(57)【要約】【課題】従来の波長変換素子は、非線形光学結晶からの出力光を一定に保つことができない課題がある。【解決手段】温度測定器の測定する温度に基づいて非線形光学結晶を予め設定された保持温度に保つよう温度調整器を制御し、かつ、光強度測定器の測定する波長変換光の強度を一定に保つよう電流駆動回路を制御し、所定の条件を満たす場合、非線形光学結晶の温度に対する波長変換光の強度関係に基づいて保持温度を設定する制御回路を、波長変換装置は、備える。また、制御回路は、上記の強度関係において、波長変換光の強度が最大になる温度を保持温度として設定することが好ましい。【選択図】図１
2007233039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザを電流で駆動する電流駆動回路と、
前記半導体レーザから入力される前記励起光及び前記励起光が波長変換された波長変換光を出力する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶の温度を測定する温度測定器と、
前記非線形光学結晶を加熱又は冷却する温度調整器と、
前記非線形光学結晶が出力する前記波長変換光を分岐する光分岐器と、
前記光分岐器で分岐された一方の前記波長変換光の強度を測定する光強度測定器と、
前記温度測定器の測定する前記温度に基づいて前記非線形光学結晶を予め設定された保持温度に保つよう前記温度調整器を制御し、かつ、前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度を一定に保つよう前記電流駆動回路を制御する制御回路と、を備える波長変換装置であって、前記制御回路は、下記（１）から（５）のいずれかの条件を満たすときに、前記電流駆動回路に前記半導体レーザを一定の電流で駆動させ、前記温度調整器に前記非線形光学結晶を加熱又は冷却させながら前記光強度測定器に前記波長変換光の強度を測定させ、前記非線形光学結晶の温度に対する前記波長変換光の強度関係を求め、前記強度関係に基づいて前記保持温度を設定することを特徴とする波長変換装置。
（１）前記電流駆動回路が動作を開始してから一定の時間ごとに。
（２）前記電流駆動回路の前記電流が所定の値以上になる。
（３）前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度が所定の値以下になる。
（４）前記制御回路が前記波長変換光の出力を終了する指示を受信する。
（５）前記波長変換装置の電源が投入された後、前記半導体レーザが前記励起光を安定した強度で出力する。
【請求項２】
前記制御回路は、前記保持温度を設定した後、前記温度測定器の測定する前記温度に基づいて前記非線形光学結晶を予め設定された保持温度に保つよう前記温度調整器を制御し、かつ、前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度を一定に保つよう前記電流駆動回路を制御する状態になることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記強度関係において、前記波長変換光の強度が最大になる温度を前記保持温度として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記強度関係において、前記波長変換光の強度が最大になる温度を求め、前記最大になる温度が既に設定されていた前記保持温度より高ければ、所定の値を前記最大になる温度に加算して前記保持温度として設定し、前記最大になる温度が既に設定されていた前記保持温度より低ければ、所定の値を前記最大になる温度から減算して前記保持温度として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換装置。
【請求項５】
請求項１から４に記載のいずれかの波長変換装置を実現する為のコンピュータプログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形光学効果を利用して波長変換を行う波長変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光は、通信用や光学記録用ばかりでなく計測用にも用いられている。これらの用途には、制御の容易性や小型である特徴から半導体レーザが主な光源として用いられている。
【０００３】
上記光源の中で、０．５μｍから０．６μｍの可視領域の波長の光を安定して発生させる半導体レーザは、実現していない。また、２μｍ以上の中赤外領域の波長の光を発生させる半導体レーザは、−１００℃から−２００℃に冷却する必要があり、室温での連続発振が困難である。そこで、半導体レーザを用いて可視領域や中赤外領域の波長の光を発生させる為に、非線形光学結晶を用いた波長変換を利用することがある。
【０００４】
半導体レーザが出力した励起光は、非線形光学結晶に入力される。すると、非線形光学結晶を伝搬する励起光のエネルギーは、非線形光学結晶との相互作用で波長変換光のエネルギーに変換されていく。励起光と非線形光学結晶との相互作用長を大きくすると、波長変換光は、強度が増大する。非線形光学結晶を用いた波長変換において、励起光の波長と波長変換光の波長とが異なるので、励起光及び波長変換光に対する非線形光学結晶の屈折率は、大きく異なる。例えば、代表的な非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）は、１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍの波長を有する光の屈折率が、４０℃のときに２．１５６００及び２．２３３８９となり、５０℃のときに２．１５６４２及び２．２３４４７である。よって、励起光と波長変換光との位相が次第にずれ、相互作用を大きくすると波長変換光の強度が低下することがある。従って、波長変換を効率よく行う為に、非線形結晶の角度を調整し、周期的な分極反転構造を用いて、さらに、非線形結晶の温度調整をすることにより、励起光と波長変換光との位相を一定に保てるように位相整合を行う必要がある。
【０００５】
非線形光学結晶を用いて波長変換を行う際、半導体レーザが出力する励起光の波長と非線形光学結晶の位相整合波長との間にずれが生じ、波長変換光率が、低下する問題がある。上記の問題の原因としては、非線形光学結晶の屈折率がフォトリフラクティブダメージの影響で変化する、非線形光学結晶の固定に伴う応力変化の影響で屈折率が変化する、半導体レーザの波長が変化する及び非線形光学結晶の温度を測定する温度センサの特性が変化するといったことがあげられる。
【０００６】
上記の問題を解決する為に、非線形光学結晶の温度を制御し、非線形光学結晶からの出力光の強度を最大にする波長変換素子が開示されている。図４を用いて、特許文献１で開示される波長変換素子１００について説明する。図４は、波長変換素子１００の概略図である。図４には、非線形光学結晶１０１、ペルチェ素子１０２、半導体レーザ１０３、固体レーザ結晶１０４、ミラー１０５、ミラー膜１０６、分岐素子１０７、受光素子１０８、信号処理部１０９、温度制御コントローラ１１０及びレンズ１１１を図示している。
【０００７】
非線形光学結晶１０１は、ペルチェ素子１０２が装着される。固体レーザ結晶１０４は、半導体レーザ１０３により光学的に励起され、ミラー１０５とミラー膜１０６とによる共振器によりレーザが構成される。非線形光学結晶１０１からの出力光の一部は、分岐素子１０７で分岐され、受光素子１０８で電気信号に変換される。信号処理部１０９が電気信号の低下を検出すると、温度制御コントローラ１１０は、ペルチェ素子１０２を介して非線形光学結晶１０１の温度を変化させる。上記のようにして、波長変換素子１００は、非線形光学結晶１０１からの出力光の強度を最大に保っている。
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１０９２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
変動するピーク温度を実時間で追尾する為には、一般的に、ピーク温度付近である周波数ｆで温度を変動させながら光強度を測定し、測定した光強度に含まれる周波数成分２ｆが最大になるように温度変動の中心を制御する方法が用いられている。しかし、上記の測定方法では、温度の変動周波数を数１０から数１００Ｈｚにする必要があるが、現実的に非線形光学結晶全体を高速で一様に温度変化させることは不可能である。よって、波長変換素子１００は、励起光の強度又は波長の変動やレンズ１１１のずれで発生する波長変換光の強度変動への対策が施されていない。また、波長変換光の強度は、非線形光学結晶１０１の温度に対してピーク性を有する。そこで、波長変換素子１００は、波長変換光の強度が常に２倍周期となるように非線形光学結晶１０１の温度を制御しないと、波長変換光の強度を一定に保つことができない。よって、波長変換素子１００は、非線形光学結晶１０１からの出力光を一定に保つことができない課題がある。
【００１０】
本願発明は、前記課題を解決する為になされたもので、波長変換光の強度を長期に渡り一定に保つことができる波長変換装置、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、温度測定器の測定する温度に基づいて非線形光学結晶を予め設定された保持温度に保つよう温度調整器を制御し、かつ、光強度測定器の測定する波長変換光の強度を一定に保つよう電流駆動回路を制御し、所定の条件を満たす場合、非線形光学結晶の温度に対する波長変換光の強度関係に基づいて保持温度を設定する制御回路を備える波長変換装置である。
【００１２】
具体的に、本願第１の発明は、励起光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザを電流で駆動する電流駆動回路と、前記半導体レーザから入力される前記励起光及び前記励起光が波長変換された波長変換光を出力する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶の温度を測定する温度測定器と、前記非線形光学結晶を加熱又は冷却する温度調整器と、前記非線形光学結晶が出力する前記波長変換光を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された一方の前記波長変換光の強度を測定する光強度測定器と、前記温度測定器の測定する前記温度に基づいて前記非線形光学結晶を予め設定された保持温度に保つよう前記温度調整器を制御し、かつ、前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度を一定に保つよう前記電流駆動回路を制御する制御回路と、を備える波長変換装置であって、前記制御回路は、下記（１）から（５）のいずれかの条件を満たすときに、前記電流駆動回路に前記半導体レーザを一定の電流で駆動させ、前記温度調整器に前記非線形光学結晶を加熱又は冷却させながら前記光強度測定器に前記波長変換光の強度を測定させ、前記非線形光学結晶の温度に対する前記波長変換光の強度関係を求め、前記強度関係に基づいて前記保持温度を設定することを特徴とする波長変換装置である。
（１）前記電流駆動回路が動作を開始してから一定の時間ごとに。
（２）前記電流駆動回路の前記電流が所定の値以上になる。
（３）前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度が所定の値以下になる。
（４）前記制御回路が前記波長変換光の出力を終了する指示を受信する。
（５）前記波長変換装置の電源が投入された後、前記半導体レーザが前記励起光を安定した強度で出力する。
【００１３】
前記光分岐器が前記波長変換光を分岐することで、前記光強度測定器は、前記励起光が入力されず、前記波長変換光の強度を精度よく測定することができる。また、前記条件のいずれかを満たすときに、前記制御回路は、前記強度関係に基づいて前記保持温度を設定する。よって、前記強度関係が変化しても、前記制御回路は、波長変換光の強度を長期に渡り一定に保つことができる。従って、波長変換光の強度を長期に渡り一定に保つことができる波長変換装置を提供することができる。
【００１４】
本願第１の発明において、前記制御回路は、前記保持温度を設定した後、再開モードとなることが好ましい。
【００１５】
前記再開モードとは、前記制御回路が、前記温度測定器の測定する前記温度に基づいて前記非線形光学結晶を予め設定された保持温度に保つよう前記温度調整器を制御し、かつ、前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度を一定に保つよう前記電流駆動回路を制御する状態になることである。
【００１６】
前記保持温度を設定した後に前記再開モードにすると、前記波長変換装置は、強度が一定の前記波長変換光をすぐに出力することができる。従って、保持温度の設定後、すぐに波長変換光を出力することができる波長変換装置を提供することができる。
【００１７】
本願第１の発明において、前記制御回路は、前記強度関係において、前記波長変換光の強度が最大になる温度を前記保持温度として設定することが好ましい。
【００１８】
前記波長変換光の強度が最大になる温度を前記保持温度として設定することで、前記波長変換装置は、前記波長変換光の変換効率が最高であり、強度が最大の前記波長変換光を出力することができる。従って、前記波長変換光の変換効率が最高であり、強度が最大の波長変換光を出力する波長変換装置を提供することができる。
【００１９】
本願第１の発明において、前記制御回路は、前記強度関係において、前記波長変換光の強度が最大になる温度を求め、前記最大になる温度が既に設定されていた前記保持温度より高ければ、所定の値を前記最大になる温度に加算して前記保持温度として設定し、前記最大になる温度が既に設定されていた前記保持温度より低ければ、所定の値を前記最大になる温度から減算して前記保持温度として設定することが好ましい。
【００２０】
前記波長変換光の強度が最大になる温度から所定の値を加算又は減算して前記保持温度として設定することで、前記波長変換装置は、一定の時間が経過してから、前記波長変換光の変換効率が最高になり、前記波長変換光の強度が最大になる。従って、保持温度の設定を行ってから一定の時間が経過するまでの間、波長変換光の変換効率が平均的に高く、強度が平均的に高い波長変換光を出力する波長変換装置を提供することができる。
【００２１】
本願第２の発明は、本願第１の発明に係る波長変換装置を実現する為のコンピュータプログラムである。
【００２２】
前記波長変換装置を実現する為のコンピュータプログラムを提供することができる。
【００２３】
本願第３の発明は、本願第２の発明に係るコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り記録媒体である。
【００２４】
前記波長変換装置を実現する為のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り記録媒体を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明は、波長変換光の強度を長期に渡り一定に保つことができる波長変換装置、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り記録媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本願発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものでない。
【００２７】
（実施の形態１）
本願第１の実施形態は、励起光を出力する半導体レーザと、前記半導体レーザを電流で駆動する電流駆動回路と、前記半導体レーザから入力される前記励起光及び前記励起光が波長変換された波長変換光を出力する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶の温度を測定する温度測定器と、前記非線形光学結晶を加熱又は冷却する温度調整器と、前記非線形光学結晶が出力する前記波長変換光を分岐する光分岐器と、前記光分岐器で分岐された一方の前記波長変換光の強度を測定する光強度測定器と、前記温度測定器の測定する前記温度に基づいて前記非線形光学結晶を予め設定された保持温度に保つよう前記温度調整器を制御し、かつ、前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度を一定に保つよう前記電流駆動回路を制御する制御回路と、を備える波長変換装置であって、前記制御回路は、下記（１）から（５）のいずれかの条件を満たすときに、前記電流駆動回路に前記半導体レーザを一定の電流で駆動させ、前記温度調整器に前記非線形光学結晶を加熱又は冷却させながら前記光強度測定器に前記波長変換光の強度を測定させ、前記非線形光学結晶の温度に対する前記波長変換光の強度関係を求め、前記強度関係に基づいて前記保持温度を設定することを特徴とする波長変換装置である。
（１）前記電流駆動回路が動作を開始してから一定の時間ごとに。
（２）前記電流駆動回路の前記電流が所定の値以上になる。
（３）前記光強度測定器の測定する前記波長変換光の強度が所定の値以下になる。
（４）前記制御回路が前記波長変換光の出力を終了する指示を受信する。
（５）前記波長変換装置の電源が投入された後、前記半導体レーザが前記励起光を安定した強度で出力する。
【００２８】
図１を用いて本実施形態に係る波長変換装置１０について説明する。図１は、波長変換装置１０の概略図である。図１には、半導体レーザ２１、電流駆動回路２２、非線形光学結晶２３、温度測定器２４、温度調整器２５、光分岐器２６、フィルタ２６ａ、ビームサンプラ２６ｂ、光強度測定器２７及び制御回路２８を図示している。
【００２９】
波長変換装置１０の構成について説明する。半導体レーザ２１は、電流駆動回路２２からの電流で励起光を出力する（以後、半導体レーザ２１が出力する励起光を「励起光」と記す。）。例えば、半導体レーザ２１としては、分布ブラッグ反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）、分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、ファブリ・ペロー型半導体レーザ又はファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を用いた半導体レーザをあげることができる。また、半導体レーザ２１は、光ファイバやレンズを介して後述する非線形光学結晶２３に励起光を出力してもよい（光ファイバやレンズは、図１には図示していない。）。
【００３０】
非線形光学結晶２３は、半導体レーザ２１から入力される励起光を波長変換して出力する。例えば、非線形光学結晶２３としては、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム(ＬｉＴａＯ３)、リン酸水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）、ヨウ酸リチウム（ＬｉＩＯ３）、プルースタイト（Ａｇ３ＡｓＳ３）、リチウムトリボレート（ＬｉＢ３Ｏ５）、マグネシウム混合ニオブ酸リチウム（ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３）、ベータバリウムボライト（β−ＢａＢ２Ｏ４）、ＫＤＰ、ＤＫＤＰ及びＢＩＢＯをあげることができる。また、波長変換の位相整合を実現するために角度又は温度を制御する他に、周期的な分極反転を形成した結晶又は導波路を用いてもよい（以後、非線形光学結晶２３が波長変換して出力する光を「波長変換光」と記す。）。
【００３１】
温度測定器２４は、非線形光学結晶２３の温度を測定する。例えば、温度測定器２４としてのサーミスタを非線形光学結晶２３の一方に装着してもよい。さらに、温度測定器２４として、温度センサや温度計をあげることができる。
【００３２】
温度調整器２５は、非線形光学結晶２３を加熱又は冷却する。温度調整器２５は、非線形光学結晶２３を加熱するためのヒーターや非線形光学結晶２３を冷却するペルチェ素子であってもよい。例えば、温度調整器２５は、温度測定器２４の非線形光学結晶２３が位置する側の反対側に装着してもよい。なお、波長変換装置１０は、ヒーターとペルチェ素子の両方を備えてもよい。
【００３３】
光分岐器２６は、波長変換光を分岐させる。例えば、光分岐器２６は、励起光を遮蔽するフィルタ２６ａ及びビームサンプラ２６ｂから構成されてもよい。非線形光学結晶２３からの励起光も出力されるので、フィルタ２６ａを用いて励起光を遮断する。また、ビームサンプラ２６ｂは、波長変換光の１％から１０％を後述する光強度測定器２７に分岐させ、残りの波長変換光を通過させる。また、ビームサンプラ２６ｂとしては、誘電体多層膜や金属蒸着で製造したハーフミラー又はビームスプリッタを用いることができる。
【００３４】
光強度測定器２７は、光分岐器２６で分岐された一方の波長変換光の強度を測定する。光強度測定器２７は、測定した波長変換光の強度に比例した電気信号を出力してもよい。
【００３５】
制御回路２８は、温度測定器２４の測定する温度に基づいて非線形光学結晶２３を予め設定された保持温度に保つよう温度調整器２５を制御し、かつ、光強度測定器２７の測定する波長変換光の強度を一定に保つよう電流駆動回路２２を制御する。また、制御回路２８は、後述する条件（１）における一定の時間、条件（２）及び条件（３）における所定の値を記憶する手段を有してもよい。
【００３６】
波長変換装置１０の通常の動作について説明する。制御回路２８は、電流駆動回路２２及び温度調整器２５を制御して波長変換光の強度が予め設定された値になるように一定に保っている。例えば、光強度測定器２７が測定する波長変換光の強度が弱くなった場合、制御回路２８は、波長変換光の強度を一定に戻す為に、電流駆動回路２２に電流を増加させる。このとき、非線形光学結晶２３は、保持温度に保たれている。すると、半導体レーザ２１を駆動させる電流が増加するので、励起光の強度が増加し、光強度測定器２７が測定する波長変換光の強度も増加する。制御回路２８は、光強度測定器２７が測定する波長変換光の強度が設定値に戻るまで、上記の動作を継続する。また、制御回路２８は、光強度測定器２７が測定する波長変換光の強度が強くなった場合、光強度測定器２７が測定する波長変換光の強度を一定に戻す為に、電流駆動回路２２に電流を低下させる。すなわち、制御回路２８は、電流駆動回路２２に電流を増加又は低下させて、波長変換光の強度を一定に保っている。
【００３７】
波長変換装置１０が波長変換光の出力を続けていると、励起光の波長と非線形光学結晶２３の位相整合波長との間にずれが生じることがある。上記の場合に、制御回路２８が波長変換光の強度を一定に保つ動作を継続すると、波長変換装置１０は、電流駆動回路２２の電流が増加し、半導体レーザ２１の性能が低下し又は寿命が短くなることがある。また、波長変換光の強度が弱くなりすぎると、波長変換装置１０は、電流駆動回路２２の最大電流を超えて電流を増加させることができず、波長変換光の強度を一定に保つことができない。そこで、以下に説明するように、波長変換装置１０は、位相整合波長を最適化する為に保持温度の設定を行う。
【００３８】
波長変換装置１０は、下記（１）から（５）の条件を満たすときに、保持温度の設定を行う。条件（１）とは、電流駆動回路２２が動作を開始してから一定の時間ごとである。励起光の波長と非線形光学結晶２３の位相整合波長との間のずれは、数十時間から数百時間ごとに発生することがある。よって、数十時間から数百時間ごとに、波長変換装置１０は、保持温度の設定を行ってもよい。
【００３９】
条件（２）とは、電流駆動回路２２の電流が所定の値以上になることである。上記のように、電流駆動回路２２の最大電流を超えると、制御回路２８が、波長変換光の強度を一定に保つことができない。制御回路２８が条件（２）を満たすときに保持温度の設定を行うと、波長変換装置１０は、電流駆動回路２２の最大電流を超えることはない。
【００４０】
条件（３）とは、光強度測定器２７の測定する波長変換光の強度が所定の値以下になることである。制御回路２８が条件（３）を満たすときに保持温度の設定を行うと、波長変換装置１０は、波長変換光の強度が所定の値以下になることを防ぐことができる。
【００４１】
条件（４）とは、制御回路２８が波長変換光の出力を終了する指示を受信することである。制御回路２８が条件（４）を満たすときに保持温度の設定を行うと、波長変換光の出力を終了してから波長変換光を再出力するときに、波長変換装置１０は、位相整合波長が最適化された状態になっている。
【００４２】
条件（５）とは、波長変換装置１０の電源が投入された後、半導体レーザ２１が励起光を安定した強度で出力することである。励起光の強度が安定していないと波長変換光の強度が安定しないので、制御回路２８は、適切に保持温度の設定を行うことができない。
【００４３】
上記の（１）から（５）のいずれかの条件を満たすときに、制御回路２８は、以下に説明する手順を実施し、保持温度の設定を行う。図２を用いて、制御回路２８が保持温度を設定する方法について説明する。図２は、非線形光学結晶２３の温度に対する波長変換光の強度関係を示した図である。図２において、縦軸が波長変換光の出力であり、横軸が非線形光学結晶２３の温度である。
【００４４】
まず、制御回路２８は、電流駆動回路２２に半導体レーザ２１を一定の電流で駆動させる。電流駆動回路２２の電流が一定になることで、半導体レーザ２１は、一定の強度の励起光を出力する。次に、制御回路２８は、温度調整器２５に非線形光学結晶２３を加熱又は冷却させながら光強度測定器２７に波長変換光の強度を測定させる。例えば、位相整合温度が５０℃付近である場合、制御回路２８は、温度調整器２５に非線形光学結晶２３の温度を４９℃から５１℃まで０．１℃単位で変化させ、その都度、光強度測定器２７に波長変換光の強度を測定させてもよい。そして、制御回路２８は、非線形光学結晶２３の温度に対する波長変換光の強度関係を求める。例えば、図２において、非線形光学結晶２３は、５０℃で波長変換光の強度が最大になり、波長変換の効率が最高となる。最後に、制御回路２８は、上記の強度関係に基づいて保持温度を設定する。なお、制御回路２８は、非線形光学結晶２３の温度を変化させた範囲内であれば、いずれの温度を保持温度として設定してもよい。また、上記の温度掃引で波長変換の効率が最大となるピークが見つからず、温度掃引の端の温度で波長変換の効率が最大になった場合、波長変換の効率が最大になった温度を中心として再度の温度掃引を行なうことで、波長変換の効率が最大となるピークを測定することができる。
【００４５】
光分岐器２６が波長変換光を分岐させることで、光強度測定器２７は、励起光が入力されず、波長変換光の強度を精度よく測定することができる。また、上記の条件（１）から（５）のいずれかを満たすときに、制御回路２８は、上記の強度関係に基づいた保持温度を設定する。よって、上記の強度関係が変化しても、制御回路２８は、波長変換光の強度を長期に渡り一定に保つことができる。従って、波長変換光の強度を長期に渡り一定に保つことができる波長変換装置を提供することができる。
【００４６】
本願第１の実施形態において、前記制御回路は、前記保持温度を設定した後、再開モードとなることが好ましい。
【００４７】
保持温度を設定した後に再開モードにすると、波長変換装置１０は、強度が一定の前記波長変換光をすぐに出力することができる。従って、保持温度の設定後、すぐに波長変換光を出力することができる波長変換装置を提供することができる。
【００４８】
本願第１の実施形態において、前記制御回路は、前記強度関係において、前記波長変換光の強度が最大になる温度を前記保持温度として設定することが好ましい。
【００４９】
波長変換光の強度が最大になる温度を保持温度として設定することで、波長変換装置１０は、波長変換光の変換効率が最高であり、強度が最大の波長変換光を出力することができる。従って、波長変換光の変換効率が最高であり、強度が最大の波長変換光を出力する波長変換装置を提供することができる。
【００５０】
本願第１の実施形態において、前記制御回路は、前記強度関係において、前記波長変換光の強度が最大になる温度を求め、前記最大になる温度が既に設定されていた前記保持温度より高ければ、所定の値を前記最大になる温度に加算して前記保持温度として設定し、前記最大になる温度が既に設定されていた前記保持温度より低ければ、所定の値を前記最大になる温度から減算して前記保持温度として設定することが好ましい。
【００５１】
波長変換装置１０が波長変換光の出力を始めてから時間が経過すると、上記の強度関係は、ある範囲内に収まり安定してくる。上記の強度関係が安定すれば、制御回路２８は、既に設定されていた保持温度と波長変換光の強度が最大になる温度との差を上記の所定の値として用いてもよい。例えば、既に設定されていた保持温度が４９℃で、波長変換光の強度が最大になる温度が５０℃であれば、制御回路２８は、５１℃を保持温度として設定することになる。
【００５２】
上記の強度関係が安定していない場合、上記の所定の値をあまりに大きくすると、保持温度が不適切な温度に設定され、波長変換光の変換効率や強度をかえって低下させてしまうことがある。そこで、制御回路２８は、既に設定されていた保持温度と波長変換光の強度が最大になる温度との差の半分を上記の所定の値として用いてもよい。例えば、既に設定されていた保持温度が４８℃で、波長変換光の強度が最大になる温度が５０℃であれば、制御回路２８は、５１℃を保持温度として設定することになる。なお、波長変換光の強度が最大になる温度に加算又は減算する所定の値は、上記に限定されない。
【００５３】
波長変換光の強度が最大になる温度から上記の所定の値を加算又は減算して保持温度として設定することで、波長変換装置１０は、一定の時間が経過してから、波長変換光の変換効率が最高になり、波長変換光の強度が最大になる。従って、保持温度の設定を行ってから一定の時間が経過するまでの間、波長変換光の変換効率が平均的に高く、強度が平均的に高い波長変換光を出力する波長変換装置を提供することができる。
【００５４】
図１は、波長変換装置１０が第２次高調波を出力する例である。なお、波長の異なる２つの励起光を非線形光学結晶２３に入力すれば、波長変換装置１０は、光和周波及び光差周波を出力することができる（図１には、図示していない。）。
【００５５】
（実施の形態２）
本願第２の実施形態は、本願第１の実施形態に係る波長変換装置を実現する為のコンピュータプログラムである。
【００５６】
図３を用いて、本願第２の実施形態に係るコンピュータプログラム（以下、「コンピュータプログラム」と記す。）について説明する。図３は、コンピュータプログラムのフロー図である。
【００５７】
コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（１）を満たすか判定する（Ｓ１０１）。コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（１）を満たせば、後述するＳ１０７以降の処理を実行する。
【００５８】
コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（１）を満たさなければ、波長変換装置１０が上記の条件（２）を満たすか判定する（Ｓ１０２）。コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（２）を満たせば、後述するＳ１０７以降の処理を実行する。
【００５９】
コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（２）を満たさなければ、波長変換装置１０が上記の条件（３）を満たすか判定する（Ｓ１０３）。コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（３）を満たせば、後述するＳ１０７以降の処理を実行する。
【００６０】
コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（３）を満たさなければ、波長変換装置１０が上記の条件（４）を満たすか判定する（Ｓ１０４）。コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（４）を満たせば、後述するＳ１０７以降の処理を実行する。
【００６１】
コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（４）を満たさなければ、波長変換装置１０が上記の条件（５）を満たすか判定する（Ｓ１０５）。コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（５）を満たせば、後述するＳ１０７以降の処理を実行する。
【００６２】
コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（５）を満たさなければ、波長変換光の強度を一定に保つ（Ｓ１０６）。コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が上記の条件（５）を満たせば、後述するＳ１０７以降の処理を実行する。なお、図３において、条件（１）から条件（５）を順に満たすか判定しているが、条件（１）から条件（５）を判定する順番について、特に制限はない。
【００６３】
コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が条件（１）から条件（５）のいずれかを満たせば、電流駆動回路２２に半導体レーザ２１を一定の電流で駆動させる（Ｓ１０７）。Ｓ１０７の実行後、コンピュータプログラムは、温度調整器２５に非線形光学結晶２３を加熱又は冷却させながら光強度測定器２７に波長変換光の強度を測定させる（Ｓ１０８）。Ｓ１０８の実行後、コンピュータプログラムは、非線形光学結晶２３の温度に対する波長変換光の強度関係を求める（Ｓ１０９）。Ｓ１０９の実行後、コンピュータプログラムは、Ｓ１０８で求めた強度関係に基づいて保持温度を設定する（Ｓ１１０）。
【００６４】
Ｓ１１０の実行後、コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が条件（４）を満たすか、すなわち、制御回路２８が波長変換光の出力を終了する指示を受信したか判定する。制御回路２８が波長変換光の出力を終了する指示を受信していれば、コンピュータプログラムは、波長変換光の出力を終了すればよい。また、上記の指示を受信していなければ、コンピュータプログラムは、波長変換装置１０を再開モードに移行させてもよい。すると、波長変換装置１０は、強度が一定の波長変換光の出力を再開することになる（Ｓ１０６）。
【００６５】
上記の処理を要約すると、コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が条件（１）から条件（５）のいずれも満たすことがなければ、波長変換光の出力を一定に保つ動作を継続する。また、コンピュータプログラムは、波長変換装置１０が条件（１）から条件（３）及び条件（５）のいずれかを満たせば、保持温度の設定を行った後、波長変換光の出力を一定に保つ動作を再開する。あるいは、波長変換装置１０が条件（４）を満たせば、保持温度の設定を行った後、波長変換光の出力を終了する。従って、波長変換光の強度を長期に渡り一定に保つことができる波長変換装置を実現する為のコンピュータプログラムを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本願発明の波長変換装置は、通信用、光学記録用及び計測用のレーザとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本願１の発明の一の実施形態に係る波長変換装置の概略図である。
【図２】非線形光学結晶の温度に対する波長変換光の強度関係を示した図である。
【図３】本願２の発明の一の実施形態に係るコンピュータプログラムのフロー図である。
【図４】従来の波長変換素子の概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  波長変換装置
２１  半導体レーザ
２２  電流駆動回路
２３  非線形光学結晶
２４  温度測定器
２５  温度調整器
２６  光分岐器
２６ａ  フィルタ
２６ｂ  ビームサンプラ
２７  光強度測定器
２８  制御回路
１００  波長変換素子
１０１  非線形光学結晶
１０２  ペルチェ素子
１０３  半導体レーザ
１０４  固体レーザ結晶
１０５  ミラー
１０６  ミラー膜
１０７  分岐素子
１０８  受光素子
１０９  信号処理部
１１０  温度制御コントローラ
１１１  レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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