WO2015098321A1 - 制御装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2015098321A1
WO2015098321A1 PCT/JP2014/079817 JP2014079817W WO2015098321A1 WO 2015098321 A1 WO2015098321 A1 WO 2015098321A1 JP 2014079817 W JP2014079817 W JP 2014079817W WO 2015098321 A1 WO2015098321 A1 WO 2015098321A1
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resonator
reflected light
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optical path
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PCT/JP2014/079817
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藤田　五郎
田中　健二
林　邦彦
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ソニー株式会社
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02—OPTICS
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/15—Function characteristic involving resonance effects, e.g. resonantly enhanced interaction

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device, a control method, and a program.
  • a nonlinear optical element is disposed between at least a pair of opposing mirrors constituting the resonator, and a fundamental laser beam is incident on the resonator, The laser beam is passed through the nonlinear element.
  • the distance between the mirrors that is, the optical path length in the resonator
  • the laser beam resonates in the resonator and laser oscillation occurs. Arise.
  • Patent Document 1 discloses an example of a laser beam generator using a resonator as described above.
  • the laser light generating device according to Patent Document 1 is configured so that the position of a mirror constituting the resonator can be moved in the optical axis direction, and an error signal proportional to the deviation of the resonator length with respect to the incident laser light of the resonator. Based on this, the position of the mirror is servo controlled.
  • the optical path length of the resonator is automatically controlled so that the incident laser light satisfies the condition of resonating in the resonator, and the resonator Resonant operation with respect to incident laser light is stabilized.
  • a laser light source that oscillates in multimode such as a semiconductor laser
  • a laser light source that oscillates in this way combine the laser light source with an external resonator, adjust the resonator length of the external resonator, and resonate in a desired mode. It may be used as a light source with close characteristics.
  • the influence of leakage light from the resonator may differ depending on the mode, and the intensity of the laser light output from the resonator may differ depending on the mode. is there. In such a case, it is possible to obtain a laser beam with higher intensity by resonating in a mode capable of efficiently resonating with less leakage light from the resonator.
  • the optical path length of the resonator is not always controlled so as to resonate in the mode in which the intensity of the laser beam is maximum, and in such a case, the performance of the laser light source cannot be fully utilized. There are a lot of possibilities.
  • a new and improved control device, control method, and program capable of controlling the optical path length of the resonator so as to resonate in a mode capable of obtaining a laser beam with higher intensity. Propose.
  • the present disclosure includes at least a pair of reflecting portions and a nonlinear optical crystal, and resonates incident laser light, thereby converting the wavelength of the laser light, and resonance of the incident laser light.
  • the driving unit that moves at least one of the pair of reflecting units in the optical axis direction and the detection result of the reflected light from the resonator in the resonator having a plurality of modes that satisfy the conditions
  • the laser beam incident on the device is changed to a state in which the laser beam resonates in a second mode different from the first mode from a state in which the laser beam resonates in the first mode among the plurality of modes.
  • a control device including a control unit that controls the optical path length of the resonator by moving the at least one reflection unit.
  • the drive unit includes at least a pair of reflection units and a nonlinear optical crystal, and resonates the incident laser beam to convert the wavelength of the laser beam, and In a resonator in which a plurality of modes satisfying the resonance condition of the incident laser beam exist, at least one of the pair of reflecting portions is moved in the optical axis direction, and the processor reflects the reflected light from the resonator. Based on the detection result, the laser beam incident on the resonator transitions from a state in which the laser beam resonates in the first mode to a state in which the laser beam resonates in a second mode different from the first mode.
  • a control method including controlling the optical path length of the resonator by moving the at least one reflection unit to the drive unit.
  • the computer includes at least a pair of reflecting portions and a nonlinear optical crystal, and resonates the incident laser light to convert the wavelength of the laser light, and the incident
  • the step of moving at least one of the pair of reflecting portions in the optical axis direction of the resonator having a plurality of modes satisfying the resonance condition of the laser beam, and the detection result of the reflected light from the resonator Based on this, the laser beam incident on the resonator is changed from a state of resonating in the first mode among the plurality of modes to a state of resonating in a second mode different from the first mode. Moving the at least one reflecting portion to control the optical path length of the resonator.
  • the optical path length of the resonator so as to resonate in a mode capable of obtaining a laser beam with higher intensity.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a schematic configuration of a laser beam generator according to an embodiment of the present disclosure.
  • a laser beam generator 1 includes an oscillator 11, a light source unit 50, mirrors 501 and 503, a resonator 20, an isolator 40, a photodetector 41, and a drive.
  • the unit 30 and the control unit 10 are included.
  • the light source unit 50 includes a laser light source 51, a phase modulator 52, and a driver (drive circuit) 53.
  • the laser light source 51 outputs laser light and can be constituted by various lasers.
  • a laser light source 51 that uses multimode oscillation such as a semiconductor laser is used.
  • the phase modulator 52 includes, for example, an EO (electro-optic) element or an AO (acousto-optic) element.
  • the phase modulator 52 is supplied with a modulation signal having a frequency fm from the oscillator 11 by a driver 53.
  • the phase modulator 52 modulates the laser light from the laser light source 51 by the modulation signal supplied from the driver 53, and emits the modulated laser light L1 to the outside.
  • the phase modulator 52 may be configured to output the laser light from the laser light source 51 as pulsed laser light by being intermittently driven based on the control from the driver 53.
  • the configuration of the light source unit 50 described above is merely an example, and is not necessarily limited to the configuration described above.
  • the driver 53 directly drives the laser light source 51 based on the modulation signal without providing the phase modulator 52, thereby emitting the modulated laser light L1. It is good also as a structure.
  • the laser light L1 emitted from the light source unit 50 is guided to the isolator 40 through the mirrors 501 and 503, passes through the isolator 40, and enters the inside of the resonator 20 from the input coupler 201. If the laser light L1 emitted from the light source unit 50 can be guided into the resonator 20 through the isolator 40, the configuration of the optical system arranged in the optical path is mirrors 501 and 503. Needless to say, it is not limited to.
  • the isolator 40 is interposed between the light source unit 50 and the resonator 20, and transmits the laser light L1 from the light source unit 50 toward the resonator 20. Further, the isolator 40 reflects the reflected light (leakage light) L3 from the resonator 20 toward the photodetector 41 arranged in a direction different from the light source unit 50, so that the reflected light L3 is reflected in the light source unit. 50 is prevented from entering.
  • the light detector 41 is composed of, for example, a PD (Photo Detector).
  • the photodetector 41 detects the reflected light L3 from the resonator 20 guided through the isolator 40.
  • the reflected light L3 detected by the photodetector 41 is synchronously detected by the control unit 10 described later.
  • the resonator 20 is a so-called optical parametric oscillator (OPO), which resonates the laser light L1 from the light source unit 50 inside, converts the wavelength of the laser light L1, and converts the wavelength.
  • the laser beam L2 is output.
  • the laser light incident on the resonator 20 may be referred to as “excitation laser light”, and the laser light whose wavelength is converted and output from the resonator 20 may be referred to as “OPO laser light”.
  • the resonator 20 includes an input coupler 201, mirrors 203, 205, and 207, a dichroic mirror 209, an output coupler 211, and a nonlinear optical element 213.
  • the input coupler 201 and the output coupler 211 are generally partial reflectors (partial reflectors) having a transmittance of several percent.
  • a nonlinear optical element 213 is disposed between the mirror 203 and the mirror 205.
  • the nonlinear optical element 213 includes, for example, KTP (KTiOPO 4 ), LN (LiNbO 3 ), QPMLN (pseudo phase matching LN), BBO ( ⁇ -BaB 2 O 4 ), LBO (LiB 3 O 4 ), KN (KNbO 3 ). ) Etc. are used.
  • the nonlinear optical element 213 converts input laser light (that is, excitation laser light L1) into two wavelengths. Then, laser light having at least one of the two converted wavelengths (for example, long wavelength) resonates in the resonator 20 as the OPO laser light L2, and is output from the output coupler 211 to the outside of the resonator 20. Will be output.
  • a dichroic mirror 209 is disposed between the input coupler 201 and the mirror 203. Of the light reflected toward the input coupler 201 by the mirror 203, the dichroic mirror 209 transmits the excitation laser light L1 toward the input coupler 201 and reflects the OPO laser light L2 toward the output coupler 211. With such a configuration, in the resonator 20 according to the present embodiment, the excitation laser light L1 and the OPO laser light L2 are guided through the resonator 20 through different optical paths. The details of the optical paths of the excitation laser beam L1 and the OPO laser beam L2 in the resonator 20 will be described below.
  • the excitation laser light L1 incident on the inside of the resonator from the input coupler 201 passes through the dichroic mirror 209, reaches the mirror 207 via the mirror 203, the nonlinear optical element 213, and the mirror 205, and is reflected by the mirror 207. .
  • the excitation laser light L 1 reflected by the mirror 207 is guided to the dichroic mirror 209 through the mirror 205, the nonlinear optical element 213, and the mirror 203, transmitted through the dichroic mirror 209, and guided to the input coupler 201. Is done.
  • the input coupler 201 reflects a part of the guided excitation laser light L1 and emits the other part to the outside of the resonator 20.
  • the excitation laser light L 1 incident in the resonator 20 is repeatedly reflected between the input coupler 201 and the mirror 207. That is, the optical path between the input coupler 201 and the mirror 207 corresponds to the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 (in other words, the resonator length), and the optical path length is the resonance of the excitation laser light L1.
  • the excitation laser light L1 resonates in the resonator 20.
  • the excitation laser light emitted from the input coupler 201 to the outside of the resonator 20 is guided as light reflected from the resonator 20 toward the photodetector 41 by the isolator 40 and detected by the photodetector 41. Is done.
  • the OPO laser light L 2 reflected by the mirror 207 is guided to the dichroic mirror 209 through the mirror 205, the nonlinear optical element 213, and the mirror 203, reflected by the dichroic mirror 209, and output to the output coupler 211. Light is guided.
  • the output coupler 211 reflects a part of the guided OPO laser beam L2 and emits the other part to the outside of the resonator 20.
  • the OPO laser light L 2 incident on the resonator 20 is repeatedly reflected between the output coupler 211 and the mirror 207. That is, the optical path between the output coupler 211 and the mirror 207 corresponds to the optical path length of the OPO laser light L2 in the resonator 20 (in other words, the resonator length), and the optical path length is the optical path length of the OPO laser light L2.
  • the OPO laser light L2 resonates in the resonator 20.
  • the mirror 207 adjusts the position along the optical axis direction of the excitation laser light L1 and the OPO laser light L2 incident on the mirror 207 by driving a driving unit 30 described later. It is configured to be possible.
  • the output coupler 211 is configured to be capable of adjusting the position along the optical axis direction of the OPO laser light L2 incident on the output coupler 211 by driving the drive unit 30.
  • the optical path length of each of the excitation laser beam L1 and the OPO laser beam L2 is adjusted by adjusting the position of the mirror 207, and the optical path length of the OPO laser beam L2 is adjusted by adjusting the position of the output coupler 211. Is adjusted. Therefore, for example, the position of the mirror 207 may be adjusted so as to satisfy the resonance condition of the excitation laser light L1, and then the position of the output coupler 211 may be adjusted so as to satisfy the resonance condition of the OPO laser light L2. . By adjusting the positions of the mirror 207 and the output coupler 211 in this order, the optical path length can be controlled so as to satisfy the resonance condition for each of the excitation laser light L1 and the OPO laser light L2.
  • the drive unit 30 includes an actuator device such as an electromagnetic actuator (VCM: Voice Coil Motor) or a piezoelectric element configuration.
  • VCM Voice Coil Motor
  • a piezoelectric element configuration In the following description, it is assumed that an electromagnetic actuator is used as the drive unit 30.
  • the drive unit 30 adjusts the positions of the mirror 207 and the output coupler 211 based on control by the control unit 10 described later (that is, a control signal supplied from the control unit 10). Needless to say, the drive unit 30 may be provided for each of the mirror 207 and the output coupler 211.
  • the control unit 10 controls the positions of the mirror 207 and the output coupler 211 by controlling the operation of the driving unit 30. Accordingly, the control unit 10 controls the optical path lengths of the excitation laser light L1 and the OPO laser light L2 in the resonator 20.
  • control unit 10 servo-controls the optical path length of the excitation laser light L1 so that at least the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 satisfies the resonance condition of the excitation laser light L1.
  • control unit 10 detects the reflected light L3 from the resonator 20 detected by the photodetector 41 based on the signal of the frequency fm supplied from the oscillator 11 and performs synchronous detection by sample and hold. By doing so, a reflected signal is obtained.
  • the control unit 10 Based on the acquired reflection signal, the control unit 10 generates an error signal indicating a deviation between the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 and the optical path length satisfying the resonance condition of the excitation laser light L1, for example, And PDH (Pound-Drever-Hall) method. Needless to say, if the error signal can be generated, the method is not limited to the PDH method.
  • the controller 10 uses the generated error signal as a pull-in signal for servo-controlling the optical path length of the excitation laser light L1, and servo-controls the optical path length of the excitation laser light L1. Specifically, the control unit 10 generates a drive signal for controlling the drive unit 30 based on the generated error signal, and causes the drive unit 30 to adjust the position of the mirror 207 using the drive signal, thereby Servo-control the optical path length of the excitation laser beam L1.
  • the control unit 10 may be configured by a control unit such as a BPU (Basic Processing Unit) or a CPU (Central Processing Unit). Further, the control unit 10 may include a storage such as a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory) for recording data and programs for performing the control described above.
  • a control unit such as a BPU (Basic Processing Unit) or a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 10 may include a storage such as a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory) for recording data and programs for performing the control described above.
  • control unit 10 and the drive unit 30 may be configured to be externally attached to the laser light generation device 1 as the external configuration of the laser light generation device 1.
  • a device including the control unit 10 and the drive unit 30 corresponds to an example of a “control device”.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining servo pull-in when a laser light source that oscillates in a multimode is used.
  • reference numeral g11 indicates the position of the mirror 207, and the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 is determined according to the position of the mirror 207.
  • Reference numeral g21 indicates a reflected signal (in other words, a signal indicating the level of the reflected light L3) obtained corresponding to each position of the mirror 207 indicated by the reference numeral g11.
  • Reference sign g31 indicates an error signal based on the reflected signal g21.
  • the resonator 20 When the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 satisfies the resonance condition of the excitation laser light L1, that is, when the optical path length is an integral multiple of the wavelength of the excitation laser light L1, the resonator The level (intensity) of the reflected light from 20 decreases. Therefore, when a laser light source that oscillates in a multimode is used, as shown in FIG. 2, there are a plurality of positions of the mirror 207 where the level of reflected light decreases, that is, a mode (optical path length). In contrast, an error signal is generated.
  • the level of reflected light corresponding to each mode tends to be different depending on the mode, and the mode with a lower level of this reflected light has less leakage light from the resonator 20, A high-power OPO laser beam L2 can be obtained. Therefore, as indicated by the range g13 in FIG. 2, it is more desirable to adjust the position of the mirror 207 so that the reflected signal (that is, the level of the reflected light L3) is in the lowest mode.
  • Control unit according to comparative example> Next, the conventional laser beam generator is used as a comparative example, and the servo pull-in method by the control unit according to the comparative example is described to organize the problems of the laser beam generator 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the control unit 10w according to the comparative example.
  • the control unit 10w includes an error signal generation unit 101, level detection units 103 and 105, a servo control unit 107, a switch 109, a phase compensation unit 111, and a VCM driver 113. Including.
  • the error signal generator 101 reflects the reflected light L3 from the resonator 20 detected by the photodetector 41 by synchronous detection by sample and hold based on the signal of the frequency fm supplied from the oscillator 11. Get a signal. Based on the acquired reflection signal, the error signal generation unit 101 generates an error signal indicating a deviation between the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 and the optical path length satisfying the resonance condition of the excitation laser light L1. Generate.
  • the PDH method may be used for generating the error signal.
  • the sideband fc ⁇ fm is established by the phase modulation by the phase modulator 52.
  • the error signal generation unit 101 obtains an erroneous calculation signal by detecting beats with the frequencies fc and fc ⁇ fm for the supplied reflected light L3.
  • the error signal generation unit 101 generates an error signal based on the reflection signal obtained by synchronously detecting the reflected light L3, and the generated error signal is sequentially transmitted to the level detection unit 105 and the switch 109. Output.
  • the level detection unit 103 sequentially acquires the detection result of the reflected light L3 from the resonator 20 at a predetermined sampling rate (for example, the frequency fm supplied from the oscillator 11) from the photodetector 41. Note that the level detection unit 103 may acquire the reflection signal synchronously detected by the sample and hold based on the signal of the frequency fm supplied from the oscillator 11 as the detection result of the detection result of the reflected light L3. .
  • the level detection part 103 detects the level of the reflected light L3 based on the acquired detection result.
  • the level of the reflected light L3 detected is such that the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 satisfies the resonance condition of the excitation laser light L1 as the mirror position moves. It varies depending on whether or not it is satisfied.
  • the level detection unit 103 outputs a signal indicating the level detection result to the servo control unit 107 when the level of the detected reflected light L3 falls below a predetermined threshold.
  • the level detection unit 105 sequentially acquires the generated error signal from the error signal generation unit 101. Then, the level detection unit 105 detects the zero cross level of the acquired error signal, and based on the detection timing of the zero cross level, the resonator length of the resonator 20 corresponding to each mode (that is, the excitation laser in the resonator 20). A servo trigger indicating the timing for starting servo control of the optical path length of the light L1 is generated. The level detection unit 105 sequentially outputs the generated servo trigger to the servo control unit 107.
  • Servo control unit 107 sequentially acquires servo trigger pulses from level detection unit 105. Then, when the servo control unit 107 acquires a signal indicating the detection result of the level of the reflected light L3 from the level detection unit 103, a signal indicating the start of the servo based on the servo trigger pulse supplied at the timing of acquiring the signal. Is supplied to the switch 109.
  • the switch 109 is configured to be able to switch the connection relationship between the error signal generation unit 101 provided in the previous stage and the phase compensation unit 111 provided in the subsequent stage based on a signal supplied from the servo control unit 107. Yes. Specifically, the switch 109 is turned on when a signal indicating the start of servo is supplied from the servo control unit 107, and connects the error signal generation unit 101 and the phase compensation unit 111. As a result, the error signal output from the error signal generation unit 101 is supplied to the phase compensation unit 111.
  • the phase compensation unit 111 is supplied with an error signal from the error signal generation unit 101 when the switch 109 is turned on.
  • the phase compensation unit 111 compensates the phase of the error signal from the error signal generation unit 101 and supplies the error signal whose phase has been compensated to the VCM driver 113.
  • the VCM driver 113 drives the drive unit 30 based on the error signal supplied from the phase compensation unit 111 to perform servo pull-in (that is, adjustment of the position of the mirror 207).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of a servo pull-in operation by the control unit 10w according to the comparative example.
  • reference numerals g11, g21, g31, and g13 in FIG. 4 are respectively in the range g13 in which the detection result of the position g11 of the mirror 207, the reflected signal g21, the error signal g31, and the reflected light L3 is the lowest in FIG. It corresponds.
  • the controller 10w controls the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 by causing the driving unit 30 to adjust the position of the mirror 207 in the resonator 20, and from the resonator 20 corresponding to the optical path length.
  • the detection result of the reflected light L3 is obtained from the photodetector 41.
  • the error signal generation unit 101 of the control unit 10w synchronously detects the reflected light L3 from the resonator 20 detected by the photodetector 41 to obtain a reflected signal g21.
  • the error signal generation unit 101 generates an error signal g31 based on the acquired reflection signal.
  • the level detection unit 105 sequentially acquires the generated error signal g31 from the error signal generation unit 101, detects the zero cross level of the error signal g31, and generates the servo trigger g51 based on the detection timing of the zero cross level.
  • the level detection unit 105 sequentially outputs the generated servo trigger g51 to the servo control unit 107.
  • the level detection unit 103 sequentially acquires and detects the detection result of the reflected light L3 from the resonator 20 at a predetermined sampling rate (for example, the frequency fm supplied from the oscillator 11) from the photodetector 41.
  • the level of the reflected light L3 is compared with the threshold value g25.
  • the threshold value g25 is determined in advance according to the output of the laser beam L1 output from the light source unit 50 and the characteristics of the resonator 20. As a specific example, the threshold value g25 is determined based on the minimum value of the reflected light L3 obtained as a result of the measurement by measuring the level of the reflected light L3 from the resonator 20 beforehand through experiments or the like. That's fine.
  • the level detection unit 103 outputs a signal g41 indicating the level detection result to the servo control unit 107 at a timing when the level of the detected reflected light L3 falls below a predetermined threshold value g25.
  • the servo control unit 107 indicates the start of servo based on the servo trigger pulse g51 sequentially supplied from the level detection unit 105 and the signal g41 indicating the detection result of the level of the reflected light L3 supplied from the level detection unit 103.
  • the signal g61 is supplied to the switch 109.
  • the servo control unit 107 receives the signal g41 from the level detection unit 103, the servo trigger g51 supplied at the timing of receiving the signal g41 (the timing at which the signal g41 is turned on).
  • the signal g61 indicating the start of the servo is supplied to the switch 109 using the rising edge of.
  • the switch 109 When the signal g61 indicating the start of servo is supplied to the switch 109, the switch 109 is turned on, and the error signal output from the error signal generator 101 is supplied to the phase compensator 111.
  • the phase compensation unit 111 is supplied with the error signal from the error signal generation unit 101, compensates the phase of the error signal, and sends the error signal whose phase is compensated to the VCM driver 113. Supply.
  • the VCM driver 113 drives the drive unit 30 based on the error signal supplied from the phase compensation unit 111 to perform servo pull-in (that is, adjustment of the position of the mirror 207). That is, the position of the mirror 207 is adjusted by the drive unit 30 so that the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 becomes a mode corresponding to the timing at which the servo is started, as indicated by reference numeral g15 in FIG. Is adjusted.
  • the mode of the resonator 20 is locked in accordance with the servo control of the optical path length of the excitation laser light L1 by the VCM driver 113, the level of the reflected light L3 becomes constant as indicated by reference numeral g23 in FIG.
  • the error signal is also stabilized as indicated by reference numeral g33.
  • the threshold value g25 is obtained by prior measurement in order to reliably perform the servo pull-in. In many cases, the value is set higher than the minimum value of the reflected light L3.
  • the mode for operating the laser light generator is the level of the reflected light L3. Is often different from the mode g27 that minimizes. That is, the laser beam generator to which the control unit 10w according to the comparative example is applied may not operate in the mode g27 in which the level of the reflected light L3 is minimized, that is, in the mode in which the output of the OPO laser beam L2 is maximized. In some cases, the laser light source performance could not be fully utilized.
  • the laser beam generator according to the present embodiment resonates in a mode in which higher intensity laser beam can be obtained, that is, a mode in which reflected light (leakage light) from the resonator 20 is minimized.
  • the purpose is to enable control of the optical path length of the resonator.
  • the laser beam generator 1 according to the present embodiment will be described with particular attention to the configuration of the control unit 10.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the control unit 10 according to the present embodiment.
  • the control unit 10 includes an error signal generation unit 101, level detection units 103 and 105, a switch 109, a servo control unit 121, a jump pulse generation unit 123, and a switch. 125, a phase compensation unit 111, and a VCM driver 113.
  • the error signal generation unit 101, the level detection units 103 and 105, the switch 109, the phase compensation unit 111, and the VCM driver 113 are the same as the control unit 10w according to the comparative example described above (see FIG. 3). Therefore, detailed description is omitted and only an outline is described.
  • the error signal generation unit 101 acquires a reflected signal by synchronously detecting the reflected light L3 from the resonator 20 detected by the photodetector 41, and generates an error signal based on the acquired reflected signal.
  • the error signal generation unit 101 sequentially outputs the generated error signal to the level detection unit 105 and the switch 109.
  • the level detection unit 103 sequentially acquires the detection result of the reflected light L3 from the resonator 20 from the photodetector 41, and detects the level of the reflected light L3 based on the acquired detection result.
  • the level detection unit 103 outputs a signal indicating the detection result of the level to the servo control unit 107 at a timing when the level of the detected reflected light L3 falls below a predetermined threshold.
  • the level detection unit 105 sequentially acquires the generated error signal from the error signal generation unit 101, detects the zero cross level of the error signal, and generates a servo trigger based on the detection timing of the zero cross level. Then, the level detection unit 105 sequentially outputs the generated servo trigger to the servo control unit 107.
  • the switch 109 is interposed between the error signal generation unit 101 and the switch 125, and is configured to be able to switch the connection relationship between the error signal generation unit 101 and the switch 125 based on a signal supplied from the servo control unit 107.
  • the switch 109 is turned on when a signal indicating the start of servo is supplied from the servo control unit 107, and connects the error signal generation unit 101 and the switch 125.
  • the error signal output from the error signal generation unit 101 is supplied to the switch 125.
  • the operation so far is the same as that of the control unit 10w according to the comparative example described above.
  • the switch 125 has terminals 125a to 125c.
  • the terminal 125 a is connected to the signal line from the switch 109, and the terminal 125 b is connected to the signal line from the jump pulse generation unit 123.
  • the terminal 125c is connected to the signal line from the phase compensation unit 111.
  • the switch 125 is configured to be switchable so that the terminal 125c is connected to one of the terminals 125a and 125b. That is, the switch 125 can switch between a state in which the switch 109 and the phase compensation unit 111 are connected and a state in which the jump pulse generation unit 123 and the phase compensation unit 111 are connected. Switching of the switch 125 is controlled by a jump timing signal supplied from the servo control unit 121.
  • the switch 109 When the switch 109 is in the ON state, the error signal from the error signal generation unit 101 is supplied to the terminal 125a. That is, when the switch 125 is switched so that the terminals 125a and 125c are connected, the error signal from the error signal generation unit 101 is supplied to the phase compensation unit 111 via the switch 109. Become.
  • a jump pulse is supplied from the jump pulse generator 123 to the terminal 125b. That is, when the switch 125 is switched so that the terminal 125 b and the terminal 125 c are connected, the jump pulse from the jump pulse generation unit 123 is supplied to the phase compensation unit 111. The details of the jump pulse will be described later separately.
  • the servo control unit 121 sequentially acquires servo trigger pulses from the level detection unit 105. Then, when the servo control unit 121 acquires a signal indicating the detection result of the level of the reflected light L3 from the level detection unit 103, a signal indicating the start of the servo based on the servo trigger pulse supplied at the timing of acquiring the signal. Is supplied to the switch 109. At this time, the servo control unit 121 supplies a control signal to the switch 125 so that the terminal 125a and the terminal 125c of the switch 125 are connected.
  • the switch 109 is turned on, the terminals 125a and 125c of the switch 125 are connected, and the error signal from the error signal generation unit 101 is supplied to the phase compensation unit 111 via the switch 109 and the switch 125. .
  • phase compensation of the error signal is performed by the phase compensation unit 111, and the servo is pulled in by the VCM driver 113 driving the drive unit 30 based on the error signal whose phase is compensated.
  • the control relating to the initial pull-in of the servo described above is the same as the servo pull-in control based on the comparison between the level of the reflected light L3 and the threshold value g25 shown in FIG.
  • the servo pull-in control based on the comparison between the level of the reflected light L3 and the threshold value g25 may be referred to as “initial pull-in”.
  • the servo control unit 121 changes the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 so that the set mode is sequentially switched to another mode different from the mode.
  • the servo control unit 121 causes the jump pulse generation unit 123 to generate a jump pulse for adjusting the position of the mirror 207 so as to jump between the modes and supply the jump pulse to the terminal 125b of the switch 125.
  • mode jump the operation of adjusting the position of the mirror 207 so as to jump between modes.
  • the servo control unit 121 synchronizes with the timing when the jump pulse generation unit 123 supplies the jump pulse to the terminal 125b, and a control signal for switching the switch 125 so that the terminal 125b and the terminal 125c are connected (hereinafter referred to as the control signal). Then, it may be referred to as “jump timing signal”) is supplied to the switch 125.
  • the VCM driver 113 temporarily stops the servo control of the optical path length of the excitation laser beam L1 in the resonator 20 so that the set mode transitions to another mode while the servo control is stopped. In addition, the optical path length is controlled.
  • the servo control unit 121 sequentially switches the mode, and acquires the detection result of the level of the reflected light L3 from the level detection unit 103 for each switched mode. Then, the servo control unit 121 specifies a mode that minimizes the level of the reflected light L3 based on the detection result of the level of the reflected light L3 acquired for each mode, and resonates in the specified mode. 20 controls the optical path length of the excitation laser beam L1. For details of the operation related to the mode jump and the operation related to specifying the mode in which the level of the reflected light L3 is minimized as described above, see [4.2. Servo pull-in operation] will be separately described later.
  • the optical path length of the excitation laser beam L1 in the resonator 20 is controlled, that is, when the position of the mirror 207 varies, the optical path length of the OPO laser beam L2 in the resonator 20 also varies. Become. Therefore, when the position of the mirror 207 is controlled, the servo control unit 121 adjusts the position of the output coupler 211 in accordance with the control amount of the position of the mirror 207, thereby adjusting the optical path length of the OPO laser light L2. Needless to say, it may be controlled together.
  • control unit 10 The functional configuration of the control unit 10 according to the present embodiment has been described above with reference to FIG.
  • reference sign g31 indicates an error signal generated by synchronous detection of the reflected light L3 from the resonator 20 by the error signal generation unit 101.
  • the VCM driver 113 can servo-control the optical path length of the excitation laser beam L1 by adjusting the position of the mirror 207 using the error signal as a drive signal.
  • the reference symbol g71 indicates a jump pulse generated by the jump pulse generation unit 123.
  • the jump pulse g71 is composed of a kick pulse g711 and a brake pulse g713.
  • the kick pulse g711 is a drive signal for moving the position of the mirror 207 by a predetermined distance.
  • the distance that the mirror 207 moves by the kick pulse g711 is determined by the amplitude Vk and the pulse width Tk of the kick pulse g711 and the characteristics of the VCM driver 113 and the drive unit 30. Therefore, for example, by investigating the relationship between the amplitude Vk and pulse width Tk of the kick pulse g711 and the control amount of the position of the mirror 207 by the VCM driver 113 and the drive unit 30 in advance, Vk and pulse width Tk may be determined.
  • the direction of the amplitude Vk of the kick pulse g711, that is, the direction in which the mirror 207 moves is controlled by positive and negative.
  • the position of the mirror 207 is controlled so as to move in the direction of extending the optical path length along the optical axis direction of the excitation laser light L1 in the resonator 20.
  • the amplitude Vk is negative
  • the position of the mirror 207 is controlled so as to move in the direction of shortening the optical path length.
  • the direction in which the optical path length of the excitation laser beam L1 in the resonator 20 is extended is sometimes referred to as “+ (plus) direction”, and the direction in which the optical path length is shortened is sometimes referred to as “ ⁇ (minus) direction”. .
  • the brake pulse g713 is a signal for braking in the direction opposite to the moving direction of the mirror 207 in order to stop the mirror 207 moved by the kick pulse g711. Therefore, the brake pulse g713 is formed as a signal whose polarity is reversed from that of the kick pulse g711.
  • the amount of load for braking the moving mirror 207 by the brake pulse g713 is determined by the amplitude Vb and the pulse width Tb of the brake pulse g713 and the characteristics of the VCM driver 113 and the drive unit 30. Therefore, similarly to the kick pulse g711, the relationship between the amplitude Vb and the pulse width Tb and the control amount of the mirror 207 by the VCM driver 113 and the drive unit 30 is investigated in advance, and the amplitude Vb is based on the investigation result. And the pulse width Tb may be determined.
  • the jump pulse g71 composed of the kick pulse g711 and the brake pulse g713 is used as a drive signal for adjusting the position of the mirror 207, whereby the position of the mirror 207 is set in a predetermined direction by a predetermined distance. It becomes possible to move only intermittently.
  • the jump pulse generator 123 has amplitudes Vk and Vb so that the moving distance of the mirror 207 is an integral multiple of 1 ⁇ 2 wavelength of the excitation laser light L1 along the optical axis direction of the excitation laser light L1.
  • the jump pulse g71 is generated by adjusting the pulse widths Tk and Tb.
  • the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 is one wavelength of the excitation laser light L1. Will change. Therefore, by controlling the position of the mirror 207 based on the jump pulse g71 generated as described above, the position of the mirror 207 is adjusted so as to jump between modes.
  • Reference numeral g73 indicates a jump timing signal for the servo control unit 121 to switch the switch 125.
  • the switch 125 When the jump timing signal g73 is turned off, the switch 125 is switched so that the terminals 125a and 125c of the switch 125 are connected. That is, in this case, the error signal g31 generated by the error signal generation unit 101 is supplied as a drive signal to the VCM driver 113 via the switch 109, the switch 125, and the phase compensation unit 111.
  • the switch 125 is switched so that the terminal 125b and the terminal 125c of the switch 125 are connected. Therefore, in this case, the jump pulse g71 generated by the jump pulse generator 123 is supplied as a drive signal to the VCM driver 113 via the switch 125 and the phase compensator 111.
  • the servo control unit 121 supplies the jump timing signal g73 to the switch 125 in synchronization with the timing at which the jump pulse generation unit 123 supplies the jump pulse to the terminal 125b. Specifically, in the example shown in FIG. 6, the servo control unit 121 controls the jump timing signal g73 to be turned on in synchronization with the timing t1 when the kick pulse g711 rises. Further, the servo control unit 121 controls the jump timing signal g73 to be in an OFF state in synchronization with the timing t2 when the brake pulse g713 rises.
  • the drive signal indicated by reference numeral g75 that is, the drive signal in which the error signal g31 and the jump pulse g71 are combined is supplied to the VCM driver 113 in time series.
  • the VCM driver 113 causes the drive unit 30 to control the position of the mirror 207 based on the drive signal g75, and when performing mode jump, temporarily stops servo control based on the error signal g31 and completes the mode jump. Servo control is resumed later. With such a configuration, the mode jump is smoothly performed according to the control unit 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an example of a servo pull-in operation by the control unit 10 according to the present embodiment.
  • the control unit 10 compares the level of the reflected light L3 (in other words, the reflected signal g21) from the resonator 20 detected by the photodetector 41 with the threshold value g25, and the level of the reflected light L3 is equal to the predetermined threshold value g25.
  • Servo pull-in that is, initial pull-in
  • the position of the mirror 207 is adjusted to a position corresponding to the mode indicated by the reference symbol i in FIG.
  • the control unit 10 When the servo initial pull-in is completed, the control unit 10 first sets the position of the mirror 207 so that the mode is sequentially switched in a predetermined direction (that is, mode jump) as indicated by reference numeral g81. Control. For example, in the example illustrated in FIG. 7, the control unit 10 controls the position of the mirror 207 so as to sequentially jump to adjacent modes. And the control part 10 acquires the level of the reflected light L3 about each mode switched.
  • control unit 10 sequentially jumps from mode i to mode i + 1, i + 2,..., I + 6, starting from mode i immediately after the initial pull-in, as indicated by reference numeral g81.
  • the position of the mirror 207 is controlled.
  • control unit 10 compares the levels of the reflected light L3 before and after the mode jump while sequentially performing the mode jump, and specifies the mode in which the level of the reflected light L3 is the lowest.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an example of the servo pull-in operation by the control unit according to the embodiment, and shows a change in the level of the reflected light L3 accompanying the mode jump in the example shown in FIG.
  • the horizontal axis represents time t
  • the vertical axis represents the level of the reflected light L3.
  • Reference numeral t11 indicates the timing immediately after the initial pull-in of the servo. That is, at the timing t11, the position of the mirror 207 is adjusted to a position corresponding to the mode i.
  • the control unit 10 changes the level of the reflected light L3 between the modes i + 2 and i + 3 and between the modes i + 3 and i + 4 based on the comparison result of the level of the reflected light L3 with the mode i + 3 as a boundary. A change from (minus) to + (plus) is detected. Thereby, the control unit 10 sets the mode i + 3 as an optimum point, that is, a mode in which the level of the reflected light L3 is minimized.
  • the control unit 10 controls the position of the mirror 207 so as to jump from the optimum point by the predetermined number of modes, and acquires the level of the reflected light L3 in each mode. For example, in the case of the example shown in FIG. 7, the control unit 10 controls the position of the mirror 207 so as to make a mode jump for three modes (that is, to make a mode jump to mode i + 6) based on the mode i + 3. is doing.
  • control part 10 compares the level of the reflected light L3 in each acquired mode with the level of the reflected light L3 in an optimal point.
  • the level of the reflected light L3 in the mode i + 3 set at the optimum point is lower than the level of the reflected light L3 in any of the modes i + 4 to i + 6.
  • the control unit 10 moves the mirror 207 to the position corresponding to the optimum point, and completes the operation related to the servo pull-in.
  • the control unit 10 controls the position of the mirror 207 so that the mode jumps from the mode i + 6 to the mode i + 3 set to the optimum point, as indicated by reference numeral g83. .
  • the position of the mirror 207 is at the optimum point where the mode changes and the level of the reflected light L3 becomes the minimum, that is, the position corresponding to the mode i + 3. Is adjusted.
  • control unit 10 may search for the optimum point again.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a flow of a series of operations of the control unit 10 according to the present embodiment.
  • Step S10 When the laser light generator 1 starts operation, the control unit 10 sequentially switches modes, acquires the detection result of the level of the reflected light L3 for each switched mode, and sets the level of the reflected light L3 to the minimum. Specify the mode. Then, the control unit 10 pulls in the servo so that the excitation laser light L1 resonates in the specified mode. Details of the operation related to servo pull-in will be described later.
  • Step S20 When the servo pull-in is completed, the control unit 10 acquires the detection result of the reflected light L3 from the resonator 20 from the light detector 41, and the servo control operates normally based on the level of the reflected light L3. It is determined whether or not.
  • the control unit 10 can determine whether the servo control is operating normally. That is, when the optical path length of the excitation laser L1 in the resonator 20 satisfies the resonance condition of the excitation laser L1, the reflected light L3 For example, the level is lowered as shown in FIG. On the other hand, when the optical path length of the excitation laser L1 in the resonator 20 does not satisfy the resonance condition of the excitation laser L1, the level of the reflected light L3 is higher than that when the resonance condition is satisfied. Become. Using such characteristics, the control unit 10 can determine whether the servo control is operating normally.
  • step S20 When the servo control is not operating normally (step S20, NO), the control unit 10 executes the servo pull-in operation again.
  • Step S30 and S40 When the servo control is operating normally (step S20, YES), the control unit 10 temporarily stops processing for a predetermined period (step S30), and the servo control is performed again after the period has elapsed. Check if it is operating normally. The control unit 10 continues the above operation until, for example, the operation of the laser beam generator 1 is stopped (NO in step S40). When the stop of the operation of the laser beam generator 1 is instructed (step S40, YES), the control unit 10 ends a series of processes related to the control of the optical path length of the excitation laser L1 in the resonator 20. To do.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of a series of operations related to servo pull-in by the control unit 10 according to the present embodiment.
  • Step S103 After controlling the position of the mirror 207 so as to jump between the modes, the control unit 10 acquires the detection result of the reflected light L3 after the mode jump from the photodetector 41, and reflects the reflected light L3 before and after the mode jump. Compare levels.
  • Step S111 When the change in the level of the reflected light L3 is + (plus), that is, when the level of the reflected light L3 is higher after the mode jump than before the mode jump (step S103, YES), the control unit 10 The position of the mirror 207 is controlled so that the mode jumps in the ⁇ (minus) direction. If the position of the mirror 207 is controlled, the control unit 10 acquires the detection result of the reflected light L3 after the mode jump from the photodetector 41, and compares the level of the reflected light L3 before and after the mode jump.
  • Step S112 As described above, as long as the change in the level of the reflected light L3 between before and after the mode jump is ⁇ (minus) (step S112, NO), the control unit 10 performs the mode jump in the ⁇ (minus) direction. The position of the mirror 207 is controlled.
  • Step S114 When the optimum point is set, the control unit 10 controls the position of the mirror 207 so as to make a mode jump in the ⁇ (minus) direction by a predetermined number n of modes with the optimum point as a reference (step S115, NO). ).
  • the control part 10 performs the process after step S102 anew, and specifies the mode in which the level of the reflected light L3 becomes the minimum value.
  • Step S121 In step S103, even when the change in the level of the reflected light L3 between before and after the mode jump is ⁇ (minus) (NO in step S103), the basic control is different except that the control direction of the mirror 207 is different.
  • the operation is the same as the operation shown in steps S111 to S117 described above.
  • control unit 10 controls the position of the mirror 207 so as to make a mode jump in the + (plus) direction. If the position of the mirror 207 is controlled, the control unit 10 acquires the detection result of the reflected light L3 after the mode jump from the photodetector 41, and compares the level of the reflected light L3 before and after the mode jump.
  • Step S122 As described above, the control unit 10 performs the mode jump in the + (plus) direction as long as the level change of the reflected light L3 between before and after the mode jump is ⁇ (minus) (NO in step S122). The position of the mirror 207 is controlled.
  • Step S124 When the optimum point is set, the control unit 10 controls the position of the mirror 207 so as to make a mode jump in the + (plus) direction by a predetermined number n of modes with the optimum point as a reference (step S125, NO). ).
  • the control part 10 performs the process after step S102 anew, and specifies the mode in which the level of the reflected light L3 becomes the minimum value.
  • control unit 10 may be configured to constantly monitor whether the servo control is operating normally while the laser light generator 1 is activated.
  • the control unit 10 controls the position of the mirror 207 by mode jump after the initial pull-in, but may control the position of the mirror 207 by mode jump without performing the initial pull-in. .
  • the control unit 10 first controls the position of the mirror 207 so that the mode jumps by a plurality of modes, thereby narrowing down the mode range in which the level of the reflected light L3 is minimized. Then, the control unit 10 may specify the mode in which the level of the reflected light L3 is minimized by controlling the position of the mirror 207 so that the mode jump is performed in the narrowed range with a smaller number of modes.
  • control unit 10 controls the position of the mirror 207 so that the modes are sequentially switched (that is, so that the mode jumps), and acquires the level of the reflected light L3 for each switched mode. Then, the control unit 10 compares the level of the reflected light L3 before and after the mode jump, and identifies the mode in which the level of the reflected light L3 is the lowest. With such a configuration, the control unit 10 according to the present embodiment can control the optical path length in the resonator 20 so as to resonate in a mode capable of outputting the OPO laser beam L2 having higher intensity. It becomes possible.
  • the control unit 10 when performing the mode jump, temporarily stops the servo control based on the error signal, and resumes the servo control after the mode jump is completed. With such a configuration, the mode jump can be smoothly performed according to the control unit 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a laser beam generator 1a according to a modification.
  • the laser beam generator 1a according to the modification is different from the laser beam generator 1 according to the above-described embodiment (see FIG. 1) in that the position detectors 221 and 223 are provided. Therefore, hereinafter, description will be made by paying attention to the position detection units 221 and 223 and the control unit 10a, which are different from the laser light generation device 1 described above, and detailed description of other configurations will be omitted.
  • the position detectors 221 and 223 are, for example, optical position sensors (PSD: Position Sensitive Detector).
  • the position detection unit 221 detects the position of the mirror 207 that moves in the resonator 20 along the optical axis direction of the excitation laser L1 and the OPO laser L2.
  • the position detection unit 221 notifies the control unit 10a of information indicating the detected position of the mirror 207. Thereby, the control unit 10a can recognize the position of the mirror 207 in the resonator 20.
  • the position detector 223 detects the position of the output coupler 211 that moves in the resonator 20 along the optical axis direction of the OPO laser L2.
  • the position detection unit 223 notifies the control unit 10a of information indicating the detected position of the output coupler 211. Thereby, the control unit 10a can recognize the position of the output coupler 211 in the resonator 20.
  • control unit 10a is configured to sequentially switch the set mode to another mode different from the mode, and the optical path length of the excitation laser light L1 in the resonator 20 And the optimum point (that is, the mode in which the level of the reflected light L3 is minimized) is specified. Then, the control unit 10a adjusts the position of the mirror 207 so that the position corresponds to the identified optimum point.
  • control unit 10a When the control unit 10a according to the modification adjusts the position of the mirror 207 to the position corresponding to the optimum point, the control unit 10a acquires the detection result of the position of the mirror 207 from the position detection unit 221 and indicates the detection result. Store information.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an outline of the operation of the control unit 10a according to the modification.
  • reference numeral g11 indicates the position of the mirror 207
  • reference numeral g21 indicates a reflected signal (that is, the level of the reflected light L3) obtained corresponding to each position of the mirror 207 indicated by the reference numeral g11.
  • Signal indicates a mode in which the level of the reflected light L3 is minimum, that is, an optimum point.
  • the control unit 10a can recognize the position of the mirror 207 corresponding to the optimum point g27 based on the position information g81 indicated by the detection result of the position detection unit 221. Therefore, for example, even when the position of the mirror 207 changes due to a disturbance such as an impact on the resonator 20, the control unit 10a is based on the position information g81 stored in advance so that the position corresponds to the optimum point. The position of the mirror 207 can be adjusted.
  • control unit 10a controls the position of the output coupler 211 so that the resonance condition of the OPO laser beam L2 is satisfied based on the position information stored in advance even when the position of the output coupler 211 changes due to disturbance. It becomes possible to do.
  • the configuration of the laser beam generator 1a according to the modification has been described above with reference to FIGS.
  • the control unit 10a can recognize the positions of the mirror 207 and the output coupler 211 in the resonator 20, the method is a method for recognizing based on the outputs of the optical position sensors such as the position detection units 221 and 223. It goes without saying that it is not limited.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a flow of a series of operations of the control unit 10a according to the modification.
  • Step S10 When the laser light generator 1 starts operation, the control unit 10a sequentially switches modes, acquires the detection result of the level of the reflected light L3 for each switched mode, and sets the level of the reflected light L3 to the minimum. A mode (that is, an optimum point) is specified. Then, the control unit 10a performs servo pull-in so that the excitation laser light L1 resonates in the specified mode.
  • the operation related to the servo pull-in is the same as that of the control unit 10 according to the above-described embodiment (FIGS. 9 and 10).
  • Step S51 When the servo pull-in is completed, the control unit 10a acquires position information indicating the position of the mirror 207 from the position detection unit 221. Based on the position information, the control unit 10a can recognize the position of the mirror 207 corresponding to the mode (that is, the optimum point) in which the level of the reflected light L3 is minimized. The control unit 10a records the position information of the mirror 207 corresponding to the optimum point acquired from the position detection unit 221. At this time, the control unit 10a may acquire the position information of the output coupler 211 from the position detection unit 223 and store the position information.
  • Step S20 the control unit 10 acquires the detection result of the reflected light L3 from the resonator 20 from the photodetector 41, and determines whether the servo control is operating normally based on the level of the reflected light L3. To do.
  • Step S52 and S10 When the servo control is not operating normally (step S20, NO), the control unit 10 becomes a position corresponding to the optimum point based on the position information of the mirror 207 corresponding to the optimum point recorded in advance. Next, the position of the mirror 207 is controlled (step S52). At this time, the control unit 10a may control the position of the output coupler 211 based on the position information of the output coupler 211 recorded in advance. If the position of the mirror 207 is controlled based on the position information recorded in advance, the control unit 10 executes the servo pull-in operation again (step S10).
  • Step S30 and S40 When the servo control is operating normally (step S20, YES), the control unit 10a temporarily stops processing for a predetermined period (step S30), and after the period elapses Check if the control is operating normally. The control unit 10a continues the above operation until, for example, the operation of the laser beam generator 1 is stopped (NO in step S40). When the stop of the operation of the laser beam generator 1 is instructed (step S40, YES), the control unit 10a ends a series of processes related to the control of the optical path length of the excitation laser L1 in the resonator 20. To do.
  • the control unit 10a according to the modification can recognize the position of the mirror 207 corresponding to the optimum point g27 based on the position information indicated by the detection result of the position detection unit 221. Therefore, the control unit 10a, for example, even when the position of the mirror 207 is changed due to a disturbance such as an impact on the resonator 20, the mirror 10 so that the position corresponding to the optimum point is obtained based on the position information stored in advance. The position 207 can be adjusted.
  • control unit 10a controls the position of the output coupler 211 so that the resonance condition of the OPO laser beam L2 is satisfied based on the position information stored in advance even when the position of the output coupler 211 changes due to disturbance. It becomes possible to do.
  • the control unit 10a after adjusting the position of the mirror 207 based on the position information stored in advance, the control unit 10a according to the modification again specifies a mode in which the level of the reflected light L3 is minimized based on the operation related to the mode jump. You may fix it. Even in this case, since the mirror 207 moves to the vicinity of the position corresponding to the optimum point by controlling the position of the mirror 207 based on the position information, the control unit 10a is in a mode in which the level of the reflected light L3 is minimized. Can be immediately identified again.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the laser beam generator 1 according to the present embodiment.
  • the laser light generator 1 includes a processor 901, a memory 903, a storage 905, a light source unit 907, an optical system unit 909, an operation device 911, and a display device 913.
  • the processor 901 may be, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or a SoC (System on Chip), and executes various processes of the laser light generator 1.
  • the processor 901 can be configured by, for example, an electronic circuit for executing various arithmetic processes. Note that the control unit 10 described above can be configured by the processor 901.
  • the memory 903 includes RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory), and stores programs and data executed by the processor 901.
  • the storage 905 can include a storage medium such as a semiconductor memory or a hard disk. Note that the storage unit 66 described above can be configured by, for example, the memory 903 and the storage 905.
  • the light source unit 907 is a unit for irradiating the excitation laser light L1, and corresponds to the light source unit 50 described above.
  • the processor 901 controls the intensity and wavelength of the emitted excitation light.
  • the optical system unit 909 is a unit for resonating the excitation laser light L1 emitted from the light source unit 907, converting the wavelength of the excitation laser light L1, and outputting the OPO laser light L2 whose wavelength has been converted.
  • the optical system unit 909 corresponds to the resonator 20 and an optical system (for example, mirrors 501 and 503) for guiding the excitation laser light L1 to the resonator 20.
  • the operation device 911 has a function of generating an input signal for a user to perform a desired operation.
  • the operation device 911 may include an input unit for a user to input information, such as buttons and switches, and an input control circuit that generates an input signal based on an input by the user and supplies the input signal to the processor 901.
  • the display device 913 is an example of an output device, and may be a display device such as a liquid crystal display (LCD) device, an organic EL (OLED: Organic Light Emitting Diode) display device, or the like.
  • the display device 913 can provide information by displaying a screen to the user.
  • the communication device 915 is a communication unit included in the laser light generator 1 and communicates with an external device via a network.
  • the communication device 915 is an interface for wireless communication, and may include a communication antenna, an RF (Radio Frequency) circuit, a baseband processor, and the like.
  • the communication device 915 has a function of performing various kinds of signal processing on a signal received from an external device, and can supply a digital signal generated from the received analog signal to the processor 901.
  • the bus 917 connects the processor 901, the memory 903, the storage 905, the light source unit 907, the optical system unit 909, the operation device 911, the display device 913, and the communication device 915 to each other.
  • the bus 917 may include a plurality of types of buses.
  • a plurality of modes that include at least a pair of reflecting portions and a nonlinear optical crystal, convert the wavelength of the laser beam by resonating the incident laser beam, and satisfy the resonance condition of the incident laser beam.
  • a drive unit that moves at least one of the pair of reflecting units in the optical axis direction in the resonator, Based on the detection result of the reflected light from the resonator, the laser light incident on the resonator resonates in the first mode of the plurality of modes, and a second different from the first mode.
  • a control unit that controls the optical path length of the resonator by moving the at least one reflection unit to the drive unit so as to transition to a state of resonance in a mode;
  • a control device comprising: (2) The control unit controls the optical path length of the resonator so as to transition to a state in which resonance occurs in at least one of the plurality of modes according to the detected level of the reflected light. The control device according to 1). (3) The control unit drives a jump pulse formed by a kick pulse for moving the at least one reflection unit by a predetermined distance and a brake pulse for stopping the reflection unit moved based on the kick pulse.
  • the optical path length of the resonator is controlled so as to transition from a state resonating in the first mode to a state resonating in the second mode by supplying to the unit (1) or (2) The control device described in 1.
  • the controller is When the optical path length of the resonator is controlled so that the optical path length of the resonator changes to a state of resonating in one mode of the plurality of modes based on the detection result of the reflected light, the reflecting unit Memorize the position information indicating the position of The control device according to any one of (1) to (3), wherein an optical path length of the resonator is controlled based on the stored position information.
  • the control unit controls the optical path length of the resonator so that the laser light incident on the resonator resonates in a mode in which the level of the reflected light is minimum among the plurality of modes.
  • the control device according to any one of 1) to (4).
  • the control unit controls the optical path length of the resonator so that the modes are sequentially switched, acquires the level of the reflected light corresponding to each mode after switching, and the reflection corresponding to each acquired mode
  • the control device according to (5) wherein a mode that minimizes the level of the reflected light is specified according to a light level.
  • the controller is The optical path length of the resonator is controlled so that the mode is switched at least for each first unit larger than the distance between adjacent modes, and the level of the reflected light corresponding to each switched mode is acquired. In accordance with the level of the reflected light corresponding to each acquired mode, after identifying the first mode in which the level of the reflected light is minimum from the mode, In the vicinity of the first mode, the optical path length of the resonator is controlled so that the mode is switched every second unit smaller than the first unit, and the reflection corresponding to each switched mode is performed.
  • control device wherein a level of the reflected light is acquired and a mode in which the level of the reflected light is minimized is determined according to the acquired level of the reflected light corresponding to each mode.
  • the second mode is a mode adjacent to the first mode.
  • the controller is Servo-control the optical path length so as to satisfy the resonance condition corresponding to the mode in which the optical path length of the resonator is set,
  • the servo control is stopped, and after the transition of the state,
  • the control device according to any one of (1) to (8), wherein the servo control is resumed with the second mode set as the set mode.
  • the control unit generates an error signal indicating a deviation between the optical path length of the resonator and the optical path length satisfying the resonance condition of the incident laser light based on the detection result of the reflected light,
  • the control device according to (9), wherein the optical path length of the resonator is servo-controlled based on an error signal.
  • the drive unit includes at least a pair of reflection units and a nonlinear optical crystal, and resonates the incident laser beam to convert the wavelength of the laser beam, and the resonance condition of the incident laser beam is Moving at least one of the pair of reflecting portions in the direction of the optical axis in the resonator having a plurality of modes to be satisfied; and Based on the detection result of the reflected light from the resonator, the processor is different from the first mode from the state in which the laser light incident on the resonator resonates in the first mode of the plurality of modes. Controlling the optical path length of the resonator by moving the at least one reflection unit to the drive unit so as to transition to a state of resonance in the second mode; Including a control method.
  • a plurality of modes that include at least a pair of reflecting portions and a nonlinear optical crystal, convert the wavelength of the laser beam by resonating the incident laser beam, and satisfy the resonance condition of the incident laser beam. Moving at least one of the pair of reflecting portions in the direction of the optical axis of the existing resonator; and Based on the detection result of the reflected light from the resonator, the laser light incident on the resonator resonates in the first mode of the plurality of modes, and a second different from the first mode. Controlling the optical path length of the resonator by moving the at least one reflecting portion so as to transition to a state of resonance in a mode; Including the program.

Abstract

【課題】より強度の高いレーザー光を得ることが可能なモードで共振するように共振器の光路長を制御することが可能な、新規かつ改良された制御装置、制御方法、及びプログラムを提案する。 【解決手段】少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させる駆動部と、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御する制御部と、を備えた、制御装置

Description

制御装置、制御方法、及びプログラム
　本開示は、制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。
　共振器内に非線形光学素子を配して、共振器内部の高いパワー密度を利用して効率よく当該非線形光学素子による波長変換を行うようにしたレーザー光発生装置が提案されている。
　このようなレーザー光発生装置に用いられる共振器では、例えば、当該共振器を構成する少なくとも一対の対向するミラー間に非線形光学素子を配し、この共振器に基本波レーザー光を入射させて、当該レーザー光を非線形素子に通過させる。このとき、ミラー間の距離（即ち、共振器内の光路長）が、入射したレーザー光の整数倍となるように制御されることで、当該レーザー光が共振器内で共振してレーザー発振が生じる。
　例えば、特許文献１には、上記に示したような共振器を用いたレーザー光発生装置の一例が開示されている。特許文献１に係るレーザー光発生装置は、共振器を構成するミラーの位置を光軸方向に移動できるように構成し、当該共振器の入射レーザー光に対する共振器長のずれに比例した誤差信号に基づき、当該ミラーの位置をサーボ制御している。このような構成とすることで、特許文献１に係るレーザー光発生装置では、入射したレーザー光が共振器内で共振する条件を満たすように当該共振器の光路長が自動制御され、共振器の入射レーザー光に対する共振動作が安定化する。
特開平６－５３５９３号公報
　一方で、近年では、レーザー光源として、半導体レーザーのようにマルチモードで発振するレーザー光源を使用する場合が少なくない。このようにマルチモードで発振するレーザー光源を用いる場合には、当該レーザー光源を外部共振器と組み合わせ、当該外部共振器の共振器長を調整して所望のモードで共振させることで、シングルモードに近い特性の光源として使用する場合がある。
　マルチモードで発振するレーザー光源を用いた場合には、共振器からの漏れ光の影響がモードよって異なる場合が少なくはなく、モードに応じて共振器から出力されるレーザー光の強度が異なる場合がある。このような場合には、共振器からの漏れ光をより少なくして効率よく共振可能なモードで共振させることで、より強度の高いレーザー光を得ることが可能となる。
　しかしながら、必ずしもレーザー光の強度が最大となるモードで共振するように共振器の光路長が制御されているとは限らず、このような場合には、レーザー光源の性能を十分に活かしきれていない可能性が少なからずある。
　そこで、本開示では、より強度の高いレーザー光を得ることが可能なモードで共振するように共振器の光路長を制御することが可能な、新規かつ改良された制御装置、制御方法、及びプログラムを提案する。
　本開示によれば、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させる駆動部と、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御する制御部と、を備えた、制御装置が提供される。
　また、本開示によれば、駆動部が、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させることと、プロセッサが、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御することと、を含む、制御方法が提供される。
　また、本開示によれば、コンピュータに、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器の、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させるステップと、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御させるステップと、を含む、プログラムが提供される。
　以上説明したように本開示によれば、より強度の高いレーザー光を得ることが可能なモードで共振するように共振器の光路長を制御することが可能となる。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置の概略的な構成の一例を示した構成図である。 マルチモード発振するレーザー光源を用いた場合のサーボの引き込みについて説明するための説明図である。 比較例に係る制御部の機能構成の一例を示したブロック図である。 比較例に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。 本開示の実施形態に係る制御部の機能構成の一例を示したブロック図である。 駆動信号の生成に係る処理の詳細について説明するための説明図である。 同実施形態に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係る制御部の一連の動作の流れを示したフローチャートである。 サーボの引き込みに係る一連の動作の流れを示したフローチャートである。 変形例に係るレーザー光発生装置の概略的な構成の一例を示した構成図である。 変形例に係る制御部の動作の概要について説明するための説明図である。 変形例に係る制御部の一連の動作の流れを示したフローチャートである。 本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置のハードウェア構成の一例を示した図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．レーザー光発生装置の構成
　２．サーボの引き込み
　３．比較例に係る制御部
　　３．１．制御部の構成
　　３．２．サーボの引き込み動作
　　３．３．比較例に係るサーボの引き込み動作の課題
　４．本実施形態に係る制御部
　　４．１．制御部の構成
　　４．２．サーボの引き込み動作
　　４．３．処理の流れ
　　４．４．作用効果
　５．変形例
　　５．１．レーザー光発生装置の構成
　　５．２．処理の流れ
　　５．３．作用効果
　６．ハードウェア構成
　７．まとめ
　＜１．レーザー光発生装置の構成＞
　まず、図１を参照して、本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置の構成について説明する。図１は、本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置の概略的な構成の一例を示した構成図である。
　図１に示すように、本実施形態に係るレーザー光発生装置１は、発振器１１と、光源ユニット５０と、ミラー５０１及び５０３と、共振器２０と、アイソレーター４０と、光検出器４１と、駆動部３０と、制御部１０とを含む。
　光源ユニット５０は、レーザー光源５１と、位相変調器５２と、ドライバ（駆動回路）５３とを含む。
　レーザー光源５１は、レーザー光を出力するものであり、各種のレーザーにより構成することが可能である。本実施形態に係るレーザー光発生装置１では、レーザー光源５１として、例えば、半導体レーザーのようにマルチモード発振するものを用いる。
　位相変調器５２は、例えば、ＥＯ（電気光学）素子や、ＡＯ（音響光学）素子からなる。位相変調器５２には、発振器１１からの周波数ｆｍの変調信号がドライバ５３によって供給される。位相変調器５２は、ドライバ５３から供給された変調信号により、レーザー光源５１からのレーザー光を変調し、変調されたレーザー光Ｌ１を外部に出射する。
　なお、位相変調器５２は、ドライバ５３からの制御に基づき間欠駆動されることで、レーザー光源５１からのレーザー光を、パルスレーザー光として出力するように構成されていてもよい。
　また、上記に示す光源ユニット５０の構成は、あくまで一例であり、上記に示した構成には必ずしも限定されない。例えば、レーザー光源５１として半導体レーザーを用いる場合には、位相変調器５２を設けずに、ドライバ５３が、変調信号に基づきレーザー光源５１を直接駆動することで、変調されたレーザー光Ｌ１を出射させる構成としてもよい。
　光源ユニット５０から出射されたレーザー光Ｌ１は、ミラー５０１及び５０３を経てアイソレーター４０に導光され、アイソレーター４０を透過し、インプットカプラー２０１から共振器２０の内部に入射する。なお、光源ユニット５０から出射されたレーザー光Ｌ１を、アイソレーター４０を経て共振器２０の内部に導光させることが可能であれば、光路中に配置される光学系の構成は、ミラー５０１及び５０３には限定されないことは言うまでもない。
　アイソレーター４０は、光源ユニット５０と共振器２０との間に介在し、光源ユニット５０からのレーザー光Ｌ１を共振器２０に向けて透過させる。また、アイソレーター４０は、共振器２０からの反射光（漏れ光）Ｌ３を、光源ユニット５０とは異なる方向に配置された光検出器４１に向けて反射させることで、当該反射光Ｌ３が光源ユニット５０に入射すことを防止している。
　光検出器４１は、例えば、ＰＤ（Photo　Detector）からなる。光検出器４１は、アイソレーター４０を経て導光された共振器２０からの反射光Ｌ３を検出する。なお、光検出器４１により検出された反射光Ｌ３は、後述する制御部１０により同期検波される。
　共振器２０は、所謂、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ：Optical　Parametric　Oscillation）であり、光源ユニット５０からのレーザー光Ｌ１を内部で共振させるとともに、当該レーザー光Ｌ１の波長を変換し、波長が変換されたレーザー光Ｌ２を出力する。以下に、共振器２０の詳細な構成について説明する。なお、以降では、共振器２０に入射するレーザー光を「励起レーザー光」と呼び、波長が変換されて共振器２０から出力されるレーザー光を「ＯＰＯレーザー光」と呼ぶ場合がある。
　共振器２０は、インプットカプラー２０１と、ミラー２０３、２０５、及び２０７と、ダイクロイックミラー２０９と、アウトプットカプラー２１１と、非線形光学素子２１３とを含む。インプットカプラー２０１及びアウトプットカプラー２１１は、一般的には、数％の透過率を有するパーシャルリフレクター（部分反射鏡）である。
　また、ミラー２０３とミラー２０５との間には、非線形光学素子２１３が配されている。
　非線形光学素子２１３は、例えば、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）、ＱＰＭＬＮ（疑似位相整合ＬＮ）、ＢＢＯ（β－ＢａＢ２Ｏ４）、ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ４）、ＫＮ（ＫＮｂＯ３）等が用いられる。
　非線形光学素子２１３は、一例として、入力されたレーザー光（即ち、励起レーザー光Ｌ１）を２つの波長に変換する。そして、変換した２つの波長のうち、少なくとも一方の波長（例えば、長波長）のレーザー光が、ＯＰＯレーザー光Ｌ２として、共振器２０内で共振し、アウトプットカプラー２１１から共振器２０の外部に出力されることとなる。
　また、インプットカプラー２０１と、ミラー２０３との間にはダイクロイックミラー２０９が配されている。ダイクロイックミラー２０９は、ミラー２０３によりインプットカプラー２０１に向けて反射された光のうち、励起レーザー光Ｌ１をインプットカプラー２０１に向けて透過させ、ＯＰＯレーザー光Ｌ２をアウトプットカプラー２１１に向けて反射させる。このような構成により、本実施形態に係る共振器２０は、励起レーザー光Ｌ１と、ＯＰＯレーザー光Ｌ２とが異なる光路を経て共振器２０内を導光される。以下に、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路の詳細について、それぞれ説明する。
　まず、励起レーザー光Ｌ１の光路に着目する。インプットカプラー２０１から共振器内部に入射した励起レーザー光Ｌ１は、ダイクロイックミラー２０９を透過し、ミラー２０３、非線形光学素子２１３、及びミラー２０５を経て、ミラー２０７に到達し、当該ミラー２０７で反射される。
　また、ミラー２０７で反射された励起レーザー光Ｌ１は、ミラー２０５、非線形光学素子２１３、及びミラー２０３を経て、ダイクロイックミラー２０９に導光され、当該ダイクロイックミラー２０９を透過し、インプットカプラー２０１に導光される。
　インプットカプラー２０１は、導光された励起レーザー光Ｌ１の一部を反射させるとともに、他の一部を共振器２０の外部に出射させる。このように、共振器２０内に入射した励起レーザー光Ｌ１は、インプットカプラー２０１と、ミラー２０７との間で反射を繰り返す。即ち、インプットカプラー２０１と、ミラー２０７との間の光路が、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長（換言すると、共振器長）に相当し、当該光路長を励起レーザー光Ｌ１の共振条件に合わせて調整することで、励起レーザー光Ｌ１が共振器２０内で共振することとなる。
　また、インプットカプラー２０１から共振器２０の外部に出射された励起レーザー光は、共振器２０からの反射光として、アイソレーター４０により光検出器４１に向けて導光され、当該光検出器４１で検出される。
　次に、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路に着目する。非線形光学素子２１３で波長変換された励起レーザー光Ｌ１、即ち、ＯＰＯレーザー光Ｌ２は、ミラー２０５を経てミラー２０７に到達し、当該ミラー２０７で反射される。
　また、ミラー２０７で反射されたＯＰＯレーザー光Ｌ２は、ミラー２０５、非線形光学素子２１３、及びミラー２０３を経て、ダイクロイックミラー２０９に導光され、当該ダイクロイックミラー２０９で反射されて、アウトプットカプラー２１１に導光される。
　アウトプットカプラー２１１は、導光されたＯＰＯレーザー光Ｌ２の一部を反射させるとともに、他の一部を共振器２０の外部に出射させる。このように、共振器２０内に入射したＯＰＯレーザー光Ｌ２は、アウトプットカプラー２１１と、ミラー２０７との間で反射を繰り返す。即ち、アウトプットカプラー２１１と、ミラー２０７との間の光路が、共振器２０内におけるＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長（換言すると、共振器長）に相当し、当該光路長をＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件に合わせて調整することで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２が共振器２０内で共振することとなる。
　次に、共振器２０内における、励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれの光路長の調整に係る動作について説明する。本実施形態に係る共振器２０では、ミラー２０７は、後述する駆動部３０を駆動させることで、当該ミラー２０７に入射する励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２の光軸方向に沿って位置を調整可能に構成されている。同様に、アウトプットカプラー２１１は、駆動部３０を駆動させることで、当該アウトプットカプラー２１１に入射するＯＰＯレーザー光Ｌ２の光軸方向に沿って位置を調整可能に構成されている。
　即ち、ミラー２０７の位置が調整されることで、励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれの光路長が調整され、アウトプットカプラー２１１の位置が調整されることで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長が調整される。そのため、例えば、励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たすようにミラー２０７の位置が調整され、次いで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件を満たすようにアウトプットカプラー２１１の位置が調整される構成としてもよい。このような順序でミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置が調整されることで、励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれについて、共振条件を満たすように光路長を制御することが可能となる。
　駆動部３０は、例えば、電磁アクチュエーター（ＶＣＭ：Voice　Coil　Motor）や、圧電素子構成等のようなアクチュエーターデバイスからなる。なお、以降の説明では、駆動部３０として電磁アクチュエーターを用いるものとして説明する。
　駆動部３０は、後述する制御部１０による制御（即ち、制御部１０から供給される制御信号）に基づき、ミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置を調整する。なお、ミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１それぞれに対して、個々に駆動部３０を設ける構成としてもよいことは言うまでもない。
　制御部１０は、駆動部３０の動作を制御することで、ミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置を制御する。これにより、制御部１０は、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれの光路長を制御する。
　また、制御部１０は、少なくとも共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たすように、励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御する。
　具体的には、制御部１０は、光検出器４１で検出された、共振器２０からの反射光Ｌ３を、発振器１１から供給される周波数ｆｍの信号に基づき、サンプル・アンド・ホールドにより同期検波することで反射信号を得る。
　制御部１０は、取得した反射信号に基づき、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長と、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を、例えば、ＰＤＨ（Pound-Drever-Hall）法により生成する。なお、当該誤差信号を生成できれば、その方法はＰＤＨ法に限定されないことは言うまでもない。
　そして、制御部１０は、生成した誤差信号を、励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御するための引き込み信号として使用し、当該励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御する。具体的には、制御部１０は、生成した誤差信号に基づき、駆動部３０を制御するための駆動信号を生成し、当該駆動信号により駆動部３０にミラー２０７の位置を調整させることで、当該励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御する。
　なお、制御部１０は、例えば、ＢＰＵ（Basic　Processing　Unit）やＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のような制御ユニットにより構成され得る。また、制御部１０は、上記に示した制御を行うためのデータやプログラムを記録するための、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）やＲＯＭ（Read　Only　Memory）のようなストレージを備えてもよい。
　なお、制御部１０による、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長の制御（即ち、ミラー２０７の位置の制御）に係る動作の詳細については、別途後述する。
　以上、図１を参照しながら、本実施形態に係るレーザー光発生装置１の構成について説明した。なお、制御部１０及び駆動部３０は、レーザー光発生装置１の外部の構成として、当該レーザー光発生装置１に外付けする構成としてもよい。また、制御部１０及び駆動部３０を含む装置が、「制御装置」の一例に相当する。
　＜２．サーボの引き込み＞
　次に、本実施形態に係るレーザー光発生装置１の制御部１０の詳細について説明するにあたり、まず、図２を参照しながら、レーザー光源５１として、半導体レーザーのようにマルチモード発振するものを用いた場合のサーボの引き込みについて概要を説明する。図２は、マルチモード発振するレーザー光源を用いた場合のサーボの引き込みについて説明するための説明図である。
　図２において、参照符号ｇ１１は、ミラー２０７の位置を示しており、当該ミラー２０７の位置に応じて、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が決定される。また、参照符号ｇ２１は、参照符号ｇ１１で示したミラー２０７の各位置に対応して得られる反射信号（換言すると、反射光Ｌ３のレベルを示す信号）を示している。また、参照符号ｇ３１は、反射信号ｇ２１に基づく誤差信号を示している。
　共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たした場合、即ち、当該光路長が励起レーザー光Ｌ１の波長の整数倍となった場合に、共振器２０からの反射光のレベル（強度）は低下する。そのため、マルチモード発振するレーザー光源を用いた場合には、図２に示すように、反射光のレベルが低下するミラー２０７の位置、即ち、モード（光路長）が複数存在し、各モードそれぞれに対して誤差信号が生成されることになる。
　また、図２に示すように、各モードに対応した反射光のレベルは、モードに応じて異なる傾向にあり、この反射光のレベルが低いモードほど共振器２０からの漏れ光が少ないため、より出力の高いＯＰＯレーザー光Ｌ２を得ることができる。そのため、図２に範囲ｇ１３で示したように、反射信号（即ち、反射光Ｌ３のレベル）が最も低くなるモードとなるようにミラー２０７の位置を調整することが、より望ましいこととなる。
　＜３．比較例に係る制御部＞
　次に、従来のレーザー光発生装置を比較例として、当該比較例に係る制御部によるサーボの引き込み方法について説明することで、本実施形態に係るレーザー光発生装置１の課題について整理する。
　　［３．１．制御部の構成］
　まず、比較例に係る制御部１０ｗの構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、比較例に係る制御部１０ｗの機能構成の一例を示したブロック図である。
　図３に示すように、比較例に係る制御部１０ｗは、誤差信号生成部１０１と、レベル検出部１０３及び１０５と、サーボ制御部１０７と、スイッチ１０９と、位相補償部１１１と、ＶＣＭドライバ１１３とを含む。
　誤差信号生成部１０１は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３を、発振器１１から供給される周波数ｆｍの信号に基づき、サンプル・アンド・ホールドにより同期検波することで反射信号を得る。誤差信号生成部１０１は、取得した反射信号に基づき、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長と、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を生成する。
　なお、誤差信号の生成には、例えば、ＰＤＨ法を用いるとよい。具体的な一例として、レーザー光源５１から出射されるレーザー光の周波数をｆｃ、当該レーザー光の変調周波数をｆｍとした場合には、位相変調器５２による位相変調によりサイドバンドｆｃ±ｆｍが立てられる。誤差信号生成部１０１は、供給された反射光Ｌ３について、周波数ｆｃ、ｆｃ±ｆｍのビートを検出することで誤算信号を得る。
　以上のようにして、誤差信号生成部１０１は、反射光Ｌ３を同期検波することで得られる反射信号に基づき誤差信号を生成し、生成した誤差信号を、レベル検出部１０５とスイッチ１０９とに逐次出力する。
　レベル検出部１０３は、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を、光検出器４１から所定のサンプリングレート（例えば、発振器１１から供給される周波数ｆｍ）で逐次取得する。なお、レベル検出部１０３は、発振器１１から供給される周波数ｆｍの信号に基づき、サンプル・アンド・ホールドにより同期検波された反射信号を、反射光Ｌ３の検出結果の検出結果として取得してもよい。
　そして、レベル検出部１０３は、取得した検出結果に基づき、反射光Ｌ３のレベルを検出する。このとき、検出される反射光Ｌ３のレベルは、図２に示すように、ミラー位置の移動に伴い、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たすか否かに応じて変化する。レベル検出部１０３は、検出された反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値を下回った場合に、レベルの検出結果を示す信号をサーボ制御部１０７に出力する。
　レベル検出部１０５は、誤差信号生成部１０１から、生成された誤差信号を逐次取得する。そして、レベル検出部１０５は、取得した誤差信号のゼロクロスレベルを検出し、当該ゼロクロスレベルの検出タイミングに基づき、各モードに応じた共振器２０の共振器長（即ち、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長）のサーボ制御を開始するタイミングを示すサーボトリガを生成する。レベル検出部１０５は、生成したサーボトリガをサーボ制御部１０７に逐次出力する。
　サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０５からサーボトリガパルスを逐次取得する。そして、サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０３から反射光Ｌ３のレベルの検出結果を示す信号を取得すると、当該信号を取得したタイミングで供給されたサーボトリガパルスに基づき、サーボの開始を示す信号をスイッチ１０９に供給する。
　スイッチ１０９は、前段に設けられた誤差信号生成部１０１と、後段に設けられた位相補償部１１１との間の接続関係を、サーボ制御部１０７から供給される信号に基づき切り替え可能に構成されている。具体的には、スイッチ１０９は、サーボ制御部１０７からサーボの開始を示す信号が供給されると、オン状態となり、誤差信号生成部１０１と位相補償部１１１との間を接続させる。これにより、誤差信号生成部１０１から出力された誤差信号が位相補償部１１１に供給される。
　位相補償部１１１は、スイッチ１０９がオン状態となることで、誤差信号生成部１０１から誤差信号の供給を受ける。位相補償部１１１は、誤差信号生成部１０１からの誤差信号の位相を補償し、位相が補償された誤差信号をＶＣＭドライバ１１３に供給する。
　ＶＣＭドライバ１１３は、位相補償部１１１から供給される誤差信号に基づき、駆動部３０を駆動することで、サーボの引き込み（即ち、ミラー２０７の位置の調整）を行う。
　　［３．２．サーボの引き込み動作］
　次に、図４を参照しながら、比較例に係る制御部１０ｗによるサーボの引き込み動作の詳細について説明する。図４は、比較例に係る制御部１０ｗによるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。なお、図４における参照符号ｇ１１、ｇ２１、ｇ３１、及びｇ１３は、図２における、ミラー２０７の位置ｇ１１、反射信号ｇ２１、誤差信号ｇ３１、及び反射光Ｌ３の検出結果が最も低くなる範囲ｇ１３にそれぞれ対応している。
　制御部１０ｗは、駆動部３０に共振器２０内のミラー２０７の位置を調整させることで、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を制御し、当該光路長に応じた共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得する。
　制御部１０ｗの誤差信号生成部１０１は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３を同期検波して反射信号ｇ２１を得る。誤差信号生成部１０１は、取得した反射信号に基づき誤差信号ｇ３１を生成する。
　レベル検出部１０５は、誤差信号生成部１０１から、生成された誤差信号ｇ３１を逐次取得して、当該誤差信号ｇ３１のゼロクロスレベルを検出し、ゼロクロスレベルの検出タイミングに基づきサーボトリガｇ５１を生成する。レベル検出部１０５は、生成したサーボトリガｇ５１をサーボ制御部１０７に逐次出力する。
　また、レベル検出部１０３は、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を、光検出器４１から所定のサンプリングレート（例えば、発振器１１から供給される周波数ｆｍ）で逐次取得し、検出された反射光Ｌ３のレベルを閾値ｇ２５と比較する。
　なお、閾値ｇ２５は、光源ユニット５０から出力されるレーザー光Ｌ１の出力や、共振器２０の特性に応じてあらかじめ決められている。具体的な一例として、あらかじめ実験等により、共振器２０からの反射光Ｌ３のレベルを測定しておくことで、測定結果で得られた反射光Ｌ３の最小値に基づき、閾値ｇ２５が決定されればよい。
　レベル検出部１０３は、検出された反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値ｇ２５を下回ったタイミングで、レベルの検出結果を示す信号ｇ４１をサーボ制御部１０７に出力する。
　サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０５から逐次供給されるサーボトリガパルスｇ５１と、レベル検出部１０３から供給される反射光Ｌ３のレベルの検出結果を示す信号ｇ４１とに基づき、サーボの開始を示す信号ｇ６１をスイッチ１０９に供給する。具体的な一例として、サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０３からの信号ｇ４１を受けた場合に、当該信号ｇ４１を受けたタイミング（信号ｇ４１がオン状態となったタイミング）で供給されたサーボトリガｇ５１の立ち上がりを利用して、サーボの開始を示す信号ｇ６１をスイッチ１０９に供給する。
　スイッチ１０９にサーボの開始を示す信号ｇ６１が供給されると、スイッチ１０９はオン状態となり、誤差信号生成部１０１から出力された誤差信号が位相補償部１１１に供給される。
　位相補償部１１１は、スイッチ１０９がオン状態となることで、誤差信号生成部１０１から誤差信号の供給を受け、当該誤差信号の位相を補償し、位相が補償された誤差信号をＶＣＭドライバ１１３に供給する。
　ＶＣＭドライバ１１３は、位相補償部１１１から供給される誤差信号に基づき、駆動部３０を駆動することで、サーボの引き込み（即ち、ミラー２０７の位置の調整）を行う。即ち、駆動部３０により、図４の参照符号ｇ１５に示すように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、サーボが開始されたタイミングに対応するモードとなるようにミラー２０７の位置が調整される。
　また、ＶＣＭドライバ１１３による、励起レーザー光Ｌ１の光路長のサーボ制御に伴い、共振器２０のモードがロックされるため、図４の参照符号ｇ２３に示すように、反射光Ｌ３のレベルは一定となり、参照符号ｇ３３に示すように誤差信号も安定化する。
　　［３．３．比較例に係るサーボの引き込み動作の課題］
　一方で、反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づきサーボの引き込みを行うタイミングを特定する場合には、サーボの引き込みを確実に行うために、閾値ｇ２５が、事前の測定により得られた反射光Ｌ３の最小値よりも高い値に設定される場合が少なくない。
　そのため、比較例に係る制御部１０ｗのように、反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づきサーボの引き込みを行う場合には、レーザー光発生装置を動作させるモードが、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードｇ２７と乖離している場合が少なくない。即ち、比較例に係る制御部１０ｗを適用したレーザー光発生装置は、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードｇ２７、即ち、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の出力が最大となるモードで動作していない場合があり、レーザー光源の性能を十分に活かしきれない場合があった。
　そこで、本実施形態に係るレーザー光発生装置では、より強度の高いレーザー光を得ることが可能なモード、即ち、共振器２０からの反射光（漏れ光）が最小となるモードで共振するように共振器の光路長を制御可能とすることを目的とする。以降では、本実施形態に係るレーザー光発生装置１について、特に制御部１０の構成に着目して説明する。
　＜４．本実施形態に係る制御部＞
　　［４．１．制御部の構成］
　まず、図５を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る制御部１０の機能構成の一例を示したブロック図である。
　図５に示すように、本実施形態に係る制御部１０は、誤差信号生成部１０１と、レベル検出部１０３及び１０５と、スイッチ１０９と、サーボ制御部１２１と、ジャンプパルス生成部１２３と、スイッチ１２５と、位相補償部１１１と、ＶＣＭドライバ１１３とを含む。
　なお、誤差信号生成部１０１と、レベル検出部１０３及び１０５と、スイッチ１０９と、位相補償部１１１と、ＶＣＭドライバ１１３とについては、前述した比較例に係る制御部１０ｗ（図３参照）と同様であるため、詳細な説明は省略し概要のみ記載する。
　即ち、誤差信号生成部１０１は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３を同期検波することで反射信号を取得し、取得した反射信号に基づき誤差信号を生成する。誤差信号生成部１０１は、生成した誤差信号を、レベル検出部１０５とスイッチ１０９とに逐次出力する。
　レベル検出部１０３は、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を、光検出器４１から逐次取得し、取得した検出結果に基づき、反射光Ｌ３のレベルを検出する。レベル検出部１０３は、検出された反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値を下回ったタイミングで、レベルの検出結果を示す信号をサーボ制御部１０７に出力する。
　レベル検出部１０５は、誤差信号生成部１０１から、生成された誤差信号を逐次取得して当該誤差信号のゼロクロスレベルを検出し、ゼロクロスレベルの検出タイミングに基づきサーボトリガを生成する。そして、レベル検出部１０５は、生成したサーボトリガをサーボ制御部１０７に逐次出力する。
　スイッチ１０９は、誤差信号生成部１０１とスイッチ１２５との間に介在し、誤差信号生成部１０１とスイッチ１２５との間の接続関係を、サーボ制御部１０７から供給される信号に基づき切り替え可能に構成されている。即ち、スイッチ１０９は、サーボ制御部１０７からサーボの開始を示す信号が供給されると、オン状態となり、誤差信号生成部１０１とスイッチ１２５との間を接続させる。これにより、誤差信号生成部１０１から出力された誤差信号がスイッチ１２５に供給される。ここまでの動作は、前述した比較例に係る制御部１０ｗと同様である。
　スイッチ１２５は、端子１２５ａ～１２５ｃを有している。端子１２５ａは、スイッチ１０９からの信号線に接続されており、端子１２５ｂは、ジャンプパルス生成部１２３からの信号線に接続されている。また、端子１２５ｃは、位相補償部１１１からの信号線に接続されている。スイッチ１２５は、端子１２５ｃが、端子１２５ａ及び１２５ｂのいずれかに接続されるように切り替え可能に構成されている。即ち、スイッチ１２５は、スイッチ１０９と位相補償部１１１とが接続されている状態と、ジャンプパルス生成部１２３と位相補償部１１１とが接続されている状態とを切り替えることが可能である。スイッチ１２５の切替えは、サーボ制御部１２１から供給されるジャンプタイミング信号により制御される。
　端子１２５ａには、スイッチ１０９がオン状態の場合には、誤差信号生成部１０１からの誤差信号が供給される。即ち、端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続されるようにスイッチ１２５が切り替えられた場合には、誤差信号生成部１０１からの誤差信号が、スイッチ１０９を経て、位相補償部１１１に供給されることとなる。
　また、端子１２５ｂには、ジャンプパルス生成部１２３からジャンプパルスが供給される。即ち、端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されるようにスイッチ１２５が切り替えられた場合には、ジャンプパルス生成部１２３からのジャンプパルスが位相補償部１１１に供給されることとなる。なお、ジャンプパルスの詳細については別途後述する。
　サーボ制御部１２１は、レベル検出部１０５からサーボトリガパルスを逐次取得する。そして、サーボ制御部１２１は、レベル検出部１０３から反射光Ｌ３のレベルの検出結果を示す信号を取得すると、当該信号を取得したタイミングで供給されたサーボトリガパルスに基づき、サーボの開始を示す信号をスイッチ１０９に供給する。また、このときサーボ制御部１２１は、スイッチ１２５の端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続されるように、制御信号を当該スイッチ１２５に供給する。これによりスイッチ１０９がオン状態となるとともに、スイッチ１２５の端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続され、誤差信号生成部１０１からの誤差信号が、スイッチ１０９及びスイッチ１２５を経て位相補償部１１１に供給される。
　以降は、位相補償部１１１により誤差信号の位相補償がなされ、位相が補償された誤差信号に基づき、ＶＣＭドライバ１１３が駆動部３０を駆動することで、サーボの引き込みがなされる。なお、上記に説明したサーボの初期引き込みに係る制御は、図４に示した、反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づくサーボの引き込み制御と同様である。また、以降では、この反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づくサーボの引き込み制御を、「初期引き込み」と呼ぶ場合がある。
　サーボの初期引き込みが完了したら、サーボ制御部１２１は、設定されたモードが、当該モードとは異なる他のモードに逐次切り替わるように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を変化させる。
　このとき、サーボ制御部１２１は、ジャンプパルス生成部１２３に、モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置を調整するためのジャンプパルスを生成させ、当該ジャンプパルスをスイッチ１２５の端子１２５ｂに供給させる。なお、以降では、モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置を調整する動作を、「モードジャンプ」と記載する場合がある。
　また、サーボ制御部１２１は、ジャンプパルス生成部１２３が端子１２５ｂにジャンプパルスを供給するタイミングに同期して、端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されるようにスイッチ１２５を切り替えるための制御信号（以降では、「ジャンプタイミング信号」と呼ぶ場合がある）を、当該スイッチ１２５に供給する。
　即ち、ジャンプタイミング信号により端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されることで、位相補償部１１１を介したＶＣＭドライバ１１３への誤差信号の供給が停止し、替わりにジャンプパルスがＶＣＭドライバ１１３に駆動信号として供給される。これにより、ＶＣＭドライバ１１３は、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長のサーボ制御を一時的に停止し、当該サーボ制御の停止中に、設定されたモードが他のモードに遷移するように、当該光路長を制御する。
　以上のようにして、サーボ制御部１２１は、モードを順次切り替えて、切り替えられたモードごとに、反射光Ｌ３のレベルの検出結果をレベル検出部１０３から取得する。そして、サーボ制御部１２１は、モードごとに取得した反射光Ｌ３のレベルの検出結果に基づき、当該反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定し、特定したモードで共振するように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を制御する。なお、上記に説明した、モードジャンプに係る動作、及び反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作の詳細については、［４．２．サーボの引き込み動作］において別途後述する。
　なお、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が制御された場合、即ち、ミラー２０７の位置が変動した場合には、共振器２０内におけるＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長も変動することとなる。そのため、サーボ制御部１２１は、ミラー２０７の位置を制御した場合には、当該ミラー２０７の位置の制御量に応じてアウトプットカプラー２１１の位置を調整することで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長をあわせて制御すればよいことは言うまでもない。
　以上、図５を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０の機能構成について説明した。
　　［４．２．サーボの引き込み動作］
　次に、モードジャンプに係る動作と、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作とについて、図６～図８を参照しながら説明する。
　まず、図６を参照しながら、ジャンプパルスの詳細と、当該ジャンプパルス、ジャンプタイミング信号、及び駆動信号の関係について説明する。駆動信号の生成に係る処理の詳細について説明するための説明図であり、ジャンプパルス、ジャンプタイミング信号、及び駆動信号の概略的なタイムチャートを示している。
　図６において、参照符号ｇ３１は、誤差信号生成部１０１により、共振器２０からの反射光Ｌ３が同期検波されて生成された誤差信号を示している。ＶＣＭドライバ１１３は、当該誤差信号を駆動信号としてミラー２０７の位置を調整することで、励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御することが可能となる。
　また、参照符号ｇ７１は、ジャンプパルス生成部１２３により生成されるジャンプパルスを示している。図６に示すように、ジャンプパルスｇ７１は、キックパルスｇ７１１と、ブレーキパルスｇ７１３により構成されている。
　キックパルスｇ７１１は、ミラー２０７の位置を所定の距離だけ移動させるための駆動信号である。キックパルスｇ７１１により、ミラー２０７が移動する距離は、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋとパルス幅Ｔｋと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０の特性とにより決定される。そのため、例えば、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋ及びパルス幅Ｔｋと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０によるミラー２０７の位置の制御量との関係をあらかじめ調査しておくことで、当該調査結果に基づき、振幅Ｖｋ及びパルス幅Ｔｋが決定されるとよい。
　また、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋの方向、即ち、正負によりミラー２０７が移動する方向が制御される。例えば、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋが正の場合に、ミラー２０７の位置が、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光軸方向に沿って光路長を伸ばす方向に移動するように制御されるとする。この場合には、振幅Ｖｋが負の場合には、ミラー２０７の位置は、当該光路長を縮める方向に移動するように制御されることとなる。なお、以降では、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を伸ばす方向を「＋（プラス）方向」と呼び、当該光路長を縮める方向を「－（マイナス）方向」と呼ぶ場合がある。
　ブレーキパルスｇ７１３は、キックパルスｇ７１１により移動したミラー２０７を停止させるために、当該ミラー２０７の移動方向とは逆方向に向けて制動をかけるための信号である。そのため、ブレーキパルスｇ７１３は、キックパルスｇ７１１とは正負が反転した信号として形成される。
　ブレーキパルスｇ７１３により、移動するミラー２０７に対して制動をかけるための負荷量は、ブレーキパルスｇ７１３の振幅Ｖｂとパルス幅Ｔｂと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０の特性とにより決定される。そのため、キックパルスｇ７１１と同様に、振幅Ｖｂ及びパルス幅Ｔｂと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０によるミラー２０７の制御量との関係をあらかじめ調査しておくことで、当該調査結果に基づき、振幅Ｖｂ及びパルス幅Ｔｂが決定されるとよい。
　以上のように、キックパルスｇ７１１とブレーキパルスｇ７１３とにより構成されたジャンプパルスｇ７１を、ミラー２０７の位置が調整するための駆動信号とすることで、ミラー２０７の位置を所定の方向に所定の距離だけ間欠的に移動させることが可能となる。
　特に、ジャンプパルス生成部１２３は、ミラー２０７の移動距離が、励起レーザー光Ｌ１の光軸方向に沿って、当該励起レーザー光Ｌ１の１／２波長の整数倍となるように、振幅Ｖｋ及びＶｂとパルス幅Ｔｋ及びＴｂを調整してジャンプパルスｇ７１を生成する。なお、ミラー２０７が、励起レーザー光Ｌ１の１／２波長分だけ光軸方向に沿って移動した場合に、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長は、当該励起レーザー光Ｌ１の１波長分変化することとなる。そのため、上述のようにして生成されたジャンプパルスｇ７１に基づきミラー２０７の位置が制御されることで、モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置が調整されることとなる。
　参照符号ｇ７３は、サーボ制御部１２１がスイッチ１２５を切り替えるためのジャンプタイミング信号を示している。
　ここで、図５をあわせて参照する。ジャンプタイミング信号ｇ７３がオフ状態となった場合には、スイッチ１２５の端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続されるように、スイッチ１２５が切り替えられる。即ち、この場合には、誤差信号生成部１０１で生成された誤差信号ｇ３１が、スイッチ１０９、スイッチ１２５、及び位相補償部１１１を経て、ＶＣＭドライバ１１３に駆動信号として供給されることとなる。
　また、ジャンプタイミング信号ｇ７３がオン状態となった場合には、スイッチ１２５の端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されるように、スイッチ１２５が切り替えられる。そのため、この場合には、ジャンプパルス生成部１２３で生成されたジャンプパルスｇ７１が、スイッチ１２５及び位相補償部１１１を経て、ＶＣＭドライバ１１３に駆動信号として供給されることとなる。
　なお、前述の通り、サーボ制御部１２１は、ジャンプパルス生成部１２３が端子１２５ｂにジャンプパルスを供給するタイミングに同期して、ジャンプタイミング信号ｇ７３をスイッチ１２５に供給する。具体的には、図６に示す例の場合には、サーボ制御部１２１は、キックパルスｇ７１１が立ち上がるタイミングｔ１に同期して、ジャンプタイミング信号ｇ７３がオン状態となるように制御する。また、サーボ制御部１２１は、ブレーキパルスｇ７１３が立ち上がるタイミングｔ２に同期して、ジャンプタイミング信号ｇ７３がオフ状態となるように制御する。
　以上のような制御により、参照符号ｇ７５で示された駆動信号、即ち、誤差信号ｇ３１とジャンプパルスｇ７１とが合成された駆動信号が、時系列に沿って、ＶＣＭドライバ１１３に供給されることとなる。なお、ＶＣＭドライバ１１３は、駆動信号ｇ７５に基づきミラー２０７の位置を駆動部３０に制御させることで、モードジャンプを行う場合には、誤差信号ｇ３１に基づくサーボ制御を一旦停止し、モードジャンプの完了後にサーボ制御を再開する。このような構成により、本実施形態に係る制御部１０に依れば、モードジャンプがスムーズに行われることとなる。
　以上、図６を参照しながら、ジャンプパルスの詳細と、当該ジャンプパルス、ジャンプタイミング信号、及び駆動信号の関係について説明した。
　次いで、図７及び図８を参照しながら、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作の一例について説明する。まず、図７を参照する。図７は、本実施形態に係る制御部１０によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。
　制御部１０は、まず、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３（換言すると、反射信号ｇ２１）のレベルを閾値ｇ２５と比較し、反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値ｇ２５を下回ったタイミングでサーボの引き込み（即ち、初期引き込み）を行う。このサーボの初期引き込みにより、ミラー２０７の位置は、図７における参照符号ｉで示されたモードに対応する位置に調整される。
　サーボの初期引き込みが完了したら、制御部１０は、まず、参照符号ｇ８１で示すように、所定の方向に向けてモードが逐次切り替わるように（即ち、モードジャンプするように）、ミラー２０７の位置を制御する。例えば、図７に示す例では、制御部１０は、隣接するモードに逐次モードジャンプように、ミラー２０７の位置を制御している。そして、制御部１０は、切り替わったモードそれぞれについて反射光Ｌ３のレベルを取得する。
　例えば、図７に示す例の場合には、制御部１０は、初期引き込み直後のモードｉを起点として、参照符号ｇ８１で示すように、モードｉ＋１、ｉ＋２、・・・、ｉ＋６と順次モードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御する。
　このように、制御部１０は、モードジャンプを逐次行いながら、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの比較を行い、当該反射光Ｌ３のレベルが最低となるモードを特定する。
　ここで、図８を参照する。図８は、実施形態に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図であり、図７に示す例において、モードジャンプに伴う反射光Ｌ３のレベルの変化を示している。図８において、横軸は時間ｔを示しており、縦軸は反射光Ｌ３のレベルを示している。また、参照符号ｔ１１は、サーボの初期引き込み直後のタイミングを示している。即ち、タイミングｔ１１では、ミラー２０７の位置が、モードｉに対応する位置に調整されていることとなる。
　例えば、図７に示す例の場合には、図８に示すように、モードｉ＋３に対応する位置にミラー２０７が位置する場合、即ち、タイミングｔ１３において、反射光Ｌ３のレベルが最低となる。このとき、制御部１０は、モードｉ＋２及びｉ＋３の間と、モードｉ＋３及びｉ＋４の間とおける反射光Ｌ３のレベルの比較結果に基づき、モードｉ＋３を境界として、反射光Ｌ３のレベルの変化が－（マイナス）から＋（プラス）に変化することを検出する。これにより、制御部１０は、モードｉ＋３を、最適点、即ち、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードとして設定する。
　最適点を設定したら、制御部１０は、当該最適点から、あらかじめ決められたモード数分だけモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御し、各モードにおける反射光Ｌ３のレベルを取得する。例えば、図７に示す例の場合には、制御部１０は、モードｉ＋３を基準として、３モード分だけモードジャンプするように（即ち、モードｉ＋６までモードジャンプするように）ミラー２０７の位置を制御している。
　そして、制御部１０は、取得した各モードにおける反射光Ｌ３のレベルを、最適点における反射光Ｌ３のレベルと比較する。
　例えば、図７及び図８に示す例では、最適点に設定されたモードｉ＋３における反射光Ｌ３のレベルは、モードｉ＋４～ｉ＋６のいずれのモードにおける反射光Ｌ３のレベルよりも少ない。このように、最適点における反射光Ｌ３のレベルが最小の場合には、制御部１０は、当該最適点に対応する位置にミラー２０７を移動させて、サーボの引き込みに係る動作を完了する。例えば、図７に示す例の場合には、制御部１０は、参照符号ｇ８３に示すように、モードｉ＋６から最適点に設定されたモードｉ＋３にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。このとき、図８におけるタイミグｔ１５及びｔ１７の期間中に示されるように、モードが遷移し、反射光Ｌ３のレベルが最小となる最適点、即ち、モードｉ＋３に対応する位置に、ミラー２０７の位置が調整される。
　なお、最適点の設定後に、当該最適点よりも反射光Ｌ３のレベルが低いモードが検出された場合には、制御部１０は、改めて、最適点の探索を行えばよい。
　以上、図７及び図８を参照しながら、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作の一例について説明した。
　　［４．３．処理の流れ］
　次に、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０による、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の動作について説明する。まず、図９を参照する。図９は、本実施形態に係る制御部１０の一連の動作の流れを示したフローチャートである。
　（ステップＳ１０）
　レーザー光発生装置１が動作を開始すると、制御部１０は、モードを順次切り替えて、切り替えられたモードごとに、反射光Ｌ３のレベルの検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定する。そして、制御部１０は、励起レーザー光Ｌ１が特定したモードで共振するように、サーボの引き込みを行う。なお、サーボの引き込みに係る動作の詳細については、別途後述する。
　（ステップＳ２０）
　サーボの引き込みが完了したら、制御部１０は、光検出器４１から、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルに基づき、サーボ制御が正常に動作しているか否かを判定する。
　具体的には、サーボ制御が正常に動作している場合、即ち、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長が、当該励起レーザーＬ１の共振条件を満たしている場合には、反射光Ｌ３のレベルは、例えば、図２に示すように低くなる。一方で、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長が、当該励起レーザーＬ１の共振条件を満たしていない場合には、反射光Ｌ３のレベルは、当該共振条件を満たしている場合に比べて高くなる。このような特性を利用して、制御部１０は、サーボ制御が正常に動作しているか否かを判定することが可能となる。
　サーボ制御が正常に動作していない場合には（ステップＳ２０、ＮＯ）、制御部１０は、サーボの引き込み動作を再度実行する。
　（ステップＳ３０、Ｓ４０）
　サーボ制御が正常に動作している場合には（ステップＳ２０、ＹＥＳ）、制御部１０は、あらかじめ決められた期間だけ一時的に処理を停止し（ステップＳ３０）、当該期間経過後に再度サーボ制御が正常に動作しているか否かを確認する。制御部１０は、以上のような動作を、例えば、レーザー光発生装置１の動作が停止するまで継続する（ステップＳ４０、ＮＯ）。そして、レーザー光発生装置１の動作の停止が指示された場合には（ステップＳ４０、ＹＥＳ）、制御部１０は、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の処理を終了する。
　次に、図１０を参照しながら、図９においてステップＳ１０として示した、サーボの引き込みに係る動作の一例について詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係る制御部１０による、サーボの引き込みに係る一連の動作の流れを示したフローチャートである。
　（ステップＳ１０１）
　まず、制御部１０は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３のレベルを閾値ｇ２５と比較することで、サーボの初期引き込みを行う。これにより、ミラー２０７の位置が、例えば、図７に示す例におけるモードｉの位置に調整される。なお、以降では、初期引き込み動作完了直後のモードをモード０（ｉ＝０）として説明する。
　（ステップＳ１０２）
　サーボの初期引き込みが完了したら、制御部１０は、あらかじめ決められた方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。例えば、図１０に示す例では、制御部１０は、＋（プラス）方向にモードジャンプするように（ｉ＝ｉ＋１）、ミラー２０７の位置を制御する。
　（ステップＳ１０３）
　モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得し、当該モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
　（ステップＳ１１１）
　反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）の場合、即ち、モードジャンプ前よりもモードジャンプ後の方が反射光Ｌ３のレベルが高かった場合には（ステップＳ１０３、ＹＥＳ）、制御部１０は、－（マイナス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。ミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得し、当該モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
　（ステップＳ１１２）
　以上のようにして、制御部１０は、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が－（マイナス）である限り（ステップＳ１１２、ＮＯ）、－（マイナス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。
　（ステップＳ１１３）
　モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１１２、ＹＥＳ）、制御部１０は、そのときのモードを、最適点を超えたモードとして認識し、直前のモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）を最適点として設定する。このとき、制御部１０は、最適点に設定したモードにおける反射光Ｌ３のレベルを記憶しておく。
　（ステップＳ１１４）
　最適点を設定したら、制御部１０は、当該最適点を基準として、あらかじめ決められたモード数ｎだけ－（マイナス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する（ステップＳ１１５、ＮＯ）。
　（ステップＳ１１６）
　最適点を基準として、モード数ｎだけ－（マイナス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得する。そして、制御部１０は、最適点に設定したモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）と、モードジャンプ後のモードとの間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
　モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）とならなかった場合には（ステップＳ１１６、ＮＯ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードでは、反射光Ｌ３のレベルが最小でなかったことを意味する。そのため、制御部１０は、ステップＳ１０２以降の処理を改めて実行することで、反射光Ｌ３のレベルが最小値となるモードの特定を行う。
　（ステップＳ１１７）
　モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１１６、ＹＥＳ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードにおいて、反射光Ｌ３のレベルが最小となったことを意味する。この場合には、制御部１０は、モード数ｎだけ＋（プラス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御し、サーボの引き込みに係る一連の動作を終了する。これにより、ミラー２０７の位置が、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードの位置に調整される。
　（ステップＳ１２１）
　なお、ステップＳ１０３において、モードジャンプの前後間における反射光Ｌ３のレベルの変化が－（マイナス）の場合（ステップＳ１０３、ＮＯ）についても、ミラー２０７の制御方向が異なる点を除けば、基本的な動作は、前述したステップＳ１１１～Ｓ１１７で示した動作と同様である。
　即ち、制御部１０は、＋（プラス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。ミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得し、当該モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
　（ステップＳ１２２）
　以上のようにして、制御部１０は、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が－（マイナス）である限り（ステップＳ１２２、ＮＯ）、＋（プラス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。
　（ステップＳ１２３）
　モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１２２、ＹＥＳ）、制御部１０は、そのときのモードを、最適点を超えたモードとして認識し、直前のモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）を最適点として設定する。このとき、制御部１０は、最適点に設定したモードにおける反射光Ｌ３のレベルを記憶しておく。
　（ステップＳ１２４）
　最適点を設定したら、制御部１０は、当該最適点を基準として、あらかじめ決められたモード数ｎだけ＋（プラス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する（ステップＳ１２５、ＮＯ）。
　（ステップＳ１２６）
　最適点を基準として、モード数ｎだけ＋（プラス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得する。そして、制御部１０は、最適点に設定したモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）と、モードジャンプ後のモードとの間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
　モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）とならなかった場合には（ステップＳ１２６、ＮＯ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードでは、反射光Ｌ３のレベルが最小でなかったことを意味する。そのため、制御部１０は、ステップＳ１０２以降の処理を改めて実行することで、反射光Ｌ３のレベルが最小値となるモードの特定を行う。
　（ステップＳ１２７）
　モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１２６、ＹＥＳ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードにおいて、反射光Ｌ３のレベルが最小となったことを意味する。そのため、制御部１０は、モード数ｎだけ－（マイナス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御し、サーボの引き込みに係る一連の動作を終了する。これにより、ミラー２０７の位置が、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードの位置に調整される。
　以上、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０による、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の動作について説明した。なお、上記で説明した動作はあくまで一例であり、必ずしも上述した例に限定されないことは言うまでもない。
　具体的な一例として、制御部１０は、サーボ制御が正常に動作しているか否かを、レーザー光発生装置１の起動中は、常に監視する構成としてもよい。
　また、図１０に示す例では、制御部１０は、初期引き込み後にモードジャンプによるミラー２０７位置の制御を行っていたが、初期引き込みを行わずにモードジャンプによるミラー２０７位置の制御を行ってもよい。この場合には、例えば、制御部１０は、まず複数モードずつモードジャンプするようにミラー２０７位置の制御を行うことで、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの範囲を絞り込む。そして、制御部１０は、絞り込んだ範囲中をより細かいモード数でモードジャンプするようにミラー２０７位置の制御を行うことで、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定してもよい。
　　［４．４．作用効果］
　以上、本実施形態に係る制御部１０の詳細について説明した。上記で説明したように、制御部１０は、モードが逐次切り替わるように（即ち、モードジャンプするように）、ミラー２０７の位置を制御し、切り替わったモードそれぞれについて反射光Ｌ３のレベルを取得する。そして、制御部１０は、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの比較を行い、当該反射光Ｌ３のレベルが最低となるモードを特定する。このような構成より、本実施形態に係る制御部１０は、より強度の高いＯＰＯレーザー光Ｌ２を出力することが可能なモードで共振するように、共振器２０内の光路長を制御することが可能となる。
　また、本実施形態に係る制御部１０は、モードジャンプを行う場合には、誤差信号に基づくサーボ制御を一旦停止し、モードジャンプの完了後にサーボ制御を再開する。このような構成により、本実施形態に係る制御部１０に依れば、モードジャンプをスムーズに行うことが可能となる。
　＜５．変形例＞
　　［５．１．レーザー光発生装置の構成］
　次に、前述した実施形態に係るレーザー光発生装置１の変形例について説明する。まず、図１１を参照しながら、変形例に係るレーザー光発生装置１ａの構成について説明する。図１１は、変形例に係るレーザー光発生装置１ａの構成を示した図である。
　図１１に示すように、変形例に係るレーザー光発生装置１ａは、位置検出部２２１及び２２３を備える点で、前述した実施形態に係るレーザー光発生装置１（図１参照）と異なる。そのため、以降では、前述したレーザー光発生装置１と異なる、位置検出部２２１及び２２３と、制御部１０ａとに着目して説明し、その他の構成については、詳細な説明は省略する。
　位置検出部２２１及び２２３は、例えば、光位置センサ（ＰＳＤ：Position　Sensitive　Detector）からなる。
　位置検出部２２１は、共振器２０内において、励起レーザーＬ１及びＯＰＯレーザーＬ２の光軸方向に沿って移動するミラー２０７の位置を検出する。位置検出部２２１は、検出したミラー２０７の位置を示す情報を、制御部１０ａに通知する。これにより、制御部１０ａは、共振器２０内におけるミラー２０７の位置を認識することが可能となる。
　同様に、位置検出部２２３は、共振器２０内において、ＯＰＯレーザーＬ２の光軸方向に沿って移動するアウトプットカプラー２１１の位置を検出する。位置検出部２２３は、検出したアウトプットカプラー２１１の位置を示す情報を、制御部１０ａに通知する。これにより、制御部１０ａは、共振器２０内におけるアウトプットカプラー２１１の位置を認識することが可能となる。
　制御部１０ａは、前述した実施形態に係る制御部１０と同様に、設定されたモードが、当該モードとは異なる他のモードに逐次切り替わるように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を変化させ、最適点（即ち、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード）を特定する。そして、制御部１０ａは、特定した最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を調整する。
　変形例に係る制御部１０ａは、ミラー２０７の位置を、最適点に対応する位置に調整したら、そのときのミラー２０７の位置の検出結果を位置検出部２２１から取得し、当該検出結果を示す位置情報を記憶する。
　ここで、図１２を参照する。図１２は、変形例に係る制御部１０ａの動作の概要について説明するための説明図である。図１２において、参照符号ｇ１１は、ミラー２０７の位置を示しており、参照符号ｇ２１は、参照符号ｇ１１で示したミラー２０７の各位置に対応して得られる反射信号（即ち、反射光Ｌ３のレベルを示す信号）を示している。また、参照符号ｇ２７は、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード、即ち、最適点を示している。
　図１２に示すように、制御部１０ａは、最適点ｇ２７に対応するミラー２０７の位置を、位置検出部２２１の検出結果が示す位置情報ｇ８１に基づき認識することができる。そのため、制御部１０ａは、例えば、共振器２０への衝撃等の外乱によりミラー２０７の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報ｇ８１に基づき、最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を調整することが可能となる。
　このことは、アウトプットカプラー２１１についても同様である。即ち、制御部１０ａは、外乱によりアウトプットカプラー２１１の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報に基づき、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件を満たすように、アウトプットカプラー２１１の位置を制御することが可能となる。
　以上、図１１及び図１２を参照しながら、変形例に係るレーザー光発生装置１ａの構成について説明した。なお、上記に示す例では、位置検出部２２１及び２２３として光位置センサを使用する例について説明した。しかしながら、制御部１０ａが、共振器２０内におけるミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置を認識できれば、その方法は、位置検出部２２１及び２２３のような光位置センサの出力に基づき認識する方法には限定されないことは言うまでもない。
　　［５．２．処理の流れ］
　次に、図１３を参照しながら、変形例に係る制御部１０ａによる、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の動作について説明する。図１３は、変形例に係る制御部１０ａの一連の動作の流れを示したフローチャートである。
　（ステップＳ１０）
　レーザー光発生装置１が動作を開始すると、制御部１０ａは、モードを順次切り替えて、切り替えられたモードごとに、反射光Ｌ３のレベルの検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード（即ち、最適点）を特定する。そして、制御部１０ａは、励起レーザー光Ｌ１が特定したモードで共振するように、サーボの引き込みを行う。なお、サーボの引き込みに係る動作は、前述した実施形態に係る制御部１０の場合（図９及び図１０）と同様である。
　（ステップＳ５１）
　サーボの引き込みが完了したら、制御部１０ａは、位置検出部２２１からミラー２０７の位置を示す位置情報を取得する。当該位置情報により、制御部１０ａは、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード（即ち、最適点）に対応するミラー２０７の位置を認識することが可能となる。制御部１０ａは、位置検出部２２１から取得した、最適点に対応するミラー２０７の位置情報を記録する。また、このとき、制御部１０ａは、位置検出部２２３からアウトプットカプラー２１１の位置情報を取得し、当該位置情報を記憶してもよい。
　（ステップＳ２０）
　次いで、制御部１０は、光検出器４１から、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルに基づき、サーボ制御が正常に動作しているか否かを判定する。
　（ステップＳ５２、Ｓ１０）
　サーボ制御が正常に動作していない場合には（ステップＳ２０、ＮＯ）、制御部１０は、あらかじめ記録した最適点に対応するミラー２０７の位置情報に基づき、当該最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を制御する（ステップＳ５２）。また、このとき、制御部１０ａは、あらかじめ記録したアウトプットカプラー２１１の位置情報に基づき、アウトプットカプラー２１１の位置を制御してもよい。あらかじめ記録した位置情報に基づきミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、改めてサーボの引き込み動作を実行する（ステップＳ１０）。
　（ステップＳ３０、Ｓ４０）
　なお、サーボ制御が正常に動作している場合には（ステップＳ２０、ＹＥＳ）、制御部１０ａは、あらかじめ決められた期間だけ一時的に処理を停止し（ステップＳ３０）、当該期間経過後に再度サーボ制御が正常に動作しているか否かを確認する。制御部１０ａは、以上のような動作を、例えば、レーザー光発生装置１の動作が停止するまで継続する（ステップＳ４０、ＮＯ）。そして、レーザー光発生装置１の動作の停止が指示された場合には（ステップＳ４０、ＹＥＳ）、制御部１０ａは、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の処理を終了する。
　以上、図１３を参照しながら、変形例に係る制御部１０ａの一連の動作の流れについて説明した。
　　［５．３．作用効果］
　以上説明したように、変形例に係る制御部１０ａは、最適点ｇ２７に対応するミラー２０７の位置を、位置検出部２２１の検出結果が示す位置情報に基づき認識することが可能である。そのため、制御部１０ａは、例えば、共振器２０への衝撃等の外乱によりミラー２０７の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報に基づき、最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を調整することが可能となる。
　このことは、アウトプットカプラー２１１についても同様である。即ち、制御部１０ａは、外乱によりアウトプットカプラー２１１の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報に基づき、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件を満たすように、アウトプットカプラー２１１の位置を制御することが可能となる。
　また、変形例に係る制御部１０ａは、あらかじめ記憶した位置情報に基づきミラー２０７の位置を調整した後、改めて、モードジャンプに係る動作に基づき、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定し直してもよい。この場合においても、位置情報に基づくミラー２０７の位置の制御により、当該ミラー２０７は、最適点に対応する位置の近傍に移動するため、制御部１０ａは、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを直ちに特定し直すことが可能となる。
　＜６．ハードウェア構成＞
　次に、図１４を参照して、本実施形態に係るレーザー光発生装置１のハードウェア構成の一例について説明する。図１４は、本実施形態に係るレーザー光発生装置１のハードウェア構成の一例を示した図である。
　図１４に示すように、本実施形態に係るレーザー光発生装置１は、プロセッサ９０１と、メモリ９０３と、ストレージ９０５と、光源ユニット９０７と、光学系ユニット９０９と、操作デバイス９１１と、表示デバイス９１３と、通信デバイス９１５と、バス９１７とを含む。
　プロセッサ９０１は、例えばＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＧＰＵ（Graphics　Processing　Unit）、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）又はＳｏＣ（System　on　Chip）であってよく、レーザー光発生装置１の様々な処理を実行する。プロセッサ９０１は、例えば、各種演算処理を実行するための電子回路により構成することが可能である。なお、前述した制御部１０は、プロセッサ９０１により構成され得る。
　メモリ９０３は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）及びＲＯＭ（Read　Only　Memory）を含み、プロセッサ９０１により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ９０５は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。なお、前述した記憶部６６は、例えば、メモリ９０３やストレージ９０５により構成され得る。
　光源ユニット９０７は、励起レーザー光Ｌ１を照射するためのユニットであり、前述した光源ユニット５０に対応している。光源ユニット９０７は、出射される励起光の強度及び波長が、プロセッサ９０１により制御される。
　光学系ユニット９０９は、光源ユニット９０７から出射された励起レーザー光Ｌ１を共振させるとともに、励起レーザー光Ｌ１の波長を変換し、波長が変換されたＯＰＯレーザー光Ｌ２を出力するためのユニットである。光学系ユニット９０９は、共振器２０と、当該共振器２０に励起レーザー光Ｌ１を導光させるための光学系（例えば、ミラー５０１及び５０３）に対応している。
　操作デバイス９１１は、ユーザが所望の操作を行うための入力信号を生成する機能を有する。操作デバイス９１１は、例えばボタン及びスイッチなどユーザが情報を入力するための入力部と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、プロセッサ９０１に供給する入力制御回路などから構成されてよい。
　表示デバイス９１３は、出力装置の一例であり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）装置、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ装置などの表示装置であってよい。表示デバイス９１３は、ユーザに対して画面を表示することにより情報を提供することができる。
　通信デバイス９１５は、レーザー光発生装置１が備える通信手段であり、ネットワークを介して外部装置と通信する。通信デバイス９１５は、無線通信用のインタフェースであり、通信アンテナ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路、ベースバンドプロセッサなどを含んでもよい。
　通信デバイス９１５は、外部装置から受信した信号に各種の信号処理を行う機能を有し、受信したアナログ信号から生成したデジタル信号をプロセッサ９０１に供給することが可能である。
　バス９１７は、プロセッサ９０１、メモリ９０３、ストレージ９０５、光源ユニット９０７、光学系ユニット９０９、操作デバイス９１１、表示デバイス９１３、及び通信デバイス９１５を相互に接続する。バス９１７は、複数の種類のバスを含んでもよい。
　また、コンピュータに内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのハードウェアを、上記した画像取得装置１が有する構成と同等の機能を発揮させるためのプログラムも作成可能である。また、当該プログラムを記録した、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体も提供され得る。
　＜７．まとめ＞
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させる駆動部と、
　前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御する制御部と、
　を備えた、制御装置。
（２）
　前記制御部は、検出された前記反射光のレベルに応じて、前記複数のモードのうちの少なくとも一のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）に記載の制御装置。
（３）
　前記制御部は、前記少なくとも一方の反射部を所定距離だけ移動させるためのキックパルスと、前記キックパルスに基づき移動した当該反射部を停止させるためのブレーキパルスとにより形成されたジャンプパルスを前記駆動部に供給することで、前記第１のモードで共振する状態から、第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）または（２）に記載の制御装置。
（４）
　前記制御部は、
　前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長が前記複数のモードのうちの一のモードで共振する状態に遷移するように前記共振器の光路長を制御した場合に、前記反射部の位置を示す位置情報を記憶しておき、
　記憶された前記位置情報に基づき、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）～（３）のいずれか一項に記載の制御装置。
（５）
　前記制御部は、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうち、前記反射光のレベルが最小となるモードで共振するように、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）～（４）のいずれか一項に記載の制御装置。
（６）
　前記制御部は、前記モードが逐次切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替え後の各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、前記（５）に記載の制御装置。
（７）
　前記制御部は、
　前記モードが、少なくとも隣接するモード間の距離よりも大きい第１の単位ごとに切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、当該各モードの中から前記反射光のレベルが最小となる第１のモードを特定した後、
　前記第１のモードの近傍において、前記第１の単位よりも小さい第２の単位ごとに前記モードが切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、前記（６）に記載の制御装置。
（８）
　前記第２のモードは、前記第１のモードに隣接するモードである、前記（１）～（６）のいずれか一項に記載の制御装置。
（９）
　前記制御部は、
　前記共振器の光路長が設定されたモードに対応する共振条件を満たすように当該光路長をサーボ制御し、
　前記共振器に入射したレーザー光が前記第１のモードで共振する状態から、前記第２のモードで共振する状態に遷移させる場合には、前記サーボ制御を停止し、当該状態の遷移後に、前記第２のモードを前記設定されたモードとして前記サーボ制御を再開する、前記（１）～（８）のいずれか一項に記載の制御装置。
（１０）
　前記制御部は、前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長と、前記入射したレーザー光の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を生成し、生成した当該誤差信号に基づき、前記共振器の光路長をサーボ制御する、前記（９）に記載の制御装置。
（１１）
　駆動部が、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させることと、
　プロセッサが、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御することと、
　を含む、制御方法。
（１２）
　コンピュータに、
　少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器の、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させるステップと、
　前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御させるステップと、
　を含む、プログラム。
１、１ａ　レーザー光発生装置
１０、１０ａ　制御部
１０１　誤差信号生成部
１０３　レベル検出部
１０５　レベル検出部
１０７　サーボ制御部
１０９　スイッチ
１１１　位相補償部
１１３　ＶＣＭドライバ
１２１　サーボ制御部
１２３　ジャンプパルス生成部
１２５　スイッチ
１２５ａ　端子
１２５ｂ　端子
１２５ｃ　端子
１１　　発振器
２０　　共振器
２０１　インプットカプラー
２０３、２０５、２０７　ミラー
２０９　ダイクロイックミラー
２１１　アウトプットカプラー
２１３　非線形光学素子
２２１、２２３　位置検出部
３０　　駆動部
４０　　アイソレーター
４１　　光検出器
５０　　光源ユニット
５１　　レーザー光源
５２　　位相変調器
５３　　ドライバ

Claims (12)

  1. 　少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させる駆動部と、
    　前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御する制御部と、
    　を備えた、制御装置。
  2. 　前記制御部は、検出された前記反射光のレベルに応じて、前記複数のモードのうちの少なくとも一のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記少なくとも一方の反射部を所定距離だけ移動させるためのキックパルスと、前記キックパルスに基づき移動した当該反射部を停止させるためのブレーキパルスとにより形成されたジャンプパルスを前記駆動部に供給することで、前記第１のモードで共振する状態から、第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記制御部は、
    　前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長が前記複数のモードのうちの一のモードで共振する状態に遷移するように前記共振器の光路長を制御した場合に、前記反射部の位置を示す位置情報を記憶しておき、
    　記憶された前記位置情報に基づき、前記共振器の光路長を制御する、請求項１に記載の制御装置。
  5. 　前記制御部は、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうち、前記反射光のレベルが最小となるモードで共振するように、前記共振器の光路長を制御する、請求項１に記載の制御装置。
  6. 　前記制御部は、前記モードが逐次切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替え後の各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、請求項５に記載の制御装置。
  7. 　前記制御部は、
    　前記モードが、少なくとも隣接するモード間の距離よりも大きい第１の単位ごとに切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、当該各モードの中から前記反射光のレベルが最小となる第１のモードを特定した後、
    　前記第１のモードの近傍において、前記第１の単位よりも小さい第２の単位ごとに前記モードが切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、請求項６に記載の制御装置。
  8. 　前記第２のモードは、前記第１のモードに隣接するモードである、請求項１に記載の制御装置。
  9. 　前記制御部は、
    　前記共振器の光路長が設定されたモードに対応する共振条件を満たすように当該光路長をサーボ制御し、
    　前記共振器に入射したレーザー光が前記第１のモードで共振する状態から、前記第２のモードで共振する状態に遷移させる場合には、前記サーボ制御を停止し、当該状態の遷移後に、前記第２のモードを前記設定されたモードとして前記サーボ制御を再開する、請求項１に記載の制御装置。
  10. 　前記制御部は、前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長と、前記入射したレーザー光の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を生成し、生成した当該誤差信号に基づき、前記共振器の光路長をサーボ制御する、請求項９に記載の制御装置。
  11. 　駆動部が、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させることと、
    　プロセッサが、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御することと、
    　を含む、制御方法。
  12. 　コンピュータに、
    　少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器の、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させるステップと、
    　前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御させるステップと、
    　を含む、プログラム。
     
     
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