JP2008135488A - 固体レーザ装置の製造方法および装置 - Google Patents
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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
【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
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。)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
8 APC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
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
8 APC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 (2)
- 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。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006319449A JP2008135488A (ja) | 2006-11-28 | 2006-11-28 | 固体レーザ装置の製造方法および装置 |
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