(57)【要約】【課題】高周波発生回路内での意図しない発振状態が発生せず、高周波発生回路内での発熱を防ぐことができるレーザ装置。【解決手段】レーザ光を発生する光源１ａと、光源からのレーザ光を回折させる音響光学素子４と、音響光学素子に高周波信号を供給する高周波発生回路７と、音響光学素子の受信端と高周波発生回路の送信端との間に設けられた１つ以上の中継端子１０ａ，１０ｂと、１つ以上の中継端子を介して高周波発生回路と音響光学素子とを接続する同軸ケーブル８とを備え、送信端から中継端子までの同軸ケーブルの長さ、および送信端から受信端までの同軸ケーブルの長さの少なくとも１つの長さＬがＬ＝λｎ／４±λ／１６（λは高周波信号の波長、ｎは０以上の整数）である。【選択図】図１
2015094843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生する光源と、
前記光源からのレーザ光を回折させる音響光学素子と、
前記音響光学素子に高周波信号を供給する高周波発生回路と、
前記音響光学素子の受信端と前記高周波発生回路の送信端との間に設けられた１つ以上の中継端子と、
前記１つ以上の中継端子を介して前記高周波発生回路と前記音響光学素子とを接続する同軸ケーブルとを備え、
前記送信端から前記中継端子までの前記同軸ケーブルの長さ、および前記送信端から前記受信端までの前記同軸ケーブルの長さの少なくとも１つの長さＬが
Ｌ＝λｎ／４±λ／１６
（λは高周波信号の波長、ｎは０以上の整数）
であることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記光源からのレーザ光により励起されるレーザ媒質と、
レーザ光を反射又は透過させるミラーと、
を備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光装置やレーザプリンタに適用されるレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響光学素子（ＡＯ素子ともいう。）を用いたレーザ装置では、音響光学素子に高周波信号を印加して共振器のロスを高くすることにより共振器のゲインを高くし、音響光学素子をオフして共振器のロスを急激に低くして、レーザ媒質に蓄えられたエネルギーを短時間でレーザ出力として取り出している。
【０００３】
図４はこの種の従来のレーザ装置の構成図である（特許文献１、特許文献２）。このレーザ装置は、レーザ光を発生する半導体レーザ１と、レーザ光により励起され基本波を出射する固体レーザ媒質２と、高周波信号を発生する高周波発生回路７と、高周波回路７からの高周波信号に基づき共振器ロスを高める音響光学素子４と、固体レーザ媒質２から出力される基本波レーザ光を波長変換して出射する波長変換素子５と、ミラー３ａ，３ｂとを備えている。
【０００４】
このように、音響光学素子を用いてレーザ出力や光軸、繰り返し周波数を変調するレーザ装置においては、レーザヘッドの小型化や発熱対策のために、図４に示すように、音響光学素子４と高周波発生回路７とを分離して、同軸ケーブル６により高周波発生回路７から高周波信号を音響光学素子４に供給している。
【０００５】
同軸ケーブル６を音響光学素子４側回路に未接続のまま、電源を投入した場合には、高周波発生回路７で発生した高周波信号は同軸ケーブルの開放端で反射波を生じる。
【０００６】
なお、特許文献３には、音響光学素子と整合回路とを同一ケースに収納し、同軸ケーブルを介して駆動回路に接続される構成が開示され、ケーブル長に関する課題が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−６５７５０号公報
【特許文献２】特表２００８−５２６４２１号公報
【特許文献３】特開昭６１−２１０３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示す同軸ケーブルの長さによっては、反射波と入射波との位相がずれるため、高周波発生回路７内において、意図しない発振状態が発生する。この発振により、高周波発生回路７内の素子が発熱し、熱暴走による素子故障や火災事故に至る恐れがある。このため、ケーブルの未接続検出機能や高周波発生回路７の冷却機能を付加する必要があった。
【０００９】
本発明の課題は、高周波発生回路７内での意図しない発振状態が発生せず、高周波発生回路内での発熱を防ぐことができるレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係るレーザ装置は、レーザ光を発生する光源と、前記光源からのレーザ光を回折させる音響光学素子と、前記音響光学素子に高周波信号を供給する高周波発生回路と、前記音響光学素子の受信端と前記高周波発生回路の送信端との間に設けられた１つ以上の中継端子と、前記１つ以上の中継端子を介して前記高周波発生回路と前記音響光学素子とを接続する同軸ケーブルとを備え、前記送信端から前記中継端子までの前記同軸ケーブルの長さ、および前記送信端から前記受信端までの前記同軸ケーブルの長さの少なくとも１つの長さＬがＬ＝λｎ／４±λ／１６（λは高周波信号の波長、ｎは０以上の整数）であることを特徴とする。
【００１１】
また、レーザ装置は、前記光源からのレーザ光により励起されるレーザ媒質と、レーザ光を反射又は透過させるミラーとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るレーザ装置によれば、送信端から中継端子までの同軸ケーブルの長さ、および送信端から受信端までの同軸ケーブルの長さの少なくとも１つの長さＬがＬ＝λｎ／４±λ／１６とすることで、反射波の位相が、入射波と同位相又は逆位相となり、発振源と同じ位相で高周波発生回路に戻る。このため、高周波発生回路７内での意図しない発振状態が発生せず、高周波発生回路内での発熱を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係るレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るレーザ装置に設けられた高周波発生回路の送信端における入射波と反射波を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るレーザ装置において、位相が同位相又は逆位相で且つ振幅の絶対値のずれが９０％以内の時の同軸ケーブルの長さを説明するための図である。
【図４】従来のレーザ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のレーザ装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係るレーザ装置の構成を示す図である。このレーザ装置は、図１に示すように、レーザ光を発生するレーザ光源１ａ、音響光学素子４、レーザコントローラ９に設けられた高周波発生回路７、同軸ケーブル８、中継端子１０ａ，１０ｂを備えている。レーザ光源１ａ、および音響光学素子４は、レーザヘッド１１に設けられる。
【００１６】
音響光学素子４は、レーザ光源１ａからのレーザ光を回折させる。高周波発生回路７は、音響光学素子４に高周波信号を供給する。音響光学素子４の受信端と高周波発生回路７の送信端との間には１つ以上の中継端子１０ａ，１０ｂが設けられている。
【００１７】
中継端子１０ａ，１０ｂの各々は、同軸ケーブル８を接続および分離する機能を有する。同軸ケーブル８は、中継端子１０ａ，１０ｂを介して高周波発生回路７と音響光学素子４とを接続する。
【００１８】
中継端子１０ａは、レーザコントローラ９に設けられ、高周波発生回路７の送信端と中継端子１０ａまでの同軸ケーブル８の長さがＬ１である。
【００１９】
中継端子１０ｂは、レーザヘッド１１に設けられ、高周波発生回路７の送信端と中継端子１０ｂまでの同軸ケーブル８の長さがＬ２である。高周波発生回路７の送信端と音響光学素子４の受信端までの同軸ケーブル８の長さがＬ３である。
【００２０】
送信端から中継端子１０ａ，１０ｂまでの同軸ケーブル８の長さＬ１，Ｌ２、および送信端から受信端までの同軸ケーブルＬ３の長さの少なくとも１つの長さＬがＬ＝λｎ／４±λ／１６（λは高周波信号の波長、ｎは０以上の整数）に設定されている。
【００２１】
ここで、周波数をｆ＝１／Ｔ、振幅Ｖの高周波信号を、長さＬ（ｍ）、比誘電率εの同軸ケーブルで伝送する場合、高周波信号は伝送速度ν＝ｃ／√εで伝送する。ｃは光速である。同軸ケーブル８が受信回路に接続されずに、開放状態となった場合には、高周波信号は開放された同軸ケーブル端で全反射され、送信端に戻ってくる。
【００２２】
送信端では、図２に示すように、入射波に対してΔｔだけ位相がずれた反射波が観測され、高周波発生回路７に逆流する。位相ずれΔｔは
Δｔ＝２・Ｌ／ν      ‥（１）
となる。
【００２３】
位相が同位相又は逆位相で且つ振幅の絶対値のずれが９０％以内の時には、図３に示すように、Δｔ＝Ｔ／２±Ｔ／８、Ｔ±Ｔ／８‥となる。即ち、
Δｔ＝Ｔ・ｎ／２±Ｔ／８      （２）
ｎは０以上の整数である。
【００２４】
式（２）を式（１）に代入すると、
同軸ケーブルの長さが
Ｌ＝νｎ／（４ｆ）＝λｎ／４±λ／１６
となる。このとき、反射波が高周波発生回路７に逆流しても、発振源の周波数における発振状態を保つことができる。
【００２５】
これに対して、同軸ケーブル８の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３が
Ｌ＝λｎ／４±λ／１６
から外れた場合には、入射波と反射波との位相がずれるため、高周波発生回路７内の逆流時に、意図しない発振状態が生ずる。意図しない発振状態では、回路内の抵抗素子に過剰な電流が流れるため、高熱が発生し、回路内素子の熱破壊を招く。
【００２６】
例えば、高周波信号の周波数がｆ＝１／Ｔ＝８０ＭＨｚ、振幅Ｖ（Ｖ）の高周波信号を長さＬ（ｍ）ポリエチレン製同軸ケーブル（比誘電率ε＝２．２６）で伝送する場合、高周波信号の伝送速度は
ν＝ｃ／√ε＝１．９９×１０８ｍ／ｓとなる。同軸ケーブル８の長さは、
Ｌ＝λｎ／４±λ／１６＝〜１５ｃｍ、４７ｃｍ〜７７ｃｍ、１０９ｃｍ〜１３９ｃｍ、１７２ｃｍ〜２０２ｃｍ‥に設定される。
【００２７】
これにより、同軸ケーブル８の受信端開放時に発生する高周波発生回路７内での意図しない発振状態を防止でき、高周波発生回路内での発熱を防ぐことができる。
【００２８】
このように実施例のレーザ装置によれば、高周波発生回路７の送信端から中継端子１０ａ，１０ｂまでの同軸ケーブルの長さ、および高周波発生回路７の送信端から音響光学素子４の受信端までの同軸ケーブルの長さの少なくとも１つの長さＬがＬ＝λｎ／４±λ／１６とすることで、反射波の位相が、入射波と同位相又は逆位相となり、発振源と同じ位相で高周波発生回路７に戻る。このため、高周波発生回路７内での意図しない発振状態が発生せず、高周波発生回路７内での発熱を防ぐことができる。
【００２９】
なお、前述した実施例のレーザ装置は、図４に示すようなレーザ媒質２、ミラー３ａ，３ｂを備えても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、Ｑスイッチレーザ装置、波長可変レーザ装置に利用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  半導体レーザ
１ａ  レーザ光源
２  レーザ媒質
３ａ，３ｂ  ミラー  
４  音響光学素子
５  波長変換素子
６，８  同軸ケーブル
７  高周波発生回路
９  レーザコントローラ
１０ａ，１０ｂ  中継端子
１１  レーザヘッド  
【図１】
2015094843.tif 000003
【図２】
2015094843.tif 000004
【図３】
2015094843.tif 000005
【図４】
2015094843.tif 000006