(57)【要約】【課題】ケーブルで接続されたレーザ制御ユニットとレーザ照射ユニットとからなるレーザ光源装置において、所望のレーザ出力（光量）でレーザの連続照射が可能な上、レーザ照射ユニットの大型化を抑制することができるレーザ光源装置を提供する。【解決手段】レーザ制御ユニット２の内部に、基本光を発光するレーザ光源を設け、レーザ照射ユニット３の内部に、前記基本光の一部を波長変換する波長変換素子を設けるとともに、レーザ制御ユニット２とレーザ照射ユニット３とを、前記基本光を導波するケーブル４で接続する。【選択図】図１
2011091065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本光を発光するレーザ光源を有するレーザ制御ユニットと、
波長変換素子を有するレーザ照射ユニットと、
前記レーザ制御ユニットと前記レーザ照射ユニットとの間で前記基本光を導波するケーブルと、を備え、
前記波長変換素子は、前記レーザ制御ユニットから前記ケーブルを介して入射された前記基本光の一部を波長変換する
ことを特徴とするレーザ光源装置。
【請求項２】
前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を前記ケーブルへ導く光学系をさらに有し、
前記ケーブルは、前記レーザ光源からの前記基本光を前記レーザ照射ユニットへ導く第１の光ファイバーと、前記光学系からの前記基本光を前記レーザ制御ユニットへ導く第２の光ファイバーとを有する
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項３】
前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を前記ケーブルへ導く第１の光学系をさらに有し、
前記ケーブルは、前記レーザ光源からの前記基本光を前記レーザ照射ユニットへ導くとともに、前記第１の光学系からの前記基本光を前記レーザ制御ユニットへ導く光ファイバーを有し、
前記レーザ光源は、前記第１の光学系から前記光ファイバーを介して入射された前記基本光を反射する第２の光学系を有する
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項４】
前記レーザ制御ユニットは、前記レーザ照射ユニットから前記ケーブルを通じて導かれた前記基本光を熱に変換する吸収体をさらに有することを特徴とする請求項２もしくは３のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項５】
前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を、前記波長変換素子により波長変換された変換光とともに外部へ出射することを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項６】
前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を反射する光学系をさらに有することを特徴とする請求項１記載のレーザ光源装置。
【請求項７】
前記レーザ照射ユニットは、前記光学系により反射された前記基本光を熱に変換する吸収体をさらに有することを特徴とする請求項６記載のレーザ光源装置。
【請求項８】
前記レーザ光源は、励起レーザダイオードとファイバー共振器とからなるファイバーレーザーであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【請求項９】
前記波長変換素子は、周期分極反転を形成した非線形材料からなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のレーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源装置に関し、詳細には、ケーブルで接続されたレーザ制御ユニットとレーザ照射ユニットとからなるレーザ光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザは、ランプなどの他の光源が発生する光と比較して光の直進性や集光性などに優れている。そのため、近年、レーザ加工やレーザ測長などが一般的に行われるようになってきている。
【０００３】
また近年、非線形光学材料を用いてレーザ（基本光）の波長を変換することで、用途に即した波長のレーザ（変換光）を発生させる技術が実用化されてきている。例えば、波長１０６４ｎｍの基本光を発光するレーザ光源と、その基本光が入射されて波長５３２ｎｍの第２高調波の変換光を発生するＳＨＧ（Second Harmonic Generation）素子とを備えたレーザ光源装置が従来より提案されている。
【０００４】
このようにＳＨＧ素子を用いて波長５３２ｎｍのレーザを発生するレーザ光源装置は、波長５３２ｎｍの光が、波長１０６４ｎｍの光と比較して、金属に、より吸収されることから、レーザ加工用の光源に用いられている。その他にも、波長５３２ｎｍの光が緑帯域の光であり、視認性が良いことから、レーザ計測用の光源や、ディスプレイの緑の光源、照明用の光源に用いられている。
【０００５】
一方、レーザ光源装置に関して、従来より、レーザを発光するレーザ照射ユニットと、レーザの発光を制御するレーザ制御ユニットとを分離することで、レーザ照射ユニットを小型化し、レーザ光源装置の設置性の自由度を高めたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３０９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、レーザを発光するレーザ照射ユニットと、レーザの発光を制御するレーザ制御ユニットとが分離された従来のレーザ光源装置では、レーザ照射ユニット内にレーザ光源が設けられている。そのため、レーザ照射ユニット内で、レーザ光源に含まれるレーザ共振器が発熱し、その発熱によりレーザ光源の温度が上昇する。レーザ光源の温度が上昇すると、所望のレーザ出力（光量）を得るために、より多くの電力をレーザ光源に投入しなければならなくなる。また、所望のレーザ出力を維持し続けた場合には、レーザ光源の温度が上昇し続け、熱暴走が生じることでレーザが制御不能になるおそれがある。
【０００８】
そのため、レーザ照射ユニット内にレーザ共振器が形成された従来のレーザ光源装置では、レーザ照射ユニット内にレーザ光源を冷却する機構を設ける必要があり、レーザ照射ユニットの小型化、ひいてはレーザ光源装置の設置性の自由度が妨げられていた。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題を解決するもので、発熱による熱暴走が生じず、所望のレーザ出力（光量）でレーザの連続照射が可能な上、レーザ照射ユニットの大型化を抑制することができるレーザ光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のレーザ光源装置は、基本光を発光するレーザ光源を有するレーザ制御ユニットと、波長変換素子を有するレーザ照射ユニットと、前記レーザ制御ユニットと前記レーザ照射ユニットとの間で前記基本光を導波するケーブルと、を備え、前記波長変換素子は、前記レーザ制御ユニットから前記ケーブルを介して入射された前記基本光の一部を波長変換することを特徴とする。
【００１１】
上記した本発明のレーザ光源装置において、前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を前記ケーブルへ導く光学系をさらに有し、前記ケーブルは、前記レーザ光源からの前記基本光を前記レーザ照射ユニットへ導く第１の光ファイバーと、前記光学系からの前記基本光を前記レーザ制御ユニットへ導く第２の光ファイバーとを有してもよい。さらに、前記レーザ制御ユニットは、前記レーザ照射ユニットから前記ケーブルを通じて導かれた前記基本光を熱に変換する吸収体をさらに有してもよい。
【００１２】
あるいは、上記した本発明のレーザ光源装置において、前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を前記ケーブルへ導く第１の光学系をさらに有し、前記ケーブルは、前記レーザ光源からの前記基本光を前記レーザ照射ユニットへ導くとともに、前記第１の光学系からの前記基本光を前記レーザ制御ユニットへ導く光ファイバーを有し、前記レーザ光源は、前記第１の光学系から前記光ファイバーを介して入射された前記基本光を反射する第２の光学系を有してもよい。さらに、前記レーザ制御ユニットは、前記レーザ照射ユニットから前記ケーブルを通じて導かれた前記基本光を熱に変換する吸収体をさらに有してもよい。
【００１３】
また、上記した本発明のレーザ光源装置において、前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を、前記波長変換素子により波長変換された変換光とともに外部へ出射してもよい。
【００１４】
また、上記した本発明のレーザ光源装置において、前記レーザ照射ユニットは、前記波長変換素子から出射されるレーザに含まれる前記基本光を反射する光学系をさらに有してもよい。さらに、前記レーザ照射ユニットは、前記光学系により反射された前記基本光を熱に変換する吸収体をさらに有してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発熱による熱暴走が生じず、常に所望のレーザ出力（光量）で、安定したレーザ照射が可能な上、レーザ照射ユニットの大型化を抑制することができるレーザ光源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーザ光源装置の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるレーザ光源装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態１におけるファイバーレーザーを説明するための図
【図４】本発明の実施の形態１におけるレーザ制御ユニットの内部構造を示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態１における波長変換素子の変換効率を示す図
【図６】本発明の実施の形態１におけるレーザ光源装置の他の構成の主要部を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２におけるレーザ光源装置のブロック図
【図８】本発明の実施の形態３におけるレーザ光源装置のブロック図
【図９】本発明の実施の形態３におけるレーザ照射ユニットの温度特性を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるレーザ照射ユニットのレーザ出力を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について、図面を交えて説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるレーザ光源装置の斜視図である。図１に示すように、この実施の形態１のレーザ光源装置１は、レーザ制御ユニット２とレーザ照射ユニット３とがケーブル４で接続されたものである。
【００１８】
このレーザ光源装置１において、レーザ制御ユニット２は、基本光を発光するレーザ光源を有し、レーザ照射ユニット３は、入射された前記基本光の一部の波長を変換する波長変換素子を有する。また、ケーブル４は、レーザ制御ユニット２とレーザ照射ユニット３との間で前記基本光を導波する。このようにレーザ制御ユニット２とレーザ照射ユニット３とを分離することで、レーザ照射ユニット３の小型化を図ることができる。
【００１９】
この実施の形態１において、レーザ制御ユニット２の外形寸法は、幅１８０ｍｍ、高さ１３０ｍｍ、長さ２６０ｍｍであり、レーザ照射ユニット３の外形寸法は、幅４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、長さ２００ｍｍである。
【００２０】
続いて、このレーザ光源装置１の構成について、図２を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態１におけるレーザ光源装置のブロック図である。図２に示すように、レーザ制御ユニット２は、レーザ光源としてファイバーレーザー５を備え、レーザ照射ユニット３は波長変換素子６を備え、チューブ状のケーブル４は、レーザ制御ユニット２とレーザ照射ユニット３との間で前記基本光を導波するための２本の光ファイバー７、８を備える。以下、このレーザ光源装置１の構成について詳細に説明する。
【００２１】
レーザ制御ユニット２には、直流電源９が内蔵されている。直流電源９にはレーザ制御ユニット２の外部から交流電圧が供給される。直流電源９は、例えば、１００Ｖの交流電圧を１２Ｖの直流電圧に変換するように構成する。なお、無論、レーザ制御ユニット２は、直流電源を内蔵せず、外部から直流電圧が供給される構成としてもよい。
【００２２】
この直流電源９が生成する直流電圧は、レーザ制御回路１０に供給される。レーザ制御回路１０は、直流電源９から印加された直流電圧を用いて電流を生成し、その生成した電流をファイバーレーザー５へ供給する。また、レーザ制御回路１０は、後述するように、ファイバーレーザー５へ供給する電流を調整することで、レーザ照射ユニット３がその外部へ向けて発光するレーザの出力（光量）を制御する。
【００２３】
ファイバーレーザー５は、レーザ制御回路１０から供給される電流によって基本光を発光する。この実施の形態１において、ファイバーレーザー５から発光されるレーザの出力は６〜８Ｗである。また、ファイバーレーザー５の電気−光変換光率は約２５％であり、ファイバーレーザー５には１８〜２４Ｗの熱が発生する。ここで、この実施の形態１におけるファイバーレーザー５について説明する。図３は本発明の実施の形態１におけるファイバーレーザーを説明するための図である。
【００２４】
図３に示すように、ファイバーレーザー５は、励起源としての励起レーザダイオード１１と、ファイバー共振器としての光ファイバー１２を備える。光ファイバー１２のコア部には増幅媒体が添加されている。さらに、光ファイバー１２には、増幅媒体が添加された媒体添加部１３を挟んでＦＧＢ（Fiber Bragg Grating：ファイバーブラッグ回折格子）１４、１５が形成されている。ＦＧＢ１５には、第１の光ファイバーである往路用光ファイバー７が融着により接続されている。
【００２５】
励起レーザダイオード１１が発光する励起レーザ（励起光）は、ファイバー結合レンズ１６により光ファイバー１２のコア部へ入射する。媒体添加部１３は励起レーザにより励起して、その励起レーザとは波長が異なる光を発光する。ＦＧＢ１４、１５は、媒体添加部１３が発光した光を共振する。
【００２６】
この実施の形態１では、励起レーザダイオード１１は波長９１５ｎｍの励起レーザを発光する。また、光ファイバー１２のコア部には、増幅媒体として、希土類元素の一つであるイッテルビウム（Ｙｂ）が添加されており、媒体添加部１３は波長１０６４ｎｍの基本光を発光する。この媒体添加部１３において発光された基本光は、共振器であるＦＧＢ１４、１５により増幅されて、ＦＧＢ１５から往路用光ファイバー７へ向けて出射される。
【００２７】
図４に、レーザ制御ユニット２の内部構造を示す。図４に示すように、レーザ制御ユニット２には、ファイバーレーザー５を冷却するための冷却フィン１７と冷却ファン１８が配置されている。
【００２８】
この実施の形態１において、レーザ制御ユニット２に配置したファイバーレーザー５の外形寸法は１００ｍｍ×１５０ｍｍ×１６ｍｍであり、冷却フィン１７の外形寸法は１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍであり、冷却ファン１８の外形寸法は９８ｍｍ×９８ｍｍ×２５ｍｍである。
【００２９】
図２の説明に戻る。レーザ制御ユニット２内に配設されたファイバーレーザー５が発光する基本光は、ケーブル４を通る往路用光ファイバー７によりレーザ照射ユニット３へ導かれる。この実施の形態１において、往路用光ファイバー７は、コア径が約６μｍの石英系の偏波保持型シングルモードファイバーである。
【００３０】
往路用光ファイバー７を介してレーザ照射ユニット３へ伝送された基本光は、第１集光レンズ１９によって波長変換素子６に集光される。第１集光レンズ１９は、波長変換素子６の中央に基本光を集光する。
【００３１】
この実施の形態１では、波長変換素子６に周期分極反転構造を形成した非線形光学材料を用いる。非線形光学材料には、例えば、マグネシウム添加ニオブ酸リチウムを使用することができる。この実施の形態１において、波長変換素子６の長さは２５ｍｍであり、波長変換素子６は、波長１０６４ｎｍの基本光が入射されて波長５３２ｎｍの第２高調波の変換光を発生する。
【００３２】
図５は波長変換素子６の温度と変換効率の関係を示している。図５における変換効率は最大効率で無次元化してあり、この実施の形態１における最大変換率は約３０％程度である。したがって、波長変換素子６から出射されるレーザには、基本光を波長変換した第２高調波の光（変換光）と、波長変換されなかった基本光とが含まれる。
【００３３】
また、この実施の形態１のように、波長変換素子６として、周期分極反転構造を形成した非線形材料を用いると、図５に示すように温度によって波長変換素子６の波長変換性能が大きく変化する。
【００３４】
そこで、この実施の形態１では、図２に示すように、波長変換素子６は、サーミスタおよびペルチェ素子を含む温度調整器２０に固定してある。温度調整器２０のサーミスタおよびペルチェ素子は、ケーブル４内を通る温度調整用配線２１を介して、レーザ制御ユニット２に内蔵されているレーザ制御回路１０に接続されている。
【００３５】
レーザ制御回路１０は、サーミスタにより測定される温度が所定値で一定となるようにペルチェ素子を駆動する。なお、この実施の形態１における温度調整器２０の目標温度（所定値）は３３．１°Ｃである。
【００３６】
波長変換素子６から出射されたレーザは波長選択ミラー２２に入射する。波長選択ミラー２２は、波長５３２ｎｍの第２高調波の変換光を透過し、波長１０６４ｎｍの基本光を反射することで、基本光と変換光を分離する。
【００３７】
波長選択ミラー２２を透過した第２高調波の変換光はサンプリングミラー２３に入射する。サンプリングミラー２３は、受光した変換光の一部（例えば１％）を反射する。このサンプリングミラー２３により反射された変換光は、フォトダイオード２４の受光面に入射する。
【００３８】
フォトダイオード２４は、ケーブル４内を通る光量モニタ用配線２５を介して、レーザ制御ユニット２に内蔵されているレーザ制御回路１０に接続されている。レーザ制御回路１０は、変換光の出力（光量）が所望の値となるように、フォトダイオード２４により観測された変換光の光量を基にファイバーレーザー５へ供給する電流を調整することで、基本光の出力（光量）を調整する。
【００３９】
このように、このレーザ光源装置１は、レーザ照射ユニット３から出射されるレーザの出力を自動パワー制御（Auto Power Control）する。この実施の形態１において、第２高調波の変換光の出力は２Ｗに自動パワー制御される。よって、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光の出力は４〜６Ｗとなる。
【００４０】
サンプリングミラー２３を透過した第２高調波の変換光は、コリメートレンズ２６によって並行光に整形された後、図１に示す照射窓２７から、レーザ照射ユニット３の外部へ放出される。
【００４１】
一方、波長選択ミラー２２で反射した基本光は、第２集光レンズ２８によって、第２の光ファイバーである復路用光ファイバー８に結合される。ケーブル４を通る復路用光ファイバー８は、第２集光レンズ２８からの基本光をレーザ制御ユニット２へ導く。このようにして、レーザ照射ユニット３で不要となった基本光は、レーザ制御ユニット２へ伝送される。
【００４２】
なお、ここでは、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光が、波長選択ミラー２２と第２集光レンズ２８からなる光学系を介してケーブル４へ導かれる場合について説明したが、無論、波長変換素子６から出射される基本光をケーブル４へ導く光学系は、この構成に限定されるものではない。
【００４３】
レーザ照射ユニット３からケーブル４を通じてレーザ制御ユニット２へ導かれた基本光は、レーザ制御ユニット２に設けられた吸収体２９に照射される。吸収体２９は、照射された光を熱に変換する。吸収体２９には、例えば黒アルマイト処理が施されたアルミブロックを使用することができる。
【００４４】
復路用光ファイバー８は、レーザ照射ユニット３で不要となった基本光をレーザ制御ユニット２へ伝送できればよい。したがって、復路用光ファイバー８には、コア径の大きい光ファイバーを使用することができる。コア径の大きい光ファイバーを使用することで、第２集光レンズ２８による復路用光ファイバー８への基本光のカップリングを容易に実現することができる。この実施の形態１において、復路用光ファイバー８は、コア径が約６００μｍの石英系のマルチモードファイバーである。
【００４５】
以上説明したように、この実施の形態１においては、基本光を発生するファイバーレーザー５がレーザ制御ユニット２に配置されている。よって、ファイバーレーザー５を冷却する機構は、図４に示すようにレーザ制御ユニット２に形成すればよいので、レーザ照射ユニット３を大型化することなく、ファイバーレーザー５を十分に冷却することが可能となり、それ故、温度上昇による熱暴走でレーザが制御不能になることはなく、安定した第２高調波の放出が可能となる。
【００４６】
さらに、この実施の形態１においては、レーザ照射ユニット３で不要となった基本光が、ケーブル４を通る復路用光ファイバー８を介してレーザ制御ユニット２へ伝送される。よって、その不要となった基本光をレーザ照射ユニット３において熱に変換する必要がないので、波長変換素子６の温度を制御するペルチェ素子の駆動電力の削減を図ることができる。または、その不要となった基本光に起因する熱を冷却するための機構をレーザ照射ユニット３に形成する必要がなく、レーザ照射ユニット３の小型化を図ることができる。
【００４７】
なお、レーザ制御ユニット２とレーザ照射ユニット３との間の基本光の伝送に２本の光ファイバー７、８を使用する場合について説明したが、レーザ制御ユニット２からレーザ照射ユニット３への基本光の伝送と、レーザ照射ユニット３からレーザ制御ユニット２への基本光の伝送を１本の光ファイバーで実現してもよい。
【００４８】
以下、レーザ制御ユニット２とレーザ照射ユニット３との間の基本光の伝送を１本の光ファイバーで実現する構成の一例について、図６を用いて説明する。但し、既に説明した要素に対応する要素には同一符号を付して、説明を省略する。
【００４９】
ここでは、ケーブル４を通る光ファイバーとして、ダブルクラッドファイバー３０を使用する。このダブルクラッドファイバー３０は、ファイバーレーザー５から発光された基本光をレーザ照射ユニット３へ導くとともに、波長変換素子６から出射されたレーザに含まれる基本光をレーザ制御ユニット２へ導く。
【００５０】
ダブルクラッドファイバー３０のコアは、上述した往路用光ファイバー７と同様にコア径が約６μｍの偏波保持型シングルモードを成している。さらに、そのコアの外方に径が約１２５μｍの１層目のクラッド層が形成されている。
【００５１】
このダブルクラッドファイバー３０は、ファイバーレーザー５の光ファイバー１２に形成されているＦＧＢ１５に融着により接続されており、ファイバーレーザー５が発光する基本光をレーザ照射ユニット３へ伝送する。
【００５２】
このダブルクラッドファイバー３０を介してレーザ照射ユニット３へ伝送された基本光は、第１集光レンズ１９によって、波長変換素子６の中央へ集光される。波長変換素子６から出射されたレーザは、第２集光レンズ２８によって、第１波長選択ミラー２２に集光される。
【００５３】
第１波長選択ミラー２２は、波長変換素子６から出射されたレーザに含まれる第２高調波の変換光を透過するとともに、そのレーザに含まれる基本光を、第２集光レンズ２８へ向けて反射する。
【００５４】
第２集光レンズ２８の焦点位置にある波長選択ミラー２２で反射された基本光は、第１集光レンズ１９によって、その焦点位置と共役関係にあるダブルクラッドファイバー３０の端部に再度集光し、結合（入射）する。
【００５５】
このように、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光は、第２集光レンズ２８、第１波長選択ミラー２２、および第１集光レンズ１９からなる第１の光学系を介してケーブル４へ導かれる。なお、無論、波長変換素子６から出射される基本光をケーブル４へ導く光学系は、この構成に限定されるものではない。
【００５６】
ダブルクラッドファイバー３０は、第１波長選択ミラー２２により反射されて戻ってきた基本光を、レーザ制御ユニット２へ導く。レーザ照射ユニット３からケーブル４を通じてレーザ制御ユニット２へ導かれた基本光は、ファイバー結合レンズ１６と励起レーザダイオード１１との間に配置された第２の光学系である第２波長選択ミラー３１に入射される。
【００５７】
この第２波長選択ミラー３１は、波長９１５ｎｍのレーザを透過し、波長１０６４ｎｍのレーザを反射するように設計されており、波長１０６４ｎｍの基本光を反射する一方で、励起レーザダイオード１１が発光する波長９１５ｎｍの励起レーザを透過する。
【００５８】
第２波長選択ミラー３１によって反射された基本光は、上述した吸収体２９に照射される。なお、無論、吸収体２９へ基本光を導く光学系は、第２波長選択ミラー３１のみからなる構成に限定されるものではない。
【００５９】
このように、基本光を伝送する光ファイバーをダブルクラッドファイバーとすることで、図２に示した往路用光ファイバー７と復路用光ファイバー８の役割を１本の光ファイバーで実現することが可能となる。
【００６０】
以上説明した構成であっても、ファイバーレーザー５を冷却する機構はレーザ制御ユニット２に形成すればよいので、レーザ照射ユニット３を大型化することなく、ファイバーレーザー５を十分に冷却することが可能となり、それ故、温度上昇による熱暴走でレーザが制御不能になることはなく、安定した第２高調波の放出が可能となる。
【００６１】
さらに、レーザ照射ユニット３で不要となった基本光が、ケーブル４を通るダブルクラッドファイバー３０を介してレーザ制御ユニット２へ伝送されるので、その不要となった基本光をレーザ照射ユニット３において熱に変換する必要がなく、波長変換素子６の温度を制御するペルチェ素子の駆動電力の削減を図ることができる。または、その不要となった基本光に起因する熱を冷却するための機構をレーザ照射ユニット３に形成する必要がなく、レーザ照射ユニット３の小型化を図ることができる。
【００６２】
（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２について、前述した実施の形態１と異なる点を、図面を交えて説明する。なお、前述した実施の形態１で説明した要素に対応する要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６３】
図７は本発明の実施の形態２におけるレーザ光源装置のブロック図である。なお、このレーザ光源装置１の外観およびレーザ制御ユニット２の内部構造は、前述した実施の形態１で説明した図１に示す外観および図４に示す内部構造と同一である。
【００６４】
このレーザ光源装置１は、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光が、波長変換素子６により波長変換された変換光とともに外部へ出射される点で、前述した実施の形態１のレーザ光源装置と異なる。
【００６５】
それ故、この実施の形態２のレーザ光源装置１には、前述した実施の形態１のように復路用光ファイバー８は設置されておらず、往路用光ファイバー７のみが設けられている。また、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光をレーザ制御ユニット２へ戻すための光学系（波長選択ミラー２２と集光レンズ２８）や、そのレーザ制御ユニット２へ戻された基本光を熱に変換する吸収体２９も設置されていない。
【００６６】
この実施の形態２において、波長変換素子６から出射され、サンプリングミラー２３を透過した第２高調波の変換光と基本光は共に、コリメートレンズ２６によって並行光に整形された後、図１に示す照射窓２７から、レーザ照射ユニット３の外部へ放出される。
【００６７】
照射窓２７から照射される第２高調波の変換光の出力は２Ｗ、基本光の出力は４〜６Ｗである。また、ファイバーレーザー５の電気−光変換光率は約２５％であり、ファイバーレーザー５は１８〜２４Ｗの熱を発生する。
【００６８】
この実施の形態２においては、前述した実施の形態１と同様に、基本光を発生するファイバーレーザー５がレーザ制御ユニット２に配置されている。よって、ファイバーレーザー５を冷却する機構は、図４に示すようにレーザ制御ユニット２に形成すればよいので、レーザ照射ユニット３を大型化することなく、ファイバーレーザー５を十分に冷却することが可能となり、それ故、温度上昇による熱暴走でレーザが制御不能になることはなく、安定した第２高調波の放出が可能となる。
【００６９】
さらに、この実施の形態２においては、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光が、第２高調波の変換光とともにレーザ照射ユニット３の外部へ放出される。よって、その基本光をレーザ照射ユニット３において熱に変換する必要がないので、波長変換素子６の温度を制御するペルチェ素子の駆動電力の削減を図ることができる。または、その不要となった基本光に起因する熱を冷却するための機構をレーザ照射ユニット３に形成する必要がなく、レーザ照射ユニット３の小型化を図ることができる。
【００７０】
加えて、この実施の形態２におけるレーザ光源装置１は、金属材料に吸収されやすい波長５３２ｎｍのレーザとともに、出力の大きい１０６４ｎｍのレーザを照射できるので、金属加工用のレーザ光源装置として好適である。
【００７１】
（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３について、前述した実施の形態１と異なる点を、図面を交えて説明する。なお、前述した実施の形態１で説明した要素に対応する要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００７２】
図８は本発明の実施の形態３におけるレーザ光源装置のブロック図である。なお、このレーザ光源装置１の外観およびレーザ制御ユニット２の内部構造は、前述した実施の形態１で説明した図１に示す外観および図４に示す内部構造と同一である。
【００７３】
このレーザ光源装置１は、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光が、レーザ照射ユニット３において熱に変換される点で、前述した実施の形態１のレーザ光源装置と異なる。
【００７４】
それ故、この実施の形態３のレーザ光源装置１においては、波長変換素子６から出射される基本光を熱に変換する吸収体２９が、前述した実施の形態１のようにレーザ制御ユニット２には設置されておらず、レーザ照射ユニット３に設置されている。
【００７５】
また、波長変換素子６から出射される基本光をレーザ制御ユニット２へ戻す必要がないので、前述した実施の形態１のように、復路用光ファイバー８や、その復路用光ファイバー８に基本光を結合させる集光レンズ２８は設置されていない。
【００７６】
この実施の形態３において、波長変換素子６から出射されるレーザに含まれる基本光は、波長選択ミラー２２によって反射されて、レーザ照射ユニット３に設けられた吸収体２９へ照射され、その吸収体２９によって熱に変換される。なお、無論、波長変換素子６から出射される基本光を、レーザ照射ユニット３に設けられた吸収体２９へ導く光学系は、この構成に限定されるものではない。
【００７７】
このように、この実施の形態３においては、レーザ照射ユニット３で不要となった基本光が、レーザ照射ユニット３の内部で熱に変換されるので、その不要となった基本光に起因する熱がレーザ照射ユニット３に発生する。
【００７８】
しかし、この実施の形態３においては、ファイバーレーザー５の出力は６〜８Ｗであり、第２高調波の変換光の出力は２Ｗに自動パワー制御されており、波長変換素子６から出射される基本光の出力は４〜６Ｗとなる。一方、ファイバーレーザー５の電気−光変換光率は約２５％であり、ファイバーレーザー５は１８〜２４Ｗの熱を発生する。
【００７９】
したがって、不要となった基本光をレーザ照射ユニット３において熱に変換したとしても、ファイバーレーザー５がレーザ制御ユニット２に設置されているので、ファイバーレーザー５をレーザ照射ユニット３に設置し、さらに不要な基本光をレーザ照射ユニット３において熱に変換する場合と比較して、発熱量は４〜５分の１程度に抑えることができる。
【００８０】
ここで、環境槽にレーザ照射ユニット３を入れた状態で、第２高調波の出力が２Ｗとなるように自動パワー制御を実行して、第２高調波を連続照射させながら、環境温度を変化させた場合のレーザ照射ユニット３の温度変化、および第２高調波の出力をパワーメータで測定した結果について説明する。
【００８１】
図９に環境槽とレーザ照射ユニット３の温度変化を示す。また、図１０に第２高調波の出力の測定結果を示す。レーザ照射ユニット３の温度変化は、レーザ照射ユニット３の外装の寸法や材質にも依存する。ここでは、レーザ照射ユニット３の外形寸法は、幅４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、長さ２００ｍｍである。また、レーザ照射ユニット３の外装には、アルミＡ５０５２を使用している。
【００８２】
図９に示すように、環境温度を１０〜４０°Ｃの範囲で変化させても、レーザ照射ユニット３の温度上昇は約１０°Ｃ程度に抑えられている。また、図１０に示すように、その間の波長変換性能は安定している。
【００８３】
このように、この実施の形態３においても、前述した実施の形態１と同様にファイバーレーザー５がレーザ制御ユニット２に配置されているので、レーザ照射ユニット３を、幅４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ、長さ２００ｍｍに小型化しても、レーザ照射ユニット３の温度上昇を約１０°Ｃ程度に抑えることができ、ペルチェ素子を駆動することによって、波長変換素子６の波長変換性能を安定させることができる。
【００８４】
したがって、この実施の形態３においても、前述した実施の形態１と同様に、レーザ照射ユニット３を大型化することなく、ファイバーレーザー５を十分に冷却することが可能となる。また、前述した実施の形態１と同様に、波長変換素子６の波長変換特性を安定させることができる。それ故、温度上昇による熱暴走でレーザが制御不能になることはなく、安定した第２高調波の放出が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明にかかるレーザ光源装置は、常に所望のレーザ出力（光量）で、安定したレーザ照射が可能な上、レーザ照射ユニットの大型化を抑制することができ、安定したレーザ出力を必要とするレーザ光源に広く適用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１      レーザ光源装置
２      レーザ制御ユニット
３      レーザ照射ユニット
４      ケーブル
５      ファイバーレーザー
６      波長変換素子
７      往路用光ファイバー
８      復路用光ファイバー
９      直流電源
１０      レーザ制御回路
１１      励起レーザダイオード
１２      光ファイバー
１３      媒体添加部
１４、１５      ＦＢＧ
１６      ファイバー結合レンズ
１７      冷却フィン
１８      冷却ファン
１９、２８      集光レンズ
２０      温度調整器
２１      温度調整用配線
２２、３１      波長選択ミラー
２３      サンプリングミラー
２４      フォトダイオード
２５      光量モニタ用配線
２６      コリメートレンズ
２７      照射窓
２９      吸収体
３０      ダブルクラッドファイバー
【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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