(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させる駆動部と、
前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態にジャンプするように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を当該レーザー光の波長に応じた距離だけ移動させることで、前記共振器の光路長を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記モードが逐次切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替え後の各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、
切り替え前後で前記反射光のレベルが変化する方向が変化することを検出することで、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、
制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、検出された前記反射光のレベルに応じて、前記複数のモードのうちの少なくとも一のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記少なくとも一方の反射部を前記共振器に入射したレーザー光の波長に応じた距離だけ移動させるためのキックパルスと、前記キックパルスに基づき移動した当該反射部を停止させるためのブレーキパルスとにより形成されたジャンプパルスを前記駆動部に供給することで、前記第１のモードで共振する状態から、第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長が前記複数のモードのうちの一のモードで共振する状態に遷移するように前記共振器の光路長を制御した場合に、前記反射部の位置を示す位置情報を記憶しておき、
記憶された前記位置情報に基づき、前記共振器の光路長を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、切り替え前後で前記反射光のレベルが変化する方向がマイナスからプラスに変化することを検出することで、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記モードが、少なくとも隣接するモード間の距離よりも大きい第１の単位ごとに切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、当該各モードの中から前記反射光のレベルが最小となる第１のモードを特定した後、
前記第１のモードの近傍において、前記第１の単位よりも小さい第２の単位ごとに前記モードが切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記第２のモードは、前記第１のモードに隣接するモードである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記共振器の光路長が設定されたモードに対応する共振条件を満たすように当該光路長をサーボ制御し、
前記共振器に入射したレーザー光が前記第１のモードで共振する状態から、前記第２のモードで共振する状態に遷移させる場合には、前記サーボ制御を停止し、当該状態の遷移後に、前記第２のモードを前記設定されたモードとして前記サーボ制御を再開する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長と、前記入射したレーザー光の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を生成し、生成した当該誤差信号に基づき、前記共振器の光路長をサーボ制御する、請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
駆動部が、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させることと、
プロセッサが、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態にジャンプするように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を当該レーザー光の波長に応じた距離だけ移動させることで、前記共振器の光路長を制御することと、
を含み、
前記モードが逐次切り替わるように前記共振器の光路長が制御されて、切り替え後の各モードに対応する前記反射光のレベルが取得され、
切り替え前後で前記反射光のレベルが変化する方向が変化することが検出されることで、前記反射光のレベルが最小となるモードが特定される、
制御方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器の、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させるステップと、
前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態にジャンプするように、前記少なくとも一方の反射部を当該レーザー光の波長に応じた距離だけ移動させることで、前記共振器の光路長を制御させるステップと、
を含み、
前記モードが逐次切り替わるように前記共振器の光路長が制御されて、切り替え後の各モードに対応する前記反射光のレベルが取得され、
切り替え前後で前記反射光のレベルが変化する方向が変化することが検出されることで、前記反射光のレベルが最小となるモードが特定される、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
共振器内に非線形光学素子を配して、共振器内部の高いパワー密度を利用して効率よく当該非線形光学素子による波長変換を行うようにしたレーザー光発生装置が提案されている。【０００３】
このようなレーザー光発生装置に用いられる共振器では、例えば、当該共振器を構成する少なくとも一対の対向するミラー間に非線形光学素子を配し、この共振器に基本波レーザー光を入射させて、当該レーザー光を非線形素子に通過させる。このとき、ミラー間の距離（即ち、共振器内の光路長）が、入射したレーザー光の整数倍となるように制御されることで、当該レーザー光が共振器内で共振してレーザー発振が生じる。【０００４】
例えば、特許文献１には、上記に示したような共振器を用いたレーザー光発生装置の一例が開示されている。特許文献１に係るレーザー光発生装置は、共振器を構成するミラーの位置を光軸方向に移動できるように構成し、当該共振器の入射レーザー光に対する共振器長のずれに比例した誤差信号に基づき、当該ミラーの位置をサーボ制御している。このような構成とすることで、特許文献１に係るレーザー光発生装置では、入射したレーザー光が共振器内で共振する条件を満たすように当該共振器の光路長が自動制御され、共振器の入射レーザー光に対する共振動作が安定化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５３５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、近年では、レーザー光源として、半導体レーザーのようにマルチモードで発振するレーザー光源を使用する場合が少なくない。このようにマルチモードで発振するレーザー光源を用いる場合には、当該レーザー光源を外部共振器と組み合わせ、当該外部共振器の共振器長を調整して所望のモードで共振させることで、シングルモードに近い特性の光源として使用する場合がある。【０００７】
マルチモードで発振するレーザー光源を用いた場合には、共振器からの漏れ光の影響がモードよって異なる場合が少なくはなく、モードに応じて共振器から出力されるレーザー光の強度が異なる場合がある。このような場合には、共振器からの漏れ光をより少なくして効率よく共振可能なモードで共振させることで、より強度の高いレーザー光を得ることが可能となる。【０００８】
しかしながら、必ずしもレーザー光の強度が最大となるモードで共振するように共振器の光路長が制御されているとは限らず、このような場合には、レーザー光源の性能を十分に活かしきれていない可能性が少なからずある。【０００９】
そこで、本開示では、より強度の高いレーザー光を得ることが可能なモードで共振するように共振器の光路長を制御することが可能な、新規かつ改良された制御装置、制御方法、及びプログラムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示によれば、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させる駆動部と、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御する制御部と、を備えた、制御装置が提供される。【００１１】
また、本開示によれば、駆動部が、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させることと、プロセッサが、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御することと、を含む、制御方法が提供される。【００１２】
また、本開示によれば、コンピュータに、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器の、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させるステップと、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御させるステップと、を含む、プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本開示によれば、より強度の高いレーザー光を得ることが可能なモードで共振するように共振器の光路長を制御することが可能となる。【００１４】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置の概略的な構成の一例を示した構成図である。
【図２】マルチモード発振するレーザー光源を用いた場合のサーボの引き込みについて説明するための説明図である。
【図３】比較例に係る制御部の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図４】比較例に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。
【図５】本開示の実施形態に係る制御部の機能構成の一例を示したブロック図である。
【図６】駆動信号の生成に係る処理の詳細について説明するための説明図である。
【図７】同実施形態に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。
【図８】同実施形態に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係る制御部の一連の動作の流れを示したフローチャートである。
【図１０】サーボの引き込みに係る一連の動作の流れを示したフローチャートである。
【図１１】変形例に係るレーザー光発生装置の概略的な構成の一例を示した構成図である。
【図１２】変形例に係る制御部の動作の概要について説明するための説明図である。
【図１３】変形例に係る制御部の一連の動作の流れを示したフローチャートである。
【図１４】本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置のハードウェア構成の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．レーザー光発生装置の構成
２．サーボの引き込み
３．比較例に係る制御部
３．１．制御部の構成
３．２．サーボの引き込み動作
３．３．比較例に係るサーボの引き込み動作の課題
４．本実施形態に係る制御部
４．１．制御部の構成
４．２．サーボの引き込み動作
４．３．処理の流れ
４．４．作用効果
５．変形例
５．１．レーザー光発生装置の構成
５．２．処理の流れ
５．３．作用効果
６．ハードウェア構成
７．まとめ
【００１８】
＜１．レーザー光発生装置の構成＞
まず、図１を参照して、本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置の構成について説明する。図１は、本開示の実施形態に係るレーザー光発生装置の概略的な構成の一例を示した構成図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係るレーザー光発生装置１は、発振器１１と、光源ユニット５０と、ミラー５０１及び５０３と、共振器２０と、アイソレーター４０と、光検出器４１と、駆動部３０と、制御部１０とを含む。
【００２０】
光源ユニット５０は、レーザー光源５１と、位相変調器５２と、ドライバ（駆動回路）５３とを含む。
【００２１】
レーザー光源５１は、レーザー光を出力するものであり、各種のレーザーにより構成することが可能である。本実施形態に係るレーザー光発生装置１では、レーザー光源５１として、例えば、半導体レーザーのようにマルチモード発振するものを用いる。
【００２２】
位相変調器５２は、例えば、ＥＯ（電気光学）素子や、ＡＯ（音響光学）素子からなる。位相変調器５２には、発振器１１からの周波数ｆｍの変調信号がドライバ５３によって供給される。位相変調器５２は、ドライバ５３から供給された変調信号により、レーザー光源５１からのレーザー光を変調し、変調されたレーザー光Ｌ１を外部に出射する。
【００２３】
なお、位相変調器５２は、ドライバ５３からの制御に基づき間欠駆動されることで、レーザー光源５１からのレーザー光を、パルスレーザー光として出力するように構成されていてもよい。
【００２４】
また、上記に示す光源ユニット５０の構成は、あくまで一例であり、上記に示した構成には必ずしも限定されない。例えば、レーザー光源５１として半導体レーザーを用いる場合には、位相変調器５２を設けずに、ドライバ５３が、変調信号に基づきレーザー光源５１を直接駆動することで、変調されたレーザー光Ｌ１を出射させる構成としてもよい。
【００２５】
光源ユニット５０から出射されたレーザー光Ｌ１は、ミラー５０１及び５０３を経てアイソレーター４０に導光され、アイソレーター４０を透過し、インプットカプラー２０１から共振器２０の内部に入射する。なお、光源ユニット５０から出射されたレーザー光Ｌ１を、アイソレーター４０を経て共振器２０の内部に導光させることが可能であれば、光路中に配置される光学系の構成は、ミラー５０１及び５０３には限定されないことは言うまでもない。
【００２６】
アイソレーター４０は、光源ユニット５０と共振器２０との間に介在し、光源ユニット５０からのレーザー光Ｌ１を共振器２０に向けて透過させる。また、アイソレーター４０は、共振器２０からの反射光（漏れ光）Ｌ３を、光源ユニット５０とは異なる方向に配置された光検出器４１に向けて反射させることで、当該反射光Ｌ３が光源ユニット５０に入射すことを防止している。
【００２７】
光検出器４１は、例えば、ＰＤ（Photo  Detector）からなる。光検出器４１は、アイソレーター４０を経て導光された共振器２０からの反射光Ｌ３を検出する。なお、光検出器４１により検出された反射光Ｌ３は、後述する制御部１０により同期検波される。
【００２８】
共振器２０は、所謂、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ：Optical  Parametric  Oscillation）であり、光源ユニット５０からのレーザー光Ｌ１を内部で共振させるとともに、当該レーザー光Ｌ１の波長を変換し、波長が変換されたレーザー光Ｌ２を出力する。以下に、共振器２０の詳細な構成について説明する。なお、以降では、共振器２０に入射するレーザー光を「励起レーザー光」と呼び、波長が変換されて共振器２０から出力されるレーザー光を「ＯＰＯレーザー光」と呼ぶ場合がある。
【００２９】
共振器２０は、インプットカプラー２０１と、ミラー２０３、２０５、及び２０７と、ダイクロイックミラー２０９と、アウトプットカプラー２１１と、非線形光学素子２１３とを含む。インプットカプラー２０１及びアウトプットカプラー２１１は、一般的には、数％の透過率を有するパーシャルリフレクター（部分反射鏡）である。
【００３０】
また、ミラー２０３とミラー２０５との間には、非線形光学素子２１３が配されている。
【００３１】
非線形光学素子２１３は、例えば、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）、ＱＰＭＬＮ（疑似位相整合ＬＮ）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ２Ｏ４）、ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ４）、ＫＮ（ＫＮｂＯ３）等が用いられる。
【００３２】
非線形光学素子２１３は、一例として、入力されたレーザー光（即ち、励起レーザー光Ｌ１）を２つの波長に変換する。そして、変換した２つの波長のうち、少なくとも一方の波長（例えば、長波長）のレーザー光が、ＯＰＯレーザー光Ｌ２として、共振器２０内で共振し、アウトプットカプラー２１１から共振器２０の外部に出力されることとなる。
【００３３】
また、インプットカプラー２０１と、ミラー２０３との間にはダイクロイックミラー２０９が配されている。ダイクロイックミラー２０９は、ミラー２０３によりインプットカプラー２０１に向けて反射された光のうち、励起レーザー光Ｌ１をインプットカプラー２０１に向けて透過させ、ＯＰＯレーザー光Ｌ２をアウトプットカプラー２１１に向けて反射させる。このような構成により、本実施形態に係る共振器２０は、励起レーザー光Ｌ１と、ＯＰＯレーザー光Ｌ２とが異なる光路を経て共振器２０内を導光される。以下に、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路の詳細について、それぞれ説明する。
【００３４】
まず、励起レーザー光Ｌ１の光路に着目する。インプットカプラー２０１から共振器内部に入射した励起レーザー光Ｌ１は、ダイクロイックミラー２０９を透過し、ミラー２０３、非線形光学素子２１３、及びミラー２０５を経て、ミラー２０７に到達し、当該ミラー２０７で反射される。
【００３５】
また、ミラー２０７で反射された励起レーザー光Ｌ１は、ミラー２０５、非線形光学素子２１３、及びミラー２０３を経て、ダイクロイックミラー２０９に導光され、当該ダイクロイックミラー２０９を透過し、インプットカプラー２０１に導光される。
【００３６】
インプットカプラー２０１は、導光された励起レーザー光Ｌ１の一部を反射させるとともに、他の一部を共振器２０の外部に出射させる。このように、共振器２０内に入射した励起レーザー光Ｌ１は、インプットカプラー２０１と、ミラー２０７との間で反射を繰り返す。即ち、インプットカプラー２０１と、ミラー２０７との間の光路が、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長（換言すると、共振器長）に相当し、当該光路長を励起レーザー光Ｌ１の共振条件に合わせて調整することで、励起レーザー光Ｌ１が共振器２０内で共振することとなる。
【００３７】
また、インプットカプラー２０１から共振器２０の外部に出射された励起レーザー光は、共振器２０からの反射光として、アイソレーター４０により光検出器４１に向けて導光され、当該光検出器４１で検出される。
【００３８】
次に、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路に着目する。非線形光学素子２１３で波長変換された励起レーザー光Ｌ１、即ち、ＯＰＯレーザー光Ｌ２は、ミラー２０５を経てミラー２０７に到達し、当該ミラー２０７で反射される。
【００３９】
また、ミラー２０７で反射されたＯＰＯレーザー光Ｌ２は、ミラー２０５、非線形光学素子２１３、及びミラー２０３を経て、ダイクロイックミラー２０９に導光され、当該ダイクロイックミラー２０９で反射されて、アウトプットカプラー２１１に導光される。
【００４０】
アウトプットカプラー２１１は、導光されたＯＰＯレーザー光Ｌ２の一部を反射させるとともに、他の一部を共振器２０の外部に出射させる。このように、共振器２０内に入射したＯＰＯレーザー光Ｌ２は、アウトプットカプラー２１１と、ミラー２０７との間で反射を繰り返す。即ち、アウトプットカプラー２１１と、ミラー２０７との間の光路が、共振器２０内におけるＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長（換言すると、共振器長）に相当し、当該光路長をＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件に合わせて調整することで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２が共振器２０内で共振することとなる。
【００４１】
次に、共振器２０内における、励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれの光路長の調整に係る動作について説明する。本実施形態に係る共振器２０では、ミラー２０７は、後述する駆動部３０を駆動させることで、当該ミラー２０７に入射する励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２の光軸方向に沿って位置を調整可能に構成されている。同様に、アウトプットカプラー２１１は、駆動部３０を駆動させることで、当該アウトプットカプラー２１１に入射するＯＰＯレーザー光Ｌ２の光軸方向に沿って位置を調整可能に構成されている。
【００４２】
即ち、ミラー２０７の位置が調整されることで、励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれの光路長が調整され、アウトプットカプラー２１１の位置が調整されることで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長が調整される。そのため、例えば、励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たすようにミラー２０７の位置が調整され、次いで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件を満たすようにアウトプットカプラー２１１の位置が調整される構成としてもよい。このような順序でミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置が調整されることで、励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれについて、共振条件を満たすように光路長を制御することが可能となる。
【００４３】
駆動部３０は、例えば、電磁アクチュエーター（ＶＣＭ：Voice  Coil  Motor）や、圧電素子構成等のようなアクチュエーターデバイスからなる。なお、以降の説明では、駆動部３０として電磁アクチュエーターを用いるものとして説明する。
【００４４】
駆動部３０は、後述する制御部１０による制御（即ち、制御部１０から供給される制御信号）に基づき、ミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置を調整する。なお、ミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１それぞれに対して、個々に駆動部３０を設ける構成としてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
制御部１０は、駆動部３０の動作を制御することで、ミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置を制御する。これにより、制御部１０は、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１及びＯＰＯレーザー光Ｌ２それぞれの光路長を制御する。
【００４６】
また、制御部１０は、少なくとも共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たすように、励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御する。
【００４７】
具体的には、制御部１０は、光検出器４１で検出された、共振器２０からの反射光Ｌ３を、発振器１１から供給される周波数ｆｍの信号に基づき、サンプル・アンド・ホールドにより同期検波することで反射信号を得る。
【００４８】
制御部１０は、取得した反射信号に基づき、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長と、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を、例えば、ＰＤＨ（Pound-Drever-Hall）法により生成する。なお、当該誤差信号を生成できれば、その方法はＰＤＨ法に限定されないことは言うまでもない。
【００４９】
そして、制御部１０は、生成した誤差信号を、励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御するための引き込み信号として使用し、当該励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御する。具体的には、制御部１０は、生成した誤差信号に基づき、駆動部３０を制御するための駆動信号を生成し、当該駆動信号により駆動部３０にミラー２０７の位置を調整させることで、当該励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御する。
【００５０】
なお、制御部１０は、例えば、ＢＰＵ（Basic  Processing  Unit）やＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のような制御ユニットにより構成され得る。また、制御部１０は、上記に示した制御を行うためのデータやプログラムを記録するための、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）のようなストレージを備えてもよい。
【００５１】
なお、制御部１０による、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長の制御（即ち、ミラー２０７の位置の制御）に係る動作の詳細については、別途後述する。
【００５２】
以上、図１を参照しながら、本実施形態に係るレーザー光発生装置１の構成について説明した。なお、制御部１０及び駆動部３０は、レーザー光発生装置１の外部の構成として、当該レーザー光発生装置１に外付けする構成としてもよい。また、制御部１０及び駆動部３０を含む装置が、「制御装置」の一例に相当する。
【００５３】
＜２．サーボの引き込み＞
次に、本実施形態に係るレーザー光発生装置１の制御部１０の詳細について説明するにあたり、まず、図２を参照しながら、レーザー光源５１として、半導体レーザーのようにマルチモード発振するものを用いた場合のサーボの引き込みについて概要を説明する。図２は、マルチモード発振するレーザー光源を用いた場合のサーボの引き込みについて説明するための説明図である。
【００５４】
図２において、参照符号ｇ１１は、ミラー２０７の位置を示しており、当該ミラー２０７の位置に応じて、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が決定される。また、参照符号ｇ２１は、参照符号ｇ１１で示したミラー２０７の各位置に対応して得られる反射信号（換言すると、反射光Ｌ３のレベルを示す信号）を示している。また、参照符号ｇ３１は、反射信号ｇ２１に基づく誤差信号を示している。
【００５５】
共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たした場合、即ち、当該光路長が励起レーザー光Ｌ１の波長の整数倍となった場合に、共振器２０からの反射光のレベル（強度）は低下する。そのため、マルチモード発振するレーザー光源を用いた場合には、図２に示すように、反射光のレベルが低下するミラー２０７の位置、即ち、モード（光路長）が複数存在し、各モードそれぞれに対して誤差信号が生成されることになる。
【００５６】
また、図２に示すように、各モードに対応した反射光のレベルは、モードに応じて異なる傾向にあり、この反射光のレベルが低いモードほど共振器２０からの漏れ光が少ないため、より出力の高いＯＰＯレーザー光Ｌ２を得ることができる。そのため、図２に範囲ｇ１３で示したように、反射信号（即ち、反射光Ｌ３のレベル）が最も低くなるモードとなるようにミラー２０７の位置を調整することが、より望ましいこととなる。
【００５７】
＜３．比較例に係る制御部＞
次に、従来のレーザー光発生装置を比較例として、当該比較例に係る制御部によるサーボの引き込み方法について説明することで、本実施形態に係るレーザー光発生装置１の課題について整理する。
【００５８】
［３．１．制御部の構成］
まず、比較例に係る制御部１０ｗの構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、比較例に係る制御部１０ｗの機能構成の一例を示したブロック図である。
【００５９】
図３に示すように、比較例に係る制御部１０ｗは、誤差信号生成部１０１と、レベル検出部１０３及び１０５と、サーボ制御部１０７と、スイッチ１０９と、位相補償部１１１と、ＶＣＭドライバ１１３とを含む。
【００６０】
誤差信号生成部１０１は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３を、発振器１１から供給される周波数ｆｍの信号に基づき、サンプル・アンド・ホールドにより同期検波することで反射信号を得る。誤差信号生成部１０１は、取得した反射信号に基づき、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長と、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を生成する。
【００６１】
なお、誤差信号の生成には、例えば、ＰＤＨ法を用いるとよい。具体的な一例として、レーザー光源５１から出射されるレーザー光の周波数をｆｃ、当該レーザー光の変調周波数をｆｍとした場合には、位相変調器５２による位相変調によりサイドバンドｆｃ±ｆｍが立てられる。誤差信号生成部１０１は、供給された反射光Ｌ３について、周波数ｆｃ、ｆｃ±ｆｍのビートを検出することで誤差信号を得る。
【００６２】
以上のようにして、誤差信号生成部１０１は、反射光Ｌ３を同期検波することで得られる反射信号に基づき誤差信号を生成し、生成した誤差信号を、レベル検出部１０５とスイッチ１０９とに逐次出力する。
【００６３】
レベル検出部１０３は、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を、光検出器４１から所定のサンプリングレート（例えば、発振器１１から供給される周波数ｆｍ）で逐次取得する。なお、レベル検出部１０３は、発振器１１から供給される周波数ｆｍの信号に基づき、サンプル・アンド・ホールドにより同期検波された反射信号を、反射光Ｌ３の検出結果の検出結果として取得してもよい。
【００６４】
そして、レベル検出部１０３は、取得した検出結果に基づき、反射光Ｌ３のレベルを検出する。このとき、検出される反射光Ｌ３のレベルは、図２に示すように、ミラー位置の移動に伴い、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、当該励起レーザー光Ｌ１の共振条件を満たすか否かに応じて変化する。レベル検出部１０３は、検出された反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値を下回った場合に、レベルの検出結果を示す信号をサーボ制御部１０７に出力する。
【００６５】
レベル検出部１０５は、誤差信号生成部１０１から、生成された誤差信号を逐次取得する。そして、レベル検出部１０５は、取得した誤差信号のゼロクロスレベルを検出し、当該ゼロクロスレベルの検出タイミングに基づき、各モードに応じた共振器２０の共振器長（即ち、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長）のサーボ制御を開始するタイミングを示すサーボトリガを生成する。レベル検出部１０５は、生成したサーボトリガをサーボ制御部１０７に逐次出力する。
【００６６】
サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０５からサーボトリガパルスを逐次取得する。そして、サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０３から反射光Ｌ３のレベルの検出結果を示す信号を取得すると、当該信号を取得したタイミングで供給されたサーボトリガパルスに基づき、サーボの開始を示す信号をスイッチ１０９に供給する。
【００６７】
スイッチ１０９は、前段に設けられた誤差信号生成部１０１と、後段に設けられた位相補償部１１１との間の接続関係を、サーボ制御部１０７から供給される信号に基づき切り替え可能に構成されている。具体的には、スイッチ１０９は、サーボ制御部１０７からサーボの開始を示す信号が供給されると、オン状態となり、誤差信号生成部１０１と位相補償部１１１との間を接続させる。これにより、誤差信号生成部１０１から出力された誤差信号が位相補償部１１１に供給される。
【００６８】
位相補償部１１１は、スイッチ１０９がオン状態となることで、誤差信号生成部１０１から誤差信号の供給を受ける。位相補償部１１１は、誤差信号生成部１０１からの誤差信号の位相を補償し、位相が補償された誤差信号をＶＣＭドライバ１１３に供給する。
【００６９】
ＶＣＭドライバ１１３は、位相補償部１１１から供給される誤差信号に基づき、駆動部３０を駆動することで、サーボの引き込み（即ち、ミラー２０７の位置の調整）を行う。
【００７０】
［３．２．サーボの引き込み動作］
次に、図４を参照しながら、比較例に係る制御部１０ｗによるサーボの引き込み動作の詳細について説明する。図４は、比較例に係る制御部１０ｗによるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。なお、図４における参照符号ｇ１１、ｇ２１、ｇ３１、及びｇ１３は、図２における、ミラー２０７の位置ｇ１１、反射信号ｇ２１、誤差信号ｇ３１、及び反射光Ｌ３の検出結果が最も低くなる範囲ｇ１３にそれぞれ対応している。
【００７１】
制御部１０ｗは、駆動部３０に共振器２０内のミラー２０７の位置を調整させることで、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を制御し、当該光路長に応じた共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得する。
【００７２】
制御部１０ｗの誤差信号生成部１０１は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３を同期検波して反射信号ｇ２１を得る。誤差信号生成部１０１は、取得した反射信号に基づき誤差信号ｇ３１を生成する。
【００７３】
レベル検出部１０５は、誤差信号生成部１０１から、生成された誤差信号ｇ３１を逐次取得して、当該誤差信号ｇ３１のゼロクロスレベルを検出し、ゼロクロスレベルの検出タイミングに基づきサーボトリガｇ５１を生成する。レベル検出部１０５は、生成したサーボトリガｇ５１をサーボ制御部１０７に逐次出力する。
【００７４】
また、レベル検出部１０３は、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を、光検出器４１から所定のサンプリングレート（例えば、発振器１１から供給される周波数ｆｍ）で逐次取得し、検出された反射光Ｌ３のレベルを閾値ｇ２５と比較する。
【００７５】
なお、閾値ｇ２５は、光源ユニット５０から出力されるレーザー光Ｌ１の出力や、共振器２０の特性に応じてあらかじめ決められている。具体的な一例として、あらかじめ実験等により、共振器２０からの反射光Ｌ３のレベルを測定しておくことで、測定結果で得られた反射光Ｌ３の最小値に基づき、閾値ｇ２５が決定されればよい。
【００７６】
レベル検出部１０３は、検出された反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値ｇ２５を下回ったタイミングで、レベルの検出結果を示す信号ｇ４１をサーボ制御部１０７に出力する。
【００７７】
サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０５から逐次供給されるサーボトリガパルスｇ５１と、レベル検出部１０３から供給される反射光Ｌ３のレベルの検出結果を示す信号ｇ４１とに基づき、サーボの開始を示す信号ｇ６１をスイッチ１０９に供給する。具体的な一例として、サーボ制御部１０７は、レベル検出部１０３からの信号ｇ４１を受けた場合に、当該信号ｇ４１を受けたタイミング（信号ｇ４１がオン状態となったタイミング）で供給されたサーボトリガｇ５１の立ち上がりを利用して、サーボの開始を示す信号ｇ６１をスイッチ１０９に供給する。
【００７８】
スイッチ１０９にサーボの開始を示す信号ｇ６１が供給されると、スイッチ１０９はオン状態となり、誤差信号生成部１０１から出力された誤差信号が位相補償部１１１に供給される。
【００７９】
位相補償部１１１は、スイッチ１０９がオン状態となることで、誤差信号生成部１０１から誤差信号の供給を受け、当該誤差信号の位相を補償し、位相が補償された誤差信号をＶＣＭドライバ１１３に供給する。
【００８０】
ＶＣＭドライバ１１３は、位相補償部１１１から供給される誤差信号に基づき、駆動部３０を駆動することで、サーボの引き込み（即ち、ミラー２０７の位置の調整）を行う。即ち、駆動部３０により、図４の参照符号ｇ１５に示すように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が、サーボが開始されたタイミングに対応するモードとなるようにミラー２０７の位置が調整される。
【００８１】
また、ＶＣＭドライバ１１３による、励起レーザー光Ｌ１の光路長のサーボ制御に伴い、共振器２０のモードがロックされるため、図４の参照符号ｇ２３に示すように、反射光Ｌ３のレベルは一定となり、参照符号ｇ３３に示すように誤差信号も安定化する。
【００８２】
［３．３．比較例に係るサーボの引き込み動作の課題］
一方で、反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づきサーボの引き込みを行うタイミングを特定する場合には、サーボの引き込みを確実に行うために、閾値ｇ２５が、事前の測定により得られた反射光Ｌ３の最小値よりも高い値に設定される場合が少なくない。
【００８３】
そのため、比較例に係る制御部１０ｗのように、反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づきサーボの引き込みを行う場合には、レーザー光発生装置を動作させるモードが、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードｇ２７と乖離している場合が少なくない。即ち、比較例に係る制御部１０ｗを適用したレーザー光発生装置は、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードｇ２７、即ち、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の出力が最大となるモードで動作していない場合があり、レーザー光源の性能を十分に活かしきれない場合があった。
【００８４】
そこで、本実施形態に係るレーザー光発生装置では、より強度の高いレーザー光を得ることが可能なモード、即ち、共振器２０からの反射光（漏れ光）が最小となるモードで共振するように共振器の光路長を制御可能とすることを目的とする。以降では、本実施形態に係るレーザー光発生装置１について、特に制御部１０の構成に着目して説明する。
【００８５】
＜４．本実施形態に係る制御部＞
［４．１．制御部の構成］
まず、図５を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る制御部１０の機能構成の一例を示したブロック図である。
【００８６】
図５に示すように、本実施形態に係る制御部１０は、誤差信号生成部１０１と、レベル検出部１０３及び１０５と、スイッチ１０９と、サーボ制御部１２１と、ジャンプパルス生成部１２３と、スイッチ１２５と、位相補償部１１１と、ＶＣＭドライバ１１３とを含む。
【００８７】
なお、誤差信号生成部１０１と、レベル検出部１０３及び１０５と、スイッチ１０９と、位相補償部１１１と、ＶＣＭドライバ１１３とについては、前述した比較例に係る制御部１０ｗ（図３参照）と同様であるため、詳細な説明は省略し概要のみ記載する。
【００８８】
即ち、誤差信号生成部１０１は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３を同期検波することで反射信号を取得し、取得した反射信号に基づき誤差信号を生成する。誤差信号生成部１０１は、生成した誤差信号を、レベル検出部１０５とスイッチ１０９とに逐次出力する。
【００８９】
レベル検出部１０３は、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を、光検出器４１から逐次取得し、取得した検出結果に基づき、反射光Ｌ３のレベルを検出する。レベル検出部１０３は、検出された反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値を下回ったタイミングで、レベルの検出結果を示す信号をサーボ制御部１０７に出力する。
【００９０】
レベル検出部１０５は、誤差信号生成部１０１から、生成された誤差信号を逐次取得して当該誤差信号のゼロクロスレベルを検出し、ゼロクロスレベルの検出タイミングに基づきサーボトリガを生成する。そして、レベル検出部１０５は、生成したサーボトリガをサーボ制御部１０７に逐次出力する。
【００９１】
スイッチ１０９は、誤差信号生成部１０１とスイッチ１２５との間に介在し、誤差信号生成部１０１とスイッチ１２５との間の接続関係を、サーボ制御部１０７から供給される信号に基づき切り替え可能に構成されている。即ち、スイッチ１０９は、サーボ制御部１０７からサーボの開始を示す信号が供給されると、オン状態となり、誤差信号生成部１０１とスイッチ１２５との間を接続させる。これにより、誤差信号生成部１０１から出力された誤差信号がスイッチ１２５に供給される。ここまでの動作は、前述した比較例に係る制御部１０ｗと同様である。
【００９２】
スイッチ１２５は、端子１２５ａ〜１２５ｃを有している。端子１２５ａは、スイッチ１０９からの信号線に接続されており、端子１２５ｂは、ジャンプパルス生成部１２３からの信号線に接続されている。また、端子１２５ｃは、位相補償部１１１からの信号線に接続されている。スイッチ１２５は、端子１２５ｃが、端子１２５ａ及び１２５ｂのいずれかに接続されるように切り替え可能に構成されている。即ち、スイッチ１２５は、スイッチ１０９と位相補償部１１１とが接続されている状態と、ジャンプパルス生成部１２３と位相補償部１１１とが接続されている状態とを切り替えることが可能である。スイッチ１２５の切替えは、サーボ制御部１２１から供給されるジャンプタイミング信号により制御される。
【００９３】
端子１２５ａには、スイッチ１０９がオン状態の場合には、誤差信号生成部１０１からの誤差信号が供給される。即ち、端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続されるようにスイッチ１２５が切り替えられた場合には、誤差信号生成部１０１からの誤差信号が、スイッチ１０９を経て、位相補償部１１１に供給されることとなる。
【００９４】
また、端子１２５ｂには、ジャンプパルス生成部１２３からジャンプパルスが供給される。即ち、端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されるようにスイッチ１２５が切り替えられた場合には、ジャンプパルス生成部１２３からのジャンプパルスが位相補償部１１１に供給されることとなる。なお、ジャンプパルスの詳細については別途後述する。
【００９５】
サーボ制御部１２１は、レベル検出部１０５からサーボトリガパルスを逐次取得する。そして、サーボ制御部１２１は、レベル検出部１０３から反射光Ｌ３のレベルの検出結果を示す信号を取得すると、当該信号を取得したタイミングで供給されたサーボトリガパルスに基づき、サーボの開始を示す信号をスイッチ１０９に供給する。また、このときサーボ制御部１２１は、スイッチ１２５の端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続されるように、制御信号を当該スイッチ１２５に供給する。これによりスイッチ１０９がオン状態となるとともに、スイッチ１２５の端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続され、誤差信号生成部１０１からの誤差信号が、スイッチ１０９及びスイッチ１２５を経て位相補償部１１１に供給される。
【００９６】
以降は、位相補償部１１１により誤差信号の位相補償がなされ、位相が補償された誤差信号に基づき、ＶＣＭドライバ１１３が駆動部３０を駆動することで、サーボの引き込みがなされる。なお、上記に説明したサーボの初期引き込みに係る制御は、図４に示した、反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づくサーボの引き込み制御と同様である。また、以降では、この反射光Ｌ３のレベルと閾値ｇ２５との比較に基づくサーボの引き込み制御を、「初期引き込み」と呼ぶ場合がある。
【００９７】
サーボの初期引き込みが完了したら、サーボ制御部１２１は、設定されたモードが、当該モードとは異なる他のモードに逐次切り替わるように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を変化させる。
【００９８】
このとき、サーボ制御部１２１は、ジャンプパルス生成部１２３に、モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置を調整するためのジャンプパルスを生成させ、当該ジャンプパルスをスイッチ１２５の端子１２５ｂに供給させる。なお、以降では、モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置を調整する動作を、「モードジャンプ」と記載する場合がある。
【００９９】
また、サーボ制御部１２１は、ジャンプパルス生成部１２３が端子１２５ｂにジャンプパルスを供給するタイミングに同期して、端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されるようにスイッチ１２５を切り替えるための制御信号（以降では、「ジャンプタイミング信号」と呼ぶ場合がある）を、当該スイッチ１２５に供給する。
【０１００】
即ち、ジャンプタイミング信号により端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されることで、位相補償部１１１を介したＶＣＭドライバ１１３への誤差信号の供給が停止し、替わりにジャンプパルスがＶＣＭドライバ１１３に駆動信号として供給される。これにより、ＶＣＭドライバ１１３は、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長のサーボ制御を一時的に停止し、当該サーボ制御の停止中に、設定されたモードが他のモードに遷移するように、当該光路長を制御する。
【０１０１】
以上のようにして、サーボ制御部１２１は、モードを順次切り替えて、切り替えられたモードごとに、反射光Ｌ３のレベルの検出結果をレベル検出部１０３から取得する。そして、サーボ制御部１２１は、モードごとに取得した反射光Ｌ３のレベルの検出結果に基づき、当該反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定し、特定したモードで共振するように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を制御する。なお、上記に説明した、モードジャンプに係る動作、及び反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作の詳細については、［４．２．サーボの引き込み動作］において別途後述する。
【０１０２】
なお、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長が制御された場合、即ち、ミラー２０７の位置が変動した場合には、共振器２０内におけるＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長も変動することとなる。そのため、サーボ制御部１２１は、ミラー２０７の位置を制御した場合には、当該ミラー２０７の位置の制御量に応じてアウトプットカプラー２１１の位置を調整することで、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の光路長をあわせて制御すればよいことは言うまでもない。
【０１０３】
以上、図５を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０の機能構成について説明した。
【０１０４】
［４．２．サーボの引き込み動作］
次に、モードジャンプに係る動作と、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作とについて、図６〜図８を参照しながら説明する。
【０１０５】
まず、図６を参照しながら、ジャンプパルスの詳細と、当該ジャンプパルス、ジャンプタイミング信号、及び駆動信号の関係について説明する。駆動信号の生成に係る処理の詳細について説明するための説明図であり、ジャンプパルス、ジャンプタイミング信号、及び駆動信号の概略的なタイムチャートを示している。
【０１０６】
図６において、参照符号ｇ３１は、誤差信号生成部１０１により、共振器２０からの反射光Ｌ３が同期検波されて生成された誤差信号を示している。ＶＣＭドライバ１１３は、当該誤差信号を駆動信号としてミラー２０７の位置を調整することで、励起レーザー光Ｌ１の光路長をサーボ制御することが可能となる。
【０１０７】
また、参照符号ｇ７１は、ジャンプパルス生成部１２３により生成されるジャンプパルスを示している。図６に示すように、ジャンプパルスｇ７１は、キックパルスｇ７１１と、ブレーキパルスｇ７１３により構成されている。
【０１０８】
キックパルスｇ７１１は、ミラー２０７の位置を所定の距離だけ移動させるための駆動信号である。キックパルスｇ７１１により、ミラー２０７が移動する距離は、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋとパルス幅Ｔｋと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０の特性とにより決定される。そのため、例えば、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋ及びパルス幅Ｔｋと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０によるミラー２０７の位置の制御量との関係をあらかじめ調査しておくことで、当該調査結果に基づき、振幅Ｖｋ及びパルス幅Ｔｋが決定されるとよい。
【０１０９】
また、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋの方向、即ち、正負によりミラー２０７が移動する方向が制御される。例えば、キックパルスｇ７１１の振幅Ｖｋが正の場合に、ミラー２０７の位置が、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光軸方向に沿って光路長を伸ばす方向に移動するように制御されるとする。この場合には、振幅Ｖｋが負の場合には、ミラー２０７の位置は、当該光路長を縮める方向に移動するように制御されることとなる。なお、以降では、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を伸ばす方向を「＋（プラス）方向」と呼び、当該光路長を縮める方向を「−（マイナス）方向」と呼ぶ場合がある。
【０１１０】
ブレーキパルスｇ７１３は、キックパルスｇ７１１により移動したミラー２０７を停止させるために、当該ミラー２０７の移動方向とは逆方向に向けて制動をかけるための信号である。そのため、ブレーキパルスｇ７１３は、キックパルスｇ７１１とは正負が反転した信号として形成される。
【０１１１】
ブレーキパルスｇ７１３により、移動するミラー２０７に対して制動をかけるための負荷量は、ブレーキパルスｇ７１３の振幅Ｖｂとパルス幅Ｔｂと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０の特性とにより決定される。そのため、キックパルスｇ７１１と同様に、振幅Ｖｂ及びパルス幅Ｔｂと、ＶＣＭドライバ１１３及び駆動部３０によるミラー２０７の制御量との関係をあらかじめ調査しておくことで、当該調査結果に基づき、振幅Ｖｂ及びパルス幅Ｔｂが決定されるとよい。
【０１１２】
以上のように、キックパルスｇ７１１とブレーキパルスｇ７１３とにより構成されたジャンプパルスｇ７１を、ミラー２０７の位置を調整するための駆動信号とすることで、ミラー２０７の位置を所定の方向に所定の距離だけ間欠的に移動させることが可能となる。
【０１１３】
特に、ジャンプパルス生成部１２３は、ミラー２０７の移動距離が、励起レーザー光Ｌ１の光軸方向に沿って、当該励起レーザー光Ｌ１の１／２波長の整数倍となるように、振幅Ｖｋ及びＶｂとパルス幅Ｔｋ及びＴｂを調整してジャンプパルスｇ７１を生成する。なお、ミラー２０７が、励起レーザー光Ｌ１の１／２波長分だけ光軸方向に沿って移動した場合に、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長は、当該励起レーザー光Ｌ１の１波長分変化することとなる。そのため、上述のようにして生成されたジャンプパルスｇ７１に基づきミラー２０７の位置が制御されることで、モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置が調整されることとなる。
【０１１４】
参照符号ｇ７３は、サーボ制御部１２１がスイッチ１２５を切り替えるためのジャンプタイミング信号を示している。
【０１１５】
ここで、図５をあわせて参照する。ジャンプタイミング信号ｇ７３がオフ状態となった場合には、スイッチ１２５の端子１２５ａと端子１２５ｃとが接続されるように、スイッチ１２５が切り替えられる。即ち、この場合には、誤差信号生成部１０１で生成された誤差信号ｇ３１が、スイッチ１０９、スイッチ１２５、及び位相補償部１１１を経て、ＶＣＭドライバ１１３に駆動信号として供給されることとなる。
【０１１６】
また、ジャンプタイミング信号ｇ７３がオン状態となった場合には、スイッチ１２５の端子１２５ｂと端子１２５ｃとが接続されるように、スイッチ１２５が切り替えられる。そのため、この場合には、ジャンプパルス生成部１２３で生成されたジャンプパルスｇ７１が、スイッチ１２５及び位相補償部１１１を経て、ＶＣＭドライバ１１３に駆動信号として供給されることとなる。
【０１１７】
なお、前述の通り、サーボ制御部１２１は、ジャンプパルス生成部１２３が端子１２５ｂにジャンプパルスを供給するタイミングに同期して、ジャンプタイミング信号ｇ７３をスイッチ１２５に供給する。具体的には、図６に示す例の場合には、サーボ制御部１２１は、キックパルスｇ７１１が立ち上がるタイミングｔ１に同期して、ジャンプタイミング信号ｇ７３がオン状態となるように制御する。また、サーボ制御部１２１は、ブレーキパルスｇ７１３が立ち上がるタイミングｔ２に同期して、ジャンプタイミング信号ｇ７３がオフ状態となるように制御する。
【０１１８】
以上のような制御により、参照符号ｇ７５で示された駆動信号、即ち、誤差信号ｇ３１とジャンプパルスｇ７１とが合成された駆動信号が、時系列に沿って、ＶＣＭドライバ１１３に供給されることとなる。なお、ＶＣＭドライバ１１３は、駆動信号ｇ７５に基づきミラー２０７の位置を駆動部３０に制御させることで、モードジャンプを行う場合には、誤差信号ｇ３１に基づくサーボ制御を一旦停止し、モードジャンプの完了後にサーボ制御を再開する。このような構成により、本実施形態に係る制御部１０に依れば、モードジャンプがスムーズに行われることとなる。
【０１１９】
以上、図６を参照しながら、ジャンプパルスの詳細と、当該ジャンプパルス、ジャンプタイミング信号、及び駆動信号の関係について説明した。
【０１２０】
次いで、図７及び図８を参照しながら、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作の一例について説明する。まず、図７を参照する。図７は、本実施形態に係る制御部１０によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図である。
【０１２１】
制御部１０は、まず、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３（換言すると、反射信号ｇ２１）のレベルを閾値ｇ２５と比較し、反射光Ｌ３のレベルが所定の閾値ｇ２５を下回ったタイミングでサーボの引き込み（即ち、初期引き込み）を行う。このサーボの初期引き込みにより、ミラー２０７の位置は、図７における参照符号ｉで示されたモードに対応する位置に調整される。
【０１２２】
サーボの初期引き込みが完了したら、制御部１０は、まず、参照符号ｇ８１で示すように、所定の方向に向けてモードが逐次切り替わるように（即ち、モードジャンプするように）、ミラー２０７の位置を制御する。例えば、図７に示す例では、制御部１０は、隣接するモードに逐次モードジャンプように、ミラー２０７の位置を制御している。そして、制御部１０は、切り替わったモードそれぞれについて反射光Ｌ３のレベルを取得する。
【０１２３】
例えば、図７に示す例の場合には、制御部１０は、初期引き込み直後のモードｉを起点として、参照符号ｇ８１で示すように、モードｉ＋１、ｉ＋２、・・・、ｉ＋６と順次モードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御する。
【０１２４】
このように、制御部１０は、モードジャンプを逐次行いながら、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの比較を行い、当該反射光Ｌ３のレベルが最低となるモードを特定する。
【０１２５】
ここで、図８を参照する。図８は、実施形態に係る制御部によるサーボの引き込み動作の一例について説明するための説明図であり、図７に示す例において、モードジャンプに伴う反射光Ｌ３のレベルの変化を示している。図８において、横軸は時間ｔを示しており、縦軸は反射光Ｌ３のレベルを示している。また、参照符号ｔ１１は、サーボの初期引き込み直後のタイミングを示している。即ち、タイミングｔ１１では、ミラー２０７の位置が、モードｉに対応する位置に調整されていることとなる。
【０１２６】
例えば、図７に示す例の場合には、図８に示すように、モードｉ＋３に対応する位置にミラー２０７が位置する場合、即ち、タイミングｔ１３において、反射光Ｌ３のレベルが最低となる。このとき、制御部１０は、モードｉ＋２及びｉ＋３の間と、モードｉ＋３及びｉ＋４の間とおける反射光Ｌ３のレベルの比較結果に基づき、モードｉ＋３を境界として、反射光Ｌ３のレベルの変化が−（マイナス）から＋（プラス）に変化することを検出する。これにより、制御部１０は、モードｉ＋３を、最適点、即ち、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードとして設定する。
【０１２７】
最適点を設定したら、制御部１０は、当該最適点から、あらかじめ決められたモード数分だけモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御し、各モードにおける反射光Ｌ３のレベルを取得する。例えば、図７に示す例の場合には、制御部１０は、モードｉ＋３を基準として、３モード分だけモードジャンプするように（即ち、モードｉ＋６までモードジャンプするように）ミラー２０７の位置を制御している。
【０１２８】
そして、制御部１０は、取得した各モードにおける反射光Ｌ３のレベルを、最適点における反射光Ｌ３のレベルと比較する。
【０１２９】
例えば、図７及び図８に示す例では、最適点に設定されたモードｉ＋３における反射光Ｌ３のレベルは、モードｉ＋４〜ｉ＋６のいずれのモードにおける反射光Ｌ３のレベルよりも少ない。このように、最適点における反射光Ｌ３のレベルが最小の場合には、制御部１０は、当該最適点に対応する位置にミラー２０７を移動させて、サーボの引き込みに係る動作を完了する。例えば、図７に示す例の場合には、制御部１０は、参照符号ｇ８３に示すように、モードｉ＋６から最適点に設定されたモードｉ＋３にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。このとき、図８におけるタイミングｔ１５及びｔ１７の期間中に示されるように、モードが遷移し、反射光Ｌ３のレベルが最小となる最適点、即ち、モードｉ＋３に対応する位置に、ミラー２０７の位置が調整される。
【０１３０】
なお、最適点の設定後に、当該最適点よりも反射光Ｌ３のレベルが低いモードが検出された場合には、制御部１０は、改めて、最適点の探索を行えばよい。
【０１３１】
以上、図７及び図８を参照しながら、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの特定に係る動作の一例について説明した。
【０１３２】
［４．３．処理の流れ］
次に、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０による、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の動作について説明する。まず、図９を参照する。図９は、本実施形態に係る制御部１０の一連の動作の流れを示したフローチャートである。
【０１３３】
（ステップＳ１０）
レーザー光発生装置１が動作を開始すると、制御部１０は、モードを順次切り替えて、切り替えられたモードごとに、反射光Ｌ３のレベルの検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定する。そして、制御部１０は、励起レーザー光Ｌ１が特定したモードで共振するように、サーボの引き込みを行う。なお、サーボの引き込みに係る動作の詳細については、別途後述する。
【０１３４】
（ステップＳ２０）
サーボの引き込みが完了したら、制御部１０は、光検出器４１から、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルに基づき、サーボ制御が正常に動作しているか否かを判定する。
【０１３５】
具体的には、サーボ制御が正常に動作している場合、即ち、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長が、当該励起レーザーＬ１の共振条件を満たしている場合には、反射光Ｌ３のレベルは、例えば、図２に示すように低くなる。一方で、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長が、当該励起レーザーＬ１の共振条件を満たしていない場合には、反射光Ｌ３のレベルは、当該共振条件を満たしている場合に比べて高くなる。このような特性を利用して、制御部１０は、サーボ制御が正常に動作しているか否かを判定することが可能となる。
【０１３６】
サーボ制御が正常に動作していない場合には（ステップＳ２０、ＮＯ）、制御部１０は、サーボの引き込み動作を再度実行する。
【０１３７】
（ステップＳ３０、Ｓ４０）
サーボ制御が正常に動作している場合には（ステップＳ２０、ＹＥＳ）、制御部１０は、あらかじめ決められた期間だけ一時的に処理を停止し（ステップＳ３０）、当該期間経過後に再度サーボ制御が正常に動作しているか否かを確認する。制御部１０は、以上のような動作を、例えば、レーザー光発生装置１の動作が停止するまで継続する（ステップＳ４０、ＮＯ）。そして、レーザー光発生装置１の動作の停止が指示された場合には（ステップＳ４０、ＹＥＳ）、制御部１０は、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の処理を終了する。
【０１３８】
次に、図１０を参照しながら、図９においてステップＳ１０として示した、サーボの引き込みに係る動作の一例について詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係る制御部１０による、サーボの引き込みに係る一連の動作の流れを示したフローチャートである。
【０１３９】
（ステップＳ１０１）
まず、制御部１０は、光検出器４１で検出された共振器２０からの反射光Ｌ３のレベルを閾値ｇ２５と比較することで、サーボの初期引き込みを行う。これにより、ミラー２０７の位置が、例えば、図７に示す例におけるモードｉの位置に調整される。なお、以降では、初期引き込み動作完了直後のモードをモード０（ｉ＝０）として説明する。
【０１４０】
（ステップＳ１０２）
サーボの初期引き込みが完了したら、制御部１０は、あらかじめ決められた方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。例えば、図１０に示す例では、制御部１０は、＋（プラス）方向にモードジャンプするように（ｉ＝ｉ＋１）、ミラー２０７の位置を制御する。
【０１４１】
（ステップＳ１０３）
モード間をジャンプするようにミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得し、当該モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
【０１４２】
（ステップＳ１１１）
反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）の場合、即ち、モードジャンプ前よりもモードジャンプ後の方が反射光Ｌ３のレベルが高かった場合には（ステップＳ１０３、ＹＥＳ）、制御部１０は、−（マイナス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。ミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得し、当該モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
【０１４３】
（ステップＳ１１２）
以上のようにして、制御部１０は、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が−（マイナス）である限り（ステップＳ１１２、ＮＯ）、−（マイナス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。
【０１４４】
（ステップＳ１１３）
モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１１２、ＹＥＳ）、制御部１０は、そのときのモードを、最適点を超えたモードとして認識し、直前のモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）を最適点として設定する。このとき、制御部１０は、最適点に設定したモードにおける反射光Ｌ３のレベルを記憶しておく。
【０１４５】
（ステップＳ１１４）
最適点を設定したら、制御部１０は、当該最適点を基準として、あらかじめ決められたモード数ｎだけ−（マイナス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する（ステップＳ１１５、ＮＯ）。
【０１４６】
（ステップＳ１１６）
最適点を基準として、モード数ｎだけ−（マイナス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得する。そして、制御部１０は、最適点に設定したモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）と、モードジャンプ後のモードとの間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
【０１４７】
モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）とならなかった場合には（ステップＳ１１６、ＮＯ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードでは、反射光Ｌ３のレベルが最小でなかったことを意味する。そのため、制御部１０は、ステップＳ１０２以降の処理を改めて実行することで、反射光Ｌ３のレベルが最小値となるモードの特定を行う。
【０１４８】
（ステップＳ１１７）
モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１１６、ＹＥＳ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードにおいて、反射光Ｌ３のレベルが最小となったことを意味する。この場合には、制御部１０は、モード数ｎだけ＋（プラス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御し、サーボの引き込みに係る一連の動作を終了する。これにより、ミラー２０７の位置が、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードの位置に調整される。
【０１４９】
（ステップＳ１２１）
なお、ステップＳ１０３において、モードジャンプの前後間における反射光Ｌ３のレベルの変化が−（マイナス）の場合（ステップＳ１０３、ＮＯ）についても、ミラー２０７の制御方向が異なる点を除けば、基本的な動作は、前述したステップＳ１１１〜Ｓ１１７で示した動作と同様である。
【０１５０】
即ち、制御部１０は、＋（プラス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。ミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得し、当該モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
【０１５１】
（ステップＳ１２２）
以上のようにして、制御部１０は、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が−（マイナス）である限り（ステップＳ１２２、ＮＯ）、＋（プラス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する。
【０１５２】
（ステップＳ１２３）
モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１２２、ＹＥＳ）、制御部１０は、そのときのモードを、最適点を超えたモードとして認識し、直前のモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）を最適点として設定する。このとき、制御部１０は、最適点に設定したモードにおける反射光Ｌ３のレベルを記憶しておく。
【０１５３】
（ステップＳ１２４）
最適点を設定したら、制御部１０は、当該最適点を基準として、あらかじめ決められたモード数ｎだけ＋（プラス）方向にモードジャンプするように、ミラー２０７の位置を制御する（ステップＳ１２５、ＮＯ）。
【０１５４】
（ステップＳ１２６）
最適点を基準として、モード数ｎだけ＋（プラス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、モードジャンプ後における反射光Ｌ３の検出結果を光検出器４１から取得する。そして、制御部１０は、最適点に設定したモード（Ｉｍａｘ＝ｉ）と、モードジャンプ後のモードとの間で反射光Ｌ３のレベルを比較する。
【０１５５】
モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）とならなかった場合には（ステップＳ１２６、ＮＯ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードでは、反射光Ｌ３のレベルが最小でなかったことを意味する。そのため、制御部１０は、ステップＳ１０２以降の処理を改めて実行することで、反射光Ｌ３のレベルが最小値となるモードの特定を行う。
【０１５６】
（ステップＳ１２７）
モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの変化が＋（プラス）となった場合には（ステップＳ１２６、ＹＥＳ）、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードにおいて、反射光Ｌ３のレベルが最小となったことを意味する。そのため、制御部１０は、モード数ｎだけ−（マイナス）方向にモードジャンプするようにミラー２０７の位置を制御し、サーボの引き込みに係る一連の動作を終了する。これにより、ミラー２０７の位置が、Ｉｍａｘ＝ｉに対応するモードの位置に調整される。
【０１５７】
以上、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係る制御部１０による、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の動作について説明した。なお、上記で説明した動作はあくまで一例であり、必ずしも上述した例に限定されないことは言うまでもない。
【０１５８】
具体的な一例として、制御部１０は、サーボ制御が正常に動作しているか否かを、レーザー光発生装置１の起動中は、常に監視する構成としてもよい。
【０１５９】
また、図１０に示す例では、制御部１０は、初期引き込み後にモードジャンプによるミラー２０７位置の制御を行っていたが、初期引き込みを行わずにモードジャンプによるミラー２０７位置の制御を行ってもよい。この場合には、例えば、制御部１０は、まず複数モードずつモードジャンプするようにミラー２０７位置の制御を行うことで、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードの範囲を絞り込む。そして、制御部１０は、絞り込んだ範囲中をより細かいモード数でモードジャンプするようにミラー２０７位置の制御を行うことで、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定してもよい。
【０１６０】
［４．４．作用効果］
以上、本実施形態に係る制御部１０の詳細について説明した。上記で説明したように、制御部１０は、モードが逐次切り替わるように（即ち、モードジャンプするように）、ミラー２０７の位置を制御し、切り替わったモードそれぞれについて反射光Ｌ３のレベルを取得する。そして、制御部１０は、モードジャンプの前後間で反射光Ｌ３のレベルの比較を行い、当該反射光Ｌ３のレベルが最低となるモードを特定する。このような構成より、本実施形態に係る制御部１０は、より強度の高いＯＰＯレーザー光Ｌ２を出力することが可能なモードで共振するように、共振器２０内の光路長を制御することが可能となる。
【０１６１】
また、本実施形態に係る制御部１０は、モードジャンプを行う場合には、誤差信号に基づくサーボ制御を一旦停止し、モードジャンプの完了後にサーボ制御を再開する。このような構成により、本実施形態に係る制御部１０に依れば、モードジャンプをスムーズに行うことが可能となる。
【０１６２】
＜５．変形例＞
［５．１．レーザー光発生装置の構成］
次に、前述した実施形態に係るレーザー光発生装置１の変形例について説明する。まず、図１１を参照しながら、変形例に係るレーザー光発生装置１ａの構成について説明する。図１１は、変形例に係るレーザー光発生装置１ａの構成を示した図である。
【０１６３】
図１１に示すように、変形例に係るレーザー光発生装置１ａは、位置検出部２２１及び２２３を備える点で、前述した実施形態に係るレーザー光発生装置１（図１参照）と異なる。そのため、以降では、前述したレーザー光発生装置１と異なる、位置検出部２２１及び２２３と、制御部１０ａとに着目して説明し、その他の構成については、詳細な説明は省略する。
【０１６４】
位置検出部２２１及び２２３は、例えば、光位置センサ（ＰＳＤ：Position  Sensitive  Detector）からなる。
【０１６５】
位置検出部２２１は、共振器２０内において、励起レーザーＬ１及びＯＰＯレーザーＬ２の光軸方向に沿って移動するミラー２０７の位置を検出する。位置検出部２２１は、検出したミラー２０７の位置を示す情報を、制御部１０ａに通知する。これにより、制御部１０ａは、共振器２０内におけるミラー２０７の位置を認識することが可能となる。
【０１６６】
同様に、位置検出部２２３は、共振器２０内において、ＯＰＯレーザーＬ２の光軸方向に沿って移動するアウトプットカプラー２１１の位置を検出する。位置検出部２２３は、検出したアウトプットカプラー２１１の位置を示す情報を、制御部１０ａに通知する。これにより、制御部１０ａは、共振器２０内におけるアウトプットカプラー２１１の位置を認識することが可能となる。
【０１６７】
制御部１０ａは、前述した実施形態に係る制御部１０と同様に、設定されたモードが、当該モードとは異なる他のモードに逐次切り替わるように、共振器２０内における励起レーザー光Ｌ１の光路長を変化させ、最適点（即ち、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード）を特定する。そして、制御部１０ａは、特定した最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を調整する。
【０１６８】
変形例に係る制御部１０ａは、ミラー２０７の位置を、最適点に対応する位置に調整したら、そのときのミラー２０７の位置の検出結果を位置検出部２２１から取得し、当該検出結果を示す位置情報を記憶する。
【０１６９】
ここで、図１２を参照する。図１２は、変形例に係る制御部１０ａの動作の概要について説明するための説明図である。図１２において、参照符号ｇ１１は、ミラー２０７の位置を示しており、参照符号ｇ２１は、参照符号ｇ１１で示したミラー２０７の各位置に対応して得られる反射信号（即ち、反射光Ｌ３のレベルを示す信号）を示している。また、参照符号ｇ２７は、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード、即ち、最適点を示している。
【０１７０】
図１２に示すように、制御部１０ａは、最適点ｇ２７に対応するミラー２０７の位置を、位置検出部２２１の検出結果が示す位置情報ｇ８１に基づき認識することができる。そのため、制御部１０ａは、例えば、共振器２０への衝撃等の外乱によりミラー２０７の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報ｇ８１に基づき、最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を調整することが可能となる。
【０１７１】
このことは、アウトプットカプラー２１１についても同様である。即ち、制御部１０ａは、外乱によりアウトプットカプラー２１１の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報に基づき、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件を満たすように、アウトプットカプラー２１１の位置を制御することが可能となる。
【０１７２】
以上、図１１及び図１２を参照しながら、変形例に係るレーザー光発生装置１ａの構成について説明した。なお、上記に示す例では、位置検出部２２１及び２２３として光位置センサを使用する例について説明した。しかしながら、制御部１０ａが、共振器２０内におけるミラー２０７及びアウトプットカプラー２１１の位置を認識できれば、その方法は、位置検出部２２１及び２２３のような光位置センサの出力に基づき認識する方法には限定されないことは言うまでもない。
【０１７３】
［５．２．処理の流れ］
次に、図１３を参照しながら、変形例に係る制御部１０ａによる、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の動作について説明する。図１３は、変形例に係る制御部１０ａの一連の動作の流れを示したフローチャートである。
【０１７４】
（ステップＳ１０）
レーザー光発生装置１が動作を開始すると、制御部１０ａは、モードを順次切り替えて、切り替えられたモードごとに、反射光Ｌ３のレベルの検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード（即ち、最適点）を特定する。そして、制御部１０ａは、励起レーザー光Ｌ１が特定したモードで共振するように、サーボの引き込みを行う。なお、サーボの引き込みに係る動作は、前述した実施形態に係る制御部１０の場合（図９及び図１０）と同様である。
【０１７５】
（ステップＳ５１）
サーボの引き込みが完了したら、制御部１０ａは、位置検出部２２１からミラー２０７の位置を示す位置情報を取得する。当該位置情報により、制御部１０ａは、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモード（即ち、最適点）に対応するミラー２０７の位置を認識することが可能となる。制御部１０ａは、位置検出部２２１から取得した、最適点に対応するミラー２０７の位置情報を記録する。また、このとき、制御部１０ａは、位置検出部２２３からアウトプットカプラー２１１の位置情報を取得し、当該位置情報を記憶してもよい。
【０１７６】
（ステップＳ２０）
次いで、制御部１０は、光検出器４１から、共振器２０からの反射光Ｌ３の検出結果を取得し、当該反射光Ｌ３のレベルに基づき、サーボ制御が正常に動作しているか否かを判定する。
【０１７７】
（ステップＳ５２、Ｓ１０）
サーボ制御が正常に動作していない場合には（ステップＳ２０、ＮＯ）、制御部１０は、あらかじめ記録した最適点に対応するミラー２０７の位置情報に基づき、当該最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を制御する（ステップＳ５２）。また、このとき、制御部１０ａは、あらかじめ記録したアウトプットカプラー２１１の位置情報に基づき、アウトプットカプラー２１１の位置を制御してもよい。あらかじめ記録した位置情報に基づきミラー２０７の位置を制御したら、制御部１０は、改めてサーボの引き込み動作を実行する（ステップＳ１０）。
【０１７８】
（ステップＳ３０、Ｓ４０）
なお、サーボ制御が正常に動作している場合には（ステップＳ２０、ＹＥＳ）、制御部１０ａは、あらかじめ決められた期間だけ一時的に処理を停止し（ステップＳ３０）、当該期間経過後に再度サーボ制御が正常に動作しているか否かを確認する。制御部１０ａは、以上のような動作を、例えば、レーザー光発生装置１の動作が停止するまで継続する（ステップＳ４０、ＮＯ）。そして、レーザー光発生装置１の動作の停止が指示された場合には（ステップＳ４０、ＹＥＳ）、制御部１０ａは、共振器２０内における励起レーザーＬ１の光路長の制御に係る一連の処理を終了する。
【０１７９】
以上、図１３を参照しながら、変形例に係る制御部１０ａの一連の動作の流れについて説明した。
【０１８０】
［５．３．作用効果］
以上説明したように、変形例に係る制御部１０ａは、最適点ｇ２７に対応するミラー２０７の位置を、位置検出部２２１の検出結果が示す位置情報に基づき認識することが可能である。そのため、制御部１０ａは、例えば、共振器２０への衝撃等の外乱によりミラー２０７の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報に基づき、最適点に対応する位置となるように、ミラー２０７の位置を調整することが可能となる。
【０１８１】
このことは、アウトプットカプラー２１１についても同様である。即ち、制御部１０ａは、外乱によりアウトプットカプラー２１１の位置が変化した場合においても、あらかじめ記憶した位置情報に基づき、ＯＰＯレーザー光Ｌ２の共振条件を満たすように、アウトプットカプラー２１１の位置を制御することが可能となる。
【０１８２】
また、変形例に係る制御部１０ａは、あらかじめ記憶した位置情報に基づきミラー２０７の位置を調整した後、改めて、モードジャンプに係る動作に基づき、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを特定し直してもよい。この場合においても、位置情報に基づくミラー２０７の位置の制御により、当該ミラー２０７は、最適点に対応する位置の近傍に移動するため、制御部１０ａは、反射光Ｌ３のレベルが最小となるモードを直ちに特定し直すことが可能となる。
【０１８３】
＜６．ハードウェア構成＞
次に、図１４を参照して、本実施形態に係るレーザー光発生装置１のハードウェア構成の一例について説明する。図１４は、本実施形態に係るレーザー光発生装置１のハードウェア構成の一例を示した図である。
【０１８４】
図１４に示すように、本実施形態に係るレーザー光発生装置１は、プロセッサ９０１と、メモリ９０３と、ストレージ９０５と、光源ユニット９０７と、光学系ユニット９０９と、操作デバイス９１１と、表示デバイス９１３と、通信デバイス９１５と、バス９１７とを含む。
【０１８５】
プロセッサ９０１は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）又はＳｏＣ（System  on  Chip）であってよく、レーザー光発生装置１の様々な処理を実行する。プロセッサ９０１は、例えば、各種演算処理を実行するための電子回路により構成することが可能である。なお、前述した制御部１０は、プロセッサ９０１により構成され得る。
【０１８６】
メモリ９０３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）を含み、プロセッサ９０１により実行されるプログラム及びデータを記憶する。ストレージ９０５は、半導体メモリ又はハードディスクなどの記憶媒体を含み得る。なお、前述した記憶部６６は、例えば、メモリ９０３やストレージ９０５により構成され得る。
【０１８７】
光源ユニット９０７は、励起レーザー光Ｌ１を照射するためのユニットであり、前述した光源ユニット５０に対応している。光源ユニット９０７は、出射される励起光の強度及び波長が、プロセッサ９０１により制御される。
【０１８８】
光学系ユニット９０９は、光源ユニット９０７から出射された励起レーザー光Ｌ１を共振させるとともに、励起レーザー光Ｌ１の波長を変換し、波長が変換されたＯＰＯレーザー光Ｌ２を出力するためのユニットである。光学系ユニット９０９は、共振器２０と、当該共振器２０に励起レーザー光Ｌ１を導光させるための光学系（例えば、ミラー５０１及び５０３）に対応している。
【０１８９】
操作デバイス９１１は、ユーザが所望の操作を行うための入力信号を生成する機能を有する。操作デバイス９１１は、例えばボタン及びスイッチなどユーザが情報を入力するための入力部と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、プロセッサ９０１に供給する入力制御回路などから構成されてよい。
【０１９０】
表示デバイス９１３は、出力装置の一例であり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）装置、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ装置などの表示装置であってよい。表示デバイス９１３は、ユーザに対して画面を表示することにより情報を提供することができる。
【０１９１】
通信デバイス９１５は、レーザー光発生装置１が備える通信手段であり、ネットワークを介して外部装置と通信する。通信デバイス９１５は、無線通信用のインタフェースであり、通信アンテナ、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路、ベースバンドプロセッサなどを含んでもよい。
【０１９２】
通信デバイス９１５は、外部装置から受信した信号に各種の信号処理を行う機能を有し、受信したアナログ信号から生成したデジタル信号をプロセッサ９０１に供給することが可能である。
【０１９３】
バス９１７は、プロセッサ９０１、メモリ９０３、ストレージ９０５、光源ユニット９０７、光学系ユニット９０９、操作デバイス９１１、表示デバイス９１３、及び通信デバイス９１５を相互に接続する。バス９１７は、複数の種類のバスを含んでもよい。
【０１９４】
また、コンピュータに内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのハードウェアを、上記したレーザー光発生装置１が有する構成と同等の機能を発揮させるためのプログラムも作成可能である。また、当該プログラムを記録した、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体も提供され得る。
【０１９５】
＜７．まとめ＞
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１９６】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させる駆動部と、
前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御する制御部と、
を備えた、制御装置。
（２）
前記制御部は、検出された前記反射光のレベルに応じて、前記複数のモードのうちの少なくとも一のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）に記載の制御装置。
（３）
前記制御部は、前記少なくとも一方の反射部を所定距離だけ移動させるためのキックパルスと、前記キックパルスに基づき移動した当該反射部を停止させるためのブレーキパルスとにより形成されたジャンプパルスを前記駆動部に供給することで、前記第１のモードで共振する状態から、第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）または（２）に記載の制御装置。
（４）
前記制御部は、
前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長が前記複数のモードのうちの一のモードで共振する状態に遷移するように前記共振器の光路長を制御した場合に、前記反射部の位置を示す位置情報を記憶しておき、
記憶された前記位置情報に基づき、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の制御装置。
（５）
前記制御部は、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうち、前記反射光のレベルが最小となるモードで共振するように、前記共振器の光路長を制御する、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の制御装置。
（６）
前記制御部は、前記モードが逐次切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替え後の各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、前記（５）に記載の制御装置。
（７）
前記制御部は、
前記モードが、少なくとも隣接するモード間の距離よりも大きい第１の単位ごとに切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、当該各モードの中から前記反射光のレベルが最小となる第１のモードを特定した後、
前記第１のモードの近傍において、前記第１の単位よりも小さい第２の単位ごとに前記モードが切り替わるように前記共振器の光路長を制御して、切り替えられた各モードに対応する前記反射光のレベルを取得し、取得した当該各モードに対応する前記反射光のレベルに応じて、前記反射光のレベルが最小となるモードを特定する、前記（６）に記載の制御装置。
（８）
前記第２のモードは、前記第１のモードに隣接するモードである、前記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の制御装置。
（９）
前記制御部は、
前記共振器の光路長が設定されたモードに対応する共振条件を満たすように当該光路長をサーボ制御し、
前記共振器に入射したレーザー光が前記第１のモードで共振する状態から、前記第２のモードで共振する状態に遷移させる場合には、前記サーボ制御を停止し、当該状態の遷移後に、前記第２のモードを前記設定されたモードとして前記サーボ制御を再開する、前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の制御装置。
（１０）
前記制御部は、前記反射光の検出結果に基づき、前記共振器の光路長と、前記入射したレーザー光の共振条件を満たす光路長との間のずれを示す誤差信号を生成し、生成した当該誤差信号に基づき、前記共振器の光路長をサーボ制御する、前記（９）に記載の制御装置。
（１１）
駆動部が、少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器における、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させることと、
プロセッサが、前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記駆動部に前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御することと、
を含む、制御方法。
（１２）
コンピュータに、
少なくとも一対の反射部と、非線形光学結晶とを含み、入射したレーザー光を共振させることで、当該レーザー光の波長を変換するものであり、かつ、入射したレーザー光の共振条件を満たすモードが複数存在する共振器の、前記一対の反射部のうち少なくとも一方の反射部を光軸方向に移動させるステップと、
前記共振器からの反射光の検出結果に基づき、前記共振器に入射したレーザー光が、前記複数のモードのうちの第１のモードで共振する状態から、当該第１のモードと異なる第２のモードで共振する状態に遷移するように、前記少なくとも一方の反射部を移動させることで、前記共振器の光路長を制御させるステップと、
を含む、プログラム。
【符号の説明】
【０１９７】
１、１ａ  レーザー光発生装置
１０、１０ａ  制御部
１０１  誤差信号生成部
１０３  レベル検出部
１０５  レベル検出部
１０７  サーボ制御部
１０９  スイッチ
１１１  位相補償部
１１３  ＶＣＭドライバ
１２１  サーボ制御部
１２３  ジャンプパルス生成部
１２５  スイッチ
１２５ａ  端子
１２５ｂ  端子
１２５ｃ  端子
１１    発振器
２０    共振器
２０１  インプットカプラー
２０３、２０５、２０７  ミラー
２０９  ダイクロイックミラー
２１１  アウトプットカプラー
２１３  非線形光学素子
２２１、２２３  位置検出部
３０    駆動部
４０    アイソレーター
４１    光検出器
５０    光源ユニット
５１    レーザー光源
５２    位相変調器
５３    ドライバ
【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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【図１３】
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【図１４】
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