JP2000305119A - 波長変換用光学素子 - Google Patents
波長変換用光学素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長変換用光学素子の防湿性を向上させると
ともに、光の入出射面における反射損を低減化するこ
と。 【解決手段】 波長変換用ＣＬＢＯ結晶ｎｃの光入射面
および光出射面に吸湿性の少ない材料からなる平板状光
学素子ｃ１，ｃ２をオプテイカルコンタクトにより各々
接合する。また、ＣＬＢＯ結晶ｎｃの光入射側に接合さ
れている平板状光学素子ｃ１の表面に入射光の波長に対
応した反射防止膜Ｔｆ１を設け、ＣＬＢＯ結晶ｎｃの光
出射側に接合されている平板状光学素子ｃ２の表面に少
なくとも波長変換光の波長に対応した反射防止膜Ｔｆ２
を設ける。なお、反射防止膜Ｔｆ１を設ける代わりに、
平板状光学素子ｃ１，ｃ２に、入射光、出射光に対応し
たブリュースター角を成す傾斜面を形成してもよい。
ともに、光の入出射面における反射損を低減化するこ
と。 【解決手段】 波長変換用ＣＬＢＯ結晶ｎｃの光入射面
および光出射面に吸湿性の少ない材料からなる平板状光
学素子ｃ１，ｃ２をオプテイカルコンタクトにより各々
接合する。また、ＣＬＢＯ結晶ｎｃの光入射側に接合さ
れている平板状光学素子ｃ１の表面に入射光の波長に対
応した反射防止膜Ｔｆ１を設け、ＣＬＢＯ結晶ｎｃの光
出射側に接合されている平板状光学素子ｃ２の表面に少
なくとも波長変換光の波長に対応した反射防止膜Ｔｆ２
を設ける。なお、反射防止膜Ｔｆ１を設ける代わりに、
平板状光学素子ｃ１，ｃ２に、入射光、出射光に対応し
たブリュースター角を成す傾斜面を形成してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は波長変換用光学素子
に関し、さらに詳細には、非線形光学結晶の光入射面と
光出射面にカバー材料を接合することにより防湿性を向
上させ反射損を低減化した波長変換用光学素子に関する
ものである。
に関し、さらに詳細には、非線形光学結晶の光入射面と
光出射面にカバー材料を接合することにより防湿性を向
上させ反射損を低減化した波長変換用光学素子に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｙｂ：ＹＡＧ，Ｎｄ：Ｙ
ＬＦ，Ｎｄ：ＹＶＯ4 などを用いた固体レーザーから出
力される基本レーザー光を波長変換して紫外線を発生さ
せる装置が実用化されている。これらの装置において、
４倍高調波発生、５倍高調波発生および３００ｎｍ以下
の和周波光を得る和周波発生に用いる非線形光学結晶と
して、ＣＬＢＯ結晶が考えられる。ＣＬＢＯ結晶は非線
形定数が比較的大きく、１９０ｎｍ〜３００ｎｍにおけ
る吸収が少ないこと、１０００ｎｍ付近で発振する基本
レーザー光の第４高調波発生に対して位相整合条件を満
たしていることなどから、３００ｎｍより短い波長の発
生用非線形光学結晶として有望視されている。
ＬＦ，Ｎｄ：ＹＶＯ4 などを用いた固体レーザーから出
力される基本レーザー光を波長変換して紫外線を発生さ
せる装置が実用化されている。これらの装置において、
４倍高調波発生、５倍高調波発生および３００ｎｍ以下
の和周波光を得る和周波発生に用いる非線形光学結晶と
して、ＣＬＢＯ結晶が考えられる。ＣＬＢＯ結晶は非線
形定数が比較的大きく、１９０ｎｍ〜３００ｎｍにおけ
る吸収が少ないこと、１０００ｎｍ付近で発振する基本
レーザー光の第４高調波発生に対して位相整合条件を満
たしていることなどから、３００ｎｍより短い波長の発
生用非線形光学結晶として有望視されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＣＬＢＯ結晶
は表面から空気中に含まれる水分を吸着し易いという欠
点がある。水分を吸着した表面はレーザー光に対する耐
久性が低下する。また、水分を吸着した部分が膨張し、
結晶にひずみを生じさせるため、変換効率の低下・出射
光の波面のひずみなどが起こり、実用上の問題がある。
このため現状では使用前に１５０°Ｃ以上の温度でアニ
ールを行い、水分を蒸発させてから使用する方法が採ら
れている。
は表面から空気中に含まれる水分を吸着し易いという欠
点がある。水分を吸着した表面はレーザー光に対する耐
久性が低下する。また、水分を吸着した部分が膨張し、
結晶にひずみを生じさせるため、変換効率の低下・出射
光の波面のひずみなどが起こり、実用上の問題がある。
このため現状では使用前に１５０°Ｃ以上の温度でアニ
ールを行い、水分を蒸発させてから使用する方法が採ら
れている。
【０００４】しかし、アニールを行った後でも、温度を
下げると水分の吸着が起こり、保管の方法にも配慮しな
ければならない。現状では良い保管方法が見つかってい
ないため、使用直前にアニールを行っている。このよう
に表面が変化しやすいので、これに反射防止膜を蒸着す
ることが困難で、表面に蒸着などを行わずに使用してい
るのが現状である。このため波長変換に際して、表面反
射の損失（入射側及び出射側各５％の反射損がある) が
生じている。
下げると水分の吸着が起こり、保管の方法にも配慮しな
ければならない。現状では良い保管方法が見つかってい
ないため、使用直前にアニールを行っている。このよう
に表面が変化しやすいので、これに反射防止膜を蒸着す
ることが困難で、表面に蒸着などを行わずに使用してい
るのが現状である。このため波長変換に際して、表面反
射の損失（入射側及び出射側各５％の反射損がある) が
生じている。
【０００５】また、高温で用いても空気中の水分との反
応は起こるので、ＣＬＢＯ結晶を密封したセルの中に入
れ、セル中には水分を除去した酸素ガスなどを封入して
使用する方法も考えられている。この場合にはセルの窓
が入射側と出射側に必要となるため、前述の反射損がさ
らに増加することになる。本発明は上記した事情に鑑み
なされたものであって、その目的とするところは、上記
した波長変換用光学素子の防湿性を向上させるととも
に、光の入出射面における反射損を低減化することであ
る。
応は起こるので、ＣＬＢＯ結晶を密封したセルの中に入
れ、セル中には水分を除去した酸素ガスなどを封入して
使用する方法も考えられている。この場合にはセルの窓
が入射側と出射側に必要となるため、前述の反射損がさ
らに増加することになる。本発明は上記した事情に鑑み
なされたものであって、その目的とするところは、上記
した波長変換用光学素子の防湿性を向上させるととも
に、光の入出射面における反射損を低減化することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ＣＬＢＯ結晶の両端に水
分に冒されにくい光学素子（以下これをカバー材料と呼
ぶ) をオプティカルコンタクトで接合する。この方法に
より従来の問題の一つであるＣＬＢＯ結晶の防湿を実現
することができる。カバー材料としては、次の要件を満
たすことが要求される。 (1) 水分に冒されにくい。 (2) 使用する波長の光の透過率が良いこと。 (3) 屈折率がＣＬＢＯ結晶のそれに近いこと。 具体的材料としては、例えば、ＣａＦ2 、水晶, 四硼酸
リチウム、ＭｇＦ2 などの光学結晶および, ＢＫ７、石
英などの光学ガラスが含まれる。また、カバー材料の
接合面でない方の側に反射防止膜を燕着する、カバー
材料の形状をブリュースターカットとする等により、反
射防止を有効に行うことができ、従来問題であった波長
変換用光学素子の表面における反射損失を低下させるこ
とができる。
分に冒されにくい光学素子（以下これをカバー材料と呼
ぶ) をオプティカルコンタクトで接合する。この方法に
より従来の問題の一つであるＣＬＢＯ結晶の防湿を実現
することができる。カバー材料としては、次の要件を満
たすことが要求される。 (1) 水分に冒されにくい。 (2) 使用する波長の光の透過率が良いこと。 (3) 屈折率がＣＬＢＯ結晶のそれに近いこと。 具体的材料としては、例えば、ＣａＦ2 、水晶, 四硼酸
リチウム、ＭｇＦ2 などの光学結晶および, ＢＫ７、石
英などの光学ガラスが含まれる。また、カバー材料の
接合面でない方の側に反射防止膜を燕着する、カバー
材料の形状をブリュースターカットとする等により、反
射防止を有効に行うことができ、従来問題であった波長
変換用光学素子の表面における反射損失を低下させるこ
とができる。
【０００７】ここで、一般に、２つの物質の接合面では
反射が起こる。この反射は２つの材料のそれぞれの屈折
率をｎ１，ｎ２とするとＲ＝（ｎ１−ｎ２）2 ／（ｎ１
＋ｎ２）2 で表される。例えば、ＣＬＢＯ結晶、ＣａＦ
2 の２６６ｎｍにおける屈折率は、それぞれ１. ５４６
１６６および１．４６２０７９であるので、Ｒ＝０．０
００７８となり、ＣＬＢＯ結晶とＣａＦ2 の接合面にお
ける反射は極めて小さい。このため、ＣＬＢＯ結晶のカ
バー材料としてＣａＦ2 を使えば境界面での反射損失は
無視できる程度になる。したがって、ＣａＦ2 に反射防
止膜を蒸着すれば、カバー材料での反射を０.３％程度
以下にする事ができ、全体としての反射を防止すること
ができる。また、入射側と出射側のＣａＦ2 のいずれか
一方、または両方をブリュースター角に加工することに
よって反射をほとんど０とすることができる。
反射が起こる。この反射は２つの材料のそれぞれの屈折
率をｎ１，ｎ２とするとＲ＝（ｎ１−ｎ２）2 ／（ｎ１
＋ｎ２）2 で表される。例えば、ＣＬＢＯ結晶、ＣａＦ
2 の２６６ｎｍにおける屈折率は、それぞれ１. ５４６
１６６および１．４６２０７９であるので、Ｒ＝０．０
００７８となり、ＣＬＢＯ結晶とＣａＦ2 の接合面にお
ける反射は極めて小さい。このため、ＣＬＢＯ結晶のカ
バー材料としてＣａＦ2 を使えば境界面での反射損失は
無視できる程度になる。したがって、ＣａＦ2 に反射防
止膜を蒸着すれば、カバー材料での反射を０.３％程度
以下にする事ができ、全体としての反射を防止すること
ができる。また、入射側と出射側のＣａＦ2 のいずれか
一方、または両方をブリュースター角に加工することに
よって反射をほとんど０とすることができる。
【０００８】以上に基づき、本発明においては、次のよ
うにして前記課題を解決する。 （１）波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面ならびに光出
射面に吸湿性の少ない材料からなる平板状光学素子をオ
プティカルコンタクトにより各々接合し、上記ＣＬＢＯ
結晶の光入射側に接合されている平板状光学素子の表面
に入射光の波長に対応した反射防止膜を設け、上記ＣＬ
ＢＯ結晶の光出射側に接合されている平板状光学素子の
表面に少なくとも波長変換光の波長に対応した反射防止
膜を設ける。 （２）波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面に吸湿性の少
ない材料からなる平板状光学素子をオプティカルコンタ
クトにより接合し、該平板状光学素子の表面に入射光の
波長に対応した反射防止膜を設け、上記ＣＬＢＯ結晶の
光出射面に吸湿性の少ない材料からなり、波長変換光の
波長および偏光方向に対応したブリュースター角が形成
されている光学素子をオプティカルコンタクトにより接
合する。 （３）波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面に吸湿性の少
ない材料からなり、入射光の波長および偏光方向に対応
したブリュースター角が形成されている光学素子をオプ
ティカルコンタクトにより接合し、上記ＣＬＢＯ結晶の
光出射面に吸湿性の少ない材料からなり、波長変換光の
波長および偏光方向に対応したブリュースター角が形成
されている光学素子をオプティカルコンタクトにより接
合する。
うにして前記課題を解決する。 （１）波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面ならびに光出
射面に吸湿性の少ない材料からなる平板状光学素子をオ
プティカルコンタクトにより各々接合し、上記ＣＬＢＯ
結晶の光入射側に接合されている平板状光学素子の表面
に入射光の波長に対応した反射防止膜を設け、上記ＣＬ
ＢＯ結晶の光出射側に接合されている平板状光学素子の
表面に少なくとも波長変換光の波長に対応した反射防止
膜を設ける。 （２）波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面に吸湿性の少
ない材料からなる平板状光学素子をオプティカルコンタ
クトにより接合し、該平板状光学素子の表面に入射光の
波長に対応した反射防止膜を設け、上記ＣＬＢＯ結晶の
光出射面に吸湿性の少ない材料からなり、波長変換光の
波長および偏光方向に対応したブリュースター角が形成
されている光学素子をオプティカルコンタクトにより接
合する。 （３）波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面に吸湿性の少
ない材料からなり、入射光の波長および偏光方向に対応
したブリュースター角が形成されている光学素子をオプ
ティカルコンタクトにより接合し、上記ＣＬＢＯ結晶の
光出射面に吸湿性の少ない材料からなり、波長変換光の
波長および偏光方向に対応したブリュースター角が形成
されている光学素子をオプティカルコンタクトにより接
合する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について説明
する。図１は本発明の第１の実施例の波長変換光学素子
の構成を示す図である。同図は、ＣＬＢＯ結晶ｎｃの両
端に、例えば前記したＣａＦ2 等から形成される平板状
のカバー材料ｃ１，ｃ２を接着したものを示している。
ＣＬＢＯ結晶ｎｃとカバー材料ｃ１，ｃ２はオプティカ
ルコンタクトｏｃにより接着されており、この接着面で
の反射はきわめて少ない。カバー材料ｃ１，ｃ２の接着
されていない方の面ｓ１，ｓ２には反射防止膜Ｔｆ１，
Ｔｆ２が施されており、使用する波長に対するこれらの
面での反射損を０．３％以下にするよう設計されてい
る。
する。図１は本発明の第１の実施例の波長変換光学素子
の構成を示す図である。同図は、ＣＬＢＯ結晶ｎｃの両
端に、例えば前記したＣａＦ2 等から形成される平板状
のカバー材料ｃ１，ｃ２を接着したものを示している。
ＣＬＢＯ結晶ｎｃとカバー材料ｃ１，ｃ２はオプティカ
ルコンタクトｏｃにより接着されており、この接着面で
の反射はきわめて少ない。カバー材料ｃ１，ｃ２の接着
されていない方の面ｓ１，ｓ２には反射防止膜Ｔｆ１，
Ｔｆ２が施されており、使用する波長に対するこれらの
面での反射損を０．３％以下にするよう設計されてい
る。
【００１０】図２は、上記波長変換光学素子を用いて、
波長ωの基本波光〔以下基本波（ω）と記す〕の第２高
調波光〔以下第２高調波（２ω）と記す〕を得る場合を
説明する図である。同図に示すように、第２高調波（２
ω）への波長変換に際して、ＣＬＢＯ結晶ｎｃに基本波
（ω）を入射すると、ＣＬＢＯ結晶ｎｃからその第２高
調波である第２高調波（２ω）と、波長変換されずに残
った基本波（ω）が出射する。したがって、この場合に
は、光入射側のカバー材料ｃ１に基本波（ω) に対応し
た反射防止膜Ｔｆ１を付け、また、光出射側カバー材料
ｃ２には、第２高調波（２ω) に対応した反射防止膜Ｔ
ｆ２を付ける。ここで、ＣＬＢＯ結晶ｎｃから出射する
基本波（ω）は必要がないので、反射防止膜Ｔｆ２は、
結晶から出射する基本波（ω) には対応しなくてもよ
い。
波長ωの基本波光〔以下基本波（ω）と記す〕の第２高
調波光〔以下第２高調波（２ω）と記す〕を得る場合を
説明する図である。同図に示すように、第２高調波（２
ω）への波長変換に際して、ＣＬＢＯ結晶ｎｃに基本波
（ω）を入射すると、ＣＬＢＯ結晶ｎｃからその第２高
調波である第２高調波（２ω）と、波長変換されずに残
った基本波（ω）が出射する。したがって、この場合に
は、光入射側のカバー材料ｃ１に基本波（ω) に対応し
た反射防止膜Ｔｆ１を付け、また、光出射側カバー材料
ｃ２には、第２高調波（２ω) に対応した反射防止膜Ｔ
ｆ２を付ける。ここで、ＣＬＢＯ結晶ｎｃから出射する
基本波（ω）は必要がないので、反射防止膜Ｔｆ２は、
結晶から出射する基本波（ω) には対応しなくてもよ
い。
【００１１】図３は、上記波長変換光学素子を用いて、
基本波（ω）の第３高調波（３ω）を得る場合を説明す
る図である。基本波（ω）から第３高調波（３ω）を得
る場合には、同図に示すように、第１のＣＬＢＯ結晶ｎ
ｃ１に基本波（ω）を入射して、基本波（ω）の第２高
調波（２ω）を得る。ついで、この第２高調波（２ω）
と変換されずに残った基本波（ω）を第２のＣＬＢＯ結
晶ｎｃ２に入射して、第２のＣＬＢＯ結晶ｎｃ２から第
３高調波（３ω）を放出させる。なお、この場合にも、
第２のＣＬＢＯ結晶ｎｃ２から変換されずに残った基本
波（ω）と第２高調波（２ω）が出射する。
基本波（ω）の第３高調波（３ω）を得る場合を説明す
る図である。基本波（ω）から第３高調波（３ω）を得
る場合には、同図に示すように、第１のＣＬＢＯ結晶ｎ
ｃ１に基本波（ω）を入射して、基本波（ω）の第２高
調波（２ω）を得る。ついで、この第２高調波（２ω）
と変換されずに残った基本波（ω）を第２のＣＬＢＯ結
晶ｎｃ２に入射して、第２のＣＬＢＯ結晶ｎｃ２から第
３高調波（３ω）を放出させる。なお、この場合にも、
第２のＣＬＢＯ結晶ｎｃ２から変換されずに残った基本
波（ω）と第２高調波（２ω）が出射する。
【００１２】したがって、この場合には、反射防止膜Ｔ
ｆ１〜Ｔｆ４として次の波長に対応したものを用いる。
第１のＣＬＢＯ結晶ｎｃ１の光入射側のカバー材料
ｃ１には、基本波（ω)に対応した反射防止膜Ｔｆ１を
付ける。また、第１のＣＬＢＯ結晶ｎｃ１の光入射側の
カバー材料ｃ２には、基本波（ω）および第２高調波
（２ω) に対応した反射防止膜Ｔｆ２を付ける。 第
２のＣＬＢＯ結晶ｎｃ２の光入射側のカバー材料ｃ３に
は、基本波（ω）および第２高調波（２ω) に対応した
反射防止膜Ｔｆ３を付ける。また、第２のＣＬＢＯ結晶
ｎｃ２の光出射側のカバー材料ｃ４には、第３高調波
（３ω) に対応した反射防止膜Ｔｆ４を付ける。
ｆ１〜Ｔｆ４として次の波長に対応したものを用いる。
第１のＣＬＢＯ結晶ｎｃ１の光入射側のカバー材料
ｃ１には、基本波（ω)に対応した反射防止膜Ｔｆ１を
付ける。また、第１のＣＬＢＯ結晶ｎｃ１の光入射側の
カバー材料ｃ２には、基本波（ω）および第２高調波
（２ω) に対応した反射防止膜Ｔｆ２を付ける。 第
２のＣＬＢＯ結晶ｎｃ２の光入射側のカバー材料ｃ３に
は、基本波（ω）および第２高調波（２ω) に対応した
反射防止膜Ｔｆ３を付ける。また、第２のＣＬＢＯ結晶
ｎｃ２の光出射側のカバー材料ｃ４には、第３高調波
（３ω) に対応した反射防止膜Ｔｆ４を付ける。
【００１３】以上のように、入射光が複数ある場合、光
入射側には、当該結晶における波長変換に必要な入射光
すべてに対応した反射防止膜を設ける。一方、光出射側
には、後段で必要とされる波長の光に対応した反射防止
膜を設ける。例えば、図２の場合には、光出射側に、波
長変換光（第２高調波（２ω））のみに対応した反射防
止膜を設けているが、図３の場合、第１のＣＬＢＯ結晶
ｎｃ１の光出射側には、波長変換光（第２高調波（２
ω））および波長変換されなかった基本波（ω）の両者
に対応する反射防止膜を設ける必要がある。
入射側には、当該結晶における波長変換に必要な入射光
すべてに対応した反射防止膜を設ける。一方、光出射側
には、後段で必要とされる波長の光に対応した反射防止
膜を設ける。例えば、図２の場合には、光出射側に、波
長変換光（第２高調波（２ω））のみに対応した反射防
止膜を設けているが、図３の場合、第１のＣＬＢＯ結晶
ｎｃ１の光出射側には、波長変換光（第２高調波（２
ω））および波長変換されなかった基本波（ω）の両者
に対応する反射防止膜を設ける必要がある。
【００１４】図４は本発明の第２の実施例の波長変換光
学素子の構成を示す図である。同図は、光入射側には平
板状でｓ１面には反射防止膜Ｔｆ１が施されたカバー材
料ｃ１をオプティカルコンタクトｏｃにより貼り付け、
光出射側には出射する光の波長に対応したブリュースタ
ー角になるように形成された傾斜面を持つカバー材料ｃ
２をオプティカルコンタクトｏｃにより貼り付けた場合
を示している。ここで、ブリュースター角とは、屈折率
の異なる２つの材質（この場合はカバー材料と空気) の
境界面があるとき、この境界面の法線と光の進行方向と
で決まる平面上に光の偏光がある場合に、反射が０とな
る角度を言う。
学素子の構成を示す図である。同図は、光入射側には平
板状でｓ１面には反射防止膜Ｔｆ１が施されたカバー材
料ｃ１をオプティカルコンタクトｏｃにより貼り付け、
光出射側には出射する光の波長に対応したブリュースタ
ー角になるように形成された傾斜面を持つカバー材料ｃ
２をオプティカルコンタクトｏｃにより貼り付けた場合
を示している。ここで、ブリュースター角とは、屈折率
の異なる２つの材質（この場合はカバー材料と空気) の
境界面があるとき、この境界面の法線と光の進行方向と
で決まる平面上に光の偏光がある場合に、反射が０とな
る角度を言う。
【００１５】図４において、角度θがθ＝tan -1ｎｃ２
となるとき、θはブリュースター角である。なお、ｎｃ
２はカバー材料ｃ２の屈折率である。このような角度に
カットしたカバー材料ｃ２に、カバー材料の内側から入
射した紙面の面内に偏光面のある光は、出射面ｓ２に反
射防止膜を施さなくても反射率を理論上は０とすること
が出来る。一般に、非線形効果を用いて波長変換を行う
場合は、変換されて出射される光は偏光方向が一定の方
向になっているので、この方向にあわせてカバー材料を
カットすればよい。ＣａＦ2 の波長に対する屈折率とブ
リュースター角は表１に示す通りであり、ＣａＦ2 をカ
バー材料として用い、ＹＡＧレーザーの第２高調波から
第４高調波（波長２６６ｎｍ）を発生させる場合には、
ブリュースター角をθ＝５５. ６３°とすればよい。
となるとき、θはブリュースター角である。なお、ｎｃ
２はカバー材料ｃ２の屈折率である。このような角度に
カットしたカバー材料ｃ２に、カバー材料の内側から入
射した紙面の面内に偏光面のある光は、出射面ｓ２に反
射防止膜を施さなくても反射率を理論上は０とすること
が出来る。一般に、非線形効果を用いて波長変換を行う
場合は、変換されて出射される光は偏光方向が一定の方
向になっているので、この方向にあわせてカバー材料を
カットすればよい。ＣａＦ2 の波長に対する屈折率とブ
リュースター角は表１に示す通りであり、ＣａＦ2 をカ
バー材料として用い、ＹＡＧレーザーの第２高調波から
第４高調波（波長２６６ｎｍ）を発生させる場合には、
ブリュースター角をθ＝５５. ６３°とすればよい。
【００１６】
【表１】
【００１７】ところで、ブリュースター角を成す傾斜面
の形状は、波長、偏光方向に応じて定まり、例えば図４
において、偏光方向が紙面と直交する方向である場合に
は、傾斜面はカバー材料ｃ２内を通過する光の進行方向
を回転軸として、図に示す前記傾斜面を９０°回転させ
た面にする必要がある。また、基本波から第２高調波を
得る場合、入射する基本波（ω) と波長変換されなかっ
た基本波（ω) の偏光方向と、波長変換された第２高調
波（２ω) の偏光方向は互いに異なる。したがって、図
４に示す波長変換用光学素子を用いて第２高調波を得る
場合には、カバー材料ｃ１に施す反射防止膜Ｔｆ１は基
本波（ω）に対応したものとし、また、カバー材料ｃ２
に形成する傾斜面の形状は、波長変換された第２高調波
（２ω) の偏光方向に対応したブリュースタ角にする必
要がある。なお、当然のことであるが、カバー材料ｃ２
を上記のような形状とした場合、第２高調波とは波長・
偏光方向とも異なる波長変換されなかった基本波（ω)
に対しては対応できない。
の形状は、波長、偏光方向に応じて定まり、例えば図４
において、偏光方向が紙面と直交する方向である場合に
は、傾斜面はカバー材料ｃ２内を通過する光の進行方向
を回転軸として、図に示す前記傾斜面を９０°回転させ
た面にする必要がある。また、基本波から第２高調波を
得る場合、入射する基本波（ω) と波長変換されなかっ
た基本波（ω) の偏光方向と、波長変換された第２高調
波（２ω) の偏光方向は互いに異なる。したがって、図
４に示す波長変換用光学素子を用いて第２高調波を得る
場合には、カバー材料ｃ１に施す反射防止膜Ｔｆ１は基
本波（ω）に対応したものとし、また、カバー材料ｃ２
に形成する傾斜面の形状は、波長変換された第２高調波
（２ω) の偏光方向に対応したブリュースタ角にする必
要がある。なお、当然のことであるが、カバー材料ｃ２
を上記のような形状とした場合、第２高調波とは波長・
偏光方向とも異なる波長変換されなかった基本波（ω)
に対しては対応できない。
【００１８】図５は本発明の第３の実施例の波長変換光
学素子の構成を示す図である。同図は、入射する光およ
び出射する光に対してブリュースター角となるよう形成
した傾斜面を持つカバー材料ｃ１，ｃ２をＣＬＢＯ結晶
ｎｃにオプティカルコンタクトｏｃで貼り付けた場合を
示しており、同図（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。なお、同図中に示したｙ−ｚ，ｘ−ｙは図５（ａ）
（ｂ）における座標軸を示しており、ｙ−ｚ平面、ｘ−
ｙ平面は互いに直交する平面である。この場合には、入
射する光と出射する光の偏光方向および波長が異なるた
め、入射側のカバー材料ｃ１の取り付け方向およびカッ
ト角は、出射側のカバー材料ｃ２の取り付け方向および
カット角とは異なっている。
学素子の構成を示す図である。同図は、入射する光およ
び出射する光に対してブリュースター角となるよう形成
した傾斜面を持つカバー材料ｃ１，ｃ２をＣＬＢＯ結晶
ｎｃにオプティカルコンタクトｏｃで貼り付けた場合を
示しており、同図（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。なお、同図中に示したｙ−ｚ，ｘ−ｙは図５（ａ）
（ｂ）における座標軸を示しており、ｙ−ｚ平面、ｘ−
ｙ平面は互いに直交する平面である。この場合には、入
射する光と出射する光の偏光方向および波長が異なるた
め、入射側のカバー材料ｃ１の取り付け方向およびカッ
ト角は、出射側のカバー材料ｃ２の取り付け方向および
カット角とは異なっている。
【００１９】ここで、波長変換を行う場合、下記のＴｙ
ｐｅ I、Ｔｙｐｅ II の位相整合が用いられる。 (1) Ｔｙｐｅ I ：ｏｏｅ結晶 入射する光の偏光方向が全てｏ偏光で、波長変換光の偏
光方向がｅ偏向（ｏ偏光とｅ偏光は偏光方向が直交す
る） (2) Ｔｙｐｅ II ：ｅｏｅ結晶 入射する光の偏光方向が一方がｅ偏向、他方がｏ偏光
で、波長変換光の偏光方向がｅ偏光 例えば、ＹＡＧレーザ光源が放出する光の第２高調波
（波長５３２ｎｍ）からＴｙｐｅ Iの位相整合による波
長変換で第４高調波（波長２６６ｎｍ）を得る時は、上
記のように入射光の偏光方向がｏ、波長変換光の偏光方
向がｅであるので、入射光の偏光と出射光の偏光方向は
互いに直交することとなる。
ｐｅ I、Ｔｙｐｅ II の位相整合が用いられる。 (1) Ｔｙｐｅ I ：ｏｏｅ結晶 入射する光の偏光方向が全てｏ偏光で、波長変換光の偏
光方向がｅ偏向（ｏ偏光とｅ偏光は偏光方向が直交す
る） (2) Ｔｙｐｅ II ：ｅｏｅ結晶 入射する光の偏光方向が一方がｅ偏向、他方がｏ偏光
で、波長変換光の偏光方向がｅ偏光 例えば、ＹＡＧレーザ光源が放出する光の第２高調波
（波長５３２ｎｍ）からＴｙｐｅ Iの位相整合による波
長変換で第４高調波（波長２６６ｎｍ）を得る時は、上
記のように入射光の偏光方向がｏ、波長変換光の偏光方
向がｅであるので、入射光の偏光と出射光の偏光方向は
互いに直交することとなる。
【００２０】したがって、図５において、ＣＬＢＯ結晶
ｎｃのｃ軸がｘ−ｙ平面上にあるときには、入射側のカ
バー材料ｃ１のカット面はｘ−ｙ平面に直角で入射光の
光軸と（９０°−θ１) の角度を成し、入射光の偏光方
向はｘ−ｙ平面上にあるように設定する。θ１は入射光
の波長に合わせたブリュースター角であり、θ１＝tan
-1〔ｎ（５３２ｎｍ）〕である。また、出射側のカバー
材料ｃ２のカット面はｙ−ｚ平面に直角で出射光の光軸
と（９０°−θ２）の角度を成しており、出射光の偏光
方向はｙ−ｚ面上にある。θ２は出射光の波長に合わせ
たブリュースター角で、θ２＝tan -1（ｎ（２６６ｎ
ｍ））である。このように構成すれば、入射側では入射
光の反射を、出射側では出射光の反射をほとんど０にす
ることが出来る。
ｎｃのｃ軸がｘ−ｙ平面上にあるときには、入射側のカ
バー材料ｃ１のカット面はｘ−ｙ平面に直角で入射光の
光軸と（９０°−θ１) の角度を成し、入射光の偏光方
向はｘ−ｙ平面上にあるように設定する。θ１は入射光
の波長に合わせたブリュースター角であり、θ１＝tan
-1〔ｎ（５３２ｎｍ）〕である。また、出射側のカバー
材料ｃ２のカット面はｙ−ｚ平面に直角で出射光の光軸
と（９０°−θ２）の角度を成しており、出射光の偏光
方向はｙ−ｚ面上にある。θ２は出射光の波長に合わせ
たブリュースター角で、θ２＝tan -1（ｎ（２６６ｎ
ｍ））である。このように構成すれば、入射側では入射
光の反射を、出射側では出射光の反射をほとんど０にす
ることが出来る。
【００２１】上記波長変換用光学素子を用いて波長変換
を行う場合には、位相整合のタイプに応じてカバー材料
のブリュースター角を次のように設定する。 (1) 波長変換用光学素子に基本波（ω）を入射して、第
２高調波（２ω）を発生させる場合。 Ｔｙｐｅ I 入射側のカバー材料ｃ１は、ｏ偏光に対応したブリュー
スター角とし、出射側のカバー材料ｃ２は、ｅ偏光に対
応したブリュースター角とする。 Ｔｙｐｅ II 入射側のカバー材料ｃ１は、ｏ偏光、ｅ偏光の両方に対
応できるように、４５°方向の偏光に対応したブリュー
スター角とし、出射側のカバー材料ｃ２は、ｅ偏光に対
応したブリュースター角とする。
を行う場合には、位相整合のタイプに応じてカバー材料
のブリュースター角を次のように設定する。 (1) 波長変換用光学素子に基本波（ω）を入射して、第
２高調波（２ω）を発生させる場合。 Ｔｙｐｅ I 入射側のカバー材料ｃ１は、ｏ偏光に対応したブリュー
スター角とし、出射側のカバー材料ｃ２は、ｅ偏光に対
応したブリュースター角とする。 Ｔｙｐｅ II 入射側のカバー材料ｃ１は、ｏ偏光、ｅ偏光の両方に対
応できるように、４５°方向の偏光に対応したブリュー
スター角とし、出射側のカバー材料ｃ２は、ｅ偏光に対
応したブリュースター角とする。
【００２２】(2) 波長変換用光学素子に異なる２波長の
光を入射し、その和周波光を発生させる場合 Ｔｙｐｅ I 入射側のカバー材料ｃ１は、異なる２波長（偏光方向は
両者ともｏ偏光) の各々に対応したブリュースター角の
双方に近似した角度とする。また、出射側のカバー材料
ｃ１はｅ偏光に対応したブリュースター角とする。例え
ば、ＣａＦ2 の波長１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５
ｎｍ、２６６ｎｍに対するブリュースター角は、前記表
１に示すように、５５. ０°、５５. １４°、５５．３
３°、５５. ６３°と１％程度しか変らない。したがっ
て、偏光方向が同じであれば、５５°近傍の値にブリュ
ースター角を設定すれば、上記波長の光に対応すること
ができる。 Ｔｙｐｅ II 位相整合がＴｙｐｅ II の場合には、入射する光の偏光
方向が一方がｅ偏向、他方がｏ偏光であり、偏光方向が
異なっている。このため、カバー材料ｃ１に両方に対応
した傾斜面を形成することができず、和周波発生には使
用できない。
光を入射し、その和周波光を発生させる場合 Ｔｙｐｅ I 入射側のカバー材料ｃ１は、異なる２波長（偏光方向は
両者ともｏ偏光) の各々に対応したブリュースター角の
双方に近似した角度とする。また、出射側のカバー材料
ｃ１はｅ偏光に対応したブリュースター角とする。例え
ば、ＣａＦ2 の波長１０６４ｎｍ、５３２ｎｍ、３５５
ｎｍ、２６６ｎｍに対するブリュースター角は、前記表
１に示すように、５５. ０°、５５. １４°、５５．３
３°、５５. ６３°と１％程度しか変らない。したがっ
て、偏光方向が同じであれば、５５°近傍の値にブリュ
ースター角を設定すれば、上記波長の光に対応すること
ができる。 Ｔｙｐｅ II 位相整合がＴｙｐｅ II の場合には、入射する光の偏光
方向が一方がｅ偏向、他方がｏ偏光であり、偏光方向が
異なっている。このため、カバー材料ｃ１に両方に対応
した傾斜面を形成することができず、和周波発生には使
用できない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面および光出射面
に吸湿性の少ない材料からなる光学素子を接合し、該光
学素子の表面に反射防止膜を形成するか、光学素子にブ
リュースター角を成す傾斜面を形成したので、防湿性を
向上させるとともに、光の入出射面における反射損を低
減化することができる。
は、波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面および光出射面
に吸湿性の少ない材料からなる光学素子を接合し、該光
学素子の表面に反射防止膜を形成するか、光学素子にブ
リュースター角を成す傾斜面を形成したので、防湿性を
向上させるとともに、光の入出射面における反射損を低
減化することができる。
【図１】本発明の第１の実施例の波長変換光学素子の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】図１の波長変換光学素子を用いて基本波（ω）
の第２高調波（２ω）を得る場合を説明する図である。
の第２高調波（２ω）を得る場合を説明する図である。
【図３】図１の波長変換光学素子を用いて基本波（ω）
の第３高調波（３ω）を得る場合を説明する図である。
の第３高調波（３ω）を得る場合を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施例の波長変換光学素子の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例の波長変換光学素子の構
成を示す図である。
成を示す図である。
ｎｃ，ｎｃ１，ｎｃ２ ＣＬＢＯ結晶 ｃ１〜ｃ４ カバー材料 Ｔｆ１〜Ｔｆ４ 反射防止膜
Claims (3)
- 【請求項１】 波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面なら
びに光出射面に吸湿性の少ない材料からなる平板状光学
素子をオプティカルコンタクトにより各々接合し、 上記ＣＬＢＯ結晶の光入射側に接合されている平板状光
学素子の表面に入射光の波長に対応した反射防止膜を設
け、 上記ＣＬＢＯ結晶の光出射側に接合されている平板状光
学素子の表面に少なくとも波長変換光の波長に対応した
反射防止膜を設けたことを特徴とする波長変換用光学素
子。 - 【請求項２】 波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面に吸
湿性の少ない材料からなる平板状光学素子をオプティカ
ルコンタクトにより接合し、該平板状光学素子の表面に
入射光の波長に対応した反射防止膜を設け、 上記ＣＬＢＯ結晶の光出射面に吸湿性の少ない材料から
なり、波長変換光の波長および偏光方向に対応したブリ
ュースター角が形成されている光学素子をオプティカル
コンタクトにより接合したことを特徴とする波長変換用
光学素子。 - 【請求項３】 波長変換用ＣＬＢＯ結晶の光入射面に吸
湿性の少ない材料からなり、入射光の波長および偏光方
向に対応したブリュースター角が形成されている光学素
子をオプティカルコンタクトにより接合し、 上記ＣＬＢＯ結晶の光出射面に吸湿性の少ない材料から
なり、波長変換光の波長および偏光方向に対応したブリ
ュースター角が形成されている光学素子をオプティカル
コンタクトにより接合したことを特徴とする波長変換素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11112165A JP2000305119A (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 波長変換用光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11112165A JP2000305119A (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 波長変換用光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000305119A true JP2000305119A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14579880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11112165A Pending JP2000305119A (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | 波長変換用光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000305119A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7826500B2 (en) | 2005-08-29 | 2010-11-02 | Panasonic Corporation | Fiber laser and optical device |
| JP2011197432A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置 |
| JP2012177806A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Showa Optronics Co Ltd | 紫外レーザ装置 |
| WO2012165190A1 (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 照明装置、この照明装置を備えた棚板ユニットおよびショーケース |
| JP2017530426A (ja) * | 2014-09-05 | 2017-10-12 | オキシャスＯｘｘｉｕｓ | 非線形効果を介してレーザビームを生成するための共振マイクロチップ共振器ベースのシステム |
-
1999
- 1999-04-20 JP JP11112165A patent/JP2000305119A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7826500B2 (en) | 2005-08-29 | 2010-11-02 | Panasonic Corporation | Fiber laser and optical device |
| JP2011197432A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置 |
| JP2012177806A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Showa Optronics Co Ltd | 紫外レーザ装置 |
| WO2012165190A1 (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 照明装置、この照明装置を備えた棚板ユニットおよびショーケース |
| JP2017530426A (ja) * | 2014-09-05 | 2017-10-12 | オキシャスＯｘｘｉｕｓ | 非線形効果を介してレーザビームを生成するための共振マイクロチップ共振器ベースのシステム |
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