(57)【要約】【課題】発振周波数を継続的に安定化することができるレーザ装置及びレーザ安定化方法を提供する。【解決手段】レーザ装置１は、励起用光源１１と、励起用光源１１からの励起光を受けてレーザ光を生成する共振器１２と、レーザ光が照射される吸収セル２５と、吸収セル２５を通過したレーザ光を光出力信号Ｓｄ１に変換する光変換器２７と、光出力信号Ｓｄ１の３次微分信号Ｓｄ３を生成する３次微分用ロックインアンプ３３と、制御部４０を備える。制御部４０は、３次微分信号の所定波形を検出したとき、所定波形に基づいて共振器長の復帰方向を決定する復帰制御部と、復帰方向に共振器長を変化させる共振器長制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起用光源と、
前記励起用光源から励起光を受けてレーザ光を生成する共振器と、
前記レーザ光が照射される吸収セルと、
前記吸収セルを通過した前記レーザ光を光出力信号に変換する光変換器と、
前記光出力信号の３次微分信号を生成する微分信号生成部と、
前記３次微分信号の所定波形を検出したとき、前記所定波形に基づいて共振器長の復帰方向を決定する復帰制御部と、
前記復帰方向に前記共振器長を変化させる共振器長制御部とを備える
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ装置において、
前記復帰制御部は、前記３次微分信号が前記所定波形を示したときの最初のピーク値の正負に基づいて、前記共振器長の前記復帰方向を決定する
ことを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
励起用光源と、前記励起用光源からの励起光を受けてレーザ光を生成する共振器と、前記レーザ光が照射される吸収セルと、前記吸収セルを通過した前記レーザ光を光出力信号に変換する光変換器と、前記光出力信号の３次微分信号を生成する微分信号生成部とを備えるレーザ装置において、
前記３次微分信号の所定波形を検出したとき、前記所定波形に基づいて共振器長の復帰方向を決定し、前記復帰方向に前記共振器長を変化させる
ことを特徴とするレーザ安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置及びレーザ安定化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共振器の発振周波数を吸収セルの特定の飽和吸収線に安定化させるレーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ装置は、発振周波数を安定化させるために、共振器から出射したレーザ光による光出力信号に基づいて共振器長を制御する駆動制御部を有している。
【０００３】
具体的には、駆動制御部は、まず共振器長を所定範囲で変化させながら、光出力信号の２次微分信号及び３次微分信号に基づいて飽和吸収線を探索する（飽和吸収線探索処理）。この飽和吸収線探索処理において、２次微分信号及び３次微分信号は、図１０に示すような波形を示す。駆動制御部は、２次微分信号の出力値が所定の電圧値Ｖｔｈ以上となり、かつ、３次微分信号の出力値が０Ｖ近傍となったとき、飽和吸収線を観測したと判断する（図１１参照）。
【０００４】
次いで、駆動制御部は、特定の飽和吸収線が観測された共振器長を実現することにより、発振周波数を特定の飽和吸収線に対応する周波数に固定する（周波数固定処理）。
その後、駆動制御部は、３次微分信号の出力値を指標とし、３次微分信号の出力値が０Ｖ近傍となるように共振器長を制御する。これにより、発振周波数は、特定の飽和吸収線の中心周波数近傍に安定化される（周波数安定化制御）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４１０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のレーザ装置における周波数安定化制御では、前述したように、３次微分信号の出力値が０Ｖ近傍となるように共振器長を制御することで、共振器長を目標値Ｌｏに保っている（図１２参照）。
【０００７】
しかし、共振器筐体に振動等の外乱等が生じた場合、共振器長が急に変化することによって制御範囲Ｒｃを超えてしまうことがある。例えば、図１２に示すように、共振器長が制御範囲Ｒｃの外側の値Ｌ１又はＬ２になった場合、共振器長が目標値Ｌｏから大きく変化しているにも関わらず、３次微分信号の出力値は０Ｖ付近になる。この場合、３次微分信号の出力値に基づいて共振器長を制御することができず、周波数安定化制御を継続できなくなる。このため、レーザ装置を再起動するなどの手間がかかる。
【０００８】
本発明の目的は、周波数安定化制御を安定して継続できるレーザ装置及びレーザ安定化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーザ装置は、励起用光源と、前記励起用光源から励起光を受けてレーザ光を生成する共振器と、前記レーザ光が照射される吸収セルと、前記吸収セルを通過した前記レーザ光を光出力信号に変換する光変換器と、前記光出力信号の３次微分信号を生成する微分信号生成部と、前記３次微分信号の所定波形を検出したとき、前記所定波形に基づいて共振器長の復帰方向を決定する復帰制御部と、前記復帰方向に前記共振器長を変化させる共振器長制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、従来技術と同様、特定の飽和吸収線が現れる共振器長の範囲（制御範囲）で、３次微分信号に基づいて共振器長を目標値に制御する（周波数安定化制御）。これにより、レーザ光の発振周波数が特定の飽和吸収線に安定化する。
ここで、外乱等により共振器長が急に変化することによって制御範囲外になる瞬間、３次微分信号は所定波形を示す。３次微分信号の所定波形は、例えば所定範囲以上のピーク波形を含んでおり、外乱等による共振器長の変化が増加方向の変化であるか減少方向の変化であるかによって波形形状が異なる。
そこで、本発明では、復帰制御部が、検出した３次微分信号の波形に基づいて、共振器長を元の状態に復帰させるための復帰方向を決定する。そして、共振器長制御部が、共振器長を復帰方向に変化させることにより、共振器長は、特定の飽和吸収線が現れる元の制御範囲に復帰することができる。
従って、本発明のレーザ装置によれば、外乱等が生じても、周波数安定化制御を安定して継続することができる。
【００１１】
本発明のレーザ装置において、前記復帰制御部は、前記３次微分信号が所定波形を示したときの最初のピーク値の正負に基づいて、前記共振器長の前記復帰方向を決定することが好ましい。
本発明では、共振器長の復帰方向を容易に決定することができる。
【００１２】
本発明のレーザ安定化方法は、励起用光源と、前記励起用光源からの励起光を受けてレーザ光を生成する共振器と、前記レーザ光が照射される吸収セルと、前記吸収セルを通過した前記レーザ光を光出力信号に変換する光変換器と、前記光出力信号の３次微分信号を生成する微分信号生成部とを備えるレーザ装置において、前記３次微分信号の所定波形を検出したとき、前記波形に基づいて共振器長の復帰方向を決定し、前記復帰方向に前記共振器長を変化させることを特徴とする。
本発明では、前述した本発明のレーザ装置と同様、外乱等が生じても、周波数安定化制御を安定して継続することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレーザ装置及びレーザ安定化方法は、周波数安定化制御を安定して継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態のレーザ装置を示す模式図。
【図２】前記実施形態のレーザ装置における制御部を示すブロック図。
【図３】前記実施形態における周波数復帰処理を示すフローチャート。
【図４】共振器長に対する３次微分信号の変化を示すグラフ。
【図５】共振器長に対する３次微分信号の変化を示すグラフ。
【図６】共振器長が制御範囲を外れた瞬間の３次微分信号の波形を示すグラフ。
【図７】共振器長に対する３次微分信号の変化を示すグラフ。
【図８】共振器長が制御範囲を外れた瞬間の３次微分信号の波形を示すグラフ。
【図９】共振器長に対する３次微分信号の変化を示すグラフ。
【図１０】従来技術を説明するための図であって（Ａ）は共振器長に対する２次微分信号の変化を示すグラフ、（Ｂ）は共振器長に対する２次微分信号の変化を示すグラフ。
【図１１】従来技術を説明するための図であって（Ａ）は共振器長に対する２次微分信号の変化を示すグラフ、（Ｂ）は共振器長に対する２次微分信号の変化を示すグラフ。
【図１２】本発明の課題を説明するための図であって、共振器長に対する３次微分信号の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔レーザ装置の構成〕
図１に示すように、レーザ装置１は、レーザ発生部１０と、レーザ光検出部２０と、駆動制御部３０とを備える。
【００１６】
レーザ発生部１０は、励起用光源１１及び共振器１２とを備える。
励起用光源１１は、駆動電流が流れることにより、例えば８０８ｎｍ付近の励起光Ｌａ１を出射する。
【００１７】
共振器１２は、個体レーザ媒体１２１と、非線形光学結晶１２２と、エタロン１２３と、共振器ミラー１２４と、アクチュエータ１２５と、これらを内部に格納する筐体１２６とを備えている。
個体レーザ媒体１２１は、例えばＮｄ：ＹＶＯ４結晶などであり、励起光Ｌａ１によって励起されて１０６４ｎｍ付近の波長の光（基本波光）を出射する。また、励起光Ｌａ１が入射される側の個体レーザ媒体１２１の面には、励起光Ｌａ１を透過し、基本波光を反射するコーティングが施されている。
非線形光学結晶１２２は、例えばＫＴＰ結晶などであり、個体レーザ媒体１２１から出射される基本波光を５３２ｎｍ付近の波長の光（第２高調波光）に変換する。
エタロン１２３は、所定の波長の光を透過させることにより、基本波光及び第２高調波光をシングルモードにする。
【００１８】
共振器ミラー１２４は、ピエゾ素子等のアクチュエータ１２５を介して筐体１２６に取り付けられている。共振器ミラー１２４のエタロン１２３側の面には、基本波光を反射し、第２高調波光を透過させるコーティングが施されている。
共振器ミラー１２４は、アクチュエータ１２５へ印加される電圧Ｖａに応じて、共振器１２の光軸方向に沿って移動する。すなわち、アクチュエータ１２５は、共振器１２の共振器長Ｌを変更するように構成されている。
【００１９】
共振器１２では、個体レーザ媒体１２１から出射した基本波光が、個体レーザ媒体１２１と共振器ミラー１２４との間を往復し、非線形光学結晶１２２によって第２高調波光に変換される。非線形光学結晶１２２に変換された第２高調波光は、共振器ミラー１２４を透過し、レーザ光Ｌａ２として共振器１２から出射される。
【００２０】
レーザ光検出部２０は、１／２波長板２１、第１偏光ビームスプリッタ２２、第２偏光ビームスプリッタ２３、１／４波長板２４、ヨウ素セル等の吸収セル２５、反射ミラー２６及び光変換器２７を備える。
【００２１】
レーザ光検出部２０では、共振器１２から出射されたレーザ光Ｌａ２が、１／２波長板２１に偏光方向を調整されて第１偏光ビームスプリッタ２２に入射する。第１偏光ビームスプリッタ２２に入射した光は、Ｐ偏光の透過光と、Ｓ偏光の反射光に分離する。このうち、Ｓ偏光の反射光（レーザ光Ｌａ３）は、レーザ装置１の外部に出射され、測長等に使用される。
【００２２】
一方、第１偏光ビームスプリッタ２２に分離されたＰ偏光の透過光（レーザ光Ｌａ４）は、第２偏光ビームスプリッタ２３を透過し、１／４波長板２４を介して吸収セル２５に照射される。吸収セル２５を透過した光は、反射ミラー２６で反射され、吸収セル２５及び１／４波長板２４を透過して第２偏光ビームスプリッタ２３に再入射する。
ここで、第２偏光ビームスプリッタ２３に再入射した光は、１／４波長板２４を２度通過することでＳ偏光の光となっているため、第２偏光ビームスプリッタ２３で反射され、光変換器２７に入射する。
光変換器２７は、入射した光の強度に応じた光出力信号Ｓｄ１を駆動制御部３０に出力する。
【００２３】
駆動制御部３０は、復調信号発生器３１、２次微分用ロックインアンプ３２、３次微分用ロックインアンプ３３、アクチュエータ駆動回路３４、及び、制御部４０を備えている。
復調信号発生器３１は、周波数１ｆＨｚ，２ｆＨｚ，３ｆＨｚの変調信号ｆ１，ｆ２，ｆ３を出力する。
２次微分用ロックインアンプ３２は、光出力信号Ｓｄ１を変調信号ｆ２で復調し、２次微分信号Ｓｄ２を生成する。
３次微分用ロックインアンプ３３は、本発明の微分信号生成部であり、光出力信号Ｓｄ１を変調信号ｆ３で復調し、３次微分信号Ｓｄ３を生成する。
アクチュエータ駆動回路３４は、制御部４０から入力される制御信号Ｓｖに基づき、変調信号ｆ１で復調した電圧Ｖａを、アクチュエータ１２５へ出力する。
【００２４】
図２に示すように、制御部４０は、メモリ及びＣＰＵ(Central Processing Unit)等を組み合わせて構成され、メモリに記憶されたプログラムを読み込み実行することで、共振器長制御部４１及び復帰制御部４２として機能する。
共振器長制御部４１は、アクチュエータ駆動回路３４に対して制御信号Ｓｖを出力することにより、アクチュエータ１２５に印加される電圧Ｖａを制御する。これにより、共振器１２の共振器長Ｌが制御される。以下では、共振器長制御部４１が、制御信号Ｓｖによって電圧Ｖａを制御することを、単に共振器長Ｌを制御すると記載する場合がある。
復帰制御部４２は、共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃから外れた場合に、共振器長Ｌの復帰方向を決定する。
また、制御部４０は、３次微分用ロックインアンプ３３から出力された３次微分信号Ｓｄ３を経時的に記憶する記憶部４３を有する。
【００２５】
〔制御部４０の動作〕
制御部４０では、共振器１２の発振周波数を吸収セル２５の特定の飽和吸収線に安定化させるために、共振器長制御部４１及び復帰制御部４２が以下の動作を行う。
まず、共振器長制御部４１が、共振器長Ｌを変化させることにより、２次微分信号Ｓｄ２及び３次微分信号Ｓｄ３に基づいて、吸収セル２５の飽和吸収線を探索する（飽和吸収線探索処理）。
【００２６】
吸収セル２５の飽和吸収線は、光出力信号Ｓｄ１のピークとして現れる。よって、共振器長制御部４１は、２次微分信号Ｓｄ２の出力値が所定の電圧値以上となり、かつ、３次微分信号Ｓｄ３の出力値が０Ｖ近傍のときの共振器長Ｌを、飽和吸収線が検出された値として記録する。
【００２７】
次いで、共振器長制御部４１は、共振器長Ｌを、特定の飽和吸収線の中心波長に対応する値（目標値Ｌｏ）に調整する（図４参照）。これにより、共振器１２の発振周波数は、特定の飽和吸収線の中心となる周波数近傍に固定される（周波数固定処理）。
【００２８】
その後、共振器長制御部４１は、特定に飽和吸収線が現れる共振器長Ｌの範囲（制御範囲Ｒｃ）で、３次微分信号Ｓｄ３の出力値を指標として、３次微分信号Ｓｄ３の出力値が０Ｖ近傍に保たれるように、共振器長Ｌを制御する（周波数安定化制御、図４参照）。
本実施形態の制御範囲Ｒｃでは、共振器長Ｌが増大すると３次微分信号Ｓｄ３が増大する。このため、周波数安定化制御では、３次微分信号Ｓｄ３の出力値が０Ｖ近傍よりも正側にある場合には共振器長Ｌを減少させ、３次微分信号Ｓｄ３の出力値が０Ｖ近傍よりも負側にある場合には共振器長Ｌを増大させる。
これにより、共振器長Ｌが目標値Ｌｏに安定化するため、共振器１２の発振周波数は、特定の飽和吸収線の中心となる周波数近傍に安定化される。
【００２９】
以下、周波数安定化制御中における動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
周波数安定化制御が開始した後、復帰制御部４２が、３次微分信号Ｓｄ３の出力値の取得を開始し、取得した３次微分信号Ｓｄ３の出力値を監視する（ステップＳ１）。このとき、記憶部４３は、３次微分信号Ｓｄ３の出力値をその取得時間と共に所定時間分だけ記憶し、随時更新する。
【００３０】
次いで、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３の推移に基づき、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を検出したか否かを判断する（ステップＳ２）。
ここで、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形とは、外乱等によって共振器長Ｌが急に変化して制御範囲Ｒｃ外になる瞬間に現れる波形である。
例えば、図５に示すように、共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃよりも大きくなった場合（例えばＬｏからＬ１に変化した場合）、３次微分信号Ｓｄ３の出力値は、矢印Ｍ１１に示すように、急上昇した後急降下して０Ｖ付近になる。すなわち、３次微分信号Ｓｄ３は正方向に超過するように変化し、図６に示すような第１の波形Ｗ１を示す。
また、図７に示すように、共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃよりも小さくなった場合（例えばＬｏからＬ２に変化した場合）、３次微分信号Ｓｄ３の出力値は、矢印Ｍ２１に示すように、急降下した後に急上昇して０Ｖ付近になる。すなわち、３次微分信号Ｓｄ３は負方向に超過するように変化し、図８に示すような第２の波形Ｗ２を示す。
【００３１】
ステップＳ２において、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３が最初のピーク値として正のピーク値Ｐ１となった後に０Ｖ付近になった場合、第１の波形Ｗ１が検出されたと判断する。また、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３が最初のピーク値として負のピーク値Ｐ２となった後に０Ｖ付近になった場合、第２の波形Ｗ２が検出されたと判断する。
ここで、Ｐ１，Ｐ２は、共振器長Ｌの制御範囲Ｒｃの上限値及び下限値に対応する３次微分信号Ｓｄ３の出力値である。
なお、ここでは、ピーク値Ｐ１又はＰ２となった直後に０Ｖ近傍に戻る３次微分信号Ｓｄ３を検出する例を示すが、ピーク値Ｐ１，Ｐ２に替えて、Ｐ１，Ｐ２に所定のマージンを持たせた閾値Ｐｔ１，Ｐｔ２を設定してもよい。つまり、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３が正の閾値Ｐｔ１となった直後に０Ｖ付近に戻った場合、第１の波形Ｗ１が検出されたと判断し、３次微分信号Ｓｄ３が負の閾値Ｐｔ２となった直後に０Ｖ付近に戻った場合、第２の波形Ｗ２が検出されたと判断してもよい。
【００３２】
復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を検出した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、共振器長制御部４１に周波数安定化制御を一旦停止させる（ステップＳ３）。
一方、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を検出ていない場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、ステップＳ２を繰り返す。
【００３３】
次に、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形（第１の波形Ｗ１又は第２の波形Ｗ２）に基づいて、共振器長Ｌの復帰方向を判断する（ステップＳ４）。
ステップＳ４において、復帰制御部４２は、検出された波形が第１の波形Ｗ１である場合（ステップＳ４；「Ｗ１」、図６参照）、共振器長Ｌの復帰方向を減少方向と決定する（ステップＳ５）。
一方、復帰制御部４２は、検出された波形が第２の波形Ｗ２である場合（ステップＳ４；「Ｗ２」、図８参照）、共振器長Ｌの復帰方向を減少方向と決定する（ステップＳ６）。つまり、３次微分信号Ｓｄ３が正方向に超過した信号である場合（最初のピーク値が正である場合）に、復帰方向を減少方向に決定し、３次微分信号Ｓｄ３が負方向に超過した信号である場合（最初のピーク値が負である場合）に、復帰方向を増大方向に決定する。
閾値Ｐｔ１，Ｐｔ２を用いる場合には、３次微分信号Ｓｄ３が正の閾値Ｐｔ１を超えたことを検出した場合に、復帰方向を減少方向に決定し、３次微分信号Ｓｄ３が負の閾値Ｐｔ２を超えたことを検出した場合に、復帰方向を増大方向に決定すればよい。
【００３４】
次に、共振器長制御部４１は、復帰制御部４２により決定された復帰方向に基づいて、電圧Ｖａの掃引を開始し、共振器長Ｌを変化させる（ステップＳ７）。
例えば、外乱等により共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃよりも大きいＬ１に変化していた場合（図５参照）、共振器長制御部４１が電圧Ｖａを減少方向に掃引することにより、共振器長Ｌは減少を始める。これにより、３次微分信号Ｓｄ３は、矢印Ｍ１２に示すように変化する。
一方、外乱等により共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃよりも小さいＬ２に変化していた場合（図７参照）、共振器長制御部４１が電圧Ｖａを増大方向に掃引することにより、共振器長Ｌは増大を始める。これにより、３次微分信号Ｓｄ３は、矢印Ｍ２２に示すように変化する。
【００３５】
次に、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を再度検出したか否かを判断する（ステップＳ８）。ステップＳ８で検出される所定波形は、共振器長Ｌが元の制御範囲Ｒｃに戻る変化に由来するものであり、復帰制御部４２が所定波形を検出する具体的方法は、ステップＳ２と同様である。
【００３６】
復帰制御部４２が所定波形を検出した場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、共振器長Ｌは、制御範囲Ｒｃに復帰している。このため、復帰制御部４２は、共振器長制御部４１に対し、電圧掃引を停止させ（ステップＳ９）、周波数安定化制御を再開させ（ステップＳ１０）、その後、ステップＳ２に戻る。
一方、復帰制御部４２が所定波形を検出していない場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、共振器長Ｌはまた制御範囲Ｒｃに復帰していない。よって、復帰制御部４２は、所定波形を検出するまでステップＳ８を繰り返す。
以上の処理は、周波数安定化制御が行われる間、継続して行われる。
【００３７】
〔本実施形態の効果〕
本実施形態によれば、外乱等により共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃ外に変化した場合、共振器長Ｌの復帰方向を決定し、共振器長Ｌを復帰方向に変化させることにより、共振器長Ｌを制御範囲Ｒｃ内に復帰させることができる。このため、レーザ装置１は、再起動などを行わずに、周波数安定化制御を継続することができる。
また、本実施形態では、３次微分信号Ｓｄ３が所定波形を示したときの最初のピーク値の正負に基づいて、共振器長Ｌの復帰方向を容易に決定することができる。
【００３８】
〔変形例〕
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００３９】
前記実施形態では、共振器長Ｌが増大した際に３次微分信号Ｓｄ３に正のピーク値Ｐ１が現れ（３次微分信号Ｓｄ３が正方向に超過し）、共振器長Ｌが減少した際に３次微分信号Ｓｄ３に負のピーク値Ｐ２が現れる（３次微分信号Ｓｄ３が負方向に超過する）例を示した。しかし、光変換器２７から３次微分用ロックインアンプ３３までの回路構成によっては、共振器長Ｌの増大により３次微分信号Ｓｄ３が負方向に超過し、共振器長Ｌの減少により３次微分信号Ｓｄ３が正方向に超過する場合がある。この場合、ステップＳ３において、復帰制御部４２は、検出された波形が第１の波形Ｗ１である場合、共振器長Ｌの復帰方向を増加方向と決定し、検出された波形が第２の波形Ｗ２である場合、共振器長Ｌの復帰方向を減少方向と決定すればよい。
【００４０】
ステップＳ２において、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を検出したか否かの判断基準は、適宜変更可能である。
例えば、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３のピーク値（Ｐ１又はＰ２と同程度）を検出したことのみをもって、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を検出したと判断してもよい。
【００４１】
ステップＳ４において、共振器長Ｌの復帰方向の判断基準は、適宜変更可能である。
例えば、３次微分信号Ｓｄ３の波形Ｗ１，Ｗ２には、最初の大きなピークの後、逆方向の小さなピークが含まれる（図６，図８参照）。そこで、復帰制御部４２は、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形における２番目のピーク値の正負に基づいて、共振器長Ｌの復帰方向を判断してもよい。
【００４２】
前記実施形態では、共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃ外に変化することにより、３次微分信号Ｓｄ３が０Ｖ付近になった場合（図５，図７参照）を例示しているが、前記実施形態は、他の場合であっても効果を奏する。
例えば、図９に示すように、共振器長ＬがＬ３やＬ４に変化し、３次微分信号Ｓｄ３が０Ｖ以外の値になった場合、共振器長Ｌに対する３次微分信号Ｓｄ３の変化を示す傾きが、共振器長Ｌが制御範囲Ｒｃである場合とは逆になるため、従来技術によっては、周波数安定化制御を適切に行うことができない。
一方、前記実施形態によれば、共振器長ＬがＬ３やＬ４に変化した場合、Ｌ１やＬ２に変化した場合と同様に、復帰制御部４２が３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を検出し、共振器長Ｌを制御範囲Ｒｃに復帰させることができる。このため、再起動などを行わずに周波数安定化制御を継続することができる。
【００４３】
ステップＳ７〜Ｓ９において、共振器長制御部４１は、３次微分信号Ｓｄ３の所定波形を示すまで共振器長Ｌを変化させているが、３次微分信号Ｓｄ３が再び０Ｖ近傍になるまで共振器長Ｌを変化させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、周波数安定化制御を安定して継続できるレーザ装置及びレーザ安定化方法として利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１…レーザ装置、１０…レーザ発生部、１１…励起用光源、１２…共振器、１２１…個体レーザ媒体、１２２…非線形光学結晶、１２３…エタロン、１２４…共振器ミラー、１２５…アクチュエータ、１２６…筐体、２０…レーザ光検出部、２１…１／２波長板、２２…第１偏光ビームスプリッタ、２３…第２偏光ビームスプリッタ、２４…１／４波長板、２５…吸収セル、２６…反射ミラー、２７…光変換器、３０…駆動制御部、３１…復調信号発生器、３２…２次微分用ロックインアンプ、３３…３次微分用ロックインアンプ、３４…アクチュエータ駆動回路、４０…制御部、４１…共振器長制御部、４２…復帰制御部、４３…記憶部、Ｌ…共振器長、Ｌｏ…目標値、Ｒｃ…制御範囲、Ｓｄ１…光出力信号、Ｓｄ２…２次微分信号、Ｓｄ３…３次微分信号、ｆ１，ｆ２，ｆ３…変調信号、Ｓｖ…制御信号、Ｖａ…電圧。
【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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