(57)【要約】【課題】レーザ加工を行わない時間を利用して効率良く波長変換結晶の劣化を抑制することができるレーザ発振器を得ること。【解決手段】ＴＨＧ結晶６Ａを用いて基本波レーザ光Ｌ１を外部出力用の３倍波レーザ光Ｌ３に変換する主光路と、ＳＨＧ結晶５ＢおよびＴＨＧ結晶６Ｂに、主光路から出力されてくるレーザ光を波長変換させることによってＳＨＧ結晶５ＢおよびＴＨＧ結晶６Ｂの結晶端面に不純物を付着させる副光路と、レーザ光源から出力された基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の偏光方向を変更して主光路に出力するλ／２板３と、主光路、副光路およびλ／２板３を格納する密閉筐体と、を備え、主光路内の波長変換結晶と副光路内の波長変換結晶とは、波長変換に適した直線偏光の偏光方向が所定角度だけ傾けられており、λ／２板３は、主光路および副光路で基本波レーザ光Ｌ１を波長変換させる量を調整する。【選択図】図１
2014032309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出力された基本波レーザ光の波長を変換する第１の波長変換結晶を有するとともに、前記第１の波長変換結晶によって前記基本波レーザ光を外部出力用のレーザ光に変換する主光路と、
前記主光路から出力されてくる基本波レーザ光の波長を変換する第２の波長変換結晶を有するとともに、前記第２の波長変換結晶に前記基本波レーザ光の波長を変換させることによって前記第２の波長変換結晶の結晶端面に不純物を付着させる副光路と、
前記レーザ光源から出力された基本波レーザ光の直線偏光の偏光方向を変更して前記主光路に出力する偏光方向変更部と、
前記主光路、前記副光路および前記偏光方向変更部を格納する密閉筐体と、
を備え、
前記第１の波長変換結晶と前記第２の波長変換結晶とは、波長変換に適した直線偏光の偏光方向が所定角度だけ傾けられており、
前記偏光方向変更部は、外部出力させるレーザ光のパワーに応じて前記基本波レーザ光の直線偏光の方向を調整することにより、前記第１の波長変換結晶に前記基本波レーザ光を波長変換させる量および前記第２の波長変換結晶に前記基本波レーザ光を波長変換させる量を調整することを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
前記所定角度は９０°であり、
前記偏光方向変更部は、前記直線偏光の偏光方向を０°〜９０°まで変更するλ／２板であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記λ／２板は、前記基本波レーザ光を外部出力用のレーザ光に変換する場合には、前記第１の波長変換結晶で波長変換が行われるとともに前記第２の波長変換結晶では波長変換が行われないよう前記基本波レーザ光の直線偏光の偏光方向を第１の方向に調整し、前記第２の波長変換結晶の結晶端面に不純物を付着させる場合には、前記第２の波長変換結晶で波長変換が行われるとともに前記第１の波長変換結晶では波長変換が行われないよう前記基本波レーザ光の直線偏光の方向を前記第１の方向から９０°回転させた方向に調整することを特徴とする請求項２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記副光路の後段側に配置される第１の集光レンズと、
前記第１の集光レンズの後段側に配置される第１のレーザ光吸収部と、
をさらに備え、
前記副光路から出力されたレーザ光は、前記第１の集光レンズを介して前記第１のレーザ光吸収部に照射されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記第１および第２の波長変換結晶は、それぞれ、前記基本波レーザ光を２倍波レーザ光に変換する波長変換結晶と、前記基本波レーザ光および前記２倍波レーザ光を３倍波レーザ光に変換する変換結晶と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のレーザ発振器。
【請求項６】
前記第１の波長変換結晶から出力される前記２倍波レーザ光を集光する第２の集光レンズと、
前記第２の集光レンズの後段側に配置される第２のレーザ光吸収部と、
をさらに備え、
前記第１の波長変換結晶から出力された前記２倍波レーザ光は、前記第２の集光レンズを介して前記第２のレーザ光吸収部に照射されることを特徴とする請求項５に記載のレーザ発振器。
【請求項７】
前記第２の波長変換結晶に照射される基本波レーザ光は、前記第１の波長変換結晶に照射される基本波レーザ光よりもビーム径が細いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のレーザ発振器。
【請求項８】
前記第２の波長変換結晶は、前記基本波レーザ光を、前記第１の波長変換結晶よりも短い波長のレーザ光に波長変換することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基本波レーザ光の波長を変換して出力するレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＶ（ultraviolet）光を発生させる波長変換レーザ装置では、ＵＶ光を発生させる結晶が劣化することによってＵＶ出力が低下するという現象が発生する。結晶の劣化は、周囲環境中に存在する有機物等の不純物が結晶端面に付着し、結晶に透過ロスが発生することが原因である。従来、結晶の劣化を低減する方法として、筐体を密閉して不純物の混入を防ぐ方法や、筐体内に吸着剤を封入して不純物量を低減させる方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のレーザ装置では、レーザ発振器から放射されるレーザ光の散乱光または部分反射光が照射される筐体内の部位に、光触媒を設置している。そして、光触媒としてＴｉＯ２を使用した場合には、主に３８０ｎｍ以下の紫外光を照射することで、有害ガスを無害なレベルまで分解している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２３３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、筐体内の不純物が枯渇するまでに要する時間が長いという問題があった。このため、波長変換結晶の劣化を効率良く抑制することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ加工を行わない時間を利用して筐体内の不純物を枯渇させることによって効率良く波長変換結晶の劣化を抑制することができるレーザ発振器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ光源から出力された基本波レーザ光の波長を変換する第１の波長変換結晶を有するとともに、前記第１の波長変換結晶によって前記基本波レーザ光を外部出力用のレーザ光に変換する主光路と、前記主光路から出力されてくる基本波レーザ光の波長を変換する第２の波長変換結晶を有するとともに、前記第２の波長変換結晶に前記基本波レーザ光の波長を変換させることによって前記第２の波長変換結晶の結晶端面に不純物を付着させる副光路と、前記レーザ光源から出力された基本波レーザ光の直線偏光の偏光方向を変更して前記主光路に出力する偏光方向変更部と、前記主光路、前記副光路および前記偏光方向変更部を格納する密閉筐体と、を備え、前記第１の波長変換結晶と前記第２の波長変換結晶とは、波長変換に適した直線偏光の偏光方向が所定角度だけ傾けられており、前記偏光方向変更部は、外部出力させるレーザ光のパワーに応じて前記基本波レーザ光の直線偏光の方向を調整することにより、前記第１の波長変換結晶に前記基本波レーザ光を波長変換させる量および前記第２の波長変換結晶に前記基本波レーザ光を波長変換させる量を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レーザ加工を行わない時間を利用して筐体内の不純物を枯渇させることによって効率良く波長変換結晶の劣化を抑制することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ発振器の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るレーザ発振器の外観構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、λ／２板によって切替えられる波長変換光路を説明するための図である。
【図４】図４は、実施の形態２に係るレーザ発振器の構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係るレーザ発振器の外観構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係るレーザ発振器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ発振器の構成を示す図である。レーザ発振器１Ｘは、基本波レーザ光Ｌ１を出力するとともに基本波レーザ光Ｌ１の波長を変換して出力する装置である。
【００１２】
本実施の形態のレーザ発振器１Ｘは、レーザ出力用の波長変換光路と、不純物を付着させるための波長変換光路と、の２つの波長変換光路を有しており、両者を切り替えることによってレーザ光の出力と不純物の枯渇とを両立させる。
【００１３】
レーザ発振器１Ｘは、レーザ光源２０と波長変換部２Ｘとを含んで構成されている。レーザ光源２０は、例えば、ＹＡＧレーザやＹＶＯ４レーザ等の固体レーザを発振する光源であり、周波数ωの基本波レーザ光Ｌ１を波長変換部２Ｘに出力する。波長変換レーザ装置としての波長変換部２Ｘは、前記波長変換光路毎に少なくとも１つずつの波長変換結晶を備えており、レーザ光源２０から送られてくる基本波レーザ光Ｌ１の波長を変換する。
【００１４】
波長変換部２Ｘは、λ／２板３、ミラー１１ａ，１１ｂ、ＳＨＧ結晶５Ａ，５Ｂ、ＴＨＧ結晶６Ａ，６Ｂ、ペランブロッカプリズム１３，１４、集光レンズ１５ａ，１５ｂ、ダンパー１６ａ，１６ｂを備えており、これらは、後述する密閉筐体５２内に格納されている。
【００１５】
波長変換部２Ｘの光路上には、前段側から後段側に向かって（レーザ光が通過または反射する順に）、λ／２板３、ミラー１１ａ，１１ｂ、ＳＨＧ結晶５Ａ、ＴＨＧ結晶６Ａ、ペランブロッカプリズム１３，１４の順番で各構成要素が配置されている。そして、ペランブロッカプリズム１４の後段側のうち、基本波レーザ光Ｌ１が出力される光路には前段側から後段側に向かって、ＳＨＧ結晶５Ｂ、ＴＨＧ結晶６Ｂ、集光レンズ１５ｂ、ダンパー１６ｂの順番で各構成要素が配置されている。また、ペランブロッカプリズム１４の後段側のうち、２倍波レーザ光Ｌ２が出力される光路には前段側から後段側に向かって、集光レンズ１５ａ、ダンパー１６ａの順番で各構成要素が配置されている。
【００１６】
波長変換部２Ｘにおいて、レーザ出力用の波長変換光路を主光路とし、不純物を付着させるための波長変換光路を副光路とすると、主光路が光路の前段側に配置され副光路が光路の後段側に配置されている。そして、主光路に第１の波長変換結晶（ＳＨＧ結晶５ＡおよびＴＨＧ結晶６Ａ）が配置され、副光路に第２の波長変換結晶（ＳＨＧ結晶５ＢおよびＴＨＧ結晶６Ｂ）が配置されている。
【００１７】
λ／２板（偏光方向変更部）３は、０°〜９０°まで回転させられることによって、基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を回転角度に応じた任意の角度（０°〜９０°）に変更する。例えば、λ／２板３は、直線偏光の方向を変更することによって、波長変換に用いる光路を主光路または副光路に切替える。ミラー１１ａ，１１ｂは、レーザ光源２０から送られてくる基本波レーザ光Ｌ１をＳＨＧ結晶５Ａに導く。
【００１８】
ＳＨＧ（Second  Harmonic  Generation）結晶５Ａ，５Ｂは、基本波レーザ光Ｌ１を２倍波レーザ光Ｌ２に変換する波長変換結晶である。換言すると、ＳＨＧ結晶５Ａ，５Ｂは、第二次高調波発生結晶である。
【００１９】
ＴＨＧ（Third  Harmonic  Generation）結晶６Ａ，６Ｂは、基本波レーザ光Ｌ１および２倍波レーザ光Ｌ２を３倍波レーザ光（ＵＶ光）Ｌ３に変換する波長変換結晶である。換言すると、ＴＨＧ結晶６Ａ，６Ｂは、第三次高調波発生結晶である。
【００２０】
ＳＨＧ結晶５Ａ，５ＢやＴＨＧ結晶６Ａ，６Ｂは、特定方向の直線偏光に対してのみしか波長変換しない。このため、基本波レーザ光Ｌ１は、直線偏光レーザとなっている。そして、ＳＨＧ結晶５Ａ，５ＢおよびＴＨＧ結晶６Ａ，６Ｂは、直線偏光に適した結晶製作と配置がなされている。
【００２１】
ペランブロッカプリズム（分離光学系）１３，１４は、角度分散を利用して各波長成分のレーザ光を分離する。具体的には、ペランブロッカプリズム１３，１４は、レーザ光を、基本波レーザ光Ｌ１と、２倍波レーザ光Ｌ２と、３倍波レーザ光Ｌ３と、に分離する。ペランブロッカプリズム１３，１４で分離された３倍波レーザ光Ｌ３は、レーザ発振器１Ｘの外部に出力されて、レーザ加工などに用いられる。
【００２２】
ペランブロッカプリズム１３，１４で分離された２倍波レーザ光Ｌ２は、集光レンズ１５ａを介してダンパー１６ａに照射される。また、ペランブロッカプリズム１３，１４で分離された基本波レーザ光Ｌ１は、副光路のＳＨＧ結晶５Ｂに送られる。
【００２３】
集光レンズ（第１の集光レンズ）１５ｂは、副光路から出力される基本波レーザ光Ｌ１、２倍波レーザ光Ｌ２、３倍波レーザ光Ｌ３を、それぞれ集光してダンパー１６ｂに照射するレンズである。集光レンズ（第２の集光レンズ）１５ａは、２倍波レーザ光Ｌ２を集光してダンパー１６ａに照射するレンズである。
【００２４】
ダンパー１６ａ，１６ｂは、レーザ光を吸収して減衰させる機能を有している。ダンパー（第１のレーザ光吸収部）１６ｂは、レーザ光（基本波レーザ光Ｌ１、２倍波レーザ光Ｌ２、３倍波レーザ光Ｌ３）を吸収するとともに、密閉筐体５２内の不純物を付着させる。ダンパー（第２のレーザ光吸収部）１６ａは、２倍波レーザ光Ｌ２を吸収するとともに、密閉筐体５２内の不純物を付着させる。
【００２５】
波長変換部２Ｘでは、主光路で波長変換がされるためには主光路に適した特定の直線偏光が主光路に入射される必要がある。また、波長変換部２Ｘでは、副光路で波長変換がされるためには副光路に適した特定の直線偏光が副光路に入射される必要がある。
【００２６】
本実施の形態では、波長変換に適した直線偏光の方向を、主光路と副光路とで所定角度（例えば９０°）傾けておく。換言すると、λ／２板３が主光路で波長変換されるような回転位置にある場合には、副光路で波長変換されず、副光路で波長変換されるような回転位置にある場合には、主光路で波長変換されない方向に各波長変換結晶を配置しておく。具体的には、主光路と副光路とでは、同様の波長変換結晶を用いるとともに、主光路の波長変換結晶に対して副光路の波長変換結晶を９０°傾けて配置しておく。
【００２７】
そして、波長変換部２Ｘは、λ／２板３を回転させることによって、直線偏光の方向を、主光路または副光路での波長変換に適した角度に切替える。例えば、レーザ発振器１Ｘから３倍波レーザ光Ｌ３を出力する際には、λ／２板３を主光路に適した方向に回転させておき、副光路に３倍波レーザ光Ｌ３を出力させる際には、λ／２板３を主光路に適した状態から回転させて、直線偏光の偏光方向を９０°回転させる。このように、波長変換部２Ｘは、λ／２板３を回転させることにより、主光路の波長変換結晶に適した直線偏光を主光路に入射させることと、副光路の波長変換結晶に適した直線偏光を副光路に入射させることと、を切替える。
【００２８】
例えば、基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光が回転していない場合には、基本波レーザ光Ｌ１は、主光路で波長変換され、副光路では波長変換されずに透過する。一方、基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光が９０°回転している場合には、基本波レーザ光Ｌ１は、主光路では波長変換されずに透過し、副光路で波長変換される。
【００２９】
図２は、実施の形態１に係るレーザ発振器の外観構成を示す斜視図である。レーザ光源２０は、密閉筐体５１に格納され、波長変換部２Ｘは、密閉筐体（結晶密封セル）５２に格納されている。そして、密閉筐体５１および密閉筐体５２が筐体５３に格納されることによってレーザ発振器１Ｘは構成されている。なお、図２では、筐体５３を透視図で示している。
【００３０】
つぎに、λ／２板３によって切替えられる波長変換光路について説明する。図３は、λ／２板によって切替えられる波長変換光路を説明するための図である。例えば、レーザ発振器１Ｘをレーザ加工装置に適用する場合、主光路の３倍波レーザ光Ｌ３が実際のレーザ加工に使用される。このため、レーザ加工を行う場合と、レーザ加工を行なわない場合とで、λ／２板３の回転方向を切替える。具体的には、レーザ加工を行う場合には、λ／２板３を回転させず、レーザ加工を行なわない場合には、λ／２板３を９０°回転させる。
【００３１】
λ／２板３が回転していない場合（Ｓ１）
λ／２板３が回転していない場合、主光路３１で波長変換が行われ、且つ副光路３２では波長変換が行われない。具体的には、レーザ光源２０から送られてくる基本波レーザ光Ｌ１は、ミラー１１ａ，１１ｂを介して主光路３１のＳＨＧ結晶５Ａに導かれる。この場合のＳＨＧ結晶５Ａは、基本波レーザ光Ｌ１の一部を２倍波レーザ光Ｌ２に変換してＴＨＧ結晶６Ａに送る。これにより、ＳＨＧ結晶５Ａで変換された２倍波レーザ光Ｌ２と、変換されずに残った基本波レーザ光Ｌ１と、がＴＨＧ結晶６Ａに入射する。
【００３２】
ＴＨＧ結晶６Ａは、基本波レーザ光Ｌ１および２倍波レーザ光Ｌ２の一部を３倍波レーザ光Ｌ３に変換してペランブロッカプリズム１３，１４に送る。これにより、ＴＨＧ結晶６Ａで変換された３倍波レーザ光Ｌ３と、変換されずに残った基本波レーザ光Ｌ１および２倍波レーザ光Ｌ２と、がペランブロッカプリズム１３，１４に入射する。
【００３３】
ペランブロッカプリズム１３，１４は、レーザ光を、基本波レーザ光Ｌ１と、２倍波レーザ光Ｌ２と、３倍波レーザ光Ｌ３と、に分離する。ペランブロッカプリズム１３，１４で分離された３倍波レーザ光Ｌ３は、レーザ発振器１Ｘの外部に出力される。また、ペランブロッカプリズム１３，１４で分離された２倍波レーザ光Ｌ２は、集光レンズ１５ａに送られる。そして、２倍波レーザ光Ｌ２は、集光レンズ１５ａで集光されてダンパー１６ａに照射される。
【００３４】
ペランブロッカプリズム１３，１４で分離された基本波レーザ光Ｌ１は、副光路３２のＳＨＧ結晶５Ｂに送られる。ＳＨＧ結晶５Ｂは、基本波レーザ光Ｌ１を波長変換することなく透過させてＴＨＧ結晶６Ｂに送る。ＴＨＧ結晶６Ｂは、基本波レーザ光Ｌ１を波長変換することなく透過させて集光レンズ１５ｂに送る。そして、基本波レーザ光Ｌ１は、集光レンズ１５ｂで集光されてダンパー１６ｂに照射される。
【００３５】
λ／２板３が９０°回転している場合（Ｓ２）
λ／２板３が９０°回転している場合、主光路３１では波長変換が行われず、且つ副光路３２で波長変換が行われる。具体的には、レーザ光源２０から送られてくる基本波レーザ光Ｌ１は、ミラー１１ａ，１１ｂを介して主光路３１のＳＨＧ結晶５Ａに導かれる。この場合のＳＨＧ結晶５Ａは、基本波レーザ光Ｌ１を波長変換することなく透過させてＴＨＧ結晶６Ａに送る。また、この場合のＴＨＧ結晶６Ａは、基本波レーザ光Ｌ１を波長変換することなく透過させてペランブロッカプリズム１３，１４に送る。これにより、基本波レーザ光Ｌ１がペランブロッカプリズム１３，１４に入射する。
【００３６】
ペランブロッカプリズム１３，１４は、基本波レーザ光Ｌ１を副光路３２のＳＨＧ結晶５Ｂに送る。副光路３２では、ＳＨＧ結晶５Ｂが、基本波レーザ光Ｌ１の一部を２倍波レーザ光Ｌ２に変換する。また、ＴＨＧ結晶６Ｂは、基本波レーザ光Ｌ１の一部および２倍波レーザ光Ｌ２の一部を３倍波レーザ光Ｌ３に変換する。これにより、ＴＨＧ結晶６Ｂから、基本波レーザ光Ｌ１と、２倍波レーザ光Ｌ２と、３倍波レーザ光Ｌ３と、が出力されて集光レンズ１５ｂに送られる。そして、基本波レーザ光Ｌ１と、２倍波レーザ光Ｌ２と、３倍波レーザ光Ｌ３とは、それぞれ集光レンズ１５ｂで集光されてダンパー１６ｂに照射される。
【００３７】
これにより、λ／２板３が９０°回転している場合には、ＳＨＧ結晶５Ｂ、ＴＨＧ結晶６Ｂおよびダンパー１６ｂに不純物が付着する。また、λ／２板３が９０°回転していない場合には、ダンパー１６ａ，１６ｂに不純物が付着する。これにより、レーザ発振器１Ｘの使用開始後に、密閉筐体５２内の不純物が短時間で枯渇する。したがって、３倍波レーザ光Ｌ３の出力に用いられる主光路３１のＳＨＧ結晶５ＡやＴＨＧ結晶６Ａの劣化を低減させることができ、その結果、主光路３１から出力する３倍波レーザ光Ｌ３の出力低下を抑制することが可能となる。
【００３８】
このように、本実施の形態では、汚れても構わない部分（副光路３２の波長変換結晶やダンパー１６ａ，１６ｂ）に不純物を積極的に付着させて密閉筐体５２内の不純物を減らすので、レーザ加工を行わない時間を利用して短時間で不純物を枯渇させることができる。
【００３９】
なお、密閉筐体５２内の不純物を効率良く付着させるために、主光路３１よりもビーム径の小さい光路を副光路３２に構成しておいてもよい。換言すると、副光路３２内のＳＨＧ結晶５Ｂに照射する基本波レーザ光Ｌ１を主光路３１内のＳＨＧ結晶５Ａに照射する基本波レーザ光Ｌ１よりも細いビーム径としてもよい。
【００４０】
これにより、ＳＨＧ結晶５ＢおよびＴＨＧ結晶６Ｂにおける各ビーム照射位置でのエネルギー密度が高くなり、短時間で密閉筐体５２内の不純物をＳＨＧ結晶５ＢおよびＴＨＧ結晶６Ｂに付着させることが可能となる。また、ビーム径を小さくしておくことにより、副光路３２で発生した３倍波レーザ光Ｌ３を集光してダンパー１６ｂに照射すれば、ダンパー１６ｂでも効率良く不純物を付着させることが可能となる。
【００４１】
なお、副光路３２で発生する３倍波レーザ光Ｌ３は、副光路３２で発生する２倍波レーザ光Ｌ２や基本波レーザ光Ｌ１から分離してもよい。この場合、副光路３２で発生する２倍波レーザ光Ｌ２や基本波レーザ光Ｌ１から分離した３倍波レーザ光Ｌ３の出力値をパワーメータ（出力検出部）で検出してもよい。パワーメータを用いて３倍波レーザ光Ｌ３の出力変化をモニターすることにより、密閉筐体５２内の不純物の低下量を確認することが可能となる。
【００４２】
また、λ／２板３の回転角度を任意の角度（０°〜９０°）に変化させてもよい。λ／２板３の回転角度は、例えば、加工に要する３倍波レーザ光Ｌ３の出力値に応じた角度に変化させられる。換言すると、λ／２板３は、外部出力させるレーザ光のパワーに応じて基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を調整するよう回転させられる。これにより、ＳＨＧ結晶５ＡおよびＴＨＧ結晶６Ａに基本波レーザ光Ｌ１を波長変換させる量およびＳＨＧ結晶５ＢおよびＴＨＧ結晶６Ｂに基本波レーザ光Ｌ１を波長変換させる量が調整される。
【００４３】
このように、λ／２板３は、主光路３１で得られるレーザ出力を調整することができる。この場合、副光路３２でもλ／２板３の回転角度に応じた量の３倍波レーザ光Ｌ３が発生することになり、副光路３２における不純物の付着処理を継続することができる。例えば、λ／２板３を主光路３１に適した回転角度から４５°回転させることにより、主光路３１と副光路３２の両方から３倍波レーザ光Ｌ３を発生させることができる。このように、λ／２板３の回転角度を所定の角度に回転させることにより、レーザ発振器１Ｘからのレーザ光出力と不純物の除去処理とを並行して行うことが可能となる。
【００４４】
また、密閉筐体５２内を真空引きしておいてもよい。また、密閉筐体５２内に不活性ガスやクリーンエアを充填しておいてもよい。これにより、密閉筐体５２の外部から密閉筐体５２内に不純物が混入することを防止できるので、密閉筐体５２内の内部不純物量を低減させることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、主光路３１にＳＨＧ結晶５ＡとＴＨＧ結晶６Ａを配置する場合について説明したが、ＴＨＧ結晶６Ａを主光路３１に配置しなくてもよい。また、ＴＨＧ結晶６Ｂを副光路３２に配置しなくてもよい。
【００４６】
また、主光路３１にＮ倍波レーザ光（Ｎは４以上の自然数）を出力するための波長変換結晶を配置してもよい。また、副光路３２にＮ倍波レーザ光を出力するための波長変換結晶を配置してもよい。副光路３２にＮ倍波レーザ光を出力するための波長変換結晶を配置することにより、短時間で密閉筐体５２内の不純物を副光路３２内の波長変換結晶に付着させることが可能となる。例えば、副光路３２内の波長変換結晶を、主光路３１内の波長変換結晶よりも短い波長のレーザ光に波長変換できる波長変換結晶としておいてもよい。
【００４７】
主光路３１にＮ倍波レーザ光を出力するための波長変換結晶を配置する場合、Ｎ倍波レーザ光および基本波レーザ光Ｌ１以外のレーザ光（２倍波〜（Ｎ−１）倍波のレーザ光）を集光する集光レンズと、ダンパーと、をレーザ発振器１Ｘ内に配置しておいてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、λ／２板３を用いて基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を変更したが、他の素子を用いて直線偏光の方向を変更してもよい。例えば、ポッケル素子（ポッケルセル）やλ／４板を用いて基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を変更してもよい。λ／４板を１枚用いることによって、基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を４５°回転させることが可能となり、λ／４板を２枚用いることによって、基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を９０°回転させることが可能となる。
【００４９】
このように実施の形態１によれば、λ／２板３を回転させることによって、基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を、主光路３１または副光路３２での波長変換に適した角度に切替えるので、外部にレーザ出力を行なわない場合には、副光路３２に波長変換を行わせることが可能となる。これにより、密閉筐体５２内の不純物を効率良く副光路３２内の波長変換結晶に付着させることができる。したがって、レーザ加工を行わない時間を利用して短時間で密閉筐体５２内の不純物を枯渇させることができ、その結果、主光路３１内の波長変換結晶の劣化を抑制することが可能になる。
【００５０】
また、集光レンズ１５ａを介してダンパー１６ａに２倍波レーザ光Ｌ２を照射しているので、ダンパー１６ａに効率良く不純物を付着させることが可能となる。また、集光レンズ１５ｂを介してダンパー１６ｂにレーザ光（基本波レーザ光Ｌ１、２倍波レーザ光Ｌ２、３倍波レーザ光Ｌ３）を照射しているので、ダンパー１６ｂに効率良く不純物を付着させることが可能となる。
【００５１】
実施の形態２．
つぎに、図４および図５を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、レーザ光を、分離ミラーを用いて基本波レーザ光Ｌ１と、２倍波レーザ光Ｌ２と、３倍波レーザ光Ｌ３と、に分離する。
【００５２】
図４は、実施の形態２に係るレーザ発振器の構成を示す図である。図４の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のレーザ発振器１Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５３】
レーザ発振器１Ｙは、レーザ光源２０と波長変換部２Ｙとを含んで構成されている。波長変換部２Ｙは、λ／２板３、ミラー１１ａ，１１ｂ、ＳＨＧ結晶５Ａ，５Ｂ、ＴＨＧ結晶６Ａ，６Ｂ、分離ミラー１２ｃ，１２ｄ、集光レンズ１５ａ，１５ｂ、ダンパー１６ａ，１６ｂを備えており、これらは、後述する密閉筐体６２内に格納されている。
【００５４】
分離ミラー１２ｃ，１２ｄは、レーザ光を波長に応じて反射または透過させるミラーである。分離ミラー１２ｃは、基本波レーザ光Ｌ１および３倍波レーザ光Ｌ３を反射するとともに、２倍波レーザ光Ｌ２を透過させる。また、分離ミラー１２ｄは、３倍波レーザ光Ｌ３を反射するとともに、基本波レーザ光Ｌ１を透過させる。
【００５５】
波長変換部２Ｙの光路上には、前段側から後段側に向かって、λ／２板３、ミラー１１ａ，１１ｂ、ＳＨＧ結晶５Ａ、ＴＨＧ結晶６Ａ、分離ミラー１２ｃの順番で各構成要素が配置されている。そして、分離ミラー１２ｃの後段側のうち、２倍波レーザ光Ｌ２が出力される光路には集光レンズ１５ａ、ダンパー１６ａの順番で各構成要素が配置されている。
【００５６】
また、分離ミラー１２ｃの後段側のうち、基本波レーザ光Ｌ１および３倍波レーザ光Ｌ３が出力される光路には分離ミラー１２ｄが配置されている。さらに、分離ミラー１２ｄの後段側のうち、基本波レーザ光Ｌ１が出力される光路には、ＳＨＧ結晶５Ｂ、ＴＨＧ結晶６Ｂ、集光レンズ１５ｂ、ダンパー１６ｂの順番で各構成要素が配置されている。
【００５７】
レーザ発振器１Ｙは、レーザ発振器１Ｘと同様に、λ／２板３を回転させることによって、波長変換に用いる光路を主光路３１または副光路３２に切替える。具体的には、λ／２板３が回転していない場合、基本波レーザ光Ｌ１は、主光路３１で波長変換されて、３倍波レーザ光Ｌ３がレーザ発振器１Ｘの外部に出力される。この場合、基本波レーザ光Ｌ１は、集光レンズ１５ｂを介してダンパー１６ｂに照射される。また、２倍波レーザ光Ｌ２は、集光レンズ１５ａを介してダンパー１６ａに照射される。
【００５８】
また、λ／２板３が９０°回転している場合、基本波レーザ光Ｌ１は、副光路で波長変換されて、基本波レーザ光Ｌ１と、２倍波レーザ光Ｌ２と、３倍波レーザ光Ｌ３とが、集光レンズ１５ｂを介してダンパー１６ｂに照射される。
【００５９】
図５は、実施の形態２に係るレーザ発振器の外観構成を示す斜視図である。レーザ光源２０は、密閉筐体６１に格納され、波長変換部２Ｙは、密閉筐体６２に格納されている。そして、密閉筐体６１および密閉筐体６２が筐体６３に格納されることによってレーザ発振器１Ｙは構成されている。なお、図５では、筐体６３を透視図で示している。
【００６０】
なお、本実施の形態では、レーザ光から２倍波レーザ光Ｌ２を分離した後、基本波レーザ光Ｌ１と３倍波レーザ光Ｌ３とを分離する場合について説明したが、レーザ光を分離する順番は何れの順番であってもよい。
【００６１】
また、分離ミラー１２ｃは、基本波レーザ光Ｌ１および３倍波レーザ光Ｌ３を透過させて、２倍波レーザ光Ｌ２を反射させてもよい。また、分離ミラー１２ｄは、３倍波レーザ光Ｌ３を透過させて、基本波レーザ光Ｌ１を反射させてもよい。
【００６２】
波長変換部２Ｙは、少なくとも２つの分離ミラーを備えていればよい。例えば、波長変換部２Ｙが２つの分離ミラーを備えている場合、波長変換部２Ｙは、１つ目（前段側）の分離ミラーによって３種のレーザ光（基本波レーザ光Ｌ１、２倍波レーザ光Ｌ２、３倍波レーザ光Ｌ３）を１種のレーザ光と２種のレーザ光に分離し、２つ目の分離ミラーによってレーザ光を１種ずつのレーザ光に分離する。
【００６３】
このように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、λ／２板３を回転させることによって、基本波レーザ光Ｌ１の直線偏光の方向を、主光路３１または副光路３２での波長変換に適した角度に切替えるので、レーザ加工を行なわない場合には、副光路３２に波長変換を行わせることが可能となる。したがって、実施の形態１と同様に、レーザ加工を行わない時間を利用して短時間で密閉筐体５２内の不純物を枯渇させることができ、その結果、主光路３１内の波長変換結晶の劣化を抑制することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係るレーザ発振器は、基本波レーザ光の波長変換に適している。
【符号の説明】
【００６５】
１Ｘ，１Ｙ  レーザ発振器、２Ｘ，２Ｙ  波長変換部、３  λ／２板、５Ａ，５Ｂ  ＳＨＧ結晶、６Ａ，６Ｂ  ＴＨＧ結晶、１２ｃ，１２ｄ  分離ミラー、１３，１４  ペランブロッカプリズム、１５ａ，１５ｂ  集光レンズ、１６ａ，１６ｂ  ダンパー、２０  レーザ光源、３１  主光路、３２  副光路、５２，６２  密閉筐体、Ｌ１  基本波レーザ光、Ｌ２  ２倍波レーザ光、Ｌ３  ３倍波レーザ光。
【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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