(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも固体レーザ媒質を含む光共振器を収容するハウジングのレーザ光射出側端部に形成された半球状の凹部と、前記凹部にはめ込まれる透明な平行平面板が固定された球座ホルダと、角度調整機構とを備え、該角度調整機構は、前記球座ホルダを前記凹部内に圧着させると共に、前記球座ホルダを前記凹部内で回転させて平行平面板のレーザ光の光軸に対する配置角度を調整する手段を有することを特徴とするレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計測、医用、加工、通信、印刷などに応用可能なレーザ装置に関する。特に詳しくはレーザ装置のレーザ光出射位置の調節に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より知られているレーザ装置としては、例えば図３に示す構成３０のものが知られている。これは、単独で作動する半導体レーザ素子３１から出力されたレーザ光を、集光光学系３２によって集光して固体レーザ媒質３３の端面に照射する。このレーザ光の照射によって固体レーザ媒質３３が励起され、その軸方向前後に設けられた鏡面３４および３５からなる光共振器内で誘導放出することにより、レーザ発振が引き起こされるようになっている。出射レーザ光は、レンズ３６などで構成された受動光学系と組み合わせて用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、レーザ装置は、受動光学系と組み合わせて用いるが、レーザ装置と受動光学系との光軸調整には極めて高い精度が要求される場合が多い。この場合、光軸調整を行うためには、レーザ装置自体の位置を動かす必要があり、大掛かりな機構が要求される。
しかも、従来のレーザ装置は、ビーム出射位置精度が比較的悪く、個々のレーザ装置によって、個別の光軸調整が必要であった。
そこで、本発明は、レーザ装置全体の位置調整をせずとも、レーザ装置と受動光学系との光軸調整を簡易にできる新規装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、少なくとも固体レーザ媒質を含む光共振器を収容するハウジングのレーザ光射出側端部に形成された半球状の凹部と、前記凹部にはめ込まれる透明な平行平面板が固定された球座ホルダと、角度調整機構とを備え、該角度調整機構は、前記球座ホルダを前記凹部内に圧着させると共に、前記球座ホルダを前記凹部内で回転させて平行平面板のレーザ光の光軸に対する配置角度を調整する手段を有することを特徴とする。
すなわち、本発明は、透明板によりレーザ光の出射方向を変位させ、受動光学系との光軸調整を行うのである。更に具体的に説明すれば、図２に示すように厚みｔ、屈折率ｎの平行平面板にレーザ光が入射角θで入射した場合、θが十分小さいという仮定のもとでは、平行平面板を透過した光は、ｄ＝（ｎ−１）θｔの変位を受ける。したがって、θを変えることにより、変位量を変化させ、受動光学系との光軸調整ができる。
【０００５】
ここで、レーザ発振器は、固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザのいずれでもよく、固体レーザの場合、 レーザ媒質は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ4、Ｎｄ：glass、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｔｉ：Ａｌ2Ｏ3などを用いることができ、気体レーザの場合、レーザ媒質はＨｅ−Ｎｅ、Ａｒ+、ＣＯ2、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦなどを用いることができ、半導体レーザの場合、ＡｌＧａＡｓ，ＺｎＧａＡｓＰ，ＡｌＧａＮなどを用いることができるが、各々これらに限定されない。また、固体レーザの場合、半導体レーザからの出力光（ＬＤ光）を集光して固体レーザ媒質から誘導放出される基本波を、光共振器内に収容した非線形光学結晶に照射することにより第２高調波（ＳＨ波）を光共振器内で発振させ出力ミラーを介して外部に出力するようにした波長変換固体レーザ装置でもよい。
【０００６】
透明板は、光学素子に用いる材質と同様な材質、例えば、ガラス板、石英板、ＹＶＯ4、ＢＢＯ、ＬＮ、ＬＴなどを用いることができるが、これらに限定されない。透明板の形状は、平行平面板が好ましいが、レーザ光の方向を入射側と出射側で変位させる屈折率を有するものであれば、どのような形状でもよい。
また、透明板の厚さは、平行平面板の場合０．５〜２０ｍｍ、特に好ましくは、２〜８ｍｍである。
【０００７】
角度調整手段は、レーザ光の光軸に対する透明板の配置角度を調整するもので、例えば、透明板を球座ホルダに取付けて、回転させるもの、透明板の取付け点を支点として左右に揺動させるものなどが挙げられるが、これらに限定されず、手動あるいは自動で配置角度を調整できれば何でもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）は、波長変換固体レーザ装置の構成断面を示しており、１が半導体レーザで、例えば８１０ｎｍのレーザ光を発振し固体レーザ結晶の吸収ピークを効率的に励起する。さらに半導体レーザ自体の電流−光出力効率が高く、余分なエネルギーを必要としないため、固体レーザ励起光源として使用される。
半導体レーザ１からの出力光（以下、ＬＤ光）は、コリメータレンズ２ａ及びフォーカスレンズ２ｂに照射される。コリメータレンズ２ａとフォーカスレンズ２ｂとでタンデムレンズ系を形成し、コリメータレンズ２ａの開口径に相当するＬＤ光を集光し、平行光線にして、フォーカスレンズ２ｂで集光し、固体レーザ媒質３に照射される。
【０００９】
固体レーザ媒質３は、例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶が用いられ、ＬＤ光により波長９４６ｎｍの基本波を発振する。なお、固体レーザ媒質３の片面には、ＬＤ光を透過させ、固体レーザ媒質３から誘導放出される基本波を高反射率のもとに反射させる高反射コーティング膜３ａが形成されており、この高反射コーティング膜３ａと出力ミラー６との間で光共振器が構成されている。
【００１０】
光共振器の内部には、ＳＨ波発生用の非線形光学素子５、例えばＫＮｂＯ3結晶が挿入されており、ＬＤ光で固体レーザ媒質３を励起することによって誘導放出される９４６ｎｍの基本波が、非線形光学素子５に照射されることにより４７３ｎｍのＳＨ波が生成される。６は、出力ミラーであり、共振器の片端面として機能し、基本波９４６ｎｍを反射し、ＳＨ波４７３ｎｍを透過する高反射コーティングが施されている。したがって、非線形光学素子５からのＳＨ波は出力ミラー６を透過し、外部に射出する。
【００１１】
なお、９は半導体レーザ・温調器ドライバであり、外部に射出したＳＨ波を図示しない光検出器でモニタし、この検出値を半導体レーザ・温調器ドライバ９にフィードバックし、ＳＨ波出力を一定保持するように電流が制御される。
また、非線形光学素子５の真下には温度計１１及び温調素子（例えばペルチェ素子）が埋め込まれており、非線形光学素子５の温度を一定保持するように、温度検出値を半導体レーザ・温調器ドライバ９にフィードバックし、図示しない温調素子を制御する。
【００１２】
以上の構成のうち、フォーカスレンズ２ｂ、固体レーザ媒質３、非線形光学素子５、出力ミラー６は共通のハウジング１０内に固着されており、そのハウジング１０の端部には半球状の凹部があいており、そこに球座ホルダ７がはめ込まれている。球座ホルダ７には、透明な平行平面板４が固定されており、また、球座ホルダ７は、板１２を介し、２本の押しネジ８及び押しバネ１４により凹部内に圧着している。この押しネジ８の締結を強めることにより、球座ホルダ７が回転し、平行平面板４が回転する。なお、板１２には、出力光を取り出す窓１３があいており、窓１３と押しネジ８及び押しバネ１４の関係は図１（ｂ）に示す通りである。図１（ｂ）は、図１（ａ）の装置の右側面図である。
【００１３】
次に本装置の作用を説明する。
半導体レーザ・温調器ドライバ９により電流駆動されて半導体レーザ１から励起光８１０ｎｍが発振し、コリメータレンズ２ａの開口径に相当するＬＤ光を集光し、コリメータレンズ２ａで平行光線となり、フォーカスレンズ２ｂで集光し、固体レーザ媒質３に照射される。その励起光を受けて固体レーザ媒質３は、基本波９４６ｎｍを発振する。その固体レーザ媒質３の端面と出力ミラー６とで形成される共振器内に設けられた非線形光学素子５が、基本波に励起されＳＨ波４７３ｎｍを発振する。出力ミラー６は基本波を反射しＳＨ波を透過するので、ＳＨ波が出力光となって、平行平面板４に入射する。
【００１４】
平行平面板４の傾き角度、厚さ、屈折率に基づき、出力光は変位を受け、窓１３から外部に射出する。外部には、図示しないがレンズや光ファイバなどで構成された受動光学系が配置している。出力光が受動光学系の光軸と合致していないときは、ドライバなどにより押しネジ８の締結を調整して、平行平面板４での変位量を変え、出力光の光軸を平行移動させる。これによりレーザ装置と受動光学系との光軸合わせが容易に行える。
【００１５】
以上の説明において、押しネジ８及び押しバネ９は、微調整後さらなる調整が不必要な場合は取り外すこともできる。この場合、球座ホルダ７は接着剤などで凹部に固定される。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ装置全体の位置調整をせずとも、レーザ光と受動光学系との間の光軸調整ができる。また、レーザ光出射位置精度の良好なレーザ装置を提供できるので、個別の光軸調整が必要なくなる。しかもレーザ装置が故障した場合でも、光軸調整を再度行うことなく、レーザ装置の交換が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、波長変換固体レーザ装置の構成断面図、（ｂ）は右側面図
【図２】本発明の原理図
【図３】従来のレーザ装置と受動光学系の関係図
【符号の説明】
１：半導体レーザ
２ａ：コリメータレンズ
２ｂ：フォーカスレンズ
３：固体レーザ媒質
４：平行平面板
５：非線形光学素子
６：出力ミラー
７：球座ホルダ
８：押しネジ
９：押しバネ
【図１】
0003805590.tif 000002
【図２】
0003805590.tif 000003
【図３】
0003805590.tif 000004