JPH0529695A - レーザ装置 - Google Patents
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- JPH0529695A JPH0529695A JP20567191A JP20567191A JPH0529695A JP H0529695 A JPH0529695 A JP H0529695A JP 20567191 A JP20567191 A JP 20567191A JP 20567191 A JP20567191 A JP 20567191A JP H0529695 A JPH0529695 A JP H0529695A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明では半導体レーザ励起のレーザ装置の
励起効率が半導体レーザの波長に依存し、半導体レーザ
の駆動電流を変えると波長も変化し励起効率が変化する
ため、半導体レーザの電流制御による安定な光出力が困
難であることを解消するためのものである。 【構成】 本発明では半導体レーザの波長変動の要因と
なる発光点の温度が、駆動電流と発光点とヒートシンク
の間の熱抵抗から簡単な式で算出できることに注目し、
駆動電流を変えた場合の発光点の温度上昇を相殺するよ
うにヒートシンク温度を制御することで発光点温度を一
定に保ち、駆動電流に関わらず半導体レーザの発振波長
を固定する方法を採用する。 【効果】 半導体レーザ励起のレーザ装置の励起効率が
常に一定になり、半導体レーザの駆動電流とレーザ光出
力が線形な相関を示すため、レーザ光出力から半導体レ
ーザの駆動電流に負帰還を掛けることで安定な光出力を
得ることが可能となる。
励起効率が半導体レーザの波長に依存し、半導体レーザ
の駆動電流を変えると波長も変化し励起効率が変化する
ため、半導体レーザの電流制御による安定な光出力が困
難であることを解消するためのものである。 【構成】 本発明では半導体レーザの波長変動の要因と
なる発光点の温度が、駆動電流と発光点とヒートシンク
の間の熱抵抗から簡単な式で算出できることに注目し、
駆動電流を変えた場合の発光点の温度上昇を相殺するよ
うにヒートシンク温度を制御することで発光点温度を一
定に保ち、駆動電流に関わらず半導体レーザの発振波長
を固定する方法を採用する。 【効果】 半導体レーザ励起のレーザ装置の励起効率が
常に一定になり、半導体レーザの駆動電流とレーザ光出
力が線形な相関を示すため、レーザ光出力から半導体レ
ーザの駆動電流に負帰還を掛けることで安定な光出力を
得ることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ装置からの出力光
を常に一定に保つための制御機構に関する。
を常に一定に保つための制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にレーザ媒質の光の吸収は波長依存
性があり特定の波長に鋭い吸収線を持つスペクトルとな
る、光による励起を行う場合には効率を高めるため、励
起光の波長とレーザ媒質の吸収線の波長を合わせること
が必要である。半導体レーザは電気入力から光出力への
変換効果が高く、かつその出力のスペクトル線幅が狭い
ため、従来高圧ガス放電光源で励起されていた固体レー
ザや液体レーザの励起光源として用いることで極めて小
型、高効率のレーザを構成することが可能である。しか
るに半導体レーザの波長は外部温度、駆動電流で変化す
るため、従来の半導体レーザ励起のレーザ装置では励起
の効率を一定とするために、半導体レーザの外囲器の温
度を一定に保つような温度制御装置と、駆動電流を一定
に保つための制御回路を用い、出力を安定化させること
が行われてきた。
性があり特定の波長に鋭い吸収線を持つスペクトルとな
る、光による励起を行う場合には効率を高めるため、励
起光の波長とレーザ媒質の吸収線の波長を合わせること
が必要である。半導体レーザは電気入力から光出力への
変換効果が高く、かつその出力のスペクトル線幅が狭い
ため、従来高圧ガス放電光源で励起されていた固体レー
ザや液体レーザの励起光源として用いることで極めて小
型、高効率のレーザを構成することが可能である。しか
るに半導体レーザの波長は外部温度、駆動電流で変化す
るため、従来の半導体レーザ励起のレーザ装置では励起
の効率を一定とするために、半導体レーザの外囲器の温
度を一定に保つような温度制御装置と、駆動電流を一定
に保つための制御回路を用い、出力を安定化させること
が行われてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような半導体レー
ザ励起のレーザ装置に、外部的な要因として温度変化や
機械振動が加わった場合には、光学系のずれや、レーザ
媒質自体の効果の変化等により光出力の変動が生じる。
しかし半導体レーザは例え外囲器の温度を一定に保って
も駆動電流を変化させると光出力は増加するが発信波長
が変化するため、半導体レーザの駆動電流とレーザ装置
の光出力は線形な関係には無い。また半導体レーザの駆
動電流を一定に保ち、半導体レーザの温度を変えた場合
も同様に光出力は温度に対して線形な関係を示さない。
従って上記のレーザ装置の光出力変動を補正するために
光出力を検出し、その値が一定になるように負帰還制御
を用いることが出来ず、半導体レーザ励起のレーザ装置
の光出力を安定にすることは困難であった。
ザ励起のレーザ装置に、外部的な要因として温度変化や
機械振動が加わった場合には、光学系のずれや、レーザ
媒質自体の効果の変化等により光出力の変動が生じる。
しかし半導体レーザは例え外囲器の温度を一定に保って
も駆動電流を変化させると光出力は増加するが発信波長
が変化するため、半導体レーザの駆動電流とレーザ装置
の光出力は線形な関係には無い。また半導体レーザの駆
動電流を一定に保ち、半導体レーザの温度を変えた場合
も同様に光出力は温度に対して線形な関係を示さない。
従って上記のレーザ装置の光出力変動を補正するために
光出力を検出し、その値が一定になるように負帰還制御
を用いることが出来ず、半導体レーザ励起のレーザ装置
の光出力を安定にすることは困難であった。
【０００４】本発明は半導体レーザの駆動電流と温度を
一定の法則によって制御することで上記の問題点を解決
し、光出力が安定な半導体レーザ励起のレーザ装置を提
供するものである。
一定の法則によって制御することで上記の問題点を解決
し、光出力が安定な半導体レーザ励起のレーザ装置を提
供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決
するために、半導体レーザ励起のレーザ装置の光出力を
検出し、その半導体レーザの駆動電流に負帰還を掛ける
手段と、この負帰還による半導体レーザの駆動電流の変
化による半導体レーザの発光点に於ける消費電力に変化
と発光点と外囲器の間の熱抵抗の積に相当する温度だけ
半導体レーザの外囲器の温度を下げるための手段を設け
たものである。
するために、半導体レーザ励起のレーザ装置の光出力を
検出し、その半導体レーザの駆動電流に負帰還を掛ける
手段と、この負帰還による半導体レーザの駆動電流の変
化による半導体レーザの発光点に於ける消費電力に変化
と発光点と外囲器の間の熱抵抗の積に相当する温度だけ
半導体レーザの外囲器の温度を下げるための手段を設け
たものである。
【０００６】もた上記の半導体レーザ励起のレーザ装置
において半導体レーザの温度制御用素子としてペルチエ
効果を利用した熱電素子を利用するものである。
において半導体レーザの温度制御用素子としてペルチエ
効果を利用した熱電素子を利用するものである。
【０００７】
【作用】本発明の作用を半導体レーザとして発振波長８
００ｎｍ近傍のＡｌＧａＡｓ半導体レーザを用い、レー
ザ媒質としてＮｄドープＹＡＧ結晶（以下Ｎｄ−ＹＡＧ
と記す）を用いる例で説明する。図２はＮｄ−ＹＡＧの
波長８００ｎｍ近傍での吸収スペクトルを示す。吸収ス
ペクトルは波長８００ｎｍから波長８１０ｎｍの間で双
峰のピークを持つ形状をしている。図３は半導体レーザ
の発振スペクトルを示す。レーザの発振波長はシングル
モード発振では０．０１ｎｍ以下の波長幅を持つが、こ
の例に示すようなマルチモード発振では数本の発振線が
同時に現れ全体として数ｎｍの幅を持つ。図４は光出力
を一定にした場合の半導体レーザの発振波長の温度依存
性を示す。波長は通常０．２〜０．３ｎｍ／℃の係数で
変化する。これは半導体レーザのバンド構造が温度依存
性を持つためであり、半導体レーザを構成する材料固有
の物である。図５は温度を一定として半導体レーザの駆
動電流を変化させた場合の発振波長の変化である。半導
体レーザの光出力は駆動電流に対してほぼ直線的に増大
するが、発振波長は駆動電流の増大に伴って長波長にシ
フトする。従って、Ｎｄ−ＹＡＧの吸収スペクトルは半
導体レーザの発振波長の相関により、半導体レーザによ
る励起効率が変化する。半導体レーザの駆動電流、温度
を変えた場合に光出力と同時に発振波長が変化するた
め、半導体レーザの温度、駆動電流とＮｄ−ＹＡＧレー
ザの光出力の関係は一律では決まらないことになる。図
６にこのような半導体レーザ励起Ｎｄ−ＹＡＧレーザの
構成を示す。半導体レーザ１は半導体レーザ駆動用電流
源７によって駆動される。半導体レーザ１の光出力はＮ
ｄ−ＹＡＧ２に入射され、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ光出力３
が得られる。３を安定化するためには例えばハーフミラ
４により３の一部を取り出し、光検出器５により光出力
強度を検出し、それを一定に保つようにすればよい。も
し何等かの方法により半導体レーザの１の電流源７の電
流値を変えても波長が変化しないようにすれば、光検出
器５の出力から増幅器６を経由して半導体レーザの駆動
電流源に負帰還を掛けることで光出力３を一定に保つこ
とが可能となる。
００ｎｍ近傍のＡｌＧａＡｓ半導体レーザを用い、レー
ザ媒質としてＮｄドープＹＡＧ結晶（以下Ｎｄ−ＹＡＧ
と記す）を用いる例で説明する。図２はＮｄ−ＹＡＧの
波長８００ｎｍ近傍での吸収スペクトルを示す。吸収ス
ペクトルは波長８００ｎｍから波長８１０ｎｍの間で双
峰のピークを持つ形状をしている。図３は半導体レーザ
の発振スペクトルを示す。レーザの発振波長はシングル
モード発振では０．０１ｎｍ以下の波長幅を持つが、こ
の例に示すようなマルチモード発振では数本の発振線が
同時に現れ全体として数ｎｍの幅を持つ。図４は光出力
を一定にした場合の半導体レーザの発振波長の温度依存
性を示す。波長は通常０．２〜０．３ｎｍ／℃の係数で
変化する。これは半導体レーザのバンド構造が温度依存
性を持つためであり、半導体レーザを構成する材料固有
の物である。図５は温度を一定として半導体レーザの駆
動電流を変化させた場合の発振波長の変化である。半導
体レーザの光出力は駆動電流に対してほぼ直線的に増大
するが、発振波長は駆動電流の増大に伴って長波長にシ
フトする。従って、Ｎｄ−ＹＡＧの吸収スペクトルは半
導体レーザの発振波長の相関により、半導体レーザによ
る励起効率が変化する。半導体レーザの駆動電流、温度
を変えた場合に光出力と同時に発振波長が変化するた
め、半導体レーザの温度、駆動電流とＮｄ−ＹＡＧレー
ザの光出力の関係は一律では決まらないことになる。図
６にこのような半導体レーザ励起Ｎｄ−ＹＡＧレーザの
構成を示す。半導体レーザ１は半導体レーザ駆動用電流
源７によって駆動される。半導体レーザ１の光出力はＮ
ｄ−ＹＡＧ２に入射され、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ光出力３
が得られる。３を安定化するためには例えばハーフミラ
４により３の一部を取り出し、光検出器５により光出力
強度を検出し、それを一定に保つようにすればよい。も
し何等かの方法により半導体レーザの１の電流源７の電
流値を変えても波長が変化しないようにすれば、光検出
器５の出力から増幅器６を経由して半導体レーザの駆動
電流源に負帰還を掛けることで光出力３を一定に保つこ
とが可能となる。
【０００８】図７は半導体レーザのチップの外囲器への
マウントの状況を摸式図で示したものである。半導体レ
ーザのチップ８はサブマウント９を介してヒートシンク
１０に固着されている。ヒートシンクは熱伝導率の高い
金属であり、半導体レーザチップで発生する熱を最終的
に外囲器１１に伝え外部に放散する役目をしている。外
囲器の温度制御が行われる場合、温度検出素子１２は通
常ヒートシンク上にマウントされる。半導体レーザチッ
プの発光点１３とヒートシンク１０の間には熱抵抗が存
在し、例え温度検出素子１２によってヒートシンクの温
度を一定に保っても駆動電流を増加した場合には熱抵抗
により１３の温度は増加し、図５のような波長のシフト
が生じることになる。図８は上記の半導体レーザチップ
近傍の熱流の状況を電気回路に置き換えたものである。
チップの発光点１７での発熱は熱源１４で示され、発生
した熱は熱抵抗１５を経てヒートシンク１８に到達す
る。さらにヒートシンクは外気１９に対して冷却装置１
６によって温度管理されている。ここで熱源１４の発熱
量ＷL は半導体レーザ駆動電流ＩL と半導体レーザの接
合電圧ＶL の積ＩL ×ＶL で示される。ＶL は広いＩL
の範囲でほぼ一定であるため、発熱量ＷL は近似として
半導体レーザの駆動電流ＩL に比例する。チップ内部の
発光点１７の温度ＴL はヒートシンク温度ＴH に対して
発熱量と熱抵抗ＲTHの積に相当する温度だけ上昇する。
即ちＴL ＝ＴH ＋ＷL ×ＲTH＝ＴH ＋ＶL ・ＲTH×ＩL
の関係が成立し、発光点温度ＴL は半導体レーザの駆動
電流ＩLに比例して上昇する。図４に示したように半導
体レーザの発振波長は温度に依存するため、発光点温度
の変化によって半導体レーザ発振波長の駆動電流依存性
が生じることになる。ここで本発明の原理は駆動電流を
増大させる場合、その増大による発熱量の増加分による
チップ発光点の温度上昇を、チップの消費電力と熱抵抗
の積から予め計算し、ヒートシンク１８の温度ＴH を冷
却装置１６によって下げることで駆動電流に係らず常に
発光点の温度を一定に保ち、波長変動が生じないように
することにある。即ち定常状態で動作している系が何等
かの原因で光出力の低下をきたした場合、半導体レーザ
の電流を△ＩL だけ増加させて光出力を増大させようと
する。その場合、冷却装置１６によってヒートシンク１
８の温度をＶL ・ＲTH×△ＩL だけ低下させることでＴ
L は△ＩL に係らず常に一定となり、半導体レーザの発
振波長の変動は生じない。このような条件下では、半導
体レーザ励起レーザの光出力と半導体レーザの駆動電流
ＩL の間に線形な関係が保たれることになり、図６にお
いて光検出器５の出力から半導体レーザの駆動電流源７
へ負帰還を掛けることが可能となり、光出力３の安定化
が達成される。
マウントの状況を摸式図で示したものである。半導体レ
ーザのチップ８はサブマウント９を介してヒートシンク
１０に固着されている。ヒートシンクは熱伝導率の高い
金属であり、半導体レーザチップで発生する熱を最終的
に外囲器１１に伝え外部に放散する役目をしている。外
囲器の温度制御が行われる場合、温度検出素子１２は通
常ヒートシンク上にマウントされる。半導体レーザチッ
プの発光点１３とヒートシンク１０の間には熱抵抗が存
在し、例え温度検出素子１２によってヒートシンクの温
度を一定に保っても駆動電流を増加した場合には熱抵抗
により１３の温度は増加し、図５のような波長のシフト
が生じることになる。図８は上記の半導体レーザチップ
近傍の熱流の状況を電気回路に置き換えたものである。
チップの発光点１７での発熱は熱源１４で示され、発生
した熱は熱抵抗１５を経てヒートシンク１８に到達す
る。さらにヒートシンクは外気１９に対して冷却装置１
６によって温度管理されている。ここで熱源１４の発熱
量ＷL は半導体レーザ駆動電流ＩL と半導体レーザの接
合電圧ＶL の積ＩL ×ＶL で示される。ＶL は広いＩL
の範囲でほぼ一定であるため、発熱量ＷL は近似として
半導体レーザの駆動電流ＩL に比例する。チップ内部の
発光点１７の温度ＴL はヒートシンク温度ＴH に対して
発熱量と熱抵抗ＲTHの積に相当する温度だけ上昇する。
即ちＴL ＝ＴH ＋ＷL ×ＲTH＝ＴH ＋ＶL ・ＲTH×ＩL
の関係が成立し、発光点温度ＴL は半導体レーザの駆動
電流ＩLに比例して上昇する。図４に示したように半導
体レーザの発振波長は温度に依存するため、発光点温度
の変化によって半導体レーザ発振波長の駆動電流依存性
が生じることになる。ここで本発明の原理は駆動電流を
増大させる場合、その増大による発熱量の増加分による
チップ発光点の温度上昇を、チップの消費電力と熱抵抗
の積から予め計算し、ヒートシンク１８の温度ＴH を冷
却装置１６によって下げることで駆動電流に係らず常に
発光点の温度を一定に保ち、波長変動が生じないように
することにある。即ち定常状態で動作している系が何等
かの原因で光出力の低下をきたした場合、半導体レーザ
の電流を△ＩL だけ増加させて光出力を増大させようと
する。その場合、冷却装置１６によってヒートシンク１
８の温度をＶL ・ＲTH×△ＩL だけ低下させることでＴ
L は△ＩL に係らず常に一定となり、半導体レーザの発
振波長の変動は生じない。このような条件下では、半導
体レーザ励起レーザの光出力と半導体レーザの駆動電流
ＩL の間に線形な関係が保たれることになり、図６にお
いて光検出器５の出力から半導体レーザの駆動電流源７
へ負帰還を掛けることが可能となり、光出力３の安定化
が達成される。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例を図１に示す。半導体レーザ
２０はＮｄ−ＹＡＧの励起波長である８０８ｎｍ近傍の
波長で発振する。半導体レーザのケースはペルチエ効果
を利用した熱電冷却素子２１によって温度管理される。
半導体レーザの光出力は集束光学系２３によってＮｄ−
ＹＡＧレーザロッド２４に集光され、ＹＡＧ中のＮｄイ
オンを励起する。ＹＡＧレーザはＹＡＧレーザロッドの
端面に設けた反射用薄膜２５と球面鏡２６で形成される
光共振器により発振し、波長１．０６μｍのＹＡＧレー
ザ光出力２７となる。レーザ出力光の一部はハーフミラ
ー２８によって光検出器２９に導かれる。光検出器の出
力は増幅器３０により電圧信号に変換される。３０の出
力とＮｄ−ＹＡＧレーザの光出力設定値３２との誤差信
号が差動増幅器３１によって得られる。差動増幅器の出
力は積分回路３３を通して半導体レーザの駆動電流信号
となり、半導体レーザ電流駆動用増幅器３４によって半
導体レーザに帰還される。ここで積分回路３３は電流帰
還ループの時定数が半導体レーザの冷却装置２１を含む
温度制御ループの時定数より大きく設定し、全体の制御
系が発振状態になって半導体レーザの駆動電流が過大に
なるのを防止するためのものである。半導体レーザの駆
動電流信号は差動増幅器３６によって駆動電流設定値３
５からの電流変化値△ＩL が求められる。△ＩL からの
演算器３７によってヒートシンクの温度変化△ＴH ＝Ｖ
L ・△ＩL ×ＲTHが算出される。この場合、半導体レー
ザの接合電圧ＶL と熱抵抗ＲTHは半導体レーザの電流を
変えても近似的に一定であるため、３７は単なる線形増
幅器である。差動増幅器３９によりヒートシンクの温度
設定値３８から△ＴH か減じられて、新たな温度の設定
値４２が求められる。半導体レーザのヒートシンク温度
は温度センサー２２の出力から増幅器４０を介して求め
られる。増幅器４０の出力値４３と温度設定値４２の差
が差動増幅器４１で求められ、４１の出力で熱電冷却素
子により半導体レーザのヒートシンク温度に帰還が掛け
られる。
２０はＮｄ−ＹＡＧの励起波長である８０８ｎｍ近傍の
波長で発振する。半導体レーザのケースはペルチエ効果
を利用した熱電冷却素子２１によって温度管理される。
半導体レーザの光出力は集束光学系２３によってＮｄ−
ＹＡＧレーザロッド２４に集光され、ＹＡＧ中のＮｄイ
オンを励起する。ＹＡＧレーザはＹＡＧレーザロッドの
端面に設けた反射用薄膜２５と球面鏡２６で形成される
光共振器により発振し、波長１．０６μｍのＹＡＧレー
ザ光出力２７となる。レーザ出力光の一部はハーフミラ
ー２８によって光検出器２９に導かれる。光検出器の出
力は増幅器３０により電圧信号に変換される。３０の出
力とＮｄ−ＹＡＧレーザの光出力設定値３２との誤差信
号が差動増幅器３１によって得られる。差動増幅器の出
力は積分回路３３を通して半導体レーザの駆動電流信号
となり、半導体レーザ電流駆動用増幅器３４によって半
導体レーザに帰還される。ここで積分回路３３は電流帰
還ループの時定数が半導体レーザの冷却装置２１を含む
温度制御ループの時定数より大きく設定し、全体の制御
系が発振状態になって半導体レーザの駆動電流が過大に
なるのを防止するためのものである。半導体レーザの駆
動電流信号は差動増幅器３６によって駆動電流設定値３
５からの電流変化値△ＩL が求められる。△ＩL からの
演算器３７によってヒートシンクの温度変化△ＴH ＝Ｖ
L ・△ＩL ×ＲTHが算出される。この場合、半導体レー
ザの接合電圧ＶL と熱抵抗ＲTHは半導体レーザの電流を
変えても近似的に一定であるため、３７は単なる線形増
幅器である。差動増幅器３９によりヒートシンクの温度
設定値３８から△ＴH か減じられて、新たな温度の設定
値４２が求められる。半導体レーザのヒートシンク温度
は温度センサー２２の出力から増幅器４０を介して求め
られる。増幅器４０の出力値４３と温度設定値４２の差
が差動増幅器４１で求められ、４１の出力で熱電冷却素
子により半導体レーザのヒートシンク温度に帰還が掛け
られる。
【００１０】図８は本発明の他の実施例を示す。本実施
例では光学系としてＹＡＧレーザの共振器内部に非線形
光学素子ＫＴＰ４４を設置し、かつ光出力用反射鏡４５
に１．０６μｍに対しては高反射率、２次高調波５３０
ｎｍに対しては低反射率の反射膜を施して、５３０ｎｍ
光を有効に取り出すようにしたＳＨＧ固体レーザを用
い、制御系として第一の実施例と同一の物を用いた、こ
のような実施例についても第一の実施例と同様光出力の
安定化が達成された。またレーザ媒質としてＮｄ−ＹＡ
Ｇの他の固体レーザ媒質や色素レーザ媒質でも同様な制
御系を適用することで光出力の安定化が達成できる。図
１０は本発明の効果を示す例である。ここでは第一の実
施例において、外部要因としてレーザ共振器の温度を変
えた場合のＹＡＧレーザ出力の変化を測定した。周囲温
度２５℃でＹＡＧレーザの光出力の設定をして１５℃か
ら３５℃の範囲で温度を変えた場合、何らの帰還制御を
行わない場合の出力変動は４６に示すように約１５％程
度である。一方、図１の実施例において半導体レーザの
駆動電流にのみ帰還を掛け、差動増幅器３６による温度
の帰還を掛けない場合の出力変動は制御範囲が極めて狭
く、４７に示すように大幅な変化を示す。本発明の図１
に示す実施例のように電流帰還と温度帰還を併用する場
合には出力変動は４８に示すように５％以下に抑制され
た。
例では光学系としてＹＡＧレーザの共振器内部に非線形
光学素子ＫＴＰ４４を設置し、かつ光出力用反射鏡４５
に１．０６μｍに対しては高反射率、２次高調波５３０
ｎｍに対しては低反射率の反射膜を施して、５３０ｎｍ
光を有効に取り出すようにしたＳＨＧ固体レーザを用
い、制御系として第一の実施例と同一の物を用いた、こ
のような実施例についても第一の実施例と同様光出力の
安定化が達成された。またレーザ媒質としてＮｄ−ＹＡ
Ｇの他の固体レーザ媒質や色素レーザ媒質でも同様な制
御系を適用することで光出力の安定化が達成できる。図
１０は本発明の効果を示す例である。ここでは第一の実
施例において、外部要因としてレーザ共振器の温度を変
えた場合のＹＡＧレーザ出力の変化を測定した。周囲温
度２５℃でＹＡＧレーザの光出力の設定をして１５℃か
ら３５℃の範囲で温度を変えた場合、何らの帰還制御を
行わない場合の出力変動は４６に示すように約１５％程
度である。一方、図１の実施例において半導体レーザの
駆動電流にのみ帰還を掛け、差動増幅器３６による温度
の帰還を掛けない場合の出力変動は制御範囲が極めて狭
く、４７に示すように大幅な変化を示す。本発明の図１
に示す実施例のように電流帰還と温度帰還を併用する場
合には出力変動は４８に示すように５％以下に抑制され
た。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば半導
体レーザ励起のレーザ装置に於て光出力を一定にするよ
うな制御系の構成が可能となり、安定な光出力の光源を
得ることが可能となる。
体レーザ励起のレーザ装置に於て光出力を一定にするよ
うな制御系の構成が可能となり、安定な光出力の光源を
得ることが可能となる。
【図１】本発明の一実施例におけるレーザ装置の構成図
である。
である。
【図２】Ｎｄ−ＹＡＧの光吸収スペクトルを示したもの
である。
である。
【図３】ＧａＡｌＡｓ半導体レーザの発振スペクトルの
典型例を示したものである。
典型例を示したものである。
【図４】半導体レーザ発振波長の温度依存性を示したも
のである。
のである。
【図５】半導体レーザ発振波長の駆動電流依存性を示し
たものである。
たものである。
【図６】半導体レーザ励起ＹＡＧレーザの一般的な構成
図である。
図である。
【図７】半導体レーザチップのマウント状態の摸式図で
ある。
ある。
【図８】半導体レーザチップ近傍の熱流を示したもので
ある。
ある。
【図９】本発明の他の実施例におけるレーザ装置の光学
部分の構成図である。
部分の構成図である。
【図１０】本発明の効果を示すレーザ共振器の温度変化
に対するＹＡＧレーザの光出力の変化を示したものであ
る。
に対するＹＡＧレーザの光出力の変化を示したものであ
る。
１ 半導体レーザ
２ Ｎｄ−ＹＡＧ
３ Ｎｄ−ＹＡＧレーザ出力光
４ ハーフミラー
５ 光検出器
６ 増幅器
７ 半導体レーザの駆動電流源
８ 半導体レーザチップ
９ サブマウント
１０ ヒートシンク
１１ 外囲器
１２ 温度検出素子
１３ 半導体レーザチップの発光点
１４ 半導体レーザチップ発光点での発熱源
１５ 熱抵抗
１６ 冷却装置
１７ 発光点
１８ ヒートシンク
１９ 外気
２０ 半導体レーザ
２１ 熱電冷却素子
２２ 温度センサー
２３ 集束光学系
２４ Ｎｄ−ＹＡＧレーザロッド
２５ 反射用薄膜
２６ 球面鏡
２７ ＹＡＧレーザ光出力
２８ ハーフミラー
３０ 増幅器
３１ 差動増幅器
３２ 光出力設定値
３３ 積分回路
３４ 半導体レーザ電流駆動用増幅器
３５ 駆動電流設定値
３６ 差動増幅器
３７ 演算器
３８ ヒートシンクの温度設定値
３９ 差動増幅器
４０ 増幅器
４１ 差動増幅器
４２ 新たな温度設定値
４３ 増幅器４０の出力値
４４ 非線形光学素子ＫＴＰ
４５ 光出力用反射鏡
４６ 帰還制御を行わない場合の出力変動
４７ 駆動電流にのみ帰還を掛けた場合の出力変動
４８ 電流帰還と温度帰還を併用する場合の出力変動
Claims (2)
- 【請求項１】 環境温度に係わらず外囲器の温度を一定
に制御することが可能な半導体レーザと、該半導体レー
ザの出力光の波長近傍に吸収線を有する別のレーザ媒質
と、該半導体レーザの出力光を該レーザ媒質の励起用光
源として利用するための光学系と、該レーザ媒質からレ
ーザ光を出力させるための光共振器を有するレーザ装置
において、該レーザ光の出力光強度を検出しその値に応
じて半導体レーザの駆動電流に負帰還を掛け、かつ上記
負帰還による該半導体レーザの駆動電流の変化による該
半導体レーザの消費電力の変化と該半導体レーザの発光
点と外囲器の間の熱抵抗の積に相当する温度で該半導体
レーザの外囲器温度を低下させることで該レーザ光の光
出力を常に一定に保つことを目的とした制御回路を有す
ることを特徴とするレーザ装置。 - 【請求項２】 半導体レーザの温度制御用素子としてペ
ルチエ効果を利用した熱電素子を用いることを特徴とす
る請求項１記載のレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20567191A JPH0529695A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20567191A JPH0529695A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529695A true JPH0529695A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16510766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20567191A Withdrawn JPH0529695A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529695A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006129757A1 (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-07 | Stc Inc. | 半導体レーザ励起固体レーザ制御装置、及びこれを備えた半導体レーザ励起固体レーザ装置、並びにこれを備えた画像形成装置 |
| EP2703793A1 (en) | 2012-08-30 | 2014-03-05 | ARKRAY, Inc. | Terahertz spectrometry device and method, and nonlinear optical crystal inspection device and method |
| JPWO2016208015A1 (ja) * | 2015-06-24 | 2018-04-19 | オリンパス株式会社 | 光源装置と内視鏡装置 |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP20567191A patent/JPH0529695A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006129757A1 (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-07 | Stc Inc. | 半導体レーザ励起固体レーザ制御装置、及びこれを備えた半導体レーザ励起固体レーザ装置、並びにこれを備えた画像形成装置 |
| JPWO2006129757A1 (ja) * | 2005-06-02 | 2009-01-08 | エスティーシー株式会社 | 半導体レーザ励起固体レーザ制御装置、及びこれを備えた半導体レーザ励起固体レーザ装置、並びにこれを備えた画像形成装置 |
| US7830931B2 (en) | 2005-06-02 | 2010-11-09 | Stc Inc. | Semiconductor laser excitation solid laser device and an image formation device having the same |
| EP2703793A1 (en) | 2012-08-30 | 2014-03-05 | ARKRAY, Inc. | Terahertz spectrometry device and method, and nonlinear optical crystal inspection device and method |
| US9091665B2 (en) | 2012-08-30 | 2015-07-28 | Arkray, Inc. | Terahertz spectrometry device and method, and nonlinear optical crystal inspection device and method |
| JPWO2016208015A1 (ja) * | 2015-06-24 | 2018-04-19 | オリンパス株式会社 | 光源装置と内視鏡装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |