(57)【要約】      （修正有）【課題】波長変換光が微弱であり且つ光強度がＭＨｚを超えるような高周波で変調されるような用途でも半導体レーザを適正に駆動する。【解決手段】ＣＰＵ１１は、微弱な波長変換光を検出する第２の光検出器６の出力信号を増幅する増幅回路１０の出力信号に応じた補正信号ｈを出力する。補正回路８は、強度変調信号Ｂを補正信号ｈで補正する。ＡＰＣ回路９は、第１の光検出器５で検出した基本波光の強度が補正後強度変調信号Ｂ’に応じた値になるように半導体レーザ１を駆動する。【選択図】図１
2012093401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本波光を発生する半導体レーザ（１）と、前記基本波光の強度を検出する第１の光検出器（５）と、前記基本波光が入射され波長変換光を出射する非線形光学素子（３）と、前記波長変換光の強度を検出する第２の光検出器（６）と、前記第２の光検出器（６）の出力信号を増幅する増幅回路（１０）と、前記増幅回路（１０）の出力信号に応じた補正信号を出力する補正制御手段（１１）と、前記基本波光の強度を指示するための強度変調信号を前記補正信号で補正する補正手段（８）と、前記第１の光検出器（５）で検出され、増幅器を経ないで得られた前記基本波光の強度が前記補正された強度変調信号に応じた強度になるように前記半導体レーザ（１）を駆動する出力制御回路（９）とを備えたことを特徴とする波長変換レーザ装置（１００）。
【請求項２】
基本波光を発生する半導体レーザ（１）と、前記基本波光が入射され波長変換光を出射する非線形光学素子（３）と、前記非線形光学素子（３）を通過した基本波光の強度を検出する第１の光検出器（５）と、前記波長変換光の強度を検出する第２の光検出器（６）と、前記第２の光検出器（６）の出力信号を増幅する増幅回路（１０）と、前記増幅回路（１０）の出力信号に応じた補正信号を出力する補正制御手段（１１）と、前記波長変換光の強度を指示するための強度変調信号を前記補正信号で補正する補正手段（８）と、前記第１の光検出器（５）で検出され、増幅器を経ないで得られた前記基本波光の強度が前記補正された強度変調信号に応じた強度になるように前記半導体レーザ（１）を駆動する出力制御回路（９）とを備えたことを特徴とする波長変換レーザ装置（２００）。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波長変換レーザ装置において、前記補正制御手段（１１）は、校正指示信号が与えられた時を契機として前記補正信号を更新することを特徴とする波長変換レーザ装置（１００，２００）。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の波長変換レーザ装置において、前記補正制御手段（１１）は、前記強度変調信号が所定条件に合致した時を契機として前記補正信号を更新することを特徴とする波長変換レーザ装置（１００，２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換レーザ装置に関し、さらに詳しくは、波長変換光が微弱であり且つ光強度がＭＨｚを超えるような高周波で変調されるような用途でも、半導体レーザを適正に駆動できる波長変換レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基本波光を発生する半導体レーザと、基本波光の強度を検出する第１の光検出器と、基本波光が入射され波長変換光を出射する非線形光学素子と、波長変換光の強度を検出する第２の光検出器と、第１の光検出器で検出した基本波光の強度に基づいてノイズ成分が所定値以下になるように半導体レーザを駆動する第１の出力制御回路と、第２の光検出器で検出した波長変換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第２の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（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３６５１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の固体レーザ装置において、波長変換光が微弱である場合、第２の光検出器の出力信号を増幅回路で増幅する必要がある。
しかし、増幅回路を通した信号は、位相が遅れると共に、周波数特性が悪化する。このため、光強度がＭＨｚを超えるような高周波で変調されるような用途（ディスプレイモニタやプリンタなど）では、半導体レーザを適正に駆動できなくなる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、波長変換光が微弱であり且つ光強度がＭＨｚを超えるような高周波で変調されるような用途でも、半導体レーザを適正に駆動できる波長変換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】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、基本波光を発生する半導体レーザ（１）と、前記基本波光の強度を検出する第１の光検出器（５）と、前記基本波光が入射され波長変換光を出射する非線形光学素子（３）と、前記波長変換光の強度を検出する第２の光検出器（６）と、前記第２の光検出器（６）の出力信号を増幅する増幅回路（１０）と、前記増幅回路（１０）の出力信号に応じた補正信号を出力する補正制御手段（１１）と、前記基本波光の強度を指示するための強度変調信号を前記補正信号で補正する補正手段（８）と、前記第１の光検出器（５）で検出され、増幅器を経ないで得られた前記基本波光の強度が前記補正された強度変調信号に応じた強度になるように前記半導体レーザ（１）を駆動する出力制御回路（９）とを備えたことを特徴とする波長変換レーザ装置（１００）を提供する。
上記構成において、「前記基本波光の強度が前記補正された強度変調信号に応じた強度になる」とは、補正された強度変調信号の大きさ又は値に対して基本波光の強度が一意的に決まることをいう。例えば、補正された強度変調信号の大きさ又は値に対して基本波光の強度が線形または非線形に単調増加または単調減少することである。
上記第１の観点による波長変換レーザ装置（１００）では、基本波光（波長変換光よりも強度が大きい）を増幅回路を通さずに検出して半導体レーザを駆動するため、波長変換光の強度が微弱であり且つＭＨｚを超えるような高周波で光強度を変調する強度変調信号でも、半導体レーザを強度変調信号に合わせてＡＰＣ制御することができる。ただし、それだけでは、基本波光から波長変換光への変換効率が変動すると、波長変換レーザ装置の出力である波長変換光が変動してしまう。そこで、強度変調信号に校正用の信号を入力し、微弱な波長変換光を検出し、増幅し、増幅した信号に応じて、波長変換光が適正な強度になるように強度変調信号を補正する。これにより、基本波光から波長変換光への変換効率が変動しても、波長変換光の強度を適正に維持できる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、基本波光を発生する半導体レーザ（１）と、前記基本波光が入射され波長変換光を出射する非線形光学素子（３）と、前記非線形光学素子（３）を通過した基本波光の強度を検出する第１の光検出器（５）と、前記波長変換光の強度を検出する第２の光検出器（６）と、前記第２の光検出器（６）の出力信号を増幅する増幅回路（１０）と、前記増幅回路（１０）の出力信号に応じた補正信号を出力する補正制御手段（１１）と、前記基本波光の強度を指示するための強度変調信号を前記補正信号で補正する補正手段（８）と、前記第１の光検出器（５）で検出され、増幅器を経ないで得られた前記基本波光の強度が前記補正された強度変調信号に応じた強度になるように前記半導体レーザ（１）を駆動する出力制御回路（９）とを備えたことを特徴とする波長変換レーザ装置（２００）を提供する。
上記構成において、「前記基本波光の強度が前記補正された強度変調信号に応じた強度になる」とは、補正された強度変調信号の大きさ又は値に対して基本波光の強度が一意的に決まることをいう。例えば、補正された強度変調信号の大きさ又は値に対して基本波光の強度が線形または非線形に単調増加または単調減少することである。
上記第２の観点による波長変換レーザ装置（２００）では、基本波光（波長変換光よりも強度が大きい）を増幅回路を通さずに検出して半導体レーザを駆動するため、波長変換光の強度が微弱であり且つＭＨｚを超えるような高周波で光強度を変調する強度変調信号でも、半導体レーザを強度変調信号に合わせてＡＰＣ制御することができる。ただし、それだけでは、基本波光から波長変換光への変換効率が変動すると、波長変換レーザ装置の出力である波長変換光が変動してしまう。そこで、強度変調信号に校正用の信号を入力し、微弱な波長変換光を検出し、増幅し、増幅した信号に応じて、波長変換光が適正な強度になるように強度変調信号を補正する。これにより、基本波光から波長変換光への変換効率が変動しても、波長変換光の強度を適正に維持できる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点による波長変換レーザ装置において、前記補正制御手段（１１）は、校正指示信号が与えられた時を契機として前記補正信号を更新することを特徴とする波長変換レーザ装置（１００，２００）を提供する。
上記第３の観点による波長変換レーザ装置（１００，２００）では、波長変換光が所定強度になるような強度変調信号が与えられている状態で校正指示信号を与えると、補正制御手段（１１）は、波長変換光の強度を実測し、その実測強度が所定強度よりも小さければ基本波光の強度を増やすように強度変調信号を補正し直し、その実測強度が所定強度よりも大きければ基本波光の強度を減らすように強度変調信号を補正する。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、前記第１または前記第２の観点による波長変換レーザ装置において、前記補正制御手段（１１）は、前記強度変調信号が所定条件に合致した時を契機として前記補正信号を更新することを特徴とする波長変換レーザ装置（１００，２００）を提供する。
上記第４の観点による波長変換レーザ装置（１００，２００）では、補正制御手段（１１）は、波長変換光が所定強度になるような強度変調信号が与えられている状態を検知すると、波長変換光の強度を実測し、その実測強度が所定強度よりも小さければ基本波光の強度を増やすように強度変調信号を補正し直し、その実測強度が所定強度よりも大きければ基本波光の強度を減らすように強度変調信号を補正する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の波長変換レーザ装置によれば、波長変換光の強度が微弱であり且つ光強度がＭＨｚを超えるような高周波で変調されるような用途でも、半導体レーザを適正に駆動できる。また、微弱な波長変換光を検出し、増幅し、増幅した信号に応じて、波長変換光が適正な強度になるように強度変調信号を補正する校正機構を持つことにより、基本波光から波長変換光への変換効率が変動しても、波長変換光の強度を適正に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る波長変換レーザ装置を示す構成ブロック図である。
【図２】実施例２に係る波長変換レーザ装置を示す構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１２】
−実施例１−
図１は、実施例１に係る波長変換レーザ装置１００の構成ブロック図である。
この波長変換レーザ装置１００は、基本波光（例えば波長１０６４ｎｍ）を発生する半導体レーザ１と、半導体レーザ１から出射された基本波光の一部を分岐させるビームスプリッタ２と、ビームスプリッタ２で分岐された基本波光の強度を検出する第１の光検出器５と、ビームスプリッタ２を通った基本波光が入射され波長変換光（例えば波長５３２ｎｍ）を出射する非線形光学素子３と、非線形光学素子３から出射された波長変換光の一部を分岐させるビームスプリッタ４と、ビームスプリッタ４で分岐された波長変換光の強度を検出する第２の光検出器６と、第２の光検出器６の出力信号を増幅する増幅回路１０と、増幅回路１０の出力信号に応じた補正信号ｈを出力するＣＰＵ１１と、強度変調信号Ｂを補正信号hで補正し補正後強度変調信号Ｂ’（＝Ｂ＋ｈ）を出力する補正回路８と、第１の光検出器５で検出した基本波光の強度が補正後強度変調信号Ｂ’に応じた強度になるように半導体レーザ１を駆動するＡＰＣ回路９とを備えてなる。
【００１３】
強度変調信号Ｂは、例えば外部のパソコンから入力されるディスプレイモニタ用輝度変調信号であり、例えば４８ＭＨｚの高周波である。この場合、ＡＰＣ回路９は、補正後強度変調信号Ｂ’の大きさに対して基本波光の強度を単調増加させる。
【００１４】
ＣＰＵ１１は、外部から校正指示信号が与えられた時に、増幅回路１０の出力信号を実測し、その信号の大きさが予め設定された範囲の値になるように補正信号ｈを変化させる。すなわち、増幅回路１０の出力信号の大きさが予め設定された範囲の値よりも小さければ基本波光の強度を増やすように補正信号ｈを増やし、増幅回路１０の出力信号の大きさが予め設定された範囲の値よりも大きければ基本波光の強度を減らすように補正信号ｈを減らし、増幅回路１０の出力信号の大きさが予め設定された範囲の値になればその時の補正信号ｈを維持する。
【００１５】
実施例１の波長変換レーザ装置１００によれば次の効果が得られる。
（Ａ）波長変換光よりも強度が大きい基本波光を増幅回路１０の如き増幅器を通さずに検出して半導体レーザ１を駆動するため、波長変換光の強度が微弱であり且つＭＨｚを超えるような高周波で光強度を変調する強度変調信号Ｂでも、半導体レーザ１を強度変調信号に合わせてＡＰＣ制御することができる。
（Ｂ）微弱な波長変換光を検出し、増幅し、増幅した信号に応じて、波長変換光が適正な強度になるような補正信号ｈを強度変調信号Ｂに加えるため、基本波光から波長変換光への変換効率が変動しても、波長変換光の強度を適正に維持できる。
（Ｃ）半導体レーザ１から出力された基本波光を直ちに検出するので、高速制御が可能になる。
【００１６】
−実施例２−
図２は、実施例２に係る波長変換レーザ装置２００の構成ブロック図である。
この波長変換レーザ装置２００は、基本波光（例えば波長１０６４ｎｍ）を発生する半導体レーザ１と、半導体レーザ１から出射された基本波光が入射され波長変換光（例えば波長５３２ｎｍ）を出射する非線形光学素子３と、非線形光学素子３を通過してきた基本波光の一部を分岐させるビームスプリッタ２と、ビームスプリッタ２で分岐された基本波光の強度を検出する第１の光検出器５と、ビームスプリッタ２を通った波長変換光の一部を分岐させるビームスプリッタ４と、ビームスプリッタ４で分岐された波長変換光の強度を検出する第２の光検出器６と、第２の光検出器６の出力信号を増幅する増幅回路１０と、増幅回路１０の出力信号に応じた補正信号ｈを出力するＣＰＵ１１と、強度変調信号Ｂを補正信号hで補正し補正後強度変調信号Ｂ’（＝Ｂ＋ｈ）を出力する補正回路８と、第１の光検出器５で検出した基本波光の強度が補正後強度変調信号Ｂ’に応じた強度になるように半導体レーザ１を駆動するＡＰＣ回路９とを備えてなる。
【００１７】
強度変調信号Ｂは、例えば外部のパソコンから入力されるディスプレイモニタ用輝度変調信号であり、例えば４８ＭＨｚの高周波である。この場合、ＡＰＣ回路９は、補正後強度変調信号Ｂ’の大きさに対して基本波光の強度を単調増加させる。
【００１８】
ＣＰＵ１１は、波長変換光が所定強度になるような強度変調信号Ｂが連続して与えられている状態を検知すると、増幅回路１０の出力信号を実測し、その信号の大きさが予め設定された範囲の値になるように補正信号ｈを変化させる。すなわち、増幅回路１０の出力信号の大きさが予め設定された範囲の値よりも小さければ基本波光の強度を増やすように補正信号ｈを増やし、増幅回路１０の出力信号の大きさが予め設定された範囲の値よりも大きければ基本波光の強度を減らすように補正信号ｈを減らし、増幅回路１０の出力信号の大きさが予め設定された範囲の値になればその時の補正信号ｈを維持する。
【００１９】
実施例２の波長変換レーザ装置２００によれば次の効果が得られる。
（Ａ）波長変換光よりも強度が大きい基本波光を増幅回路１０の如き増幅器を通さずに検出して半導体レーザ１を駆動するため、波長変換光の強度が微弱であり且つＭＨｚを超えるような高周波で光強度を変調する強度変調信号Ｂでも、半導体レーザ１を強度変調信号に合わせてＡＰＣ制御することができる。
（Ｂ）微弱な波長変換光を検出し、増幅し、増幅した信号に応じて、波長変換光が適正な強度になるような補正信号ｈを強度変調信号Ｂに加えるため、基本波光から波長変換光への変換効率が変動しても、波長変換光の強度を適正に維持できる。
（Ｃ）実施例１の構成に比べ、半導体レーザ１から非線形光学素子３の間で基本波光が減衰する要素が無い。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の波長変換レーザ装置は、ディスプレイモニタやプリンタなどに利用できる。
【符号の説明】
【００２１】
１                    半導体レーザ
２                    ビームスプリッタ
３                    非線形光学素子
４                    ビームスプリッタ
５                    第１の光検出器
６                    第２の光検出器
８                    補正回路
９                    ＡＰＣ回路
１０                  増幅回路
１１                  ＣＰＵ
１００，２００        波長変換レーザ装置
【図１】
2012093401.tif 000003
【図２】
2012093401.tif 000004