(57)【要約】【課題】光ノイズを抑制する。【解決手段】非線形光学素子８から出射される光の強度をスプリッタ９，光学フィルタ１０及び赤外に感度のないフォトダイオード１１で検出し、低速ＡＰＣ回路１２で光の強度が規定値になるように制御する。これに加えて、マイクロチップレーザ結晶３から出射される光（基本波）の強度をスプリッタ４，光学フィルタ５およびフォトダイオード６で検出し、高速ＡＰＣ回路７で光のノイズ成分が所定値以下となるように制御する。【効果】ＳＨＧ光だけによる帰還制御だけでなく、固体レーザ装置のノイズの原因となる基本波の光ノイズを抑制する帰還制御をも行っているため、好適にノイズを抑制することが出来る。【選択図】  図１
2004348052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶と、前記マイクロチップレーザ結晶から出射される基本波光の強度を検出する第１のモニタ用光検出手段と、前記第１のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記光のノイズ成分が所定値以下になるように前記半導体レーザを駆動する第１の出力制御回路と、前記マイクロチップレーザ結晶からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射されるＳＨＧ光の強度を検出する第２のモニタ用光検出手段と、前記第２のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記ＳＨＧ光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する第２の出力制御回路とを備えたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項２】
レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザから出射される基本波光の強度を検出する第１のモニタ用光検出手段と、前記第１のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記光のノイズ成分が所定値以下になるように前記半導体レーザを駆動する第１の出力制御回路と、前記半導体レーザからのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射されるＳＨＧ光の強度を検出する第２のモニタ用光検出手段と、前記第２のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記ＳＨＧ光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する第２の出力制御回路とを備えたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを設けたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固体レーザ装置において、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を、ローパスフィルタのカットオフ周波数より高く設定したことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、中心周波数を固体レーザ装置の緩和発振周波数以上に設定されているバンドパスフィルタを設けたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、固体レーザ装置の緩和発振周波数にゲインの極小値を持ち、さらにノッチ周波数でゲインが０にならない疑似ノッチフィルタを設けたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を設けたことを特徴とする固体レーザ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の固体レーザ装置において、前記第２のモニタ用光検出手段に、赤外に感度のないフォトダイオードを用いたことを特徴とする固体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体レーザ装置に関し、さらに詳しくは、光ノイズをより好適に抑制できる固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光を発生する半導体レーザと、半導体レーザからのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、非線形光学素子から出射される光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、光の強度が所定値になるように半導体レーザを駆動する出力制御回路とを備えた固体レーザ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、半導体レーザからのレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶を、非線形光学素子の前段に設けた固体レーザ装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１０６６８２号公報
【特許文献２】
特表平４−５０３４２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２０に、従来の固体レーザ装置の一例における基本波光の光ノイズ波形と、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）光の光ノイズ波形の実測例を示す。
従来の固体レーザ装置では、ＳＨＧ光を検出して、その検出結果を基に帰還制御でノイズおよび光強度を制御している。
ところが、図２０に示されるように、非線形光学素子から出射されるＳＨＧ光の光ノイズ波形は、基本波光の光ノイズ波形と比べると、周期はほぼ同じであるが、波形が異なっている。この波形のずれのため、ＳＨＧ光による帰還制御では、ノイズ抑制に限界があった。
【０００６】
また、図２１に、従来の固体レーザ装置の一例における非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶のゲイン伝達特性および位相伝達特性の実測例を示す。
図２１の例では、約１１ＭＨｚにゲインピークが出ている。このゲインピークの周波数を固体レーザ装置の緩和発振周波数ｆｋと呼ぶ。
また、図２１の例では、緩和発振周波数ｆｋ付近を境に位相が反転しており、緩和発振周波数ｆｋでは位相が約９０゜遅れている。
【０００７】
図２２に、前記固体レーザ装置のＳＨＧ光のノイズ波形実測例を示す。
図２２の例では、光ノイズの発振周波数は約１１ＭＨｚであり、図２１における緩和発振周波数ｆｋと一致している。
【０００８】
さて、図２１の位相伝達特性を持つ固体レーザ装置では、出力制御回路による負帰還制御で緩和発振周波数ｆｋより低い周波数帯域を制御している。
ところが、図２１に示すように緩和発振周波数ｆｋ付近で位相伝達特性が反転するために、緩和発振周波数ｆｋより高い周波数帯域に回路ノイズ等の外乱が含まれた場合、制御系が発振して帰還制御ができなくなり、光ノイズを抑制できないという問題点がある。
また、緩和発振周波数ｆｋより低い周波数帯域に回路ノイズ等の外乱が含まれた場合、制御系では光ノイズとして扱われてしまうため、光ノイズを効果的に抑制できないという問題点がある。
また、緩和発振周波数ｆｋ付近にある光ノイズも、約９０゜の位相遅れがあるために、出力制御回路による帰還制御では、光ノイズの抑制に限界があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光ノイズをより好適に抑制できる固体レーザ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶と、前記マイクロチップレーザ結晶から出射される基本波光の強度を検出する第１のモニタ用光検出手段と、前記第１のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記光のノイズ成分が所定値以下になるように前記半導体レーザを駆動する第１の出力制御回路と、前記マイクロチップレーザ結晶からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射されるＳＨＧ光の強度を検出する第２のモニタ用光検出手段と、前記第２のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記ＳＨＧ光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する第２の出力制御回路とを備えたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第１の観点による固体レーザ装置では、ＳＨＧ光の強度を検出し、それを基に半導体レーザを駆動するだけでなく、固体レーザ装置のノイズの原因となる基本波光の強度をも検出し、これをも基にして半導体レーザを駆動する。従って、より好適に光ノイズを抑制することが出来る。
【００１１】
第２の観点では、本発明は、レーザ光を発生する半導体レーザと、前記半導体レーザから出射される基本波光の強度を検出する第１のモニタ用光検出手段と、前記第１のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記光のノイズ成分が所定値以下になるように前記半導体レーザを駆動する第１の出力制御回路と、前記半導体レーザからのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子と、前記非線形光学素子から出射されるＳＨＧ光の強度を検出する第２のモニタ用光検出手段と、前記第２のモニタ用光検出手段で検出した結果を基に前記ＳＨＧ光の強度が所定値になるように前記半導体レーザを駆動する第２の出力制御回路とを備えたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第２の観点による固体レーザ装置では、ＳＨＧ光の強度を検出し、それを基に半導体レーザを駆動するだけでなく、固体レーザ装置のノイズの原因となる基本波光の強度をも検出し、これをも基にして半導体レーザを駆動する。従って、より好適に光ノイズを抑制することが出来る。
【００１２】
第３の観点では、本発明は、上記構成の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを設けたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
光ノイズは、緩和発振周波数ｆｋ付近で発生し、約９０゜の位相遅れが生じていると考えられる。つまり、緩和発振周波数ｆｋ近傍の帯域の信号を抽出し、位相を制御すれば、光ノイズを効果的に抑制できることになる。
上記第３の観点による固体レーザ装置では、緩和発振周波数ｆｋ近傍で減衰率が小さくなるように、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタを設けている。
上記のようなローパスフィルタ及びハイパスフィルタの足し合わせの伝達特性は、緩和発振周波数ｆｋ近傍以外で減衰率が大きく、外乱ノイズ（回路ノイズ等）が効果的にカットされて、光ノイズの発生する帯域の信号のみを抽出することができ、光ノイズの抑制に関して効果的となる。
【００１３】
第４の観点では、本発明は、上記構成の固体レーザ装置において、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を、ローパスフィルタのカットオフ周波数より高く設定したことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第４の観点による固体レーザ装置では、ローパスフィルタのカットオフ周波数よりもハイパスフィルタのカットオフ周波数を高め（高周波側）に設定することにより、緩和発振周波数ｆｋ付近での位相を進めることが出来るので、緩和発振周波数ｆｋ近傍で発生する光ノイズの位相遅れを補償することが出来る。
【００１４】
第５の観点では、本発明は、上記構成の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、中心周波数を固体レーザ装置の緩和発振周波数以上に設定されているバンドパスフィルタを設けたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
光ノイズは、緩和発振周波数ｆｋ付近で発生し、約９０゜の位相遅れが生じていると考えられる。つまり、緩和発振周波数ｆｋ近傍の帯域の信号を抽出し、位相を制御すれば、光ノイズを効果的に抑制できることになる。
上記第５の観点による固体レーザ装置では、中心周波数が緩和発振周波数ｆｋ以上に設定されているバンドパスフィルタを設けている。
上記のようなバンドパスフィルタの伝達特性は、緩和発振周波数ｆｋ近傍以外で減衰率が大きく、外乱ノイズ（回路ノイズ等）が効果的にカットされて、光ノイズの発生する帯域の信号のみを抽出することができ、光ノイズの抑制に関して効果的となる。
さらに、バンドパスフィルタの中心周波数を操作することにより、緩和発振周波数ｆｋ付近での位相を進めることが出来るので、緩和発振周波数ｆｋ近傍で発生する光ノイズの位相遅れを補償することが出来る。
【００１５】
第６の観点では、本発明は、上記構成の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、固体レーザ装置の緩和発振周波数にゲインの極小値を持ち、さらにノッチ周波数でゲインが０にならない疑似ノッチフィルタを設けたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記構成において、疑似ノッチフィルタとしたのは、固体レーザ装置の緩和発振周波数のみでゲインが０になる理想的なノッチフィルタではなく、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍でゲインが徐々に小さくなり、緩和発振周波数でゲインが０でない極小値になるようなゲイン特性のフィルタを想定したためである。
上記第６の観点による固体レーザ装置では、固体レーザ装置の緩和発振周波数にゲインの極小値を持つ疑似ノッチフィルタを設けているが、このような疑似ノッチフィルタのゲイン伝達特性は、非線形光学素子のゲイン伝達特性のピークまたは非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶のゲイン伝達特性のピークを打ち消す効果を持つから、緩和発振周波数の近傍の光ノイズの抑制に関して好適となる。さらに、このような疑似ノッチフィルタの位相伝達特性は緩和発振周波数の前後で反転するから、非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶の位相伝達特性と足し合わせれば、緩和発振周波数の前後で位相が反転しないこととなり、低周波ノイズも高周波ノイズも出力制御回路による帰還制御で抑制することが出来る。
【００１６】
第７の観点では、本発明は、上記構成の固体レーザ装置において、前記第１の出力制御回路に、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を設けたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
上記第７の観点による固体レーザ装置では、固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を設けているが、この移相回路の移相伝達特性と非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶の位相伝達特性とを足し合わせれば、緩和発振周波数近傍での遅れ位相が０゜となり、光ノイズを出力制御回路による帰還制御で抑制することが出来る。
【００１７】
第８の観点では、本発明は、上記構成の固体レーザ装置において、前記第２のモニタ用光検出手段に、赤外に感度のないフォトダイオードを用いたことを特徴とする固体レーザ装置を提供する。
例えば８５０ｎｍの赤外半導体レーザを使用し、４２５ｎｍ程度のＳＨＧ光を出力する場合、ＳＨＧ光の帰還制御に赤外光が混入すると好ましくない。
そこで、上記第８の観点による固体レーザ装置では、赤外に感度のないフォトダイオードを用いることにより、ＳＨＧ光の帰還制御から赤外光を除去し、好適にＳＨＧ光について帰還制御を行えるようにしている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１９】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかる固体レーザ装置１００を示す構成図である。
この固体レーザ装置１００は、レーザ光を発生する半導体レーザ１と、レーザ光を集光する集光レンズ系２と、集光されたレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶３と、マイクロチップレーザ結晶３から出射される光（基本波）の強度を検出するためのスプリッタ４，光学フィルタ５およびフォトダイオード６と、フォトダイオード６で検出した光のノイズ成分が所定値以下となるように制御信号Ｈを出力する高速ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路７と、マイクロチップレーザ結晶３からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子８と、非線形光学素子８から出射される光の強度を検出するためのスプリッタ９，光学フィルタ１０及び赤外に感度のないフォトダイオード１１と、フォトダイオード１１で検出した光の強度が規定値になるように制御信号Ｌを出力する低速ＡＰＣ回路１２と、制御信号Ｌ及び制御信号Ｈに基づく駆動電流を半導体レーザ１に供給するＬＤ駆動回路１３とを具備している。
【００２０】
高速ＡＰＣ回路７は、結合コンデンサ７ａと、信号増幅回路７ｂと、ローパスフィルタ７ｃと、ハイパスフィルタ７ｄと、信号反転増幅回路７ｅとを含んでいる。ローパスフィルタ７ｃ及びハイパスフィルタ７ｄの代わりに、バンドパスフィルタ７ｆを用いてもよい。
この高速ＡＰＣ回路７は、固体レーザ装置３００のノイズの原因となる基本波の光ノイズを抑制する帰還制御を行っているため、基本波とずれのあるＳＨＧ光だけによる従来の帰還制御よりも好適にノイズを抑制することが出来る。
【００２１】
低速ＡＰＣ回路１２は、信号増幅回路１２ｂと、ローパスフィルタ１２ｃと、信号反転増幅回路１２ｅとを含んでいる。
この低速ＡＰＣ回路１２は、光出力のＤＣレベルのふらつきを抑えるものである。
【００２２】
図２に、ローパスフィルタ７ｃ，１２ｃの回路例を示す。
図２の（ａ）の回路でも、（ｂ）の回路でもよい。
図３に、ハイパスフィルタ７ｄの回路例を示す。
図３の（ａ）の回路でも、（ｂ）の回路でもよい。
図４に、バンドパスフィルタ７ｆの回路例を示す。
【００２３】
図５に、ローパスフィルタ７ｃ，１２ｃのゲイン伝達特性を示す。
図７に、ハイパスフィルタ７ｄのゲイン伝達特性を示す。
上記のようなローパスフィルタ７ｃとハイパスフィルタ７ｄの足し合わせの伝達特性は、緩和発振周波数ｆｋ近傍以外でゲインが小さくなるため、外乱ノイズ（回路ノイズ等）が効果的にカットされて、光ノイズの抑制に対して好適となる。
【００２４】
図６に、ローパスフィルタ７ｃ，１２ｃの位相伝達特性を示す。
図８に、ハイパスフィルタ７ｄの位相伝達特性を示す。
ローパスフィルタ７ｃのカットオフ周波数よりハイパスフィルタ７ｄのカットオフ周波数を高め（高周波側）に設定することにより、緩和発振周波数ｆｋ付近での位相を進めることが出来るので、緩和発振周波数ｆｋ近傍で発生する光ノイズの位相遅れを補償することが出来る。
【００２５】
上記ローパスフィルタ７ｃ及びハイパスフィルタ７ｄの組み合わせにより、光ノイズの発生する帯域の信号のみを抽出することができ、またその位相補償もできるので、高速ＡＰＣ回路７による帰還制御にて効果的に光ノイズを抑制することが出来る。
なお、ローパスフィルタ７ｃ及びハイパスフィルタ７ｄの次数は、適宜決定する。
【００２６】
図９に、バンドパスフィルタ７ｆのゲイン伝達特性を示す。
図１０に、バンドパスフィルタ７ｆの位相伝達特性を示す。
上記バンドパスフィルタ７ｆの中心周波数および次数を操作することで、光ノイズの発生する帯域の信号のみを抽出することができ、またその位相補償もできるので、高速ＡＰＣ回路７による帰還制御にて効果的に光ノイズを抑制することが出来る。
【００２７】
また、赤外に感度のないフォトダイオード１１を用いることにより、ＳＨＧ光の帰還制御から赤外光を除去し、好適にＳＨＧ光について帰還制御を行うことが出来る。
【００２８】
−第２の実施形態−
図１１は、第２の実施形態にかかる固体レーザ装置２００を示す構成図である。
この固体レーザ装置２００は、第１の実施形態にかかる固体レーザ装置１００からマイクロチップレーザ結晶３を省いた以外は、同じ構成である。
【００２９】
この固体レーザ装置１００でも、第１の実施形態にかかる固体レーザ装置１００と同じ効果が得られる。すなわち、光ノイズを、高速ＡＰＣ回路７による帰還制御で抑制できることとなる。
【００３０】
−第３の実施形態−
図１２は、第３の実施形態にかかる固体レーザ装置３００を示す構成図である。
この固体レーザ装置３００は、レーザ光を発生する半導体レーザ１と、レーザ光を集光する集光レンズ系２と、集光されたレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶３と、マイクロチップレーザ結晶３から出射される光（基本波）の強度を検出するためのスプリッタ４，光学フィルタ５およびフォトダイオード６と、フォトダイオード６で検出した光のノイズ成分が所定値以下となるように制御信号Ｈを出力する高速ＡＰＣ回路７と、マイクロチップレーザ結晶３からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子８と、非線形光学素子８から出射される光の強度を検出するためのスプリッタ９，光学フィルタ１０及び赤外に感度のないフォトダイオード１１と、フォトダイオード１１で検出した光の強度が規定値になるように制御信号Ｌを出力する低速ＡＰＣ回路１２と、制御信号Ｌ及び制御信号Ｈに基づく駆動電流を半導体レーザ１に供給するＬＤ駆動回路１３とを具備している。
【００３１】
高速ＡＰＣ回路７は、結合コンデンサ７ａと、信号増幅回路７ｂと、疑似ノッチフィルタ７ｇと、信号反転増幅回路７ｅとを含んでいる。
この高速ＡＰＣ回路７は、固体レーザ装置３００のノイズの原因となる基本波の光ノイズを抑制する帰還制御を行っているため、基本波とずれのあるＳＨＧ光だけによる従来の帰還制御よりも好適にノイズを抑制することが出来る。
【００３２】
低速ＡＰＣ回路１２は、信号増幅回路１２ｂと、ローパスフィルタ１２ｃと、信号反転増幅回路１２ｅとを含んでいる。
この低速ＡＰＣ回路１２は、光出力のＤＣレベルのふらつきを抑えるものである。
【００３３】
図１３に、疑似ノッチフィルタ７ｇの回路例を示す。
【００３４】
図１４に、疑似ノッチフィルタ７ｇのゲイン伝達特性を示す。
疑似ノッチフィルタ７ｇは、非線形光学素子８及びマイクロチップレーザ結晶３の緩和発振周波数ｆｋの近傍で徐々にゲインが小さくなり、緩和発振周波数ｆｋでゲインが極小値となるゲイン特性を有している。この結果、非線形光学素子８及びマイクロチップレーザ結晶３のゲイン伝達特性のピークを打ち消す効果を持つから、緩和発振周波数ｆｋの近傍の光ノイズの抑制に関して好適となる。
【００３５】
図１５に、疑似ノッチフィルタ７ｇの位相伝達特性を示す。
疑似ノッチフィルタ７ｇは、緩和発振周波数ｆｋすなわちノッチ周波数の前後で位相が反転している。すなわち、緩和発振周波数ｆｋより低い周波数で位相が−１８０゜、緩和発振周波数ｆｋより高い周波数で位相が０゜になっている。
一方、図２１に示すように、非線形光学素子８及びマイクロチップレーザ結晶３の位相伝達関数では、緩和発振周波数ｆｋより低い周波数で位相が０゜、緩和発振周波数ｆｋより高い周波数で位相が−１８０゜になっている。
そうすると、非線形光学素子８及びマイクロチップレーザ結晶３と疑似ノッチフィルタ７ｇとを合成した位相伝達関数では、緩和発振周波数ｆｋより低い周波数でも、緩和発振周波数ｆｋより高い周波数でも位相が−１８０゜になる。つまり、緩和発振周波数ｆｋの前後での位相の反転がなくなる。
この結果、低周波ノイズも、高周波ノイズも、高速ＡＰＣ回路７による帰還制御で抑制できることとなる。
【００３６】
また、赤外に感度のないフォトダイオード１１を用いることにより、ＳＨＧ光の帰還制御から赤外光を除去し、好適にＳＨＧ光について帰還制御を行うことが出来る。
【００３７】
−第４の実施形態−
図１６は、第４の実施形態にかかる固体レーザ装置４００を示す構成図である。
この固体レーザ装置４００は、第３の実施形態にかかる固体レーザ装置３００からマイクロチップレーザ結晶３を省いた以外は、同じ構成である。
【００３８】
この固体レーザ装置４００でも、第３の実施形態にかかる固体レーザ装置３００と同じ効果が得られる。すなわち、低周波ノイズも、高周波ノイズも、高速ＡＰＣ回路７による帰還制御で抑制できることとなる。
【００３９】
−第５の実施形態−
図１７は、第５の実施形態にかかる固体レーザ装置５００を示す構成図である。
この固体レーザ装置５００は、レーザ光を発生する半導体レーザ１と、レーザ光を集光する集光レンズ系２と、集光されたレーザ光によって励起される結晶であって結晶端面に施されたコーティングにより光共振器を構成するマイクロチップレーザ結晶３と、マイクロチップレーザ結晶３から出射される光（基本波）の強度を検出するためのスプリッタ４，光学フィルタ５およびフォトダイオード６と、フォトダイオード６で検出した光のノイズ成分が所定値以下となるように制御信号Ｈを出力する高速ＡＰＣ回路７と、マイクロチップレーザ結晶３からのレーザ光が入射され高調波を出射する非線形光学素子８と、非線形光学素子８から出射される光の強度を検出するためのスプリッタ９，光学フィルタ１０及び赤外に感度のないフォトダイオード１１と、フォトダイオード１１で検出した光の強度が規定値になるように制御信号Ｌを出力する低速ＡＰＣ回路１２と、制御信号Ｌ及び制御信号Ｈに基づく駆動電流を半導体レーザ１に供給するＬＤ駆動回路１３とを具備している。
【００４０】
高速ＡＰＣ回路７は、結合コンデンサ７ａと、信号増幅回路７ｂと、移相回路７ｈと、信号反転増幅回路７ｅとを含んでいる。
この高速ＡＰＣ回路７は、固体レーザ装置５００のノイズの原因となる基本波の光ノイズを抑制する帰還制御を行っているため、基本波とずれのあるＳＨＧ光だけによる従来の帰還制御よりも好適にノイズを抑制することが出来る。
【００４１】
低速ＡＰＣ回路１２は、信号増幅回路１２ｂと、ローパスフィルタ１２ｃと、信号反転増幅回路１２ｅとを含んでいる。
この低速ＡＰＣ回路１２は、光出力のＤＣレベルのふらつきを抑えるものである。
【００４２】
図１８に、移相回路７ｈの回路例を示す。
図１８の（ａ）の回路でも、（ｂ）の回路でもよい。
【００４３】
移相回路７ｈは、緩和発振周波数ｆｋの近傍で位相を例えば９０゜進める。なお、実際には、システム全体としての遅れ分（電気回路や伝送ケーブル等の遅れ分等）もキャンセルするように位相シフト量を決める。
一方、図２１に示すように、非線形光学素子４及びマイクロチップレーザ結晶３の位相伝達関数では、光ノイズの発生する緩和発振周波数ｆｋ付近での位相が９０゜遅れになっている。
そうすると、非線形光学素子４及びマイクロチップレーザ結晶３と移相回路７ｈとを合成した位相伝達関数では、緩和発振周波数ｆｋ付近での遅れ移相が０゜となり、光ノイズが高速ＡＰＣ回路７による帰還制御で抑制できることとなる。
【００４４】
また、赤外に感度のないフォトダイオード１１を用いることにより、ＳＨＧ光の帰還制御から赤外光を除去し、好適にＳＨＧ光について帰還制御を行うことが出来る。
【００４５】
−第６の実施形態−
図１９は、第６の実施形態にかかる固体レーザ装置６００を示す構成図である。
この固体レーザ装置６００は、第５の実施形態にかかる固体レーザ装置５００からマイクロチップレーザ結晶３を省いた以外は、同じ構成である。
【００４６】
この固体レーザ装置６００でも、第５の実施形態にかかる固体レーザ装置５００と同じ効果が得られる。すなわち、低周波ノイズも、高周波ノイズも、高速ＡＰＣ回路７による帰還制御で抑制できることとなる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の固体レーザ装置によれば、次の効果が得られる。
（１）固体レーザ装置のノイズの原因となる基本波の光ノイズを抑制する帰還制御を行っているため、基本波とずれのあるＳＨＧ光だけによる従来の帰還制御よりも好適にノイズを抑制することが出来る。
（２）固体レーザ装置の緩和発振周波数近傍でゲインが高くなるように、及び、緩和発振周波数近傍での位相調整用として、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ、若しくは、バンドパスフィルタを、出力制御回路に設けることにより、緩和発振周波数近傍以外でゲインが小さくなるため、外乱ノイズ（回路ノイズ等）を効果的にカットできて、光ノイズの抑制に対して好適となる。また、緩和発振周波数ｆｋ付近での位相を進めることが出来るので、緩和発振周波数ｆｋ近傍で発生する光ノイズの位相遅れを補償することが出来る。以上より、出力制御回路による帰還制御にて効果的に光ノイズを抑制することが出来る。
（３）固体レーザ装置の緩和発振周波数にゲインの極小値を持つ疑似ノッチフィルタを出力制御回路に設けたため、非線形光学素子のゲイン伝達特性のピーク、または、非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶のゲイン伝達特性のピークを打ち消す効果を持つから、緩和発振周波数近傍の光ノイズの抑制に関して好適となる。そして、このような疑似ノッチフィルタの位相伝達特性は緩和発振周波数の前後で反転するから、やはり緩和発振周波数の前後で位相が反転する、非線形光学素子の位相伝達特性、または、非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶の位相伝達特性と合わせれば、緩和発振周波数前後で位相が反転しないこととなり、低周波ノイズも高周波ノイズも出力制御回路による帰還制御で抑制できるようになる。
（４）固体レーザ装置の緩和発振周波数の近傍で位相を進める移相回路を出力制御回路に設けたため、非線形光学素子の位相伝達特性または非線形光学素子及びマイクロチップレーザ結晶の位相伝達特性と足し合わせれば、緩和発信周波数近傍において遅れ位相が０゜となり、光ノイズを出力制御回路による帰還制御で抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図２】ローパスフィルタの回路例を示す回路図である。
【図３】ハイパスフィルタの回路例を示す回路図である。
【図４】バンドパスフィルタの回路例を示す回路図である。
【図５】ローパスフィルタのゲイン伝達関数を示す特性図である。
【図６】ローパスフィルタの位相伝達関数を示す特性図である。
【図７】ハイパスフィルタのゲイン伝達関数を示す特性図である。
【図８】ハイパスフィルタの位相伝達関数を示す特性図である。
【図９】バンドパスフィルタのゲイン伝達関数を示す特性図である。
【図１０】バンドパスフィルタの位相伝達関数を示す特性図である。
【図１１】第２の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図１２】第３の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図１３】疑似ノッチフィルタの回路例を示す回路図である。
【図１４】疑似ノッチフィルタのゲイン伝達関数を示す特性図である。
【図１５】疑似ノッチフィルタの位相伝達関数を示す特性図である。
【図１６】第４の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図１７】第５の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図１８】移相回路の回路例を示す回路図である。
【図１９】第６の実施形態に係る固体レーザ装置を示す構成図である。
【図２０】従来の固体レーザ装置の一例における基本波光の光ノイズ波形とＳＨＧ光の光ノイズ波形を示す実測図である。
【図２１】従来の固体レーザ装置の一例における非線形光学素子およびマイクロチップレーザ結晶のゲイン伝達特性および位相伝達特性の実測例を示す特性図である。
【図２２】従来の固体レーザ装置の一例における光ノイズ波形を示す実測図である。
【符号の説明】
１                  半導体レーザ
３                  マイクロチップレーザ結晶
７                  高速ＡＰＣ回路
７ｃ                ローパスフィルタ
７ｄ                ハイパスフィルタ
７ｆ                バンドパスフィルタ
７ｇ                疑似ノッチフィルタ
７ｈ                移相回路
８                  非線形光学素子
１１                赤外に感度のないフォトダイオード
１２                低速ＡＰＣ回路
１００〜６００      固体レーザ装置
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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