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公開番号2025070448
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180766
出願日2023-10-20
発明の名称レーザ装置およびその制御方法
出願人古河電気工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01S 5/0687 20060101AFI20250424BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】レーザ発振の周波数切替時間を短縮する。
【解決手段】レーザ装置は、第1周波数フィルタを加熱する第1ヒータと、第2周波数フィルタを加熱する第2ヒータとを有して第1周波数フィルタおよび第2周波数フィルタによるバーニア効果に従ってレーザ発振の周波数が変化するレーザ光源部と、温度調節器と、温度センサと、第1および第2ヒータのそれぞれに電力を供給する電力制御部と、温度センサが検出した温度に応じてレーザ光源部の温度を一定の範囲に制御する温度制御部と、を有する制御部と、を備え、制御部は、レーザ発振の目標周波数を取得し、電力制御部は、目標周波数に応じて第1および第2ヒータのそれぞれに対して設定された電力の電気特性の初期設定値と、温度センサが検出した温度に基づいて第1ヒータおよび第2ヒータのそれぞれに対して決定された補正値と、に応じた補正電力を、第1および第2ヒータのそれぞれに供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力する光の周波数に対して透過率または反射率が変化する第１応答特性を有する第１周波数フィルタと、前記第１周波数フィルタを加熱して前記第１応答特性を変化させる第１ヒータと、入力する光の周波数に対して透過率または反射率が変化する第２応答特性であって前記第１応答特性とは異なる第２応答特性を有する第２周波数フィルタと、前記第２周波数フィルタを加熱して前記第２応答特性を変化させる第２ヒータと、を有し、前記第１周波数フィルタおよび前記第２周波数フィルタによるバーニア効果に従ってレーザ発振の周波数が変化するレーザ光源部と、
前記レーザ光源部に熱的に接続された温度調節器と、
前記レーザ光源部または該レーザ光源部の近傍に設けられた温度センサと、
前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに電力を供給する電力制御部と、前記温度センサが検出した温度に応じた制御量を前記温度調節器に供給することによって前記レーザ光源部の温度を所定の範囲に制御する温度制御部と、を有する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記レーザ発振の目標周波数を取得し、
前記電力制御部は、前記目標周波数に応じて前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して設定された前記電力の電気特性の初期設定値と、前記温度センサが検出した温度に基づいて前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して決定された、前記初期設定値に対する補正値と、に応じた補正電力を、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに供給する
レーザ装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して設定された補正係数と、前記温度センサが検出した温度とに基づいて、前記補正値を決定する
請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記目標周波数と、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して周波数毎に設定された補正係数と、前記温度センサが検出した温度とに基づいて、前記補正値を決定する
請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記初期設定値および前記補正値は、電力値である
請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記初期設定値および前記補正値は、電流値または電圧値である
請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記目標周波数に応じて前記レーザ光源部におけるレーザ発振の周波数を変更した後に所定の収束条件を満たすと判定した場合は、前記初期設定値と前記補正値とに応じた電力の供給を終了する
請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記所定の収束条件とは、前記温度センサが検出した温度と、基準温度との差が所定値以下となることである
請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記所定の収束条件とは、前記温度センサが検出した温度の時間変化が所定値以下となることである
請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項９】
入力する光の周波数に対して透過率または反射率が変化する第１応答特性を有する第１周波数フィルタと、前記第１周波数フィルタを加熱して前記第１応答特性を変化させる第１ヒータと、入力する光の周波数に対して透過率または反射率が変化する第２応答特性であって前記第１応答特性とは異なる第２応答特性を有する第２周波数フィルタと、前記第２周波数フィルタを加熱して前記第２応答特性を変化させる第２ヒータと、を有し、前記第１周波数フィルタおよび前記第２周波数フィルタによるバーニア効果に従ってレーザ発振の周波数が変化するレーザ光源部と、
前記レーザ光源部に熱的に接続された温度調節器と、
前記レーザ光源部または該レーザ光源部の近傍に設けられた温度センサと、
前記温度センサが検出した温度に応じた制御量を前記温度調節器に供給することによって前記レーザ光源部の温度を所定の範囲に制御する温度制御部と、
を備えるレーザ装置の制御方法であって、
前記レーザ発振の目標周波数を取得するステップと、
前記温度センサが検出した温度を取得するステップと、
前記目標周波数に応じて前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して設定された電力の電気特性の初期設定値と、前記取得した温度に基づいて前記第１ヒータと前記第２ヒータのそれぞれに対して決定された、前記初期設定値に対する補正値と、に応じた補正電力を、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに供給するステップと、
を備えるレーザ装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置およびその制御方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザ装置において、入力する光の周波数に対して周期的な応答特性（透過特性または反射特性）を有する周波数フィルタを用いて、バーニア効果に従ってレーザ発振の周波数を変化させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、周波数フィルタがサンプルドグレーティング分布反射領域（ＳＧ－ＤＲ領域）であり、２つのＳＧ－ＤＲ領域の反射ピークが重なった周波数にてレーザ発振が起こる。レーザ発振の周波数を変更する場合は、ヒータで加熱してＳＧ－ＤＲ領域の温度を変更することによってＳＧ－ＤＲ領域の反射ピーク波長（周波数）を変化させる。これにより、２つのＳＧ－ＤＲ領域の反射ピークが重なる周波数が変更され、変更された周波数にてレーザ発振が起こる。このような２つの周波数フィルタの重なりの状態は、スーパーモードと呼ばれる場合がある。また、以下では、周波数の変更を周波数の切り替えと記載する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５３０３５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周波数フィルタの加熱のためにヒータから放出された熱の大部分は、周波数フィルタの温度を局所的に変化させるのに使用され、周波数フィルタの熱応答は数十μｓの時間で完了する。しかし、ヒータから放出された熱の一部は周波数フィルタが載置された基部の温度を変化させることにも使われる場合がある。このような場合、基部の熱応答が完了するまでは数百ｍｓ以上かかる場合がある。したがって、意図したヒータの加熱によって周波数フィルタの応答特性の変更が数十μｓで完了した後も、数百ｍｓの間は周波数フィルタの温度が緩やかに変化し続ける場合がある。その結果、スーパーモードの周波数も緩やかに変化し続け、安定しない。このようなスーパーモードの周波数が安定しない状態では、変更した後のレーザ発振周波数を一定に制御する周波数一定制御を開始することが困難であったり、出力するレーザ光のＳＭＳＲ（サイドモード抑制比）が劣化したりする。そのため、公知技術では、レーザ発振の周波数を切り替える場合、基部の温度が十分に安定してスーパーモードの周波数が安定するまで待ってから周波数一定制御を開始する必要があるので、周波数切替時間を律速する要因となっている。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ発振の周波数切替時間を短縮できるレーザ装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、入力する光の周波数に対して透過率または反射率が変化する第１応答特性を有する第１周波数フィルタと、前記第１周波数フィルタを加熱して前記第１応答特性を変化させる第１ヒータと、入力する光の周波数に対して透過率または反射率が変化する第２応答特性であって前記第１応答特性とは異なる第２応答特性を有する第２周波数フィルタと、前記第２周波数フィルタを加熱して前記第２応答特性を変化させる第２ヒータと、を有し、前記第１周波数フィルタおよび前記第２周波数フィルタによるバーニア効果に従ってレーザ発振の周波数が変化するレーザ光源部と、前記レーザ光源部に熱的に接続された温度調節器と、前記レーザ光源部または該レーザ光源部の近傍に設けられた温度センサと、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに電力を供給する電力制御部と、前記温度センサが検出した温度に応じて制御量を前記温度調節器に供給することによって前記レーザ光源部の温度を一定の範囲に制御する温度制御部と、を有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記レーザ発振の目標周波数を取得し、前記電力制御部は、前記目標周波数に応じて前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して設定された前記電力の電気特性の初期設定値と、前記温度センサが検出した温度に基づいて前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して決定された、前記初期設定値に対する補正値と、に応じた補正電力を、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに供給するレーザ装置である。
【０００７】
前記制御部は、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して設定された補正係数と、前記温度センサが検出した温度とに基づいて、前記補正値を決定してもよい。
【０００８】
前記制御部は、前記目標周波数と、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータのそれぞれに対して周波数毎に設定された補正係数と、前記温度センサが検出した温度とに基づいて、前記補正値を決定してもよい。
【０００９】
前記初期設定値および前記補正値は、電力値であってもよい。
【００１０】
前記初期設定値および前記補正値は、電流値または電圧値であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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