合とを比較した図
である。
【図２３】本実施例の点滅発光例を説明する図である。
【図２４】バートレー効果を応用した点滅を説明する図
である。
【図２５】レーザーヘッド内の光量検出とファイバー端
の光量検出に関する変形例を説明する図である。
【図２６】本実施例のレーザー装置２００００をパイプ
レーザー装置３００００に応用した場合を説明する図で
ある。
【図２７】従来技術を説明する図である。
【図２８】従来技術を説明する図である。
【図２９】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
２００００ レーザー発振装置 １００ レーザーヘッド １１０ 励起用レーザーダイオード １１１ ＬＤパルスドライブ部 １２０ レーザー結晶（ＹＶＯ４） １３０ 非線形光学媒質 １４０ 出力ミラー（ＯＣ） １５０ ペルチェ素子 １６０ 第１のサーミスタ １７０ 第１のハーフミラー １８０ 集光レンズ １９０ 第１のフォトダイオード ２００ レーザーダイオード（ＬＤ）電源部 ２１０ パルス幅変調部（ＰＷＭ） ２１１ Ｄ／Ａ変換器 ２１２ 増幅器 ２１３ 三角波発生器 ２１４ 比較器 ２２０ スイッチングレギュレータ部 ２３０ 電流検出部 ３００ ペルチェドライブ部 ３１０ パルス幅変調部（ＰＷＭ） ３１１ Ｄ／Ａ変換器 ３１２ 増幅器 ３１３ 三角波発生器 ３１４ 比較器 ３２０ スイッチングレギュレータ部 ３３０ 電流検出部 ３４０ Ｈブリッジ部 ４００ 非線形光学媒質（ＫＴＰ）温度検出部 ５００ レーザーヘッド内光量検出部 ６００ ファイバー端光量検出部 ７００ 周囲温度検出部 ８００ 制御部 ９００ ファイバー ９０１ 定偏波ファイバー ９１０ 第２のハーフミラー ９１５ 偏光ミラー ９２０ 第２のフォトダイオード
フロントページの続き (72)発明者 籾内 正幸 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 後藤 義明 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器を備えたレーザー発振装置に形成され
    たペルチェ素子を駆動するためのペルチェドライブ部で
    あって、パルス幅変調部（ＰＷＭ）と、このパルス幅変
    調部（ＰＷＭ）のデューティに応じた電圧を発生させる
    ためのスイッチングレギュレータ部と、前記ペルチェ素
    子に流れる電流を検出するための電流検出部と、ペルチ
    ェ素子に流れる電流の方向を切り替えるためのＨブリッ
    ジ部とからなるペルチェドライブ部。
  2. 【請求項２】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器を備えたレーザー発振装置であって、
    このレーザー発振装置に形成されたペルチェ素子を駆動
    するためのペルチェドライブ部を備えており、このペル
    チェドライブ部は、請求項１記載のペルチェドライブ部
    であるレーザー発振装置。
  3. 【請求項３】 ＰチャンネルＦＥＴとＮチャンネルＦＥ
    Ｔとから構成されたＨブリッジ部において、Ｐチャンネ
    ルＦＥＴに新たなＮチャンネルＦＥＴを並列に接続した
    ことを特徴とするＨブリッジ部。
  4. 【請求項４】 請求項３のＨブリッジ部を使用した請求
    項１記載のペルチェドライブ部。
  5. 【請求項５】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器を備えたレーザー発振装置であって、
    このレーザー発振装置に形成されたペルチェ素子を駆動
    するためのペルチェドライブ部を備えており、このペル
    チェドライブ部のＨブリッジ部は、請求項３〜４のＨブ
    リッジ部であるレーザー発振装置。
  6. 【請求項６】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器を備えたレーザー発振装置に形成され
    た励起用レーザーダイオードを駆動するためのレーザー
    ダイオード駆動手段であって、パルス幅変調部（ＰＷ
    Ｍ）と、このパルス幅変調部（ＰＷＭ）のデューティに
    応じた電圧を発生させるためのスイッチングレギュレー
    タ部と、前記励起用レーザーダイオードに流れる電流を
    検出するための電流検出部とからなるレーザーダイオー
    ド駆動手段。
  7. 【請求項７】 少なくともレーザー結晶と出力ミラーと
    からなる光共振器を備えたレーザー発振装置であって、
    このレーザー発振装置に形成された励起用レーザーダイ
    オードを駆動するためのレーザーダイオード駆動手段を
    備えており、このレーザーダイオード駆動手段は、請求
    項６記載のレーザーダイオード駆動手段であるレーザー
    発振装置。
  8. 【請求項８】 ＬＤパルスドライブ部が、レーザーヘッ
    ドに一体化されて封入されているレーザーヘッド。
  9. 【請求項９】 レーザーヘッドには、励起用レーザーダ
    イオードと、ＬＤパルスドライブ部と、レーザー結晶
    と、非線形光学媒質と、出力ミラーと、ペルチェ素子と
    が封入されている請求項８記載のレーザーヘッド。
  10. 【請求項１０】 少なくともレーザー結晶と出力ミラー
    とからなる光共振器を備えており、この光共振器に挿入
    され、第２次高調波を発生させるための非線形光学媒質
    と、前記光共振器に対してポンピングするための励起用
    レーザーダイオードとを備えたレーザー発振装置であっ
    て、このレーザー発振装置は、発振されたレーザー光を
    導くためのファイバーが接続されており、このファイバ
    ー端には、光量検出手段が形成されており、制御部が、
    前記光量検出手段の検出信号に基づき、励起用レーザー
    ダイオードの発光を制御するレーザー発振装置。
  11. 【請求項１１】 少なくともレーザー結晶と出力ミラー
    とからなる光共振器を備えており、この光共振器に挿入
    され、第２次高調波を発生させるための非線形光学媒質
    と、前記光共振器に対してポンピングするための励起用
    レーザーダイオードとを備えたレーザー発振装置であっ
    て、このレーザー発振装置は、発振されたレーザー光を
    導くためのファイバーが接続されており、このファイバ
    ー端には、光量検出手段が形成されており、前記光共振
    器内には、内部光量検出手段が設けられており、制御部
    が、前記光量検出手段及び前記内部光量検出手段の検出
    信号に基づき、励起用レーザーダイオードの発光を制御
    するレーザー発振装置。
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