JP5083306B2 - Wavelength conversion laser device - Google Patents
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Description
本発明は、波長変換レーザ装置に関し、さらに詳しくは、環境温度が変動しても半導体レーザ駆動電流を極小値にするか又は光出力強度を極大値にすることが出来る波長変換レーザ装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion laser device, and more particularly to a wavelength conversion laser device capable of setting a semiconductor laser drive current to a minimum value or a light output intensity to a maximum value even when an environmental temperature varies.
従来、半導体レーザと、偏波保持型光ファイバと、波長変換素子と、偏波保持型光ファイバの温度を一定に制御する温度制御手段とを具備する波長変換レーザ装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wavelength conversion laser device including a semiconductor laser, a polarization maintaining optical fiber, a wavelength conversion element, and a temperature control unit that controls the temperature of the polarization maintaining optical fiber constant is known (for example, , See Patent Document 1).
上記従来の波長変換レーザ装置では、偏波保持型光ファイバの温度を一定に制御することにより、環境温度の影響を抑制している。
しかし、偏波保持型光ファイバの温度を一定に制御しても、偏波保持型光ファイバ以外の部品に対する環境温度の影響があるため環境温度の影響を充分に抑制できず、光出力強度(P)を一定に制御している場合は環境温度の影響によって半導体レーザ駆動電流(I)が増加したり、半導体レーザ駆動電流(I)を一定に制御している場合は環境温度の影響によって光出力強度(P)が減少したりする問題点があった。
そこで、本発明の目的は、環境温度が変動しても半導体レーザ駆動電流(I)を極小値にするか又は光出力強度(P)を極大値にすることが出来る波長変換レーザ装置を提供することにある。
In the conventional wavelength conversion laser device, the influence of the environmental temperature is suppressed by controlling the temperature of the polarization maintaining optical fiber to be constant.
However, even if the temperature of the polarization maintaining optical fiber is controlled to be constant, the influence of the environmental temperature on the components other than the polarization maintaining optical fiber is not sufficiently suppressed, and the light output intensity ( When P) is controlled to be constant, the semiconductor laser drive current (I) increases due to the influence of the environmental temperature. When the semiconductor laser drive current (I) is controlled to be constant, the light is affected by the influence of the environmental temperature. There has been a problem that the output intensity (P) decreases.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a wavelength conversion laser device that can minimize the semiconductor laser drive current (I) or the light output intensity (P) even when the environmental temperature varies. There is.
第1の観点では、本発明は、基本波光を発振する半導体レーザと、前記半導体レーザの出射側で光結合された偏波保持型光ファイバと、前記偏波保持型光ファイバの出射側に配置された波長選択素子と、前記波長選択素子を透過した光を波長変換する波長変換素子と、前記波長変換素子で波長変換された光を分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子によって分岐された光の一つを強度信号Pに変換する光センサと、前記強度信号Pが一定になるように前記半導体レーザの駆動電流Iを制御する駆動電流制御手段とを具備し、前記半導体レーザと前記偏波保持型光ファイバの一部が同一筐体に納められ、前記筐体と前記偏波保持型光ファイバが一つの基板上に配置され、さらに定常運転時の前記駆動電流Iがあらかじめ定められた値以上に増加すると該駆動電流Iが極小値になるように前記基板の温度をチューニングする温度制御手段を具備することを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第1の観点による波長変換レーザ装置では、出力光強度Pが一定になるように半導体レーザの駆動電流Iを制御している状態において、温度制御手段は、半導体レーザの駆動電流Iを監視し、あらかじめ定められた値以上に増加すると、半導体レーザ駆動電流Iが極小値になるように、半導体レーザと偏波保持型光ファイバの一部が納められた筐体および偏波保持型光ファイバが配置された基板の温度チューニングを行う。これにより、環境温度が変動しても、半導体レーザ駆動電流Iを極小値にすることが出来る。
In a first aspect, the present invention relates to a semiconductor laser that oscillates fundamental light, a polarization-maintaining optical fiber that is optically coupled on the emission side of the semiconductor laser, and an emission side of the polarization-maintaining optical fiber. The wavelength selection element, the wavelength conversion element that converts the wavelength of the light that has passed through the wavelength selection element, the optical branching element that branches the light wavelength-converted by the wavelength conversion element, and the optical branching element that is branched An optical sensor that converts one of the lights into an intensity signal P; and a drive current control unit that controls the drive current I of the semiconductor laser so that the intensity signal P is constant. A part of the wave-maintaining optical fiber is housed in the same housing, the housing and the polarization-maintaining optical fiber are arranged on one substrate, and the driving current I during steady operation is predetermined. Increase over value That when the driving current I is to provide a wavelength conversion laser device characterized by comprising a temperature control means for tuning the temperature of the substrate such that the minimum value.
In the wavelength conversion laser device according to the first aspect, in the state where the drive current I of the semiconductor laser is controlled so that the output light intensity P is constant, the temperature control means monitors the drive current I of the semiconductor laser. If the semiconductor laser and the polarization maintaining optical fiber are partly housed in the housing and the polarization maintaining optical fiber, the semiconductor laser driving current I becomes a minimum value when the value exceeds a predetermined value. Tune the temperature of the placed board. Thereby, even if environmental temperature fluctuates, the semiconductor laser drive current I can be minimized.
第2の観点では、本発明は、基本波光を発振する半導体レーザと、前記半導体レーザの出射側で光結合された偏波保持型光ファイバと、前記偏波保持型光ファイバの出射側に配置された波長選択素子と、前記波長選択素子を透過した光を波長変換する波長変換素子と、前記波長変換素子で波長変換された光を分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子によって分岐された光の一つを強度信号Pに変換する光センサと、前記半導体レーザの駆動電流Iを一定に制御する駆動電流制御手段とを具備し、前記半導体レーザと前記偏波保持型光ファイバの一部が同一筐体に納められ、前記筐体と前記偏波保持型光ファイバが一つの基板上に配置され、さらに定常運転時の前記強度信号Pがあらかじめ定められた値以上に減少すると該強度信号Pが極大値になるように前記基板の温度をチューニングする温度制御手段を具備することを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第2の観点による波長変換レーザ装置では、半導体レーザ駆動電流Iが一定になるように制御している状態において、温度制御手段は、出力光強度Pを監視し、あらかじめ定められた値以上に減少すると、出力光強度Pが極大値になるように、半導体レーザと偏波保持型光ファイバの一部が納められた筐体および偏波保持型光ファイバが配置された基板の温度チューニングを行う。これにより、環境温度が変動しても、出力光の強度を極大値にすることが出来る。
In a second aspect, the present invention relates to a semiconductor laser that oscillates fundamental light, a polarization maintaining optical fiber that is optically coupled on the output side of the semiconductor laser, and an output side of the polarization maintaining optical fiber. The wavelength selection element, the wavelength conversion element that converts the wavelength of the light that has passed through the wavelength selection element, the optical branching element that branches the light wavelength-converted by the wavelength conversion element, and the optical branching element that is branched An optical sensor that converts one of the lights into an intensity signal P, and a drive current control unit that controls the drive current I of the semiconductor laser to be constant, and a part of the semiconductor laser and the polarization maintaining optical fiber Are housed in the same housing, the housing and the polarization maintaining optical fiber are arranged on one substrate, and when the intensity signal P during steady operation is reduced to a predetermined value or more, the intensity signal P is the maximum value To provide a wavelength conversion laser device characterized by comprising a temperature control means for tuning the temperature of the substrate such that.
In the wavelength conversion laser device according to the second aspect, in the state where the semiconductor laser drive current I is controlled to be constant, the temperature control means monitors the output light intensity P and exceeds a predetermined value. As the output light intensity P decreases, the temperature tuning of the housing in which the semiconductor laser and a part of the polarization maintaining optical fiber are housed and the substrate on which the polarization maintaining optical fiber is disposed are performed so that the output light intensity P becomes a maximum value. . Thereby, even if environmental temperature changes, the intensity | strength of output light can be made into the maximum value.
第3の観点では、本発明は、前記第1または第2の観点による波長変換レーザ装置において、前記基板上に前記波長選択素子を配置したことを特徴とする波長変換レーザ装置を提供する。
上記第3の観点による波長変換レーザ装置では、波長選択素子を基板上に配置するため、波長選択素子の温度をも含めて、温度チューニングを行うことが出来る。
In a third aspect, the present invention provides a wavelength conversion laser device characterized in that, in the wavelength conversion laser device according to the first or second aspect, the wavelength selection element is disposed on the substrate.
In the wavelength conversion laser device according to the third aspect, since the wavelength selection element is disposed on the substrate, temperature tuning including the temperature of the wavelength selection element can be performed.
本発明の波長変換レーザ装置によれば、環境温度が変動しても、半導体レーザ駆動電流(I)を極小値にするか、又は、光出力強度(P)を極大値にすることが出来る。 According to the wavelength conversion laser device of the present invention, the semiconductor laser drive current (I) can be minimized or the light output intensity (P) can be maximized even when the environmental temperature varies.
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
−実施例1−
図1は、実施例1に係る波長変換レーザ装置100を示す説明図である。
この波長変換レーザ装置100において、基本波光を発振する半導体レーザ1の後端面は高反射率コートが施され、前端面は低反射率コートが施されている。
半導体レーザ1の前面を出射した光は、最適な状態で偏波保持型光ファイバ2に結合される。
Example 1
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a wavelength conversion laser device 100 according to the first embodiment.
In this wavelength conversion laser device 100, the rear end surface of the
The light emitted from the front surface of the
半導体レーザ1と偏波保持型光ファイバ2の導光部は筐体17内に収められ、偏波保持型光ファイバ2は筐体17の内部で保持される。
The light guides of the
偏波保持型光ファイバ2の終端部3を出射した光は、レンズ4aによって所望のビームに変換され、波長選択素子5に導かれる。
The light emitted from the
波長選択素子5は、第一選択波長の光の一部を選択的に反射し、これが再び偏波保持型光ファイバ2を通って半導体レーザ1に帰還される。
この帰還によって、半導体レーザ1は波長選択素子5の反射中心波長の近傍で発振を開始する。
The
By this feedback, the
波長選択素子5を透過した光は、レンズ4bで所望のビームに変換され、波長変換素子6によって波長が変換される。
The light transmitted through the
波長変換された光は、波長分岐素子8によって、その一部が光センサ9に導光され、強度信号Pに変換される。
A part of the wavelength-converted light is guided to the
制御器11は、強度信号Pが一定値Poになるような制御を行うことで、出射される波長変換光の光出力を一定強度に保つ。 The controller 11 performs control such that the intensity signal P becomes a constant value Po, thereby maintaining the light output of the emitted wavelength converted light at a constant intensity.
筐体17と偏波保持型光ファイバ2と波長選択素子5は、同一の基板10上に配置されている。
The
半導体レーザ1は、サーモモジュール7aによって温度制御される。
制御器11は、半導体レーザ1の温度Taを、波長選択素子5による波長の引き込みが安定に行われる温度範囲に設定する。
The temperature of the
The controller 11 sets the temperature Ta of the
基板10は、サーモモジュール7bによって温度制御される。
制御器11は、基板10の温度Tbを、波長変換素子5に入射する偏波面の消光比が最大になる温度すなわち駆動電流Iが極小値になる温度に設定する。そして、定常運転時の駆動電流Iを監視し、あらかじめ定められた値ΔI以上に増加すると、駆動電流Iが極小値になる温度に再設定する。この基板温度制御処理については図3を参照して後述する。
The temperature of the
The controller 11 sets the temperature Tb of the
波長変換素子6は、サーモモジュール7cによって温度制御される。
制御器11は、波長変換素子6の温度Tcを、波長選択素子5によって選択された波長の光を最も効率よく波長変換する温度に設定する。
The
The controller 11 sets the temperature Tc of the
制御器11以外の部品は、シャーシ18に収容される。
シャーシ18が置かれた環境温度をTsとする。
Components other than the controller 11 are accommodated in the
Let Ts be the environmental temperature at which the
図2の(a)は、環境温度Ts=TA(例えば0℃)における基板温度Tbの変化に対する駆動電流Iの変化を示すグラフである。
環境温度Ts=TAでは、基板温度Tb=T3(例えば30℃)とすれば駆動電流Iを極小値I1にすることが出来る。
図2の(b)は、環境温度Ts=TB(例えば20℃)における基板温度Tbの変化に対する駆動電流Iの変化を示すグラフである。
環境温度Ts=TBでは、基板温度Tb=T2(例えば28℃)とすれば駆動電流Iを極小値I1にすることが出来る。
図2の(c)は、環境温度Ts=TC(例えば50℃)における基板温度Tbの変化に対する駆動電流Iの変化を示すグラフである。
環境温度Ts=TCでは、基板温度Tb=T1(例えば24℃)とすれば駆動電流Iを極小値I1にすることが出来る。
FIG. 2A is a graph showing the change in the drive current I with respect to the change in the substrate temperature Tb at the environmental temperature Ts = TA (for example, 0 ° C.).
At the environmental temperature Ts = TA, the drive current I can be set to the minimum value I1 if the substrate temperature Tb = T3 (for example, 30 ° C.).
FIG. 2B is a graph showing a change in the drive current I with respect to a change in the substrate temperature Tb at the environmental temperature Ts = TB (for example, 20 ° C.).
At the environmental temperature Ts = TB, the drive current I can be set to the minimum value I1 if the substrate temperature Tb = T2 (for example, 28 ° C.).
FIG. 2C is a graph showing the change of the drive current I with respect to the change of the substrate temperature Tb at the environmental temperature Ts = TC (for example, 50 ° C.).
At the environmental temperature Ts = TC, the drive current I can be set to the minimum value I1 if the substrate temperature Tb = T1 (for example, 24 ° C.).
図3は、基板温度制御処理を示すフロー図である。
ステップR1では、制御器11は、所定温度範囲(例えば10℃〜40℃)内で基板温度Tbを変化させて駆動電流Iが極小値になる基板温度Tbに設定する。
ステップR2では、駆動電流Iを、定常運転時の駆動電流値として記憶する。
ステップR3では、記憶した駆動電流Iよりも現在の駆動電流IがΔI以上増加したならステップR1に戻る。
FIG. 3 is a flowchart showing the substrate temperature control process.
In Step R1, the controller 11 changes the substrate temperature Tb within a predetermined temperature range (for example, 10 ° C. to 40 ° C.) to set the substrate temperature Tb at which the drive current I becomes a minimum value.
In step R2, the drive current I is stored as a drive current value during steady operation.
In step R3, if the current drive current I increases by ΔI or more than the stored drive current I, the process returns to step R1.
図4は、基板温度制御処理による効果を示す説明図である。
図4の(a)に示すように、制御器11は、強度信号Pが一定値Poになるように制御を行っている。
図4の(d)に示すように、環境温度Tsが変動したものとする。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the effect of the substrate temperature control process.
As shown in FIG. 4A, the controller 11 performs control so that the intensity signal P becomes a constant value Po.
Assume that the environmental temperature Ts fluctuates as shown in FIG.
図4の(c)に示すように、環境温度Ts=TAのとき、制御器11は基板温度Tb=T3とする。図4の(b)に示すように、駆動電流I=I1となる(図2のステップR1,R2)。
時刻t1から環境温度Tsが上昇し始めると、強度信号Pを一定値Poに保つために駆動電流Iが増加し始める。時刻t2で、駆動電流Iの増加がΔIになると、制御器11は駆動電流Iを極小値I1に戻すように基板温度Tbを再設定する(図2のステップR3,R1)。制御器11は、環境温度Tsが変化している間、基板温度Tbの再設定を頻繁に行う。
図4の(c)に示すように、時刻t3になって環境温度Ts=TBで安定すると、制御器11は基板温度Tb=T2とする。図4の(b)に示すように、駆動電流I=I1となる。
As shown in FIG. 4C, when the environmental temperature Ts = TA, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T3. As shown in FIG. 4B, the drive current I = I1 (steps R1 and R2 in FIG. 2).
When the environmental temperature Ts starts to rise from time t1, the drive current I starts to increase in order to keep the intensity signal P at a constant value Po. When the increase in drive current I reaches ΔI at time t2, the controller 11 resets the substrate temperature Tb so as to return the drive current I to the minimum value I1 (steps R3 and R1 in FIG. 2). The controller 11 frequently resets the substrate temperature Tb while the environmental temperature Ts is changing.
As shown in FIG. 4C, when the ambient temperature Ts = TB is stabilized at time t3, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T2. As shown in FIG. 4B, the drive current I = I1.
同様に、時刻t4からt6まで環境温度Tsが変化している間、制御器11は基板温度Tbの再設定を頻繁に行う。時刻t6になって環境温度Ts=TCで安定すると、制御器11は基板温度Tb=T1とし、駆動電流I=I1となる。
同様に、時刻t7からt9まで環境温度Tsが変化している間、制御器11は基板温度Tbの再設定を頻繁に行う。時刻t9になって環境温度Ts=TBで安定すると、制御器11は基板温度Tb=T2とし、駆動電流I=I1となる。
Similarly, while the environmental temperature Ts changes from time t4 to t6, the controller 11 frequently resets the substrate temperature Tb. When the ambient temperature Ts = TC is stabilized at time t6, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T1 and the drive current I = I1.
Similarly, while the environmental temperature Ts is changing from time t7 to t9, the controller 11 frequently resets the substrate temperature Tb. When the ambient temperature Ts = TB is stabilized at time t9, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T2 and the drive current I = I1.
実施例1の波長変換レーザ装置100によれば次の効果が得られる。
(1)駆動電流Iが定常値からΔI以上増加する毎に温度チューニングが行われるため、駆動電流Iの定常値を極小にすることが出来る。換言すると、環境温度Tsの変化による基本波消光比の低下を温度チューニングにより吸収し、半導体レーザ1の駆動電流Iの増加を抑制することが出来る。
(2)半導体レーザ1の駆動電流Iが上限値Imaxに達することがないため、出力低下を生じない。
According to the wavelength conversion laser device 100 of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the temperature tuning is performed every time the drive current I increases from the steady value by ΔI or more, the steady value of the drive current I can be minimized. In other words, a decrease in the fundamental wave extinction ratio due to a change in the environmental temperature Ts can be absorbed by temperature tuning, and an increase in the drive current I of the
(2) Since the drive current I of the
−比較例1−
図5は、(c)に示すように基板温度Tb=T3に保つ制御を行った場合を示す説明図である。
図5の(a)に示すように、制御器11は、強度信号Pが一定値Poになるように制御を行っている。
図5の(d)に示すように、環境温度Tsが変動したものとする。
-Comparative Example 1-
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where control is performed to maintain the substrate temperature Tb = T3 as shown in FIG.
As shown in FIG. 5A, the controller 11 performs control so that the intensity signal P becomes a constant value Po.
Assume that the environmental temperature Ts fluctuates as shown in FIG.
図5の(b)に示すように、環境温度Ts=TAのとき、駆動電流I=I1となる。
時刻t1から環境温度Tsが上昇し始めると、強度信号Pを一定値Poに保つために駆動電流Iが増加し始める。
時刻t3になって環境温度Ts=TBで安定すると、駆動電流I=I2となる。
時刻t4から環境温度Tsが上昇し始めると、強度信号Pを一定値Poに保つために駆動電流Iが増加し始める。
時刻t5になると、駆動電流I=Imax(上限値)に達し、これ以上は駆動電流Iを増やすことが出来ない。このため、強度信号Pを一定値Poに保つことが出来ず、強度信号Pは低下してしまう。
時刻t7から環境温度Tsが下降し、時刻t8になると、駆動電流I=Imaxで強度信号Pを一定値Poに保つことが出来るようになる。
時刻t9になって環境温度Ts=TBで安定すると、駆動電流I=I2となる。
As shown in FIG. 5B, when the environmental temperature Ts = TA, the drive current I = I1.
When the environmental temperature Ts starts to rise from time t1, the drive current I starts to increase in order to keep the intensity signal P at a constant value Po.
When the ambient temperature Ts = TB is stabilized at the time t3, the drive current I = I2.
When the environmental temperature Ts starts to rise from time t4, the drive current I starts to increase in order to keep the intensity signal P at a constant value Po.
At time t5, the drive current I = Imax (upper limit) is reached, and the drive current I cannot be increased beyond this. For this reason, the intensity signal P cannot be maintained at the constant value Po, and the intensity signal P is lowered.
When the environmental temperature Ts decreases from time t7 and reaches time t8, the intensity signal P can be maintained at a constant value Po with the drive current I = Imax.
When the ambient temperature Ts = TB is stabilized at time t9, the drive current I = I2.
比較例1のような基板温度一定制御では、次のようになる。
(1)環境温度Tsの変化による基本波消光比の低下により、半導体レーザ1の駆動電流Iが増加する。
(2)半導体レーザ1の駆動電流Iが上限値Imaxに達することがあるため、出力低下を生じることがある。
In the constant substrate temperature control as in Comparative Example 1, the operation is as follows.
(1) The drive current I of the
(2) Since the drive current I of the
−実施例2−
図6は、実施例2に係る波長変換レーザ装置200を示す説明図である。
この波長変換レーザ装置200において、基本波光を発振する半導体レーザ1の後端面は高反射率コートが施され、前端面は低反射率コートが施されている。
半導体レーザ1の前面を出射した光は、最適な状態で偏波保持型光ファイバ2に結合される。
-Example 2-
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the wavelength conversion laser device 200 according to the second embodiment.
In this wavelength conversion laser device 200, the rear end surface of the
The light emitted from the front surface of the
半導体レーザ1と偏波保持型光ファイバ2の導光部は筐体17内に収められ、偏波保持型光ファイバ2は筐体17の内部で保持される。
The light guides of the
偏波保持型光ファイバ2の終端部3を出射した光は、レンズ4aによって所望のビームに変換され、波長選択素子5に導かれる。
The light emitted from the
波長選択素子5は、第一選択波長の光の一部を選択的に反射し、これが再び偏波保持型光ファイバ2を通って半導体レーザ1に帰還される。
この帰還によって、半導体レーザ1は波長選択素子5の反射中心波長の近傍で発振を開始する。
The
By this feedback, the
波長選択素子5を透過した光は、レンズ4bで所望のビームに変換され、波長変換素子6によって波長が変換される。
The light transmitted through the
波長変換された光は、波長分岐素子8によって、その一部が光センサ9に導光され、強度信号Pに変換される。
A part of the wavelength-converted light is guided to the
制御器11は、半導体レーザ1の駆動電流Iが一定値Ioになるように制御を行っている。
The controller 11 performs control so that the drive current I of the
筐体17と偏波保持型光ファイバ2と波長選択素子5は、同一の基板10上に配置されている。
The
半導体レーザ1は、サーモモジュール7aによって温度制御される。
制御器11は、半導体レーザ1の温度Taを、波長選択素子5による波長の引き込みが安定に行われる温度範囲に設定する。
The temperature of the
The controller 11 sets the temperature Ta of the
基板10は、サーモモジュール7bによって温度制御される。
制御器11は、基板10の温度Tbを、波長変換素子5に入射する偏波面の消光比が最大になる温度すなわち駆動電流Iが極小値になる温度に設定する。そして、定常運転時の強度信号Pを監視し、あらかじめ定められた値ΔP以上に減少すると、強度信号Pが極大値になる温度に再設定する。この基板温度制御処理については図8を参照して後述する。
The temperature of the
The controller 11 sets the temperature Tb of the
波長変換素子6は、サーモモジュール7cによって温度制御される。
制御器11は、波長変換素子6の温度Tcを、波長選択素子5によって選択された波長の光を最も効率よく波長変換する温度に設定する。
The
The controller 11 sets the temperature Tc of the
制御器11以外の部品は、シャーシ18に収容される。
シャーシ18が置かれた環境温度をTsとする。
Components other than the controller 11 are accommodated in the
Let Ts be the environmental temperature at which the
図7の(a)は、環境温度Ts=TA(例えば0℃)における基板温度Tbの変化に対する強度信号Pの変化を示すグラフである。
環境温度Ts=TAでは、基板温度Tb=T3(例えば30℃)とすれば強度信号Pを極大値P1にすることが出来る。
図7の(b)は、環境温度Ts=TB(例えば20℃)における基板温度Tbの変化に対する強度信号Pの変化を示すグラフである。
環境温度Ts=TBでは、基板温度Tb=T2(例えば28℃)とすれば強度信号Pを極大値P1にすることが出来る。
図7の(c)は、環境温度Ts=TC(例えば50℃)における基板温度Tbの変化に対する強度信号Pの変化を示すグラフである。
環境温度Ts=TCでは、基板温度Tb=T1(例えば24℃)とすれば強度信号Pを極大値P1にすることが出来る。
FIG. 7A is a graph showing the change of the intensity signal P with respect to the change of the substrate temperature Tb at the environmental temperature Ts = TA (for example, 0 ° C.).
At the environmental temperature Ts = TA, the intensity signal P can be set to the maximum value P1 if the substrate temperature Tb = T3 (for example, 30 ° C.).
FIG. 7B is a graph showing the change in the intensity signal P with respect to the change in the substrate temperature Tb at the environmental temperature Ts = TB (for example, 20 ° C.).
At the environmental temperature Ts = TB, the intensity signal P can be set to the maximum value P1 if the substrate temperature Tb = T2 (for example, 28 ° C.).
FIG. 7C is a graph showing the change of the intensity signal P with respect to the change of the substrate temperature Tb at the environmental temperature Ts = TC (for example, 50 ° C.).
At the environmental temperature Ts = TC, the intensity signal P can be set to the maximum value P1 if the substrate temperature Tb = T1 (for example, 24 ° C.).
図8は、基板温度制御処理を示すフロー図である。
ステップS1では、制御器11は、所定温度範囲(例えば10℃〜40℃)内で基板温度Tbを変化させて強度信号Pが極大値になる基板温度Tbに設定する。
ステップS2では、強度信号Pを、定常運転時の強度信号値として記憶する。
ステップS3では、記憶した強度信号Pよりも現在の強度信号PがΔP以上減少したならステップS1に戻る。
FIG. 8 is a flowchart showing the substrate temperature control process.
In step S1, the controller 11 changes the substrate temperature Tb within a predetermined temperature range (for example, 10 ° C. to 40 ° C.) to set the substrate temperature Tb at which the intensity signal P becomes a maximum value.
In step S2, the intensity signal P is stored as an intensity signal value during steady operation.
In step S3, if the current intensity signal P decreases by ΔP or more from the stored intensity signal P, the process returns to step S1.
図9は、基板温度制御処理による効果を示す説明図である。
図9の(a)に示すように、制御器11は、駆動電流Iが一定値Ioになるように制御を行っている。
図9の(d)に示すように、環境温度Tsが変動したものとする。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the effect of the substrate temperature control process.
As shown in FIG. 9A, the controller 11 performs control so that the drive current I becomes a constant value Io.
Assume that the environmental temperature Ts fluctuates as shown in FIG.
図9の(c)に示すように、環境温度Ts=TAのとき、制御器11は基板温度Tb=T3とする。図9の(b)に示すように、強度信号P=P1となる(図8のステップS1,S2)。
時刻t1から環境温度Tsが上昇し始めると、駆動電流Iを一定値Ioに保っているために強度信号Pが減少し始める。時刻t2で、強度信号Pの減少がΔPになると、制御器11は強度信号Pを極大値P1に戻すように基板温度Tbを再設定する(図8のステップS3,S1)。制御器11は、環境温度Tsが変化している間、基板温度Tbの再設定を頻繁に行う。
図9の(c)に示すように、時刻t3になって環境温度Ts=TBで安定すると、制御器11は基板温度Tb=T2とする。図9の(b)に示すように、強度信号P=P1となる。
As shown in FIG. 9C, when the environmental temperature Ts = TA, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T3. As shown in FIG. 9B, the intensity signal P = P1 (steps S1 and S2 in FIG. 8).
When the environmental temperature Ts starts to rise from time t1, the intensity signal P starts to decrease because the drive current I is kept at the constant value Io. When the decrease in the intensity signal P reaches ΔP at time t2, the controller 11 resets the substrate temperature Tb so as to return the intensity signal P to the maximum value P1 (steps S3 and S1 in FIG. 8). The controller 11 frequently resets the substrate temperature Tb while the environmental temperature Ts is changing.
As shown in FIG. 9C, when the ambient temperature Ts = TB is stabilized at time t3, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T2. As shown in FIG. 9B, the intensity signal P = P1.
同様に、時刻t4からt6まで環境温度Tsが変化している間、制御器11は基板温度Tbの再設定を頻繁に行う。時刻t6になって環境温度Ts=TCで安定すると、制御器11は基板温度Tb=T1とし、強度信号P=P1となる。
同様に、時刻t7からt9まで環境温度Tsが変化している間、制御器11は基板温度Tbの再設定を頻繁に行う。時刻t9になって環境温度Ts=TBで安定すると、制御器11は基板温度Tb=T2とし、強度信号P=P1となる。
Similarly, while the environmental temperature Ts changes from time t4 to t6, the controller 11 frequently resets the substrate temperature Tb. When the ambient temperature Ts = TC is stabilized at time t6, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T1, and the intensity signal P = P1.
Similarly, while the environmental temperature Ts is changing from time t7 to t9, the controller 11 frequently resets the substrate temperature Tb. When the ambient temperature Ts = TB is stabilized at time t9, the controller 11 sets the substrate temperature Tb = T2 and the intensity signal P = P1.
実施例2の波長変換レーザ装置200によれば次の効果が得られる。
(1)強度信号Pが定常値からΔP以上減少する毎に温度チューニングが行われるため、強度信号Pの定常値を極大にすることが出来る。換言すると、環境温度Tsの変化による基本波消光比の低下を温度チューニングにより吸収し、強度信号Pの減少を抑制することが出来る。
According to the wavelength conversion laser device 200 of the second embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since the temperature tuning is performed each time the intensity signal P decreases by ΔP or more from the steady value, the steady value of the intensity signal P can be maximized. In other words, the decrease in the fundamental signal extinction ratio due to the change in the environmental temperature Ts can be absorbed by the temperature tuning, and the decrease in the intensity signal P can be suppressed.
−比較例2−
図10は、(c)に示すように基板温度Tb=T3に保つ制御を行った場合を示す説明図である。
図10の(a)に示すように、制御器11は、駆動電流Iが一定値Ioになるように制御を行っている。
図10の(d)に示すように、環境温度Tsが変動したものとする。
-Comparative Example 2-
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a case where control for maintaining the substrate temperature Tb = T3 is performed as shown in FIG.
As shown in FIG. 10A, the controller 11 performs control so that the drive current I becomes a constant value Io.
Assume that the environmental temperature Ts fluctuates as shown in FIG.
図10の(b)に示すように、環境温度Ts=TAのとき、強度信号P=P1となる。
時刻t1から環境温度Tsが上昇し始めると、駆動電流Iを一定値Ioに保っているために強度信号Pが減少し始める。
時刻t3になって環境温度Ts=TBで安定すると、強度信号P=P2となる。
時刻t4から環境温度Tsが上昇し始めると、駆動電流Iを一定値Ioに保っているために強度信号Pが減少し始める。
時刻t6になって環境温度Ts=TCで安定すると、強度信号P=P3となる。
時刻t7から環境温度Tsが下降し始めると、駆動電流Iを一定値Ioに保っているために強度信号Pが増加し始める。
時刻t9になって環境温度Ts=TBで安定すると、強度信号P=P2となる。
As shown in FIG. 10B, when the environmental temperature Ts = TA, the intensity signal P = P1.
When the environmental temperature Ts starts to rise from time t1, the intensity signal P starts to decrease because the drive current I is kept at the constant value Io.
When the ambient temperature Ts = TB is stabilized at the time t3, the intensity signal P = P2.
When the ambient temperature Ts starts to increase from time t4, the intensity signal P starts to decrease because the drive current I is kept at the constant value Io.
When the ambient temperature Ts = TC is stabilized at time t6, the intensity signal P = P3.
When the environmental temperature Ts starts to decrease from time t7, the intensity signal P starts to increase because the drive current I is maintained at the constant value Io.
When the ambient temperature Ts = TB is stabilized at time t9, the intensity signal P = P2.
比較例2のような基板温度一定制御では、環境温度Tsの変化による基本波消光比の低下により、強度信号Pが減少する。 In the constant substrate temperature control as in Comparative Example 2, the intensity signal P decreases due to a decrease in the fundamental wave extinction ratio due to a change in the environmental temperature Ts.
−実施例3−
実施例1,実施例2における基板10の温度チューニングと同様に、半導体レーザ1の温度チューニングや、波長変換素子6の温度チューニングを行ってもよい。
Example 3
Similar to the temperature tuning of the
−実施例4−
波長選択素子5に専用のサーモモジュールを設けて、実施例1,実施例2における基板10の温度チューニングと同様に、波長選択素子5の温度チューニングを行ってもよい。
Example 4
The
本発明の波長変換レーザ装置は、バイオエンジニアリング分野や計測分野で利用できる。 The wavelength conversion laser device of the present invention can be used in the bioengineering field and the measurement field.
1 半導体レーザ
2 偏波保持型光ファイバ
5 波長選択素子
6 波長変換素子
7a,7b,7c サーモモジュール
8 光分岐素子
9 光センサ
10 基板
11 制御器
17 筐体
18 シャーシ
100,200 波長変換レーザ装置
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