(57)【要約】【課題】低周波ノイズも高周波ノイズも抑制できるようにする。【解決手段】固体レーザ装置の緩和発振周波数にゲインの０でない極小値を持つ疑似ノッチフィルタ（９ｃ）を出力制御回路（９，１０）に設ける。【効果】非線形光学素子（４）及びマイクロチップレーザ結晶（３）の位相伝達特性は緩和発振周波数の前後で位相が反転するが、疑似ノッチフィルタ（９ｃ）の位相伝達特性も緩和発振周波数の前後で反転するから、両者を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できるようになる。【選択図】  図１
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【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光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記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出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、
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前記出力制御回路に設け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光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記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出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、
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前記出力制御回路に設け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、低周波ノイズも高周波ノイズも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】
図６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を示す。
図６の例では、約１２ＭＨｚにゲインのピークが出ている。この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。
【０００５】
また、図７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位相伝達特性を示す。
図７に示されているように、固体レーザ装置の緩和発振周波数ｆｋで位相が反転している。
【０００６】
さて、図７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より低い周波数の出力変動（低周波ノイズ）を抑制している。これは、固体レーザ装置の通常の使用周波数が、緩和発振周波数ｆｋより十分低いためである。
ところが、図７に示すように緩和発振周波数ｆｋで位相伝達特性が反転するため、負帰還が正帰還になってしまい、緩和発振周波数ｆｋより高い周波数の出力変動（高周波ノイズ）を抑制できない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、低周波ノイズも高周波ノイズも抑制できる固体レーザ装置を提供することにある。
【０００７】
【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光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記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出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、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前記出力制御回路に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１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。
【０００８】
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光の強度を検出するモニタ用光検出手段と、前記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出力制御回路とを備えた固体レーザ装置において、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前記出力制御回路に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２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、非線形光学素子の位相伝達特性と合わせれば、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。
【０００９】
【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。
【００１０】
−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４と、非線形光学素子４から出射される光の強度を検出するためのスプリッタ５，光学フィルタ６及びフォトダイオード７と、フォトダイオード７で検出した光の強度が所定値になるように制御信号Ｌを出力する低速ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路８と、フォトダイオード７で検出した光のノイズ成分が０になるように制御信号Ｈを出力する高速ＡＰＣ回路９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１０とを具備している。
【００１１】
低速ＡＰＣ回路８は、信号増幅回路８ｂと、信号反転増幅回路８ｄとを含んでいる。この回路は、光出力のＤＣレベルのふらつきを抑えるものである。
高速ＡＰＣ回路９は、結合コンデンサ９ａと、信号増幅回路９ｂと、疑似ノッチフィルタ９ｃと、信号反転増幅回路９ｄとを含んでいる。
【００１２】
図２に、疑似ノッチフィルタ９ｃの回路例を示す。
【００１３】
図３に、疑似ノッチフィルタ９ｃのゲイン伝達特性を示す。
疑似ノッチフィルタ９ｃは、非線形光学素子４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４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。
【００１４】
図４に、疑似ノッチフィルタ９ｃの位相伝達特性を示す。
疑似ノッチフィルタ９ｃ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７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、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４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９ｃ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９による帰還制御で抑制できることとなる。
【００１５】
−第２の実施形態−
図５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。
【００１６】
この固体レーザ装置２００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、低周波ノイズも、高周波ノイズも、高速ＡＰＣ回路９による帰還制御で抑制できる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の固体レーザ装置によれば、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。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】疑似ノッチフィルタの回路例を示す回路図である。
【図３】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４】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５】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６】従来の固体レーザ装置の一例における非線形光学素子のゲイン伝達関数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を示す特性図である。
【図７】従来の固体レーザ装置の一例における非線形光学素子の位相伝達関数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を示す特性図である。
【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
４                  非線形光学素子
８                  低速ＡＰＣ回路
９ｃ                疑似ノッチフィルタ
９                  高速ＡＰＣ回路
１００，２００      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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