專利名稱：激光裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及激光裝置，特別涉及進行激光輸出控制的激光裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)圖5說明進行激光的輸出控制的現(xiàn)有技術(shù)的激光裝置的概況。
圖5中，1是激光振蕩器，2是包含電源、控制部的驅(qū)動裝置，3是板玻璃(半透明反射鏡)等光束分割單元，4是面對該光束分割單元3設置的光接收器。
在從所述激光振蕩器1輸出的激光光線5的光程中以具有45°的反射面的方式配設所述光束分割單元3，該光束分割單元3使所述激光光線5的一部分例如該激光光線5的2％～5％反射，使該激光光線5的大部分通過。所述光接收器4接收由所述光束分割單元3反射的反射光6(以下稱監(jiān)視光(monitor light)6)，產(chǎn)生光接收強度信號，向所述驅(qū)動裝置2輸入該光接收強度信號。
該驅(qū)動裝置2對所述激光振蕩器1進行恒定輸出控制(APCAutomatic Power Control(自動功率控制))，以使所述監(jiān)視光6的光強度恒定。
在通過所述光束分割單元3分割所述激光光線5的情況下，如圖6所示，該激光光線5不僅在所述光束分割單元3的表面S1而且還在背面S2上被反射。背面S2上的反射光6b其光程長度與表面S1上的反射光6a相比長出往返光束分割單元3的板厚的部分，在所述反射光6a和所述反射光6b之間產(chǎn)生相位差，所述反射光6a和所述反射光6b發(fā)生干涉。
在所述激光光線5以恒定的條件入射的情況下，進而在表、背兩面的反射率恒定的情況下，干涉條件成為恒定，所述監(jiān)視光6對所述激光光線5的比率也成為恒定，根據(jù)該監(jiān)視光6能夠進行激光光線的恒定輸出控制。
然而，所述激光光線5的入射條件不恒定，其根據(jù)波長、溫度等而變化。因此，在表、背兩面的反射率變化的同時，所述光束分割單元3的總反射率也變化，所述監(jiān)視光6對所述激光光線5的比率也變化。進而，在所述激光光線5中混存S線偏振光(S linearly polarized light)、P線偏振光(P linearly polarized light)、以至圓偏振光等的情況下，在偏振狀態(tài)下反射率變得不同，在S線偏振光、P線偏振光、圓偏振光的混存比率變化的情況下，總反射率仍然變化，所述監(jiān)視光6對所述激光光線5的比率也變化。
此外，作為通過半透明反射鏡分割輸出光的一部分進行監(jiān)視并根據(jù)監(jiān)視結(jié)果輸出恒定強度的激光光線那樣的裝置，在日本國特開平9-258280號公報中有公開。但即使在日本國特開平9-258280號公報中公開的監(jiān)視中，也未像上述那樣考慮半透明反射鏡的表、背兩面的反射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種激光裝置，其對于輸出的激光光線能夠進行無變動的正確監(jiān)視以能夠進行高精度的激光光線的輸出控制。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的激光裝置是根據(jù)分割激光光線得到的監(jiān)視光來控制激光振蕩器的輸出的激光裝置，其中，具有將激光光線反射以將其分割為監(jiān)視光的光束分割單元，設定表面的反射率R1和背面上的反射率R2，使得抑制所述光束分割單元的表面上的反射光和所述光束分割單元的背面上的反射光的干涉，此外本發(fā)明的激光裝置將所述光束分割單元的表面的反射率R1和所述光束分割單元的背面上的反射率R2設定為R1＜＜R2、或者R1＞＞R2，另外本發(fā)明的激光裝置中，R1/R2、或者R2/R1為1/3以下，進而，本發(fā)明的激光裝置中，所述激光光線包含P線偏振光、S線偏振光，所述激光光線對所述光束分割單元的入射角取為約10°以下。
根據(jù)本發(fā)明，因為在根據(jù)分割激光光線得到的監(jiān)視光來控制激光振蕩器的輸出的激光裝置中，具有將激光光線反射以將其分割為監(jiān)視光的光束分割單元，設定表面的反射率R1和背面上的反射率R2，使得抑制所述光束分割單元的表面上的反射光和所述光束分割單元的背面上的反射光的干涉，所以能夠減低由于表面上的反射光和背面上的反射光的干涉引起的監(jiān)視光的變動，正確地進行監(jiān)視，能夠根據(jù)監(jiān)視光進行高精度的輸出控制。
進而，根據(jù)本發(fā)明，因為所述激光光線包含P線偏振光、S線偏振光，所述激光光線對所述光束分割單元的入射角取為約10°以下，所以在激光光線中包含P線偏振光、S線偏振光的情況下能夠避免在光束分割單元上的反射率的變動。


圖1是表示本發(fā)明的原理的說明圖。
圖2是表示光束分割單元中的反射光的強度和振幅反射率r1、r2的關系的圖。
圖3是表示實施本發(fā)明的激光裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示對應于偏振光的入射角和反射率的關系的曲線圖。
圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)例的概略圖。
圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)例中的光束分割單元的反射光的狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式
下面參照

用于實施本發(fā)明的最佳方式。
在圖1中說明本發(fā)明的原理。此外，在圖1中對和圖6中所示的組成相同的組成賦予相同的符號。
在光束分割單元3的表面S1和背面S2上分別形成低反射的第一反射防止膜8、第二反射防止膜9。
圖1表示考慮表面S1、背面S2各自僅反射一次的情況，假定所述表面S1、以及所述背面S2上的振幅反射率分別為r1、r2(ri2＝Ri)，另外包含所述第一反射防止膜8的所述表面S1上的入射時的振幅透過率為t1、射出時的振幅透過率為t1’，則監(jiān)視光6的復振幅可以用下式表示。
D＝A·r1+A·t1·r2·t1’·eiφ…(1)其中，＝n·1·2 π/λ，另外，D反射光的復振幅，A入射光的復振幅，n光束分割單元的折射率，1入射光5中的光程差，λ波長，φ相位項。
如果假定t1、t1’≈1，則監(jiān)視的所述監(jiān)視光6的強度為|D|2＝A2|r1+r2·eiφ|2，反射光的強度的變化量由振幅反射率r1、r2決定。
反射光的強度和振幅反射率r1、r2的關系用圖2表示。
根據(jù)圖2有反射光的強度(max)|r1+r2|2反射光的強度(min)|r1-r2|2。
因此，為抑制反射光6a和反射光6b的干涉，以使監(jiān)視光6的輸出變動減小，只要使上述強度(max)和強度(min)的差減小即可。
因此，通過設定所述第一反射防止膜8、第二反射防止膜9的反射率使得成為R1＜＜R2、或者R1＞＞R2(優(yōu)選R1/R2或者R2/R1的值為從≤1/3起到大體的下限值)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)減低所述監(jiān)視光6的輸出變動。
以下說明具體例。例如在所述光束分割單元3是玻璃且無反射防止膜的情況下，表面S1、背面S2的反射率R1、R2分別為4％～5％(r1、r2分別是0.2)。設反射率R1、R2分別是4％，則反射光的強度(max)|r1+r2|2＝|0.2+0.2|2＝0.16反射光的強度(min)|r1-r2|2＝|0.2-0.2|2＝0變動幅度是0.16-0＝0.16＝16％。
另一方面，假定在所述表面S1上施加反射防止膜，使反射率R1成為0.5％(r1≈0.071)，則反射光的強度(max)|r1+r2|2＝|0.071+0.2|2＝0.073反射光的強度(min)|r1-r2|2＝|0.071-0.2|2＝0.017變動幅度是0.073-0.017＝0.056＝5.6％。
因此，通過僅在玻璃的單面附加反射防止膜就能夠大幅度降低監(jiān)視光6的變動幅度。
另外，在實際中，希望提高所述激光光線5的輸出，通過使r1、r2的任何一方的值接近0，就能夠降低總反射率，減小所述監(jiān)視光6的輸出變動。
下面參照圖3說明實施本發(fā)明的激光裝置的一例。
圖3中，對和圖5中所示的組成相同的組成賦予相同的符號。
首先說明激光振蕩器1。
所述激光振蕩器1是對來自半導體激光器的激光光線的頻率進行變換的內(nèi)部共振型SHG方式的LD激勵固體激光器，所述激光振蕩器1具備LD發(fā)光器11以及對從該LD發(fā)光器11發(fā)生的激勵光放大后輸出的光共振部10。
該光共振部10具備形成有第一電介質(zhì)反射膜13的激光晶體14、非線性光學介質(zhì)(NLO)15、和形成有第二電介質(zhì)反射膜16的凹面鏡17。在所述光共振部10中泵激激光光線，共振、放大后輸出。此外，作為所述激光晶體14和所述非線性光學介質(zhì)15，可分別舉出NdYVO4和KTP(KTiOPO4磷酸鈦氧鉀)。
所述LD發(fā)光器11例如是用于射出波長809nm的線偏振光的激光光線作為激勵光的器件，作為發(fā)光元件使用半導體激光器11a。此外，激光發(fā)光單元不限于半導體激光器，只要能夠發(fā)生激光光線，也可以采用任何激光發(fā)光單元。
所述激光晶體14用于進行光的放大。對該激光晶體14，使用振蕩線為1064nm的NdYVO4。此外，采用摻雜了Nd3+離子的YAG(釔鋁石榴石)等，YAG具有946nm、1064nm、1319nm等的振蕩線。另外，還可以使用振蕩線為700nm～900nm的Ti(Sapphire(藍寶石))等。
所述第一電介質(zhì)反射膜13對于來自所述LD發(fā)光器11的激光光線為高透過，而且對于所述激光晶體14的振蕩波(基波)是高反射，同時對于波長變換光，例如2次諧波(SHGSECOND HARMONICGENERATION2次諧波發(fā)生)也是高反射。
所述凹面鏡17構(gòu)成為面對所述激光晶體14，所述凹面鏡17的所述激光晶體14一側(cè)的表面加工成具有適宜的半徑的凹球面鏡的形狀，形成所述第二電介質(zhì)反射膜16。該第二電介質(zhì)反射膜16對于所述激光晶體14的振蕩波(基波)為高反射，對于SHG為高透過。
如上所述，當組合所述激光晶體14的所述第一電介質(zhì)反射膜13和所述凹面鏡17的所述第二電介質(zhì)反射膜16，通過聚光透鏡(未圖示)將來自所述LD發(fā)光器11的激光光線泵激到所述激光晶體14時，因為光在該激光晶體14的所述第一電介質(zhì)反射膜13和所述第二電介質(zhì)反射膜16之間往復，能夠長時間封閉光，所以能夠使光被共振放大。
在由所述激光晶體14的所述第一電介質(zhì)反射膜13和所述凹面鏡17構(gòu)成的所述光共振部10內(nèi)插入所述非線性光學介質(zhì)15。當對該非線性光學介質(zhì)15如激光光線那樣入射強力的相干光時，會發(fā)生將光頻率2倍的二次諧波(SHG)。該二次諧波(SHG)的發(fā)生被稱為SECONDHARMONIC GENERATION。因此，從所述激光振蕩器1射出波長532nm的激光光線。
因為在所述激光振蕩器1中在由所述激光晶體14和所述凹面鏡17構(gòu)成的光共振部10內(nèi)插入所述非線性光學介質(zhì)(下面稱波長變換元件)15，所以所述波長變換元件15被稱為內(nèi)部型SHG，因為變換輸出與激勵光功率的平方成比例，所以具有能夠直接利用光共振器內(nèi)的大的光強度的效果。
在所述波長變換元件15中發(fā)生的二次諧波(以下稱波長變換光)從兩端面射出。該兩端面是所述波長變換元件15的所述凹面鏡17一側(cè)的端面、以及所述波長變換元件15的所述激光晶體14一側(cè)的端面。從所述凹面鏡17一側(cè)的端面射出的波長變換光直接透過所述第二電介質(zhì)反射膜16、所述凹面鏡17而射出。另外，從所述激光晶體14一側(cè)的端面射出的波長變換光透過所述激光晶體14在所述第一電介質(zhì)反射膜13上反射，透過所述激光晶體14、所述波長變換元件15、所述第二電介質(zhì)反射膜16、所述凹面鏡17而射出。
下面說明具備上述激光振蕩器1的激光裝置。
所述LD發(fā)光器11、所述激光器14、所述非線性光學介質(zhì)15、所述凹面鏡17等構(gòu)成為一體化的激光振蕩器1，設置在電子冷凍元件(TEC)等的冷卻器19中。
驅(qū)動裝置2可經(jīng)由輸入輸出部21驅(qū)動控制所述LD發(fā)光器11、所述冷卻器19，設置檢測所述LD發(fā)光器11、所述激光晶體14、所述非線性光學介質(zhì)15的溫度的溫度傳感器22，該溫度傳感器22以及光接收器4經(jīng)由所述輸入輸出部21連接到所述驅(qū)動裝置2上。
此外，圖3中，23是與所述凹面鏡17相對設置的濾波器，該濾波器23濾除從所述激光振蕩器1漏出的不需要的激勵光或基波等的紅外光，僅使SHG光射出。另外，24是殼體，在該殼體24的激光光線射出窗口上設置有光束分割單元3，使其相對于光程具有規(guī)定的角度、例如約10°以下的角度，由所述光束分割單元3反射的監(jiān)視光6入射到所述光接收器4中。
從所述半導體激光器11a射出的激勵光通過所述激光晶體14變換為基本光，進而該基本光由所述非線性光學介質(zhì)15進行波長變換而發(fā)生波長變換光。波長變換光的一部分從所述非線性光學介質(zhì)15的所述第二電介質(zhì)反射膜16一側(cè)的端面直接經(jīng)該第二電介質(zhì)反射膜16進行照射，而波長變換光的剩余部分透過所述激光晶體14在第一電介質(zhì)反射膜13上反射，透過所述非線性光學介質(zhì)15經(jīng)所述第二電介質(zhì)反射膜16進行照射。因為所述激光晶體14有波片作用，所以通過使波長變換光的剩余部分透過所述激光晶體14，從而使射出的波長變換光的剩余部分成為包含P線偏振光成分、S線偏振光成分的橢圓偏振光。
從所述激光振蕩器1射出的波長變換光(激光光線5)的一部分通過所述光束分割單元3反射，由該光束分割單元3反射的所述監(jiān)視光6用所述光接收器4接收，經(jīng)由所述輸入輸出部21向所述驅(qū)動裝置2送出光接收信號。該驅(qū)動裝置2根據(jù)光接收信號經(jīng)由所述輸入輸出部21控制所述LD發(fā)光器11的輸出。另外，通過所述溫度傳感器22檢測該LD發(fā)光器11、所述激光晶體14、所述非線性光學介質(zhì)15各自的溫度，根據(jù)該溫度傳感器22的檢測溫度經(jīng)由所述輸入輸出部21來驅(qū)動控制所述冷卻器19，冷卻所述LD發(fā)光器11、所述激光晶體14、所述非線性光學介質(zhì)15，使它們維持在規(guī)定溫度。
因為所述激光光線5成為橢圓偏振光，另外所述激光晶體14的波片作用根據(jù)該激光晶體14的溫度而變化，所以所述激光光線5的P線偏振光成分、S線偏振光成分的比例也變化。
P線偏振光、S線偏振光分別具有根據(jù)相對于反射面的入射角度而使反射率變化的特性。圖4表示與P線偏振光、S線偏振光的入射角的變化相對應的反射率的變化。從圖4看出，P線偏振光、S線偏振光都是在入射角從0到大約10°時反射率大體恒定。對于S線偏振光，到入射角為90°反射率逐漸增加。對于P線偏振光，到約56°反射率減小，在約56°處反射率大體為0，之后到90°反射率增加。在入射角90°處S線偏振光的反射率和P線偏振光的反射率一致。
在本激光裝置中，為避免在所述激光光線5中混存P線偏振光、S線偏振光的情況下的、在所述光束分割單元3上的反射率的變動，將所述激光光線5對所述光束分割單元3的入射角設定為較小例如具有約10°以下的角度。
在使入射角減小的情況下，所述激光光線5的所述光束分割單元3的表面S1上的反射光6a和背面S2的反射光6b變得容易發(fā)生干涉，所以由于干涉而使全部監(jiān)視光6的反射率變動成為問題。
如上所述，因為在本發(fā)明中將表面S1的反射率R1、背面S2的反射率R2取為R1＜＜R2、或者R1＞＞R2，所以也能夠減低由于干涉引起的總反射率變動，能夠進行高精度的激光光線的輸出控制。
權(quán)利要求
1.一種激光裝置，其根據(jù)分割激光光線得到的監(jiān)視光來控制激光振蕩器的輸出，其中，具有將激光光線反射以將其分割為監(jiān)視光的光束分割單元，設定表面的反射率R1和背面上的反射率R2，使得抑制所述光束分割單元的表面上的反射光和所述光束分割單元的背面上的反射光的干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其中，將所述光束分割單元的表面的反射率R1和所述光束分割單元的背面上的反射率R2設定為R1＜＜R2、或者R1＞＞R2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其中，R1/R2、或者R2/R1為1/3以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其中，所述激光光線包含P線偏振光、S線偏振光，所述激光光線對所述光束分割單元的入射角取為約10°以下。
全文摘要
一種激光裝置，其根據(jù)分割激光光線得到的監(jiān)視光來控制激光振蕩器的輸出，其中，具有將激光光線反射以將其分割為監(jiān)視光的光束分割單元，設定表面的反射率R1和背面上的反射率R2，使得抑制所述光束分割單元的表面上的反射光和所述光束分割單元的背面上的反射光的干涉。
文檔編號G02F1/35GK101017950SQ20061006432
公開日2007年8月15日 申請日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者籾內(nèi)正幸, 后藤義明, 江野泰造 申請人:株式會社拓普康