(57)【要約】【課題】長寿命な高調波レーザ発振器を得ること。【解決手段】ＹＡＧロッド５から出力される赤外レーザＬ１の波長を波長変換してＵＶレーザＬ３を出力するＳＨＧ結晶９およびＴＨＧ結晶１０と、ＳＨＧ結晶９およびＴＨＧ結晶１０の温度を調整するＳＨＧ温調器１７およびＴＨＧ温調器１８と、ＵＶレーザＬ３の出力値に基づいて、ＳＨＧ温調器１７およびＴＨＧ温調器１８を制御する演算部１９と、を備え、ＳＨＧ結晶９およびＴＨＧ結晶１０の初期温度が調整された後にＴＨＧ結晶１０がＵＶレーザＬ３の出力を開始すると、演算部１９は、ＵＶレーザＬ３の外部への出力値が第１の最小許容値よりも小さくなった場合に、ＵＶレーザＬ３の出力値が第２の最小許容値よりも大きくなるよう、ＳＨＧ温調器１７およびＴＨＧ温調器１８に温度調整を行わせる。【選択図】図１
2014149315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質を励起することによって基本波レーザを出力する基本波出力部と、
前記基本波レーザが照射されると、前記基本波レーザの波長を波長変換して高調波レーザとして出力する波長変換部と、
前記波長変換部の温度を調整する温度調整部と、
前記波長変換部から出力される高調波レーザの出力値に基づいて、前記温度調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記波長変換部の初期温度が調整された後、前記基本波出力部が前記基本波レーザの出力を開始するとともに前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始し、
前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記高調波レーザの外部への出力値が第１の最小許容値よりも小さくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が第２の最小許容値よりも大きくなるよう、前記温度調整部に温度調整を行わせることを特徴とする高調波レーザ発振器。
【請求項２】
前記波長変換部は、前記基本波レーザの第１の自然数倍の波長を有した第１の高調波レーザを生成する第１の非線形結晶と、前記基本波レーザの第２の自然数倍の波長を有した第２の高調波レーザを生成する第２の非線形結晶と、を有し、
前記温度調整部は、前記第１の非線形結晶の温度を調整する第１の温度調整部と、前記第２の非線形結晶の温度を調整する第２の温度調整部と、を有し、
前記第２の非線形結晶は、前記第１の非線形結晶よりも、前記第１の高調波レーザの出力側である下流側に配置され、
前記制御部は、前記第２の温度調整部に前記第２の非線形結晶の温度調整を行わせた後に前記第１の温度調整部に前記第１の非線形結晶の温度調整を行わせることによって、前記第２の高調波レーザの外部への出力値を前記第２の最小許容値よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の高調波レーザ発振器。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の温度調整部に前記第２の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、前記第１の温度調整部に前記第１の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、を順番に複数回繰り返させることによって、前記第２の高調波レーザの外部への出力値を前記第２の最小許容値よりも大きくすることを特徴とする請求項２に記載の高調波レーザ発振器。
【請求項４】
前記第１の非線形結晶は、前記基本波レーザを用いて２倍波高調波レーザを生成するＳＨＧ結晶であり、前記第２の非線形結晶は、前記基本波レーザおよび前記２倍波高調波レーザを用いて３倍波高調波レーザを生成するＴＨＧ結晶であることを特徴とする請求項２または３に記載の高調波レーザ発振器。
【請求項５】
前記基本波レーザの出力値を調整する電源部をさらに備え、
前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記高調波レーザの出力値が第１の最大許容値よりも大きくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が第２の最大許容値よりも小さくなるよう、前記電源部に前記基本波レーザの出力値を調整させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の高調波レーザ発振器。
【請求項６】
前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記基本波レーザの出力値が第３の最小許容値よりも小さくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が前記第２の最小許容値よりも大きくなるよう、前記温度調整部に温度調整を行わせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の高調波レーザ発振器。
【請求項７】
前記第２の非線形結晶内で前記第１の高調波レーザのビームが通過するビーム通過点を移動させる移動機構をさらに備え、
前記制御部は、前記第２の温度調整部に前記第２の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、前記第１の温度調整部に前記第１の非線形結晶の温度調整を行わせる処理と、を複数回繰り返させても、前記第２の高調波レーザの外部への出力値が前記第２の最小許容値よりも大きくならない場合に、前記移動機構に前記ビーム通過点を移動させることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つに記載の高調波レーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形結晶を用いて高調波レーザを出力する高調波レーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を非線形結晶に入射すると、入射光周波数の整数倍の周波数を持つレーザ光が発生する。このような波長変換では、非線形結晶の複屈折性（屈折率）を利用しているので、効率良く波長変換を行うには位相整合を取ることが重要になる。このためレーザ発振器の立上げ時には、位相整合を取るために、非線形結晶は設計された屈折率を得るための温度に調整され、その後は、その温度を一定に保つよう制御されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
高調波レーザとしてＵＶレーザを得る発振器において、非線形結晶内で長時間ＵＶレーザが照射され続けると、非線形結晶に光学損傷が生じる。この結果、波長変換効率が低下し、所望強度の高調波レーザが得られなくなる。これを解決する技術として、レーザ光が非線形結晶を通過する位置を変更する技術がある（特許文献２〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２７８３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３１２３７号公報
【特許文献３】特開２００３−５７６９６号公報
【特許文献４】特開２００４−２２９４６号公報
【特許文献５】特開平１０−２６８３６７号公報
【特許文献６】特開２０１０−１２８１１９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１つ目の従来技術では、非線形結晶内に長時間ＵＶレーザが照射されて非線形結晶に光学損傷が生じた場合に、波長変換効率が低下するという問題がある。また、上記２つ目〜６つ目の従来技術のように、レーザ光が非線形結晶を通過する位置を変更するだけでは、波長変換効率の低下防止が不十分であり、レーザ発振器の寿命が短いという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長寿命な高調波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、レーザ媒質を励起することによって基本波レーザを出力する基本波出力部と、前記基本波レーザが照射されると、前記基本波レーザの波長を波長変換して高調波レーザとして出力する波長変換部と、前記波長変換部の温度を調整する温度調整部と、前記波長変換部から出力される高調波レーザの出力値に基づいて、前記温度調整部を制御する制御部と、を備え、前記波長変換部の初期温度が調整された後、前記基本波出力部が前記基本波レーザの出力を開始するとともに前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始し、前記制御部は、前記波長変換部が前記高調波レーザの出力を開始した後、前記高調波レーザの外部への出力値が第１の最小許容値よりも小さくなった場合に、前記高調波レーザの出力値が第２の最小許容値よりも大きくなるよう、前記温度調整部に温度調整を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高調波レーザの外部への出力値が第１の最小許容値よりも小さくなった場合に、波長変換部の温度調整を行なうので、長期に渡って波長変換効率を高効率に維持することが可能になる。したがって、長寿命な高調波レーザ発振器を得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、本発明の実施の形態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動作手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、電流調整フローの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、非線形結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、ＴＨＧ結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、ＳＨＧ結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、非線形結晶における３ω出力の温度依存性を説明するための図である。
【図８】図８は、非線形結晶と結晶ホルダの構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る温度調整に伴う３ω出力の変化を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係るレーザ発振器の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態２に係る温度調整に伴う３ω出力の変化を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る高調波レーザ発振器の実施の形態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、本発明の実施の形態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１０１は、ωパワーモニタ１と、ＴＲミラー２Ａと、ＬＤ４と、ＹＡＧロッド５と、Ｑスイッチ６と、ＰＲミラー２Ｂと、ＳＨＧ結晶９と、ＴＨＧ結晶１０と、３ω透過ミラー１１と、外部シャッタ１２と、３ωパワーモニタ１３と、制御装置２０と、を備えている。
【００１２】
レーザ発振器１０１は、基本波レーザである赤外レーザＬ１を生成する共振器（基本波レーザ出力部）と、共振器で生成された赤外レーザＬ１をＵＶレーザＬ３に変換する波長変換部と、を含んで構成されている。共振器は、ＴＲミラー２Ａと、ＬＤ４と、ＹＡＧロッド５と、Ｑスイッチ６と、ＰＲミラー２Ｂと、を含んで構成されている。また、波長変換部は、ＳＨＧ結晶９と、ＴＨＧ結晶１０と、外部シャッタ１２と、を含んで構成されている。
【００１３】
共振器では、ＴＲミラー２ＡとＰＲミラー２Ｂとの間に、ＬＤ４、ＹＡＧロッド５、Ｑスイッチ６が配置されている。また、波長変換部では、ＰＲミラー２Ｂと外部シャッタ１２との間に、ＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０が配置されている。
【００１４】
レーザ発振器１０１では、赤外レーザＬ１の生成側を上流側とし、ＵＶレーザＬ３の出力側を下流側とした場合に、上流側から下流側に向かって、ＴＲミラー２Ａ、ＬＤ４、ＹＡＧロッド５、Ｑスイッチ６、ＰＲミラー２Ｂ、ＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０、外部シャッタ１２の順番で、これらが配置されている。
【００１５】
ＴＲミラー２Ａは、赤外（ω）レーザＬ１を全反射させるミラーであり、ＰＲミラー２Ｂは、赤外レーザＬ１を部分反射させるミラーである。レーザ媒質を励起するレーザ励起部は、ＹＡＧ（Yttrium  Aluminum  Garnet）ロッド５と、ＬＤ（Laser  Diode）４とによって構成されている。ＹＡＧロッド５は、励起媒体（レーザ媒質）であり、ＬＤ４は、ＬＤ光（励起光）３によってＹＡＧロッド５を励起させる励起光源である。
【００１６】
Ｑスイッチ６は、音響光学素子であり、石英ブロックにトランスデューサが取付けられて構成されている。Ｑスイッチ６は、トランスデューサに超音波をかけることにより、石英ブロックに超音波を進行させ、これにより、Ｑスイッチ６で赤外レーザＬ１を回折させる。共振器では、トランスデューサからの超音波を高周波でＯＮ／ＯＦＦすることによりパルスレーザとしての赤外レーザＬ１を出力する。
【００１７】
ＳＨＧ（Second  Harmonic  Generation）結晶９は、非線形結晶であり、赤外レーザＬ１が照射されると、入射光（赤外レーザＬ１）の一部を、赤外レーザＬ１の振動数の２倍の高調波（第二高調波）（グリーンレーザＬ２）に波長変換する。ＳＨＧ結晶９で波長変換されたグリーン（２ω）レーザＬ２と、波長変換されなかった赤外レーザＬ１は、ともにＴＨＧ結晶１０に送られる。
【００１８】
ＴＨＧ（Third  Harmonic  Generation）結晶１０は、非線形結晶であり、赤外レーザＬ１と、グリーンレーザＬ２と、を用いて、赤外レーザＬ１の振動数の３倍の高調波（第三高調波）（ＵＶレーザＬ３）に波長変換する。ＴＨＧ結晶１０で波長変換されたＵＶ（３ω）レーザＬ３は、３ω透過ミラー１１に送られる。
【００１９】
３ω透過ミラー１１は、赤外レーザＬ１とグリーンレーザＬ２を遮断し、ＵＶレーザＬ３を透過させるミラーである。３ω透過ミラー１１を透過したＵＶレーザＬ３は、外部シャッタ１２に送られる。
【００２０】
外部シャッタ１２は、反射ミラーを備えて構成されている。外部シャッタ１２が開いている間は、レーザ発振器１０１からＵＶレーザＬ３が出力される。外部シャッタ１２が閉じている間は、ＵＶレーザＬ３が反射ミラーで反射されて３ωパワーモニタ１３に送られる。これにより、３ωパワーモニタ１３にＵＶレーザＬ３が入射する。
【００２１】
ωパワーモニタ１は、ＴＲミラー２Ａから出てくる赤外レーザＬ１の赤外レーザ出力（パワー）を計測し、計測結果を制御装置２０に送る。３ωパワーモニタ１３は、外部シャッタ１２で反射されたＵＶレーザＬ３のＵＶレーザ出力を計測し、計測結果を制御装置２０に送る。
【００２２】
制御装置２０は、ＬＤ電源（電源部）１５と、ＲＦドライバ１６と、ＳＨＧ温調器１７と、ＴＨＧ温調器１８と、演算部１９と、を有している。ＬＤ電源１５、ＲＦドライバ１６、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８は、それぞれ演算部１９に接続されており、演算部１９から指示に従って動作する。
【００２３】
ＬＤ電源１５は、ＬＤ４への電力を供給する電源である。ＲＦドライバ１６は、Ｑスイッチ６のＲＦパワーをＯＮ／ＯＦＦさせる信号発生器である。ＳＨＧ温調器１７は、ＳＨＧ結晶９の温度調整を行い、ＴＨＧ温調器１８は、ＴＨＧ結晶１０の温度調整を行う。
【００２４】
演算部１９は、ωパワーモニタ１から送られてくる検出結果（赤外レーザＬ１のパワー）と、３ωパワーモニタ１３から送られてくる検出結果（ＵＶレーザＬ３のパワー）と、に基づいて、ＬＤ電源１５、ＲＦドライバ１６、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８を制御する。
【００２５】
共振器内の赤外レーザＬ１は、ＴＲミラー２ＡとＰＲミラー２Ｂとの間を往復しており、Ｑスイッチ６がＯＦＦにされることにより、レーザパルスとしてＰＲミラー２Ｂ側から出力される。出力された赤外レーザＬ１は、ＳＨＧ結晶９でその一部がグリーンレーザＬ２に波長変換され、ＴＨＧ結晶１０に送られる。ＳＨＧ結晶９から出力された赤外レーザＬ１およびグリーンレーザＬ２は、ＴＨＧ結晶１０でＵＶレーザＬ３に波長変換され、ＴＨＧ結晶１０からは、赤外レーザＬ１、グリーンレーザＬ２、ＵＶレーザＬ３が出力される。そして、赤外レーザＬ１、グリーンレーザＬ２が３ω透過ミラー１１で遮断され、ＵＶレーザＬ３が３ω透過ミラー１１を透過する。３ω透過ミラー１１を透過したＵＶレーザＬ３は、外部シャッタ１２に送られて外部シャッタ１２から出力される。換言すると、波長変換部では、ＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０に赤外レーザＬ１を通過させることでＵＶレーザＬ３が生成されて、ＵＶレーザＬ３が外部シャッタ１２から出力される。
【００２６】
本実施の形態の演算部１９は、例えばＵＶレーザＬ３のパワーが所定値よりも低くなった場合に、ＳＨＧ結晶９およびＴＨＧ結晶１０の温度調整を行うよう、ＳＨＧ温調器１７およびＴＨＧ温調器１８に指示を送る。
【００２７】
ＳＨＧ結晶９やＴＨＧ結晶１０は、長時間使用することにより、光学的損傷に至らなくても、非線形結晶表面へ微細な塵が焼付く場合がある。この場合、ＳＨＧ結晶９やＴＨＧ結晶１０では、高調波レーザを吸収して発熱し、発熱が原因でビーム通過点の屈折率が経時的に温度変化することによって波長変換効率が低下する場合がある。波長変換効率が低下すると、所望強度の高調波レーザが得られなくなり、レーザ発振器として使用できなくなる。そこで、本実施の形態のレーザ発振器１０１は、非線形結晶の経時的な劣化による発熱で屈折率が温度変化してＵＶレーザ出力が所望強度を下回った場合であっても、ビーム通過点の屈折率が回復するように、非線形結晶（ＳＨＧ結晶９やＴＨＧ結晶１０）の温度を調整する。
【００２８】
なお、ここでのＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０が、それぞれ特許請求の範囲に記載の第１の非線形結晶、第２の非線形結晶である。また、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８が、それぞれ第１の温度調整部、第２の温度調整部である。
【００２９】
図２は、実施の形態１に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。レーザ発振器１０１では、ＵＶレーザＬ３の出力を開始する前に、ＳＨＧ結晶９とＴＨＧ結晶１０の初期温度が調整される。この後、ＹＡＧロッド５が赤外レーザＬ１の出力を開始するとともに、ＳＨＧ結晶９とＴＨＧ結晶１０が、それぞれグリーンレーザＬ２、ＵＶレーザＬ３の出力を開始する。
【００３０】
レーザ発振器１０１は、ＵＶレーザＬ３を出力する際に、自動出力制御を行なう。ここでの自動出力制御は、ＵＶレーザＬ３の出力値が所定の範囲内に収まるよう、ＬＤ電源１５、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８を制御する処理である。
【００３１】
レーザ発振器１０１がＵＶレーザＬ３の出力を開始すると、所定のタイミングで外部シャッタ１２が閉じられる、これにより、ＵＶレーザＬ３が３ωパワーモニタ１３に入射し、３ωパワーモニタ１３でＵＶレーザＬ３のＵＶレーザ出力が計測される。そして、３ωパワーモニタ１３で計測されたＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が制御装置２０の演算部１９に送られる。
【００３２】
演算部１９は、３ωパワーモニタ１３で計測された３ω出力Ｐ０の大きさを判定する（ステップＳ１００）。ＵＶレーザ出力の許容範囲がＰ１以上かつＰ２以下（最小許容値がＰ１で最大許容値がＰ２）であるとする。
【００３３】
この場合に、３ω出力Ｐ０がこの許容範囲内であれば（ステップＳ１００、Ｐ１≦Ｐ０≦Ｐ２）、演算部１９は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置（図示せず）などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される（ステップＳ１１０）。
【００３４】
また、３ω出力Ｐ０が最大許容値Ｐ２よりも大きい場合（ステップＳ１００、Ｐ０＞Ｐ２）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力過多であると判定する。この場合、演算部１９は、後述の電流調整フローを行う（ステップＳ１２０）。
【００３５】
図３は、電流調整フローの処理手順を示すフローチャートである。電流調整フローは、ＬＤ４へのＬＤ電流調整、非線形結晶（ＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０）の温度調整を行うフローである。ＬＤ電流調整を行う際には、演算部１９が、例えばＰ０＝Ｐ３±Ｐ４となるようＬＤ電流を調整する（ステップＳ４００）。具体的には、演算部１９が、Ｐ０＝Ｐ３±Ｐ４となるようＬＤ電源１５に指示を送る。ここでのＰ３は、例えばＰ３＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２であり、Ｐ４は、例えばＰ４＝０．０５×Ｐ３である。さらに、演算部１９は、非線形結晶の温度調整を行う（ステップＳ４１０）。ここでの非線形結晶の温度調整は、効率良くＵＶレーザＬ３を用いるための温度調整である。
【００３６】
図４は、非線形結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。演算部１９は、ＴＨＧ結晶１０の温度調整を行うよう、ＴＨＧ温調器１８に指示を送る。これにより、ＴＨＧ温調器１８が、ＴＨＧ結晶１０の温度調整（温調）を開始し（ステップＳ５００）、ＴＨＧ結晶１０の温度が調整される。その後、演算部１９は、ＳＨＧ結晶９の温調を行うよう、ＳＨＧ温調器１７に指示を送る。これにより、ＳＨＧ温調器１７が、ＳＨＧ結晶９の温度調整を開始し（ステップＳ５１０）、ＳＨＧ結晶９が温度調整される。
【００３７】
ＴＨＧ結晶１０の温度調整と、ＳＨＧ結晶９の温度調整と、を順番に複数回繰り返してもよい。これにより、ＴＨＧ結晶１０とＳＨＧ結晶９を適切な温度に精度良く調整することが可能となる。
【００３８】
レーザ発振器１０１では、３ω出力Ｐ０がＰ０≦Ｐ２となるまで、ステップＳ１００，Ｓ１２０の処理が繰り返される。そして、３ω出力Ｐ０がＰ１≦Ｐ０≦Ｐ２となると、ステップＳ１１０の処理が行われる。
【００３９】
３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１よりも小さい場合（ステップＳ１００、Ｐ０＜Ｐ１）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力不足であると判定する。この場合、演算部１９は、非線形結晶の温度調整を行うよう、ＳＨＧ温調器１７およびＴＨＧ温調器１８に指示を送る。これにより、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８が、それぞれＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０の温度調整を行う。例えば、図４で説明した処理手順によって非線形結晶（ＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０）の温度調整が行われる（ステップＳ１３０）。
【００４０】
具体的には、温度調整は、現在の結晶温度を中心値として±数℃変化させて３ω出力Ｐ０の最大値を探す。この振り幅については使用する非線形結晶の屈折率の温度依存特性と光路設計に依存するので、レーザ発振器１０１の設計に合わせて決められる。本実施の形態では、例えば、非線形結晶の温度を±３℃程度の範囲で変化させることにより、最大ＵＶ出力を得られる結晶温度を探す。温度調整の最小オーダは、上記変化範囲の1／１０〜１／１００の温度まで実施する。
【００４１】
非線形結晶の温度調整が行われた後、３ωパワーモニタ１３でＵＶレーザＬ３のＵＶレーザ出力が計測される。そして、３ωパワーモニタ１３で計測されたＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が制御装置２０の演算部１９に送られる。
【００４２】
演算部１９は、３ωパワーモニタ１３で計測された３ω出力Ｐ０の大きさを判定する（ステップＳ１４０）。ここでのＵＶレーザ出力の許容範囲は、Ｐ５以上かつＰ２以下（最小許容値がＰ５で最大許容値がＰ２）であるとする。最小許容値のＰ５は、最小許容値のＰ１よりも少し大きな値である。これにより、１回目に行った３ω出力Ｐ０の大きさ判定よりも、少し厳しい条件で３ω出力Ｐ０が許容範囲内であるか否かの判定を行うことが可能となる。
【００４３】
Ｐ０がこの許容範囲（Ｐ２〜Ｐ５）内であれば（ステップＳ１４０、Ｐ５≦Ｐ０≦Ｐ２）、演算部１９は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される（ステップＳ１１０）。
【００４４】
また、３ω出力Ｐ０が最大許容値Ｐ２よりも大きい場合（ステップＳ１４０、Ｐ０＞Ｐ２）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力過多であると判定する。そして、演算部１９は、電流調整フローを行う（ステップＳ１５０）。ここでの電流調整フローは、ステップＳ１２０の処理フローと同様の処理フローである。
【００４５】
レーザ発振器１０１では、３ω出力Ｐ０がＰ０≦Ｐ２となるまで、ステップＳ１４０，Ｓ１５０の処理が繰り返される。そして、３ω出力Ｐ０がＰ５≦Ｐ０≦Ｐ２となると、ステップＳ１１０の処理が行われる。
【００４６】
３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５よりも小さい場合（ステップＳ１４０、Ｐ０＜Ｐ５）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力不足であると判定する。この場合、演算部１９は、ωパワーモニタ１で計測された赤外レーザ出力に基づいて、ω出力Ｐの大きさを判定する（ステップＳ１６０）。赤外レーザ出力の許容範囲がＰ６以上（最小許容値がＰ６）であるとする。ここでの最小許容値Ｐ６は、Ｐ０≧Ｐ２を得るのに必要な理論上の最低出力値である。
【００４７】
この場合に、ω出力Ｐが許容範囲外であれば（ステップＳ１６０、Ｐ＜Ｐ６）、演算部１９は、電流調整フローが必要であると判定する。この場合、演算部１９は、電流調整フローを行う（ステップＳ１７０）。ここでの電流調整フローは、ステップＳ１２０の処理フローと同様の処理フローである。
【００４８】
電流調整フローが行われた後、３ωパワーモニタ１３でＵＶレーザＬ３のＵＶレーザ出力が計測される。そして、３ωパワーモニタ１３で計測されたＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が制御装置２０の演算部１９に送られる。
【００４９】
演算部１９は、３ωパワーモニタ１３で計測された３ω出力Ｐ０の大きさを判定する（ステップＳ１８０）。ここでのＵＶレーザ出力の許容範囲は、Ｐ５以上かつＰ２以下であるとする。
【００５０】
Ｐ０がこの許容範囲内であれば（ステップＳ１８０、Ｐ５≦Ｐ０≦Ｐ２）、演算部１９は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される（ステップＳ１１０）。
【００５１】
また、３ω出力Ｐ０が最大許容値Ｐ２よりも大きい場合（ステップＳ１８０、Ｐ０＞Ｐ２）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力過多であると判定する。この場合、演算部１９は、電流調整フローを行う（ステップＳ１９０）。ここでの電流調整フローは、ステップＳ１２０の処理フローと同様の処理フローである。
【００５２】
レーザ発振器１０１では、３ω出力Ｐ０がＰ０≦Ｐ２となるまで、ステップＳ１８０，Ｓ１９０の処理が繰り返される。そして、３ω出力Ｐ０がＰ５≦Ｐ０≦Ｐ２となると、ステップＳ１１０の処理が行われる。
【００５３】
３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５よりも小さい場合（ステップＳ１８０、Ｐ０＜Ｐ５）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力不足であると判定する。この場合、表示装置などに、「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される（ステップＳ２００）。
【００５４】
また、ステップＳ１６０の処理としてω出力Ｐの大きさが判定された際に、ω出力Ｐが許容範囲内であれば（ステップＳ１６０、Ｐ≧Ｐ６）、演算部１９は、非線形結晶が寿命であると判断する。換言すると、Ｐ０≧Ｐ２を得るのに十分なω出力Ｐがあるにもかかわらす、Ｐ０＜Ｐ５となって３ω出力Ｐ０が出力不足となっている場合には、非線形結晶は寿命を迎えたと判断される。この場合、表示装置などに、「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される（ステップＳ２００）。
【００５５】
ここで、ＴＨＧ結晶１０の温度調整と、ＳＨＧ結晶９の温度調整の詳細な処理手順について説明する。図５は、ＴＨＧ結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。ＴＨＧ結晶１０の温度調整は、例えばＴＨＧ結晶１０の結晶温度であるＴＨＧ結晶温度Ｔ２を最高温度（Ｔ２＿ｍａｘ）から最低温度（Ｔ２＿ｍｉｎ）まで順番に少しずつ下げていき、各結晶温度での３ω出力Ｐ０のうち、３ω出力Ｐ０が最大値となる結晶温度をＴＨＧ結晶温度Ｔ２に採用する。
【００５６】
ＴＨＧ結晶１０の温度調整を行う際には、ＳＨＧ結晶９の結晶温度が一定値に保たれる。例えば、ＳＨＧ結晶９の結晶温度であるＳＨＧ結晶温度Ｔ１をＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１＿ｍａｘに固定しておく。Ｔ１＿ｍａｘは、ＳＨＧ結晶９の結晶温度のうちの最高温度である。
【００５７】
初期設定として、演算部１９は、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１＿ｍａｘ、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２＿ｍａｘとなるよう、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８に指示を送る。そして、演算部１９は、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１＿ｍａｘ、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２＿ｍａｘとなった時点でのＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が測定される（ステップＳ６００）。
【００５８】
この後、演算部１９は、新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’がＴ２’＝Ｔ２−ΔＴとなるよう、ＴＨＧ温調器１８に指示を送る（ステップＳ６１０）。これにより、ＴＨＧ結晶１０の結晶温度は、最新のＴＨＧ結晶温度Ｔ２’となり、最新の３ω出力Ｐ０’が測定される（ステップＳ６２０）。
【００５９】
演算部１９は、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値より大きいか否かを判断する（ステップＳ６３０）。これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値は、今回のＴＨＧ結晶１０の温度調整処理（図５のフロー）で測定された３ω出力Ｐ０のうち最大の値を示すものである。したがって、ここでの３ω出力Ｐ０の最大値は、初期設定時の３ω出力Ｐ０である。
【００６０】
最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きい場合（ステップＳ６３０、Ｙｅｓ）、演算部１９は、最大値を更新する。これにより、この時点では、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２’となり、３ω出力Ｐ０＝Ｐ０’となる（ステップＳ６４０）。
【００６１】
一方、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きくない場合（ステップＳ６３０、Ｎｏ）、演算部１９は、最大値を更新せず、現状の最大値を記憶しておく。
【００６２】
この後、演算部１９は、新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’をＴ２’＝Ｔ２’−ΔＴに設定した場合に（ステップＳ６５０）、新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’がＴ２’＞Ｔ２＿ｍｉｎとなるか否かを判断する（ステップＳ６６０）。
【００６３】
新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’がＴ２’＞Ｔ２＿ｍｉｎであれば（ステップＳ６６０、Ｙｅｓ）、レーザ発振器１０１は、ステップＳ６２０〜Ｓ６６０までの処理を繰り返す。すなわち、演算部１９は、最新のＴＨＧ結晶温度Ｔ２’が、Ｔ２’＝Ｔ２’−ΔＴとなるよう、ＴＨＧ温調器１８に指示を送る。これにより、ＴＨＧ結晶１０の結晶温度は、最新のＴＨＧ結晶温度Ｔ２’となり、最新の３ω出力Ｐ０’が測定される（ステップＳ６２０）。
【００６４】
演算部１９は、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値より大きいか否かを判断する（ステップＳ６３０）。最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きい場合（ステップＳ６３０、Ｙｅｓ）、演算部１９は、最大値を更新する。これにより、この時点では、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２’となり、３ω出力Ｐ０＝Ｐ０’となる（ステップＳ６４０）。また、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きくない場合（ステップＳ６３０、Ｎｏ）、演算部１９は、最大値を更新しない。
【００６５】
この後、演算部１９は、新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’をＴ２’＝Ｔ２’−ΔＴに設定した場合に（ステップＳ６５０）、新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’がＴ２’＞Ｔ２＿ｍｉｎとなるか否かを判断する（ステップＳ６６０）。
【００６６】
レーザ発振器１０１は、新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’がＴ２’≦Ｔ２＿ｍｉｎとなるまで、ステップＳ６２０〜Ｓ６６０までの処理を繰り返す。新たなＴＨＧ結晶温度Ｔ２’がＴ２’＞Ｔ２＿ｍｉｎでなければ（ステップＳ６６０、Ｎｏ）、レーザ発振器１０１は、ＴＨＧ結晶１０の温調処理を終了する。演算部１９は、この時点で３ω出力Ｐ０の最大値となっているＴＨＧ結晶温度Ｔ２’を、ＴＨＧ結晶１０の結晶温度（ＴＨＧ結晶温度Ｔ２）に採用する。この後、レーザ発振器１０１では、ＳＨＧ結晶９の温調処理が開始される。
【００６７】
図６は、ＳＨＧ結晶の温度調整処理手順を示すフローチャートである。なお、図５で説明したＴＨＧ結晶１０の温度調整処理と同様の処理については、その説明を省略する。ＳＨＧ結晶９の温度調整は、例えばＳＨＧ結晶温度Ｔ１を最高温度（Ｔ１＿ｍａｘ）から最低温度（Ｔ１＿ｍｉｎ）まで順番に少しずつ下げていき、各結晶温度でのω出力Ｐのうち、ω出力Ｐが最大値となる結晶温度をＳＨＧ結晶温度Ｔ１に採用する。
【００６８】
ＳＨＧ結晶９の温度調整を行う際には、ＴＨＧ結晶１０の結晶温度が一定値に保たれる。例えば、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２を、図５のフローで求めた結晶温度（３ω出力Ｐ０が最大値となるＴＨＧ結晶温度Ｔ２）に固定しておく。
【００６９】
初期設定として、演算部１９は、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１＿ｍａｘ、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２（３ω出力Ｐ０が最大値となるＴＨＧ結晶温度Ｔ２）となるよう、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８に指示を送る。そして、演算部１９は、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１＿ｍａｘ、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２となった時点でのＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が測定される（ステップＳ７００）。
【００７０】
この後、演算部１９は、新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’がＴ１’＝Ｔ１−ΔＴとなるよう、ＳＨＧ温調器１７に指示を送る（ステップＳ７１０）。これにより、ＳＨＧ結晶９の結晶温度は、最新のＳＨＧ結晶温度Ｔ１’となり、最新の３ω出力Ｐ０’が測定される（ステップＳ７２０）。
【００７１】
演算部１９は、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値より大きいか否かを判断する（ステップＳ７３０）。これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値は、今回のＳＨＧ結晶９の温度調整処理（図６のフロー）で測定された３ω出力Ｐ０のうち最大の値を示すものである。したがって、ここでの３ω出力Ｐ０の最大値は、初期設定時の３ω出力Ｐ０である。
【００７２】
最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きい場合（ステップＳ７３０、Ｙｅｓ）、演算部１９は、最大値を更新する。これにより、この時点では、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１’となり、３ω出力Ｐ０＝Ｐ０’となる（ステップＳ７４０）。
【００７３】
一方、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きくない場合（ステップＳ７３０、Ｎｏ）、演算部１９は、最大値を更新せず、現状の最大値を記憶しておく。
【００７４】
この後、演算部１９は、新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’をＴ１’＝Ｔ１’−ΔＴに設定した場合に（ステップＳ７５０）、新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’がＴ１’＞Ｔ１＿ｍｉｎとなるか否かを判断する（ステップＳ７６０）。
【００７５】
新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’がＴ１’＞Ｔ１＿ｍｉｎであれば（ステップＳ７６０、Ｙｅｓ）、レーザ発振器１０１は、ステップＳ７２０〜Ｓ７６０までの処理を繰り返す。すなわち、演算部１９は、最新のＳＨＧ結晶温度Ｔ１’が、Ｔ１’＝Ｔ１’−ΔＴとなるよう、ＳＨＧ温調器１７に指示を送る。これにより、ＳＨＧ結晶９の結晶温度は、最新のＳＨＧ結晶温度Ｔ１’となり、最新の３ω出力Ｐ０’が測定される（ステップＳ７２０）。
【００７６】
演算部１９は、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値より大きいか否かを判断する（ステップＳ７３０）。最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きい場合（ステップＳ７３０、Ｙｅｓ）、演算部１９は、最大値を更新する。これにより、この時点では、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１’となり、３ω出力Ｐ０＝Ｐ０’となる（ステップＳ７４０）。また、最新の３ω出力Ｐ０’が、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値よりも大きくない場合（ステップＳ７３０、Ｎｏ）、演算部１９は、最大値を更新しない。
【００７７】
この後、演算部１９は、新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’をＴ１’＝Ｔ１’−ΔＴに設定した場合に（ステップＳ７５０）、新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’がＴ１’＞Ｔ１＿ｍｉｎとなるか否かを判断する（ステップＳ７６０）。
【００７８】
レーザ発振器１０１は、新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’がＴ１’ ≦Ｔ１＿ｍｉｎとなるまで、ステップＳ７２０〜Ｓ７６０までの処理を繰り返す。新たなＳＨＧ結晶温度Ｔ１’がＴ１’＞Ｔ１＿ｍｉｎでなければ（ステップＳ７６０、Ｎｏ）、レーザ発振器１０１は、ＳＨＧ結晶１０の温調処理を終了する。演算部１９は、この時点で３ω出力Ｐ０の最大値となっているＳＨＧ結晶温度Ｔ１’を、ＳＨＧ結晶１０の結晶温度（ＳＨＧ結晶温度Ｔ１）に採用する。
【００７９】
なお、ＴＨＧ結晶１０の温度調整と、ＳＨＧ結晶９の温度調整と、からなる温度調整処理を複数回繰り返す場合、レーザ発振器１０１は、３ω出力Ｐ０の最大値となっているＳＨＧ結晶温度Ｔ１を導出した後、ＴＨＧ結晶１０の温調調整処理を再度実施する。このとき、初期設定として、演算部１９は、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１（３ω出力Ｐ０が最大値となる最新のＳＨＧ結晶温度Ｔ１）、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２＿ｍａｘとなるよう、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８に指示を送る（ステップＳ６００）。この後、図５で説明した処理手順と同様の処理手順によって、３ω出力Ｐ０が最大値となる最新のＴＨＧ結晶温度Ｔ２が導出される。
【００８０】
さらに、レーザ発振器１０１は、３ω出力Ｐ０の最大値となっているＴＨＧ結晶温度Ｔ２を導出した後、ＳＨＧ結晶９の温調調整処理を再度実施する。このとき、初期設定として、演算部１９は、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１＝Ｔ１＿ｍａｘ、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２＝Ｔ２（３ω出力Ｐ０が最大値となる最新のＴＨＧ結晶温度Ｔ２）となるよう、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８に指示を送る（ステップＳ７００）。この後、図６で説明した処理手順と同様の処理手順によって、３ω出力Ｐ０が最大値となる最新のＳＨＧ結晶温度Ｔ１が導出される。
【００８１】
なお、ＴＨＧ結晶１０とＳＨＧ結晶９の温度調整処理を複数回繰り返す場合、これまでに測定された３ω出力Ｐ０の最大値は、温度調整処理毎（図５や図６のフロー毎）の最大値である。したがって、１〜Ｍ回（Ｍは２以上の自然数）のＴＨＧ結晶１０の温度調整処理を図５のフローに従って行う場合、以前に求めた３ω出力Ｐ０の最大値は、各回の初期設定時にリセットされる。同様に、１〜Ｍ回のＳＨＧ結晶９の温度調整処理を図６のフローに従って行う場合、以前に求めた３ω出力Ｐ０の最大値は、各回の初期設定時にリセットされる。
【００８２】
また、ＴＨＧ結晶１０の温度調整処理を複数回繰り返す場合、２回目以降の温度調整処理の際に、ＴＨＧ結晶温度Ｔ２の最高温度をＴ２＝Ｔ２＿ｍａｘ−Ｔｘとし、最低温度をＴ２＿ｍｉｎ＋Ｔｘとしてもよい。これにより、３ω出力Ｐ０が最大出力となるＴＨＧ結晶温度Ｔ２を探す際の温度スキャン範囲を狭めることができる。ここでのＴｘは、例えばＴｘ＝（Ｔ２＿ｍａｘ−Ｔ２＿ｍｉｎ）／４である。
【００８３】
同様に、ＳＨＧ結晶９の温度調整処理を複数回繰り返す場合、２回目以降の温度調整処理の際に、ＳＨＧ結晶温度Ｔ１の最高温度をＴ１＝Ｔ１＿ｍａｘ−Ｔｙとし、最低温度をＴ１＿ｍｉｎ＋Ｔｙとしてもよい。これにより、３ω出力Ｐ０が最大出力となるＳＨＧ結晶温度Ｔ１を探す際の温度スキャン範囲を狭めることができる。ここでのＴｙは、例えばＴｙ＝（Ｔ１＿ｍａｘ−Ｔ１＿ｍｉｎ）／４である。
【００８４】
このように、本実施の形態では、ＵＶレーザ出力が規定値より低下した場合には、ＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が最大となるよう、３ω出力Ｐ０に基づいて、ＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０の結晶温度が調整される。
【００８５】
図７は、非線形結晶における３ω出力の温度依存性を説明するための図である。図７では横軸が非線形結晶の結晶温度（ＳＨＧ結晶／ＴＨＧ結晶温度）であり、縦軸が３ω出力である。
【００８６】
本実施の形態では、ＳＨＧ結晶９の結晶温度を一定値に固定した状態でＴＨＧ結晶１０の結晶温度のみ変化させて、ＵＶ出力（３ω出力Ｐ０）が最大となるＴＨＧ結晶１０の結晶温度を導出する。その後、導出したＴＨＧ結晶１０の結晶温度を一定値に固定した状態でＳＨＧ結晶９の結晶温度のみ変化させて、ＵＶ出力が最大となるＳＨＧ結晶９の結晶温度を探す。この後、一方の非線形結晶に対しては導出済みの結晶温度に固定し、他方の非線形結晶に対しては、３ω出力Ｐ０が最大となる結晶温度を導出する処理を繰り返す。
【００８７】
つぎに、非線形結晶と結晶ホルダの構成について説明する。図８は、非線形結晶と結晶ホルダの構成を示す図である。ＳＨＧ結晶９やＴＨＧ結晶１０などの非線形結晶６３は、筐体としての結晶ホルダ６４内に格納されている。そして、結晶ホルダ６４の外壁とペルチェ素子６２とが接するように、ペルチェ素子６２が配置されている。また、ペルチェ素子６２とヒートシンク６１とが接するように、ヒートシンク６１が配置されている。
【００８８】
レーザ発振器１０１では、ＳＨＧ結晶９用の結晶ホルダ６４、ペルチェ素子６２、ヒートシンク６１と、ＴＨＧ結晶１０用の結晶ホルダ６４、ペルチェ素子６２、ヒートシンク６１と、が配置されており、ＳＨＧ結晶９とＴＨＧ結晶１０とは別々に温度制御される。
【００８９】
例えば、ＳＨＧ結晶９の温度調整を行う際には、ＳＨＧ温調器１７がＳＨＧ用のペルチェ素子６２に電流を流す。ＳＨＧ温調器１７は、ＳＨＧ結晶９の温度を上げる場合と下げる場合とで、ペルチェ素子６２に流す電流の極性を逆転させる。同様に、ＴＨＧ結晶１０の温度調整を行う際には、ＴＨＧ温調器１８がＴＨＧ用のペルチェ素子６２に電流を流す。ＴＨＧ温調器１８は、ＴＨＧ結晶１０の温度を上げる場合と下げる場合とで、ペルチェ素子６２に流す電流の極性を逆転させる。
【００９０】
非線形結晶６３は、長時間の使用により、焼き付きが進む。そして、焼き付きが進むにつれて、非線形結晶６３内におけるレーザビーム通過点の結晶温度が上昇する。本実施の形態では、レーザビーム通過点の結晶温度が最適化されるように、結晶ホルダ６４の温度が調整される。
【００９１】
図９は、実施の形態１に係る温度調整に伴う３ω出力の変化を説明するための図である。図９において、横軸はレーザビーム（ＵＶレーザＬ３）の発振時間であり、縦軸は３ω出力である。図９に示すように、３ω出力Ｐ０の出力変化特性Ｐｘは、発振時間に伴って変化する。
【００９２】
非線形結晶であるＳＨＧ結晶９およびＴＨＧ結晶１０の使用開始時には、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１〜最大許容値Ｐ２の範囲内である。このときの非線形結晶６３は、焼き付きの起こっていない状態５０である。
【００９３】
非線形結晶を使用し続けると、３ω出力Ｐ０が低くなる。そして、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、３ω出力Ｐ０は、最小許容値Ｐ５〜最大許容値Ｐ２の範囲内に回復する（ＳＴ３１）。このときの非線形結晶６３は、少しだけ焼き付きが起こっている状態５１である。
【００９４】
この後、さらに非線形結晶を使用し続けると、再び３ω出力Ｐ０が低くなる。そして、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、３ω出力Ｐ０は、最小許容値Ｐ５〜最大許容値Ｐ２の範囲内に回復する（ＳＴ３２）。このときの非線形結晶６３は、さらに焼き付きが進んだ状態５２である。
【００９５】
この後、さらに非線形結晶を使用し続けると、再び３ω出力Ｐ０が低くなる。そして、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、３ω出力Ｐ０は、最小許容値Ｐ５〜最大許容値Ｐ２の範囲内に回復する（ＳＴ３３）。このときの非線形結晶６３は、さらに焼き付きが進んだ状態５３である。
【００９６】
このようにして、非線形結晶の温度調整による３ω出力Ｐ０の回復が、複数回繰り返されると、非線形結晶を温度調整しても３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５まで回復しなくなる場合がある。この場合に、非線形結晶は寿命となり交換される。なお、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１まで回復しなくなった場合に、非線形結晶の寿命と判断して交換してもよい。また、３ω出力Ｐ０が最大許容値Ｐ２よりも大きくなった場合には、３ω出力Ｐ０が出力過多であるので、電流調整フローが行われる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、外部シャッタ１２が閉じている間にＵＶレーザＬ３の３ω出力Ｐ０を測定したが、外部シャッタ１２が開いている間にＵＶレーザＬ３の３ω出力Ｐ０を測定してもよい。この場合、ＵＶレーザＬ３の光路上にフォトダイオード等の光電素子を設けておく。これにより、外部シャッタ１２が開いている間（ＵＶレーザＬ３をレーザ発振器１０１外に出力している間）に、ＵＶレーザ出力を計測することができる。この構成により、常時ＵＶレーザ出力を監視できるので、ＵＶレーザ出力の低下を迅速に検知して非線形結晶の温度調整を迅速に行うことが可能となる。
【００９８】
また、レーザ発振器１０１で生成する高調波レーザは、グリーンレーザＬ２やＵＶレーザＬ３に限らない。レーザ発振器１０１は、赤外レーザＬ１を用いてＸ倍波レーザ（Ｘは２以上の自然数）を生成してもよい。この場合、レーザ発振器１０１内には、Ｘ倍波レーザを生成する非線形結晶と、この非線形結晶の温度調整を行う温調器と、を配置しておく。
【００９９】
この場合、演算部１９は、最下流に配置されている非線形結晶から出力される高調波レーザのレーザ出力（最下流レーザ出力）に基づいて、非線形結晶の温度調整を行なう。
演算部１９は、最下流レーザ出力が所望値（例えば、最小許容値Ｐ１，Ｐ５）よりも小さくなった場合に、下流側に配置されている温調器から順番に、非線形結晶の温度調整を行わせる。また、最小許容値がＰ１，Ｐ５，Ｐ７の大小関係は、上述した関係に限らない。例えば、最小許容値をＰ１＝Ｐ５＝Ｐ７としてもよい。
【０１００】
このように実施の形態１によれば、非線形結晶の使用中に３ω出力Ｐ０が低下した場合であっても、非線形結晶の温度調整を行うので、波長変換効率を改善し、非線形結晶のビーム通過点における利用可能時間（波長変換時間）を伸ばすことができる。これにより、３ω出力Ｐ０を最小許容値Ｐ１まで回復させることができ、その結果、長期に渡って波長変換効率を高効率に維持することが可能になる。したがって、レーザ発振器１０１の発振器寿命が長くなる。
【０１０１】
また、非線形結晶の温度調整を行う際には、下流側のＴＨＧ結晶１０から先に温度調整を行うので、効率良く温度調整を行うことが可能となる。また、非線形結晶の温度調整を行う際には、ＴＨＧ結晶１０の温度調整とＳＨＧ結晶９の温度調整とを順番に複数回繰り返すので、ＴＨＧ結晶１０とＳＨＧ結晶９を適切な温度に調整することが可能となる。したがって、所望の３ω出力Ｐ０を確保することが可能となる。また、３ω出力Ｐ０が所定値よりも大きい場合には、ＬＤ４へのＬＤ電流を調整するので、無駄な電力消費を防止することが可能となる。
【０１０２】
実施の形態２．
つぎに、図１０〜図１２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、非線形結晶を温度調整しても３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５まで回復しない場合に、非線形結晶内のレーザビーム通過点を移動させる。
【０１０３】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るレーザ発振器の構成を示す図である。図１０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１０１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。
【０１０４】
本実施の形態のレーザ発振器１０２は、レーザ発振器１０１が備える構成要素に加えて、ＴＨＧ結晶移動機構１４を備えている。ＴＨＧ結晶移動機構１４は、演算部１９に接続されており、演算部１９からの指示に従ってＴＨＧ結晶１０を移動させる。ＴＨＧ結晶移動機構１４は、ＴＨＧ結晶１０を移動させることによって、非線形結晶内のレーザビーム通過点を移動させる。本実施の形態のＴＨＧ結晶移動機構１４は、ＴＨＧ結晶１０に対して、非線形結晶内のレーザビーム通過点をステップ的に移動させる。
【０１０５】
図１１は、実施の形態２に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。なお、図１１の処理のうち図２（実施の形態１）で説明した処理と同様の処理については、その説明を省略する。
【０１０６】
レーザ発振器１０２は、ＵＶレーザＬ３の出力を開始すると、レーザ発振器１０１と同様の処理手順によって、３ω出力Ｐ０の大きさ判定、電流調整フロー、非線形結晶の温度調整、ω出力Ｐの大きさ判定などを行う。具体的には、図１１に示すステップＳ８００〜Ｓ８９０の処理は、図２に示したステップＳ１００〜１９０の処理と同様の処理手順によって行われる。
【０１０７】
演算部１９は、３ωパワーモニタ１３で計測された３ω出力Ｐ０の大きさを判定する（ステップＳ８８０）。この場合において、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５よりも小さい場合（ステップＳ８８０、Ｐ０＜Ｐ５）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力不足であると判定する。そして、演算部１９は、ＴＨＧ結晶移動機構１４にレーザビーム通過点の移動指示を行う。
【０１０８】
ＴＨＧ結晶移動機構１４は、演算部１９からの指示に従って、非線形結晶（ＴＨＧ結晶１０）のレーザビーム通過点（ポイント）を移動させる（ステップＳ９００）。ＴＨＧ結晶移動機構１４は、非線形結晶内のレーザビーム通過点をステップ的に移動させるため、レーザビーム通過点を所定距離だけ移動させる。
【０１０９】
そして、演算部１９は、非線形結晶の使用ポイント数（ステップ移動の回数）ＮをＮ＝Ｎ＋１にする（ステップＳ９１０）。ここでのＮは自然数である。また、非線形結晶使用ポイント数は、レーザビーム通過点の移動回数であり、ＴＨＧ結晶１０は所定回数までレーザビーム通過点を移動可能である。
【０１１０】
この後、演算部１９は、非線形結晶の温度調整を行うよう、ＳＨＧ温調器１７およびＴＨＧ温調器１８に指示を送る。これにより、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８が、それぞれＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０の温度調整を行う。例えば、図４で説明した処理手順によって非線形結晶（ＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０）の温度調整が行われる（ステップＳ９２０）。
【０１１１】
非線形結晶の温度調整が行われた後、３ωパワーモニタ１３でＵＶレーザＬ３のＵＶレーザ出力が計測される。そして、３ωパワーモニタ１３で計測されたＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が制御装置２０の演算部１９に送られる。
【０１１２】
演算部１９は、３ωパワーモニタ１３で計測された３ω出力Ｐ０の大きさを判定する（ステップＳ９３０）。ここでのＵＶレーザ出力の許容範囲は、Ｐ７以上かつＰ２以下（最小許容値がＰ７で最大許容値がＰ２）であるとする。最小許容値のＰ７は、最小許容値のＰ５よりも少し大きな値である。これにより、レーザビーム通過点の移動前よりも、少し厳しい条件で３ω出力Ｐ０が許容範囲内であるか否かの判定を行うことが可能となる。
【０１１３】
Ｐ０がこの許容範囲内であれば（ステップＳ９３０、Ｐ７≦Ｐ０≦Ｐ２）、演算部１９は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される（ステップＳ１１０）。
【０１１４】
また、３ω出力Ｐ０が最大許容値Ｐ２よりも大きい場合（ステップＳ９３０、Ｐ０＞Ｐ２）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力過多であると判定する。そして、演算部１９は、電流調整フローを行う（ステップＳ９４０）。ここでの電流調整フローは、ステップＳ１２０の処理フローと同様の処理フローである。
【０１１５】
レーザ発振器１０２では、３ω出力Ｐ０がＰ０≦Ｐ２となるまで、ステップＳ９３０，Ｓ９４０の処理が繰り返される。そして、３ω出力Ｐ０がＰ７≦Ｐ０≦Ｐ２となると、ステップＳ１１０の処理が行われる。
【０１１６】
３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ７よりも小さい場合（ステップＳ９３０、Ｐ０＜Ｐ７）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力不足であると判定する。この場合、演算部１９は、非線形結晶の使用ポイント数が、ポイント数の上限値を超えたか否かを判定する（ステップＳ９５０）。
【０１１７】
例えば、非線形結晶に対して、レーザビーム通過点をＮｘ回まで移動可能な場合、ポイント数の上限値はＮｘ（例えば９回）となる。この場合、演算部１９は、非線形結晶の使用ポイント数Ｎと、ポイント数の上限値Ｎｘと、を比較する。
【０１１８】
非線形結晶の使用ポイント数Ｎがポイント数の上限値Ｎｘ以下の場合（ステップＳ９５０、Ｎ≦Ｎｘ）、レーザ発振器１０２は、Ｎ＞ＮｘとなるまでステップＳ９００〜Ｓ９５０までの処理を繰り返す。
【０１１９】
この場合において、ステップＳ９３０の処理でＰ７≦Ｐ０≦Ｐ２となれば、表示装置などに「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される（ステップＳ１１０）。また、Ｐ０＞Ｐ２となれば、電流調整フローが行われる（ステップＳ９４０）。非線形結晶の使用ポイント数Ｎがポイント数の上限値Ｎｘよりも大きくなると（ステップＳ９５０、Ｎ＞Ｎｘ）、表示装置などに「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される（ステップＳ９６０）。そして、ＳＨＧ結晶９やＴＨＧ結晶１０の交換が行われる。
【０１２０】
図１２は、実施の形態２に係る温度調整に伴う３ω出力の変化を説明するための図である。図１２において、横軸はレーザビーム（ＵＶレーザＬ３）の発振時間であり、縦軸は３ω出力である。なお、図９に示した出力変化特性Ｐｘ、非線形結晶６３の状態５０〜５３と同様の出力変化特性Ｐｘ、非線形結晶６３の状態５０〜５３については、重複する説明を省略する。
【０１２１】
非線形結晶であるＳＨＧ結晶９およびＴＨＧ結晶１０の使用開始時には、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１〜最大許容値Ｐ２の範囲内である。この後、非線形結晶を使用し続けると、３ω出力Ｐ０が低くなる。そして、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ１よりも小さくなると、非線形結晶が温度調整され、これにより、３ω出力Ｐ０は、最小許容値Ｐ５〜最大許容値Ｐ２の範囲内に回復する。非線形結晶では、ＵＶレーザＬ３の出力、非線形結晶の温度調整が繰り返される（ＳＴ３１〜ＳＴ３３）。これにより、非線形結晶６３は、焼き付きが進み、状態５０〜５３まで変化する。
【０１２２】
このようにして、非線形結晶の温度調整による３ω出力Ｐ０の回復が、複数回繰り返されると、非線形結晶を温度調整しても３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５まで回復しなくなる場合がある。この場合に、本実施の形態では、レーザビーム通過点の移動処理が行われる。これにより、３ω出力Ｐ０は、最小許容値Ｐ７〜最大許容値Ｐ２の範囲内に回復する（ＳＴ３４）。これにより、非線形結晶６３のうちレーザビーム通過点は、焼き付きの起こっていない状態５４となる。このときの３ω出力Ｐ０の変化特性は、ＳＴ３３までは出力変化特性Ｐｘと同様の特性を示し、その後、ＳＴ３４の処理から出力変化特性Ｐｙ（移動による回復）となる。
【０１２３】
本実施の形態では、非線形結晶の温度調整処理と、非線形結晶を温度調整しても３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５まで回復しなくなった場合にレーザビーム通過点を移動させる処理と、が繰り返し行われる。
【０１２４】
なお、本実施の形態では、非線形結晶内のレーザビーム通過点をステップ的に移動させる場合について説明したが、ＴＨＧ結晶移動機構１４は、ＴＨＧ結晶１０に対して非線形結晶内のレーザビーム通過点を連続的に移動させてもよい。この場合、レーザビーム通過点を移動させながら、ＵＶレーザＬ３の出力が行われる。
【０１２５】
このように実施の形態２によれば、非線形結晶の温度調整を行なっても３ω出力Ｐ０を所望値まで回復できない場合に、レーザビーム通過点を移動させるので、３ω出力Ｐ０を所望値まで回復することが可能となる。したがって、長期に渡って波長変換効率を高効率に維持することが可能になる。
【０１２６】
実施の形態３．
つぎに、図１３を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、レーザビーム通過点を移動させる際に、所定回数に渡って移動させても３ω出力Ｐ０が所望値まで回復できなければ、自動出力調整を中止する。
【０１２７】
本実施の形態では、実施の形態２で説明したレーザ発振器１０２を用いてＵＶレーザＬ３の自動出力調整を行う。本実施の形態のレーザ発振器１０２は、実施の形態２で説明したレーザ発振器１０２と比べて演算部１９の動作（ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８への指示）が異なる。
【０１２８】
図１３は、実施の形態３に係るレーザ発振器の動作手順を示すフローチャートである。なお、図１３の処理のうち図２（実施の形態１）で説明した処理と同様の処理、図１１（実施の形態２）で説明した処理と同様の処理、については、その説明を省略する。
【０１２９】
レーザ発振器１０２は、ＵＶレーザＬ３の出力を開始すると、レーザ発振器１０１と同様の処理手順によって、３ω出力Ｐ０の大きさ判定、電流調整フロー、非線形結晶の温度調整、ω出力Ｐの大きさ判定などを行う。具体的には、図１３に示すステップＳ８００〜Ｓ８９０の処理は、図２に示したステップＳ１００〜１９０の処理と同様の処理手順によって行われる。
【０１３０】
演算部１９は、３ωパワーモニタ１３で計測された３ω出力Ｐ０の大きさを判定する（ステップＳ８８０）。この場合において、３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ５よりも小さい場合（ステップＳ８８０、Ｐ０＜Ｐ５）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力不足であると判定する。そして、連続移動回数を初期化（ｎ＝０）する（ステップＳ８９５）。ここでの連続移動回数は、３ω出力Ｐ０を所望値まで回復させるまでにレーザビーム通過点を移動させた回数である。
【０１３１】
また、演算部１９は、ＴＨＧ結晶移動機構１４にレーザビーム通過点の移動指示を行う。ＴＨＧ結晶移動機構１４は、演算部１９からの指示に従って、非線形結晶（ＴＨＧ結晶１０）のレーザビーム通過点（ポイント）を移動させる（ステップＳ９００）。
【０１３２】
そして、演算部１９は、連続移動回数ｎをｎ＝ｎ＋１にし、非線形結晶の使用ポイント数ＮをＮ＝Ｎ＋１にする（ステップＳ９０５）。この後、演算部１９は、非線形結晶の温度調整を行うよう、ＳＨＧ温調器１７およびＴＨＧ温調器１８に指示を送る。これにより、ＳＨＧ温調器１７、ＴＨＧ温調器１８が、それぞれＳＨＧ結晶９、ＴＨＧ結晶１０の温度調整を行う。例えば、図４で説明した処理手順によって非線形結晶の温度調整が行われる（ステップＳ９２０）。
【０１３３】
非線形結晶の温度調整が行われた後、３ωパワーモニタ１３でＵＶレーザＬ３のＵＶレーザ出力が計測される。そして、３ωパワーモニタ１３で計測されたＵＶレーザ出力（３ω出力Ｐ０）が制御装置２０の演算部１９に送られる。
【０１３４】
演算部１９は、３ωパワーモニタ１３で計測された３ω出力Ｐ０の大きさを判定する（ステップＳ９３０）。ここでのＵＶレーザ出力の許容範囲は、Ｐ７以上かつＰ２以下であるとする。
【０１３５】
Ｐ０がこの許容範囲内であれば（ステップＳ９３０、Ｐ７≦Ｐ０≦Ｐ２）、演算部１９は、自動出力調整が不要であると判定する。この場合、表示装置などに、「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される（ステップＳ１１０）。
【０１３６】
また、３ω出力Ｐ０が最大許容値Ｐ２よりも大きい場合（ステップＳ９３０、Ｐ０＞Ｐ２）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力過多であると判定する。そして、演算部１９は、電流調整フローを行う（ステップＳ９４０）。ここでの電流調整フローは、ステップＳ１２０の処理フローと同様の処理フローである。
【０１３７】
レーザ発振器１０２では、３ω出力Ｐ０がＰ０≦Ｐ２となるまで、ステップＳ９３０，Ｓ９４０の処理が繰り返される。そして、３ω出力Ｐ０がＰ７≦Ｐ０≦Ｐ２となると、ステップＳ１１０の処理が行われる。
【０１３８】
３ω出力Ｐ０が最小許容値Ｐ７よりも小さい場合（ステップＳ９３０、Ｐ０＜Ｐ７）、演算部１９は、３ω出力Ｐ０が出力不足であると判定する。この場合、演算部１９は、非線形結晶の使用ポイント数が、ポイント数の上限値Ｎｘを超えたか否かを判定する（ステップＳ９５０）。換言すると、演算部１９は、非線形結晶の使用ポイント数Ｎと、ポイント数の上限値Ｎｘと、を比較する。
【０１３９】
非線形結晶の使用ポイント数Ｎがポイント数の上限値Ｎｘ以下の場合（ステップＳ９５０、Ｎ≦Ｎｘ）、演算部１９は、連続移動回数ｎが連続移動回数の上限値を超えたか否かを判定する（ステップＳ９５５）。
【０１４０】
例えば、非線形結晶に対して、レーザビーム通過点をｎ０回まで許可する場合、連続移動回数の上限値はｎ０（例えば３回）となる。この場合、演算部１９は、連続移動回数ｎと、連続移動回数の上限値ｎ０と、を比較する。レーザ発振器１０２は、ｎ＞ｎ０となるまでステップＳ９００〜Ｓ９５５までの処理を繰り返す。
【０１４１】
この場合において、ステップＳ９３０の処理でＰ７≦Ｐ０≦Ｐ２となれば、表示装置などに「自動出力調整完了」などのメッセージが表示される（ステップＳ１１０）。また、Ｐ０＞Ｐ２となれば、電流調整フローが行われる（ステップＳ９４０）。また、Ｎ＞Ｎｘとなれば、表示装置などに「発振器寿命、交換」などのメッセージが表示される（ステップＳ９６０）。
【０１４２】
連続移動回数ｎが連続移動回数の上限値ｎ０よりも大きくなると（ステップＳ９７０、ｎ＞ｎ０）、表示装置などに「自動出力調整未完」などのメッセージが表示される（ステップＳ９７０）。そして、ＵＶレーザＬ３の自動出力調整が中止される。
【０１４３】
この後、必要に応じて図１３で説明したフローが最初から開始される。このとき、非線形結晶の使用ポイント数Ｎは、初期化されることなく、前回までにカウントされた使用ポイント数Ｎをそのまま用いる。一方、連続移動回数ｎは、ステップＳ８９５で初期化（ｎ＝０）された後、カウントが開始される。
【０１４４】
このように実施の形態３によれば、連続移動回数の上限値ｎ０回まで非線形結晶の温度調整を行なっても３ω出力Ｐ０を所望値まで回復できない場合に、ＵＶレーザＬ３の自動出力調整を一旦中止にするので、３ω出力Ｐ０の回復見込みが少ない場合の自動出力調整を回避できる。したがって、効率良くＵＶレーザＬ３の自動出力調整と非線形結晶の交換処理とを行うことが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
以上のように、本発明に係る高調波レーザ発振器は、非線形結晶を用いた高調波レーザの出力に適している。
【符号の説明】
【０１４６】
１  ωパワーモニタ
５  ＹＡＧロッド
６  Ｑスイッチ
９  ＳＨＧ結晶
１０  ＴＨＧ結晶
１３  ３ωパワーモニタ
１４  ＴＨＧ結晶移動機構
１５  ＬＤ電源
１７  ＳＨＧ温調器
１８  ＴＨＧ温調器
１９  演算部
２０  制御装置
６３  非線形結晶
１０１，１０２  レーザ発振器
Ｌ１  赤外レーザ
Ｌ２  グリーンレーザ
Ｌ３  ＵＶレーザ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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