JPH11330601A - Light intensity modulated laser device - Google Patents
Light intensity modulated laser deviceInfo
- Publication number
- JPH11330601A JPH11330601A JP13943998A JP13943998A JPH11330601A JP H11330601 A JPH11330601 A JP H11330601A JP 13943998 A JP13943998 A JP 13943998A JP 13943998 A JP13943998 A JP 13943998A JP H11330601 A JPH11330601 A JP H11330601A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser device
- light
- intensity
- solid
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザー装置
の技術分野に属するものであり、詳しくは、強度変調さ
れたレーザー光を出射し得る固体レーザー装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of solid-state laser devices, and more particularly to a solid-state laser device capable of emitting intensity-modulated laser light.
【0002】[0002]
【従来の技術】強度変調されたレーザー光は、種々の用
途に利用される。例えば、該レーザー光を用いた距離計
測が挙げられる。その距離計測の方法は、強度変調され
たレーザー光を目標物に向けて出射し、その反射光と出
射光との位相差を検出器で測定して距離を計算するとい
う方法が一般的である。2. Description of the Related Art Intensity modulated laser light is used for various purposes. For example, there is a distance measurement using the laser light. As a method of measuring the distance, a method is generally used in which the intensity-modulated laser light is emitted toward a target, and the distance is calculated by measuring the phase difference between the reflected light and the emitted light with a detector. .
【0003】一方、距離計測に用いられるレーザー光と
しては、単色性が高く、かつコヒーレンス性の良いもの
が有用である。特に、半導体レーザーを励起光源とする
固体レーザー装置は、単色性、コヒーレンス性共に良好
なレーザー光を出射でき、かつ小型であるために、距離
計測用としては最適のレーザー装置である。On the other hand, a laser beam having high monochromaticity and good coherence is useful as a laser beam used for distance measurement. In particular, a solid-state laser device that uses a semiconductor laser as an excitation light source can emit laser light with good monochromaticity and coherence and is compact, so that it is the most suitable laser device for distance measurement.
【0004】従って、半導体レーザー励起による固体レ
ーザー装置を用いて、強度変調されたレーザー光を出射
し、これを距離計測に用いるのが好ましいということに
なる。しかし、実際には強度変調機能が付いた固体レー
ザー装置は市販されておらず、そのようなレーザー装置
を所望した場合には、市販のCWレーザー装置と変調用
素子とを別々に買い求め、それらを自分で組み合わせる
必要がある。[0004] Therefore, it is preferable to use a solid-state laser device excited by a semiconductor laser to emit intensity-modulated laser light and use it for distance measurement. However, a solid-state laser device having an intensity modulation function is not commercially available, and if such a laser device is desired, a commercially available CW laser device and a modulation element are separately purchased, and these are purchased. You need to combine them yourself.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に自分で既存の装置を組み合わせる場合、出力量(平均
強度など)に関する安定性や、出力位置(光軸の方向な
ど)に関する安定性に、次の問題がある。However, when an existing device is combined by itself as described above, the stability with respect to the output amount (such as the average intensity) and the stability with respect to the output position (such as the direction of the optical axis) are reduced. There are the following problems:
【0006】出力量に関する安定性については、レーザ
ー装置、変調用素子など、個々の要素毎に安定化を図る
ための構成が設けられている。しかし、組み合わせた装
置全体としての安定性は、個々の要素の安定性で決まる
ことになるため、装置全体に対して、個々の要素を上回
るような高い安定性を求めることができない。[0006] Regarding the stability regarding the output amount, a configuration for stabilizing each element such as a laser device and a modulation element is provided. However, since the stability of the combined apparatus as a whole is determined by the stability of each element, it is not possible to demand a higher stability than the individual elements for the entire apparatus.
【0007】出力位置に関する安定性については、例え
ば、位置検出器を設けて出力光の一部をモニターし、こ
れをもとに出射方向を微調整して安定させる構成が考え
られる。しかし、このような構成では、位置検出器・微
動装置・制御装置などの付帯によって装置全体が大きく
なる。また、位置検出器を用いる場合、装置全体の大型
化を少しでも抑制し、出力光からモニター用光を多く取
らないようにするために、該位置検出器を出力量の検出
用として兼用することになる。しかし、位置検出器は専
用の光検出素子に比べて出力量の検出精度が低く、出力
量に関する安定性の精度が悪くなる。即ち、装置全体の
大型化を抑制しながら、出力量と、出力位置とを同時に
安定させる事は困難になっている。With respect to the stability of the output position, for example, a configuration is conceivable in which a position detector is provided to monitor a part of the output light, and based on the output light, the emission direction is finely adjusted and stabilized. However, in such a configuration, the size of the entire device is increased due to the attachment of the position detector, the fine movement device, the control device, and the like. When a position detector is used, the position detector is also used for detecting an output amount in order to suppress the size of the entire apparatus as much as possible and to prevent a large amount of monitoring light from being output light. become. However, the position detector has a lower detection accuracy of the output amount than the dedicated light detection element, and the accuracy of the stability regarding the output amount is deteriorated. That is, it is difficult to stabilize the output amount and the output position at the same time while suppressing an increase in the size of the entire apparatus.
【0008】さらに附帯的な問題として、既成の装置
(完成品として販売されている装置)を購入して組み合
わせると、例えば、固体レーザ装置ではその構成部品な
どが既に決まった位置に固定されており、設計に合わせ
た自由な配置変更ができないなど、組み合わせの自由度
が低く、装置全体が大型化するという問題もあった。Further, as an incidental problem, when an existing device (a device sold as a finished product) is purchased and combined, for example, in a solid-state laser device, its components and the like are already fixed at predetermined positions. However, there is also a problem that the degree of freedom of combination is low, for example, it is not possible to freely change the arrangement according to the design, and the whole apparatus becomes large.
【0009】本発明の課題は、固体レーザー装置と変調
素子とを組み合わせた構成でありながら、出力量、出力
位置を同時に安定させ、また、装置全体の大型化を抑制
することも可能な光強度変調レーザー装置を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to provide a light intensity capable of simultaneously stabilizing an output amount and an output position and suppressing an increase in the size of the entire device, while having a configuration in which a solid-state laser device and a modulation element are combined. An object of the present invention is to provide a modulation laser device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の光強度変調レー
ザー装置は、以下の特徴を有するものである。 (1)固体レーザー装置とその励起光源と、光強度変調
素子と、光検出器と、制御部とを有し、固体レーザー装
置からのレーザー光が、光強度変調素子を通過し、強度
変調されたレーザー光として当該装置から出力されるよ
うに構成され、光検出器は、前記強度変調されたレーザ
ー光の一部を受光しその光の平均強度を計測し、制御部
は、前記計測の結果に基づいて出力の変動が小さくなる
ように励起光源の出力を制御するものであり、前記固体
レーザー装置の少なくとも共振器部分が、インバー材料
からなる1枚のベース板上に、直接またはインバー材料
からなる保持部材を介して設けられており、かつ、少な
くとも該共振器部分を一定温度とし得る温度調整手段が
設けられている光強度変調レーザー装置。The light intensity modulation laser device according to the present invention has the following features. (1) It has a solid-state laser device, its excitation light source, a light intensity modulation element, a photodetector, and a control unit, and laser light from the solid-state laser device passes through the light intensity modulation element and is intensity-modulated. Is configured to be output from the device as a laser beam, the photodetector receives a part of the intensity-modulated laser beam, measures the average intensity of the light, and the control unit determines a result of the measurement. The output of the excitation light source is controlled so that the output fluctuation is reduced based on the above, at least the resonator portion of the solid-state laser device, on a single base plate made of Invar material, directly or from the Invar material A light intensity modulation laser device provided through a holding member, and provided with a temperature adjusting means capable of keeping at least the resonator portion at a constant temperature.
【0011】(2)固体レーザー装置、励起光源、光強
度変調素子、光検出器、および、これらの間に設けられ
る光学系が、インバー材料からなる1枚のベース板上に
設けられている上記(1)記載の強度変調レーザー装
置。(2) The solid-state laser device, the excitation light source, the light intensity modulation element, the light detector, and the optical system provided therebetween are provided on one base plate made of Invar material. The intensity-modulated laser device according to (1).
【0012】(3)固体レーザー装置、励起光源、光強
度変調素子、光検出器、およびこれらの間に設けられる
光学系が、一定温度となるように温度調整手段が設けら
れている上記(1)記載の強度変調レーザー装置。(3) The above-mentioned (1), wherein the solid-state laser device, the excitation light source, the light intensity modulation element, the photodetector, and the optical system provided therebetween are provided with a temperature adjusting means so as to maintain a constant temperature. The intensity-modulated laser device according to (1).
【0013】(4)温度調整手段が、ペルチェ効果によ
る熱の発生または熱の吸収を行なう素子を利用するもの
である上記(1)記載の強度変調レーザー装置。(4) The intensity-modulated laser device according to the above (1), wherein the temperature adjusting means uses an element which generates or absorbs heat by the Peltier effect.
【0014】(5)共振器部分を局所的に覆うカバーが
さらに設けられ、該カバーは共振器部分に対する光の出
入りが可能なように形成され、該カバーの内部が一定温
度とされている上記(1)記載の強度変調レーザー装
置。(5) A cover for locally covering the resonator portion is further provided, and the cover is formed so that light can enter and exit the resonator portion, and the inside of the cover has a constant temperature. The intensity-modulated laser device according to (1).
【0015】(6)温度調整手段が、ペルチェ効果によ
る熱の発生または熱の吸収を行なう素子を利用するもの
であって、該素子が、上記カバーの上面、およびインバ
ー材料からなるベース板の下面に設けられている上記
(5)記載の強度変調レーザー装置。(6) The temperature adjusting means utilizes an element which generates or absorbs heat by the Peltier effect, wherein the element comprises an upper surface of the cover and a lower surface of a base plate made of Invar material. The intensity-modulated laser device according to the above (5), which is provided in (5).
【0016】本発明でいう「共振器部分」とは、本発明
の光強度変調レーザー装置に含まれる固体レーザー装置
において、共振器を構成する通常1対のミラーに加え
て、該ミラー間に設けられるレーザー活性媒体などの部
品全てを含むものである。In the present invention, the term "resonator portion" refers to a solid-state laser device included in the light intensity modulation laser device of the present invention, which is provided between the mirrors in addition to the pair of mirrors that normally constitute the resonator. It contains all the components such as the laser active medium obtained.
【0017】[0017]
【作用】従来の技術の説明で述べたように、光強度変調
レーザー装置は、主として距離計測に用いられる。その
場合には、正弦波形の出力光の位相差を検出器で測定す
るという精密な計測作業となるために、出力光の光軸が
ずれていくなどの位置的な変動は特に抑制しなければな
らない。本発明者等は、光強度変調レーザー装置を構成
する要素のなかでも、固体レーザーの部分、特に共振器
部分に着目し、少なくともこの部分を1枚のベース板上
に設ける構成とし、そのベース板の材料にインバー材料
を用いた。以下、インバー材料からなるベース板を、
「インバー材ベース板」と呼ぶ。この構成によって、当
該装置の周囲や装置自体に温度変化があっても、少なく
とも共振器部分を構成する部品同士の位置関係には大き
な変化が生じ難くなり、出力が安定する。As described in the description of the prior art, the light intensity modulation laser device is mainly used for distance measurement. In such a case, since it is a precise measurement work of measuring the phase difference of the sine waveform output light with a detector, positional fluctuations such as a shift in the optical axis of the output light must be particularly suppressed. No. The present inventors have focused on a solid-state laser portion, particularly a resonator portion, among the elements constituting the light intensity modulation laser device, and have a configuration in which at least this portion is provided on a single base plate. Invar material was used as the material for. Hereinafter, a base plate made of Invar material,
It is called "Invar base plate". According to this configuration, even if there is a temperature change around the device or the device itself, at least the positional relationship between components constituting the resonator portion hardly changes, and the output is stabilized.
【0018】また本発明では、インバー材ベース板の使
用と同時に、少なくとも共振器部分を一定の温度に保つ
構成としている。この構成によって、共振器部分自体の
温度が安定するだけでなく、この部分に用いることにし
たインバー材ベース板が、その特殊な熱膨張率の特性を
最も発揮し得る温度範囲に限定されることになり、部品
同士の位置関係の安定が確定するのである。In the present invention, at least the resonator portion is kept at a constant temperature while using the Invar base plate. This configuration not only stabilizes the temperature of the resonator part itself, but also limits the temperature range in which the Invar base plate used for this part can exhibit its special thermal expansion coefficient characteristics most. , And the stability of the positional relationship between the parts is determined.
【0019】さらに本発明では、強度面での出力の変動
をより小さくし安定させるために、特殊な制御を行なっ
ている。その制御は、出力光である強度変調されたレー
ザー光(以下、「強度変調光」)の一部を光検出器に入
射させて平均強度を計測し、この計測値をもとに、残り
の強度変調光(出力光)を安定させる制御である。この
制御において変動を安定化させるために、数値に対して
行なう操作の技術そのものは、フィードバック制御であ
り、所謂APC(Auto Power Control)であるといえ
る。しかし、この制御独自の重要な特徴は、図1に示す
ように、強度変調光L3の一部L31をサンプルとして
取出し、その光の平均強度を計測し、その計測結果を、
光強度変調素子を越え、さらに固体レーザー装置を越え
て、励起光源1にまでさかのぼってフィードバックさせ
制御した点である。この構成とすることによって、出力
変動の原因となり得る各要素(固体レーザー装置や光強
度変調素子など)の不安定動作が合わさったトータルと
しての出力変動を常に一定に保つよう制御することが可
能となる。従って、固体レーザー装置と光強度変調素子
とを合わせた装置全体として、個々の要素の安定性に規
制されない、高い安定性が容易に得られる。Further, in the present invention, a special control is performed in order to further reduce and stabilize the output fluctuation in terms of intensity. In the control, a part of the intensity-modulated laser light (hereinafter referred to as “intensity-modulated light”), which is the output light, is made incident on the photodetector, and the average intensity is measured. This is control for stabilizing the intensity modulated light (output light). In order to stabilize fluctuations in this control, the technique itself of the operation performed on the numerical value is feedback control, that is, so-called APC (Auto Power Control). However, an important feature unique to this control is that, as shown in FIG. 1, a part L31 of the intensity-modulated light L3 is taken as a sample, the average intensity of the light is measured, and the measurement result is
The point is that feedback control is performed by going back to the excitation light source 1 beyond the light intensity modulation element and further beyond the solid-state laser device. With this configuration, it is possible to control so that the total output fluctuation, which is a sum of unstable operations of elements (such as a solid-state laser device and a light intensity modulation element) that may cause output fluctuation, is always kept constant. Become. Therefore, high stability, which is not restricted by the stability of individual elements, can be easily obtained as a whole device including the solid-state laser device and the light intensity modulation element.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】本発明の光強度変調レーザー装置
は、図1に示すように、固体レーザー装置2とその励起
光源1、光強度変調素子3、光検出器4、制御部5、イ
ンバー材ベース板B1、温度調整手段6を、主要な構成
要素として有する。励起光源1からは励起光L1が発せ
られ、該励起光によって固体レーザー装置2からはレー
ザー光L2が出射される。該レーザー光L2は光強度変
調素子3を通過し、強度変調光L3とされる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, a light intensity modulation laser device according to the present invention comprises a solid-state laser device 2 and its excitation light source 1, light intensity modulation element 3, photodetector 4, control unit 5, inversion unit. It has a material base plate B1 and a temperature adjusting means 6 as main components. The excitation light source 1 emits excitation light L1, and the excitation light causes the solid-state laser device 2 to emit laser light L2. The laser light L2 passes through the light intensity modulation element 3 and is converted into intensity modulated light L3.
【0021】先ず、インバー材ベース板を用いる構成に
ついて説明する。本発明では、少なくとも共振器部分を
1枚のインバー材ベース板B1上に設ける。共振器部分
に加えてそれ以外の部分をどこまで1枚のインバー材ベ
ース板上に設けるかは自由である。図1の例では、励起
光源1から固体レーザーの出力側ミラー2bまで、即
ち、励起光源1、コリメートレンズやフォーカスレンズ
などの必要な光学系、共振器部分(入力側ミラー2a、
レーザー活性媒体2c、出力側ミラー2b)が、1枚の
インバー材ベース板上に設けられている。First, a configuration using an invar base plate will be described. In the present invention, at least the resonator portion is provided on one Invar base plate B1. The extent to which other portions in addition to the resonator portion are provided on one Invar base plate is optional. In the example of FIG. 1, from the excitation light source 1 to the output side mirror 2b of the solid-state laser, that is, the excitation light source 1, necessary optical systems such as a collimator lens and a focus lens, and a resonator portion (the input side mirror 2a,
The laser active medium 2c and the output side mirror 2b) are provided on one Invar base plate.
【0022】一方、本発明では、励起光源から光強度変
調素子、さらに最後のスリット、光検出器に至るまで、
全ての構成要素を1枚のベース板上に設けることは、該
ベース板の材料にかかわらず好ましい態様である。これ
によって、光軸方向、光軸に垂直な方向に対する互いの
位置的な変動はある程度抑制され、出力がより安定す
る。また、個々の装置全体をコンパクトにまとめること
ができる。On the other hand, in the present invention, from the excitation light source to the light intensity modulating element, the last slit, and the photodetector,
Providing all components on a single base plate is a preferred embodiment regardless of the material of the base plate. Thus, the positional fluctuation in the optical axis direction and the direction perpendicular to the optical axis is suppressed to some extent, and the output is more stabilized. Further, the entire individual devices can be compactly assembled.
【0023】これらの点から、ベース板を用いる構成に
ついては、次の態様が好ましい。 当該装置の全ての構成要素を、1枚のインバー材ベー
ス板上に設ける態様。 インバー材料以外の材料からなる1枚のベース板(b
1とする)を全ての構成要素を配置し得る大きさとし、
さらにその上にインバー材ベース板を設け、このインバ
ー材ベース板上に少なくとも共振器部分を配置する態
様。またこの態様では、インバー材ベース板を、ベース
板b1にはめ込む態様としてもよい。From these points, the following embodiment is preferable for the configuration using the base plate. A mode in which all components of the device are provided on one Invar base plate. One base plate (b) made of a material other than the Invar material
1) is set to a size in which all components can be arranged,
A mode in which an invar material base plate is further provided thereon, and at least a resonator portion is arranged on the invar material base plate. In this embodiment, the invar base plate may be fitted into the base plate b1.
【0024】当該装置の全ての構成要素は、ベース板に
対して直接設けても、保持部材を介して設けてもよい。
共振器のミラーやレーザー活性媒体などの構成要素は大
きさが互いに異なるために、通常、同じ光軸上に配置す
るには保持部材を介することになる。インバー材ベース
板上に共振器部分その他の要素を取付けるために保持部
材を用いる場合、該保持部材の材料はインバー材料とす
る。これによって、構成要素の互いの位置関係は、ビー
ムの光軸方向の位置関係だけでなく、ビームの光軸方向
に垂直な方向の位置関係についても熱膨張の影響を受け
にくくなる。All the components of the device may be provided directly on the base plate or via a holding member.
Since components such as a mirror and a laser active medium of the resonator are different from each other in size, they are usually arranged on the same optical axis via a holding member. When a holding member is used for mounting the resonator portion and other elements on the Invar base plate, the material of the holding member is an Invar material. Accordingly, the positional relationship between the components is not easily affected by the thermal expansion not only in the positional relationship in the optical axis direction of the beam but also in the direction perpendicular to the optical axis direction of the beam.
【0025】インバー (invar)材料は、室温付近の温度
に対して長さの変化が非常に少ない特性(インバー特
性)を有する合金である。即ち、通常の金属の熱膨張率
が、室温付近で直線的な増加を示すのに対して、インバ
ー材料の熱膨張率は、室温付近ではほぼ横ばいの特殊な
曲線を描く。インバー材料としては、一般的に「インバ
ー」と呼ばれるFe−Ni合金(Fe64.6、Ni3
5.4〔 mol%〕)、スーパーインバー(Fe64.
2、Ni31.0、Co4.8)、ステンレスインバー
(Fe37.3、Co52.3、Cr10.4)の他、
Fe−B系、Cr−Fe−Mn系、Mn−Ge系などが
挙げられる。これらのなかでも、スーパーインバーは、
特に熱膨張率が小さく(293Kにおいて±0.1〔1
0-6K-1〕)、ベース板、保持部材には特に好ましい材
料である。The invar material is an alloy having a characteristic (invar characteristic) in which a change in length is very small at a temperature near room temperature. That is, while the coefficient of thermal expansion of a normal metal shows a linear increase near room temperature, the coefficient of thermal expansion of an Invar material draws a special curve that is almost flat near room temperature. As the invar material, a Fe—Ni alloy (Fe64.6, Ni3
5.4 [mol%]), Super Invar (Fe64.
2, Ni 31.0, Co 4.8), stainless invar (Fe 37.3, Co 52.3, Cr 10.4),
Fe-B type, Cr-Fe-Mn type, Mn-Ge type, and the like. Among them, Super Invar is
In particular, the coefficient of thermal expansion is small (± 0.1 [1
0 -6 K -1 ]), particularly preferable materials for the base plate and the holding member.
【0026】次に、温度調整について説明する。図1に
示すように、本発明では、少なくとも共振器部分を温度
調整手段6によって一定温度に調整する。これによっ
て、少なくとも共振器部分は、環境温度の変動等に寄ら
ずに一定温度に保たれることになり、レーザーのポイン
ティングは安定化する。Next, the temperature adjustment will be described. As shown in FIG. 1, in the present invention, at least the resonator portion is adjusted to a constant temperature by the temperature adjusting means 6. As a result, at least the resonator portion is kept at a constant temperature without depending on the fluctuation of the environmental temperature or the like, and the pointing of the laser is stabilized.
【0027】温度調整手段によって一定に保つべき温度
は、全てのコンポーネントを1つのベース板上に作製し
た構造をとった場合には、励起光源である半導体レーザ
ーの動作温度の関係上、10〜40℃程度となり、その
中でも、半導体レーザーの発振波長がレーザー活性媒体
の吸収波長に一致するよう温調することが好ましい。ま
た、共振器部分のみを1つのベース上に作製した場合に
は、レーザー活性媒体が正常に発光する範囲内であれ
ば、任意の温度に設定してよいが、例えば共振器内にS
HG素子を挿入して基本波を可視光に波長変換して出射
するような場合には、該SHG素子が安定に動作するよ
うな、すなわち位相整合が保たれるような温度に温調す
ることが必要となる。The temperature to be kept constant by the temperature adjusting means is 10 to 40 when the structure in which all the components are formed on one base plate is taken into consideration due to the operating temperature of the semiconductor laser as the excitation light source. ° C, and it is preferable to control the temperature so that the oscillation wavelength of the semiconductor laser matches the absorption wavelength of the laser active medium. When only the resonator portion is formed on one base, the temperature may be set to an arbitrary temperature within a range where the laser active medium normally emits light.
In the case where the fundamental wave is converted to visible light and emitted by inserting the HG element, the temperature must be controlled so that the SHG element operates stably, that is, the phase matching is maintained. Is required.
【0028】温度調整手段は、温度調整すべき目的の部
分(即ち、少なくとも共振器部分)を一定温度に調整し
得るものであればどのような態様のものでもよい。温度
調整手段6は、図1では一点鎖線で模式的に示している
が、具体的には、加熱や冷却など実際に熱の交換を行な
う部分と、これをコントロールして目的の部分を一定温
度に保つための制御部とを有する。制御部は図中には省
略してある。熱の交換を行なう部分には、どのような加
熱装置・冷却装置を単独にまたは組み合わせて用いても
よいが、ペルチェ効果によって熱の発生または熱の吸収
を行なう素子(ペルチェ素子)が、小型でかつ簡単な構
成であるため好ましい。The temperature adjusting means may be of any type as long as it can adjust the temperature of the target portion (ie, at least the resonator portion) to be adjusted to a constant temperature. Although the temperature adjusting means 6 is schematically shown by a dashed line in FIG. 1, specifically, a part for actually exchanging heat such as heating and cooling and a target part by controlling this are kept at a constant temperature. And a control unit for keeping the The control unit is omitted in the figure. Any type of heating device / cooling device may be used alone or in combination for the portion that exchanges heat. However, a device that generates or absorbs heat by the Peltier effect (Peltier device) is small. It is preferable because of its simple configuration.
【0029】温度調整すべき範囲は、少なくとも共振器
部分であるが、インバー材ベース板が用いられる部分全
体を温度調整する態様としたほうがインバー特性を十分
に生かすことができる。その場合、インバー材ベース板
の下面側からインバー材ベース板を通じて共振器部分そ
の他の要素の温度調整をするのが好ましい態様である。
これにより、インバー材ベース板上の各構成部品に対す
る均一な温度調整が容易に可能となる。例えば、ペルチ
ェ素子を適用する場合、ベース板の下面にペルチェ素子
を敷く構成が挙げられる。The temperature range to be adjusted is at least the resonator portion. However, if the temperature of the entire portion where the invar base plate is used is adjusted, the invar characteristic can be fully utilized. In this case, it is a preferable mode to adjust the temperature of the resonator portion and other elements from the lower surface side of the invar material base plate through the invar material base plate.
This facilitates uniform temperature adjustment for each component on the Invar base plate. For example, when a Peltier element is applied, a configuration in which the Peltier element is laid on the lower surface of the base plate may be used.
【0030】インバー材ベース板上に設けられる要素
(特に共振器部分)の温度調整をより効果的に行なうた
めには、共振器部分を局所的に覆うカバーをさらに設
け、該カバーとインバー材ベース板とによって、共振器
部分をできるだけ包囲する。この態様によって、カバー
の内部だけを集中的に温度管理すればよいことになる。In order to more effectively control the temperature of elements (particularly, the resonator portion) provided on the Invar material base plate, a cover for locally covering the resonator portion is further provided, and the cover and the Invar material base are provided. The plate surrounds the resonator part as much as possible. According to this embodiment, only the temperature inside the cover needs to be intensively controlled.
【0031】上記カバーは、共振器部分に対する光の出
入りが可能なように形成する。即ち、励起光、共振器部
分から出射されるレーザー光は、カバーを内外に出入り
することになるから、少なくともその出入り部分は、出
入りする光に対して透明な材料を用いて形成するという
態様や、その出入り部分を貫通孔とする態様が挙げられ
る。The cover is formed so that light can enter and exit the resonator portion. That is, since the excitation light and the laser light emitted from the resonator portion enter and exit the cover, at least the entry and exit portions are formed using a material that is transparent to the light that enters and exits. And an embodiment in which the entrance and exit portions are formed as through holes.
【0032】カバーを設ける場合、温度調整手段(特に
ペルチェ素子)を、該カバーの上面およびインバー材ベ
ース板の下面に取付ける態様が好ましい。これによっ
て、カバー内の空間を上下から挟んで効果的に温度調整
できるようになる。また、必要に応じてカバーの側方に
もさらに温度調整手段を加えてもよい。カバーに温度調
整手段を取り付ける場合、その部分は熱伝導性の良好な
材料で形成するのがよく、また、ペルチェ素子等そのも
のでカバーの一部を構成してもよい。When the cover is provided, it is preferable that the temperature adjusting means (particularly, the Peltier element) is attached to the upper surface of the cover and the lower surface of the Invar base plate. Thereby, the temperature can be effectively adjusted by sandwiching the space in the cover from above and below. If necessary, a temperature adjusting means may be further provided on the side of the cover. When the temperature adjusting means is attached to the cover, the portion is preferably made of a material having good thermal conductivity, or a part of the cover may be constituted by a Peltier element or the like.
【0033】次に、強度面での出力の変動を安定させる
ための構成について説明する。図1に示すように、強度
変調光L3のうち、一部の光L31は、光検出器4に受
光されて平均強度が計測され、その残りが、強度変調光
L32(出力光)として外部に出力される。光検出器4
による平均強度の計測結果に基づき、制御部5は、強度
変調光L31の変動(=強度変調光L32の変動)を演
算し、その変動量がより小さくなるように励起光源1を
操作し、励起光L1の出力の大きさを制御する。Next, a description will be given of a configuration for stabilizing output fluctuations in terms of intensity. As shown in FIG. 1, of the intensity-modulated light L3, a part of the light L31 is received by the photodetector 4 and the average intensity is measured, and the rest is output as intensity-modulated light L32 (output light) to the outside. Is output. Photodetector 4
The controller 5 calculates the fluctuation of the intensity-modulated light L31 (= the fluctuation of the intensity-modulated light L32) based on the result of the measurement of the average intensity, and operates the excitation light source 1 so that the fluctuation becomes smaller. The magnitude of the output of the light L1 is controlled.
【0034】上記制御において、当該装置の出力変動を
安定させるための数値操作に関する技術そのものは、フ
ィードバック制御の手法を用いてよい。例えば、図1に
例示するように、予め制御部5に安定させるべき出力の
目標値S1を定数としてを与えておき、このS1と、光
検出器からの出力の計測結果S2との偏差を求め、既に
起きた変動が修正されるように励起光源を制御する方法
が挙げられる。フィードバック制御の手法を用いる場
合、それに必要な個々の制御用装置や技術自体は、公知
のものを利用してもよい。In the above-described control, the technique pertaining to the numerical operation itself for stabilizing the output fluctuation of the apparatus may use a feedback control technique. For example, as shown in FIG. 1, a target value S1 of the output to be stabilized is given as a constant to the control unit 5 in advance, and a deviation between this S1 and the measurement result S2 of the output from the photodetector is obtained. And a method of controlling the excitation light source such that the already occurring fluctuations are corrected. In the case of using the feedback control method, known control devices and techniques themselves may be used.
【0035】制御部における、励起光源に対する制御、
光検出器からの計測結果の処理は、最適な時間毎に行な
うものであっても常時連続的なものであってもよい。光
検出器における光強度変調光L31の平均強度の計測
は、制御部での処理に応じるものであればよい。A control section for controlling the excitation light source;
The processing of the measurement result from the photodetector may be performed at an optimum time interval or may be performed continuously. The measurement of the average intensity of the light-intensity-modulated light L31 in the photodetector may be in accordance with the processing in the control unit.
【0036】固体レーザー装置およびその励起光源に
は、半導体レーザー素子を励起光源とする固体レーザー
装置を用いることが好ましい。また、該固体レーザー装
置のレーザー活性媒体としては、NdやTmをドープし
たYAG結晶、あるいはNdやErをドープしたYVO
4 結晶など、一般的な固体レーザー装置用のレーザー活
性媒体を用いることが出来る。なお、YVO4 は直線偏
光で発振するため、後述するAOM結晶との偏光方向の
整合性が取り易いという点において好ましい。As the solid-state laser device and its excitation light source, it is preferable to use a solid-state laser device using a semiconductor laser element as an excitation light source. The laser active medium of the solid-state laser device may be a YAG crystal doped with Nd or Tm, or a YVO crystal doped with Nd or Er.
A laser active medium for a general solid-state laser device such as four crystals can be used. Since YVO 4 oscillates with linearly polarized light, it is preferable in that the polarization direction can be easily matched with an AOM crystal described later.
【0037】希土類元素をドープ(あるいは直接化合物
としたもの)したレーザー活性媒体を用いる場合、その
希土類元素の種類に対して適切な波長の励起光を出射す
るよう励起光源を選択すべきである。特に、固体レーザ
ー装置のレーザー活性媒体としてNdドープYVO4 結
晶を用い、その励起光源として波長810nm近傍のレ
ーザー光を出射する半導体レーザー素子を用いる組み合
わせは、安価で小型の固体レーザー装置を構成すること
ができるので好ましい。In the case of using a laser active medium doped with a rare earth element (or as a direct compound), an excitation light source should be selected so as to emit excitation light having a wavelength appropriate for the type of the rare earth element. In particular, the combination of using a Nd-doped YVO 4 crystal as a laser active medium of a solid-state laser device and using a semiconductor laser element that emits laser light having a wavelength of around 810 nm as an excitation light source constitutes an inexpensive and compact solid-state laser device. Is preferred.
【0038】光強度変調素子としては、音響光学変調素
子(AOM)や電気光学変調素子(EOM)が挙げられ
る。距離計測の用途には、数10MHz程度の変調周波
数が有用であり、AOM、EOMが共に利用可能である
が、AOMを用いた方が安価となり、好ましい。Examples of the light intensity modulation element include an acousto-optic modulation element (AOM) and an electro-optic modulation element (EOM). For the purpose of distance measurement, a modulation frequency of about several tens of MHz is useful, and both AOM and EOM can be used. However, using AOM is cheaper and preferable.
【0039】AOMは、音響光学効果を示す物質からな
る公知の素子であって、入射するレーザー光の光軸に対
してAOMを適切な角度(ブラッグ角)に傾けて、印加
する超音波の強度を所望の周波数で変調させてやれば、
強度変調されたレーザー光が0次光、1次光(1次回折
光)として屈折した角度をなして2方向に出力される。
AOMに用いられる結晶には、回折が有効に生じる偏光
方向がある。通常、この偏光方向と、入射するレーザー
光の偏光方向とを、揃えた方が有利である。The AOM is a known element made of a substance exhibiting an acousto-optic effect. The AOM inclines the AOM at an appropriate angle (Bragg angle) with respect to the optical axis of the incident laser beam, and applies the intensity of the ultrasonic wave to be applied. Is modulated at the desired frequency,
The intensity-modulated laser light is refracted as zero-order light and first-order light (first-order diffracted light), and is output in two directions at an angle.
Crystals used for AOM have a polarization direction in which diffraction effectively occurs. Usually, it is more advantageous to make this polarization direction and the polarization direction of the incident laser light uniform.
【0040】光強度変調素子を通過した強度変調光の一
部を、光検出器に入射させるには、ビームスプリッター
などを用いて光検出器用、出力用に分割してもよい。ま
た、光強度変調素子としてAOMを用いる場合には、上
記のように、レーザー光は0次光と1次光とに分離して
出射される。本発明では、この2本の出射光のうち、一
方を光検出器用として用い、他方を出力光として用いる
構成とすることを提案する。この構成によって、上記の
ようにわざわざビームスプリッターなどを用いてレーザ
ー光を分割する必要がなくなり、分割用の素子における
光のロスも削減できる。In order to make a part of the intensity-modulated light passing through the light-intensity modulation element incident on the photodetector, it may be divided into a photodetector and an output using a beam splitter or the like. When the AOM is used as the light intensity modulation element, the laser light is separated into the zero-order light and the primary light and emitted as described above. The present invention proposes a configuration in which one of the two emitted lights is used for a photodetector and the other is used as output light. With this configuration, it is not necessary to use a beam splitter or the like to split the laser light as described above, and light loss in the splitting element can be reduced.
【0041】また、AOMを用いる場合、0次光と1次
光のうち、従来ではどちらか一方だけが出力に利用され
他方は無駄に捨てられていたものが、どちらの強度変調
光も無駄なく有効に利用できるようになるので好まし
い。さらには、0次光と1次光の強度がそれほど変わら
ないことから、光検出器への入射光量を、ビームスプリ
ッター等を用いる場合に比べて非常に多く取ることがで
き、光検出器による平均強度の計測の精度あるいは後述
の出力光軸の位置変動の計測の精度が向上する。When the AOM is used, only one of the 0th-order light and the 1st-order light is conventionally used for output and the other is discarded wastefully. It is preferable because it can be used effectively. Further, since the intensities of the 0th-order light and the 1st-order light do not change so much, the amount of light incident on the photodetector can be much larger than in the case of using a beam splitter or the like. The accuracy of the measurement of the intensity or the accuracy of the measurement of the position fluctuation of the output optical axis described later is improved.
【0042】EOMは、電気光学効果を示す物質からな
る公知の素子であって、電気的信号を加えることによっ
て、AOMに対する音波の作用と同様、該電気信号の周
波数で強度変調されたレーザー光が得られる。The EOM is a known element made of a substance exhibiting an electro-optic effect. When an electric signal is applied to the EOM, a laser beam intensity-modulated at the frequency of the electric signal is generated similarly to the action of a sound wave on the AOM. can get.
【0043】本発明の固体レーザー装置には、出力され
るレーザー光の波長(即ち、共振器でレーザー発振する
基本の波長)を変換し得る構成を、用途に応じてさらに
加えてもよい。波長変換の方法としては、第2次高調波
発生、より高次の高調波発生、光パラメトリック発振に
よる方法などが挙げられる。The solid-state laser device of the present invention may be further provided with a configuration capable of converting the wavelength of the output laser light (ie, the fundamental wavelength at which laser oscillation occurs in the resonator) depending on the application. As a method of wavelength conversion, a second harmonic generation, higher harmonic generation, a method using optical parametric oscillation, and the like can be mentioned.
【0044】例えば、水分を含有するような雰囲気に於
いて使用する場合など、出力されるレーザー光として特
に可視域の光が必要とされる場合、固体レーザー装置の
基本の発振波長を近赤外の波長とし、そのレーザー光を
基本波としてその第二高調波を発生させる構成が好まし
い。For example, when the laser beam to be output requires light in the visible region, for example, when used in an atmosphere containing moisture, the fundamental oscillation wavelength of the solid-state laser device is set to near-infrared. Preferably, the laser beam is used as a fundamental wave and the second harmonic is generated.
【0045】第二高調波を発生させるには、固体レーザ
ー装置の共振器内に第二高調波発生素子(SHG素子)
を組み込む構成が好ましく、これによって小型で高出力
な可視レーザー光を出射し得るレーザー装置を容易に形
成できるようになる。SHG素子としては、KTiOP
O4 結晶や、周期的分極反転を形成したLiNbO3 結
晶(PPLN:periodically poled Lithium Niobat
e)、同様に分極反転したLiTaO3 結晶(PPL
T)などを用いることができる。周期的分極反転を形成
したZカットLiNbO3 、LiTaO3 結晶を用いた
素子は、擬似位相整合による高い変換効率を有し、か
つ、これら結晶は偏光方向の回転が生じないため、AO
M結晶との偏光方向の一致性が維持できて高効率化が図
れるので好ましい。また、Mgなどの不純物をドープし
たZカットPPLN、PPLTを用いると、耐光損傷性
を向上させることができるのでさらに好ましい。To generate the second harmonic, a second harmonic generation element (SHG element) is provided in the resonator of the solid-state laser device.
Is preferable, whereby a small-sized laser device capable of emitting a high-output visible laser beam can be easily formed. As the SHG element, KTiOP
O 4 crystal and LiNbO 3 crystal (PPLN: periodically poled Lithium Niobat)
e), a similarly poled LiTaO 3 crystal (PPL
T) can be used. An element using a Z-cut LiNbO 3 or LiTaO 3 crystal having periodic polarization inversion has a high conversion efficiency due to quasi-phase matching, and these crystals do not rotate in the polarization direction.
This is preferable because the alignment of the polarization direction with the M crystal can be maintained and high efficiency can be achieved. It is further preferable to use a Z-cut PPLN or PPLT doped with an impurity such as Mg because light damage resistance can be improved.
【0046】光検出器としては、フォトダイオードな
ど、光強度変調光を受光しその平均強度の大きさに応じ
た電気信号を出力するものであればよい。The photodetector may be any device, such as a photodiode, that receives light-intensity-modulated light and outputs an electric signal corresponding to the average intensity.
【0047】固体レーザー装置から出射されるレーザー
光を、有効に光強度変調素子に入力するためには、適当
な集光光学系を選択すべきである。例えば、構造が簡単
で好ましいものとして、〔固体レーザー装置から出射さ
れるレーザー光の広がり角〕と、〔固体レーザー装置の
出力側のミラーと、変調素子との間隔〕とから決定され
る一つの集光レンズが挙げられる。In order to effectively input the laser light emitted from the solid-state laser device to the light intensity modulation element, an appropriate focusing optical system should be selected. For example, as a simple and preferable structure, (the divergence angle of the laser light emitted from the solid-state laser device), and (the distance between the output-side mirror of the solid-state laser device and the modulation element) is determined by one A condenser lens can be used.
【0048】[0048]
【実施例】実施例1 本実施例では、図2に示した光強度変調レーザー装置を
実際に製作した。図2では制御部や配線系は省略してい
る。EXAMPLE 1 In this example, the light intensity modulation laser device shown in FIG. 2 was actually manufactured. In FIG. 2, the control unit and the wiring system are omitted.
【0049】〔装置全体の構成〕半導体レーザー(波長
810nm)励起によるNd:YVO4 レーザー装置
(基本の発振波長1064nm)を構成し、その共振器
内部にSHG素子を配置することによって緑色レーザー
光(532nm)を出射する固体レーザー装置とし、こ
の緑色レーザー光をAOMによって変調周波数80MH
zの強度変調をかけて出力する構成とした。各構成要素
は、それぞれインバー材料からなる保持部材(微動機能
を有する構造部分を除く)B2に取り付けられ、それら
が1枚のインバー材ベース板B1上に固定されている。
インバー材料には、全てスーパインバーを用いた。[Configuration of the Entire Apparatus] A Nd: YVO 4 laser apparatus (basic oscillation wavelength 1064 nm) is constructed by pumping a semiconductor laser (wavelength: 810 nm), and a green laser beam (green) is obtained by disposing an SHG element inside the resonator. 532 nm), and the green laser light is modulated by AOM at a modulation frequency of 80 MHz.
The configuration is such that the signal is output after being subjected to intensity modulation of z. Each component is attached to a holding member (excluding a structural part having a fine movement function) B2 made of Invar material, and they are fixed on one Invar material base plate B1.
Super Invar was used for all Invar materials.
【0050】温度調整手段は、ペルチェ素子をベース板
B1の下面に敷く構成とし、その下に最下層のベース板
を設けた。出力の強度面での変動を安定させる制御の構
成は、AOMからの1次光を当該装置からの出力とし、
0次光を光検出器で受光して平均強度を計測し、それに
基づいて半導体レーザの出力をフィードバック制御する
構成とした。The temperature adjusting means has a structure in which a Peltier element is laid on the lower surface of the base plate B1, and a lowermost base plate is provided therebelow. The configuration of the control for stabilizing the fluctuation in the intensity of the output is such that the primary light from the AOM is output from the device,
The zero-order light is received by the photodetector, the average intensity is measured, and the output of the semiconductor laser is feedback-controlled based on the average intensity.
【0051】〔各部の構成〕励起光源である半導体レー
ザー素子1は、発振波長810nm、連続発振(CW)
で、最大出力500mWである。半導体レーザー素子1
の温度調節にはペルチェ素子1aを用い、25.0℃に
保った。励起光L1は、光学系(コリメートレンズp
1、フォーカスレンズp2)によって、固体レーザー装
置2のレーザー結晶2aに入射する構成とした。[Structure of Each Part] The semiconductor laser device 1 serving as an excitation light source has an oscillation wavelength of 810 nm and a continuous oscillation (CW).
And the maximum output is 500 mW. Semiconductor laser element 1
The temperature was controlled at 25.0 ° C. using a Peltier device 1a. The excitation light L1 is transmitted through an optical system (a collimating lens p).
1. The focus lens p2) is configured to be incident on the laser crystal 2a of the solid-state laser device 2.
【0052】固体レーザー装置2のレーザー結晶2a
は、a軸カット、Nd1.0at%、厚さ1mmのYVO
4 結晶とした。レーザー結晶2aの前後の両端面は平行
平面である。該両端面のうち、励起光L1が入射される
側の端面には、励起光波長810nmに対して無反射で
ありかつ発振波長1064nmに対して高反射のコート
を施し、該端面が共振器の入力側のミラーを兼ねる構造
とした。また、出射側の端面には、発振波長1064n
mに対しての無反射のコートを施した。Laser crystal 2a of solid laser device 2
Is YVO with a-axis cut, Nd 1.0at%, thickness 1mm
Four crystals were obtained. Both end faces before and after the laser crystal 2a are parallel planes. Of the two end faces, the end face on the side on which the excitation light L1 is incident is coated with non-reflection for the excitation light wavelength of 810 nm and high reflection for the oscillation wavelength of 1064 nm. The structure also serves as the mirror on the input side. In addition, an emission wavelength of 1064 n
m was applied with a non-reflective coat.
【0053】固体レーザー装置2の共振器内に配置した
SHG素子2bは、MgドープのZカット周期的分極反
転LiNbO3 結晶であり、反転周期7.0μm、長さ
5mm、厚さ0.5mm、両端面に1064nmおよび
532nmに対する無反射コートを施したものである。The SHG element 2b arranged in the resonator of the solid-state laser device 2 is a Mg-doped Z-cut periodically poled LiNbO 3 crystal having a reversal period of 7.0 μm, a length of 5 mm, a thickness of 0.5 mm, The anti-reflection coating for 1064 nm and 532 nm was applied to both end surfaces.
【0054】レーザー光の縦マルチモード化による第二
高調波光の和周波発生を押さえるために、共振器内には
図2に示すように、エタロン2c(石英製、厚さ0.3
mm、反射率78.8%)を挿入し、レーザー光の縦モ
ードの単一化を図った。As shown in FIG. 2, an etalon 2c (made of quartz, 0.3 mm in thickness)
mm, reflectivity of 78.8%) to make the longitudinal mode of the laser beam uniform.
【0055】共振器の出力側のミラー2eは、凹面の曲
率半径50mm、発振波長1064nmに対して高反
射、第二高調波光532nmに対して無反射のコートを
施した物を用い、あおり付きミラーホルダー2fに取り
付けて、出力されるレーザーの横モードを調整するよう
にした。また、共振器長は20mmとした。以上のよう
にして構成した固体レーザー装置2は、532nm(緑
色)レーザー光についての出力は最大約15mWであ
り、レーザー光の縦モードはシングルモードとなってい
た。The mirror 2e on the output side of the resonator is a mirror provided with a concave surface having a radius of curvature of 50 mm, a high reflection coating for an oscillation wavelength of 1064 nm, and a non-reflection coating for the second harmonic light of 532 nm. By attaching to the holder 2f, the transverse mode of the output laser was adjusted. The resonator length was 20 mm. The solid-state laser device 2 configured as described above had a maximum output of about 15 mW with respect to 532 nm (green) laser light, and the longitudinal mode of the laser light was a single mode.
【0056】上記固体レーザー装置2からの出力光のう
ち、基本の発振波長光を、基本波カットフィルターP3
によってカットし、緑色レーザー光L2を、集光レンズ
p4(焦点距離f=12.0mm)によってAOMに集
光させる構成とした。Of the output light from the solid-state laser device 2, the fundamental oscillation wavelength light is converted into a fundamental wave cut filter P3.
, And the green laser light L2 is focused on the AOM by the focusing lens p4 (focal length f = 12.0 mm).
【0057】AOMは、中心周波数350MHz、バン
ド幅150MHzのものを用いた。AOMは角度可変の
テーブル上に取り付けられており、AOM側の調節によ
ってレーザー光L2の入射角を変化させ得る構成となっ
ている。また、レーザー光L2の偏光方向とAOMの偏
光方向とが揃う構成とした。AOMに超音波を印加した
状態で、この入射角がブラッグ角となるようにAOMの
角度を調節したところ、AOM通過後のレーザー光は、
入射光L2の光軸延長上に出射された0次光と、それと
は角度をなす方向に出射された1次光とが得られた。The AOM used had a center frequency of 350 MHz and a bandwidth of 150 MHz. The AOM is mounted on an angle-variable table, and has a configuration in which the incident angle of the laser beam L2 can be changed by adjusting the AOM. In addition, the polarization direction of the laser light L2 and the polarization direction of the AOM are configured to be uniform. With the ultrasonic wave applied to the AOM, the angle of the AOM was adjusted so that the incident angle became the Bragg angle.
The zero-order light emitted on the optical axis extension of the incident light L2 and the first-order light emitted in a direction at an angle to the zero-order light were obtained.
【0058】図2に示すように、出力用のピンホール
と、光検出用の反射面とを有する治具p5を、AOMの
出射側に設け、AOMからの0次光を光検出器4に入射
させ、1次光を出力させる構成とした。As shown in FIG. 2, a jig p5 having a pinhole for output and a reflection surface for light detection is provided on the emission side of the AOM, and the zero-order light from the AOM is supplied to the photodetector 4. It is configured to be incident and output primary light.
【0059】〔強度面での出力の変動についての評価〕
光検出器4には、可視光用のフォトダイオードを用い
た。光検出器4による0次光の平均強度の計測結果(信
号)と、一定とすべき平均強度の目標値との偏差を制御
部(図示せず)で演算し、該偏差が小さくなるように
(即ち、変動が発生しても目標値に戻るように)、励起
光源である半導体レーザー1に投入する電流値を制御し
たところ、出力変動を±0.1%以内に押さえることが
できた。安定化のための数値操作そのものはフィードバ
ック制御を応用した。[Evaluation of Output Fluctuation in Strength]
As the photodetector 4, a photodiode for visible light was used. A control unit (not shown) calculates a deviation between a measurement result (signal) of the average intensity of the zero-order light by the photodetector 4 and a target value of the average intensity to be kept constant, so that the deviation becomes small. When the current value supplied to the semiconductor laser 1 as the excitation light source was controlled (that is, to return to the target value even if the fluctuation occurred), the output fluctuation could be suppressed to within ± 0.1%. Numerical operation itself for stabilization applied feedback control.
【0060】〔位置変動を制御しない状態での装置の基
本性能〕出力光となる1次光の強度は10mWであっ
た。この1次光の強度をモニターしながら、AOMの超
音波を80MHzの周波数で変調させたところ、1次光
の強度が80MHzで変調される様子が観察された。こ
のときの変調度は100%であり、また平均強度は5m
Wとなった。本発明におけるビーム位置変動を安定させ
るための制御を行わない状態での、このレーザー装置の
出射光、すなわち1次回折光のビーム出射位置をモニタ
ーしたところ、外部変動によると考えられる±300μ
rad の位置変動が認められた。[Basic Performance of Apparatus Without Controlling Position Fluctuation] The intensity of the primary light serving as output light was 10 mW. When the AOM ultrasonic wave was modulated at a frequency of 80 MHz while monitoring the intensity of the primary light, it was observed that the intensity of the primary light was modulated at 80 MHz. At this time, the degree of modulation was 100%, and the average intensity was 5 m.
It became W. When the emission light of this laser device, that is, the emission position of the first-order diffracted light, was monitored in a state where the control for stabilizing the beam position fluctuation in the present invention was not performed, ± 300 μm considered to be due to external fluctuations
A change in the rad position was observed.
【0061】〔温度調整手段の効果〕次に、ベースB1
下部のペルチェ素子を用いて、ベースB1に取り付けた
サーミスタを20.0℃となるよう温調させた。このと
き、上記ビーム位置の変動をモニターしたところ、±1
00μrad 以内におさまることが確認された。[Effects of Temperature Adjusting Means] Next, the base B1
The temperature of the thermistor attached to the base B1 was adjusted to 20.0 ° C. using the lower Peltier device. At this time, when the fluctuation of the beam position was monitored, ± 1
It was confirmed to be within 00 μrad.
【0062】実施例2 本実施例では、実施例1で製作した装置の励起光源・共
振器部分をさらにカバーで覆い、該カバー上面にペルチ
ェ素子・フィンを取り付けた。この構成によって、装置
全体に対しては、ベースB1下部のペルチェ素子によっ
て温度調整を行い、その中でもカバー内部に対しては、
ベースB1下部、カバー上面の上下2方向から温度調整
を行う態様とした。Example 2 In this example, the excitation light source / resonator portion of the device manufactured in Example 1 was further covered with a cover, and a Peltier element / fin was attached to the upper surface of the cover. With this configuration, the temperature of the entire apparatus is adjusted by the Peltier element under the base B1, and the inside of the cover is particularly adjusted.
In this embodiment, the temperature is adjusted from two directions, that is, the lower part of the base B1 and the upper surface of the cover.
【0063】カバーの材料にはアルミ板を用い、図2の
一点鎖線で示した領域Cを覆う直方体の蓋状物を形成し
て、該領域Cに被せた。共振器部分から出射されるレー
ザー光L2がカバーを通過できるよう、カバー側壁に出
射窓を開口し、532nm無反射コーティング付きの石
英板をはめ込んだ。また、カバー上面にはペルチェ素子
を張りつけ、さらにその上に、ペルチェ素子の排熱を補
助するためのアルミ製のフィンを取り付ける構成とし
た。An aluminum plate was used as a material for the cover, and a rectangular parallelepiped lid was formed to cover the area C shown by the dashed line in FIG. An emission window was opened in the side wall of the cover and a quartz plate with a 532 nm anti-reflection coating was fitted so that the laser beam L2 emitted from the resonator portion could pass through the cover. Further, a Peltier element is attached to the upper surface of the cover, and further, aluminum fins for assisting the heat release of the Peltier element are mounted thereon.
【0064】〔温度調整手段の効果〕先ず、ベースB1
下部、カバー上面の両ペルチェ素子を用い、装置を2
5.0℃となるよう温調し、出射光(1次回折光)のビ
ーム出射位置をモニターしたところ、実施例1と同様、
ビーム位置の変動は±100μrad 以内におさまること
が確認された。この状態から、周囲の温度を20℃〜4
0℃まで変化させてビーム出射位置をモニターしたとこ
ろ、ビーム位置変動は±100μrad 以内に保たれてい
た。このことから、本実施例の温度調整手段が、周囲の
温度の変動に対してレーザー装置の温度をよく安定さ
せ、結果、ビーム出射位置の変動をよく安定させるもの
であることがわかった。[Effects of Temperature Adjusting Means] First, the base B1
Using two Peltier devices on the bottom and the top of the cover,
The temperature was adjusted to 5.0 ° C., and the beam emission position of the emitted light (first-order diffracted light) was monitored.
It was confirmed that the fluctuation of the beam position was within ± 100 μrad. From this state, the ambient temperature is set to 20 ° C to 4 ° C.
When the beam emission position was monitored by changing the temperature to 0 ° C., the beam position variation was kept within ± 100 μrad. From this, it was found that the temperature adjusting means of this embodiment stably stabilizes the temperature of the laser device against fluctuations in ambient temperature, and as a result, stabilizes fluctuations in the beam emission position.
【0065】[0065]
【発明の効果】以上説明のように、本発明の光強度変調
レーザー装置は、強度変調素子後の最終的な出力光の平
均強度の変動に基づいて、固体レーザー装置の励起光源
を操作するものであるから、従来の組合せの構成に比べ
て出力特性がより安定する。しかも、各構成要素ごとに
設けられる制御装置の累積が省略でき、小型化も可能と
なる。さらに、インバー材ベース板を用い、温度調整を
行なっているので、簡単な構造で出力光の位置的な変動
をさらに安定させることができる。As described above, the light intensity modulation laser device of the present invention operates the excitation light source of the solid-state laser device based on the fluctuation of the average intensity of the final output light after the intensity modulation element. Therefore, the output characteristics are more stable than the configuration of the conventional combination. In addition, the accumulation of the control devices provided for each component can be omitted, and the size can be reduced. Further, since the temperature is adjusted using the Invar base plate, the positional fluctuation of the output light can be further stabilized with a simple structure.
【図1】本発明による光強度変調レーザー装置の主要部
分の構成を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a light intensity modulation laser device according to the present invention.
【図2】本発明の実施例において製作した光強度変調レ
ーザー装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a light intensity modulation laser device manufactured in an embodiment of the present invention.
1 励起光源 2 固体レーザー装置 3 光強度変調素子 4 光検出器 5 制御部 6 温度調節手段 B1 インバー材ベース板 L1 励起光 L2 固体レーザー装置からのレーザー光 L3 強度変調されたレーザー光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excitation light source 2 Solid-state laser device 3 Light intensity modulation element 4 Photodetector 5 Control part 6 Temperature control means B1 Invar material base plate L1 Excitation light L2 Laser light from solid-state laser device L3 Intensity-modulated laser light
Claims (6)
強度変調素子と、光検出器と、制御部とを有し、 固体レーザー装置からのレーザー光が、光強度変調素子
を通過し、強度変調されたレーザー光として当該装置か
ら出力されるように構成され、 光検出器は、前記強度変調されたレーザー光の一部を受
光しその光の平均強度を計測し、制御部は、前記計測の
結果に基づいて出力の変動が小さくなるように励起光源
の出力を制御するものであり、 前記固体レーザー装置の少なくとも共振器部分が、イン
バー材料からなる1枚のベース板上に、直接またはイン
バー材料からなる保持部材を介して設けられており、か
つ、少なくとも該共振器部分を一定温度とし得る温度調
整手段が設けられている光強度変調レーザー装置。A solid-state laser device, an excitation light source for the solid-state laser device, a light intensity modulation element, a photodetector, and a control unit. The device is configured to be output from the apparatus as modulated laser light, the photodetector receives a part of the intensity-modulated laser light, measures an average intensity of the light, and the control unit performs the measurement. Controlling the output of the excitation light source such that the output fluctuation is reduced based on the result of the above, wherein at least the resonator portion of the solid-state laser device is directly or indirectly mounted on one base plate made of Invar material. A light intensity modulation laser device provided via a holding member made of a material and provided with a temperature adjusting means capable of keeping at least the resonator portion at a constant temperature.
調素子、光検出器、および、これらの間に設けられる光
学系が、インバー材料からなる1枚のベース板上に設け
られている請求項1記載の強度変調レーザー装置。2. A solid-state laser device, an excitation light source, a light intensity modulation element, a photodetector, and an optical system provided therebetween are provided on a single base plate made of Invar material. 2. The intensity-modulated laser device according to 1.
調素子、光検出器、およびこれらの間に設けられる光学
系が、一定温度となるように温度調整手段が設けられて
いる請求項1記載の強度変調レーザー装置。3. The solid-state laser device, an excitation light source, a light intensity modulation element, a photodetector, and an optical system provided therebetween are provided with a temperature adjusting means so as to maintain a constant temperature. Intensity modulated laser device.
の発生または熱の吸収を行なう素子を利用するものであ
る請求項1記載の強度変調レーザー装置。4. The intensity-modulated laser device according to claim 1, wherein the temperature adjusting means uses an element that generates or absorbs heat by the Peltier effect.
に設けられ、該カバーは共振器部分に対する光の出入り
が可能なように形成され、該カバーの内部が一定温度と
されている請求項1記載の強度変調レーザー装置。5. A cover for locally covering the resonator portion, wherein the cover is formed so that light can enter and exit the resonator portion, and the inside of the cover has a constant temperature. 2. The intensity-modulated laser device according to 1.
の発生または熱の吸収を行なう素子を利用するものであ
って、該素子が、上記カバーの上面、およびインバー材
料からなるベース板の下面に設けられている請求項5記
載の強度変調レーザー装置。6. The temperature adjusting means uses an element which generates or absorbs heat by the Peltier effect, wherein the element is provided on an upper surface of the cover and a lower surface of a base plate made of Invar material. The intensity-modulated laser device according to claim 5, which is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13943998A JPH11330601A (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Light intensity modulated laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13943998A JPH11330601A (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Light intensity modulated laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11330601A true JPH11330601A (en) | 1999-11-30 |
Family
ID=15245234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13943998A Pending JPH11330601A (en) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | Light intensity modulated laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11330601A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102957082A (en) * | 2011-08-22 | 2013-03-06 | 韩国电气研究院 | Femtosecond laser apparatus using laser diode optical pumping module |
JP2016086045A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 株式会社ミツトヨ | Optical resonator |
-
1998
- 1998-05-21 JP JP13943998A patent/JPH11330601A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102957082A (en) * | 2011-08-22 | 2013-03-06 | 韩国电气研究院 | Femtosecond laser apparatus using laser diode optical pumping module |
JP2016086045A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 株式会社ミツトヨ | Optical resonator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5341388A (en) | Laser light beam generating apparatus | |
US7822096B2 (en) | Alignment and wavelength selection in external cavity lasers | |
JP3398967B2 (en) | Laser light generator | |
JP3683360B2 (en) | Polarization control element and solid-state laser | |
US5978392A (en) | Wavelength-conversion laser | |
JPH08213686A (en) | Stabilized wavelength light source | |
Zayhowski et al. | Miniature, pulsed Ti: sapphire laser system | |
JP3480946B2 (en) | Laser light generator | |
JP2001284719A (en) | External resonance type semiconductor laser | |
JPH11330601A (en) | Light intensity modulated laser device | |
JP3509598B2 (en) | Semiconductor laser pumped solid-state laser device | |
JPH06152014A (en) | Laser beam generating device | |
JP2000252570A (en) | Wavelength converting solid-state laser device | |
JPH11307849A (en) | Light intensity modulated laser device | |
JPH09232665A (en) | Output stabilizing second harmonics light source | |
JP3046562B2 (en) | Laser device | |
JP2007073552A (en) | Laser light generator and image formation apparatus | |
JPH1093166A (en) | Semiconductor laser for exciting solid-state laser | |
JPH1098222A (en) | Wavelength converting solid-state laser | |
JP2501694B2 (en) | Second harmonic generator in solid-state laser equipment | |
JP2670638B2 (en) | Laser diode pumped solid state laser | |
JPH11163451A (en) | Laser | |
JP2000347235A (en) | Solid laser device | |
JP2004165530A (en) | Laser apparatus and tuning method using electro-optic dispersion | |
JP2981671B2 (en) | Laser diode pumped solid state laser |