(57)【要約】【課題】  フェムト秒レーザーの出力を安定化させる。【解決方法】再生増幅器と光検出器と制御部分と可変減衰器を有するフェムト秒レーザー装置において、可変減衰器は再生増幅器の出力光を制御できるように設置され、該光検出器は該再生増幅器と該可変減衰器の間に設置されており、該光検出器は該再生増幅器の出力光を検出し検出結果を制御部分に伝送し、該制御部分は所定の目標値と該検出結果との差に応じて該可変減衰を制御して出力を安定させるレーザー装置を提供する。【選択図】  図１
2006303235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生増幅器と光検出器と制御部分と可変減衰器を有するフェムト秒レーザー装置において、可変減衰器は再生増幅器の出力光を制御できるように設置され、該光検出器は該再生増幅器と該可変減衰器の間に設置されており、該光検出器は該再生増幅器の出力光を検出し検出結果をパワーコントローラに伝送し、該パワーコントローラは所定の目標値と該検出結果との差に応じて該可変減衰を制御して出力を安定させるレーザー装置。
【請求項２】
再生増幅器と光検出器と制御部分と可変減衰器を有するフェムト秒レーザー装置において、可変減衰器は再生増幅器の出力光を制御できるように設置され、該光検出器は該再生増幅器の後側に設置されており、該光検出器は該再生増幅器の出力光を検出し検出結果をパワーコントローラに伝送し、該パワーコントローラは所定の目標値と該検出結果との差に応じて該可変減衰を制御して出力を安定させるレーザー装置。
【請求項３】
再生増幅器と第１の光検出器と第２の光検出器とパワーコントローラとタイミングコントローラとを有するフェムト秒レーザー装置において、再生増幅器内の光共振器から出力された光の一部を取り出すミラーにより反射された光は該第１の光検出器と該第２の光検出器に入射し、該第１の光検出器は該光共振器の出力光の強度を検出し検出結果を該パワーコントローラに伝送し、該第２の光検出器は該光共振器の出力光の波形を検出し検出結果を該タイミングコントローラに伝送し、該タイミングコントローラは該第１と第２の検出器の検出結果から、該再生増幅器内の共振器内を往復する最大の光パルスを出力するように光パルスの切り出しタイミングを設定することにより出力を安定させるレーザー装置。
【請求項４】
タイミング制御部は以下の手順を少なくとも１回行って切り出しタイミングを設定する請求項３に記載の装置。
（１）波形をキャプチャし、順に第１、第２、第３のピークを取得し、第２のピークに対し前のピークを第１のピーク、後のピークを第３のピークとする。
（２）ピークの大きさが（第１のピーク）＞（第３のピーク）であるときは切り出しタイミングを遅らせる。
（３）ピークの大きさが（第１のピーク）＜（第３のピーク）であるときは切り出しタイミングを進ませる。
（４）（２）、（３）に該当しないときは第２のピークをメモリに保存しタイミングを記録する。
【請求項５】
タイミング制御部は以下の手順を行って切り出しタイミングを設定する請求項４に記載の装置。
（５）切り出しタイミングを初期値より複数パルス分前にずらして請求項４の（１）〜（４）を繰り返す。
【請求項６】
タイミング制御部分は以下の手順を行って切り出しタイミングを設定する請求項３に記載の装置。
（６）切り出しタイミングを初期値より複数パルス分後にずらして請求項４の（１）〜（４）を繰り返す。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項に記載の装置において、再生増幅器へ光を導入する励起光源の波長変換前の出力光強度を検出する第４の光検出器と、励起光源の出力光強度を検出する第５の光検出器を有し、該第４、第５の光検出器のうち少なくともいずれかの光検出器で検出した光強度から目標値とのずれを計算し、ずれの分のＬＤ電流を変換して出力を安定化させたレーザー装置。
【請求項８】
励起レーザー光源、シードレーザー光源、再生増幅器を有するフェムト秒レーザー装置であって、ＬＤ電流、再生増幅器においてフェムト光の注入、切り出しタイミング、を最適化する統合型制御によって出力を安定化させたフェムト秒レーザー装置。
【請求項９】
励起光源の反射ミラー、基本波温度、ＳＨＧ温度、ポッケルスセル電圧、シードレーザー光源の光軸、フェムト光強度、再生増幅器の光学系の温度を最適化する統合型制御を行う請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
再生増幅器を有し該再生増幅器の出力光を可変減衰器で減衰させて出力光強度を制御するフェムト秒レーザー装置の出力を安定化させる方法であって、再生増幅器の出力光強度を検出し、任意の出力光強度が得られるように可変減衰器のロスと該検出した光強度から該可変減衰器の減衰率を設定する方法。
【請求項１１】
再生増幅器と第１の光検出器と第２の光検出器と制御部分とを有するフェムト秒レーザー装置の出力を安定化させる方法であって、再生増幅器内の光共振器から出力された光の強度を該第１の光検出器で検出し、出力光の波形を第２の光検出器で検出し、これらの検出結果を該制御部分に伝送し、該制御部分は該第１と第２の検出器の検出結果から、所定の方法で該再生増幅器内の共振器内を往復する最大の光パルスを出力するように光パルスの切り出しタイミングを設定することにより出力を安定させる方法。
【請求項１２】
タイミング制御部は以下の手順を少なくとも１回行って切り出しタイミングを設定する請求項１１に記載の方法。
（１）波形をキャプチャし、順に第１、第２、第３のピークを取得し、第２のピークに対し前のピークを第１のピーク、後のピークを第３のピークとする。
（２）ピークの大きさが（第１のピーク）＞（第３のピーク）であるときは切り出しタイミングを遅らせる。
（３）ピークの大きさが（第１のピーク）＜（第３のピーク）であるときは切り出しタイミングを進ませる。
（４）（２）、（３）に該当しないときは第２のピークをメモリに保存しタイミングを記録する。
【請求項１３】
タイミング制御部は以下の手順を行って切り出しタイミングを設定する請求項１２に記載の方法。
（５）切り出しタイミングを初期値より１から複数パルス分前にずらして請求項１２の（１）〜（４）を繰り返す。
【請求項１４】
タイミング制御部は以下の手順を行って切り出しタイミングを設定する請求項５に記載の方法。
（６）切り出しタイミングを初期値より１から複数パルス分後にずらして請求項３の（１）〜（４）を繰り返す。
【請求項１５】
請求項１０ないし１３のいずれか１項に記載の方法において、再生増幅器へ光を導入する励起光源の波長変換前の出力光強度を検出する第４の光検出器と、励起光源の出力光強度を検出する第５の光検出器のうち少なくともいずれかの光検出器で検出した光強度から目標値とのずれを計算し、ずれの分のＬＤ電流を変換して出力を安定化させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は出力の安定化を図ったフェムト秒レーザー装置に関し、特に再生増幅器での出力の安定化に関する装置および方法である。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光のパルス幅がフェムト秒のオーダーのいわゆるフェムト秒レーザー光はパルス幅が小さくエネルギー密度が非常に高い。このため近年では加工に用いられる場合が多い。これは加工部周辺に熱的影響がなく、また蒸散のため飛散物等が発生しないなど多くの利点を有している。
【０００３】
従って近年ではフェムト秒レーザーが加工装置に使用されることが多く、そのような装置も製造されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、長時間の使用によってレーザー装置の例えばＬＤ電流、ポッケルスセル電圧、シード光の光軸などのパラメータが最適値からずれるため、目標とする出力が得られなくなることがある。
【０００５】
従来のフェムト秒レーザーでは再生増幅器のゲインを変えることができなかったため、出力は励起光の出力に依存することとなる。また、経時的な変化により励起光の出力レベルは変動する。よってフェムト秒レーザーの出力レベルを初期のレベルに維持するには頻繁に励起用レーザーの駆動電流を調節する必要がある。さらに、再生増幅器の光学部材の損傷、経年変化、湿度変化に伴う特性の変動が原因で、励起用レーザーの出力を上げるだけでは再生増幅器の出力レベルを維持できない場合がある。また、再生増幅器のゲインが大きく低下した場合に、この低下分の出力を励起用レーザーの出力を上げることで補おうとすると再生増幅器への過大入力となり損傷の原因となる。また劣化が急速に進むことにもなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の問題を解決するために、本発明は再生増幅器と光検出器とパワーコントローラとパワーレギュレータを有するフェムト秒レーザー装置において、パワーレギュレータは再生増幅器の出力光を制御できるように設置され、該光検出器は該再生増幅器と該パワーレギュレータの間に設置されており、該光検出器は該再生増幅器の出力光を検出し検出結果をパワーコントローラに伝送し、該パワーコントローラは所定の目標値と該検出結果との差に応じて該パワーレギュレータを制御して出力を安定させるレーザー装置を提供する。これによって再生増幅器の出力光をフィードフォワードで制御することができる。あるいは、該光検出器を再生増幅器の後側に設置し、いわゆるフィードバック制御で行う方法および装置も提供する。
【０００７】
また、再生増幅器と第１の光検出器と第２の光検出器とタイミングコントローラとを有するフェムト秒レーザー装置において、該第１の光検出器は該再生増幅器の出力光の強度を検出し検出結果を該パワーコントローラに伝送し、該第２の光検出器は該再生増幅器の出力光の波形を検出し検出結果を該タイミングコントローラに伝送し、該制御部分は該第１と第２の検出器の検出結果から、該再生増幅器内の共振器内を往復する最大の光パルスを出力するように切り出しタイミングを設定することにより出力を安定させるレーザー装置を提供する。
【０００８】
このような切り出しタイミングの設定として以下の方法を提供する。
（１）波形をキャプチャし、順に第１、第２、第３のピークを取得し、第２のピークに対し前のピークを第１のピーク、後のピークを第３のピークとする。
（２）ピークの大きさが（第１のピーク）＞（第３のピーク）であるときは切り出しタイミングを遅らせる。
（３）ピークの大きさが（第１のピーク）＜（第３のピーク）であるときは切り出しタイミングを進ませる。
（４）（２）、（３）に該当しないときは第２のピークをメモリに保存しタイミングを記録する。
さらに、（５）切り出しタイミングを初期値より１から複数パルス分前にずらして上記（１）〜（４）を繰り返す。
（６）切り出しタイミングを初期値より１から複数パルス分後にずらして上記（１）〜（４）を繰り返す。
【０００９】
これらの装置はさらにＬＤ電流の安定化によって出力を安定化させることができる。上記の方法を装置として実現することにより出力を安定化されたフェムト秒レーザー装置が実現できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により従来困難であった再生増幅器の出力を安定化させることができる。また励起用レーザーと再生増幅器の出力が相互補完することで出力が安定な期間を延長させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によるフェムト秒レーザーの出力の安定化では、再生増幅器においてフィードフォワードによる出力の安定化およびフェムト光の注入及び切り出しタイミングの最適化による出力の安定化を行う。また励起用レーザーの光軸や強度に関するパラメータを最適化することにより出力を安定化させる方法も提案する。
【００１２】
最初に再生増幅器の内のエネルギーの時間変化について説明する。図１１はパルスのパワーの時間的な変化を示したグラフである。シードレーザーを注入してから図の番号３０で示されている領域ではパルスが共振器内を往復するにつれてパワーが大きくなっているが、パワーがピークになってからは、番号３１で示されている領域のように共振器内部のロスのためパワーが減衰する。従って共振器内部でパワーがピークになる時間にパルスを切り出すことによってパワーの最大となるパルス３２を取り出すことができる。しかし、図１１に示したように、パルスの時間変化の包絡線３３、３４で考えると、パルスのパワーは経年変化と共に番号３５で示したようにパワーのピークが移動３５する。よって最初にピークパワーを取り出すタイミングに設定され固定されていると、経年変化でピークがずれたときにパワーが最大値に達していないパルス３６を取り出すことになってしまうため、結果として出力が低下することになる。したがってピークの移動３５の分だけパルスを取り出す（以降パルスの切り出しと表現する）タイミングを変化させることで最大パワーのパルスを取り出すことができる。
【００１３】
次に本発明において、フェムト秒レーザー装置を構成するパワー制御部、タイミング制御部、再生増幅器について説明する。まずパワー制御部は出力光のパワーを制御する部分であり、これは図１、４、７においてＰＤ１〜ＰＤ５つまり第１〜第５の光検出器、ＬＤドライバ２４、パワーレギュレータ３、パワーコントローラ７を有している。第１〜第５の光検出器の出力はパワーコントローラ７に入力される。タイミング制御部は図４に示されているようにタイミングコントローラとだい６の光検出器１１（ＰＤ６）を有し、第６の光検出器１１はタイミングコントローラに接続される。再生増幅器については図４に示したように、ミラーＭ１、Ｍ２、レーザー結晶１６、２つのポッケルスセル（ＰＣ２、ＰＣ３）を有している。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１実施例は再生増幅器においてフィードフォワードにより出力を安定化させる装置である。図１は再生増幅器のブロック図であり、当業者には既知であるがフェムト秒レーザー装置ではシードレーザー１及び励起レーザー１０がリジェン共振器２に入力され、出力光８が可変減衰器３を通過する。以後、他の実施例を含め該可変減衰器３をパワーレギュレータ３と称する。出力光８はリジェン共振器２から出力されると第１のミラー９で一部が取り出され第１の光検出器４に入射する。さらに出力光８はパワーレギュレータ３を通過した後第２のミラー６で一部が取り出され、増幅器の後ろ側に位置する第３の光検出器５に入射する。第１の光検出器４および第３の光検出器５はそれぞれ入射した光に応じた信号をパワーコントローラ７に伝送する。パワーコントローラ７では受け取った信号から適切な制御量を計算しパワーレギュレータ３を制御する。なお図１では第１のミラー９で取り出された光は第１の光検出器４へ入る前にさらに一部が第２の光検出器１１へ導入されているが、本実施例では使用せず第１の光検出器４および第３の光検出器５の信号を用いてパワーレギュレータ３の制御を行う。
【００１５】
つぎに該パワーレギュレータ３を制御する方法を図２を用いて説明する。図の横軸はパワーレギュレータの透過率を表しており縦軸は光強度を表す。ここで、第１の光検出器４で検出した光強度をＰＤ４、第３の光検出器で検出した光強度をＰＤ５とする。まず、事前にパワーレギュレータ３のロスを測定しておく。つまりパワーレギュレータ３の透過率を１００％としたときの光の減衰率、つまりパワーレギュレータ３自身のロスを測定しこれをαとする。よってパワーレギュレータ３の透過率が１００％のときＰＤ４とＰＤ５の間には、ＰＤ５ｍａｘ＝α・ＰＤ４の関係が成り立つ。ここでＰＤ５ｍａｘはパワーレギュレータ３の透過率が１００％の時の第３の光検出器で検出した光強度を表す。
【００１６】
次に目標とする出力をＰｏｕｔとすると、図２よりＰＤ５ｍａｘとの差はβであり、より厳密にはβはＰＤ５ｍａｘに対するＰｏｕｔの比率である。よってＰｏｕｔ＝β・ＰＤ５ｍａｘ＝α・β・ＰＤ４となる。つまりＰＤ４とα、βの値から目標とするパワーレギュレータ３の制御量が計算でき、これによってパワーレギュレータ３の透過率ｘを設定する。
【００１７】
ＰＤ４はキャリブレーションを行ったときからずれている可能性があるので、レーザー動作中は上記の操作を一定時間毎に繰り返すことによって出力を常に安定に保つことができる。また、微小出力に安定させる場合でもＰＤ４は最大出力に近いため測定系はＡＤコンバーターの量子化誤差や熱雑音の影響を最小限にとどめることが出来る。
【実施例２】
【００１８】
本実施例ではさらに別の方法を説明する。図３に示したようにパワーレギュレータ３の透過率を１００％としたときのＰＤ４とＰＤ５とを比較してパワーレギュレータ３自身のロスαを求める。このとき、目標とする出力つまりＰｏｕｔが小さいときはパワーレギュレータで大きく減衰させることになる。よってＰｏｕｔが小さいときはあらかじめ励起光の出力を小さくすることでパワーレギュレータ３を有効に使うことができる。この場合βはＰｏｕｔが含まれるレンジでのＰＤ５とＰｏｕｔとの比で求めることができる。よってＰｏｕｔ＝α・β・ＰＤ４として求めることができ、これによってパワーレギュレータ３の透過率ｘを設定できる。図３ではレンジはｍａｘ、ｍｉｄ、ｍｉｎの３つとしたが、レンジは３つに限定されるものではなく、当業者であれば適宜設定することができる。
【実施例３】
【００１９】
本実施例では再生増幅器においてフェムト光の注入および切り出しタイミングを変化させることによって出力を安定化する方法を説明する。図４は再生増幅器の概略的なブロック図であり、光共振器１８内にレーザー結晶１６、及びポッケルスセル１２、１３およびそれらのドライバー１４、１５が配置されている。増幅されたレーザー光１７はコンプレッサー１９を経由してパワーレギュレータ３を通過する。本ブロック図はフェムト秒レーザーの代表的なブロック図を示しており、コンプレッサー１９は本発明においては本質的に関係ない。
【００２０】
このような構成を有するフェムト秒レーザー装置において、出力光８の一部をミラー９で取り出し、第１の光検出器４と第２の光検出器１１で検出する。このとき第１の光検出器４では光強度を測定し、第２の光検出器１１では波形を測定する。図５（ａ）、（ｂ）は測定した波形を示している。測定した波形のうち強度が最大のピークをＰｋ２０とし、前のピークをＰｒｅＰ２１とし、後のピークをＰｏｓｔＰ２２とする。ここで、図５（ａ）に示したようにピークの大きさがＰｒｅＰ２１＞ＰｏｓｔＰ２２の場合は波形の切り出しタイミングを１ステップ遅らせる。また、図５（ｂ）に示したようにピークの大きさがＰｒｅＰ２１＜ＰｏｓｔＰ２２の場合は波形の切り出しタイミングを１ステップ進める。以後、このような調節をプリポストアジャストループと称することにする。
【００２１】
次にＰｋ２０が最大のパルスとなるように調節する。図６にタイミング調節全体のフローチャートを示した。上記プリポストアジャストループ２３はＳ３からＳ８の各ステップを実行する。次のステップＳ９ではＰｋ２０をメモリに保存しタイミングを記録する。さらにステップＳ１０では切り出しタイミングを１から複数パルス前にずらし、プリポストアジャストループ２３を実行する。その後ステップＳ１１で再度Ｐｋ２０をメモリに保存しタイミングを記録する。ステップＳ１２ではパルスの切り出しタイミングを初期値より１から複数パルス後にずらし、プリポストアジャストループ２３を実行する。ステップＳ１３ではピーク２０を保存しタイミングを記録する。最後にステップＳ１４ではパルスの切り出しタイミングをピークが最大となるタイミングに設定する。このようにしてパルスの切り出しタイミングをピークが最大となるように設定し直すことで出力を安定化させる。このような流れによってフェムト秒レーザー装置においてパルスの切り出しタイミングを調節し、出力の安定化を図ることができる。またこのような各処理をプログラムで実現することにより自動的にタイミング調節を行うことができる。
【実施例４】
【００２２】
本実施例では、フェムト秒レーザー装置において、励起レーザー光源、シードレーザー光源を含めたレーザー装置全体のパラメータを調節することによって、出力が安定した状態を維持しさらにレーザー装置の寿命を延ばす方法を説明する。励起レーザー光原源、シードレーザー光源、再生増幅器を有するフェムト秒レーザー装置のうちパラメータを最適化することにより出力を安定化させると共に装置の寿命を延ばすために、ＬＤ電流、再生増幅器の出力、フェムト光の注入、切り出しタイミングは必須要素である。再生増幅器の出力制御については実施例１で説明した方法を用いることができる。またフェムト光の注入、切り出しタイミングの調節については実施例３の方法を用いることができる。よって、ＬＤ電流の制御を説明する。
【００２３】
図７には励起光レーザーのブロック図を示した。ＬＤ（レーザーダイオード）２５はＬＤドライバ２４によって駆動される。ＬＤドライバ２４の制御には第４の光検出器２６と第５の光検出器２７を用いる。本図ではＳＨＧは２つ設置されており、これらの温度を調節するために温度調節器が設置されている。図に示したようにそれぞれ第１のＳＨＧ温調２８、第２のＳＨＧ温調２９である。本実施例では第４の光検出器２６と第５の光検出器２７を使用し、温度調節器２８、２９は使用しない。図８には制御のフローチャートを示した。最初のステップとして初期設定Ｓ０を行う。この初期設定は励起光レーザーを動作させるために行う操作であり、当業者であれば既知の手順である。次に第４の光検出器２６と第５の光検出器２７で検出した光強度を調べるステップに移る。図８においてＳ１〜Ｓ６は第４、第５の光検出器２６、２７で検出した光が所定の強度より大きいか小さいかを判断するステップである。これら２つの光検出器で検出した光が所定の強度以外、つまりある閾値より大きいかまたは小さい場合はステップ７としてインターロックを動作させる。所定の範囲内であれば駆動方式がＡＣＣかＡＰＣを判断するステップＳ６へ進む。ここで、ＡＰＣであれば次のステップＳ８へ進み、ＡＣＣであれば再度ステップＳ１に進む。ＡＰＣの場合はステップＳ８で第５の光検出器の検出光のパワーを計算する。次のステップＳ９では計算したパワーと目標パワーとのずれを計算する。ステップＳ１０ではステップＳ９で計算したずれを修正するために、ずれの分をＬＤ電流に変換する。最後のステップ１１でずれ分のＬＤ電流を補正する。これは図７においてコントローラ７がＬＤドライバ２４を制御することによって行う。このような手順で励起光レーザー出力の安定化を行う。ここで、第４の光検出器、第５の光検出器のうちいずれか１つを用いて制御を行うこともできる。この場合はステップ５を省略する。
【００２４】
このようにＬＤ電流を制御し、再生増幅器の出力、フェムト光の注入、切り出しタイミングをそれぞれ最適化することによってフェムト秒レーザーの出力を安定化させることができるが、さらに他のパラメータを最適化することによって、装置の寿命を長くすることができるため出力の安定化にも貢献する。これらのパラメータは例えば励起光源の反射ミラー、基本波温度、ＳＨＧ温度、ポッケルスセル電圧、シードレーザー光源の光軸、フェムト光強度、再生増幅器の光学系の温度、ポッケルスセルの電圧である。
【００２５】
ここでポッケルスセル電圧と励起光出力との関係の一例を図９に示した。このグラフよりポッケルス電圧が３〜４．５ｋVの範囲で励起光出力が大きく変化している。よってポッケルス電圧を安定化させることは出力の安定化に寄与することがわかる。
【実施例５】
【００２６】
最後にこれらの実施例を応用して故障診断を行う方法を説明する。図１０は故障診断全体のフローチャートである。まずステップＳ１では装置の現在の設定を記録する。次に各パラメータを読みこむ。さらにステップＳ３では各異常フラグ、警告フラグをクリアし、テップＳ４で励起光源、再生増幅器の自動パワー調節をONにする。これで故障診断を行う準備ができ、以降のステップで故障診断を行う。
【００２７】
ステップＳ７では第１のＳＨＧの温度が所定の範囲内か否かを調べる。これは図７に示した第１のＳＨＧ温調２８を用いて行う。所定の範囲内であれば次のステップへ進み、範囲外であれば異常フラッグをたてるステップＳ８に進む。ステップＳ８で異常フラッグをたてた後はステップＳ９に進む。ステップＳ９では第２のＳＨＧに対して第２のＳＨＧ温調２９を用いて同様の処理を行う。次のステップＳ１１では第４の光検出器２６で検出した光強度と該検出器の最大の光強度を比較する。第４の光検出器２６が最大値より大きければＬＤ電流制御が異常であるのでステップＳ１２に進みＬＤ電流制御異常フラグをたてる。その後ステップ１３へ進む。異常がなければそのまま次のステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では逆に第４の光検出器２６で検出した光強度を最小値と比較する。最小値より小さければ光強度が非常に弱いことになるので、ＬＤ電流制御が異常かもしくは図７に示されているようにＹＡＧレーザーの出力が小さいことになる。よってこの場合はステップＳ１４へ進み、ＬＤまたはＹＡＧ異常フラグを立て、次のステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５からＳ２０までは第５の光検出器２７に対して同様の処理を行う。これらの処理では異常が判断されたときの処理、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０はＡＰＣ１つまり励起光源の制御が異常であることを示す。またＳＨＧの変換効率の異常を示す。
【００２８】
次のステップＳ２１では第６の光検出器２８（図４参照）に対して同様な処理を行う。もし該光検出器の出力が大きければステップＳ２２へ進み、再生増幅器のゲインが過大であることを示すフラグを立てる。次のステップＳ２３では第６の光検出器２８で検出した光強度を最小値を比較し、最小値より小さければステップＳ２４へ進む。該ステップＳ２４では再生増幅器のゲインが異常であることを示すフラグを立てる。次のステップＳ２５では第６の光検出器２８で検出した光と第５の光検出器２７で検出した光の強度の除算を比較する。つまり（第６の光検出器の出力）／（第５の光検出器の出力）を計算する。これが共振器ゲインの下限より小さい場合は再生増幅器の共振器のゲインが低下していることになるのでこのことを示すフラグを立てる。
【００２９】
次にステップＳ２７では第１の光検出器の光強度と該検出器の最大値と比較する。該光強度が最大値より大きければステップＳ２８へ進み、コンプレッサー出力の異常フラグを立て、次のステップＳ２９へ進む。Ｓ２９では該光検出器で検出した光強度と該検出器の最小値を比較する。該検出器の光強度が最小値より小さければステップＳ２０へ進み、コンプレッサー出力の異常フラグを立て、次のステップＳ３１へ進む。Ｓ３１ではコンプレッサーの効率を調べる。これは第１の光検出器の光強度と第６の光検出器で検出した光強度の比をとる。つまり（第１の光検出器の出力）／（第６の光検出器の出力）の計算を行う。この結果、コンプレッサーの効率より小さければステップＳ３２へ進みコンプレッサー効率低下を示すフラグを立てる。
【００３０】
次に、ステップＳ３３では第３の光検出器で検出した光強度と該検出器の最大値を比較する。該検出器で検出した光強度が最大値より大きければ、ステップＳ３４へ進み、ＡＰＣ２つまり再生増幅器の出力が過大であるので、このことを示すフラグを立てる。次のステップＳ３５では同様に第３の光検出器で検出した光強度と該検出器の最小値を比較する。該検出器で検出した光強度が最小値より小さければステップＳ３６に進み、再生増幅器の出力が過小であることを示すフラグを立てる。
【００３１】
このように各パラメータを調べた後、異常フラグがなければ次のステップＳ３９へ進む。異常フラグがあればステップＳ３８へ進み、レーザーを停止して異常箇所を表示する。その後診断終了となる。ステップＳ３９へ進んだ場合は警告フラグがゼロであるか否かを調べる。警告フラグがなければステップＳ４２へ進み、診断開始前の設定に戻す。警告フラグがあればステップＳ４０へ進みタイミング自動調整を行うか否かをユーザーに求める。或いは自動的にタイミング調整を行ってもよい。タイミング調整を行う場合はステップＳ４１へ進み波形をキャプチャする準備ができているかを調べる。できていない場合にはステップＳ４２へ進む。できている場合にはステップＳ４３へ進みタイミング自動調整を行う。その後はステップＳ３に戻り再度診断を行う。
【００３２】
以上のような流れによりフェムト秒レーザー装置を自動的に最適化することができる。これによってレーザー装置の寿命をのばすことができ、よって出力が安定する期間をより長くすることができる。
【００３３】
本発明ではさらに励起光源の反射ミラーの光軸の調整や、シード光源、励起光源、再生増幅器それぞれを結合させる場合に、結合の機械的強度を高くすることでも出力を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】フェムト秒レーザー装置のブロック図である。
【図２】パワーレギュレータの透過率と光強度の関係を示したグラフである。
【図３】パワーレギュレータの透過率と光強度の関係を示したグラフである。
【図４】再生増幅器の概略的なブロック図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）共にパルス波形を示した図である。
【図６】タイミング調節のフローチャートである。
【図７】励起レーザー光源のブロック図である。
【図８】ＬＤ電源の調整を行うフローチャートである。
【図９】ポッケルスセルと励起光出力の関係を示したグラフである。
【図１０】故障診断のフローチャートである。
【図１１】パルスのパワーの時間変化を示したグラフである。
【図１２】パルスのパーの時間変化が経年変化する様子を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１  シードレーザー光源
２  再生増幅器
３  パワーレギュレータ
４  第１の光検出器
５  第３の光検出器
６  第２のミラー
７  パワーコントローラ
８  出力光
９  第１のミラー
１０  励起レーザー光源
１１  第２の光検出器
１２  第２のポッケルスセル
１３  第１のポッケルスセル
１４  第２のポッケルスセルドライバ
１５  第１のポッケルスセルドライバ
１６  シードレーザーヘッド
１７  シードレーザー光
１８  再生増幅器
１９  コンプレッサー
２０  Ｐｋ
２１  ＰｒｅＰ
２２  ＰｏｓｔＰ
２３  プリポストアジャストループ
２４  ＬＤドライバ
２５  レーザーダイオード
２６  第４の光検出器
２７  第５の光検出器
２８  第６の光検出器
２９  タイミングコントローラ
３０  パワーが増幅する領域
３１  パワーが減衰する領域
３２  パワーが最大となるパルス
３３  パルスの時間変化の包絡線（初期設定時）
３４  パルスの時間変化の包絡線（経年変化後）
３５  ピークの移動
【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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