(57)【要約】【課題】  基本波の光軸に対する波長変換結晶の角度調整を可及的に追い込みできるようにすること。【解決手段】  この波長変換結晶ユニット３０は、波長変換結晶１８を固定して収容する結晶ハウジング３２と、光共振器の光軸（光路）に対するこの結晶ハウジング３２の向き（特に波長変換結晶１８の角度）を波長変換結晶１８の中心部を通る互いに直交する水平線および鉛直線を回転軸線として第１および第２の方向θY，θXで調整するための第１および第２の角度調整機構とを有している。ここで、第１の角度調整機構は、回転支持部４６と結晶ハウジング３２との間に構築されている。第２の角度調整機構は、固定支持部６２と回転支持部４６との間に構築されている。【選択図】  図２
2006011287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光共振器内で基本波長を有する第１の光ビームとの非線形相互作用により高調波の第２の光ビームを生成するための波長変換結晶を所定位置で支持する波長変換結晶ユニットであって、
前記波長変換結晶を保持する結晶保持部と、
前記結晶保持部に保持されている前記波長変換結晶の中心部を前記光ビームの光軸と直交して通る第１の直線を回転軸線とする第１の回転方向で前記波長変換結晶の角度を第１の調整感度で調整する第１の角度調整部と、
前記結晶保持部に保持されている前記波長変換結晶の中心部を前記光ビームの光軸および前記第１の直線と直交して通る第２の線を回転軸線とする第２の回転方向で前記波長変換結晶の角度を第２の調整感度で調整する第２の角度調整部と
を有する波長変換結晶ユニット。
【請求項２】
前記第１の調整感度と前記第２の調整感度との差が前記第１の回転方向において前記波長変換結晶の角度に対して前記第２の光ビームの出力が変動する感度と前記第２の回転方向において前記波長変換結晶の角度に対して前記第２の光ビームの出力が変動する感度との差に対応する請求項１に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項３】
前記第１の角度調整部が、前記結晶保持部を前記第１の回転方向で回転可能に支持する回転支持部と、前記第１の回転方向において前記回転支持部に対する前記結晶保持部の相対的な位置を第１のリードで調整するための第１の送りねじ機構とを有し、前記第１の調整感度を前記第１のリードで規定する請求項１または請求項２に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項４】
前記第１の角度調整部が、第１の送りねじ機構による直線移動の変位を前記第１の回転方向における前記結晶保持部の変位に変換するための第１のリンクを有する請求項３に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項５】
前記第１の角度調整部が、前記第１の送りねじ機構の前進送りに抗して弾性変形する第１のバネを有する請求項３または請求項４に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項６】
前記第１の角度調整部が、前記回転支持部に対して前記結晶保持部を所望の位置で締結固定するための第１の締結用ねじを有する請求項３〜５のいずれか一項に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項７】
前記第２の角度調整部が、前記回転支持部を前記第２の回転方向で回転可能に支持するために前記光共振器のベース部材に固定された固定支持部と、前記第２の回転方向において前記固定支持部に対する前記回転支持部の相対的な位置を第２のリードで調整するための第２の送りねじ機構とを有し、前記第２の調整感度を前記第２のリードで規定する請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項８】
前記第２の角度調整部が、第２の送りねじ機構による直線移動の変位を前記第２の回転方向における前記結晶保持部の変位に変換するための第２のリンクを有する請求項７に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項９】
前記第２の角度調整部が、前記第２の送りねじ機構の前進送りに抗して弾性変形する第２のバネを有する請求項７または請求項８に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項１０】
前記第２の角度調整部が、前記回転支持部に対して前記結晶保持部を所望の位置で締結固定するための第２の締結用ねじを有する請求項７〜９のいずれか一項に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項１１】
前記第１の直線が水平線で、前記第２の直線が鉛直線である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項１２】
前記波長変換結晶を温度調節のために加熱または冷却するサーモモジュールを前記波長変換結晶の水平方向片側にほぼ平行に配置する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項１３】
前記サーモモジュールがペルチェ素子を有する請求項１２に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項１４】
一面に開口部を有する断熱性のハウジング内に前記波長変換結晶を収容し、前記開口部に前記温調モジュールを設ける請求項１２または請求項１３に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項１５】
前記波長変換結晶の温度を４５゜Ｃ〜５５゜Ｃの範囲内に保つための結晶温度制御部を有する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の波長変換結晶ユニット。
【請求項１６】
前記結晶温度制御部が前記波長変換結晶の温度を５０゜Ｃ付近に保つ請求項１５に記載の波長変換結晶ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高調波のレーザ光を発生する技術に係わり、より詳細には高調波の光ビームを生成するのに用いる波長変換結晶のユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザは、製造業、特に溶接、切断および表面処理の分野で利用されている。実際、レーザ溶接技術は、高精度および高速の加工を実現できること、被加工物に与える熱歪みが小さいこと、高度の自動化が可能であることから、益々その重要度を増している。現在、レーザ溶接に最も多用されている固体レーザは、波長約１μｍのレーザ光を発生するＹＡＧレーザである。ＹＡＧレーザは母材としてＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）結晶に希土類活性イオン（Ｎｄ3+、Ｙｂ3+等）をドープしたものであり、代表的なＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波長は１０６４ｎｍである。ＹＡＧレーザは、連続発振、パルス発振あるいはＱスイッチによるジャイアントパルス発振で動作可能である。
【０００３】
ところで、レーザ溶接法においては、被溶接材とレーザ光との光学的な結合性が重要である。光学的な結合性が良くないと、反射率が高くなって、レーザエネルギーの吸収率が低下し、良好な溶接接合を得るのが難しい。この点、基本波長（たとえば１０６４ｎｍ）のＹＡＧレーザ光は、銅や金等に対して光学的結合性が良くない。これらの金属に対しては、むしろ第２高調波（５３２ｎｍ）のＹＡＧレーザ光が高い光学的結合性を有することが知られている。
【０００４】
本出願人は、特許文献１で、第１のＹＡＧレーザにより基本波長（１０６４ｎｍ）のＹＡＧパルスレーザ光を生成するとともに、第２のＹＡＧレーザにより第２高調波（５３２ｎｍ）のＱスイッチレーザ光を生成し、両者を同軸上に重畳して被溶接材に照射する異波長重畳レーザ溶接法を開示している。さらに、本出願人は、ジャインアントパルスではなく（つまりＱスイッチを使用しないで）ロングパルスの高調波レーザ光を生成してレーザ溶接に用いるレーザ溶接装置を提案している。ここで、ロングパルスは可変のパルス幅であり、典型的には１〜３ｍｓである。
【０００５】
一般に、高調波レーザ光を生成する高調波レーザ装置は、光共振器内に活性媒体と一緒に波長変換結晶を配置して光共振器内で基本波長を高調波に変換する方式（共振器内部変換方式）を採用している。この方式は、基本波長の光ビームを光共振器内に閉じ込めたまま高調波の光ビームまたはレーザ光だけを光共振器の外へ取り出す。上記のようなレーザ溶接等のアプリケーションでは、高調波レーザ光の出力またはパワーが溶接加工を左右する溶接条件となる。このため、高調波レーザ光の出力が設定通りになるように光共振器内の光学系を調整する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−２８７９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような波長変換結晶は、光共振器内で基本波長の光ビームと光学的に結合して非線形光学効果により高調波の光ビームを生成する。このため、高調波の出力またはパワーを最適化ないし安定化するうえで、基本波の光軸と波長変換結晶の結晶軸とのアライメントまたは角度調整が重要である。
【０００７】
従来より、光共振器内の所定位置で波長変換結晶を支持する波長変換結晶ユニットには、基本波の光軸に対する波長変換結晶の角度（向き）を調整するための角度調整機構が備わっている。しかしながら、従来の波長変換結晶ユニットにおける角度調整機構は、一方向（一般に水平面内）で波長変換結晶の角度を調整する１軸調整機能しかなかった。このため、調整の追い込みができず、波長変換結晶の角度を最適化するのが難しかった。
【０００８】
また、波長変換結晶は、基本波の光軸となす角度だけでなく温度にも非常に敏感である。この点、従来の波長変換結晶ユニットは、常温たとえば２５゜Ｃ付近で波長変換結晶の温度調整を行っている。しかしながら、常温の温調では、波長変換結晶の温度が周囲温度の影響を受けやすく、結晶温度のわずかな変動が高調波出力の大きな変動を招いていた。
【０００９】
また、従来の波長変換結晶ユニットは、波長変換結晶を温度調整のために加熱または冷却するサーモモジュールたとえばペルチェ素子を波長変換結晶の下に設けて、サーモモジュールの裏面または下面を光共振器のベース部材に熱的に結合させる構成を採っている。しかしながら、このような温調機構のレイアウトは、波長変換結晶の高さ位置を制限し、ひいては光共振器内の他の光学部品の高さ位置まで制限し、さらには上記のような角度調整機構における調整方向（軸）の自由度も制限していた。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、基本波の光軸に対する波長変換結晶の角度調整を可及的に追い込みできるようにした波長変換結晶ユニットを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の別の目的は、基本波の光軸に対する波長変換結晶の角度を容易に最適化できる波長変換結晶ユニットを提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、上記の目的をコンパクトな機構で実現する波長変換結晶ユニットを提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、波長変換結晶が周囲温度から受ける影響を少なくして高調波レーザ光の安定化を図る波長変換結晶ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の波長変換結晶ユニットは、光共振器内で基本波長を有する第１の光ビームとの非線形相互作用により高調波の第２の光ビームを生成するための波長変換結晶を保持する波長変換結晶ユニットであって、前記波長変換結晶を保持する結晶保持部と、前記結晶保持部に保持されている前記波長変換結晶の中心部を前記光ビームの光軸と直交して通る第１の直線を回転軸線とする第１の回転方向で前記波長変換結晶の角度を第１の調整感度で調整する第１の角度調整部と、前記結晶保持部に保持されている前記波長変換結晶の中心部を前記光ビームの光軸および前記第１の直線と直交して通る第２の線を回転軸線とする第２の回転方向で前記波長変換結晶の角度を第２の調整感度で調整する第２の角度調整部とを有する。
【００１５】
上記の構成においては、光ビームの光軸に対する波長変換結晶の角度（向き）を相直交する２つの回転方向でつまり２軸で任意かつ精細に調整することができるので、波長変換結晶の角度を極限まで追い込んで最適化することができる。
【００１６】
本発明の好適な一態様によれば、第１の調整感度と第２の調整感度との差が第１の回転方向において波長変換結晶の角度に対して第２の光ビームの出力が変動する感度と第２の回転方向において波長変換結晶の角度に対して第２の光ビームの出力が変動する感度との差に対応する。この場合、ユーザまたは作業員においては、同じ調整感覚で２軸の高調波出力変動の調整を行えるため、調整の追い込みを迅速かつ容易に行うことかできる。
【００１７】
第１の角度調整部において、好適には、結晶保持部を第１の回転方向で回転可能に支持する回転支持部と、第１の回転方向において回転支持部に対する結晶支持部の相対的な位置を第１のリードで調整するための第１の送りねじ機構とを有し、第１の調整感度を第１のリードで規定する。また、好適には、第１の送りねじ機構による直線移動の変位を第１の回転方向における結晶保持部の変位に変換するための第１のリンクを有する構成や、第１の送りねじ機構の前進送りに抗して弾性変形する第１のバネを有する構成、あるいは回転支持部に対して結晶保持部を所望の位置で締結固定するための第１の締結用ねじを有する構成が採られてよい。
【００１８】
第２の角度調整部においても、好適には、回転支持部を第２の回転方向で回転可能に支持するために光共振器のベース部材に固定された固定支持部と、第２の回転方向において固定支持部に対する回転支持部の相対的な位置を第２のリードで調整するための第２の送りねじ機構とを有し、第２の調整感度を第２のリードで規定する。また、好適には、第２の送りねじ機構による直線移動の変位を第２の回転方向における結晶保持部の変位に変換するための第２のリンクを有する構成や、第２の送りねじ機構の前進送りに抗して弾性変形する第２のバネを有する構成、あるいは回転支持部に対して結晶保持部を所望の位置で締結固定するための第２の締結用ねじを有する構成が採られてよい。
【００１９】
本発明の好適な一態様によれば、第１の直線が水平線で、第２の直線が鉛直線である。また、波長変換結晶を温度調節のために加熱または冷却するサーモモジュールが波長変換結晶の水平方向片側にほぼ平行に配置される。このサーモモジュールはたとえばペルチェ素子で構成されてよい。かかる温調レイアウトは、波長変換結晶の高さ位置を制限しなくて済む。また、一面に開口部を有する断熱性のハウジング内に波長変換結晶を結晶保持部と一緒に収容し、開口部にサーモモジュールを設ける構成も好ましい。このような断熱構造により、周囲への放熱を防止し、光共振器内の温度上昇を抑えることができる。
【００２０】
また、本発明における結晶温度制御部は、波長変換結晶の温度を４５゜Ｃ〜５５゜Ｃの範囲内に、最も好ましくは５０゜Ｃ付近に保つように動作する。このように常温よりも一段高い設定温度での温度調整によれば、波長変換結晶の温度が周囲温度の影響を受けることなく一定値つまり設定温度に安定して維持されるので、温度変動に起因した高調波出力の変動を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の高調波変換結晶ユニットによれば、上記のような構成と作用により、基本波の光軸に対する波長変換結晶の角度調整を可及的に追い込んで高調波の出力を設定通りにすることができる。また、基本波の光軸に対する波長変換結晶の角度を容易に最適化することも可能であり、２軸調整機能をコンパクトな機構で実現することも可能である。さらには、波長変換結晶が周囲温度から受ける影響を少なくして高調波レーザ光の安定化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２３】
図１に、本発明の一実施形態による波形変換結晶ユニットの適応可能な高調波レーザ装置の全体構成を上面図で模式的に示す。この高調波レーザ装置は、ほぼ平坦な上面を有するベースまたは支持台（図１では図示せず）上に折り返し配置型で一対の終端ミラー１０，１２、固体レーザ活性媒体１４、Ｑスイッチ１６、波長変換結晶１８および中間ミラー２０，２２を配置している。
【００２４】
両終端ミラー１０，１２は、中間ミラー２０，２２を介して光学的に向かい合って光共振器を構成している。一方の終端ミラー１０と中間ミラー２０の反射面には、ＹＡＧレーザの基本波（１０６４ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされている。他方の終端ミラー１２の反射面には、基本波（１０６４ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされているだけでなく、第２高調波（５３２ｎｍ）に対して反射性の膜もコーティングされている。中間ミラー２２は、高調波分離出力ミラーであり、その反射面には基本波（１０６４ｎｍ）に対して反射性の膜がコーティングされており、第２高調波（５３２ｎｍ）に対しては透過性の膜がコーティングされている。
【００２５】
活性媒体１４は、たとえばＮd：ＹＡＧロッドからなり、一方の終端ミラー１０と中間ミラー２０との間に配置され、電気光学励起部２４によって光学的にポンピングされる。電気光学励起部２４は、活性媒質１４に向けて励起光を発生するための励起光源（たとえば励起ランプまたはレーザダイオード）を有し、制御部（図示せず）の制御の下で該励起光源を励起電流で点灯駆動することにより、活性媒質１４を持続的または断続的にポンピングする。図示の構成例では電気光学励起部２４からの励起光を活性媒質１４の側面に照射するが、活性媒質１４の端面に照射する方式（端面励起方式）も可能である。活性媒質１４で生成される基本波長の光ビームは、中間ミラー２０，２２を介して両終端ミラー１０，１２の間に閉じ込められて増幅される。このように、両終端ミラー（光共振器）１０，１２、中間ミラー２０，２２、活性媒質１４および電気光学励起部２４によって基本波長（１０６４ｎｍ）の光ビームまたは基本波レーザ光ＬＢを光共振器内に生成するＹＡＧレーザ発振器が構成されている。
【００２６】
Ｑスイッチ１６は、たとえば音響光学Ｑスイッチからなり、図示しないＱスイッチドライバからの所定の周期で一時中断する高周波電気信号に応動してスイッチング動作する。このＱスイッチング動作により、光共振器内で高周波電気信号が中断する度毎にピークパワーのきわめて高いジャイアントパルスの基本波レーザ光ＬＢが生成される。
【００２７】
波長変換結晶１８は、たとえば角柱状のＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）結晶からなり、高調波分離出力ミラー２２と終端ミラー１２との間に配置され、この光共振器で励起された基本モードに光学的に結合され、基本波長との非線型相互作用により第２高調波（５３２ｎｍ）の光ビームＳＨＧを光共振器の光路上に生成する。
【００２８】
波長変換結晶１８より終端ミラー１２側に出た第２高調波の光ビームＳＨＧは、終端ミラー１２で戻されて、波長変換結晶１８を通り抜ける。波長変換結晶１８より終端ミラー１２の反対側に出た第２高調波の光ビームＳＨＧは、高調波分離出力ミラー２２に入射し、このミラー２２をまっすぐ透過して光共振器の外へ出力されるようになっている。
【００２９】
光共振器の外には、高調波分離出力ミラー２２より取り出された第２高調波の光ビームＳＨＧを被加工物（たとえば被溶接物）Ｗに向けて伝送ないし照射するための光学系として、たとえばミラー２６，２８が設けられている。被加工物Ｗは任意の金属からなるものでよいが、特に銅または金の場合に大なる利点が得られる。
【００３０】
波長変換結晶１８は、この実施形態における波長変換結晶ユニット３０に着脱可能に支持されている。この波長変換結晶ユニット３０は、後述するように、光共振器の光軸つまり基本波の光軸に対する波長変換結晶１８の角度（向き）の最適化を簡単な操作で容易に行える角度調整機構を備えている。
【００３１】
以下、波長変換結晶ユニット３０の構成および作用を詳細に説明する。図２〜図６に、波長変換結晶ユニット３０の構成を示す。図２は縦断面図、図３は左側面図、図４は正面図、図５は背面図、図６は上面図である。
【００３２】
この波長変換結晶ユニット３０は、波長変換結晶１８を固定して収容する結晶ハウジング３２と、光共振器の光軸（光路）に対するこの結晶ハウジング３２の向き（特に波長変換結晶１８の角度）を波長変換結晶１８の中心部を通る互いに直交する水平線および鉛直線を回転軸線として第１および第２の方向で調整するための後述する第１および第２の角度調整機構とを有している。
【００３３】
結晶ハウジング３２は、断熱部材たとえば樹脂からなり、矩形のボックス状に形成され、ハウジング内に設けた熱伝導率の高い材質たとえば銅からなる皿状の結晶ホルダ３４に四角柱またはロッド状の波長変換結晶１８を着脱可能に取付固定している（図２）。結晶ホルダ３４はその結晶取付面を横に向けて配置され、波長変換結晶１８は結晶ハウジング３２内の中心部に配置される。波長変換結晶１８の両端面と対向する結晶ハウジング３２および結晶ホルダ３４の側壁には、光ビーム（ＬＢ，ＳＨＧ）を通すための開口３２ａ，３４ａがそれぞれ形成されている（図６）。
【００３４】
結晶ホルダ３４の裏面には、たとえばペルチェ素子からなるサーモモジュール３６が接続されている。物理的に、サーモモジュール３６は、結晶ハウジング３２の開口部３２ｂに設けられており、放熱面を結晶ハウジング３２内（結晶ホルダ３４）に向け、吸熱面を結晶ハウジング３２の外に向けている（図２、図６）。機能的に、サーモモジュール３６は、ケーブル３８を介して温調用の電源回路（図示せず）に接続されており、該電源回路からの駆動信号に応じて結晶ハウジング３２の外（吸熱面）から熱を吸収して結晶ハウジング３２の中（結晶ホルダ３４）に放熱するように動作する。結晶ホルダ３４には波長変換結晶１８の温度を検出するための温度センサ４０が取り付けられている（図２）。この温度センサ４０の出力信号は信号線（図示せず）を介して温調用の制御部（図示せず）に送られ、該制御部が波長変換結晶１８の温度を設定温度に一致させるように上記電源回路を通じてサーモモジュール３６の吸熱／放熱動作を制御する。
【００３５】
この実施形態では、波長変換結晶１８の温度を常温よりも一段高い４５゜Ｃ〜５５゜Ｃ（最も好ましくは５０゜Ｃ）に設定し、上記のようなサーモモジュール３６、温度センサ４０、制御部および電源回路によりフィードバック式の温度制御が行われる。このように常温よりも一段高い設定温度での温度調整によれば、波長変換結晶１８の温度が周囲温度（通常３５゜Ｃ以下）の影響を受けることなく一定値つまり設定温度に安定して維持される。これにより、温度変動に起因した第２高調波ＳＨＧの出力変動を防止することができる。
【００３６】
しかも、この実施形態では、樹脂製の結晶ハウジング３２により結晶ホルダ３４および波長変換結晶１８を外部から熱的に遮断しているので、大気への放熱を防止し、共振器内の温度上昇を抑えることができる。また、サーモモジュール３６は、波長変換結晶１８の横つまり水平方向片側に配置されるため、レイアウトの面で波長変換結晶１８の高さ位置を制限することがない。
【００３７】
結晶ハウジング３２は、サーモモジュール３６を介して鉛直方向に延びる板状のハウジング支持部４２に複数本のボルト４４で固定されている（図２〜図４）。ハウジング支持部４２は、熱伝導率の高い材質たとえばアルミニウムからなり、その下端部にてサーモモジュール３６の裏面（吸熱面）と密着している。
【００３８】
ハウジング支持部４２は、水平面内で回転可能な回転支持部４６に支持され、かつ回転支持部４６に対して水平線Ｈを回転軸線として一定範囲（たとえば±３゜）以内で回転可能に取り付けられている（図２）。ここで、水平線Ｈは、結晶ハウジング３２内で結晶ホルダ３４に装着されている波長変換結晶１８の中心部を基本波の光軸と直交して通る。この水平線Ｈ上で、回転支持部４６側の丸孔（軸受）４６ａにハウジング支持部４２の丸棒（回転軸）４２ａが回転可能に挿着されている。
【００３９】
図５に示すように、回転軸線Ｈよりも上方の位置で、回転支持部４６に形成されたネジ孔４６ｂに調整用の送りねじ４８が貫通してねじ込められ、この送りねじ４８の先端部がハウジング支持部４２側のバネ受け部４２ｂを所定の斜め角度φ1で押圧するようになっている。一方で、バネ受け部４２ｂには、回転支持部４８に取り付けられたコイルバネ５０によって調整用送りネジ４８の前進送りに対抗する復元力が与えられる。調整用送りねじ４８のねじ込み量または送り量を加減することで、回転軸線Ｈを回転中心とする回転方向θYにおいてハウジング支持部４２の向き、ひいては結晶ハウジング３２内に収容されている波長変換結晶１８の角度（向き）を調整できるようになっている。このように、送りねじ４８よる直線移動の変位を回転方向θYにおける結晶ハウジング３２の変位（つまり波長変換結晶１８の変位）に変換するためのリンクが構成されている。
【００４０】
上記のような回転支持部４６と結晶ハウジング３２との間に構築される第１の角度調整機構において、ボルト５２は、ハウジング支持部４２と回転支持部４６とを接続するコイルバネ５４（図３）のバネ力を調整するためのもので、回転支持部４６の裏面側からハウジング支持部４２側のねじ孔４２ｃ（図４）に螺着されている。また、ボルト５６は、ハウジング支持部４２を回転支持部４６に固定するための締結用ねじであり、調整用送りねじ４８によるθY方向の角度調整の完了後に締められて回転支持部４６の背面側からハウジング支持部４２のねじ孔４２ｄ（図４）に螺着される。
【００４１】
さらに、回転支持部４６の下面から垂直下方に回転軸４６ｃが延びており、光共振器の支持台６０の上面に形成されている軸受（図示せず）にこの回転軸４６ｃが回転可能に挿着されている。これにより、回転支持部４６は、回転軸４６ｃの軸線Ｍを回転中心とする回転方向θXにおいて（支持台６０上の水平面内で）回転変位できるようになっている。この回転軸線Ｍは、結晶ハウジング３２内で結晶ホルダ３４に保持されている波長変換結晶１８の中心部を鉛直方向に通るような位置に設けられている。
【００４２】
一方で、回転支持部４６は、支持台６０に固定されている固定支持部６２とバネ部材を介して連結されている。より詳細には、図５および図６に示すように、回転支持部４６の下端部には傾斜面６４ａを有するバネ受け部６４が一体に設けられており、このバネ受け部６４と固定支持部６２との間にコイルバネ６６が設けられる。そして、固定支持部６２に形成されるネジ孔６２ａを貫通して上方から調整用の送りねじ６８がねじ込まれて、送りねじ６８の先端部がバネ受け部６４の傾斜面６４ａに当接し、コイルバネ６６を圧縮する方向にバネ受部６４を押圧する。送りねじ６８のねじ込み量または送り量を加減することで、回転軸線Ｍを回転中心とする回転方向θXにおいて回転支持部４６の向き、ひいては結晶ハウジング３２内に収容されている波長変換結晶１８の角度を一定範囲（たとえば±３゜）内で任意に調整することができる。このように、送りねじ６８よる直線移動の変位を回転方向θXにおける結晶ハウジング３２の変位（つまり波長変換結晶１８の変位）に変換するためのリンクが構成されている。
【００４３】
上記のような回転支持部４６と固定支持部６２との間に構築される第２の回転機構において、ボルト７０は、回転支持部４６を支持台６０に固定するための締結用ねじであり、調整ネジ６８によるθX方向の角度調整の完了後に締められて回転支持部４６側から支持台６０のネジ孔（図示せず）に螺着される。なお、ボルト７０を通すために回転支持部４６には回転方向（θX方向）に長く延びる長孔４６ｄが形成されている（図６）。
【００４４】
上記のように、この実施形態の波長変換結晶ユニット３０では、結晶ハウジング３２内の結晶ホルダ３４に装着されている波長変換結晶１８の中心部をそれぞれ水平方向および鉛直方向に通る水平回転軸Ｈおよび垂直回転軸Ｍを回転中心として、基本波の光軸に対する波長変換結晶１８の角度（向き）を相直交する２つの回転方向θY，θXでつまり２軸で任意かつ精細に調整することができる。このことにより、波長変換結晶１８の角度を極限まで追い込んで最適化することができる。
【００４５】
しかも、この実施形態では、第１（θY方向）の角度調整機構において調整用の送りねじ４８を１回転させたときの角度変化量ΔθYを同方向における第２高調波出力変動の感度に対応させるとともに、第２（θX方向）の角度調整機構において調整用の送りねじ６８を１回転させたときの角度変化量Δθ2を同方向における第２高調波出力変動の感度に対応させており、これによって２軸の調整感度を均一化して結晶角度の最適化を容易に行えるようにしている。
【００４６】
より詳細には、この種の波長変換結晶（ＬＢＯ結晶、ＫＴＰ結晶等）は、基本波の光軸となす角度に対する高調波出力変動の感度が軸によって異なる。たとえば、図７に示す例では、相対的に、θY方向における高調波出力変動の感度は低く、θX方向における高調波出力変動の感度は高くなっている。この実施形態では、そのような両方向（θX,θY）における高調波出力変動の感度の違いに対応させて、第１（θY方向）および第２（θX方向）の角度調整機構における調整感度に違いを持たせている。すなわち、第１（θY方向）の角度調整機構における調整用送りねじ４８のリードＬ48よりも第２（θX方向）の角度調整機構における調整用送りねじ６８のリードＬ68を小さな値に設定し、たとえばＬ48＝０．８ｍｍ、Ｌ68＝０．５ｍｍに設定する。また、第１（θY方向）の角度調整機構においてハウジング支持部４２側のバネ受け部４２ｂに作用する調整用送りねじ４８の傾き角度φ1（図５）よりも第２（θX方向）の角度調整機構において回転支持部４６側のバネ受け部６４に作用する調整用送りねじ６８の傾き角度φ2（図５）を大きな値に設定し、たとえばφ1＝４５゜，φ2＝６０゜に設定する。このように２軸の角度調整感度に適度の違いをもたせることで、結果的には単位操作量（たとえば調整用送りねじの１回転）に対する２軸の高調波出力変動の調整感度をほぼ同一にすることができる。このことにより、ユーザまたは作業員においては、同じ調整感覚で２軸の高調波出力変動の調整を行えるため、調整の追い込みを迅速かつ容易に行うことかできる。
【００４７】
なお、図７の特性では、第１（θY方向）および第２（θX方向）のそれぞれにおいて高調波出力が最大値になるような角度θYM、θXMに合わせるのが結晶角度の最適化となる。
【００４８】
また、この実施形態の波長変換結晶ユニット３０における第１（θY方向）および第２（θX方向）の角度調整機構は、波長変換結晶１８の横つまり水平方向片側に延在しており、波長変換結晶１８の前後の方向で占めるスペースは非常に小さい。このため、共振器の光路長を増大させることなく、つまりコンパクトな構成で上記のような２軸調整を実現している。
【００４９】
以上、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるわけではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００５０】
たとえば、上記の実施形態では波長変換結晶１８の温調するためのサーモモジュールにペルチェ素子を用いたが、他の方式のサーモモジュールたとえば温調水等の媒体を用いるタイプや抵抗発熱素子のような発熱素子を用いるタイプも可能である。また、上記した実施形態はＱスイッチ方式の高調波レーザ装置に係るものであったが、Ｑスイッチを使用しないロングパルス方式の高調波レーザ装置にも本発明を適用することができる。また、本発明は、第２高調波の光ビームを生成する高調波レーザ装置に限るものでもなく、他の高調波たとえば第３高調波や第４高調波の光ビームを生成する高調波レーザ装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態による波長変換結晶ユニットを適用した高調波レーザ装置の全体構成を模式的に示す上面図である。
【図２】実施形態における波長変換結晶ユニットの構成を示す縦断面図である。
【図３】実施形態における波長変換結晶ユニットの構成を示す左側面図である。
【図４】実施形態における波長変換結晶ユニットの構成を示す正面図である。
【図５】実施形態における波長変換結晶ユニットの構成を示す背面図である。
【図６】実施形態における波長変換結晶ユニットの構成を示す平面図である。
【図７】波長変換結晶における２軸方向の角度−高調波出力特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１２    終端ミラー
１４    活性媒体
１８    波長変換結晶
２０    中間ミラー
２２    高調波分離出力ミラー
２４    電気光学励起部
３０    波長変換結晶ユニット
３２    結晶
３４    結晶保持部
３６    サーモモジュール
４０    温度センサ
４２    ハウジング支持部
４２ａ    回転軸
４２ｂ    バネ受け部
４６    回転支持部
４６ａ    軸受
４６ｃ    回転軸
４８    調整用送りねじ
５０    コイルバネ
５６    ボルト（締結用ねじ）
６０    支持台
６２    固定支持部
６４    バネ受け部
６６    コイルバネ
６８    調整用送りねじ
７２    ボルト（締結用ねじ）
【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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