JPH04144178A - 固体レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は固体レーザ媒質をレーザダイオドで光励起す
る固体レーザ発振装置に関する。

（従来の技術） 固体レーザ発振装置においては、装置の小形化を計るた
めに、固体レーザ媒質を励起する励起手段として励起ラ
ンプに代わりレーザダイオードを用いることが行われて
いる。このような固体レーザ発振装置においては、レー
ザ光の出力を一定に保つことが必要であり、そのため゛
第６図あるいは第７図に示す構成が採られている。

第６図に示す固体レーザ発振装置は、光共振器１を有す
る。この光共振器１は高反射ミラー２と部分反射ミラー
３とを離間対向させて配置してなる。上記光共振器１内
には、Ｎｄ　：　ＹＡＧなとのロッド状の固体レーザ媒
質４が軸線を上記光共振器１の光軸に一致させて配置さ
れている。

上記光共振器１の高反射ミラー３の外側には集光光学系
及を介してレーザダイオード６が上記光共振器１の光軸
上に配置されている。このレーザダイオード６にはドラ
イバー７が接続され、このドライバー７からの駆動信号
に応じて出力が制御されるようになっている。レーザダ
イオード６がら出力されたレーザダイオード光ＬＩ　ｔ
ｕ下励起光とする）は、集光光学系６ａて収束されて高
反射ミラー２を透過して光共振器１内へ入射し、固体レ
ーザ媒質４を光励起する。それによって、この固体レー
ザ媒質４から出力されたレーザ光りは光共振器１て増幅
されて部分反射ミラー３側から発振する。

上記励起光Ｌ１の強度は、レーザダイオード６の後側に
配置された光検出器８によって検出される。この光検出
器８による検出信号はフィードハック制御部９に入力さ
れる。このフィードバック制御部９ては、上記検出信号
をチめ設定された設定値と比較する。そして、その結果
に応して上記トライハーフによりレーザダイオード６が
駆動される。たとえば、検出信号が設定値よりム低けれ
ば、ドライバー７によってレーザダイオード６の出力が
増大させられ、逆に高ければ出力か減少させられる。す
なわち、励起光Ｌ１の強度を一定に保つことでレーザ光
りの強度も一定に保つようにしている。

しかしながら、このような構成によると、光検出器８は
励起光Ｌ１の強度変化を検出し、レーザ光りの出力を直
接検出していないから、たとえば固体レーザ媒質４の熱
的変形などにより、レーザ光りの出力が変化したような
場合などには、その出力か一定になるよう確実に制御す
ることかできないということがあった。

このような問題を除去するため、第７図に示すように光
共振器１から出力されたレーザ光りの光路上にビームス
プリッタ１１を配置してレーザ光りの一部を分割し、そ
の分割したレーザ光りを光検出器８て検出する。そして
、その検出信号をフィードバック制御部９に入力させて
ドライバ７を駆動制御するということが行われている。

このような構成によれば、レーザ光りの出力を直接検出
するため、第６図に示す構成よりもレーザ光りの制御を
精度よく確実に行うことができる。

しかしなから、固体レーザ発振装置においては、出力か
Ｏから始まってしきい値付近に達すると、その出力は第
５図（ａ）に示すように緩和発振と呼ばれるスパイク状
の発振か生しる。この緩和発振時におけるフィードバッ
ク信号は第５図（ｂ）に示すように発振してしまう。そ
のため、第５図（ｂ）に示す発振波形のフィードバック
信号かドライバー７に入力することになる。

上記レーザダイオード６の変調可能な周波数帯域は数百
Ｍ　Ｈｚ〜数ＧＨｚであり、固体レーザ発振装置の緩和
発振（通常数十ＫＨｚ程度）に比べて十分高いため、励
起光Ｌ１はフィードバック信号により変調されてしまう
。その結果、光共振器１からの出力も変調されてしまう
から、第５図（Ｃ）に示すようになパルス状の出力とな
ってしまい、一定の出力を得ることができないというこ
とか生しる。

（発明が解決しようとする課題） このように、固体レーザ発振装置においては、しきい値
付近においてレーザ出力か緩和発振を生しるから、フィ
ードバック信号も発振してしまう。

そのため、レーザダイオードから出力される励起光か変
調されてしまうから、出力されるレーザ光も変調され、
一定の出力か得られないということか生じる。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、レーザ出力の緩和発振か生じている
不安定な状態ではフィードバックが働かないようにした
固体レーサ発振装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、光共振器と、この光共振器内に
設けられた固体レーザ媒質と、この固体レーザ媒質を光
励起するレーザダイオードと、このレーザダイオードの
出力を制御する駆動手段と、上記固体レーザ媒質が上記
し−ザダイオードで光励起されることによって上記光共
振器から出力されるレーザ光の強度を検出する検出手段
と、この検出手段からの検出信号に応じてフィードバッ
ク信号を出力するフィードバック制御部と、このフィー
ドバック制御部と上記駆動手段との間に設けられ上記フ
ィードバック制御部からのフィードバック信号が所定値
以上のときに上記駆動手段を駆動する駆動信号を出力す
るリミット制御部とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、緩和発振が生じている不安定
な領域ではリミット制御部によってフィトバック信号が
レーザダイオードの駆動手段に入力されるのを阻止する
ことができるから、上記領域でレーザ出力が不安定にな
るのを防止できる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照し
て説明する。なお、第１図に示す構成と同一部分には同
一記号を付して説明を省略する。

すなわち、この発明においては、レーザ光りの出力か光
検出器８て検出されると、その検出信号はフィードバッ
ク制御部２１とリミット制御部２２を介してレーザダイ
オード６を駆動する駆動手段であるドライバー−に入力
されるようになっている。

上記フィードバック制御部２１は、第２図に示すように
光電変換部２４、差動増幅部２５および反転増幅部２６
から構成されている。上記光電変換部２４は、フォトダ
イオードからなる上記光検出器８がレーザ光りを受光す
ると、そのレーザ光りの強度に応じて生しる電流を電圧
に変換する第１の差動増幅器２７からなる。上記差動増
幅部２５は、第２の差動増幅器２８からなる。この第２
差動増幅器２８には、上記光電変換部２４からの電圧と
、基準電圧設定部２９からの電圧とが入力される。この
基準電圧設定部２９による電圧は任意に設定することが
でき、上記光電変換部２４からの電圧がしきい値付近で
あっても通すことができる値に設定されている。上記反
転増幅部２６は、上記差動増幅部２５で生じた差電圧の
極性を反転増幅する第３の差動増幅器３１からなる。

上記差動増幅器２５から出力される電圧（フィトバック
信号）は上記リミット制御部２２に人力される。このリ
ミット制御部２２は第３図に示すように第４の差動増幅
器３２を有する。この第４の差動増幅器３２には、上記
フィードバック制御部２１からのフィードバック信号か
ダイオード３３を通って入力するとともに、電源３４に
よって固体レーザ発振のしきい値付近よりもわすかに高
い設定電圧Ｖが入力するようになっている。したかって
、フィードバック信号が設定電圧Ｖより低い場合には、
第４の差動増幅器３２の出力が０となり、逆にフィード
バック信号が設定電圧Ｖよりも高くなると、これら電圧
の差に応じた駆動信号が出力される。この駆動信号は上
記ドライバ７に入力される。それに応じてドライバー７
はレーザダイオード６を励起する電圧が制御されるよう
になっている。

このような構成の固体レーザ発振装置によれば、光共振
器１からレーザ光りが出力されると、その一部が光検出
器８で検出されてフィードバック制御部２１に入力され
る。このフィードバック制御部２１からは光検出器８か
検出するレーザ光りの強度に応じた電圧のフィードバッ
ク信号がリミット制御部２２に出力される。上記フィー
ドバック信号が第４の差動増幅器３２に予め印加された
設定電圧Ｖよりも大きければ、その差に応じた駆動信号
がドライバー７に出力される。それによって、ドライバ
ー７はレーザダイオード８を駆動するがら、レーザ光り
の出力が一定に保たれる。

つまり、フィードバック信号がしきい値付近よりも高い
場合には、リミット制御部２２がらドライバー７に駆動
信号が出力されるから、その駆動信号によってレーザ光
りの出力が一定になるようレーザダイオ−トメか駆動制
御される。

上記レーザ光りの出力がしきい値付近の場合、第５図（
ａ）に示すようにレーザ光りは緩和発振をしているから
、フィードバック制御部２１がら出力されてリミット制
御部２２に入力されるフィードバック信号も第５図（ｂ
）に示すように発振した状態となっている。上記リミッ
ト制御部２２においては、第４の差動増幅器３２にしき
い値付近よりもわずかに高い設定電圧Ｖが印加されてい
る。上記フィードバック信号がしきい値付近の値で発振
している場合、その値は設定電圧■よりも小さい。その
ため、リミット制御部２２からドライバー７には駆動信
号が出力されないから、レーザダイオード６かフィード
バック制御されることがない。

すなわち、レーザ光りの出力か緩和発振をしているしき
い値付近では、フィードバック制御を行わないようにし
ている。そのため、しきい値付近の不安定領域でフィー
ドバック信号か発振するのを避けることができるから、
レーザ光りの出力を短時間で安定させることかできる。

第４図はこの発明の他の実施例を示すリミット制御部２
２ａの変形例である。このリミット制御部２２ａは、フ
ィードバック制御部２１からのフィードバック信号か入
力されるサンプルホールド３１を有する。このサンプル
ホールド３１に入力したフィードバンク信号はＡ／Ｄ変
換器３２でデジタル信号に変換されてマイクロコンピュ
ータ３３に入力される。このマイクロコンピュータ３３
はフィードバック信号の大きさに応して駆動信号を出力
する。この駆動信号は、Ｄ／Ａ変換器３４でアナログ信
号に変換され、駆動信号としてドライバー７に出力され
る。

上記マイクロコンピュータ３３はデジタル信号に変換さ
れたフィードバック信号がしきい値付近の不安定領域の
場合には、駆動信号をドライバー７に出力しないように
設定されている。

したがって、このような構成においても、上記一実施例
と同様、しきい値付近で発振したフィードバック信号に
よってレーザ出力が制御されるのを防止することができ
る。

［発明の効果コ 以上述べたようにこの発明は、フィードパ・ツク制御部
とレーザダイオードを駆動する駆動手段との間に、上記
フィードバック制御部からのフィードバック信号が所定
値以上のときに上記駆動手段を駆動する駆動信号を出力
するためのリミット制御部を設けるようにした。そのた
め、レーザ光の出力を一定に保つことができるとともに
、レーザ光の出力かしきい値付近で緩和発振していると
きには、そのレーザ出力と同様に発振するフィードバッ
ク信号によってレーザ出力が制御されるということかな
いから、レーザ光の出力を安定させ晶い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す固体レーザ発振装置
の概略的構成図、第２図は同しくフィードバック制御部
の構成図、第３図は同じくリミット制御部の構成図、第
４図はこの発明の他の実施例を示すリミット制御部の構
成図、第５図（ａ）はしきい値付近でのレーザ出力を示
す説明図、第５図（ｂ）は同じくそのときのフィードバ
ック信号の説明図、第５図（ｃ）は同しくそのフィード
バック信号によって制御されたレーザ出力の説明図、第
６図と第７図はそれぞれ従来の固体レーザ発振装置の概
略的構成図である。 １・・光共振器、４・・固体レーザ媒質、６・レザダイ
オード、 ７・・・ドライバー （駆動手段） ８　・ 光検出器 （検出手段） ・・・フィ トバッ ク制御部、 つ つ、。 リ　　ミ ド制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光共振器と、この光共振器内に設けられた固体レーザ媒
   質と、この固体レーザ媒質を光励起するレーザダイオー
   ドと、このレーザダイオードの出力を制御する駆動手段
   と、上記固体レーザ媒質が上記レーザダイオードで光励
   起されることによって上記光共振器から出力されるレー
   ザ光の強度を検出する検出手段と、この検出手段からの
   検出信号に応じてフィードバック信号を出力するフィー
   ドバック制御部と、このフィードバック制御部と上記駆
   動手段との間に設けられ上記フィードバック制御部から
   のフィードバック信号が所定値以上のときに上記駆動手
   段を駆動する駆動信号を出力するリミット制御部とを具
   備したことを特徴とする固体レーザ発振装置。