(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起レーザ光を発生する半導体レーザ（１）と、前記励起レーザ光により励起される固体レーザ媒質（２）と、前記固体レーザ媒質（２）を含んで形成される共振器（３）内に設置され該共振器（３）のロスを制御する音響光学素子（４）と、パルスレーザを検出する光検出器（６）と、前記音響光学素子（４）へのＲＦ信号を生成するＲＦ信号生成回路（９）と、前記ＲＦ信号のパワーを設定された所定の値に維持する制御回路（８）とを具備し、前記所定の値は、前記ＲＦ信号のパワーを変化させて該ＲＦ信号のパワーに対する前記パルスレーザのばらつきを測定し、許容しうるばらつきとなる最小のＲＦ信号のパワーを基に設定された値であることを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、ＲＦ信号のあるパワーについて３パルス以上の各レーザパルスのエネルギーからエネルギーの分散値を算出することを、前記ＲＦ信号のパワーを変化させながら繰り返し行い、許容しうる分散値以下となる最小のＲＦ信号のパワーを求めて、該最小のＲＦ信号のパワーを基に前記ＲＦ信号のパワーを設定することを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、ＲＦ信号のあるパワーについて所定時間のレーザパルスの平均パルスパワーを測定することを３回以上行って平均パルスパワーの分散値を算出することを、前記ＲＦ信号のパワーを変化させながら繰り返し行い、許容しうる分散値以下となる最小のＲＦ信号のパワーを求めて、該最小のＲＦ信号のパワーを基に前記ＲＦ信号のパワーを設定することを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、間欠的に前記ＲＦ信号のパワーの最適化を行うことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、連続的に前記ＲＦ信号のパワーの最適化を行うことを特徴とする固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体レーザ装置に関し、さらに詳しくは、音響光学素子に与えるＲＦ信号のパワーを最適化しうる固体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音響光学素子に与えるＲＦ信号を制御してパルスレーザを発生させるレーザ発振装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１８４４６号公報（［００１２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記レーザ発振装置のごとき固体レーザ装置において、ＲＦ信号のパワーを十分大きくしてＲＦ信号をオンすると、音響光学素子を含む共振器のロスが大きくなり、レーザ発振が行われず、共振器に含まれるレーザ媒質のゲインが上がっていく。その状態からＲＦ信号を急速にオフすると、共振器のロスが小さくなり、レーザ発振が行われ、ゲインの上がっていたレーザ媒質からパルス状のレーザが出力される。
ＲＦ信号のパワーが不足すると不安定なパルスレーザ出力になってしまうため、一般的に、ＲＦ信号のパワーは数Ｗ以上とされていた。
しかし、ＲＦ信号生成回路での発熱が大きく、装置全体の消費電力も大きくなる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、ＲＦ信号生成回路での発熱を抑制し、装置全体の消費電力も小さくできるように、音響光学素子に与えるＲＦ信号のパワーを最適化しうる固体レーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、励起レーザ光を発生する半導体レーザ（１）と、前記励起レーザ光により励起される固体レーザ媒質（２）と、前記固体レーザ媒質（２）を含んで形成される共振器（３）内に設置され該共振器（３）のロスを制御する音響光学素子（４）と、パルスレーザを検出する光検出器（６）と、前記音響光学素子（４）へのＲＦ信号を生成するＲＦ信号生成回路（９）と、前記ＲＦ信号のパワーを制御する制御回路（８）とを具備し、前記制御回路（８）は、前記ＲＦ信号のパワーを変化させて該ＲＦ信号のパワーに対する前記パルスレーザのばらつきを測定し、許容しうるばらつきとなる最小のＲＦ信号のパワーを求めて、該最小のＲＦ信号のパワーを基に前記ＲＦ信号のパワーを設定することを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第１の観点による固体レーザ装置では、ＲＦ信号のパワーを変化させて、ＲＦ信号のパワーに対するパルスレーザのばらつきを測定し、許容しうるばらつきとなる最小のＲＦ信号のパワーを求めて、その最小のＲＦ信号のパワーを音響光学素子に与える。あるいは、余裕を持たせるために、その最小のＲＦ信号のパワーより少し大きめのＲＦ信号のパワーを音響光学素子に与える。許容しうるばらつきを大きくするほど、ＲＦ信号のパワーを従来よりも小さくできるため、ＲＦ信号生成回路での発熱を抑制でき、装置全体の消費電力も小さく出来る。
許容しうるばらつきを、用途に応じてユーザが設定可能にしておくのが好ましい。
【０００６】
なお、ＲＦ信号をオンからオフにする時間が長くかかると、本来のパルスが発生されなくなり、ダブルパルスになってしまう。これに対して、本発明では、ＲＦ信号のパワーを小さく出来るため、ＲＦ信号をオンからオフにする時間を短縮でき、この点でも安定したパルスレーザを発生させることが出来る。
【０００７】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、ＲＦ信号のあるパワーについて３パルス以上の各レーザパルスのエネルギーからエネルギーの分散値を算出することを、前記ＲＦ信号のパワーを変化させながら繰り返し行い、許容しうる分散値以下となる最小のＲＦ信号のパワーを求めて、該最小のＲＦ信号のパワーを基に前記ＲＦ信号のパワーを設定することを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第２の観点による固体レーザ装置では、各パルスが持つエネルギーの分散値を指標としてパルスレーザのばらつきを測定する。
【０００８】
第３の観点では、本発明は、前記第１の観点による固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、ＲＦ信号のあるパワーについて所定時間のレーザパルスのエネルギーを測定することを３回以上行って平均パルスパワーの分散値を算出することを、前記ＲＦ信号のパワーを変化させながら繰り返し行い、許容しうる分散値以下となる最小のＲＦ信号のパワーを求めて、該最小のＲＦ信号のパワーを基に前記ＲＦ信号のパワーを設定することを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第３の観点による固体レーザ装置では、所定時間のレーザパルスの平均パルスパワーの分散値を指標としてパルスレーザのばらつきを測定する。
【０００９】
第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、間欠的に前記ＲＦ信号のパワーの最適化を行うことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第４の観点による固体レーザ装置では、例えばＲＦ信号のパワーの最適化を１日１回行うことで、音響光学素子の回折効果低下などの経時変化要因に対して補正をかけることが出来る。
【００１０】
第５の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による固体レーザ装置において、前記制御回路（８）は、連続的に前記ＲＦ信号のパワーの最適化を行うことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第５の観点による固体レーザ装置では、環境温度の変化などの外乱要因に対して補正をかけることが出来る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の固体レーザ装置によれば、許容しうるばらつきを大きくするほど、ＲＦ信号のパワーを従来よりも小さくできるため、ＲＦ信号生成回路での発熱を抑制でき、装置全体の消費電力も小さく出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る固体レーザ装置を示す構成説明図である。
【図２】実施例１に係る固体レーザ装置におけるＲＦパワー（ＲＦ信号のパワー）設定処理を示すフロー図である。
【図３】ＲＦパワーと分散値の関係を示すグラフである。
【図４】パルスレーザ出力の波形図である。
【図５】実施例２に係る固体レーザ装置におけるＲＦパワー設定処理を示すフロー図である。
【図６】ＲＦパワーと分散値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
−実施例１−
図１は、実施例１に係る固体レーザ装置１００を示す説明図である。
この固体レーザ装置１００は、励起レーザ光を発生する半導体レーザ１と、入力側ミラー３ａと、励起レーザ光により励起される固体レーザ媒質２と、Ｑスイッチを構成する音響光学素子４と、出力側ミラー３ｂと、出力側ミラー３ｂを透過したパルスレーザの一部を分岐するビームスプリッタ５と、ビームスプリッタ５で分岐されたパルスレーザを検出する光検出器６と、光検出器６の出力からパルスレーザのエネルギーを測定するエネルギーモニタ回路７と、音響光学素子４へのＲＦ信号を生成するＲＦ信号生成回路９と、ＲＦ信号のパワーの大きさを指示すると共にＲＦ信号のオン／オフを制御する制御回路８と、操作者が許容値を設定操作するための許容値設定操作部１０とを具備している。
共振器３は、入力側ミラー３ａと、固体レーザ媒質２と、音響光学素子４と、出力側ミラー３ｂとにより構成される。
【００１５】
図２は、制御回路８におけるＲＦパワー設定処理を示すフロー図である。このＲＦパワー設定処理は、例えば電源オン時や一定時間経過時など間欠的に実行される。
ステップＳ１では、許容値設定操作部１０で設定された許容値を読み込む。
ステップＳ２では、図３に示すように、読み込んだ許容値を満たさないことが確実な初期値にＲＦパワーを設定する。なお、種々の許容値に対する初期値のテーブルを予め記憶しておき、読み込んだ許容値に対応する初期値を検索して、読み込んだ許容値を満たさないことが確実な初期値を得ればよい。
【００１６】
ステップＳ３では、図４に示すごときレーザ出力の各パルスのエネルギーを測定し、３パルス以上の測定結果からエネルギーの分散値Ｅを算出する。あるいは、複数パルスを含む平均パルスパワーを測定することを３回以上繰り返し、その測定結果から平均パルスパワーの分散値Ｅを算出する。
【００１７】
ステップＳ４では、算出した分散値Ｅが許容値を満たしているなら処理を終了し、満たしていないならステップＳ５へ進む。ＲＦパワーが初期値なら、必ず分散値Ｅが許容値を満たさないから、ステップＳ５へ進む。
【００１８】
ステップＳ５では、予め定められた所定の単位量（例えば０．１Ｗ）だけＲＦパワーを増やす。そして、ステップＳ３に戻る。
【００１９】
ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返すことにより、図３に示すように、ＲＦパワーの設定値は、許容値を満たす最小の値になる。
【００２０】
実施例１の固体レーザ装置１００によれば、ＲＦ信号のパワーは許容値を満たす最小の値になるから、ＲＦ信号生成回路９での発熱を抑制でき、装置全体の消費電力も小さく出来る。また、ＲＦ信号をオンからオフにする時間を短縮でき、この点でも安定したパルスレーザを発生させることが出来る。
【００２１】
−実施例２−
図５は、実施例２に係る制御回路８におけるＲＦパワー設定処理を示すフロー図である。このＲＦパワー設定処理は、常時、連続的に実行される。
ステップＳ１１では、図６に示すように、ＲＦパワーを最大値に設定する。
【００２２】
ステップＳ１２では、予め定められた所定の余裕量（例えば０．５Ｗ）だけＲＦパワーを増やす。なお、ＲＦパワーが最大値のときは、最大値のままになる。
【００２３】
ステップＳ１３では、図４に示すごときレーザ出力の各パルスのエネルギーを測定し、３パルス以上の測定結果からエネルギーの分散値Ｅを算出する。あるいは、複数パルスを含む平均パルスパワーを測定することを３回以上繰り返し、その測定結果から平均パルスパワーの分散値Ｅを算出する。
【００２４】
ステップＳ１４では、許容値設定操作部１０で設定された許容値を読み込む。
【００２５】
ステップＳ１５では、算出した分散値Ｅが許容値を満たしているならステップＳ１６へ進み、満たしていないならステップＳ１２に戻る。
【００２６】
ステップＳ１６では、予め定められた所定の単位量（例えば０．１Ｗ）だけＲＦパワーを減らす。そして、ステップＳ１３に戻る。
【００２７】
ステップＳ１２〜Ｓ１６を繰り返すことにより、図６に示すように、ＲＦパワーの設定値は、許容値を満たす最小の値より単位量だけ小さな値である下側値とそれより余裕量だけ大きな上側値の間を循環することになる。
【００２８】
実施例２の固体レーザ装置１００によれば、ＲＦ信号のパワーは許容値を満たすように抑制された値になるから、ＲＦ信号生成回路９での発熱を抑制でき、装置全体の消費電力も小さく出来る。また、ＲＦ信号をオンからオフにする時間を短縮でき、この点でも安定したパルスレーザを発生させることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の固体レーザ装置は、バイオエンジニアリング分野や計測分野で利用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１                        半導体レーザ
２                        固体レーザ媒質
３                        共振器
３ａ                      入力側ミラー
３ｂ                      出力側ミラー
４                        音響光学素子
５                        ビームスプリッタ
６                        光検出器
７                        エネルギーモニタ回路
８                        制御回路
９                        ＲＦ信号生成回路
１０                      許容値設定操作部
１００                    固体レーザ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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