レーザ発生装置
【課題】ファイバアンプ出力光による光学部品の損傷を回避するとともに、ファイバアンプ出力光の異常検知後における迅速な復帰が可能なレーザ発生装置を提供する。
【解決手段】複数のレーザダイオードに対して給電する電源ユニット５と、第１レーザダイオードからの第１励起光に基づいてシード光を出力するシード光源ユニット１と、第２レーザダイオードからの第２励起光と第３レーザダイオードからの第３励起光とにより励起されたエネルギーをシード光に付与して増幅して、レーザ光を出力するファイバアンプユニット３と、シード光を遮光するビーム遮蔽ユニット２と、電源ユニット５とビーム遮蔽ユニット２とを制御する制御ユニット６と、ファイバアンプユニット３の出力レーザ光の強度を検知して異常の有無を判断するビームモニタユニット７とを備え、異常と判断された場合には、制御ユニット６は、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させる。
【解決手段】複数のレーザダイオードに対して給電する電源ユニット５と、第１レーザダイオードからの第１励起光に基づいてシード光を出力するシード光源ユニット１と、第２レーザダイオードからの第２励起光と第３レーザダイオードからの第３励起光とにより励起されたエネルギーをシード光に付与して増幅して、レーザ光を出力するファイバアンプユニット３と、シード光を遮光するビーム遮蔽ユニット２と、電源ユニット５とビーム遮蔽ユニット２とを制御する制御ユニット６と、ファイバアンプユニット３の出力レーザ光の強度を検知して異常の有無を判断するビームモニタユニット７とを備え、異常と判断された場合には、制御ユニット６は、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバアンプにより増幅されたレーザ光を励起光として波長変換を行うレーザ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ファイバアンプは、レーザダイオード（ＬＤ）等の励起光源により出力された励起光により励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを入力されたレーザ光に付与して増幅することができるため、レーザ発生装置に広く利用されている。例えば、ＯＰＯ（光パラメトリック発振）を用いて波長変換により赤外光を発生させる場合に、ファイバアンプは、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）やＺＧＰ（ＺｎＧｅＰ２）等の非線形光学結晶を有する波長変換ユニットの前段に設けられ、シード光源により入力されたＮｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザ光を波長変換に適した強度に増幅して出力する。
【０００３】
このファイバアンプがコア径の太いマルチモードファイバである場合に、ファイバ入射光軸の変動やファイバの機械的な変位により、ファイバ出力光のモードが変動して局所的に強度が強くなることがある。このような場合において、ファイバアンプにより出力されたレーザ光は、ファイバアンプの後段以降にある光学部品（例えば波長変換ユニットが有する非線形光学結晶）に対して損傷を与える可能性がある。したがって、従来のレーザ発生装置は、光学部品に対する損傷が生じた結果、レーザ発振が不可能となるため改修作業が必要になるという問題点を有する。
【０００４】
特許文献１には、患部上で治療に適したビーム特性の治療用レーザ光を照射することができるとともに、スポットサイズの変倍を簡便な構成で行うことの可能な眼科用レーザ治療装置が記載されている。この眼科用レーザ治療装置は、患者眼の患部を治療するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源を出射したレーザ光を患者眼の患部に照射するデリバリ光学系とを備えている。また、デリバリ光学系は、レーザ光源の出射端面におけるレーザ光のビームプロファイルを患部上で均一化又は周辺に比べて中央の強度が低いビームプロファイルに成形するとともに、患者眼の患部上で異なるスポットサイズに成形する複数の回折光学素子と、該複数の回折光学素子を選択的に光路上に切換え配置する切換手段とを備えている。したがって、この眼科用レーザ治療装置によれば、目的に応じてビームプロファイルを適切に成形し、患部上で治療に適したビーム特性の治療用レーザ光を照射することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、突発的な入射光軸の変動やファイバの機械的な変位に対応可能なものではない。また、特許文献１に記載の発明は、眼科用レーザという限定された目的に特化した発明であり、患部に照射する眼科用レーザを生成するために非常にデリケートなビームプロファイル成形を行うものである。したがって、単にファイバアンプの後段に設けられた非線形光学結晶に対する損傷を回避するためであるならば、特許文献１に記載のデリバリ光学系のような複数の回折光学素子及びその選択手段までは不要であり、レーザ光の出力を停止するだけで十分な場合もある。
【０００６】
ファイバアンプ出力光の強度が局所的に強くなることによる光学部品の損傷等を回避するために、自動的にファイバアンプの励起電力を停止あるいは低下させる方法も提案されている。図３は、従来のレーザ発生装置の構成例を示すブロック図である。従来のレーザ発生装置は、図３に示すように、シード光源ユニット１、ファイバアンプユニット３、波長変換ユニット４、電源ユニット５、制御ユニット６、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２、検知ユニット１９、及びビームサンプラー２０により構成されている。
【０００７】
電源ユニット５は、レーザダイオードに対して電力を供給してレーザダイオードを駆動させ、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対して励起光を出力する。
【０００８】
制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御することにより、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対する励起光の出力を制御する。また、制御ユニット６は、後述する検知ユニット１９の検知結果に基づき、シード光源ユニット１によるシード光の光軸がずれている場合には、励起光伝送用ファイバ１１，１２の各々に対する励起光の出力を停止するように制御する。
【０００９】
シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された励起光に基づいて固体レーザをシード光として出力する光源である。例えば、シード光源ユニット１は、内部にＮｄ：ＹＡＧ結晶やＱスイッチ等を有しており、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された励起光により固体レーザ媒質（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。
【００１０】
ビームサンプラー２０は、シード光源ユニット１により出力されたシード光の一部を透過させ、一部を反射させるミラーである。ビームサンプラー２０を透過したシード光は、検知ユニット１９に対して入射される。一方、ビームサンプラー２０により反射されたシード光は、ミラーや集光レンズ等を介してファイバアンプユニット３に入射する。
【００１１】
ファイバアンプユニット３は、励起光伝送用ファイバ１１，１２を介して出力された励起光により励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを入力されたシード光に付与して増幅する。
【００１２】
波長変換ユニット４は、例えば、ＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶を対向する２つのミラー間に配置して構成された光パラメトリック発振器であり、ファイバアンプユニット３により増幅して出力されたレーザ光を波長変換し、互いに異なる波長を有する２つのレーザ光（シグナル光、アイドラ光）を出力するものである。
【００１３】
検知ユニット１９は、シード光源ユニットから出力されたシード光の光軸位置等を検知して、検知結果を制御ユニット６に出力する。
【００１４】
以上のように構成された従来のレーザ発生装置の作用を説明する。まず制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御する。これにより、電源ユニット５は、レーザダイオードに対して電力を供給してレーザダイオードを駆動させ、励起光伝送用ファイバ１０に対して第１励起光を出力する。この第１励起光は、励起光伝送用ファイバ１０を介してシード光源ユニット１に送られる。また、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１１に対して第２励起光を出力する。この第２励起光は、励起光伝送用ファイバ１１、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の一端部に送られる。同様に、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１２に対して第３励起光を出力する。この第３励起光は、励起光伝送用ファイバ１２、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の他端部に送られる。
【００１５】
シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された第１励起光により固体レーザ媒質（例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。シード光源ユニット１により出力されたシード光は、ビームサンプラー２０を介して一部が検知ユニット１９に対して出力されるとともに、一部がファイバアンプユニット３に対して出力される。
【００１６】
ファイバアンプユニット３は、第２励起光と第３励起光とにより励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーをシード光源ユニット１により出力されたシード光に付与して増幅する。ファイバアンプユニット３により増幅されて出力されたレーザ光は、ミラーやレンズ等を介して波長変換ユニット４に対して出力される。波長変換ユニット４は、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光を波長変換して出力する。
【００１７】
一方、検知ユニット１９は、シード光源ユニットから出力されたシード光の光軸位置等を検知して、検知結果を制御ユニット６に出力する。制御ユニット６は、検知ユニット１９の検知結果に基づいて、シード光の光軸が本来の位置からずれているか否かを判断し、シード光の光軸がずれている場合には、励起光伝送用ファイバ１１，１２の各々に対する励起光の出力を停止あるいは低下するように制御する。これによってファイバアンプユニット３の励起電力が停止あるいは低下するので、ファイバアンプ出力は低下する。なお、制御ユニット６は、必ずしも励起光伝送用ファイバ１１，１２の両方に対する励起光を停止させる必要は無く、励起光伝送用ファイバ１１，１２のいずれか一方に対する励起光のみを停止させる構成でもよい。
【００１８】
このような制御ユニット６の動作により、図３に示す従来のレーザ発生装置は、ファイバ入射光軸の変動に起因するファイバ出力光強度の局所的な偏りが発生するのを防止して、光学部品が損傷するのを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−２４５８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、図３に示す従来のレーザ発生装置は、シード光源ユニット１から出力されたシード光について、検知ユニット１９により異常が検知された場合にファイバアンプユニット３の励起電力を制御して停止させているため、熱的な状態が除去されてしまい、再びファイバアンプユニット３を熱的に安定した状態にしてレーザ光の出力を安定させるまでに所定の時間が必要になるという問題点がある。したがって、短時間のシーケンスとなるようなプロセスに対して、図３に示す従来のレーザ発生装置は適用が困難である。
【００２１】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、ファイバアンプ出力光による光学部品の損傷を回避するとともに、ファイバアンプ出力光の異常検知後における迅速な復帰が可能なレーザ発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係るレーザ発生装置は、上記課題を解決するために、第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードの各々に対して給電して駆動させる電源部と、前記第１レーザダイオードにより出力された第１励起光に基づいてシード光を出力するシード光源と、前記第２レーザダイオードにより出力された第２励起光と前記第３レーザダイオードにより出力された第３励起光とにより励起されたエネルギーを前記シード光に付与して増幅し、レーザ光として出力するファイバアンプと、前記シード光源と前記ファイバアンプとの間の光路上に配置され、前記シード光源により出力されたシード光を遮光する遮光部と、前記電源部による電力供給と前記遮光部による遮光とを制御する制御部と、前記ファイバアンプにより出力されたレーザ光の強度を検知して異常の有無を判断するビームモニタ部とを備え、前記制御部は、前記ビームモニタ部により異常と判断された場合に前記遮光部を制御して前記シード光を遮光させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ファイバアンプ出力光による光学部品の損傷を回避するとともに、ファイバアンプ出力光の異常検知後における迅速な復帰が可能なレーザ発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１の形態のレーザ発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態のレーザ発生装置における各部の状態を示す図である。
【図３】従来のレーザ発生装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明のレーザ発生装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１のレーザ発生装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、レーザ発生装置の構成を説明する。本実施例のレーザ発生装置は、図１に示すように、シード光源ユニット１、ビーム遮蔽ユニット２、ファイバアンプユニット３、波長変換ユニット４、電源ユニット５、制御ユニット６、ビームモニタユニット７、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２、ビームサンプラー１３、レンズ１５，１６、及びその他のレンズやミラーにより構成されている。また、ビーム遮蔽ユニット２は、音響光学素子８とアパーチャ９とにより構成されている。
【００２７】
電源ユニット５は、本発明の電源部に対応し、第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードの各々に対して電力を供給（給電）して駆動させるとともに、各レーザダイオードからの励起光を励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対して出力する。なお、第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードは、電源ユニット５の内部に設けられており、図示はしないものとする。各レーザダイオードは、供給された電流（ＬＤ電流）に応じて各々励起光を出力する。
【００２８】
また、第１レーザダイオードにより出力された第１励起光は、励起光伝送用ファイバ１０に対して出力され、第２レーザダイオードにより出力された第２励起光は、励起光伝送用ファイバ１１に対して出力され、第３レーザダイオードにより出力された第３励起光は、励起光伝送用ファイバ１２に対して出力されるものとする。
【００２９】
シード光源ユニット１は、本発明のシード光源に対応し、第１レーザダイオードにより出力された第１励起光に基づいてシード光を出力する。具体的には、シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された第１励起光に基づいて固体レーザをシード光として出力する光源であり、例えば、内部にＮｄ：ＹＡＧ結晶やＱスイッチ等を有しており、第１励起光により固体レーザ媒質（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。
【００３０】
ビーム遮蔽ユニット２は、本発明の遮光部に対応し、シード光源ユニット１とファイバアンプユニット３との間の光路上に配置され、シード光源ユニット１により出力されたシード光を遮光することができる。
【００３１】
ビーム遮蔽ユニット２内のアパーチャ９は、開口部を有しており、当該開口部から所定方向のシード光のみを通過させる。また、ビーム遮蔽ユニット２内の音響光学素子８は、後述する制御ユニット６の制御に基づいて、シード光の進行方向を制御する。詳述すると、音響光学素子８は、駆動電力が０の場合には入射光を０次光１８として直進させ、駆動電力が供給された場合には入射光を回折させて１次光１４として出力する。
【００３２】
本実施例においては、音響光学素子８は、制御ユニット６により「非遮光」に制御されている場合には、シード光を回折せずに０次光１８として出力することによりアパーチャ９の開口部を通過させる。一方、音響光学素子８は、制御ユニット６により「遮光」に制御されている場合には、アパーチャ９の開口部からファイバアンプユニット３側にシード光が通過しないように、シード光を回折して１次光１４を出力し、当該１次光１４をアパーチャ９の開口部ではなく壁面に照射する。
【００３３】
なお、本実施例におけるレーザ発生装置の「遮光部」は、上述したように音響光学素子８を採用したビーム遮蔽ユニット２であるが、音響光学素子の代わりに電気光学素子（ＥＯ）を採用した構成でもよい。
【００３４】
ファイバアンプユニット３は、本発明のファイバアンプに対応し、第２レーザダイオードにより出力された第２励起光と第３レーザダイオードにより出力された第３励起光とにより励起されたエネルギーを入力されたシード光に付与して増幅し、レーザ光として出力する。すなわち、ファイバアンプユニット３は、励起光伝送用ファイバ１１，１２を介して出力された励起光により励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを入力されたシード光に付与して増幅する。
【００３５】
ビームサンプラー１３は、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光の一部を透過させ、一部を反射させるミラーである。ビームサンプラー１３を透過したレーザ光は、ミラーや集光レンズを介して後述する波長変換ユニット４に対して入射される。一方、ビームサンプラー１３により反射されたレーザ光は、レンズ１６を介してビームモニタユニット７に入射する。
【００３６】
ビームモニタユニット７は、本発明のビームモニタ部に対応し、ファイバアンプユニット３により出力されビームサンプラー１３により導光されたレーザ光の強度を検知して異常の有無を判断する。具体的には、ビームモニタユニット７は、検知したレーザ光の強度が予め設定された第１所定値以上である場合に、レーザ光の強度が異常であると判断する。あるいは、ビームモニタユニット７は、検知したレーザ光の強度が予め設定された第２所定値以下である場合に、レーザ光の強度が異常であると判断する。なお、ビームモニタユニット７の代わりに制御ユニット６が異常判断を行う構成でもよい。
【００３７】
ビームモニタユニット７は、例えば単素子あるいは複数素子のラインセンサが２次元センサを備えており、ファイバアンプユニット３の出力光の１点あるいは複数点をモニタする。１例としてビームモニタユニット７は、光強度を感知する複数のセンサが縦横にマトリクス状に配置されることにより構成される。この場合において、ビームモニタユニット７は、レーザ光の２次元的な光強度分布を調べることができ、各位置におけるレーザ光の強度を基準値である第１所定値あるいは第２所定値と比較して異常の有無を判断することができる。
【００３８】
また、ビームモニタユニット７に対して導光されるレーザ光については、ファイバアンプユニット３の出射端がレンズ１５，１６によって結像されるように適切に配置され、結像点にビームモニタユニット７のセンサが配置される。
【００３９】
制御ユニット６は、本発明の制御部に対応し、電源ユニット５による電力供給とビーム遮蔽ユニット２による遮光とを制御する。具体的には、制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御することにより、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対する励起光の出力を制御することができる。また、制御ユニット６は、ビームモニタユニット７によりレーザ光の強度が異常と判断された場合に、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させる。
【００４０】
本実施例においては、制御ユニット６は、ビームモニタユニット７により正常と判断された場合にのみアパーチャ９の開口部をシード光が通過するように音響光学素子８を制御する。
【００４１】
波長変換ユニット４は、従来のレーザ発生装置と同様に、例えばＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶を対向する２つのミラー間に配置して構成された光パラメトリック発振器であり、ファイバアンプユニット３により増幅して出力されたレーザ光を波長変換し、互いに異なる波長を有する２つのレーザ光（シグナル光、アイドラ光）を出力する。
【００４２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を図１，２を用いて説明する。ここで図２は、本実施例のレーザ発生装置における各部の状態を示す図である。まず制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御する。これにより、電源ユニット５は、第１レーザダイオードに対して電力を供給して第１レーザダイオードを駆動させ、励起光伝送用ファイバ１０に対して第１励起光を出力する。この第１励起光は、励起光伝送用ファイバ１０を介してシード光源ユニット１に送られる。また、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１１に対して第２励起光を出力する。この第２励起光は、励起光伝送用ファイバ１１、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の一端部に送られる。同様に、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１２に対して第３励起光を出力する。この第３励起光は、励起光伝送用ファイバ１２、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の他端部に送られる。
【００４３】
シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された第１励起光により固体レーザ媒質（例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。シード光源ユニット１により出力されたシード光は、ミラーを介してビーム遮蔽ユニット２に対して入力される。
【００４４】
一方、制御ユニット６は、当該レーザ発生装置の起動時点においてビーム遮蔽ユニット２を制御し、ビーム遮蔽ユニット２にシード光を通過させる。本実施例におけるビーム遮蔽ユニット２は、音響光学素子８が０次光を出力することにより、アパーチャ９の開口部を介してシード光を通過させることができる。したがって、制御ユニット６は、図２に示すように、音響光学素子８に対する音響光学素子駆動信号をオフにすることにより０次光１８を出力させ、アパーチャ９の開口部を介してシード光を通過させることができる。なお、この場合において、０次光１８とシード光とは同一の光である。
【００４５】
ファイバアンプユニット３は、第２励起光と第３励起光とにより励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーをシード光源ユニット１により出力されビーム遮蔽ユニット２を介して入力されたシード光に付与して増幅する。ファイバアンプユニット３により増幅されて出力されたレーザ光は、ビームサンプラー１３を介して一部は波長変換ユニット４に対して出力され、一部はビームモニタユニット７に対して出力される。波長変換ユニット４は、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光を波長変換して出力する。
【００４６】
一方、ビームモニタユニット７は、ファイバアンプユニット３の出力光をリアルタイムに監視しており、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光の強度を検知し、予め設定された第１所定値あるいは第２所定値等の基準値との比較により異常の有無を判断する。第１所定値等の基準値は、ユーザが予め特性を評価することにより設定されたものである。
【００４７】
ここで、例えば温度や振動等の要因により、ファイバ入射光軸の変動やファイバの機械的な変位が生じ、ファイバ出力光のモードが変動して局所的に光強度が強くなったものとする。この場合には、ビームモニタユニット７が検知したレーザ光の強度が予め設定された第１所定値以上となるため、ビームモニタユニット７は、光強度が異常と判断し、制御ユニット６に対してステータスが異常である旨の信号を出力する（図２参照）。
【００４８】
制御ユニット６は、ビームモニタユニット７からステータス異常の信号を受け取ると、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させる。具体的には、制御ユニット６は、図２に示すように、音響光学素子８に対する音響光学素子駆動信号をオンにすることにより回折した１次光１４を出力させ、アパーチャ９の壁面に対してシード光を照射させる。これによってシード光がアパーチャ９を通過しないため、ビーム遮蔽ユニットは、シード光を遮光することができる。
【００４９】
なお、ビーム遮蔽ユニット２によりシード光の遮光が行われている間において、電源ユニット５は、制御ユニット６の制御に基づいて、励起光伝送用ファイバ１１に対する第２励起光の出力と励起光伝送用ファイバ１２に対する第３励起光の出力とを継続する。このようにして、本発明のレーザ発生装置は、熱的な状態が除去されるのを回避し、復帰時間を短縮することができる。
【００５０】
その後、制御ユニット６は、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させてから一定期間経過後に、再びビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を通過させる。具体的には、制御ユニット６は、音響光学素子８に対する音響光学素子駆動信号を再びオフにすることにより０次光１８を出力させ、アパーチャ９の開口部を通過するようにシード光を出射させる。ここで、「一定期間」とは、ユーザにより任意に設定された時間である。
【００５１】
なお、シード光を遮光してから一定期間経過したか否かの判断は、ビームモニタユニット７が一定期間経過後にステータスを自動的に正常に戻すことにより行われてもよいし、制御ユニット６により行われてもよい。あるいは、作業者が手動で復帰させる構成でもよい。
【００５２】
ビーム遮蔽ユニット２において遮光後に再びシード光を通過させた場合において、ファイバアンプユニット３は、上述したように既に熱的に安定した状態が保たれているため、スムーズに入力されたシード光を増幅して出力することができる。その後の波長変換ユニット４の動作は同一である。また、ビームモニタユニット７は、継続してレーザ光の強度を検知し、異常と判断した場合（ステータス異常）には再び異常である旨を制御ユニット６に対して出力する。
【００５３】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るレーザ発生装置によれば、ファイバアンプユニット３の出力レーザ光による光学部品の損傷を回避するとともに、ファイバアンプ出力光の異常検知後における迅速な復帰を実現することができる。
【００５４】
すなわち、本発明のレーザ発生装置は、ファイバアンプユニット３の後段にビームモニタユニット７を備えることにより、ファイバ出力光のモードの強度が局所的に強くなる等の異常を感知することができ、ビーム遮蔽ユニット２においてシード光を遮光するため、波長変換ユニット４が有する非線形光学結晶等の光学部品の損傷を回避することができる。
【００５５】
また、従来のレーザ発生装置が異常検知時にファイバアンプユニット３の励起電力を制御して停止させていたのに対し、本発明のレーザ発生装置は、ファイバアンプユニット３の励起電力を遮断あるいは低下させることがないため、ファイバアンプユニット３の熱的な状態が除去されるのを回避し、復帰時に定格出力に達するまでの熱的安定時間を要することがなく、復帰時間を短縮することができる。したがって、短時間のシーケンスとなるようなプロセスに対しても、本発明のレーザ発生装置の適用は容易である。
【００５６】
なお、本発明のレーザ発生装置は、必ずしも全ての種類のファイバアンプに適しているわけではない。例えば、本発明のファイバアンプユニット３は、ツリウム（Ｔｍ）をレーザ活性物質として添加したファイバアンプを採用することができる。しかしながら、イッテルビウム（Ｙｂ）をレーザ活性物質として添加したファイバアンプは、シード光が入力されていない状態で励起電力を維持してしまうと、不要なパルス光を出力して光学部品を損傷してしまう場合があり、本発明のレーザ発生装置には適さない。
【００５７】
したがって、そのようなシード光が入力されていない状態で励起電力を維持すべきでないファイバアンプを使用するレーザ発生装置は、本発明の適用対象外であるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係るレーザ発生装置は、ファイバアンプにより増幅されたレーザ光を励起光として波長変換を行うレーザ発生装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ シード光源ユニット
２ ビーム遮蔽ユニット
３ ファイバアンプユニット
４ 波長変換ユニット
５ 電源ユニット
６ 制御ユニット
７ ビームモニタユニット
８ 音響光学素子
９ アパーチャ
１０，１１，１２ 励起光伝送用ファイバ
１３ ビームサンプラー
１４ １次光
１５，１６ レンズ
１８ ０次光
１９ 検知ユニット
２０ ビームサンプラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバアンプにより増幅されたレーザ光を励起光として波長変換を行うレーザ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ファイバアンプは、レーザダイオード（ＬＤ）等の励起光源により出力された励起光により励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを入力されたレーザ光に付与して増幅することができるため、レーザ発生装置に広く利用されている。例えば、ＯＰＯ（光パラメトリック発振）を用いて波長変換により赤外光を発生させる場合に、ファイバアンプは、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）やＺＧＰ（ＺｎＧｅＰ２）等の非線形光学結晶を有する波長変換ユニットの前段に設けられ、シード光源により入力されたＮｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザ光を波長変換に適した強度に増幅して出力する。
【０００３】
このファイバアンプがコア径の太いマルチモードファイバである場合に、ファイバ入射光軸の変動やファイバの機械的な変位により、ファイバ出力光のモードが変動して局所的に強度が強くなることがある。このような場合において、ファイバアンプにより出力されたレーザ光は、ファイバアンプの後段以降にある光学部品（例えば波長変換ユニットが有する非線形光学結晶）に対して損傷を与える可能性がある。したがって、従来のレーザ発生装置は、光学部品に対する損傷が生じた結果、レーザ発振が不可能となるため改修作業が必要になるという問題点を有する。
【０００４】
特許文献１には、患部上で治療に適したビーム特性の治療用レーザ光を照射することができるとともに、スポットサイズの変倍を簡便な構成で行うことの可能な眼科用レーザ治療装置が記載されている。この眼科用レーザ治療装置は、患者眼の患部を治療するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源を出射したレーザ光を患者眼の患部に照射するデリバリ光学系とを備えている。また、デリバリ光学系は、レーザ光源の出射端面におけるレーザ光のビームプロファイルを患部上で均一化又は周辺に比べて中央の強度が低いビームプロファイルに成形するとともに、患者眼の患部上で異なるスポットサイズに成形する複数の回折光学素子と、該複数の回折光学素子を選択的に光路上に切換え配置する切換手段とを備えている。したがって、この眼科用レーザ治療装置によれば、目的に応じてビームプロファイルを適切に成形し、患部上で治療に適したビーム特性の治療用レーザ光を照射することができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、突発的な入射光軸の変動やファイバの機械的な変位に対応可能なものではない。また、特許文献１に記載の発明は、眼科用レーザという限定された目的に特化した発明であり、患部に照射する眼科用レーザを生成するために非常にデリケートなビームプロファイル成形を行うものである。したがって、単にファイバアンプの後段に設けられた非線形光学結晶に対する損傷を回避するためであるならば、特許文献１に記載のデリバリ光学系のような複数の回折光学素子及びその選択手段までは不要であり、レーザ光の出力を停止するだけで十分な場合もある。
【０００６】
ファイバアンプ出力光の強度が局所的に強くなることによる光学部品の損傷等を回避するために、自動的にファイバアンプの励起電力を停止あるいは低下させる方法も提案されている。図３は、従来のレーザ発生装置の構成例を示すブロック図である。従来のレーザ発生装置は、図３に示すように、シード光源ユニット１、ファイバアンプユニット３、波長変換ユニット４、電源ユニット５、制御ユニット６、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２、検知ユニット１９、及びビームサンプラー２０により構成されている。
【０００７】
電源ユニット５は、レーザダイオードに対して電力を供給してレーザダイオードを駆動させ、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対して励起光を出力する。
【０００８】
制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御することにより、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対する励起光の出力を制御する。また、制御ユニット６は、後述する検知ユニット１９の検知結果に基づき、シード光源ユニット１によるシード光の光軸がずれている場合には、励起光伝送用ファイバ１１，１２の各々に対する励起光の出力を停止するように制御する。
【０００９】
シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された励起光に基づいて固体レーザをシード光として出力する光源である。例えば、シード光源ユニット１は、内部にＮｄ：ＹＡＧ結晶やＱスイッチ等を有しており、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された励起光により固体レーザ媒質（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。
【００１０】
ビームサンプラー２０は、シード光源ユニット１により出力されたシード光の一部を透過させ、一部を反射させるミラーである。ビームサンプラー２０を透過したシード光は、検知ユニット１９に対して入射される。一方、ビームサンプラー２０により反射されたシード光は、ミラーや集光レンズ等を介してファイバアンプユニット３に入射する。
【００１１】
ファイバアンプユニット３は、励起光伝送用ファイバ１１，１２を介して出力された励起光により励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを入力されたシード光に付与して増幅する。
【００１２】
波長変換ユニット４は、例えば、ＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶を対向する２つのミラー間に配置して構成された光パラメトリック発振器であり、ファイバアンプユニット３により増幅して出力されたレーザ光を波長変換し、互いに異なる波長を有する２つのレーザ光（シグナル光、アイドラ光）を出力するものである。
【００１３】
検知ユニット１９は、シード光源ユニットから出力されたシード光の光軸位置等を検知して、検知結果を制御ユニット６に出力する。
【００１４】
以上のように構成された従来のレーザ発生装置の作用を説明する。まず制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御する。これにより、電源ユニット５は、レーザダイオードに対して電力を供給してレーザダイオードを駆動させ、励起光伝送用ファイバ１０に対して第１励起光を出力する。この第１励起光は、励起光伝送用ファイバ１０を介してシード光源ユニット１に送られる。また、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１１に対して第２励起光を出力する。この第２励起光は、励起光伝送用ファイバ１１、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の一端部に送られる。同様に、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１２に対して第３励起光を出力する。この第３励起光は、励起光伝送用ファイバ１２、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の他端部に送られる。
【００１５】
シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された第１励起光により固体レーザ媒質（例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。シード光源ユニット１により出力されたシード光は、ビームサンプラー２０を介して一部が検知ユニット１９に対して出力されるとともに、一部がファイバアンプユニット３に対して出力される。
【００１６】
ファイバアンプユニット３は、第２励起光と第３励起光とにより励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーをシード光源ユニット１により出力されたシード光に付与して増幅する。ファイバアンプユニット３により増幅されて出力されたレーザ光は、ミラーやレンズ等を介して波長変換ユニット４に対して出力される。波長変換ユニット４は、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光を波長変換して出力する。
【００１７】
一方、検知ユニット１９は、シード光源ユニットから出力されたシード光の光軸位置等を検知して、検知結果を制御ユニット６に出力する。制御ユニット６は、検知ユニット１９の検知結果に基づいて、シード光の光軸が本来の位置からずれているか否かを判断し、シード光の光軸がずれている場合には、励起光伝送用ファイバ１１，１２の各々に対する励起光の出力を停止あるいは低下するように制御する。これによってファイバアンプユニット３の励起電力が停止あるいは低下するので、ファイバアンプ出力は低下する。なお、制御ユニット６は、必ずしも励起光伝送用ファイバ１１，１２の両方に対する励起光を停止させる必要は無く、励起光伝送用ファイバ１１，１２のいずれか一方に対する励起光のみを停止させる構成でもよい。
【００１８】
このような制御ユニット６の動作により、図３に示す従来のレーザ発生装置は、ファイバ入射光軸の変動に起因するファイバ出力光強度の局所的な偏りが発生するのを防止して、光学部品が損傷するのを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−２４５８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、図３に示す従来のレーザ発生装置は、シード光源ユニット１から出力されたシード光について、検知ユニット１９により異常が検知された場合にファイバアンプユニット３の励起電力を制御して停止させているため、熱的な状態が除去されてしまい、再びファイバアンプユニット３を熱的に安定した状態にしてレーザ光の出力を安定させるまでに所定の時間が必要になるという問題点がある。したがって、短時間のシーケンスとなるようなプロセスに対して、図３に示す従来のレーザ発生装置は適用が困難である。
【００２１】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、ファイバアンプ出力光による光学部品の損傷を回避するとともに、ファイバアンプ出力光の異常検知後における迅速な復帰が可能なレーザ発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係るレーザ発生装置は、上記課題を解決するために、第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードの各々に対して給電して駆動させる電源部と、前記第１レーザダイオードにより出力された第１励起光に基づいてシード光を出力するシード光源と、前記第２レーザダイオードにより出力された第２励起光と前記第３レーザダイオードにより出力された第３励起光とにより励起されたエネルギーを前記シード光に付与して増幅し、レーザ光として出力するファイバアンプと、前記シード光源と前記ファイバアンプとの間の光路上に配置され、前記シード光源により出力されたシード光を遮光する遮光部と、前記電源部による電力供給と前記遮光部による遮光とを制御する制御部と、前記ファイバアンプにより出力されたレーザ光の強度を検知して異常の有無を判断するビームモニタ部とを備え、前記制御部は、前記ビームモニタ部により異常と判断された場合に前記遮光部を制御して前記シード光を遮光させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ファイバアンプ出力光による光学部品の損傷を回避するとともに、ファイバアンプ出力光の異常検知後における迅速な復帰が可能なレーザ発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１の形態のレーザ発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の形態のレーザ発生装置における各部の状態を示す図である。
【図３】従来のレーザ発生装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明のレーザ発生装置の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１のレーザ発生装置の構成を示すブロック図である。図１を参照して、レーザ発生装置の構成を説明する。本実施例のレーザ発生装置は、図１に示すように、シード光源ユニット１、ビーム遮蔽ユニット２、ファイバアンプユニット３、波長変換ユニット４、電源ユニット５、制御ユニット６、ビームモニタユニット７、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２、ビームサンプラー１３、レンズ１５，１６、及びその他のレンズやミラーにより構成されている。また、ビーム遮蔽ユニット２は、音響光学素子８とアパーチャ９とにより構成されている。
【００２７】
電源ユニット５は、本発明の電源部に対応し、第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードの各々に対して電力を供給（給電）して駆動させるとともに、各レーザダイオードからの励起光を励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対して出力する。なお、第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードは、電源ユニット５の内部に設けられており、図示はしないものとする。各レーザダイオードは、供給された電流（ＬＤ電流）に応じて各々励起光を出力する。
【００２８】
また、第１レーザダイオードにより出力された第１励起光は、励起光伝送用ファイバ１０に対して出力され、第２レーザダイオードにより出力された第２励起光は、励起光伝送用ファイバ１１に対して出力され、第３レーザダイオードにより出力された第３励起光は、励起光伝送用ファイバ１２に対して出力されるものとする。
【００２９】
シード光源ユニット１は、本発明のシード光源に対応し、第１レーザダイオードにより出力された第１励起光に基づいてシード光を出力する。具体的には、シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された第１励起光に基づいて固体レーザをシード光として出力する光源であり、例えば、内部にＮｄ：ＹＡＧ結晶やＱスイッチ等を有しており、第１励起光により固体レーザ媒質（Ｎｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。
【００３０】
ビーム遮蔽ユニット２は、本発明の遮光部に対応し、シード光源ユニット１とファイバアンプユニット３との間の光路上に配置され、シード光源ユニット１により出力されたシード光を遮光することができる。
【００３１】
ビーム遮蔽ユニット２内のアパーチャ９は、開口部を有しており、当該開口部から所定方向のシード光のみを通過させる。また、ビーム遮蔽ユニット２内の音響光学素子８は、後述する制御ユニット６の制御に基づいて、シード光の進行方向を制御する。詳述すると、音響光学素子８は、駆動電力が０の場合には入射光を０次光１８として直進させ、駆動電力が供給された場合には入射光を回折させて１次光１４として出力する。
【００３２】
本実施例においては、音響光学素子８は、制御ユニット６により「非遮光」に制御されている場合には、シード光を回折せずに０次光１８として出力することによりアパーチャ９の開口部を通過させる。一方、音響光学素子８は、制御ユニット６により「遮光」に制御されている場合には、アパーチャ９の開口部からファイバアンプユニット３側にシード光が通過しないように、シード光を回折して１次光１４を出力し、当該１次光１４をアパーチャ９の開口部ではなく壁面に照射する。
【００３３】
なお、本実施例におけるレーザ発生装置の「遮光部」は、上述したように音響光学素子８を採用したビーム遮蔽ユニット２であるが、音響光学素子の代わりに電気光学素子（ＥＯ）を採用した構成でもよい。
【００３４】
ファイバアンプユニット３は、本発明のファイバアンプに対応し、第２レーザダイオードにより出力された第２励起光と第３レーザダイオードにより出力された第３励起光とにより励起されたエネルギーを入力されたシード光に付与して増幅し、レーザ光として出力する。すなわち、ファイバアンプユニット３は、励起光伝送用ファイバ１１，１２を介して出力された励起光により励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーを入力されたシード光に付与して増幅する。
【００３５】
ビームサンプラー１３は、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光の一部を透過させ、一部を反射させるミラーである。ビームサンプラー１３を透過したレーザ光は、ミラーや集光レンズを介して後述する波長変換ユニット４に対して入射される。一方、ビームサンプラー１３により反射されたレーザ光は、レンズ１６を介してビームモニタユニット７に入射する。
【００３６】
ビームモニタユニット７は、本発明のビームモニタ部に対応し、ファイバアンプユニット３により出力されビームサンプラー１３により導光されたレーザ光の強度を検知して異常の有無を判断する。具体的には、ビームモニタユニット７は、検知したレーザ光の強度が予め設定された第１所定値以上である場合に、レーザ光の強度が異常であると判断する。あるいは、ビームモニタユニット７は、検知したレーザ光の強度が予め設定された第２所定値以下である場合に、レーザ光の強度が異常であると判断する。なお、ビームモニタユニット７の代わりに制御ユニット６が異常判断を行う構成でもよい。
【００３７】
ビームモニタユニット７は、例えば単素子あるいは複数素子のラインセンサが２次元センサを備えており、ファイバアンプユニット３の出力光の１点あるいは複数点をモニタする。１例としてビームモニタユニット７は、光強度を感知する複数のセンサが縦横にマトリクス状に配置されることにより構成される。この場合において、ビームモニタユニット７は、レーザ光の２次元的な光強度分布を調べることができ、各位置におけるレーザ光の強度を基準値である第１所定値あるいは第２所定値と比較して異常の有無を判断することができる。
【００３８】
また、ビームモニタユニット７に対して導光されるレーザ光については、ファイバアンプユニット３の出射端がレンズ１５，１６によって結像されるように適切に配置され、結像点にビームモニタユニット７のセンサが配置される。
【００３９】
制御ユニット６は、本発明の制御部に対応し、電源ユニット５による電力供給とビーム遮蔽ユニット２による遮光とを制御する。具体的には、制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御することにより、励起光伝送用ファイバ１０，１１，１２の各々に対する励起光の出力を制御することができる。また、制御ユニット６は、ビームモニタユニット７によりレーザ光の強度が異常と判断された場合に、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させる。
【００４０】
本実施例においては、制御ユニット６は、ビームモニタユニット７により正常と判断された場合にのみアパーチャ９の開口部をシード光が通過するように音響光学素子８を制御する。
【００４１】
波長変換ユニット４は、従来のレーザ発生装置と同様に、例えばＫＴＰ結晶等の非線形光学結晶を対向する２つのミラー間に配置して構成された光パラメトリック発振器であり、ファイバアンプユニット３により増幅して出力されたレーザ光を波長変換し、互いに異なる波長を有する２つのレーザ光（シグナル光、アイドラ光）を出力する。
【００４２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を図１，２を用いて説明する。ここで図２は、本実施例のレーザ発生装置における各部の状態を示す図である。まず制御ユニット６は、電源ユニット５による電力供給を制御する。これにより、電源ユニット５は、第１レーザダイオードに対して電力を供給して第１レーザダイオードを駆動させ、励起光伝送用ファイバ１０に対して第１励起光を出力する。この第１励起光は、励起光伝送用ファイバ１０を介してシード光源ユニット１に送られる。また、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１１に対して第２励起光を出力する。この第２励起光は、励起光伝送用ファイバ１１、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の一端部に送られる。同様に、電源ユニット５は、励起光伝送用ファイバ１２に対して第３励起光を出力する。この第３励起光は、励起光伝送用ファイバ１２、レンズ、ミラー等を介してファイバアンプユニット３の他端部に送られる。
【００４３】
シード光源ユニット１は、励起光伝送用ファイバ１０を介して出力された第１励起光により固体レーザ媒質（例えばＮｄ：ＹＡＧ結晶）を励起し、Ｑスイッチによりパルス発振させて生成した固体レーザをシード光として出力する。シード光源ユニット１により出力されたシード光は、ミラーを介してビーム遮蔽ユニット２に対して入力される。
【００４４】
一方、制御ユニット６は、当該レーザ発生装置の起動時点においてビーム遮蔽ユニット２を制御し、ビーム遮蔽ユニット２にシード光を通過させる。本実施例におけるビーム遮蔽ユニット２は、音響光学素子８が０次光を出力することにより、アパーチャ９の開口部を介してシード光を通過させることができる。したがって、制御ユニット６は、図２に示すように、音響光学素子８に対する音響光学素子駆動信号をオフにすることにより０次光１８を出力させ、アパーチャ９の開口部を介してシード光を通過させることができる。なお、この場合において、０次光１８とシード光とは同一の光である。
【００４５】
ファイバアンプユニット３は、第２励起光と第３励起光とにより励起されたエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーをシード光源ユニット１により出力されビーム遮蔽ユニット２を介して入力されたシード光に付与して増幅する。ファイバアンプユニット３により増幅されて出力されたレーザ光は、ビームサンプラー１３を介して一部は波長変換ユニット４に対して出力され、一部はビームモニタユニット７に対して出力される。波長変換ユニット４は、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光を波長変換して出力する。
【００４６】
一方、ビームモニタユニット７は、ファイバアンプユニット３の出力光をリアルタイムに監視しており、ファイバアンプユニット３により出力されたレーザ光の強度を検知し、予め設定された第１所定値あるいは第２所定値等の基準値との比較により異常の有無を判断する。第１所定値等の基準値は、ユーザが予め特性を評価することにより設定されたものである。
【００４７】
ここで、例えば温度や振動等の要因により、ファイバ入射光軸の変動やファイバの機械的な変位が生じ、ファイバ出力光のモードが変動して局所的に光強度が強くなったものとする。この場合には、ビームモニタユニット７が検知したレーザ光の強度が予め設定された第１所定値以上となるため、ビームモニタユニット７は、光強度が異常と判断し、制御ユニット６に対してステータスが異常である旨の信号を出力する（図２参照）。
【００４８】
制御ユニット６は、ビームモニタユニット７からステータス異常の信号を受け取ると、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させる。具体的には、制御ユニット６は、図２に示すように、音響光学素子８に対する音響光学素子駆動信号をオンにすることにより回折した１次光１４を出力させ、アパーチャ９の壁面に対してシード光を照射させる。これによってシード光がアパーチャ９を通過しないため、ビーム遮蔽ユニットは、シード光を遮光することができる。
【００４９】
なお、ビーム遮蔽ユニット２によりシード光の遮光が行われている間において、電源ユニット５は、制御ユニット６の制御に基づいて、励起光伝送用ファイバ１１に対する第２励起光の出力と励起光伝送用ファイバ１２に対する第３励起光の出力とを継続する。このようにして、本発明のレーザ発生装置は、熱的な状態が除去されるのを回避し、復帰時間を短縮することができる。
【００５０】
その後、制御ユニット６は、ビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を遮光させてから一定期間経過後に、再びビーム遮蔽ユニット２を制御してシード光を通過させる。具体的には、制御ユニット６は、音響光学素子８に対する音響光学素子駆動信号を再びオフにすることにより０次光１８を出力させ、アパーチャ９の開口部を通過するようにシード光を出射させる。ここで、「一定期間」とは、ユーザにより任意に設定された時間である。
【００５１】
なお、シード光を遮光してから一定期間経過したか否かの判断は、ビームモニタユニット７が一定期間経過後にステータスを自動的に正常に戻すことにより行われてもよいし、制御ユニット６により行われてもよい。あるいは、作業者が手動で復帰させる構成でもよい。
【００５２】
ビーム遮蔽ユニット２において遮光後に再びシード光を通過させた場合において、ファイバアンプユニット３は、上述したように既に熱的に安定した状態が保たれているため、スムーズに入力されたシード光を増幅して出力することができる。その後の波長変換ユニット４の動作は同一である。また、ビームモニタユニット７は、継続してレーザ光の強度を検知し、異常と判断した場合（ステータス異常）には再び異常である旨を制御ユニット６に対して出力する。
【００５３】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係るレーザ発生装置によれば、ファイバアンプユニット３の出力レーザ光による光学部品の損傷を回避するとともに、ファイバアンプ出力光の異常検知後における迅速な復帰を実現することができる。
【００５４】
すなわち、本発明のレーザ発生装置は、ファイバアンプユニット３の後段にビームモニタユニット７を備えることにより、ファイバ出力光のモードの強度が局所的に強くなる等の異常を感知することができ、ビーム遮蔽ユニット２においてシード光を遮光するため、波長変換ユニット４が有する非線形光学結晶等の光学部品の損傷を回避することができる。
【００５５】
また、従来のレーザ発生装置が異常検知時にファイバアンプユニット３の励起電力を制御して停止させていたのに対し、本発明のレーザ発生装置は、ファイバアンプユニット３の励起電力を遮断あるいは低下させることがないため、ファイバアンプユニット３の熱的な状態が除去されるのを回避し、復帰時に定格出力に達するまでの熱的安定時間を要することがなく、復帰時間を短縮することができる。したがって、短時間のシーケンスとなるようなプロセスに対しても、本発明のレーザ発生装置の適用は容易である。
【００５６】
なお、本発明のレーザ発生装置は、必ずしも全ての種類のファイバアンプに適しているわけではない。例えば、本発明のファイバアンプユニット３は、ツリウム（Ｔｍ）をレーザ活性物質として添加したファイバアンプを採用することができる。しかしながら、イッテルビウム（Ｙｂ）をレーザ活性物質として添加したファイバアンプは、シード光が入力されていない状態で励起電力を維持してしまうと、不要なパルス光を出力して光学部品を損傷してしまう場合があり、本発明のレーザ発生装置には適さない。
【００５７】
したがって、そのようなシード光が入力されていない状態で励起電力を維持すべきでないファイバアンプを使用するレーザ発生装置は、本発明の適用対象外であるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係るレーザ発生装置は、ファイバアンプにより増幅されたレーザ光を励起光として波長変換を行うレーザ発生装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ シード光源ユニット
２ ビーム遮蔽ユニット
３ ファイバアンプユニット
４ 波長変換ユニット
５ 電源ユニット
６ 制御ユニット
７ ビームモニタユニット
８ 音響光学素子
９ アパーチャ
１０，１１，１２ 励起光伝送用ファイバ
１３ ビームサンプラー
１４ １次光
１５，１６ レンズ
１８ ０次光
１９ 検知ユニット
２０ ビームサンプラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードの各々に対して給電して駆動させる電源部と、
前記第１レーザダイオードにより出力された第１励起光に基づいてシード光を出力するシード光源と、
前記第２レーザダイオードにより出力された第２励起光と前記第３レーザダイオードにより出力された第３励起光とにより励起されたエネルギーを前記シード光に付与して増幅し、レーザ光として出力するファイバアンプと、
前記シード光源と前記ファイバアンプとの間の光路上に配置され、前記シード光源により出力されたシード光を遮光する遮光部と、
前記電源部による電力供給と前記遮光部による遮光とを制御する制御部と、
前記ファイバアンプにより出力されたレーザ光の強度を検知して異常の有無を判断するビームモニタ部とを備え、
前記制御部は、前記ビームモニタ部により異常と判断された場合に前記遮光部を制御して前記シード光を遮光させることを特徴とするレーザ発生装置。
【請求項２】
前記ビームモニタ部は、検知した前記レーザ光の強度が第１所定値以上である場合に異常と判断することを特徴とする請求項１記載のレーザ発生装置。
【請求項３】
前記ビームモニタ部は、検知した前記レーザ光の強度が第２所定値以下である場合に異常と判断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ発生装置。
【請求項４】
前記遮光部は、
開口部から所定方向の前記シード光のみを通過させるアパーチャと、
前記制御部の制御に基づいて前記シード光の進行方向を制御する音響光学素子とを有し、
前記制御部は、前記ビームモニタ部により正常と判断された場合にのみ前記アパーチャの開口部を前記シード光が通過するように前記音響光学素子を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のレーザ発生装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記遮光部を制御して前記シード光を遮光させてから一定期間経過後に、再び前記遮光部を制御して前記シード光を通過させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のレーザ発生装置。
【請求項１】
第１レーザダイオード、第２レーザダイオード、及び第３レーザダイオードの各々に対して給電して駆動させる電源部と、
前記第１レーザダイオードにより出力された第１励起光に基づいてシード光を出力するシード光源と、
前記第２レーザダイオードにより出力された第２励起光と前記第３レーザダイオードにより出力された第３励起光とにより励起されたエネルギーを前記シード光に付与して増幅し、レーザ光として出力するファイバアンプと、
前記シード光源と前記ファイバアンプとの間の光路上に配置され、前記シード光源により出力されたシード光を遮光する遮光部と、
前記電源部による電力供給と前記遮光部による遮光とを制御する制御部と、
前記ファイバアンプにより出力されたレーザ光の強度を検知して異常の有無を判断するビームモニタ部とを備え、
前記制御部は、前記ビームモニタ部により異常と判断された場合に前記遮光部を制御して前記シード光を遮光させることを特徴とするレーザ発生装置。
【請求項２】
前記ビームモニタ部は、検知した前記レーザ光の強度が第１所定値以上である場合に異常と判断することを特徴とする請求項１記載のレーザ発生装置。
【請求項３】
前記ビームモニタ部は、検知した前記レーザ光の強度が第２所定値以下である場合に異常と判断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ発生装置。
【請求項４】
前記遮光部は、
開口部から所定方向の前記シード光のみを通過させるアパーチャと、
前記制御部の制御に基づいて前記シード光の進行方向を制御する音響光学素子とを有し、
前記制御部は、前記ビームモニタ部により正常と判断された場合にのみ前記アパーチャの開口部を前記シード光が通過するように前記音響光学素子を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のレーザ発生装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記遮光部を制御して前記シード光を遮光させてから一定期間経過後に、再び前記遮光部を制御して前記シード光を通過させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のレーザ発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２７８２９０（Ｐ２０１０−２７８２９０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０２２７（Ｐ２００９−１３０２２７）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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