[发明专利]光学装置、光学装置的调整方法及存储了程序的存储媒体

说明书

存储了程序的存储媒体

本发明涉及具有调整光学单元和光学元件的调整装置的光学装置，所述光学单元包含某个光学元件的调整将影响其他光学元件的调整结果的多个光学元件，涉及其调整方法及保存执行该调整方法程序的存储媒体，作为使用被调整的光学单元的光学装置，其又涉及激光、波面控制器以及望远镜。

作为提高利用光学装置实现的功能的状态使之达到规定目标值的方法，传统上采用：(1)利用熟练人员进行光学元件的调整；(2)采用高精度的光学元件。

但是，在(1)的利用熟练人员调整光学元件的方法中，需要在设置该光学装置的场所进行调整，如果调整一个光学元件，则需要调整相关连的其他光学元件，在调整时间上需要很多的时间。而且，有时即使是熟练人员也未必能获得良好的调整效果，同时也无法客观地判断光学装置的调整结果是否为最佳。此外，还存在因需要熟练人员而存在的调整成本高的问题。

为了确实减小上述(1)中的利用熟练人员调整光学元件带来的负担，可以使用(2)中的采用高精度光学元件的方法。但高精度光学元件一般很贵，且存在难以稳定地供货的问题，从而也使光学装置的制造变得困难。

因此，传统的方法存在有光学装置的制造成本高，需要由熟练人员进行调整且调整时间较长的缺点。

在上述调整方法中，一般认为如果可以自动地调整则无需熟练人员且可高效，但是，在(1)的调整之处的调整中，一般地如图2所示，由于对调整之处光学元件的功能的影响对每一个调整之处不是独立的，所以，自动调整非常困难，在其调整中仍需要熟练人员。

在光学装置的调整之处是多个的正常情况下，多数场合这些调整之处具有相互依存关系。图2例示的是在调整之处和调整结果(调整量)上具有横跨调整之处的依存关系(相关关系)情况的说明图。例如，把第1个调整之处调整为光学装置的功能最佳，接着，把第二个调整之处调整为光学装置的功能最佳。此时，第一个调整之处的调整结果会因进行了第二个调整之处的调整而造成其不再是最佳的状态，即若进行再度调整则与先前不同的调整结果成为最佳状态。

以激光装置的谐振器为例说明相互的依存关系。激光装置的谐振器一般由3个以上的反射镜及棱镜构成，光路呈闭合状态。在此，当改变某一个反射镜的位置或朝向时，光路全体将发生变化。为此，其他的所有反射镜的最佳位置及朝向也发生了变化。这种现象表明，如果改变作为调整之处的反射镜及棱镜的位置及方向之一，则其他的所有的调整之处的最佳调整结果也随之改变。

由于在上述这样的多个调整之处的调整不是独立的情况下，其调整范围的大小与连带调整之处的个数是相同的维数，所以，因调整搜索空间按调整之处数目的指数型增长，而导致组合数爆炸，调整需要难以估计的时间，甚至出现不可调整的情况。作为例子，如果考虑有10个每个用8位的设定信号调整的调整之处完全连带的情况，则调整的搜索空间成为2⁸⁰10²⁴(10的24次方)这样巨大数目的组合，在传统方法中，用有限的时间进行调整是不可能的。

传统产业用激光装置由反射镜、激光晶体(光学晶体)、分散元件(棱镜)等光学部件和这些部件的保持部件构成。在由这些部件构成的激光谐振器中，光学部件的配置要求以微米的精度设置。对于反射镜需要纵向、横向、高度方向、横向反射方向、高度反射方向5个方向的调整。在激光谐振器内部，设置有2个以上的反射镜及其保持机构。在激光装置实施增大输出功率、短脉冲化等功能的提高时，反射镜、分散元件等光学部件数达6个以上。它们的保持部件的调整之处则多达30个位置以上。

另一方面，由于在激光谐振器内部光的强度强，由克尔镜效应而诱发非线性现象，激光输出光的功率、波长、横模等产生变动。从而，由非线性现象也导致光学部件的最佳配置条件变化。脉冲激光装置的情况下，对最短脉冲条件和最大输出条件光学部件的最佳配置不同。

最佳配置条件的搜索一般由熟练的技术人员进行。在光学部件数是6个左右时，典型情况下，熟练人员需要一周左右、非熟练人员需要一个月以上的调整时间。进而，在上述的调整中，因光学部件的保持部件的位置随时间发生偏离而导致激光装置的光输出与时间一起变动，故调整进一步困难。

通过把激光装置的光输出的信息反馈给激光装置，可以进行激光装置的最佳化。作为光输出的信息，包括功率(输出光强)、光路位置、方向、波长、相位、波面、脉冲宽度等。在空间上分割激光束并分别对这些信息进行评价时，可获得多个评价值。这些评价值是相互从属的，其相关关系依存于激光装置的动作条件。存在2个以上这样的评价值的情况是极其普通的。