JP2008135488A

JP2008135488A - 固体レーザ装置の製造方法および装置

Info

Publication number: JP2008135488A
Application number: JP2006319449A
Authority: JP
Inventors: Norihide Noda; 憲秀野田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-12

Abstract

【課題】無偏光ビームスプリッタを用いなくても外部出力が温度変動に対して安定になる固体レーザ装置を製造するための方法および装置を提供する。
【解決手段】固体レーザ装置（１００）の外部出力強度（Ｐｏ）を直接的に測定しながら温度掃引し、外部出力強度（Ｐｏ）の変動が少なく且つ外部出力強度（Ｐｏ）の値が大きい温度を求めて目標温度ｔに設定する。
【効果】外部出力強度（Ｐｏ）が温度変動に対して安定な固体レーザ装置（１００）を製造することが出来る。無偏光ビームスプリッタを用いていない固体レーザ装置に対しても適用でき、外部出力強度（Ｐｏ）を温度変動に対して安定にすることが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体レーザ装置の製造方法および装置に関し、さらに詳しくは、外部出力が温度変動に対して安定な固体レーザ装置を製造するための方法および装置に関する。

固体レーザ装置の内部において、レーザダイオードや光共振器の温度を強制的に変更しながらビームスプリッタで入射光から分割した検出光の強度を測定すると共に該測定結果に基づいて検出光の強度の変動が少ない温度を求めて該温度を目標温度としてレーザダイオードや光共振器を温調するレーザ装置が知られている（特許文献１参照。）。

ところで、固体レーザ装置における通常のビームスプリッタでは、検出光を入射光から分割する分割比が入射光の偏光状態により変化する。一方、ビームスプリッタへの入射光の偏光状態は、レーザ結晶や波長変換素子の温度変動により変化する。このため、固体レーザ装置の内部で検出光の強度に基づく制御を行っていても、温度変動によって外部出力が変動してしまうことがある。
そこで、分割比が偏光に依存しない無偏光ビームスプリッタを用いる半導体レーザ励起固体レーザ装置が提案されている（特許文献２参照。）。
特開２００４−２３５５５１号公報実用新案登録第３１１９３９５号公報

上記特許文献１に開示されたレーザ装置では、温度変動によって外部出力が変動してしまうことがある。
他方、上記特許文献２に開示された半導体レーザ励起固体レーザ装置では、無偏光ビームスプリッタを固体レーザ装置の構成に用いる必要があるため、通常のビームスプリッタを用いた固体レーザ装置には適用できない。
そこで、本発明の目的は、無偏光ビームスプリッタを用いなくても外部出力が温度変動に対して安定になる固体レーザ装置を製造するための方法および装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力された励起レーザ光により励起されるレーザ結晶と、前記レーザ結晶により発振したレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、前記レーザ結晶を含む光共振器を目標温度に調整する温調手段と、前記波長変換素子で波長を変換されたレーザ光から検出光を取り出すビームスプリッタと、前記検出光を受光する光センサと、前記光センサの出力に基づいて前記レーザダイオードの駆動電流を制御する制御回路とを備えた固体レーザ装置（１００）に対して、前記光共振器の温度（ｔ）を強制的に変更しながら外部出力強度（Ｐｏ）を測定すると共に該測定結果に基づいて前記外部出力強度（Ｐｏ）の変動が少なく且つ前記外部出力強度（Ｐｏ）の値が大きい温度を求めて該温度を前記目標温度に設定することを特徴とする固体レーザ装置の製造方法を提供する。
上記第１の観点による固体レーザ装置の製造方法では、固体レーザ装置（１００）の外部出力強度（Ｐｏ）を直接的に測定しながら温度掃引し、外部出力強度（Ｐｏ）の変動が少なく且つ外部出力強度（Ｐｏ）の値が大きい温度を求めて目標温度に設定する。これによれば、外部出力強度（Ｐｏ）が温度変動に対して安定な固体レーザ装置（１００）を製造することが出来る。また、無偏光ビームスプリッタを用いていない固体レーザ装置に対しても適用でき、外部出力強度（Ｐｏ）を温度変動に対して安定にすることが出来る。

第２の観点では、本発明は、レーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力された励起レーザ光により励起されるレーザ結晶と、前記レーザ結晶により発振したレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、前記レーザ結晶を含む光共振器を目標温度に調整する温調手段と、前記波長変換素子で波長を変換されたレーザ光から検出光を取り出すビームスプリッタと、前記検出光を受光する光センサと、前記光センサの出力に基づいて前記レーザダイオードの駆動電流を制御する制御回路とを備えた固体レーザ装置（１００）の外部出力強度（Ｐｏ）を測定するための外部出力モニター（２１）と、前記光共振器の温度（ｔ）を強制的に変更しながら前記外部出力強度（Ｐｏ）を測定すると共に該測定結果に基づいて前記外部出力強度（Ｐｏ）の変動が少なく且つ前記外部出力強度（Ｐｏ）の値が大きい温度を求めて該温度を前記目標温度に設定する処理装置（２２）とを具備したことを特徴とする固体レーザ装置の製造装置を提供する。
上記第２の観点による固体レーザ装置の製造装置では、固体レーザ装置（１００）の外部出力強度（Ｐｏ）を直接的に測定しながら温度掃引し、外部出力強度（Ｐｏ）の変動が少なく且つ外部出力強度（Ｐｏ）の値が大きい温度を求めて目標温度に設定する。これによれば、外部出力強度（Ｐｏ）が温度変動に対して安定な固体レーザ装置（１００）を製造することが出来る。また、無偏光ビームスプリッタを用いていない固体レーザ装置に対しても適用でき、外部出力強度（Ｐｏ）を温度変動に対して安定にすることが出来る。

本発明の固体レーザ装置の製造方法および装置によれば、外部出力が温度変動に対して安定になる固体レーザ装置を製造することが出来る。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１にかかる固体レーザ装置の製造装置２０を示す構成説明図である。
この固体レーザ装置の製造装置２０は、固体レーザ装置１００の外部出力強度Ｐｏを測定するための外部出力モニター２１と、固体レーザ装置１００の温調の目標温度ｔを外部から与えて強制的に目標温度ｔを変更しながら外部出力強度Ｐｏを測定すると共に測定結果に基づいて外部出力強度Ｐｏの変動が少なく且つ外部出力強度Ｐｏの値が大きい温度を求めて該温度を目標温度として固体レーザ装置１００に設定する処理装置（例えばパソコン）２２とを具備してなる。

固体レーザ装置１００は、励起レーザ光を出射するレーザダイオード１と、励起レーザ光を集光するレンズ２と、集光された励起レーザ光で励起され基本レーザ光を誘導放出するレーザ結晶３と、レーザ結晶３に一体化され且つ基本レーザ光の波長を変換する波長変換素子４と、波長変換素子４から出力されたレーザ光の一部を検出光として分割するビームスプリッタ７と、検出光を受光し電気信号に変換するフォトダイオード７と、フォトダイオード７での電気信号の強度が一定になるようにレーザダイオード１の駆動電流を制御するＡＰＣ（Auto Power Control）回路８と、レーザダイオード１，レンズ２，レーザ結晶３，波長変換素子４を支持するベース９と、ベース９を加熱／冷却するためのペルチェ素子１０と、ベース９の温度を検出するための温度センサ１１と、目標温度ｔを記憶する目標温度メモリー１２と、温度センサ１１で検出した温度が目標温度ｔになるようにペルチェ素子１０を駆動する温度制御回路１２とを具備している。

レーザダイオード１は、８０８.５ｎｍ付近の波長の励起レーザ光を出す。

レーザ結晶３は、８０８.５ｎｍ付近に吸収ピークを持つＮｄ：ＹＶＯ₄である。
レーザ結晶３のレーザダイオード側端面には８０８.５ｎｍでは高透過率、１０６４ｎｍおよび５３２ｎｍでは高反射率のコーティングが施されている。

波長変換素子４は、ＫＴｉＯＰＯ₄結晶である。
波長変換素子４の反レーザダイオード端面には１０６４ｎｍでは高反射率、５３２ｎｍでは低反射率のコーティングが施されている。

レーザ結晶３のレーザダイオード側端面と波長変換素子４の反レーザダイオード端面の間で光共振器５が構成され、１０６４ｎｍの基本レーザ光が発振する。

波長変換素子４を通過する１０６４ｎｍの基本レーザ光は、第二高調波である５３２ｎｍのレーザ光に変換される。

図２は、処理装置２２で実行される目標温度設定処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、目標温度メモリー１２に記憶させる目標温度ｔを開始温度Ｔｓ（例えば２４℃）とする。

ステップＳ２では、外部出力強度Ｐｏ(ｔ)を測定し、記憶する。

ステップＳ３では、目標温度ｔをΔＴ（例えば１℃）だけ増加させる。
ステップＳ４では、目標温度ｔが終了温度Ｔｅ（例えば５１℃）以下ならばステップＳ２に戻り、そうでないならばステップＳ５へ進む。

ステップＳ１〜Ｓ４により、例えば図３に示す温度−外部出力強度特性の如き測定結果が得られる。

ステップＳ５では、測定結果を解析し、外部出力強度Ｐｏの温度微分値が０になる温度があるかチェックし、あればステップＳ６へ進み、なければステップＳ７へ進む。例えば図３の測定結果ならば、温度微分値が０になる温度があるので、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、温度微分値が０になる温度のうちで、外部出力強度Ｐｏの値が最大の温度を、以後の目標温度ｔとして、目標温度メモリー１２に記憶させる。例えば図３の測定結果ならば、ｔ＝４２℃を以後の目標温度ｔとして目標温度メモリー１２に記憶させる。そして、処理を終了する。

ステップＳ７では、外部出力強度Ｐｏの値が最大の温度を、以後の目標温度ｔとして、目標温度メモリー１２に記憶させる。そして、処理を終了する。

実施例１によれば、固体レーザ装置１００の外部出力強度Ｐｏを直接的に測定しながら温度掃引し、外部出力強度Ｐｏの変動が少なく且つ外部出力強度Ｐｏの値が大きい温度を求めて目標温度ｔに設定するから、外部出力強度Ｐｏが温度変動に対して安定な固体レーザ装置１００を製造することが出来る。また、無偏光ビームスプリッタを用いていない固体レーザ装置に対しても適用でき、外部出力強度Ｐｏを温度変動に対して安定にすることが出来る。

レーザ結晶３として、Ｎｄ：ＹＶＯ₄の代わりに、Ｎｄ：ＧｄＶＯ₄やＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦなどを用いてもよい。Ｎｄ：ＹＡＧは、単結晶または微細結晶を焼結したセラミックを用いてもよい。
波長変換素子４として、ＫＴｉＯＰＯ₄結晶の代わりに、ＬｉＢ₃Ｏ₅結晶やＫＮｂＯ₅結晶、また、ＱＰＭ（擬似位相整合）素子などを用いてもよい。

本発明の固体レーザ装置の製造方法および装置は、半導体レーザ励起固体レーザ装置の製造に利用できる。

実施例１にかかる固体レーザ装置の製造装置を示す構成説明図である。実施例１にかかる目標温度設定処理を示すフロー図である。温度掃引により得られた測定結果を示す例示図である。

符号の説明

１レーザダイオード
２レンズ
３レーザ結晶
４波長変換素子
５光共振器
６ビームスプリッタ
７フォトダイオード
８ＡＰＣ回路
９ベース
１０ペルチェ素子
１１温度センサ
１２目標温度メモリー
１３温度制御回路
２１外部出力モニター
２２処理装置
１００固体レーザ装置

Claims

レーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力された励起レーザ光により励起されるレーザ結晶と、前記レーザ結晶により発振したレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、前記レーザ結晶を含む光共振器を目標温度に調整する温調手段と、前記波長変換素子で波長を変換されたレーザ光から検出光を取り出すビームスプリッタと、前記検出光を受光する光センサと、前記光センサの出力に基づいて前記レーザダイオードの駆動電流を制御する制御回路とを備えた固体レーザ装置（１００）に対して、前記光共振器の温度（ｔ）を強制的に変更しながら外部出力強度（Ｐｏ）を測定すると共に該測定結果に基づいて前記外部出力強度（Ｐｏ）の変動が少なく且つ前記外部出力強度（Ｐｏ）の値が大きい温度を求めて該温度を前記目標温度に設定することを特徴とする固体レーザ装置の製造方法。
レーザダイオードと、前記レーザダイオードから出力された励起レーザ光により励起されるレーザ結晶と、前記レーザ結晶により発振したレーザ光の波長を変換する波長変換素子と、前記レーザ結晶を含む光共振器を目標温度に調整する温調手段と、前記波長変換素子で波長を変換されたレーザ光から検出光を取り出すビームスプリッタと、前記検出光を受光する光センサと、前記光センサの出力に基づいて前記レーザダイオードの駆動電流を制御する制御回路とを備えた固体レーザ装置（１００）の外部出力強度（Ｐｏ）を測定するための外部出力モニター（２１）と、前記光共振器の温度（ｔ）を強制的に変更しながら前記外部出力強度（Ｐｏ）を測定すると共に該測定結果に基づいて前記外部出力強度（Ｐｏ）の変動が少なく且つ前記外部出力強度（Ｐｏ）の値が大きい温度を求めて該温度を前記目標温度に設定する処理装置（２２）とを具備したことを特徴とする固体レーザ装置の製造装置。