JP2000221550A - レーザー光発生装置 - Google Patents
レーザー光発生装置Info
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- JP2000221550A JP2000221550A JP11022969A JP2296999A JP2000221550A JP 2000221550 A JP2000221550 A JP 2000221550A JP 11022969 A JP11022969 A JP 11022969A JP 2296999 A JP2296999 A JP 2296999A JP 2000221550 A JP2000221550 A JP 2000221550A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 新しいレーザー光発生装置を提供する。
【解決手段】 ＧｄおよびＹを含有するカルシウムオキ
シボレート系結晶にＹｂ、またはＮｄがドープされてい
る非線形光学結晶素子を備え、基本波のレーザー発振
と、第２高調波および第３高調波のレーザー光の発生と
をこの素子で行えるようにしたことを特徴とするレーザ
ー光発生装置とする。
シボレート系結晶にＹｂ、またはＮｄがドープされてい
る非線形光学結晶素子を備え、基本波のレーザー発振
と、第２高調波および第３高調波のレーザー光の発生と
をこの素子で行えるようにしたことを特徴とするレーザ
ー光発生装置とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、レーザー
光発生装置に関するものである。さらに詳しくは、この
出願の発明は、同一素子によって、基本波のレーザー発
振と、第２高調波、第３高調波という波長変換光を発生
することのできる新しいレーザー光発生装置に関するも
のである。
光発生装置に関するものである。さらに詳しくは、この
出願の発明は、同一素子によって、基本波のレーザー発
振と、第２高調波、第３高調波という波長変換光を発生
することのできる新しいレーザー光発生装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、波長変換のための
各種の光学素子が提供されている。しかしながら、従来
より、紫外レーザー光発振装置としてＹＡＧレーザーの
赤外光を波長変換素子により紫外光とするものが用いら
れているものの、従来の場合には、必要とする光学素子
の数が多く、光学系が複雑になって、小型のレーザー光
発振装置を構成することが難しいという問題があった。
各種の光学素子が提供されている。しかしながら、従来
より、紫外レーザー光発振装置としてＹＡＧレーザーの
赤外光を波長変換素子により紫外光とするものが用いら
れているものの、従来の場合には、必要とする光学素子
の数が多く、光学系が複雑になって、小型のレーザー光
発振装置を構成することが難しいという問題があった。
【０００３】また、たとえば赤外レーザー発振ととも
に、第２高調波の発生を同一の素子で行うことのできる
結晶素子が提案されているものの、従来、第３高調波ま
で発生させることのできる結晶素子を実現することが難
しいのが実情であった。そこで、この出願の発明は、以
上のとおりの従来の問題を克服し、同一の光素子とし
て、多機能性を有し、第２高調波、さらには第３高調波
まで発生することができ、小型な紫外レーザー光発生装
置を実現することもできる、新しい多機能型のレーザー
光発生装置を提供することを課題としている。
に、第２高調波の発生を同一の素子で行うことのできる
結晶素子が提案されているものの、従来、第３高調波ま
で発生させることのできる結晶素子を実現することが難
しいのが実情であった。そこで、この出願の発明は、以
上のとおりの従来の問題を克服し、同一の光素子とし
て、多機能性を有し、第２高調波、さらには第３高調波
まで発生することができ、小型な紫外レーザー光発生装
置を実現することもできる、新しい多機能型のレーザー
光発生装置を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、ＧｄおよびＹ
を含有するカルシウムオキシボレート系結晶にＹｂ、ま
たはＮｄがドープされている非線形光学結晶素子を備
え、基本波のレーザー発振と、第２高調波および第３高
調波レーザー光の発生とをこの素子で行えるようにした
ことを特徴とするレーザー光発生装置を提供する。ま
た、この出願の発明は、第２には、ＧｄおよびＹを含有
するカルシウムオキシボレート系結晶は次式
の課題を解決するものとして、第１には、ＧｄおよびＹ
を含有するカルシウムオキシボレート系結晶にＹｂ、ま
たはＮｄがドープされている非線形光学結晶素子を備
え、基本波のレーザー発振と、第２高調波および第３高
調波レーザー光の発生とをこの素子で行えるようにした
ことを特徴とするレーザー光発生装置を提供する。ま
た、この出願の発明は、第２には、ＧｄおよびＹを含有
するカルシウムオキシボレート系結晶は次式
【０００５】
【化２】
【０００６】で表わされるものであり、このものにＹ
ｂ、またはＮｄがドープされている前記のレーザー光発
生装置を、第３には、ＧｄおよびＹを含有するカルシウ
ムオキシボレート系結晶は、ＧｄまたはＹを置換するも
のとして、ＧｄおよびＹ以外の希土類元素が含有されて
いるものである前記のいずれかのレーザー光発生装置を
も提供する。さらにまた、この出願の発明は、第４に
は、前記第１ないし３のいずれかのレーザー光発生装置
において、半導体レーザー励起手段を有し、反射部とと
もに、波長板を備えていることを特徴とする紫外レーザ
ー光発生装置も提供する。
ｂ、またはＮｄがドープされている前記のレーザー光発
生装置を、第３には、ＧｄおよびＹを含有するカルシウ
ムオキシボレート系結晶は、ＧｄまたはＹを置換するも
のとして、ＧｄおよびＹ以外の希土類元素が含有されて
いるものである前記のいずれかのレーザー光発生装置を
も提供する。さらにまた、この出願の発明は、第４に
は、前記第１ないし３のいずれかのレーザー光発生装置
において、半導体レーザー励起手段を有し、反射部とと
もに、波長板を備えていることを特徴とする紫外レーザ
ー光発生装置も提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】この出願の発明は以上のとおりの
特徴をもつものであるが、次のその実施の形態について
説明する。まず、光学結晶素子を構成する要素としての
この発明の前記のＧｄおよびＹ含有のカルシウムオキシ
ボレート（ＣＯＢ）は、この出願の発明者らによって、
はじめて第２高調波および第３高調波の発生が可能であ
ることが見出されたものである。
特徴をもつものであるが、次のその実施の形態について
説明する。まず、光学結晶素子を構成する要素としての
この発明の前記のＧｄおよびＹ含有のカルシウムオキシ
ボレート（ＣＯＢ）は、この出願の発明者らによって、
はじめて第２高調波および第３高調波の発生が可能であ
ることが見出されたものである。
【０００８】このＧｄおよびＹ含有のカルシウムオキシ
ボレートは、一般的には、Ｇｄx Ｙ 1-x Ｃａ4 Ｏ（ＢＯ
3 ）3 として表わされるものである。この一般式で表わ
されるもののうち、たとえばより具体的には、Ｇｄの割
合（Ｘ）が、Ｘ＝０．２５〜０．３５の場合のものは、
第２高調波および第３高調波を発生させるのに適当であ
って、この結晶は、均一な組成をもつ固溶体として安定
に提供されるものである。
ボレートは、一般的には、Ｇｄx Ｙ 1-x Ｃａ4 Ｏ（ＢＯ
3 ）3 として表わされるものである。この一般式で表わ
されるもののうち、たとえばより具体的には、Ｇｄの割
合（Ｘ）が、Ｘ＝０．２５〜０．３５の場合のものは、
第２高調波および第３高調波を発生させるのに適当であ
って、この結晶は、均一な組成をもつ固溶体として安定
に提供されるものである。
【０００９】波長変換のための理想的な非線形結晶につ
いては、大きな非線形光学定数、短い吸収端、適
度な複屈折率、を持つことがその要件となる。また、結
晶として、機械的な特性に優れていることが実用上の
観点より必要となる。なお、の適度な複屈折率とは、
発生させたい波長に対して、最も波長変換が高効率で行
われる非臨界位相整合条件を満たすような複屈折率のこ
とである。複屈折率が理想値よりも小さいと波長変換が
不可能になり、大きいと非臨界位相整合条件から離れる
ため変換効率が低下する。
いては、大きな非線形光学定数、短い吸収端、適
度な複屈折率、を持つことがその要件となる。また、結
晶として、機械的な特性に優れていることが実用上の
観点より必要となる。なお、の適度な複屈折率とは、
発生させたい波長に対して、最も波長変換が高効率で行
われる非臨界位相整合条件を満たすような複屈折率のこ
とである。複屈折率が理想値よりも小さいと波長変換が
不可能になり、大きいと非臨界位相整合条件から離れる
ため変換効率が低下する。
【００１０】非線形光学結晶についてはこれまでにも様
々な試みがなされてきているが、その一つとしてカルシ
ウムオキシボレート（ＣＯＢ）系の結晶が注目されるも
のとしてある。たとえば、ＡｋａらによってＧｄＣａ4
Ｏ（ＢＯ3 ）3 ：ＧｄＣＯＢの非線形性が見出されてお
り、その単結晶の育成と光学特性についての報告がなさ
れている（１９９６年）。このＧｄＣＯＢについては、 ・Ｃｚ法により育成可能であって、非水溶性であること ・ビッカース硬度：６００程度（水晶程度）であること ・ｄeff （ａｔ１０６４ｎｍ）：１．３ｐｍ／Ｖ（ＫＤ
Ｐの約３．４倍） ・位相整合限界波長８４０ｎｍであって、 Ｎｄ：ＹＡＧの第三高調波発生が不可能であることが明
らかにされている。
々な試みがなされてきているが、その一つとしてカルシ
ウムオキシボレート（ＣＯＢ）系の結晶が注目されるも
のとしてある。たとえば、ＡｋａらによってＧｄＣａ4
Ｏ（ＢＯ3 ）3 ：ＧｄＣＯＢの非線形性が見出されてお
り、その単結晶の育成と光学特性についての報告がなさ
れている（１９９６年）。このＧｄＣＯＢについては、 ・Ｃｚ法により育成可能であって、非水溶性であること ・ビッカース硬度：６００程度（水晶程度）であること ・ｄeff （ａｔ１０６４ｎｍ）：１．３ｐｍ／Ｖ（ＫＤ
Ｐの約３．４倍） ・位相整合限界波長８４０ｎｍであって、 Ｎｄ：ＹＡＧの第三高調波発生が不可能であることが明
らかにされている。
【００１１】しかしながら、このＧｄＣＯＢについて
は、複屈折率が０．０３３と小さいことが大きな問題で
あった。すなわち、ＧｄＣａ4 Ｏ（ＢＯ3 ）3 （ＧｄＣ
ＯＢ）結晶は育成が容易で機械的特性に優れているが、
複屈折率が小さいため波長変換で発生できる波長が長く
なる。そこで、この出願の発明者らは、複屈折率を大き
くするための手段について検討を行い、ＧｄＣａ4 Ｏ
（ＢＯ3 ）3 （ＧｄＣＯＢ）結晶のＧｄをＹと置換させ
ると複屈折率が大きくなることを見い出した。その結
果、ＧｄＣＯＢ結晶はＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調
波しか発生できないが、ＧｄをＹと置換したＹＣＯＢで
はＮｄ：ＹＡＧレーザーの第３高調波発生が可能になっ
た。
は、複屈折率が０．０３３と小さいことが大きな問題で
あった。すなわち、ＧｄＣａ4 Ｏ（ＢＯ3 ）3 （ＧｄＣ
ＯＢ）結晶は育成が容易で機械的特性に優れているが、
複屈折率が小さいため波長変換で発生できる波長が長く
なる。そこで、この出願の発明者らは、複屈折率を大き
くするための手段について検討を行い、ＧｄＣａ4 Ｏ
（ＢＯ3 ）3 （ＧｄＣＯＢ）結晶のＧｄをＹと置換させ
ると複屈折率が大きくなることを見い出した。その結
果、ＧｄＣＯＢ結晶はＮｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調
波しか発生できないが、ＧｄをＹと置換したＹＣＯＢで
はＮｄ：ＹＡＧレーザーの第３高調波発生が可能になっ
た。
【００１２】この新たに見出されたＹＣＯＢ結晶につい
ては、この出願の発明者らによってすでに具体的に提案
がなされているところである。ただ、これまでのＣＯＢ
系結晶については、複屈折率について自在に制御するこ
とは可能とされていないことから、この出願の発明者ら
は、波長変換のための非線形光学結晶としてのＣＯＢに
ついてさらに検討を進め、機械的性質とともに光学特
性、特に波長変換のための重要な要件としての複屈折率
について最適化制御を可能とする新しい技術手段を提供
することを課題としてきた。
ては、この出願の発明者らによってすでに具体的に提案
がなされているところである。ただ、これまでのＣＯＢ
系結晶については、複屈折率について自在に制御するこ
とは可能とされていないことから、この出願の発明者ら
は、波長変換のための非線形光学結晶としてのＣＯＢに
ついてさらに検討を進め、機械的性質とともに光学特
性、特に波長変換のための重要な要件としての複屈折率
について最適化制御を可能とする新しい技術手段を提供
することを課題としてきた。
【００１３】その結果として、この出願の発明者らは、
以上の課題を解決するものとして、Ｇｄx Ｙ1-x Ｃａ4
Ｏ（ＢＯ3 ）3 で表わされるものを基本とする新しい非
線形光学結晶を実現した。このものは、ＧｄＣａ4 Ｏ
（ＢＯ3 ）3 のＧｄＣＯＢについて、ＧｄをＹに置換す
る場合だけでなく、さらにはＬｕ、Ｌａなどの低の希土
類元素も導入することができ、格子定数を変化させるこ
とができることも焼結体のＸ線回折観察により確認して
いる。格子定数と屈折率とは相関があるので、格子定数
が変化するということは結晶の複屈折率が変化している
ことを意味する。そこで、さらに検討を進め、Ｇｄ、
Ｙ、Ｌｕ、Ｌａの比率を変えることにより、複屈折率を
自由に制御することができることを見い出している。た
とえば複屈折率は、Ｌｕ＞Ｙ＞Ｇｄ＞Ｌａの順で変化す
る。
以上の課題を解決するものとして、Ｇｄx Ｙ1-x Ｃａ4
Ｏ（ＢＯ3 ）3 で表わされるものを基本とする新しい非
線形光学結晶を実現した。このものは、ＧｄＣａ4 Ｏ
（ＢＯ3 ）3 のＧｄＣＯＢについて、ＧｄをＹに置換す
る場合だけでなく、さらにはＬｕ、Ｌａなどの低の希土
類元素も導入することができ、格子定数を変化させるこ
とができることも焼結体のＸ線回折観察により確認して
いる。格子定数と屈折率とは相関があるので、格子定数
が変化するということは結晶の複屈折率が変化している
ことを意味する。そこで、さらに検討を進め、Ｇｄ、
Ｙ、Ｌｕ、Ｌａの比率を変えることにより、複屈折率を
自由に制御することができることを見い出している。た
とえば複屈折率は、Ｌｕ＞Ｙ＞Ｇｄ＞Ｌａの順で変化す
る。
【００１４】さらにまた、発明者らは、第２高調波への
変換についても見当を進めてきた。この第２高調波への
変換については、現在、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高
調波発生のための波長変換結晶として、ＬＢＯ（ＬｉＢ
3 Ｏ3 ）結晶が利用されている。しかし、ＬＢＯ結晶
は、水溶性の結晶であるため、その寿命や信頼性が十分
ではなく、しかも結晶を１４８℃もの高温に加熱しなけ
ればならず、生成が困難であることから品質上の問題が
あり、また、生成コストも高いという問題があった。し
たがって、ＬＢＯ結晶に代わる、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー
の第２高調波発生のための波長変換結晶の開発が求めら
れてきた。特に、室温での非臨界位相整合条件における
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波発生はこれまで実用
化されておらず、これを可能とする波長変換結晶の開発
が、強く望まれてきた。
変換についても見当を進めてきた。この第２高調波への
変換については、現在、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高
調波発生のための波長変換結晶として、ＬＢＯ（ＬｉＢ
3 Ｏ3 ）結晶が利用されている。しかし、ＬＢＯ結晶
は、水溶性の結晶であるため、その寿命や信頼性が十分
ではなく、しかも結晶を１４８℃もの高温に加熱しなけ
ればならず、生成が困難であることから品質上の問題が
あり、また、生成コストも高いという問題があった。し
たがって、ＬＢＯ結晶に代わる、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー
の第２高調波発生のための波長変換結晶の開発が求めら
れてきた。特に、室温での非臨界位相整合条件における
Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの第２高調波発生はこれまで実用
化されておらず、これを可能とする波長変換結晶の開発
が、強く望まれてきた。
【００１５】このような状況に対し、この出願の発明者
は、前記のとおり、ＧｄおよびＹを含有する（他の希土
類元素による置換も含めて）カルシウムオキシボレート
系結晶が第２高調波発生のための非線形光学結晶である
ことを見出し、この出願の発明を可能とした。つまり、
この出願の発明者らは、Ｇｄ部分を置換したＧaxＹ1-x
ＣＯＢ、つまり、Ｇｄx Ｙ1-x Ｃａ4 Ｏ（ＢＯ3 ）3 結
晶で室温における非臨界位相整合条件下での第３高調波
の発生を実現するとともに、同様のことを、前記組成の
非線形光学結晶として、第２高調波発生（波長；５３２
ｎｍのグリーン光）においても可能としているのであ
る。この場合、第２高調波発生と第３高調波発生とは、
前記のＧｄおよびＹ含有オキシボレート系結晶の組成を
変化させることによって、非臨界位相整合条件で行える
のである。
は、前記のとおり、ＧｄおよびＹを含有する（他の希土
類元素による置換も含めて）カルシウムオキシボレート
系結晶が第２高調波発生のための非線形光学結晶である
ことを見出し、この出願の発明を可能とした。つまり、
この出願の発明者らは、Ｇｄ部分を置換したＧaxＹ1-x
ＣＯＢ、つまり、Ｇｄx Ｙ1-x Ｃａ4 Ｏ（ＢＯ3 ）3 結
晶で室温における非臨界位相整合条件下での第３高調波
の発生を実現するとともに、同様のことを、前記組成の
非線形光学結晶として、第２高調波発生（波長；５３２
ｎｍのグリーン光）においても可能としているのであ
る。この場合、第２高調波発生と第３高調波発生とは、
前記のＧｄおよびＹ含有オキシボレート系結晶の組成を
変化させることによって、非臨界位相整合条件で行える
のである。
【００１６】たとえば、実施例としては、組成比（Ｘ）
を、０．２８もしくはその上下近傍以下とすることによ
り第２高調波の発生（ｔｙｐｅ２）が可能とされ、０．
２８もしくはその上下近傍以上とすることにより第３高
調波の発生（ｔｙｐｅ１）が可能とされることが確認さ
れている。たとえば図１に示したように、Ｇｄの割合が
２８％（Ｘ＝０．２８）付近で確実に第２高調波が非臨
界位相整合条件で発生することになる。
を、０．２８もしくはその上下近傍以下とすることによ
り第２高調波の発生（ｔｙｐｅ２）が可能とされ、０．
２８もしくはその上下近傍以上とすることにより第３高
調波の発生（ｔｙｐｅ１）が可能とされることが確認さ
れている。たとえば図１に示したように、Ｇｄの割合が
２８％（Ｘ＝０．２８）付近で確実に第２高調波が非臨
界位相整合条件で発生することになる。
【００１７】これまで実用レベルではＬＢＯ結晶を１４
８度に加熱した状態でのみ可能であったが、この発明の
結晶は室温で可能としていることにおいて画期的であ
る。特性としては、角度に対する安定性（角度許容幅）
が他の結晶に比べ著しく向上していることが、図２のこ
の発明の結晶のデータから、また、従来の場合と比較し
た次の表１からよくわかる。角度許容幅とは、１ｃｍの
素子に対して、出力が半減するまでの角度の幅を表わし
ている。
８度に加熱した状態でのみ可能であったが、この発明の
結晶は室温で可能としていることにおいて画期的であ
る。特性としては、角度に対する安定性（角度許容幅）
が他の結晶に比べ著しく向上していることが、図２のこ
の発明の結晶のデータから、また、従来の場合と比較し
た次の表１からよくわかる。角度許容幅とは、１ｃｍの
素子に対して、出力が半減するまでの角度の幅を表わし
ている。
【００１８】
【表１】
【００１９】また、基本波（赤外光、波長：１０６４ｎ
ｍ）と第２高調波（緑光）の進行方向が全く同じ（ウォ
ークオフ角が０度）なので、相互作用長が長くなる。ま
た、その特徴として、次のステージでさらに高次の高調
波発生を行うときに、入射光がうまく重なり合って入射
できるので、波長変換に有利となる。図３は、第３高調
波の非臨界位相整合条件での発生を例示した図であり、
Ｘ＝０．２８付近であることがわかる。
ｍ）と第２高調波（緑光）の進行方向が全く同じ（ウォ
ークオフ角が０度）なので、相互作用長が長くなる。ま
た、その特徴として、次のステージでさらに高次の高調
波発生を行うときに、入射光がうまく重なり合って入射
できるので、波長変換に有利となる。図３は、第３高調
波の非臨界位相整合条件での発生を例示した図であり、
Ｘ＝０．２８付近であることがわかる。
【００２０】以上のことともに、この発明の非線形光学
素子としてのＧｄおよびＹ含有カルシウムオキシボレー
ト結晶について重要なことは、第３高調波の非臨界位相
整合条件を満たす方向と同方向にほぼ非臨界位相整合条
件にて第２高調波も出力できるという点である。これは
世界で初めて確認されたことである。基本波から第３高
調波までを同時に、直接発生させることはできないが、
この同方向性を利用することで、この出願の発明のレー
ザー光発生装置が提供されるのである。
素子としてのＧｄおよびＹ含有カルシウムオキシボレー
ト結晶について重要なことは、第３高調波の非臨界位相
整合条件を満たす方向と同方向にほぼ非臨界位相整合条
件にて第２高調波も出力できるという点である。これは
世界で初めて確認されたことである。基本波から第３高
調波までを同時に、直接発生させることはできないが、
この同方向性を利用することで、この出願の発明のレー
ザー光発生装置が提供されるのである。
【００２１】すなわち、結晶にレーザー媒質（Ｙｂ：イ
ッテルビウム、または、Ｎｄ：ネオジウム）をドーピン
グして、さらにレーザー発振の機能も加えて単一素子を
使ってレーザー発振から紫外光の発生までを行うことで
ある。また、この発明においては、既存の拡散融着手段
によって、反射ロスのない状態でのワンチップ化が図れ
ることになる。
ッテルビウム、または、Ｎｄ：ネオジウム）をドーピン
グして、さらにレーザー発振の機能も加えて単一素子を
使ってレーザー発振から紫外光の発生までを行うことで
ある。また、この発明においては、既存の拡散融着手段
によって、反射ロスのない状態でのワンチップ化が図れ
ることになる。
【００２２】たとえば、この発明においては、内部共振
器構造を利用した図４に例示した構成とすることによ
り、半導体レーザー励起による小型紫外レーザー光発生
装置が提供される。たとえばこの図４の構成において
は、ＹｂをドープしたＧｄおよびＹ含有のカルシウムオ
キシボレート（ＣＯＢ）を用いている。励起用半導体レ
ーザーや、反射コーティング、波長板は適宜なものとす
ることができる。たとえば励起用半導体レーザーには、
発振波長〜９００ｎｍのものを、反射コーティングには
多層膜構造のものを用いることができる。
器構造を利用した図４に例示した構成とすることによ
り、半導体レーザー励起による小型紫外レーザー光発生
装置が提供される。たとえばこの図４の構成において
は、ＹｂをドープしたＧｄおよびＹ含有のカルシウムオ
キシボレート（ＣＯＢ）を用いている。励起用半導体レ
ーザーや、反射コーティング、波長板は適宜なものとす
ることができる。たとえば励起用半導体レーザーには、
発振波長〜９００ｎｍのものを、反射コーティングには
多層膜構造のものを用いることができる。
【００２３】さらに、この発明においては、拡散融着手
段によって作製可能とされる図５および図６のようなレ
ーザー光発生装置も例示することができる。たとえば以
上のとおりの手段をもつ装置を、この発明のレーザー光
発生装置とすることができるのである。なお、結晶の育
成については、その手法は特に限定されることはない
が、たとえば高周波誘導体加熱型Ｃｚ法により育成する
ことができる。ＹｂまたはＮｄは、この結晶育成時にＧ
ｄおよびＹ含有ＣＯＢの原料とともに混合して結晶育成
することによりドープすることができる。Ｙｂ、そして
Ｎｄのドープ量は、所要の特性機能、その用途等を考慮
して定めることができ、たとえば一般的には０．５〜３
０％程度を、さらには２〜２０％程度を考慮することが
できる。
段によって作製可能とされる図５および図６のようなレ
ーザー光発生装置も例示することができる。たとえば以
上のとおりの手段をもつ装置を、この発明のレーザー光
発生装置とすることができるのである。なお、結晶の育
成については、その手法は特に限定されることはない
が、たとえば高周波誘導体加熱型Ｃｚ法により育成する
ことができる。ＹｂまたはＮｄは、この結晶育成時にＧ
ｄおよびＹ含有ＣＯＢの原料とともに混合して結晶育成
することによりドープすることができる。Ｙｂ、そして
Ｎｄのドープ量は、所要の特性機能、その用途等を考慮
して定めることができ、たとえば一般的には０．５〜３
０％程度を、さらには２〜２０％程度を考慮することが
できる。
【００２４】
【実施例】結晶の育成は、高周波誘導加熱型Ｃｚ法によ
り行った。原料としては、ＣａＣＯ3 、Ｂ2 Ｏ3 ととも
に、Ｇｄ2 Ｏ3 およびＹ2 Ｏ3 を用いた。Ｉｒ（イリジ
ウム）坩堝で、Ａｒ（アルゴン）雰囲気中において、た
とえば約１５００℃の温度において育成した。
り行った。原料としては、ＣａＣＯ3 、Ｂ2 Ｏ3 ととも
に、Ｇｄ2 Ｏ3 およびＹ2 Ｏ3 を用いた。Ｉｒ（イリジ
ウム）坩堝で、Ａｒ（アルゴン）雰囲気中において、た
とえば約１５００℃の温度において育成した。
【００２５】Ｇｄの割合（Ｘ）を変化させてＸ＝０．３
０以下の各種組成物のＧｄx Ｙ1-xＣＯＢ結晶を育成し
た。得られた結晶は、均一な組成であって、固溶体であ
ることが確認された。図２に例示したように、この実施
例においては、第２高調波発生（ｔｙｐｅ２）につい
て、Ｘ＝０．２８付近で、位相整合角度が９０°の非臨
界位相整合条件を室温において満たすことが確認され
た。
０以下の各種組成物のＧｄx Ｙ1-xＣＯＢ結晶を育成し
た。得られた結晶は、均一な組成であって、固溶体であ
ることが確認された。図２に例示したように、この実施
例においては、第２高調波発生（ｔｙｐｅ２）につい
て、Ｘ＝０．２８付近で、位相整合角度が９０°の非臨
界位相整合条件を室温において満たすことが確認され
た。
【００２６】また、図３に示したように、Ｘ＝０．２８
付近での第３高調波発生（ｔｙｐｅ１）が確認された。
つまり、第３高調波の非臨界位相整合条件を満たす方向
と同方向に第２高調波もほぼ非臨界位相整合条件で出力
できることも確認された。そこで、以上の確認の後に、
ＧｄX Ｙ1-x ＣＯＢ結晶にＹｂ、またはＮｄをドープし
た。ドープの手段としては、ＧｄX Ｙ1-x ＣＯＢ結晶育
成原料中にＹｂ、またはＮｄを混入して結晶育成するこ
とにより行った。組成比（Ｘ）は、０．１５〜０．３０
の範囲とし、ＹｂまたはＮｄのドープ量は５〜１０％と
した。
付近での第３高調波発生（ｔｙｐｅ１）が確認された。
つまり、第３高調波の非臨界位相整合条件を満たす方向
と同方向に第２高調波もほぼ非臨界位相整合条件で出力
できることも確認された。そこで、以上の確認の後に、
ＧｄX Ｙ1-x ＣＯＢ結晶にＹｂ、またはＮｄをドープし
た。ドープの手段としては、ＧｄX Ｙ1-x ＣＯＢ結晶育
成原料中にＹｂ、またはＮｄを混入して結晶育成するこ
とにより行った。組成比（Ｘ）は、０．１５〜０．３０
の範囲とし、ＹｂまたはＮｄのドープ量は５〜１０％と
した。
【００２７】素子としての高調波発生について評価を行
ったところ、ＹｂまたはＮｄドープのＧｄおよびＹ含有
ＣＯＢにおいて、同一方向にＮｄ：ＹＡＧレーザーの第
２、および第３高調波の発生が確認された。Ｎｄ0.12Ｇ
ｄ0.16Ｙ0.72ＣＯＢ結晶もその一つである。
ったところ、ＹｂまたはＮｄドープのＧｄおよびＹ含有
ＣＯＢにおいて、同一方向にＮｄ：ＹＡＧレーザーの第
２、および第３高調波の発生が確認された。Ｎｄ0.12Ｇ
ｄ0.16Ｙ0.72ＣＯＢ結晶もその一つである。
【００２８】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この発明に
よって、より構成が簡略化された、小型で、紫外レーザ
ー光の発生までを可能とする多機能型レーザー光発生装
置が提供される。
よって、より構成が簡略化された、小型で、紫外レーザ
ー光の発生までを可能とする多機能型レーザー光発生装
置が提供される。
【図１】第２高調波発生における組成（Ｘ）と位相整合
角度との関係を例示した図である。
角度との関係を例示した図である。
【図２】外部角と規格化第２高調波出力との関係を示し
た図である。
た図である。
【図３】第３高調波発生における組成（Ｘ）と位相整合
角度との関係を例示した図である。
角度との関係を例示した図である。
【図４】半導体レーザー励起による紫外レーザー光発生
装置の構成を例示した概要図である。
装置の構成を例示した概要図である。
【図５】別のレーザー光発生装置の構成例を示した概要
図である。
図である。
【図６】さらに別のレーザー光発生装置の構成例を示し
た概要図である。
た概要図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＧｄおよびＹを含有するカルシウムオキ
シボレート系結晶にＹｂ、またはＮｄがドープされてい
る非線形光学結晶素子を備え、基本波のレーザー発振
と、第２高調波および第３高調波のレーザー光の発生と
をこの素子で行えるようにしたことを特徴とするレーザ
ー光発生装置。 - 【請求項２】 ＧｄおよびＹを含有するカルシウムオキ
シボレート系結晶は次式 【化１】 で表わされるものであり、このものにＹｂ、またはＮｄ
がドープされている請求項１のレーザー光発生装置。 - 【請求項３】 ＧｄおよびＹを含有するカルシウムオキ
シボレート系結晶は、ＧｄまたはＹを置換するものとし
て、ＧｄおよびＹ以外の希土類元素が含有されているも
のである請求項１または２のレーザー光発生装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかのレーザー
光発生装置において、半導体レーザー励起手段を有し、
反射部とともに、波長板を備えていることを特徴とする
紫外レーザー光発生装置。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02296999A JP4052751B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | レーザー光発生装置 |
| CNB998045624A CN1188741C (zh) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | 波长变换晶体和激光发生方法以及激光发生装置 |
| IL13866299A IL138662A0 (en) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | Wavelength conversion crystal and method for generating laser beam, and apparatus for generating laser beam |
| PCT/JP1999/001598 WO1999050709A1 (fr) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | Cristal de conversion de longueur d'ondes et generation de faisceau laser, et dispositif generateur de rayon laser |
| TW088104922A TW476018B (en) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | Wave length changing crystal and method for generating a laser light, and a laser generating device |
| AU52649/99A AU5264999A (en) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | Wavelength conversion crystal and method for generating laser beam, and apparatus for generating laser beam |
| EP99942619A EP1067426B1 (en) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | Wavelength conversion crystal and method for generating laser beam, and apparatus for generating laser beam |
| DE69933017T DE69933017T2 (de) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | WELLENLÄNGENUMWANDLUNGSKRISTALL, VERFAHREN und Gerät ZUR ERZEUGUNG VON LASERSTRAHLEN |
| KR1020007010717A KR100788807B1 (ko) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | 파장변환결정, 레이저광 발생방법 및 레이저광 발생장치 |
| US09/647,137 US6551528B1 (en) | 1998-03-27 | 1999-03-29 | Wavelength conversion crystal and method for generating laser beam, and apparatus for generating laser beam |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02296999A JP4052751B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | レーザー光発生装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4052751B2 JP4052751B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=12097415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02296999A Expired - Fee Related JP4052751B2 (ja) | 1998-03-27 | 1999-01-29 | レーザー光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4052751B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006104051A1 (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 波長変換素子 |
| US9188834B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-11-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Wavelength conversion crystal and wavelength conversion laser device |
-
1999
- 1999-01-29 JP JP02296999A patent/JP4052751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006104051A1 (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 波長変換素子 |
| US7848011B2 (en) | 2005-03-25 | 2010-12-07 | Panasonic Corporation | Wavelength converting element |
| JP4860605B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2012-01-25 | パナソニック株式会社 | 波長変換素子 |
| US9188834B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-11-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Wavelength conversion crystal and wavelength conversion laser device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4052751B2 (ja) | 2008-02-27 |
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