JP2018005034A - Laser device and wavelength conversion element - Google Patents

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Kazuya Inoue
和哉 井上
守 久光
Mamoru Hisamitsu
守 久光
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Kazutomo Kadokura
一智 門倉
亮祐 西
Ryosuke Nishi
亮祐 西
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser device and a wavelength conversion element that make it possible to suppress ripples and side lobes in a lateral mode of an emitted laser beam and thus obtain a high-quality beam highly efficiently and easily.SOLUTION: A laser device comprises: a semiconductor laser 21 for outputting excitation light; a laser medium 13 that is disposed between a pair of mirrors 11 and 12 constituting a resonator 1, and excited by the excitation light from the semiconductor laser 21 to emit a laser beam of a fundamental wave; and a nonlinear crystal 14 that selectively transmits a low-order mode of a lateral mode of the fundamental wave in the resonator 1 and converts the selected fundamental wave of the low-order mode into a harmonic.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ光源から出力されるレーザ光のビームのモードを制御するレーザ装置及び波長変換素子に関する。   The present invention relates to a laser device and a wavelength conversion element that control a mode of a beam of laser light output from a laser light source.

従来のレーザ装置は、半導体レーザからのレーザ光を集光してレーザ媒質に照射し、レーザ媒質から誘導放出される基本波を共振器内に収容した非線形結晶に照射する。レーザ装置は、非線形結晶により第2高調波を生成し、第2高調波を共振器内で発振させ出力ミラーを介して外部に出力している。   A conventional laser device collects laser light from a semiconductor laser and irradiates the laser medium, and irradiates a nonlinear crystal housed in a resonator with a fundamental wave that is stimulated and emitted from the laser medium. The laser device generates a second harmonic by a nonlinear crystal, oscillates the second harmonic in a resonator, and outputs the second harmonic to the outside through an output mirror.

レーザ装置から出射されるレーザ光のビームの横モードの品質は、レーザ装置を使用したアプリケーションの性能に大きく影響する。M(エムスクウェア)が略1である高品質ビームのレーザ光を発生させるための基本的な共振器は、2枚の鏡からなる安定共振器における最低次モード、いわゆるTEM00モードを優先的、選択的に発振させる共振器である。 The quality of the transverse mode of the laser beam emitted from the laser device greatly affects the performance of the application using the laser device. A basic resonator for generating a high-quality laser beam having an M 2 (M square) of approximately 1 is given priority to the lowest-order mode in a stable resonator composed of two mirrors, the so-called TEM 00 mode. , A resonator that selectively oscillates.

その基本的な方法としては、円形開口のアパーチャを共振器内に設けることで、TEM00モード以外の回折損失の比を高める方法がある。例えば、特許文献1では、マルチモードを除去するために、共振器内にアパーチャやスリット、ナイフエッジ等のモードセレクタを搭載し、モードセレクタによりマルチモードビームにロスを与えることにより、発振を抑制している。また、従来技術として、特許文献2が知られている。 As a basic method thereof, there is a method of increasing the ratio of diffraction loss other than in the TEM 00 mode by providing a circular aperture aperture in the resonator. For example, in Patent Document 1, in order to eliminate multimode, a mode selector such as an aperture, a slit, or a knife edge is mounted in a resonator, and oscillation is suppressed by giving a loss to the multimode beam by the mode selector. ing. Patent Document 2 is known as a conventional technique.

特開1990−170585号公報JP-A-1990-170585 特開2011−238792号公報JP 2011-238792 A

しかしながら、特許文献1では、モードセレクタのエッジによる回折により、近視野、遠視野におけるリップル、サイドローブが形成され、また、回折光の多重反射により高次モードが発生することがあった。   However, in Patent Document 1, ripples and side lobes in the near field and the far field are formed due to diffraction by the edge of the mode selector, and a higher-order mode may occur due to multiple reflection of diffracted light.

また、モードセレクタ自体も回折光の反射光による光パワーを受け止めるため、大きな熱負荷が発生していた。このため、アパーチャに冷却機構を設けて放熱することもあった。   Further, since the mode selector itself also receives the optical power due to the reflected light of the diffracted light, a large heat load is generated. For this reason, a cooling mechanism is provided in the aperture to radiate heat.

さらに、マルチモードに対して、ビームの中心に向かって、モードセレクタを深く挿入し、あるいは、アパーチャ径を小さくした際に、高精度な調整が必要であった。この場合には、シングルモードまでロスを与えてしまうことがあった。   Furthermore, for the multimode, when the mode selector is inserted deeply toward the center of the beam or the aperture diameter is reduced, high-precision adjustment is required. In this case, there was a case where a loss was given to the single mode.

本発明の課題は、出射されるレーザの横モードのリップルやサイドローブを抑制し、高品質なビームを高効率で且つ簡便に得ることができるレーザ装置及び波長変換素子を提供する。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser device and a wavelength conversion element that can suppress a transverse mode ripple and a side lobe of an emitted laser and can easily obtain a high-quality beam with high efficiency.

上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ装置は、励起光を出力する励起光源と、光共振器を構成する一対のミラー間に配置され且つ前記励起光源からの励起光により励起され基本波のレーザ光を放出するレーザ媒質と、前記光共振器内の前記基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換する非線形結晶とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a laser apparatus according to the present invention is arranged between a pumping light source that outputs pumping light and a pair of mirrors that form an optical resonator and is excited by pumping light from the pumping light source. A laser medium that emits a laser beam of a wave, and a nonlinear crystal that selects a low-order mode of the transverse mode of the fundamental wave in the optical resonator and converts the fundamental wave of the selected low-order mode into a harmonic. It is characterized by providing.

本発明によれば、非線形結晶が光共振器内の基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換するので、出射されるレーザの横モードのリップルやサイドローブを抑制し、高品質なビームを高効率で且つ簡便に得ることができるレーザ装置及び波長変換素子を提供することができる。   According to the present invention, the nonlinear crystal selects the lower-order mode of the transverse mode of the fundamental wave in the optical resonator, and converts the selected fundamental wave of the lower-order mode into a harmonic. It is possible to provide a laser device and a wavelength conversion element that can suppress mode ripples and side lobes and can easily obtain a high-quality beam with high efficiency.

本発明の実施例1のレーザ装置の構成図である。It is a block diagram of the laser apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。It is a figure which shows the nonlinear crystal which has a polarization inversion part of the laser apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。It is a figure which shows the nonlinear crystal which has a polarization inversion part of the laser apparatus of Example 2 of this invention. 図3に示す非線形結晶に対して横方向に長軸を持つ楕円形状の基本波が入射されたときの状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state when an elliptical fundamental wave having a major axis in the lateral direction is incident on the nonlinear crystal shown in FIG. 3. 本発明の実施例3のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。It is a figure which shows the nonlinear crystal which has a polarization inversion part of the laser apparatus of Example 3 of this invention. 図6は、本発明の実施例4のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a nonlinear crystal having a polarization inversion portion of the laser device according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施例4のレーザ装置の分極反転部の疑似位相整合による波長変換を示す図である。It is a figure which shows wavelength conversion by the pseudo phase matching of the polarization inversion part of the laser apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の実施例4のレーザ装置の非線形結晶の分極反転周期に対する変換効率を示す図である。It is a figure which shows the conversion efficiency with respect to the polarization inversion period of the nonlinear crystal of the laser apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。It is a figure which shows the nonlinear crystal which has a polarization inversion part of the laser apparatus of Example 5 of this invention. 本発明の実施例5のレーザ装置の分極反転部を高温及び低温にした時の変換効率の面内分布を示す図である。It is a figure which shows in-plane distribution of the conversion efficiency when the polarization inversion part of the laser apparatus of Example 5 of this invention is made into high temperature and low temperature. 本発明の実施例6のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。It is a figure which shows the nonlinear crystal which has a polarization inversion part of the laser apparatus of Example 6 of this invention. 本発明の実施例7のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。It is a figure which shows the nonlinear crystal which has a polarization inversion part of the laser apparatus of Example 7 of this invention.

以下、本発明のレーザ装置及び波長変換素子の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a laser device and a wavelength conversion element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明は、共振器内に収容する非線形結晶に疑似位相整合型の分極反転素子を用い、その開口の一部に分極反転構造を形成することにより、非線形結晶をモードセレクタとして用い、低次の横モードのみを選択的に波長変換することにより、低次の第2高調波(SH波)を得ることを特徴とする。以下、詳細を説明する。   The present invention uses a quasi-phase matching type polarization inversion element for a nonlinear crystal housed in a resonator and forms a polarization inversion structure in a part of the opening, thereby using the nonlinear crystal as a mode selector. It is characterized in that a low-order second harmonic (SH wave) is obtained by selectively wavelength-converting only the transverse mode. Details will be described below.

図1は、本発明の実施例1のレーザ装置の構成図である。レーザ装置は、共振によりレーザ光を発振させる共振器1と、共振器1に励起光を出力する励起光学系2とから構成されている。   FIG. 1 is a configuration diagram of a laser apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The laser device includes a resonator 1 that oscillates laser light by resonance, and an excitation optical system 2 that outputs excitation light to the resonator 1.

励起光学系2は、半導体レーザ21と集光レンズ22とで構成されている。半導体レーザ21は、本発明の励起光源に対応し、レーザ媒質13を励起し、基本波を発振させる。   The excitation optical system 2 includes a semiconductor laser 21 and a condenser lens 22. The semiconductor laser 21 corresponds to the excitation light source of the present invention, and excites the laser medium 13 to oscillate the fundamental wave.

半導体レーザ21は、電流駆動によって注入された電子およびホールからなるキャリア注入によって励起され、注入された電子およびホールのキャリア対消滅の際に発生する誘導放出によって発生された励起光31を出力する。半導体レーザ21は、例えば、発振波長が808nm、発光幅が400μm、最大出力が15Wであるものを用いることができる。   The semiconductor laser 21 is excited by carrier injection consisting of electrons and holes injected by current driving, and outputs excitation light 31 generated by stimulated emission that occurs when carrier pairs of the injected electrons and holes disappear. For example, a semiconductor laser 21 having an oscillation wavelength of 808 nm, an emission width of 400 μm, and a maximum output of 15 W can be used.

集光レンズ22は、半導体レーザ21からの励起光の基本波をミラー11を介してレーザ媒質13に集光する。集光レンズ22には、808nmの波長に対して、低反射率となるコーティング処理が施されている。コーティング処理として誘電体膜が用いられる。   The condensing lens 22 condenses the fundamental wave of the excitation light from the semiconductor laser 21 on the laser medium 13 via the mirror 11. The condensing lens 22 is subjected to a coating process with a low reflectance with respect to a wavelength of 808 nm. A dielectric film is used as a coating process.

共振器1は、ミラー11、レーザ媒質13、非線形結晶14、ミラー12から構成される。入射側のミラー11は、曲率半径が200mmの凹面ミラーであり、808nmの波長の光に対して低反射率を有し、1064nmと532nmの波長の光に対して高反射率を有するようなコーティング処理が施されている。コーティング処理として誘電体膜が用いられる。   The resonator 1 includes a mirror 11, a laser medium 13, a nonlinear crystal 14, and a mirror 12. The entrance-side mirror 11 is a concave mirror having a curvature radius of 200 mm, has a low reflectance with respect to light with a wavelength of 808 nm, and has a high reflectance with respect to light with wavelengths of 1064 nm and 532 nm. Processing has been applied. A dielectric film is used as a coating process.

出射側のミラー12は、曲率半径が200mmの凹面ミラーであり、1064nmの波長の光に対して高反射率を有し、532nmの波長の光に対して低反射率を有するようなコーティング処理が施されている。コーティング処理としては、例えば、誘電体多層膜が用いられる。   The exit-side mirror 12 is a concave mirror having a radius of curvature of 200 mm, and has a coating process that has a high reflectance for light with a wavelength of 1064 nm and a low reflectance for light with a wavelength of 532 nm. It has been subjected. As the coating treatment, for example, a dielectric multilayer film is used.

レーザ媒質13は、レーザ発振の元となる物質であり、共振器1を構成する一対のミラー11,12間に配置され且つ半導体レーザ21からの励起光により励起されて基本波のレーザ光を放出する。レーザ媒質13は、例えば、YVO4などのレーザ結晶であり、例えば、Nd濃度0.3at%、開口部4×4mm、長さ8mmのものを用いることができる。   The laser medium 13 is a material that is a source of laser oscillation, and is disposed between a pair of mirrors 11 and 12 constituting the resonator 1 and is excited by excitation light from the semiconductor laser 21 to emit fundamental laser light. To do. The laser medium 13 is, for example, a laser crystal such as YVO4. For example, a laser crystal having an Nd concentration of 0.3 at%, an opening 4 × 4 mm, and a length of 8 mm can be used.

発振光が入射する両端面には、808nmと1064nmと532nmの波長に対して低反射率を有するコーティング処理が施されている。このコーティング処理として誘電体膜が用いられる。   Both end surfaces where the oscillation light enters are subjected to a coating process having a low reflectance with respect to wavelengths of 808 nm, 1064 nm, and 532 nm. A dielectric film is used as the coating process.

非線形結晶14は、共振器1内の基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を第2高調波(SH波)に波長変換する波長変換素子であり、疑似位相整合(Quasi Phase Matching)型の分極反転素子が用いられる。非線形結晶14の結晶としては、例えば、MgがドープされたMgSLTが用いられる。なお、MgSLTの代わりにMgLNを用いることもできる。   The nonlinear crystal 14 is a wavelength conversion element that selects a low-order mode of the transverse mode of the fundamental wave in the resonator 1 and converts the wavelength of the selected fundamental wave of the low-order mode into a second harmonic (SH wave). A quasi phase matching type polarization inversion element is used. As the crystal of the nonlinear crystal 14, for example, MgSLT doped with Mg is used. Note that MgLN can be used instead of MgSLT.

非線形結晶14には、図2に示すように、開口の一部に対して、所定の周期で分極反転された分極反転部141が形成されている。分極反転部141は、所望の位相整合条件を満たすように形成される。   As shown in FIG. 2, the nonlinear crystal 14 has a polarization inversion portion 141 that is inverted in polarity at a predetermined period with respect to a part of the opening. The polarization inversion unit 141 is formed so as to satisfy a desired phase matching condition.

非線形結晶14は、図2(a)に示すように、例えば、開口部の幅サイズWが1mm、厚みサイズHが1mm、光の進行方向サイズLが3mmである直方体からなる。幅サイズWが1mm、厚みサイズHが1mmに対して、中央の幅サイズw1が0.3mmで厚みサイズh1が0.3mmの範囲のみに、分極反転部141が形成されている。非線形結晶14の内の分極反転部141の領域を除く領域は、所定の周期で分極反転されていない非分極反転部142となっている。   As shown in FIG. 2A, the nonlinear crystal 14 is formed of, for example, a rectangular parallelepiped having an opening width size W of 1 mm, a thickness size H of 1 mm, and a light traveling direction size L of 3 mm. The polarization inversion portion 141 is formed only in the range where the width size W is 1 mm and the thickness size H is 1 mm, and the central width size w1 is 0.3 mm and the thickness size h1 is 0.3 mm. A region of the nonlinear crystal 14 other than the region of the polarization inversion portion 141 is a non-polarization inversion portion 142 that is not inverted in polarity at a predetermined period.

図2(b)は、幅方向の波長変換効率の面内分布D1を示す。図2(c)は、厚み方向の波長変換効率の面内分布D2を示す。   FIG. 2B shows an in-plane distribution D1 of wavelength conversion efficiency in the width direction. FIG. 2C shows an in-plane distribution D2 of wavelength conversion efficiency in the thickness direction.

この例の場合、厚みサイズが0.3mmで、幅サイズが1mmに対して中央の0.3mmのみに分極反転されたMgSLT結晶に、分極反転されていない厚みサイズが0.35mmのMgSLT結晶を光学接合で上下に貼り合せるなどの方法が用いられる。   In this example, a MgSLT crystal having a thickness size of 0.3 mm, a width size of 1 mm, and a MgSLT crystal whose polarization is inverted only to the central 0.3 mm is changed to a non-polarized thickness of 0.35 mm. A method such as bonding up and down by optical bonding is used.

なお、ここでは、分極反転部141のサイズの例として、幅サイズw1が0.3mmで厚みサイズh1が0.3mmとしたが、このサイズは一例であり、このサイズに限定されることはない。ビーム形状に応じて、分極反転部141の各々のサイズを適切なサイズに設定する必要がある。   Here, as an example of the size of the polarization inversion portion 141, the width size w1 is 0.3 mm and the thickness size h1 is 0.3 mm. However, this size is an example and is not limited to this size. . Depending on the beam shape, it is necessary to set the size of each polarization inversion unit 141 to an appropriate size.

非線形結晶14の両端面には、1064nmと532nmの波長の光に対して低反射率を有するコーティング処理が施されている。このコーティング処理として誘電体膜が用いられる。   Both ends of the nonlinear crystal 14 are subjected to a coating process having a low reflectance with respect to light having wavelengths of 1064 nm and 532 nm. A dielectric film is used as the coating process.

このように実施例1のレーザ装置によれば、半導体レーザ21から出射された励起光31は、集光レンズ22によりレーザ媒質13内に集光され、励起光によりレーザ媒質13が励起されて、共振器1内を基本波が往復する。   Thus, according to the laser apparatus of Example 1, the excitation light 31 emitted from the semiconductor laser 21 is condensed in the laser medium 13 by the condenser lens 22, and the laser medium 13 is excited by the excitation light. The fundamental wave reciprocates in the resonator 1.

非線形結晶14に入射された基本波の内、中央の分極反転部141を通過する光は、低次の横モードのみSH波に波長変換され、発生したSH波は低次の横モードになる。SH波は、ミラー12を透過して共振器外に出力される。   Of the fundamental wave incident on the nonlinear crystal 14, the light passing through the central polarization inversion unit 141 is wavelength-converted to the SH wave only in the low-order transverse mode, and the generated SH wave becomes the low-order transverse mode. The SH wave passes through the mirror 12 and is output outside the resonator.

例えば、ビーム断面がφ0.3mmより大きい高次のモードの基本波のビーム断面に対して、レーザ光が0.3mm×0.3mmの分極反転部141を透過することにより、基本波レーザ光の高次のモード成分は、波長変換せず、基本波レーザ光の低次のモード成分は、波長変換される。このため、波長変換されたSH波の横モード品質を向上させることができる。   For example, the laser beam passes through the polarization inversion unit 141 of 0.3 mm × 0.3 mm with respect to the beam section of the fundamental wave of the higher order mode whose beam cross section is greater than φ0.3 mm. High-order mode components are not wavelength-converted, and low-order mode components of the fundamental laser light are wavelength-converted. For this reason, it is possible to improve the transverse mode quality of the wavelength-converted SH wave.

即ち、分極反転部141が共振器1内の基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波をSH波に変換するので、出射されるレーザの横モードのリップルやサイドローブを抑制し、高品質なビームを高効率で且つ簡便に得ることができる。   That is, the polarization inversion unit 141 selects the low-order mode of the transverse mode of the fundamental wave in the resonator 1 and converts the fundamental wave of the selected low-order mode into an SH wave. Ripple and side lobes can be suppressed, and a high-quality beam can be easily obtained with high efficiency.

図3は、本発明の実施例2のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。非線形結晶14aには、図3に示すように、開口の一部に対して、所定の周期で分極反転された分極反転部141aが形成されている。分極反転部141aは、所望の位相整合条件を満たすように形成される。   FIG. 3 is a diagram illustrating a nonlinear crystal having a polarization inversion portion of the laser device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the non-linear crystal 14a has a polarization inversion portion 141a that is inverted in polarity at a predetermined period with respect to a part of the opening. The polarization inversion portion 141a is formed so as to satisfy a desired phase matching condition.

図3(a)に示すように、開口部の幅サイズWが1mm、厚みサイズHが1mm、光の進行方向サイズLが3mmである。幅サイズWが1mm、厚みサイズHが1mmに対して、中央の幅サイズw2が0.3mmで厚みサイズHが1mmの範囲のみに、分極反転部141aが形成されている。非線形結晶14aの内の分極反転部141aの領域を除く領域は、所定の周期で分極反転されていない非分極反転部142aとなっている。   As shown in FIG. 3A, the width size W of the opening is 1 mm, the thickness size H is 1 mm, and the light traveling direction size L is 3 mm. The polarization inversion portion 141a is formed only in the range where the width size W is 1 mm and the thickness size H is 1 mm, and the central width size w2 is 0.3 mm and the thickness size H is 1 mm. A region other than the region of the polarization inversion portion 141a in the nonlinear crystal 14a is a non-polarization inversion portion 142a that is not inverted in polarity at a predetermined period.

図3(b)は、幅方向の波長変換効率の面内分布D3を示す。図3(c)は、厚み方向の波長変換効率の面内分布D4を示す。   FIG. 3B shows an in-plane distribution D3 of wavelength conversion efficiency in the width direction. FIG. 3C shows an in-plane distribution D4 of wavelength conversion efficiency in the thickness direction.

このように構成された非線形結晶14aによれば、分極反転部141aの厚み方向には分極反転構造を制限せず、幅方向に対してのみ分極反転構造を制限した。このため、図4に示すように、幅方向(横方向)に長軸を持つ楕円形状の基本波BM1を、分極反転部141aを透過させると、長軸方向の高次のモード成分RE2,RE3は、波長変換されず、低次のモード成分RE1は、波長変換されて低次の横モードのSH波が出力される。   According to the thus configured nonlinear crystal 14a, the domain-inverted structure is not limited in the thickness direction of the domain-inverted portion 141a, and the domain-inverted structure is limited only in the width direction. Therefore, as shown in FIG. 4, when an elliptical fundamental wave BM1 having a major axis in the width direction (lateral direction) is transmitted through the polarization inversion unit 141a, higher-order mode components RE2, RE3 in the major axis direction are transmitted. Are not wavelength-converted, and the low-order mode component RE1 is wavelength-converted to output a low-order transverse mode SH wave.

このように、実施例2のレーザ装置によれば、基本波が幅方向に長軸を持つ楕円形状である場合に、長軸の高次のモードを波長変換しないように分極反転領域の幅方向のサイズを制限したので、SH波の横モード品質を向上させることができる。   Thus, according to the laser device of Example 2, when the fundamental wave has an elliptical shape with a long axis in the width direction, the width direction of the domain-inverted region is not subjected to wavelength conversion of the higher-order mode of the long axis. Since the size of the wave is limited, the transverse mode quality of the SH wave can be improved.

図5は、本発明の実施例3のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a nonlinear crystal having a polarization inversion portion of the laser device according to the third embodiment of the present invention.

非線形結晶14bには、図5に示すように、開口の一部に対して、所定の周期で分極反転された分極反転部141bが形成されている。分極反転部141bは、所望の位相整合条件を満たすように形成される。   As shown in FIG. 5, the nonlinear crystal 14b is formed with a polarization inversion portion 141b in which the polarization is inverted at a predetermined period with respect to a part of the opening. The polarization inversion portion 141b is formed so as to satisfy a desired phase matching condition.

図5(a)に示すように、開口部の幅サイズWが1mm、厚みサイズHが1mm、光の進行方向サイズLが3mmである。分極反転部141bは、基本波の低次のモードのビーム形状に応じて、分極反転領域の幅方向のサイズw3を光進行方向に沿って変化させている。この例では、分極反転部141bの光進行方向の両端における幅方向のサイズw3が最も大きく、光進行方向の中間における幅方向のサイズw3が最も小さい。   As shown in FIG. 5A, the width size W of the opening is 1 mm, the thickness size H is 1 mm, and the light traveling direction size L is 3 mm. The polarization inversion unit 141b changes the size w3 in the width direction of the polarization inversion region along the light traveling direction according to the beam shape of the low-order mode of the fundamental wave. In this example, the size w3 in the width direction at both ends in the light traveling direction of the polarization inversion portion 141b is the largest, and the size w3 in the width direction in the middle of the light traveling direction is the smallest.

非線形結晶14bの内の分極反転部141bの領域を除く領域は、所定の周期で分極反転されていない非分極反転部142bとなっている。   A region of the nonlinear crystal 14b excluding the region of the polarization inversion portion 141b is a non-polarization inversion portion 142b that has not undergone polarization inversion at a predetermined period.

図5(b)は、幅方向の波長変換効率の面内分布D5を示す。図5(c)は、厚み方向の波長変換効率の面内分布D6を示す。幅方向の波長変換の面内分布D5は、左右の傾斜部D51と平坦部D52とからなる単峰特性を有している。   FIG. 5B shows an in-plane distribution D5 of wavelength conversion efficiency in the width direction. FIG. 5C shows an in-plane distribution D6 of wavelength conversion efficiency in the thickness direction. The in-plane distribution D5 of wavelength conversion in the width direction has a single peak characteristic composed of left and right inclined portions D51 and a flat portion D52.

このように実施例3のレーザ装置によれば、分極反転部141bは、基本波の低次のモードのビーム形状に応じて、分極反転領域の幅方向のサイズw3を光進行方向に沿って変化させているので、基本波からSH波への変換効率を滑らかにすることができるとともに、分極反転部141bから低次のモードのSH波を出力でき、SH波の横モード品質を向上させることができる。   As described above, according to the laser device of Example 3, the polarization inversion unit 141b changes the width w3 of the polarization inversion region along the light traveling direction according to the beam shape of the low-order mode of the fundamental wave. Therefore, the conversion efficiency from the fundamental wave to the SH wave can be smoothed, and the low-order mode SH wave can be output from the polarization inversion unit 141b, thereby improving the transverse mode quality of the SH wave. it can.

なお、分極反転部141bは、単に分極反転領域の幅方向のサイズw3を光進行方向に沿って変化させることで、変換効率を滑らかにしてもよい。   In addition, the polarization inversion part 141b may smooth the conversion efficiency by simply changing the size w3 in the width direction of the polarization inversion region along the light traveling direction.

図6は、本発明の実施例4のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a nonlinear crystal having a polarization inversion portion of the laser device according to the fourth embodiment of the present invention.

非線形結晶14cには、図6(a)に示すように、第1の分極反転周期で分極反転され、第1の分極反転周期がコヒーレント長と等しい第1の分極反転部141cと、第2の分極反転周期で分極反転され、第2の分極反転周期がコヒーレント長とは異なる2つの第2の分極反転部143cとが形成されている。2つの第2の分極反転部143cは、第1の分極反転部141cを挟むように配置されている。   As shown in FIG. 6A, the nonlinear crystal 14c is inverted in polarity at the first polarization inversion period, the first polarization inversion unit 141c having the first polarization inversion period equal to the coherent length, Polarization inversion is performed at the polarization inversion period, and two second polarization inversion portions 143c having a second polarization inversion period different from the coherent length are formed. The two second polarization inverting parts 143c are arranged so as to sandwich the first polarization inverting part 141c.

第1の分極反転部141cは、分極反転領域の幅方向のサイズw4を光進行方向に沿ってテーパ状に徐々に増加させている。2つの第2の分極反転部143cは、分極反転領域の幅方向のサイズを光進行方向に沿ってテーパ状に徐々に減少させている。   The first domain inversion unit 141c gradually increases the width w4 of the domain inversion region in a taper shape along the light traveling direction. The two second domain-inverted portions 143c gradually decrease the size in the width direction of the domain-inverted regions in a tapered shape along the light traveling direction.

図6(b)は、幅方向の波長変換効率の面内分布D7を示す。図6(c)は、厚み方向の波長変換効率の面内分布D8を示す。幅方向の波長変換の面内分布D7は、左右の垂直部D71と左右の傾斜部D72と平坦部D73とからなる特性を有している。   FIG. 6B shows an in-plane distribution D7 of wavelength conversion efficiency in the width direction. FIG. 6C shows an in-plane distribution D8 of wavelength conversion efficiency in the thickness direction. The in-plane distribution D7 of wavelength conversion in the width direction has a characteristic composed of left and right vertical portions D71, left and right inclined portions D72, and a flat portion D73.

ここで、分極反転周期とコヒーレント長とを図7を参照しながら説明する。図7は、本発明の実施例4のレーザ装置の分極反転部の疑似位相整合による波長変換を示す図である。図7において、各分極反転領域の上下の矢印は、分極が反転されていることを示す。また、レーザ光(太線で示す右方向への矢印)が分極反転部を透過したときの伝搬距離に対するSHG出力を示している。   Here, the polarization inversion period and the coherent length will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating wavelength conversion by quasi phase matching of the polarization inversion unit of the laser device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 7, the up and down arrows of each polarization inversion region indicate that the polarization is inverted. Moreover, the SHG output with respect to the propagation distance when the laser light (arrow to the right shown by a thick line) permeate | transmits the polarization inversion part is shown.

位相整合がとれていない場合には、基本波とSH波との間で位相速度に差があると、基本波が結晶内を伝搬するに連れて、次々と発生するSH波は、少しずつ位相がずれて発生する。発生したSH波は、各々が加算されて徐々に強度が増加するが、ある距離離れた2点(即ち、コヒーレント長Lc)で、発生したSH波の位相差がπになると、互いに打ち消し合うようになり逆に強度が減衰していく。このため、SH波の強度は、図7の点線で示すように、周期的に強弱を繰り返す。   In the case where phase matching is not achieved, if there is a difference in phase velocity between the fundamental wave and the SH wave, as the fundamental wave propagates through the crystal, the SH waves that are generated one after another gradually phase. Is generated. The generated SH waves gradually increase in intensity as they are added, but when the phase difference of the generated SH waves becomes π at two points apart from each other (ie, the coherent length Lc), they cancel each other. On the contrary, the strength decreases. For this reason, the intensity of the SH wave periodically repeats strength as shown by the dotted line in FIG.

安定してSH出力強度を増大させるために、互いに打ち消し合う位相において、結晶の分極を反転させてこの位相で発生するSH波の位相を反転させることで、実線で示すようにSH出力強度を常に増加させる。   In order to stably increase the SH output intensity, by reversing the polarization of the crystals and reversing the phase of the SH wave generated at this phase in the mutually canceling phases, the SH output intensity is always increased as shown by the solid line. increase.

分極反転周期Λは、図7に示すように、上方向に分極された長さと下方向に分極された長さの和である。コヒーレント長Lcは、SH波の位相差がπとなる長さである。図7に示す例では、分極反転周期Λがコヒーレント長Lcと等しく、疑似的に位相整合させている。第1の分極反転部141cは、図7に示すように第1の分極反転周期がコヒーレント長Lcと等しく、疑似的に位相整合させている。   As shown in FIG. 7, the polarization inversion period Λ is the sum of the length polarized in the upward direction and the length polarized in the downward direction. The coherent length Lc is a length at which the phase difference of the SH wave is π. In the example shown in FIG. 7, the polarization inversion period Λ is equal to the coherent length Lc, and the phases are matched in a pseudo manner. As shown in FIG. 7, the first polarization inversion unit 141c has a first polarization inversion period equal to the coherent length Lc, and is phase-matched in a pseudo manner.

これに対して、2つの第2の分極反転部143cは、第2の分極反転周期がコヒーレント長Lcとは異なる。即ち、第2の分極反転周期をコヒーレント長Lcからずらしている。   On the other hand, the two second domain inversion units 143c have a second domain inversion period different from the coherent length Lc. That is, the second polarization inversion period is shifted from the coherent length Lc.

図8は、本発明の実施例4のレーザ装置の非線形結晶14cの分極反転周期に対する変換効率を示す図である。図8に示すように、分極反転周期がコヒーレント長Lcのときに基本波からSH波への変換効率は最大値Poである。このため、第1の分極反転部141cは、最大値Poの変換効率を得ることができる。   FIG. 8 is a diagram showing the conversion efficiency with respect to the polarization inversion period of the nonlinear crystal 14c of the laser device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, when the polarization inversion period is the coherent length Lc, the conversion efficiency from the fundamental wave to the SH wave is the maximum value Po. For this reason, the first polarization inversion unit 141c can obtain the conversion efficiency of the maximum value Po.

また、2つの第2の分極反転部143cは、第2の分極反転周期がコヒーレント長Lcとは異なるので、第2の分極反転周期が例えば、分極反転周期Λ1であるときには、変換効率Pとなり、第2の分極反転周期が例えば、分極反転周期Λ2であるときには、変換効率Pとなる。 Further, the two second polarization inversion 143c, since the second polarization inversion period is different from the coherence length Lc, a second polarization inversion period is, for example, when a polarization inversion period Λ1 is the conversion efficiency P 1 becomes , when the second polarization inversion period is, for example, a polarization inversion period Λ2 becomes conversion efficiency P 2.

このように実施例4のレーザ装置によれば、2つの第2の分極反転部143cにより、第2の分極反転周期をコヒーレント長Lcからずらすことにより、図6(b)に示すように、ソフトアパーチャのようなスムーズな分布を持たせることができる。これにより、低次のモードのSH波を出力でき、SH波の横モード品質を向上させることができる。   As described above, according to the laser device of the fourth embodiment, the second polarization inversion unit 143c shifts the second polarization inversion period from the coherent length Lc, as shown in FIG. It can have a smooth distribution like an aperture. Thereby, the SH wave of a low-order mode can be output and the transverse mode quality of SH wave can be improved.

図9は、本発明の実施例5のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。図9(b)は、幅方向の波長変換効率の面内分布D9を示す。図9(c)は、厚み方向の波長変換効率の面内分布D10を示す。   FIG. 9 is a diagram illustrating a nonlinear crystal having a polarization inversion portion of the laser device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 9B shows an in-plane distribution D9 of wavelength conversion efficiency in the width direction. FIG. 9C shows an in-plane distribution D10 of wavelength conversion efficiency in the thickness direction.

非線形結晶には、図9(a)に示すように、幅方向に対して分極反転周期が徐々に長変化するようなFan−out形状の分極反転部が形成されている。この分極反転部は、共振器内の前記基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換する。   As shown in FIG. 9A, the nonlinear crystal has a Fan-out-shaped domain-inverted portion in which the domain-inverted period gradually changes in the width direction. The polarization inversion unit selects a low-order mode of the transverse mode of the fundamental wave in the resonator, and converts the selected fundamental wave of the low-order mode into a harmonic.

この分極反転部においては、幅方向に対して分極反転周期がコヒーレント長Lcと一致する箇所では変換効率が最大となる。また、分極反転周期がコヒーレンス長Lcからずれるに従い、変換効率が下がるような面内分布になる。幅方向のサイズw5がビーム形状に対して適切な幅になるように分極反転周期Λ1と分極反転周期Λ2とを選択することで、低次のモードのSH波を出力でき,横モード品質を向上させることができる。   In this polarization inversion portion, the conversion efficiency is maximized at a location where the polarization inversion period matches the coherent length Lc with respect to the width direction. Further, the in-plane distribution is such that the conversion efficiency decreases as the polarization inversion period deviates from the coherence length Lc. By selecting the polarization inversion period Λ1 and the polarization inversion period Λ2 so that the size w5 in the width direction is an appropriate width for the beam shape, it is possible to output low-order mode SH waves and improve transverse mode quality Can be made.

また,コヒーレント長Lcは、分極反転素子の温度に応じて変化するため,波長変換素子の温度を変えることにより,変換効率が最大となる位置が幅方向にシフトする。このため,ビームに対して中心に波長変換素子を配置する必要が無く,波長変換素子の設置位置がビームの中心からずれた場合でも、波長変換素子の温度を調整することにより,低次のSH波を出力でき,横モード品質を向上させることができる。   Further, since the coherent length Lc changes according to the temperature of the polarization inversion element, the position where the conversion efficiency is maximized is shifted in the width direction by changing the temperature of the wavelength conversion element. For this reason, it is not necessary to arrange the wavelength conversion element at the center of the beam, and even when the installation position of the wavelength conversion element is deviated from the center of the beam, by adjusting the temperature of the wavelength conversion element, low-order SH Waves can be output and the transverse mode quality can be improved.

図10は、分極反転部を高温及び低温にした時の変換効率の面内分布を示す。図10(b)に示すD11は、波長変換素子の温度を素子の中心で変換効率が最大となるような温度Tにした場合の変換効率の面内分布である。D12は、温度Tよりも少し高温にしたときの変換効率の面内分布である。D13は、温度Tよりも少し低温にしたときの変換効率の面内分布である。   FIG. 10 shows the in-plane distribution of conversion efficiency when the polarization inversion part is at a high temperature and a low temperature. D11 shown in FIG. 10B is an in-plane distribution of conversion efficiency when the temperature of the wavelength conversion element is set to a temperature T that maximizes the conversion efficiency at the center of the element. D12 is an in-plane distribution of conversion efficiency when the temperature is slightly higher than the temperature T. D13 is an in-plane distribution of conversion efficiency when the temperature is slightly lower than the temperature T.

図11は、本発明の実施例6のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。図11に示す非線形結晶14dは、直方体からなり、疑似位相整合型の分極反転素子からなる。非線形結晶14dは、中央に配置され且つ円柱形状をなす第1コーティング部151と、第1コーティング部151を取り囲むように配置された第2コーティング部152を備え、モードセレクタとして用いる。   FIG. 11 is a diagram illustrating a nonlinear crystal having a polarization inversion portion of the laser apparatus according to Example 6 of the present invention. The nonlinear crystal 14d shown in FIG. 11 is formed of a rectangular parallelepiped and is composed of a quasi phase matching type polarization inverting element. The nonlinear crystal 14d includes a first coating portion 151 disposed in the center and having a cylindrical shape, and a second coating portion 152 disposed so as to surround the first coating portion 151, and is used as a mode selector.

第1コーティング部151には、基本波とSH波とに対して低反射になるようなARコート(Anti-Reflection Coating)が施されている。ARコートは、反射を低減させる反射防止膜であり、反射率が例えば0.5%以下であり、誘電体膜が用いられる。   The first coating unit 151 is provided with an AR coating (Anti-Reflection Coating) that provides low reflection with respect to the fundamental wave and the SH wave. The AR coat is an antireflection film that reduces reflection, has a reflectance of 0.5% or less, and a dielectric film is used.

第2コーティング部152は、基本波に対して低反射になるようなARコートが施され、SH波に対して高反射になるようなHRコートが施されている。HRコート(High Reflection Coating)は、反射率が例えば99.5以上%であり、誘電体膜が用いられる。   The second coating portion 152 is provided with an AR coating that provides low reflection with respect to the fundamental wave, and with an HR coating that provides high reflection with respect to the SH wave. The HR coat (High Reflection Coating) has a reflectance of, for example, 99.5% or more, and a dielectric film is used.

このように構成された実施例6のレーザ装置によれば、第1コーティング部151及び第2コーティング部152にARコートが施されているので、基本波は、第1コーティング部151及び第2コーティング部152を透過し、SH波は、第1コーティング部151のみを透過する。即ち、基本波に対して透明であるため、リップルやサイドローブを抑制し、低次のSH波を得ることができる。   According to the laser apparatus of Example 6 configured as described above, since the AR coating is applied to the first coating unit 151 and the second coating unit 152, the fundamental wave is generated from the first coating unit 151 and the second coating unit. The SH wave is transmitted through the part 152 and only the first coating part 151 is transmitted. That is, since it is transparent to the fundamental wave, ripples and side lobes can be suppressed, and low-order SH waves can be obtained.

図12は、本発明の実施例7のレーザ装置の分極反転部を有する非線形結晶を示す図である。図12に示す非線形結晶14eは、直方体からなり、疑似位相整合型の分極反転素子からなる。非線形結晶14eは、中央に配置され且つ円柱形状をなす第1コーティング部151と、第1コーティング部151を取り囲むように配置された第3コーティング部153を備え、モードセレクタとして用いる。   FIG. 12 is a diagram illustrating a nonlinear crystal having a polarization inversion portion of the laser apparatus according to Example 7 of the present invention. The nonlinear crystal 14e shown in FIG. 12 is made of a rectangular parallelepiped and made of a quasi-phase matching type polarization inversion element. The nonlinear crystal 14e includes a first coating portion 151 disposed in the center and having a cylindrical shape, and a third coating portion 153 disposed so as to surround the first coating portion 151, and is used as a mode selector.

第1コーティング部151の構成は、図11に示したものと同じであるので、その説明は省略する。第3コーティング部153は、基本波及びSH波に対して高反射になるようなHRコートが施されている。   Since the structure of the 1st coating part 151 is the same as what was shown in FIG. 11, the description is abbreviate | omitted. The third coating portion 153 is provided with an HR coating that is highly reflective to the fundamental wave and the SH wave.

このように構成された実施例7のレーザ装置によれば、第1コーティング部151に基本波及びSH波に対してARコートが施され、第3コーティング部153に基本波及びSH波に対してHRコートが施されているので、第1コーティング部151は基本波及びSH波を透過させ、第3コーティング部153は基本波及びSH波SH波を反射させる。   According to the laser apparatus of the seventh embodiment configured as described above, the AR coating is applied to the fundamental wave and the SH wave on the first coating part 151, and the fundamental wave and the SH wave are applied to the third coating part 153. Since the HR coating is applied, the first coating unit 151 transmits the fundamental wave and the SH wave, and the third coating unit 153 reflects the fundamental wave and the SH wave SH wave.

即ち、基本波に対してもモードセレクタとして作用するため、リップルやサイドローブを抑制する効果は得られない。しかし、別途、モードセレクタを用意する必要がなくなり、基本波に対して高反射であるため、光パワーを受け止めても熱を持たない効果が得られる。   That is, since it acts as a mode selector for the fundamental wave, the effect of suppressing ripples and side lobes cannot be obtained. However, it is not necessary to prepare a mode selector separately, and since it is highly reflective to the fundamental wave, the effect of not having heat can be obtained even if the optical power is received.

なお、図11及び図12に示したコーティングは、一例であり、コーティングの反射率、形状、コーティングを結晶の両面又は片面のみに施すなど、様々な変形例が挙げられる。また、実施例1乃至実施例5で説明した開口部の一部のみに分極反転構造を形成した分極反転部に対しても、実施例6、実施例7で説明したARコーティング、HRコーティングを適用することもできる。   Note that the coatings shown in FIGS. 11 and 12 are examples, and various modifications may be mentioned, such as coating reflectance, shape, and coating on both sides or only one side of the crystal. The AR coating and HR coating described in the sixth and seventh embodiments are also applied to the domain-inverted portion in which the domain-inverted structure is formed only in a part of the opening described in the first to fifth embodiments. You can also

本発明は、半導体レーザ装置に利用可能である。   The present invention is applicable to a semiconductor laser device.

1 共振器
2 励起光学系
11,12 ミラー
13 レーザ媒質
14,14a〜14e 非線形結晶
21 半導体レーザ
22 集光レンズ
141,141a〜141c 分極反転部
142,142a〜142c 非分極反転部
151 第1コーティング部
152 第2コーティング部
153 第3コーティング部
BM1 基本波
RE1〜RE3 モード成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resonator 2 Excitation optical system 11, 12 Mirror 13 Laser medium 14, 14a-14e Nonlinear crystal 21 Semiconductor laser 22 Condensing lens 141, 141a-141c Polarization inversion part 142, 142a-142c Non-polarization inversion part 151 1st coating part 152 2nd coating part 153 3rd coating part BM1 Fundamental wave RE1-RE3 Mode component

Claims (8)

励起光を出力する励起光源と、
光共振器を構成する一対のミラー間に配置され且つ前記励起光源からの励起光により励起されて基本波のレーザ光を放出するレーザ媒質と、
前記共振器内の前記基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換する非線形結晶と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
An excitation light source that outputs excitation light;
A laser medium disposed between a pair of mirrors constituting an optical resonator and emitting a fundamental laser beam when excited by excitation light from the excitation light source;
Selecting a low-order mode of the transverse mode of the fundamental wave in the resonator, and converting the fundamental wave of the selected low-order mode into a harmonic; and
A laser device comprising:
前記非線形結晶には、開口の一部に対して、所定の周期で分極反転された分極反転部が形成され、
前記分極反転部は、前記共振器内の前記基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換することを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
The nonlinear crystal is formed with a polarization inversion portion that is inverted in polarity at a predetermined period with respect to a part of the opening,
The said polarization inversion part selects the low-order mode of the transverse mode of the said fundamental wave in the said resonator, and converts the fundamental wave of the selected low-order mode into a harmonic. Laser device.
前記分極反転部は、前記基本波が幅方向に長軸を持つ楕円形状である場合に、前記基本波の長軸の高次のモードを波長変換しないように分極反転領域の前記幅方向のサイズを制限したことを特徴とする請求項2記載のレーザ装置。   When the fundamental wave has an elliptical shape with a major axis in the width direction, the polarization inversion unit does not convert the wavelength of the higher-order mode of the major axis of the fundamental wave in the width direction. The laser device according to claim 2, wherein: 前記分極反転部は、分極反転領域の幅方向のサイズを光進行方向に沿って変化させていることを特徴とする請求項2記載のレーザ装置。   The laser device according to claim 2, wherein the polarization inversion unit changes a size in a width direction of the polarization inversion region along a light traveling direction. 前記非線形結晶には、第1の分極反転周期で分極反転され前記第1の分極反転周期がコヒーレント長と等しい第1の分極反転部と、第2の分極反転周期で分極反転され前記第2の分極反転周期がコヒーレント長とは異なる第2の分極反転部とが形成され、
前記第1の分極反転部及び前記第2の分極反転部の各々は、前記共振器内の前記基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換することを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
The nonlinear crystal includes a first polarization inversion portion whose polarity is inverted at a first polarization inversion period, the first polarization inversion portion having a coherent length equal to the coherent length, and a polarization inversion at a second polarization inversion period. A second domain-inverted portion having a domain-inverted period different from the coherent length is formed,
Each of the first polarization inversion unit and the second polarization inversion unit selects a low-order mode of the transverse mode of the fundamental wave in the resonator, and harmonics the selected fundamental wave of the low-order mode. The laser device according to claim 1, wherein the laser device is converted into:
前記非線形結晶には、分極反転周期が幅方向に徐々に変化するように分極反転された分極反転部が形成され、
前記分極反転部は、前記共振器内の前記基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換することを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
The non-linear crystal is formed with a domain-inverted portion that is domain-inverted so that the domain-inverted period gradually changes in the width direction,
The said polarization inversion part selects the low-order mode of the transverse mode of the said fundamental wave in the said resonator, and converts the fundamental wave of the selected low-order mode into a harmonic. Laser device.
前記非線形結晶には、開口の一部に前記高調波の波長に対して高反射率のコーティング処理が施されていることを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。   2. The laser device according to claim 1, wherein the nonlinear crystal is subjected to a coating process having a high reflectivity with respect to the wavelength of the harmonics at a part of the opening. 基本波を高調波に変換する波長変換素子であって、
開口の一部に対して、所定の周期で分極反転された分極反転部が形成された非線形結晶からなり、
前記分極反転部は、前記基本波の横モードの低次モードを選択し、選択された低次モードの基本波を高調波に変換することを特徴とする波長変換素子。
A wavelength conversion element that converts a fundamental wave into a harmonic,
It consists of a nonlinear crystal in which a domain-inverted part that is domain-inverted at a predetermined period is formed on a part of the opening,
The polarization inversion unit selects a low-order mode of a transverse mode of the fundamental wave, and converts the fundamental wave of the selected low-order mode into a harmonic wave.
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