JP2000338530A - レーザ光の波長変換装置とその変換方法 - Google Patents

レーザ光の波長変換装置とその変換方法

Info

Publication number
JP2000338530A
JP2000338530A JP11145464A JP14546499A JP2000338530A JP 2000338530 A JP2000338530 A JP 2000338530A JP 11145464 A JP11145464 A JP 11145464A JP 14546499 A JP14546499 A JP 14546499A JP 2000338530 A JP2000338530 A JP 2000338530A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
harmonic
nonlinear optical
optical crystal
crystal
generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11145464A
Other languages
English (en)
Inventor
Motonari Tateno
元就 舘野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP11145464A priority Critical patent/JP2000338530A/ja
Publication of JP2000338530A publication Critical patent/JP2000338530A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基本波光のピーク強度が高い共振器内部に3
つのLBO結晶を配置して波長変換することで、高いビ
ーム品質で、しかも、高い変換効率を得る新規なレーザ
光の波長変換装置を提供する。 【解決手段】 レーザ媒質1と一対の全反射ミラー5、
6と偏光方向選択素子13とを備えた共振器内部に非線
形光学結晶2、3、4を配設し、第4高調波8を発生せ
しめることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の波長変
換装置とその変換方法に係わり、特に、高いビーム品質
で、且つ、高い変換効率を得ることを可能にしたレーザ
光の波長変換装置とその変換方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、Nd:YAG、Nd:YL
F、Nd:YV04の第4次高調波の発生には、BBO
結晶が用いられている。
【0003】代表的な構成図を図3に示す。従来のレー
ザ装置は、全反射ミラー5、6と、全反射ミラー5、6
の間に設けられたレーザ媒質1と、ブリュースタ板等の
偏光方向選択素子と、波長変換素子である非線形光学結
晶、例えば、BBO、LBOで共振器を形成し、共振器
内部で発生した第2次高調波光33を波長選択素子30
で共振器の外に出射し、BBO結晶31に入射して、第
4次高調波光32に波長変換する方法が一般的である。
通常、共振器外部の波長変換では、入射するレーザ光の
ピーク強度密度が低い場合、集光光学系28によりビー
ム断面積を小さくし変換効率を上げる必要がある。BB
O結晶はφ、θ方向での位相整合許容角の差がLBOに
比べ大きいため、真円率が悪く、高変換効率を得るに
は、集光光学系が複雑化する問題があった。
【0004】また、BBO結晶の紫外透過カットオフ波
長は198nmであり、LBO結晶の155nmより長
波長であるため、より紫外光266nmの自己吸収が高
いという問題がある。自己吸収が高い場合、結晶自身の
劣化の問題や、熱影響による位相整合条件の崩れによ
り、変換効率の低下及びビーム品質の悪化につながる問
題がある。これらの問題を解決する波長変換方式とし
て、LBO結晶を用い第4次高調波を発生する位相整合
条件は、K.Kato:IEEE J.26 1173
−1175(1990)に報告されている。
【0005】しかしながら、例えば、特開平4−111
484号公報に示されているように、非線形光学結晶を
3つ使用するため、基本波から第4次高調波への変換効
率が低い問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、基本波光のピーク
強度が高い共振器内部に3つのLBO結晶を配置して波
長変換することで、高いビーム品質で、しかも、高い変
換効率を得る新規なレーザ光の波長変換装置とその変換
方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。
【0008】即ち、本発明に係わるレーザ光の波長変換
装置の第1態様は、レーザ光の波長変換装置であって、
レーザ媒質と一対の全反射ミラーと偏光方向選択素子と
を備えた共振器内部に非線形光学結晶を配設し、第4高
調波を発生せしめることを特徴とするものであり、叉、
第2態様は、前記非線形光学結晶は、第2高調波発生用
の第1の非線形光学結晶と、第3高調波発生用の第2の
非線形光学結晶と、第4高調波発生用の第3の非線形光
学結晶とで構成したことを特徴とするものであり、叉、
第3態様は、第2高調波発生用の前記第1の非線形光学
結晶に隣接して前記全反射ミラーの一方の反射ミラーが
設けられていることを特徴とするものであり、叉、第4
態様は、前記夫々の非線形光学結晶は温度制御装置で結
晶温度を一定に制御し、位相整合許容角を安定させるよ
うに構成したことを特徴とするものであり、叉、第5態
様は、前記非線形光学結晶は、LBO結晶(LiB
)であることを特徴とするものである。
【0009】叉、本発明に係わるレーザ光の波長変換装
置の変換方法の態様は、共振器内に第2高調波発生用の
第1の非線形光学結晶と、第3高調波発生用の第2の非
線形光学結晶と、第4高調波発生用の第3の非線形光学
結晶とを配設し、基本波光を第2高調波発生用の前記第
1の非線形光学結晶に入射させることで第2高調波を発
生させると共に、この第2高調波と前記第1の非線形光
学結晶を通過した基本波光とを全反射ミラーで反射して
再び前記第1の非線形光学結晶に入射せしめ、更に、前
記第1の非線形光学結晶を通過した基本波光と前記第1
の非線形光学結晶で発生した第2高調波とを前記第2の
非線形光学結晶に入射せしめて第3高調波を発生させ、
更に、基本波光と前記第3高調波とを前記第3の非線形
光学結晶に入射せしめて第4高調波を発生させることを
特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に係わるレーザ光の波長変
換装置は、レーザ媒質と一対の全反射ミラーと偏光方向
選択素子とを備えた共振器内部に非線形光学結晶(LB
O結晶:LiB)を配設し、第4高調波を発生せ
しめることを特徴とするものである。
【0011】本発明では、基本波光のピーク強度が高い
共振器内部で、且つ、基本波光の伝搬モードがLBO結
晶内で平行光に近い条件で、第4次高調波に波長変換す
るため、真円率が良い状態で変換効率を上げることがで
きる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明に係わるレーザ光の波長変換
装置とその変換方法の具体例を図面を参照しながら詳細
に説明する。
【0013】図1は、本発明に係わるレーザ光の波長変
換装置の具体例の構造を示す図、図2は、高調波の発生
過程を説明する図であって、これらの図には、レーザ媒
質1と一対の全反射ミラー5、6と偏光方向選択素子1
3とを備えた共振器内部に非線形光学結晶(LBO結
晶:LiB)2、3、4を配設し、第4高調波8
を発生せしめることを特徴とするレーザ光の波長変換装
置が示され、更に、前記非線形光学結晶は、第2高調波
8発生用の第1の非線形光学結晶2と、第3高調波11
発生用の第2の非線形光学結晶3と、第4高調波12発
生用の第3の非線形光学結晶4とで構成したことを特徴
とするレーザ光の波長変換装置が示されている。
【0014】以下に、この具体例を更に詳細に説明す
る。
【0015】レーザ媒質1は、Nd:YAG、Nd:Y
LF、Nd:YV04のいずれかを使用する。共振器
は、全反射ミラー5、6により構成する。ミラー5は基
本波光7を全反射し、ミラー6は、基本波光7及び第2
次高調波11を全反射する。基本波光7は、ブリュース
タ板等の偏光方向選択素子13により、直線偏光にて発
振する。波長変換する非線形光学結晶にはLBO結晶を
使用し、共振器内部に配設する。LBO結晶の位置は全
反射ミラー6側とし、第2次高調波発生用LBO2、第
3次高調波発生用LBO3、第4次高調波発生用LBO
4の順に配置する。夫々のLBO結晶4、3、2には、
ペルチエ素子等の温度制御装置35、36、37を付
け、結晶温度を一定に制御し、位相整合許容角を安定さ
せ使用する。共振器内部に設けた波長選択素子9によ
り、第4次高調波光8を共振器外部に出射する。また、
波長選択素子10により、第2次高調波光11、第3次
高調波光12を共振器外部に出射する。
【0016】次に、本発明の変換過程について説明す
る。
【0017】図2は、共振器内部におけるLBO結晶の
各波長偏光方向及び高調波発生過程を示す図である。た
だし、結晶内でのビームの発生位置は、図でわかりやす
いように仮想的に示している。なお、共振器内部に閉じ
こめた基本波光15が偏光方向14の場合について説明
する。偏光方向14は紙面に垂直を示す。
【0018】まず、基本波光15は他の波長が存在しな
いため、LBO4、3では位相整合条件が成り立たず透
過する。LBO2はタイプI位相整合で切り出し角をφ
=0゜、θ=48゜にカットしてあり、入射した基本波
光15から第2次高調波光17に一部波長変換される。
第2次高調波光17の偏光方向は紙面と平行19とな
る。又、ミラー6で反射した基本波光16の偏光方向は
紙面と垂直である。共振器の全反射ミラー6により基本
波光15、第2次高調波光17は全反射し、再度LBO
2に入射され波長変換される。従って、LBO2での波
長変換は2回となり、結晶長が短くても基本波光15か
ら高効率にて第2次高調波光18を発生する。
【0019】次に、LBO3はタイプII位相整合で切
り出し角をφ=37.8゜、θ=90゜にカットしてあ
り、入射する基本波光23と第2次高調波光20から第
3次高調波光22へ一部波長変換される。第3次高調波
光22の偏光方向は紙面と垂直21となる。LBO4は
タイプI位相整合で切り出し角をφ=60.7゜、θ=
90゜にカットしてあり、入射する基本波光24と第3
次高調波光25から第4次高調波光26へ波長変換され
る。第4次高調波光26の偏光方向は紙面に平行27と
なる。
【0020】基本波共振器内部にLBO結晶を3つ配置
し、第4次高調波8を発生する本発明では、高ビーム品
質で真円率が良い状態で変換効率を上げることができ
る。真円率が良い理由は、BBOに比べLBOでは、切
りだし角φ、θの位相整合許容角の差が小さい点と共振
器内部に配置するため、基本波光の伝搬モードがLBO
結晶内で平行光に近い条件で透過し、波長変換するため
である。
【0021】又、変換効率が上げられる理由は、共振器
外部方式のようにビーム断面積を小さくして変換効率を
上げるのではなく、共振器内の基本波ピーク強度が高い
点を利用し、波長変換するためである。
【0022】BBOよりLBO結晶では、長寿命化が可
能であり、長期間安定して第4次高調波光が得られる。
その理由は、LBO結晶の紫外透過カットオフ波長の方
が、より短波長であり、第4次高調波付近での吸収係数
も1桁程低いため、発熱量が小さいためである。第4次
高調波位相整合条件での温度許容度は、BBOが4.5
℃、LBOが3.8℃とLBOの方が狭いため熱影響は
大きいが、発熱量が小さい点とペルチエ素子等の温度制
御装置により、安定に動作する。
【0023】なお、基本波発振器の偏光方向を決める偏
光選択素子13の種類は問わない。また、偏光方向が結
晶自身で決まっているレーザ媒質では使用する必要はな
い。
【0024】更に、波長選択素子は誘電体多層膜ミラー
及び角度分散を利用するプリズムなど種類は問わない。
【0025】Qスイッチパルス発振させる装置では、A
OまたはEO素子を共振器内に配置しても同様の効果が
得られる。
【0026】連続発振の第4次高調波レーザでは、リン
グ共振器等の構成においても同様の効果が得られる。通
常、連続発振では圧電素子等によりフィードバック制御
し共振器長を安定化させ、高調波の位相を合わせる必要
があるが、各LBO結晶に入射する波長の位相を合わせ
れば、同様の効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】本発明に係わるレーザ光の波長変換装置
とその変換方法は、上述のように構成したので、高いビ
ーム品質で、しかも、高い変換効率を得ることが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレーザ光の波長変換装置の構成
を示す図である。
【図2】本発明の高調波の発生過程を説明する図であ
る。
【図3】従来の波長変換装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 レーザ媒質 2、3、4 LBO 5、6 全反射ミラー 7 基本波光 8、26 第4高調波 9、10 波長選択素子 11、17、18、20 第2高調波 12、22、25 第3高調波 13 偏光方向選択素子 15、16、23、24 基本波光 35〜37 温度制御装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光の波長変換装置であって、 レーザ媒質と一対の全反射ミラーと偏光方向選択素子と
    を備えた共振器内部に非線形光学結晶を配設し、第4高
    調波を発生せしめることを特徴とするレーザ光の波長変
    換装置。
  2. 【請求項2】 前記非線形光学結晶は、第2高調波発生
    用の第1の非線形光学結晶と、第3高調波発生用の第2
    の非線形光学結晶と、第4高調波発生用の第3の非線形
    光学結晶とで構成したことを特徴とする請求項1記載の
    レーザ光の波長変換装置。
  3. 【請求項3】 第2高調波発生用の前記第1の非線形光
    学結晶に隣接して前記全反射ミラーの一方の反射ミラー
    が設けられていることを特徴とする請求項2記載のレー
    ザ光の波長変換装置。
  4. 【請求項4】 前記夫々の非線形光学結晶は温度制御装
    置で結晶温度を一定に制御し、位相整合許容角を安定さ
    せるように構成したことを特徴とする請求項2又は3記
    載のレーザ光の波長変換装置。
  5. 【請求項5】 前記非線形光学結晶は、LBO結晶(L
    iB)であることを特徴とする請求項1乃至4の
    何れかに記載のレーザ光の波長変換装置。
  6. 【請求項6】 レーザ光の波長変換方法であって、共振
    器内に第2高調波発生用の第1の非線形光学結晶と、第
    3高調波発生用の第2の非線形光学結晶と、第4高調波
    発生用の第3の非線形光学結晶とを配設し、基本波光を
    第2高調波発生用の前記第1の非線形光学結晶に入射さ
    せることで第2高調波を発生させると共に、この第2高
    調波と前記第1の非線形光学結晶を通過した基本波光と
    を全反射ミラーで反射して再び前記第1の非線形光学結
    晶に入射せしめ、更に、前記第1の非線形光学結晶を通
    過した基本波光と前記第1の非線形光学結晶で発生した
    第2高調波とを前記第2の非線形光学結晶に入射せしめ
    て第3高調波を発生させ、更に、基本波光と前記第3高
    調波とを前記第3の非線形光学結晶に入射せしめて第4
    高調波を発生させることを特徴とするレーザ光の波長変
    換方法。
JP11145464A 1999-05-25 1999-05-25 レーザ光の波長変換装置とその変換方法 Pending JP2000338530A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11145464A JP2000338530A (ja) 1999-05-25 1999-05-25 レーザ光の波長変換装置とその変換方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11145464A JP2000338530A (ja) 1999-05-25 1999-05-25 レーザ光の波長変換装置とその変換方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000338530A true JP2000338530A (ja) 2000-12-08

Family

ID=15385854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11145464A Pending JP2000338530A (ja) 1999-05-25 1999-05-25 レーザ光の波長変換装置とその変換方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000338530A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007002472A1 (de) 2007-01-11 2008-07-17 Lpkf Laser & Electronics Ag Mehrkanaliger Laser
DE102008025588A1 (de) 2008-05-28 2009-12-10 Lpkf Laser & Electronics Ag Intracavity frequenzverdreifachter Laser
DE102010017513A1 (de) 2010-06-22 2011-12-22 Lpkf Laser & Electronics Ag Festkörperlaser mit umschaltbaren Wellenlängen
WO2012065149A2 (en) * 2010-11-14 2012-05-18 Kla-Tencor Corporation High damage threshold frequency conversion system
JP2012522375A (ja) * 2009-03-27 2012-09-20 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 再利用した中間高調波を用いた共振器内高調波発生
JP2017219870A (ja) * 2013-06-11 2017-12-14 ケーエルエー−テンカー コーポレイション 安定性が向上されたcw duvレーザー

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007002472A1 (de) 2007-01-11 2008-07-17 Lpkf Laser & Electronics Ag Mehrkanaliger Laser
DE102008025588A1 (de) 2008-05-28 2009-12-10 Lpkf Laser & Electronics Ag Intracavity frequenzverdreifachter Laser
JP2012522375A (ja) * 2009-03-27 2012-09-20 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 再利用した中間高調波を用いた共振器内高調波発生
DE102010017513A1 (de) 2010-06-22 2011-12-22 Lpkf Laser & Electronics Ag Festkörperlaser mit umschaltbaren Wellenlängen
WO2012065149A2 (en) * 2010-11-14 2012-05-18 Kla-Tencor Corporation High damage threshold frequency conversion system
WO2012065149A3 (en) * 2010-11-14 2012-08-16 Kla-Tencor Corporation High damage threshold frequency conversion system
US8711470B2 (en) 2010-11-14 2014-04-29 Kla-Tencor Corporation High damage threshold frequency conversion system
US9152008B1 (en) 2010-11-14 2015-10-06 Kla-Tencor Corporation High damage threshold frequency conversion system
US9753352B1 (en) 2010-11-14 2017-09-05 Kla-Tencor Corporation High damage threshold frequency conversion system
JP2017219870A (ja) * 2013-06-11 2017-12-14 ケーエルエー−テンカー コーポレイション 安定性が向上されたcw duvレーザー

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6999483B1 (en) External 3rd, 4th and 5th harmonic laser
JP2004048049A (ja) ダイオードポンプ式の多軸モードキャビティ内倍周波数レーザ
JP3939928B2 (ja) 波長変換装置
JP2006156677A (ja) 固体レーザ発振器
US6005878A (en) Efficient frequency conversion apparatus for use with multimode solid-state lasers
JP5293613B2 (ja) 半導体レーザ励起固体レーザ装置
JP2849233B2 (ja) バルク型共振器構造の光波長変換装置
JP2000338530A (ja) レーザ光の波長変換装置とその変換方法
JP3683360B2 (ja) 偏光制御素子および固体レーザー
JPH104233A (ja) 波長変換レーザー
JPH1152443A (ja) レーザ光発生装置
CN101383477A (zh) 激光二次谐波发生装置
JP2001024264A (ja) 波長変換レーザ装置
JP2010027971A (ja) コンパクトで効率のよいマイクロチップレーザ
JP2760302B2 (ja) 光波長変換装置
JP3234052B2 (ja) レーザ波長変換装置
JPH06265955A (ja) 波長変換素子
JPH09232665A (ja) 出力安定化第二高調波光源
JP2754991B2 (ja) 波長変換装置
KR100366699B1 (ko) 내부 공진형 제2 고조파 발생 장치
JPH05299751A (ja) レーザーダイオードポンピング固体レーザー
JPH06164048A (ja) 高調波発生装置
JP2001133823A (ja) 光パラメトリック発振器
JPH11103116A (ja) 青色レーザー発振装置
JPH065962A (ja) レーザ光発生装置