JP2000357833A - Wavelength conversion laser device - Google Patents

Wavelength conversion laser device

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JP2000357833A
JP2000357833A JP11170248A JP17024899A JP2000357833A JP 2000357833 A JP2000357833 A JP 2000357833A JP 11170248 A JP11170248 A JP 11170248A JP 17024899 A JP17024899 A JP 17024899A JP 2000357833 A JP2000357833 A JP 2000357833A
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JP
Japan
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wavelength conversion
wavelength
laser device
light
harmonic
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JP11170248A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoji Moriya
直司 森谷
Masahiro Ihara
正博 井原
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength conversion laser device capable of controlling the intensity of a higher harmonic output by maintaining a pumping input to be constant. SOLUTION: In a wavelength conversion laser device using a wavelength conversion crystal 4 or both a wavelength conversion crystal 4 and a wavelength selection element, electrodes 6 are installed on at least one out of the wavelength conversion crystal 4 and the wavelength selection element, and a voltage is applied to the electrodes 6 to generate an electric field. By the change of refractive index of the crystal 4 or the element which is caused by the electrooptic effect, the phase matching condition of a fundamental wave light and a higher harmonic wave light is changed and the intensity of the higher harmonic wave light is controlled, while the intensity of the fundamental wave light is maintained to be constant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、短波長光の光源、
光ディスク、印刷装置等に用いられる波長変換レーザ装
置、特に波長変換結晶または波長選択素子の電気光学効
果を利用して高調波出力の強度を制御する波長変換レー
ザ装置に関する。
The present invention relates to a light source for short-wavelength light,
The present invention relates to a wavelength conversion laser device used for an optical disk, a printing device, and the like, and more particularly to a wavelength conversion laser device that controls the intensity of a harmonic output using an electro-optic effect of a wavelength conversion crystal or a wavelength selection element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、波長変換レーザ装置の高調波出力
の強度を制御する方法として、一般的に次の方法が用い
られている。図5に示すように、ミラーM1、レーザ媒
質23及び波長変換結晶24からなる光共振器(以下、
共振器と称す)に入射する励起レーザ光10を調節して
高調波出力の強度を制御する方法、共振器外から出力可
変の別波長のレーザ光を入射させ、共振器内の波長変換
結晶により共振器内で発生した基本波光との和周波また
は差周波の波長光を変換出力とし、共振器外からのレー
ザ光強度を制御することにより高調波出力の強度を制御
する方法、共振器外に電気光学効果や音響光学効果など
を利用した変調器を配置し、共振器から出力されるレー
ザ光強度を一定に保持しておいて、変調器から取り出す
高調波出力の強度を制御する方法である。
2. Description of the Related Art Conventionally, the following method is generally used as a method for controlling the intensity of the harmonic output of a wavelength conversion laser device. As shown in FIG. 5, an optical resonator (hereinafter, referred to as a resonator) including a mirror M1, a laser medium 23, and a wavelength conversion crystal 24.
A method of controlling the intensity of the harmonic output by adjusting the pump laser beam 10 incident on the resonator), a method in which a laser beam of another wavelength variable in output is input from outside the resonator, and a wavelength conversion crystal in the resonator is used. A method of controlling the intensity of the harmonic output by controlling the intensity of the laser light from outside the resonator as a converted output of the wavelength light of the sum frequency or the difference frequency with the fundamental light generated in the resonator, This is a method in which a modulator utilizing the electro-optic effect or acousto-optic effect is arranged, and the intensity of the laser beam output from the resonator is kept constant and the intensity of the harmonic output extracted from the modulator is controlled. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の波長変換レーザ
装置は高調波出力強度を制御する場合、上記のような方
法を用いているが、以下のような不具合点を有してい
る。すなわち、励起レーザ光を調節する方法では、励起
入力を変化させることによってレーザ媒質や波長変換結
晶などに励起光による熱効果を与える。このような熱効
果は高調波出力の強度や波長分布の安定性に擾乱を与
え、高速制御での応答性に悪影響を与える。また、波長
変換結晶への熱効果の変動によって、励起入力に対して
高調波出力の強度が非直線的に変化するため、制御が不
安定になるという問題がある。特に、波長選択素子を使
用した縦モードシングルタイプの波長変換レーザ装置で
は、熱効果の変動により発振モードが他モードに瞬時的
に移行するモードホップと呼ばれる現象が発生するとい
う問題がある。さらに、高調波出力をゼロ近傍で制御す
る場合、基本波光の発振限界値前後に制御することにな
り、高調波出力がゼロから立ち上がる時に応答が遅れ
る、いわゆる緩和発振が起き不安定になりやすいという
問題がある。
The conventional wavelength conversion laser apparatus uses the above-described method for controlling the output intensity of the harmonic wave, but has the following disadvantages. That is, in the method of adjusting the excitation laser light, a thermal effect by the excitation light is given to the laser medium, the wavelength conversion crystal, and the like by changing the excitation input. Such a thermal effect disturbs the intensity of the harmonic output and the stability of the wavelength distribution, and adversely affects the response in high-speed control. Further, there is a problem that the control becomes unstable because the intensity of the harmonic output changes nonlinearly with respect to the excitation input due to the fluctuation of the thermal effect on the wavelength conversion crystal. In particular, in a longitudinal mode single type wavelength conversion laser device using a wavelength selection element, there is a problem that a phenomenon called mode hop occurs in which an oscillation mode instantaneously shifts to another mode due to a change in thermal effect. Furthermore, when the harmonic output is controlled near zero, the control is performed around the oscillation limit value of the fundamental light, and when the harmonic output rises from zero, the response is delayed, so-called relaxation oscillation occurs, and it tends to be unstable. There's a problem.

【0004】また、共振器外から出力可変の別波長のレ
ーザ光を入射させる方法では、位相整合を行って効率良
く波長変換を行う必要から、外部レーザとして通常、分
布帰還型(DFB)半導体レーザのような高価なシング
ルモード半導体レーザを用いる必要があることと、外部
レーザと共振器とをモードマッチングさせる必要上製造
が難しい上、出力調整中にモードホップ現象が発生する
危険があり制御性にも問題がある。さらに、外部に余分
なレーザを配置するため、レーザ装置が大型化し、コス
ト高になるという問題がある。そして、電気光学効果や
音響光学効果などを利用した変調器を用いる方法では、
共振器外に変調器を配置するため、装置自体が大型にな
るという問題がある。
In the method of irradiating a laser beam of another wavelength whose output is variable from outside the resonator, it is necessary to perform wavelength conversion efficiently by performing phase matching. Therefore, a distributed feedback (DFB) semiconductor laser is usually used as an external laser. It is necessary to use an expensive single-mode semiconductor laser such as the one described above, and it is difficult to manufacture because the external laser and the resonator need to be mode-matched. There is also a problem. Further, since an extra laser is disposed outside, there is a problem that the laser device is enlarged and the cost is increased. And, in a method using a modulator utilizing an electro-optic effect or an acousto-optic effect,
Since the modulator is arranged outside the resonator, there is a problem that the device itself becomes large.

【0005】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、励起入力を変化させずに高調波出力の
強度を制御することができ、モードホップや出力ゼロ近
傍を増減させることによって発生する緩和発振などの出
力制御に対する不安定性要因を除去した波長変換レーザ
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to control the intensity of harmonic output without changing the excitation input, and to increase or decrease the mode hop or the output near zero. It is an object of the present invention to provide a wavelength conversion laser device in which an instability factor for output control such as relaxation oscillation generated by the above is removed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明に係わる波長変換レーザ装置は、高
調波光を発生させるための基本波光を発生するレーザ媒
質と、該レーザ媒質を励起するための励起源および基本
波光を発振させるための光共振器を備え、該光共振器中
に基本波光を高調波光に変換する波長変換結晶を配置し
た波長変換レーザ装置において、電気光学効果を有する
波長変換結晶の一対の対向面に電極を設け、該電極間に
電圧を印加して電界を発生し、その電気光学効果による
波長変換結晶の屈折率変化によって位相整合条件を変
え、高調波出力の制御を行うようにしたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a wavelength conversion laser device according to the first aspect of the present invention comprises a laser medium for generating a fundamental wave light for generating a harmonic light, and a laser medium for generating the fundamental wave light. In a wavelength conversion laser device including an excitation source for excitation and an optical resonator for oscillating fundamental light, and a wavelength conversion crystal for converting the fundamental light into harmonic light in the optical resonator, an electro-optical effect is obtained. Electrodes are provided on a pair of opposing surfaces of the wavelength conversion crystal having a voltage, a voltage is applied between the electrodes to generate an electric field, and the phase matching condition is changed by a change in the refractive index of the wavelength conversion crystal due to the electro-optic effect, thereby producing a harmonic output. Is performed.

【0007】請求項2の発明に係わる波長変換レーザ装
置は、請求項1記載の波長変換レーザ装置において、光
共振器内に波長選択素子を配置して発振波長幅を制限す
るとともに、位相整合条件を変化させて高調波出力の制
御を行うようにしたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a wavelength conversion laser device according to the first aspect, wherein a wavelength selection element is disposed in an optical resonator to limit an oscillation wavelength width and to provide a phase matching condition. Is controlled to control the harmonic output.

【0008】請求項3の発明に係わる波長変換レーザ装
置は、光共振器内に波長変換結晶および波長選択素子を
配置することにより、共振器モードなどにより決定され
る発振モードの縦モード中の一つのみを選択した波長変
換レーザ装置において、波長選択素子のみ、または波長
選択素子および波長変換結晶それぞれに一対の対向面に
電極を設け、該電極間に電圧を印加して電界を発生し、
その電気光学効果による屈折率変化により決定される位
相整合条件と共振器長変化から決まる発振スペクトル波
長を制御するか、または波長選択領域を制御するか、少
なくともいずれかの機能を利用して高調波出力の制御を
行うようにしたことを特徴とする。
A wavelength conversion laser device according to a third aspect of the present invention is arranged such that a wavelength conversion crystal and a wavelength selection element are arranged in an optical resonator, so that one of the longitudinal modes of an oscillation mode determined by a resonator mode or the like is obtained. In the wavelength conversion laser device of which only one is selected, only the wavelength selection element, or each of the wavelength selection element and the wavelength conversion crystal is provided with electrodes on a pair of opposing surfaces, and a voltage is applied between the electrodes to generate an electric field,
Control the phase matching condition determined by the change in the refractive index due to the electro-optic effect and the oscillation spectrum wavelength determined by the change in the cavity length, or control the wavelength selection region, or use at least one of the functions to control the harmonics. It is characterized in that the output is controlled.

【0009】本発明の波長変換レーザ装置は上記のよう
に構成されており、励起入力をほぼ一定に保った状態で
高調波出力を制御できるため安定した出力の波長変換レ
ーザ装置を得ることができる。
The wavelength conversion laser device of the present invention is configured as described above, and the harmonic output can be controlled while the excitation input is kept substantially constant, so that a stable output wavelength conversion laser device can be obtained. .

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の波長変換レーザ装
置の実施例を図面に基づき説明する。図1は本発明の第
1実施例の概略構造図である。図1に示すように半導体
レーザ(LD)1はその出力光を集光光学系レンズ2を
介して励起光としてレーザ媒質3に照射する。レーザ媒
質3の片端面には、半導体レーザ1の出力波長を透過さ
せ、レーザ媒質3からの誘導放出光(基本波)を高反射
率のもとに反射させる高反射率コートが形成されてお
り、この高反射率コート膜とカップリングミラー5によ
って共振器が構成され、その共振器内に例えば、一対の
対向面に電極6を設けたKNbO結晶などの波長変換
結晶4が備えられている。一方、基本波用ビームサンプ
ラー11bは発振レーザ光8から基本波光の一部を取り
出し、光検出器12はその基本波光を検出し半導体レー
ザ1にフィードバックする。また、高調波用ビームサン
プラー11aは発振レーザ光8から高調波光を透過する
とともに、高調波光の一部を取り出し、光検出器13は
その高調波光を検出し電圧制御器7にフィードバックす
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a wavelength conversion laser device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic structural diagram of a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a semiconductor laser (LD) 1 irradiates the laser medium 3 with its output light as excitation light via a converging optical system lens 2. On one end surface of the laser medium 3, a high-reflectance coat for transmitting the output wavelength of the semiconductor laser 1 and reflecting the stimulated emission light (fundamental wave) from the laser medium 3 with a high reflectivity is formed. A resonator is constituted by the high reflectance coat film and the coupling mirror 5, and a wavelength conversion crystal 4 such as a KNbO 3 crystal having an electrode 6 on a pair of opposing surfaces is provided in the resonator. . On the other hand, the fundamental wave beam sampler 11b extracts a part of the fundamental wave light from the oscillation laser light 8, and the photodetector 12 detects the fundamental wave light and feeds it back to the semiconductor laser 1. The harmonic beam sampler 11a transmits the harmonic light from the oscillating laser light 8 and extracts a part of the harmonic light, and the photodetector 13 detects the harmonic light and feeds it back to the voltage controller 7.

【0011】以上の構成において、励起用半導体レーザ
1からの励起レーザ光10が集光光学系レンズ2を介し
てレーザ媒質3に入射されると、該レーザ媒質3から基
本波光が発生し、共振器内においてレーザ発振を起こ
し、大きなパワーの発振レーザ光8に増幅される。この
発振レーザ光8の一部は基本波用ビームサンプラー11
b及び光検出器12を介して励起用半導体レーザ1にフ
ィードバックされ、共振器内部に蓄積される基本波電力
が一定になるよう制御される。この基本波光は前記波長
変換結晶4により基本波光に対して一定の位相差を有す
る高調波光に変換される。この場合の基本波光の強度を
、波長をλ、高調波光の強度をI 、波長変換
結晶4の厚みをL、基本波光および高調波光に対する屈
折率をn、n2w、定数Kとすると、波長変換効率η
(=I2w/I)は下記の(1)式で表わされる関係
を有し、n2w=nなる位相整合条件を満たした時に
変換効率ηは最大となる。 η=LKI×SIN(4πL(n2w−n)/λ)/(4πL(n −n)/λ……(1)式
In the above configuration, when the excitation laser light 10 from the excitation semiconductor laser 1 is incident on the laser medium 3 via the converging optical system lens 2, a fundamental wave light is generated from the laser medium 3 and the resonance occurs. Laser oscillation occurs in the vessel, and the laser oscillation is amplified to a large power oscillation laser beam 8. A part of the oscillation laser beam 8 is used as a fundamental wave beam sampler 11.
The fundamental wave power fed back to the semiconductor laser 1 for excitation via the optical detector b and the photodetector 12 and stored inside the resonator is controlled to be constant. The fundamental light is converted by the wavelength conversion crystal 4 into higher harmonic light having a certain phase difference with respect to the fundamental light. In this case, the intensity of the fundamental light is I w , the wavelength is λ w , the intensity of the harmonic light is I 2 w , the thickness of the wavelength conversion crystal 4 is L, the refractive indices for the fundamental light and the harmonic light are n w , n 2w , and a constant. Let K be the wavelength conversion efficiency η
(= I 2w / I w ) has a relationship represented by the following equation (1), and the conversion efficiency η becomes maximum when the phase matching condition of n 2w = n w is satisfied. η = L 2 KI w × SIN 2 (4πL (n 2w -n w) / λ w) / (4πL (n 2 w -n w) / λ w) 2 ...... (1) formula

【0012】この位相整合条件は、前記波長変換結晶4
の電極6に適当なある一定の電圧を加えた状態で、波長
変換結晶4のアライメントを変化させ、最大高調波出力
となるよう調節することにより得ることができる。この
状態から電極6の電圧を変化させると位相整合条件が崩
れ、波長変換効率が低下し高調波出力が変化する。この
高調波出力9の一部は前記光検出器13を介して電圧制
御器7にフィードバックされ、その電圧制御器7から電
極6に電圧制御信号が印加されることにより、高調波出
力9の強度を安定に制御することができる。
This phase matching condition is determined by the wavelength conversion crystal 4
It can be obtained by changing the alignment of the wavelength conversion crystal 4 with an appropriate constant voltage applied to the electrode 6 and adjusting the output so that the maximum harmonic output is obtained. If the voltage of the electrode 6 is changed from this state, the phase matching condition is broken, the wavelength conversion efficiency is reduced, and the harmonic output changes. A part of the harmonic output 9 is fed back to the voltage controller 7 via the photodetector 13, and a voltage control signal is applied from the voltage controller 7 to the electrode 6, whereby the intensity of the harmonic output 9 is increased. Can be controlled stably.

【0013】この場合、波長変換結晶4をサーモモジュ
ール(図示せず)を用いて温度制御し、該波長変換結晶
4にある一定の最大電圧を印加した状態で位相整合条件
を最適にし、電極6間の電圧差が0ボルトで高調波出力
がゼロになるように波長変換結晶4の加工と温度制御を
行うことにより、出力校正を単純に行うことができる。
In this case, the temperature of the wavelength conversion crystal 4 is controlled by using a thermo module (not shown), and the phase matching condition is optimized while a certain maximum voltage is applied to the wavelength conversion crystal 4. By performing processing and temperature control of the wavelength conversion crystal 4 so that the voltage difference between them is 0 volt and the harmonic output becomes zero, output calibration can be performed simply.

【0014】上記のように電気光学効果の良好な波長変
換結晶4の反応性を利用して、出力を制御する場合、基
本波光をほぼ一定に保った状態で高調波光への変換効率
を制御して高調波出力を増減することができるので、レ
ーザ媒質3を励起しない状態から急に励起した場合など
に発生する緩和発振などの不安定現象が生じず、高調波
出力をゼロから校正された一定範囲内で高速制御が可能
となる。
As described above, when the output is controlled by utilizing the reactivity of the wavelength conversion crystal 4 having a good electro-optic effect, the conversion efficiency to the harmonic light is controlled while the fundamental light is kept almost constant. Harmonic output can be increased or decreased, so that unstable phenomena such as relaxation oscillation that occur when the laser medium 3 is suddenly excited from a state in which the laser medium 3 is not excited do not occur. High-speed control is possible within the range.

【0015】図2は本発明の第2実施例の概略構成図で
ある。本装置は、図2に示すように、第1実施例を示し
た図1の波長変換レーザ装置において、その共振器内に
例えばエタロンのような波長選択素子14を配置してな
るものである。この構成において、波長変換結晶4に形
成された一対の電極6に印加した電圧を変化させると、
該波長変換結晶4の屈折率に対応した発振スペクトルの
波長とエタロンの透過特性が相対的にずれ共振器ロスが
増減し、高調波出力の強度の制御が行われる。この方法
によれば、第1実施例における波長変換結晶4と同じ波
長変換結晶を使用した場合であれば、電極6に印加する
電圧使用範囲をより小さくして、高調波出力の強度を制
御することができ、また、同じ電圧使用範囲内で使用す
る場合であれば、より電気光学効果の少ない波長変換結
晶を用いても第1実施例と同等に高調波出力の強度を制
御することができる。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, this device is obtained by disposing a wavelength selection element 14 such as an etalon in the resonator of the wavelength conversion laser device of FIG. 1 showing the first embodiment. In this configuration, when the voltage applied to the pair of electrodes 6 formed on the wavelength conversion crystal 4 is changed,
The wavelength of the oscillation spectrum corresponding to the refractive index of the wavelength conversion crystal 4 and the transmission characteristic of the etalon are relatively shifted, the resonator loss is increased or decreased, and the intensity of the harmonic output is controlled. According to this method, when the same wavelength conversion crystal as the wavelength conversion crystal 4 in the first embodiment is used, the range of the voltage applied to the electrode 6 is made smaller, and the intensity of the harmonic output is controlled. In addition, when the voltage conversion crystal is used within the same voltage use range, the intensity of the harmonic output can be controlled similarly to the first embodiment even if a wavelength conversion crystal having a smaller electro-optic effect is used. .

【0016】また、図2の構成を用いて、高調波光を単
一モード発振させて高調波出力の強度を制御することも
できる。この単一モード発振は図3に示したレーザ装置
の利得曲線(a)、共振器の共振周波数(b)、波長選
択素子の共振周波数を一致させることにより発生させる
ことができる。例えば、波長選択素子14としてエタロ
ンを用い、その光軸に対する角度を微細に調節し、
(C)に示すとおり共振器間隔を調整することによって
共振周波数が変わり単一モード発振(d)を得ることが
できる。この単一モード発振状態において波長変換結晶
4の一対の電極6に印加する電圧を変化させると、該波
長選択素子14の屈折率に対応して変化する透過特性と
波長変換結晶4の屈折率に対応した発振スペクトルの波
長特性が相対的にずれることにより、共振器ロスが増減
し高調波出力光の強度を制御することができる。
Further, the intensity of the harmonic output can be controlled by causing the harmonic light to oscillate in a single mode using the configuration shown in FIG. This single mode oscillation can be generated by matching the gain curve (a) of the laser device, the resonance frequency (b) of the resonator, and the resonance frequency of the wavelength selection element shown in FIG. For example, an etalon is used as the wavelength selection element 14, and its angle with respect to the optical axis is finely adjusted.
As shown in (C), by adjusting the resonator spacing, the resonance frequency changes, and a single mode oscillation (d) can be obtained. When the voltage applied to the pair of electrodes 6 of the wavelength conversion crystal 4 is changed in the single mode oscillation state, the transmission characteristics and the refractive index of the wavelength conversion crystal 4 change corresponding to the refractive index of the wavelength selection element 14. When the wavelength characteristics of the corresponding oscillation spectrum are relatively shifted, the resonator loss increases and decreases, and the intensity of the harmonic output light can be controlled.

【0017】図4は本発明の第3実施例の概略構成図で
ある。本装置は、図2に示した第2実施例に用いた波長
選択素子14の一対の対向面に電極16を設けてなる波
長選択素子15と、その電極16に電圧を供給するため
の電圧制御器17とを配置したものである。この構成に
おいて、波長変換結晶4の電極6に一定の電圧を印加
し、波長選択素子15の電極16に印加する電圧を変化
させると、波長変換結晶4の屈折率に対応した位相条件
と共振器長で決まる発振スペクトル特性と波長選択素子
15の屈折率に対して変化する透過特性の相対的なずれ
により高調波出力の強度が変化する。この高調波出力の
一部を高調波用ビームサンプラー11aおよび光検出器
13を介して前記電圧制御器17にフィードバックする
ことにより、高調波出力を安定に制御することができ
る。前記波長変換結晶4の印加電圧を変えることにより
高調波出力の可変範囲を拡大することができる。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the present invention. This device comprises a wavelength selection element 15 having electrodes 16 provided on a pair of opposing surfaces of a wavelength selection element 14 used in the second embodiment shown in FIG. 2, and a voltage control for supplying a voltage to the electrodes 16. And a container 17. In this configuration, when a constant voltage is applied to the electrode 6 of the wavelength conversion crystal 4 and the voltage applied to the electrode 16 of the wavelength selection element 15 is changed, the phase condition and the resonator corresponding to the refractive index of the wavelength conversion crystal 4 are changed. The intensity of the harmonic output changes due to the relative shift between the oscillation spectrum characteristic determined by the length and the transmission characteristic that changes with the refractive index of the wavelength selection element 15. By feeding back a part of the harmonic output to the voltage controller 17 via the harmonic beam sampler 11a and the photodetector 13, the harmonic output can be controlled stably. By changing the voltage applied to the wavelength conversion crystal 4, the variable range of the harmonic output can be expanded.

【0018】また、波長選択素子15の電極16に一定
の電圧を印加し、波長変換結晶4の電極6に印加する電
圧を変化させると、波長変換結晶4の屈折率に対応して
変化する位相整合条件と共振器長で決まる発振スペクト
ル特性と波長選択素子15の屈折率に対応した透過特性
の相対的なずれにより高調波出力の強度が変化する。こ
の高調波出力の一部を点線で示すように高調波用ビーム
サンプラー11aおよび光検出器13を介して前記電圧
制御器7にフィードバックすることにより、高調波出力
を安定に制御することができる。前記波長選択素子15
の電極16の印加電圧を変えることにより高調波出力の
可変範囲を拡大することができる。
When a constant voltage is applied to the electrode 16 of the wavelength selection element 15 and the voltage applied to the electrode 6 of the wavelength conversion crystal 4 is changed, the phase that changes corresponding to the refractive index of the wavelength conversion crystal 4 changes. The intensity of the harmonic output changes due to the relative shift between the oscillation spectrum characteristic determined by the matching condition and the resonator length and the transmission characteristic corresponding to the refractive index of the wavelength selection element 15. By feeding back a part of the harmonic output to the voltage controller 7 via the harmonic beam sampler 11a and the photodetector 13 as shown by a dotted line, the harmonic output can be controlled stably. The wavelength selection element 15
By changing the voltage applied to the electrode 16, the variable range of the harmonic output can be expanded.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明の波長変換レーザ装置は上記のよ
うに構成されており、レーザの構成に必要な素子の電気
光学効果を利用して高調波出力の強度を制御するため、
形状の大型化やコスト増大を抑制することができる。ま
た、励起入力エネルギーを変化させないで動作させるこ
とができるので、出力制御において外部温度以外の熱的
影響は一定に保たれ、これに起因した出力制御に対する
不安定さや縦モードのホップおよび出力ゼロ近傍での緩
和発振などの発生を防止できる。
The wavelength conversion laser device according to the present invention is configured as described above, and controls the intensity of the harmonic output by utilizing the electro-optic effect of the elements necessary for the configuration of the laser.
It is possible to suppress an increase in size and cost. In addition, since operation can be performed without changing the excitation input energy, thermal effects other than the external temperature are kept constant in output control, resulting in instability in output control, hopping in vertical mode, and near zero output. The occurrence of relaxation oscillation or the like can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の波長変換レーザ装置の第1実施例を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a wavelength conversion laser device of the present invention.

【図2】本発明の波長変換レーザ装置の第2実施例を示
す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the wavelength conversion laser device of the present invention.

【図3】本発明の波長変換レーザ装置の第2実施例を説
明するためのレーザ装置の特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram of a laser device for describing a second embodiment of the wavelength conversion laser device according to the present invention.

【図4】本発明の波長変換レーザ装置の第3実施例を示
す概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the wavelength conversion laser device of the present invention.

【図5】従来の波長変換レーザ装置を示す構成図であ
る。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional wavelength conversion laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・励起用半導体レーザ 2・・・集光光学系 3、23・・・レーザ媒質 4、24・・・波長変換結晶 5・・・カップリングミラー 6、16・・・電極 7、17・・・電圧制御器 8・・・発振レーザ光 9・・・高調波出力 10・・・励起レーザ光 11a・・・高調波用ビームサンプラー 11b・・・基本波用ビームサンプラー 12、13・・・光検出器 14、15・・・波長変換素子 M1・・・レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excitation semiconductor laser 2 ... Condensing optical system 3, 23 ... Laser medium 4, 24 ... Wavelength conversion crystal 5 ... Coupling mirror 6, 16 ... Electrode 7, 17 ... Voltage controller 8 ... Oscillation laser beam 9 ... Harmonic output 10 ... Excitation laser beam 11a ... Harmonic beam sampler 11b ... Basic wave beam sampler 12, 13, ...・ Photodetector 14, 15 ・ ・ ・ Wavelength conversion element M1 ・ ・ ・ Lens

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高調波光を発生させるための基本波光を発
生するレーザ媒質と、該レーザ媒質を励起するための励
起源および基本波光を発振させるための光共振器を備
え、該光共振器中に基本波光を高調波光に変換する波長
変換結晶を配置した波長変換レーザ装置において、電気
光学効果を有する波長変換結晶の一対の対向面に電極を
設け、該電極間に電圧を印加して電界を発生し、その電
気光学効果による波長変換結晶の屈折率変化によって位
相整合条件を変え、高調波出力の制御を行うようにした
ことを特徴とする波長変換レーザ装置。
1. A laser medium for generating fundamental light for generating harmonic light, an excitation source for exciting the laser medium, and an optical resonator for oscillating the fundamental light. In a wavelength conversion laser device in which a wavelength conversion crystal for converting fundamental wave light to harmonic light is disposed, electrodes are provided on a pair of opposing surfaces of the wavelength conversion crystal having an electro-optic effect, and a voltage is applied between the electrodes to apply an electric field. A wavelength conversion laser device, wherein a phase matching condition is changed by a change in a refractive index of a wavelength conversion crystal generated by the electro-optic effect to control a harmonic output.
【請求項2】光共振器内に波長選択素子を配置して発振
波長幅を制限するようにしたことを特徴とする請求項1
記載の波長変換レーザ装置。
2. The device according to claim 1, wherein a wavelength selection element is arranged in the optical resonator to limit an oscillation wavelength width.
The wavelength conversion laser device as described in the above.
【請求項3】光共振器内に波長変換結晶および波長選択
素子を配置することにより、共振器モードなどにより決
定される発振モードの縦モード中の一つのみを選択した
波長変換レーザ装置において、波長選択素子のみ、また
は波長選択素子および波長変換結晶それぞれに一対の対
向面に電極を設け、該電極間に電圧を印加して電界を発
生し、その電気光学効果による屈折率変化により決定さ
れる位相整合条件と共振器長変化から決まる発振スペク
トル波長を制御するか、または波長選択領域を制御する
か、少なくともいずれかの機能を利用して高調波出力の
制御を行うようにしたことを特徴とする波長変換レーザ
装置。
3. A wavelength conversion laser device in which only one of longitudinal modes of an oscillation mode determined by a resonator mode or the like is selected by disposing a wavelength conversion crystal and a wavelength selection element in an optical resonator. An electrode is provided on a pair of opposing surfaces for only the wavelength selection element or each of the wavelength selection element and the wavelength conversion crystal, and a voltage is applied between the electrodes to generate an electric field, which is determined by a refractive index change due to the electro-optic effect. Controlling the oscillation spectrum wavelength determined by the phase matching condition and the change in the resonator length, or controlling the wavelength selection region, or controlling the harmonic output using at least one of the functions. Wavelength conversion laser device.
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