JP2001042370A - 波長変換装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長変換素子の長寿命化を図ることができ、
また、波長変換素子の変換効率を向上させることができ
る波長変換素子を提供すること。 【解決手段】 レーザ光源１から出射されるレーザ光
は、集光レンズ２ａによって集光され、非線形光学結晶
からなる波長変換素子３に入射する。波長変化素子３は
集光レンズ２ａの集光位置よりレーザ光源側に配置され
る。波長変換素子３に入射したレーザ光の一部は波長変
換され波長変換素子３から出射する。集光レンズ２ａか
ら出射するレーザ光は、集光位置に至るまではほぼ理想
的なガウス分布を示すが、集光位置を過ぎたあたりか
ら、空間強度分布の形状が悪くなる。したがって、波長
変換素子３を上記位置に配置することにより、空間強度
分布がスパイク状のピークを持つレーザ光が入射するこ
とがなく、波長変換素子３の長寿命化を図るとともに変
換効率を向上することができる。
また、波長変換素子の変換効率を向上させることができ
る波長変換素子を提供すること。 【解決手段】 レーザ光源１から出射されるレーザ光
は、集光レンズ２ａによって集光され、非線形光学結晶
からなる波長変換素子３に入射する。波長変化素子３は
集光レンズ２ａの集光位置よりレーザ光源側に配置され
る。波長変換素子３に入射したレーザ光の一部は波長変
換され波長変換素子３から出射する。集光レンズ２ａか
ら出射するレーザ光は、集光位置に至るまではほぼ理想
的なガウス分布を示すが、集光位置を過ぎたあたりか
ら、空間強度分布の形状が悪くなる。したがって、波長
変換素子３を上記位置に配置することにより、空間強度
分布がスパイク状のピークを持つレーザ光が入射するこ
とがなく、波長変換素子３の長寿命化を図るとともに変
換効率を向上することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工用レーザ装置
やチタンサファイアレーザの励起光源等に適用される波
長変換装置に関する。
やチタンサファイアレーザの励起光源等に適用される波
長変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プリント基板のビアホールの孔あけ、フ
ィルム・金属の切断等の加工にレーザが使用される。被
処理物であるプリント基板やフィルム材料である樹脂
や、金属は一般に波長が短い程、吸収率が高く処理効率
が良い。また、波長が短い程、微細加工に有利である。
したがって、加工処理に用いられるレーザが短波長化し
ている。短波長のレーザの発生には、波長変換素子とし
て非線形光学結晶を用いてレーザ光を波長変換する方式
が有利である。
ィルム・金属の切断等の加工にレーザが使用される。被
処理物であるプリント基板やフィルム材料である樹脂
や、金属は一般に波長が短い程、吸収率が高く処理効率
が良い。また、波長が短い程、微細加工に有利である。
したがって、加工処理に用いられるレーザが短波長化し
ている。短波長のレーザの発生には、波長変換素子とし
て非線形光学結晶を用いてレーザ光を波長変換する方式
が有利である。
【０００３】図７に、非線形光学結晶を用いた波長変換
により加工を行なう加工用レーザ装置の概略構成を示
す。レーザ光源１から出射されるレーザ光は、集光レン
ズ２ａによって集光され、非線形光学結晶からなる波長
変換素子３に入射する。波長変換素子３に入射したレー
ザ光の一部が波長変換されて、波長変換素子３から出射
し、出射光は集光レンズ２ｂによって集光され被処理物
４に照射される。使用される波長変換素子３としては、
例えばＢＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ結晶等がある。
により加工を行なう加工用レーザ装置の概略構成を示
す。レーザ光源１から出射されるレーザ光は、集光レン
ズ２ａによって集光され、非線形光学結晶からなる波長
変換素子３に入射する。波長変換素子３に入射したレー
ザ光の一部が波長変換されて、波長変換素子３から出射
し、出射光は集光レンズ２ｂによって集光され被処理物
４に照射される。使用される波長変換素子３としては、
例えばＢＢＯ，ＬＢＯ，ＣＬＢＯ結晶等がある。
【０００４】波長変換素子３に入射するレーザ光は、パ
ワー密度が大きくなるように集光する程（波長変換素子
に入射する光の断面積が小さい程）、波長変換効率が向
上する。したがって、一般に波長変換素子の入射側に
は、レンズ等のレーザ光を集光するビーム整形手段が設
けられる。図７の場合は、集光レンズ２ａが上記ビーム
整形手段に相当する。従来は、波長変換効率が良くなる
ように、波長変換素子３に入射する光の断面積が最も小
さくなる位置、すなわち、レーザ光が最も集光される位
置に、波長変換素子３を配置していた。
ワー密度が大きくなるように集光する程（波長変換素子
に入射する光の断面積が小さい程）、波長変換効率が向
上する。したがって、一般に波長変換素子の入射側に
は、レンズ等のレーザ光を集光するビーム整形手段が設
けられる。図７の場合は、集光レンズ２ａが上記ビーム
整形手段に相当する。従来は、波長変換効率が良くなる
ように、波長変換素子３に入射する光の断面積が最も小
さくなる位置、すなわち、レーザ光が最も集光される位
置に、波長変換素子３を配置していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来は
波長変換素子をレーザ光が最も集光される位置（集光レ
ンズの焦点近傍）に配置していた。しかし、波長変換素
子として使用される非線形光学結晶に高パワー密度のレ
ーザ光が入射すると非線形光学結晶にダメージが生じ寿
命が短くなる場合がある。そこで、波長変換素子の配置
について種々検討したところ、次のような問題があるこ
とがわかった。 （１）波長変換素子の設置位置によっては非線形結晶に
ダメージが生ずる場合があり、短寿命となる場合があ
る。 （２）波長変換素子から出射されるレーザパワーが予想
した場合より小さい場合がある。これは、波長変換素子
の変換効率が想定される値より低いためと考えられる。
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、波長変換素子の長寿命化を図る
ことができ、また、波長変換素子の変換効率を向上させ
ることができる波長変換素子を提供することである。
波長変換素子をレーザ光が最も集光される位置（集光レ
ンズの焦点近傍）に配置していた。しかし、波長変換素
子として使用される非線形光学結晶に高パワー密度のレ
ーザ光が入射すると非線形光学結晶にダメージが生じ寿
命が短くなる場合がある。そこで、波長変換素子の配置
について種々検討したところ、次のような問題があるこ
とがわかった。 （１）波長変換素子の設置位置によっては非線形結晶に
ダメージが生ずる場合があり、短寿命となる場合があ
る。 （２）波長変換素子から出射されるレーザパワーが予想
した場合より小さい場合がある。これは、波長変換素子
の変換効率が想定される値より低いためと考えられる。
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、波長変換素子の長寿命化を図る
ことができ、また、波長変換素子の変換効率を向上させ
ることができる波長変換素子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者が、集光レンズ
により集光されたレーザ光の強度分布を測定したとこ
ろ、以下のことが明らかとなった。集光レンズから出射
したレーザ光は、集光位置（集光レンズの焦点位置）に
至るまでは、ほぼ理想的なガウス分布を示すが、集光位
置を過ぎたあたりから、ショルダーやスパイク状（のこ
ぎり状）のピークが出現し、空間強度分布の形状が悪く
なる。また、上記第１の集光レンズから出射したレーザ
光を第２の集光レンズに入射してその空間強度分布を調
べたところ、第２の集光レンズから出射したレーザ光
は、その集光位置に至るまでは空間強度分布の形状が悪
く、ショルダーやスパイク状（のこぎり状）のピークが
出現するが、集光位置を過ぎると空間強度分布の形状が
良くなり、ほぼ理想的なガウス分布となる。
により集光されたレーザ光の強度分布を測定したとこ
ろ、以下のことが明らかとなった。集光レンズから出射
したレーザ光は、集光位置（集光レンズの焦点位置）に
至るまでは、ほぼ理想的なガウス分布を示すが、集光位
置を過ぎたあたりから、ショルダーやスパイク状（のこ
ぎり状）のピークが出現し、空間強度分布の形状が悪く
なる。また、上記第１の集光レンズから出射したレーザ
光を第２の集光レンズに入射してその空間強度分布を調
べたところ、第２の集光レンズから出射したレーザ光
は、その集光位置に至るまでは空間強度分布の形状が悪
く、ショルダーやスパイク状（のこぎり状）のピークが
出現するが、集光位置を過ぎると空間強度分布の形状が
良くなり、ほぼ理想的なガウス分布となる。
【０００７】上記した空間強度分布の乱れは、レーザ光
源として横方向励起を行う装置を使用した場合、特に顕
著であったが、発生原因は不明な部分がある。レーザの
空間強度分布の形状が、ショルダーが現れるなどしてガ
ウス分布からはずれると、波長変換素子に入射する光全
体として、パワー密度が低い部分が多くなるので、波長
変換効率が悪くなり、出射するレーザ光のパワーが弱く
なる。また、レーザ光の強度がスパイク状に大きくなっ
た部分があると、その部分のパワー密度が極端に大きく
なって非線形光学結晶やその反射防止膜・保護膜などに
ダメージを与える。
源として横方向励起を行う装置を使用した場合、特に顕
著であったが、発生原因は不明な部分がある。レーザの
空間強度分布の形状が、ショルダーが現れるなどしてガ
ウス分布からはずれると、波長変換素子に入射する光全
体として、パワー密度が低い部分が多くなるので、波長
変換効率が悪くなり、出射するレーザ光のパワーが弱く
なる。また、レーザ光の強度がスパイク状に大きくなっ
た部分があると、その部分のパワー密度が極端に大きく
なって非線形光学結晶やその反射防止膜・保護膜などに
ダメージを与える。
【０００８】以上のことから、本発明においては、波長
変換素子を、レーザ光の集光位置に対して、レーザ光の
空間強度分布が複数のピークまたはショルダーを持たな
い領域の方（上記第１の集光レンズの出射側に配置する
場合には、集光位置より光源側、第２の集光レンズの出
射側に配置する場合には、集光位置より出射側）に、入
出力端部を含めて結晶全体を配置した。これにより、波
長変換素子の高寿命化を図ることができ、また、変換効
率を向上させることができた。なお、集光レンズの出射
側に複数の波長変換素子を配置する場合にも、複数の波
長変換素子を全て上記領域内に配置する。ここで、上記
「レーザ光の空間強度分布が複数のピークまたはショル
ダーを持たない」とは、「レーザ光の空間強度分布の２
次元断面において、不均一な光の回折によって発生する
空間強度分布上の局所的な凹または凸またはその組み合
わせをもたない」という意味であり、以下、上記文言を
この意味で使用する。
変換素子を、レーザ光の集光位置に対して、レーザ光の
空間強度分布が複数のピークまたはショルダーを持たな
い領域の方（上記第１の集光レンズの出射側に配置する
場合には、集光位置より光源側、第２の集光レンズの出
射側に配置する場合には、集光位置より出射側）に、入
出力端部を含めて結晶全体を配置した。これにより、波
長変換素子の高寿命化を図ることができ、また、変換効
率を向上させることができた。なお、集光レンズの出射
側に複数の波長変換素子を配置する場合にも、複数の波
長変換素子を全て上記領域内に配置する。ここで、上記
「レーザ光の空間強度分布が複数のピークまたはショル
ダーを持たない」とは、「レーザ光の空間強度分布の２
次元断面において、不均一な光の回折によって発生する
空間強度分布上の局所的な凹または凸またはその組み合
わせをもたない」という意味であり、以下、上記文言を
この意味で使用する。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例の波
長変換装置の概略構成を示す図である。同図において、
レーザ光源１から出射されるレーザ光は、第１の集光レ
ンズ２ａによって集光され、非線形光学結晶からなる波
長変換素子３に入射する。波長変化素子３は入出力端部
を含めて結晶全体が、集光レンズ２ａの集光位置より光
源側に配置される。波長変換素子３に入射したレーザ光
の一部が波長変換されて、波長変換素子３から出射し、
出射光は第２の集光レンズ２ｂによって集光され、例え
ば前記図７に示したように被処理物に照射される。な
お、上記波長変換素子３として使用される非線形光学結
晶は温度と位相整合角（レーザ光が結晶に入射する角
度) が変化すると、出力するレーザパワーが変化するの
で、波長変換素子３は、図示しない加熱手段もしくは冷
却手段により加熱もしくは冷却され一定の温度に保持さ
れる。また、波長変換素子３の角度を調整する角度調整
手段が設けられる。
長変換装置の概略構成を示す図である。同図において、
レーザ光源１から出射されるレーザ光は、第１の集光レ
ンズ２ａによって集光され、非線形光学結晶からなる波
長変換素子３に入射する。波長変化素子３は入出力端部
を含めて結晶全体が、集光レンズ２ａの集光位置より光
源側に配置される。波長変換素子３に入射したレーザ光
の一部が波長変換されて、波長変換素子３から出射し、
出射光は第２の集光レンズ２ｂによって集光され、例え
ば前記図７に示したように被処理物に照射される。な
お、上記波長変換素子３として使用される非線形光学結
晶は温度と位相整合角（レーザ光が結晶に入射する角
度) が変化すると、出力するレーザパワーが変化するの
で、波長変換素子３は、図示しない加熱手段もしくは冷
却手段により加熱もしくは冷却され一定の温度に保持さ
れる。また、波長変換素子３の角度を調整する角度調整
手段が設けられる。
【００１０】図２、図３は集光レンズから出射するレー
ザ光の空間強度分布の測定結果を示す図である。図２は
〜の各位置におけるレーザ光の空間強度分布（レー
ザ光の光軸に垂直な平面上の強度分布）を示し、図３は
上記〜の各位置における上記強度分布（同図Ａ）、
光軸を含む図３のＸ方向の平面上の強度分布（同図
Ｂ）、光軸を含む図３のＹ方向の平面上の強度分布（同
図Ｃ）を示す。図２、図３に示すように、第１の集光レ
ンズ２ａから出射したレーザ光は、集光位置に至るまで
のの位置ではほぼ理想的なガウス分布を示すが、集光
位置を過ぎた，の位置では、空間強度分布の形状が
悪くなる。また、第２の集光レンズ２ｂから出射したレ
ーザ光は、その集光位置に至るまでの，の位置では
空間強度分布の形状が悪く、スパイク状（のこぎり状）
のピークが出現するが、集光位置を過ぎたの位置では
空間強度分布の形状が良くなり、ほぼ理想的なガウス分
布となる。なお、図２ではレーザ光の空間強度分布がピ
ークまたはショルダーを持たない領域を斜線を付して示
している。
ザ光の空間強度分布の測定結果を示す図である。図２は
〜の各位置におけるレーザ光の空間強度分布（レー
ザ光の光軸に垂直な平面上の強度分布）を示し、図３は
上記〜の各位置における上記強度分布（同図Ａ）、
光軸を含む図３のＸ方向の平面上の強度分布（同図
Ｂ）、光軸を含む図３のＹ方向の平面上の強度分布（同
図Ｃ）を示す。図２、図３に示すように、第１の集光レ
ンズ２ａから出射したレーザ光は、集光位置に至るまで
のの位置ではほぼ理想的なガウス分布を示すが、集光
位置を過ぎた，の位置では、空間強度分布の形状が
悪くなる。また、第２の集光レンズ２ｂから出射したレ
ーザ光は、その集光位置に至るまでの，の位置では
空間強度分布の形状が悪く、スパイク状（のこぎり状）
のピークが出現するが、集光位置を過ぎたの位置では
空間強度分布の形状が良くなり、ほぼ理想的なガウス分
布となる。なお、図２ではレーザ光の空間強度分布がピ
ークまたはショルダーを持たない領域を斜線を付して示
している。
【００１１】以上のように、集光レンズ２ａ，２ｂから
出射するレーザ光の空間強度分布は、集光レンズの集光
位置の前後で異なり、必ずしも一定の空間強度分布とは
ならない。なお、図２、図３では、第１、第２の集光レ
ンズを設けた場合の空間強度分布を示しているが、上記
と同様、第２の集光レンズ２ａの出射側に第３の集光レ
ンズ２ｃを設けた場合には、第３の集光レンズ２ｃから
出射したレーザ光の空間強度分布は、集光位置に至るま
ではほぼ理想的なガウス分布を示すが、集光位置を過ぎ
たあたりから、空間強度分布の形状が悪くなる。さらに
第３の集光レンズの出射側に第４の集光レンズ２ｃを設
けた場合には、第４の集光レンズから出射したレーザ光
の空間強度分布は、集光位置に至るまでは空間強度分布
の形状が悪くいが、集光位置を過ぎたあたりから空間強
度分布の形状が良くなり、ほぼ理想的なガウス分布とな
る。以下同様のパターンが繰り返し現れる。
出射するレーザ光の空間強度分布は、集光レンズの集光
位置の前後で異なり、必ずしも一定の空間強度分布とは
ならない。なお、図２、図３では、第１、第２の集光レ
ンズを設けた場合の空間強度分布を示しているが、上記
と同様、第２の集光レンズ２ａの出射側に第３の集光レ
ンズ２ｃを設けた場合には、第３の集光レンズ２ｃから
出射したレーザ光の空間強度分布は、集光位置に至るま
ではほぼ理想的なガウス分布を示すが、集光位置を過ぎ
たあたりから、空間強度分布の形状が悪くなる。さらに
第３の集光レンズの出射側に第４の集光レンズ２ｃを設
けた場合には、第４の集光レンズから出射したレーザ光
の空間強度分布は、集光位置に至るまでは空間強度分布
の形状が悪くいが、集光位置を過ぎたあたりから空間強
度分布の形状が良くなり、ほぼ理想的なガウス分布とな
る。以下同様のパターンが繰り返し現れる。
【００１２】前記図１の実施例では、入出力端部も含め
て波長変化素子３全体を、集光レンズ２ａの集光位置よ
り光源側に、すなわち、レーザ光の空間強度分布が複数
のピーク、またはショルダーを持たない領域に配置して
いる。このため、図２、図３から明らかなように、波長
変化素子３に入射するレーザ光の空間強度分布は、ピー
クまたはショルダーを持たないほぼ理想的なガウス分布
となり、波長変換素子の高寿命化を図ることができ、ま
た、変換効率を向上させることができる。
て波長変化素子３全体を、集光レンズ２ａの集光位置よ
り光源側に、すなわち、レーザ光の空間強度分布が複数
のピーク、またはショルダーを持たない領域に配置して
いる。このため、図２、図３から明らかなように、波長
変化素子３に入射するレーザ光の空間強度分布は、ピー
クまたはショルダーを持たないほぼ理想的なガウス分布
となり、波長変換素子の高寿命化を図ることができ、ま
た、変換効率を向上させることができる。
【００１３】上記実施例では、波長変換素子を一つ使用
した波長変換装置について示したが、本発明は複数の波
長変換素子を使用した波長変換装置にも適用することが
できる。以下、上記実施例の変形例について説明する。
図４は本発明の第２の実施例であり、本実施例は、集光
レンズ２ａの出射側に複数の波長変換素子を設けた場合
を示している。同図において、レーザ光源１から出射さ
れるレーザ光は、第１の集光レンズ２ａによって集光さ
れ、非線形光学結晶からなる波長変換素子（２倍波結
晶）３ａ、波長変換素子（３倍波結晶）３ｂに順次入射
する。波長変換素子（２倍波結晶）３ａ、波長変換素子
（３倍波結晶）３ｂは、入出力端部を含めて結晶全体
が、集光レンズ２ａの集光位置より光源側、すなわち、
レーザ光の空間強度分布が複数のピーク、またはショル
ダーを持たない領域に配置されている。
した波長変換装置について示したが、本発明は複数の波
長変換素子を使用した波長変換装置にも適用することが
できる。以下、上記実施例の変形例について説明する。
図４は本発明の第２の実施例であり、本実施例は、集光
レンズ２ａの出射側に複数の波長変換素子を設けた場合
を示している。同図において、レーザ光源１から出射さ
れるレーザ光は、第１の集光レンズ２ａによって集光さ
れ、非線形光学結晶からなる波長変換素子（２倍波結
晶）３ａ、波長変換素子（３倍波結晶）３ｂに順次入射
する。波長変換素子（２倍波結晶）３ａ、波長変換素子
（３倍波結晶）３ｂは、入出力端部を含めて結晶全体
が、集光レンズ２ａの集光位置より光源側、すなわち、
レーザ光の空間強度分布が複数のピーク、またはショル
ダーを持たない領域に配置されている。
【００１４】波長変化素子３ａは入射するレーザ光を２
倍波に変換し、波長変換素子３ｂは入射するレーザ光を
３倍波に変換する。波長変換素子３ｂから出射する、出
射光は第２の集光レンズ２ｂによって集光され、例えば
前記図７に示したように被処理物に照射される。本実施
例においては、上記のように入出力端部を含めて波長変
換素子３ｂ，３ｂ全体が、集光レンズ２ａの集光位置よ
り光源側に配置される。このため、前記したように、波
長変換素子３ａ，３ｂに入射するレーザ光の空間強度分
布はピークまたはショルダーを持たないほぼ理想的なガ
ウス分布となり、波長変換素子の高寿命化を図ることが
でき、また、変換効率を向上させることができる。
倍波に変換し、波長変換素子３ｂは入射するレーザ光を
３倍波に変換する。波長変換素子３ｂから出射する、出
射光は第２の集光レンズ２ｂによって集光され、例えば
前記図７に示したように被処理物に照射される。本実施
例においては、上記のように入出力端部を含めて波長変
換素子３ｂ，３ｂ全体が、集光レンズ２ａの集光位置よ
り光源側に配置される。このため、前記したように、波
長変換素子３ａ，３ｂに入射するレーザ光の空間強度分
布はピークまたはショルダーを持たないほぼ理想的なガ
ウス分布となり、波長変換素子の高寿命化を図ることが
でき、また、変換効率を向上させることができる。
【００１５】図５は本発明の第３の実施例であり、本実
施例は、集光レンズ２ａ、２ｂの出射側にそれぞれ波長
変換素子３ａ，３ｂを設けた場合を示している。同図に
おいて、レーザ光源１から出射されるレーザ光は、第１
の集光レンズ２ａによって集光され、非線形光学結晶か
らなる波長変換素子（２倍波結晶）３ａに入射する。波
長変換素子３ａは、入出力端部を含めて結晶全体が、第
１の集光レンズ２ａの集光位置より光源側に配置されて
おり、波長変化素子３ａは入射するレーザ光を２倍波に
変換する。波長変換素子３ａから出射するレーザ光は第
２の集光レンズ２ｂで集光され、非線形光学結晶からな
る波長変換素子（３倍波結晶）３ｂに入射する。波長変
換素子３ｂは、入出力端部を含めて結晶全体が、第１の
集光レンズ２ａの集光位置より出射側に配置されてお
り、波長変化素子３ｂは入射するレーザ光を３倍波に変
換する。波長変換素子３ｂから出射する出射光は第２の
集光レンズ２ｃによって集光され、例えば前記図７に示
したように被処理物に照射される。
施例は、集光レンズ２ａ、２ｂの出射側にそれぞれ波長
変換素子３ａ，３ｂを設けた場合を示している。同図に
おいて、レーザ光源１から出射されるレーザ光は、第１
の集光レンズ２ａによって集光され、非線形光学結晶か
らなる波長変換素子（２倍波結晶）３ａに入射する。波
長変換素子３ａは、入出力端部を含めて結晶全体が、第
１の集光レンズ２ａの集光位置より光源側に配置されて
おり、波長変化素子３ａは入射するレーザ光を２倍波に
変換する。波長変換素子３ａから出射するレーザ光は第
２の集光レンズ２ｂで集光され、非線形光学結晶からな
る波長変換素子（３倍波結晶）３ｂに入射する。波長変
換素子３ｂは、入出力端部を含めて結晶全体が、第１の
集光レンズ２ａの集光位置より出射側に配置されてお
り、波長変化素子３ｂは入射するレーザ光を３倍波に変
換する。波長変換素子３ｂから出射する出射光は第２の
集光レンズ２ｃによって集光され、例えば前記図７に示
したように被処理物に照射される。
【００１６】本実施例においては、上記のように入出力
端部を含めて波長変換素子３ａ全体が入出力端部を含め
て第１の集光レンズ２ａの集光位置より光源側に配置さ
れ、また、波長変換素子３ｂ全体が入出力端部を含めて
第２の集光レンズ２ｂの集光位置より出射側に配置され
ている。このため、前記したように、波長変換素子３
ａ，３ｂに入射するレーザ光の空間強度分布はピークま
たはショルダーを持たないほぼ理想的なガウス分布とな
り、波長変換素子の高寿命化を図ることができ、また、
変換効率を向上させることができる。
端部を含めて波長変換素子３ａ全体が入出力端部を含め
て第１の集光レンズ２ａの集光位置より光源側に配置さ
れ、また、波長変換素子３ｂ全体が入出力端部を含めて
第２の集光レンズ２ｂの集光位置より出射側に配置され
ている。このため、前記したように、波長変換素子３
ａ，３ｂに入射するレーザ光の空間強度分布はピークま
たはショルダーを持たないほぼ理想的なガウス分布とな
り、波長変換素子の高寿命化を図ることができ、また、
変換効率を向上させることができる。
【００１７】図６は本発明の第４の実施例を示す図であ
り、本実施例は、基本波と４倍波を和周波混合すること
により、５倍波を発生させる実施例を示している。同図
において、レーザ光源１から出射するレーザ光（基本
波）は、集光レンズ２ａで集光され、第１の波長変換素
子（２倍波結晶）３ａに入射する。第１の波長変換素子
３ａは、入射する基本波レーザ光の一部を波長変換し、
その２倍波を発生する。第１の波長変換素子３ａから出
射するレーザ光はダイクロイックミラーＤＭ１に入射す
る。ダイクロイックミラーＤＭ１は第１の波長変換素子
によって変換されずに透過した基本波を反射し、上記２
倍波を透過させる。ダイクロイックミラーＤＭ１で反射
されて基本波は、ミラーＭ１を介して集光レンズ２ｄに
入射して集光され、ダイクロイックミラーＤＭ２を介し
て第３の波長変換素子（５倍波結晶）３ｃに入射する。
り、本実施例は、基本波と４倍波を和周波混合すること
により、５倍波を発生させる実施例を示している。同図
において、レーザ光源１から出射するレーザ光（基本
波）は、集光レンズ２ａで集光され、第１の波長変換素
子（２倍波結晶）３ａに入射する。第１の波長変換素子
３ａは、入射する基本波レーザ光の一部を波長変換し、
その２倍波を発生する。第１の波長変換素子３ａから出
射するレーザ光はダイクロイックミラーＤＭ１に入射す
る。ダイクロイックミラーＤＭ１は第１の波長変換素子
によって変換されずに透過した基本波を反射し、上記２
倍波を透過させる。ダイクロイックミラーＤＭ１で反射
されて基本波は、ミラーＭ１を介して集光レンズ２ｄに
入射して集光され、ダイクロイックミラーＤＭ２を介し
て第３の波長変換素子（５倍波結晶）３ｃに入射する。
【００１８】一方、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過
した２倍波のレーザ光は集光レンズ２ｂに入射して集光
され第２の波長変換素子（４倍波結晶）３ｂに入射す
る。第２の波長変換素子３ｂは前記基本波の４倍波を発
生する。上記第２の波長変換素子３ｂが出射するレーザ
光は、集光レンズ２ｃで集光され、ダイクロイックミラ
ーＤＭ２で反射され、第３の波長変換素子３ｃに入射す
る。第３の波長変換素子３ｃは、前記した集光レンズ２
ｄで集光された基本波と、上記集光レンズ２ｃで集光さ
れた４倍波を和周波混合し、基本波の５倍波を発生す
る。 第３の波長変換素子３ｃから出射されるレーザ光
は集光レンズ２ｅで集光され、例えば前記したように被
処理物に照射される。
した２倍波のレーザ光は集光レンズ２ｂに入射して集光
され第２の波長変換素子（４倍波結晶）３ｂに入射す
る。第２の波長変換素子３ｂは前記基本波の４倍波を発
生する。上記第２の波長変換素子３ｂが出射するレーザ
光は、集光レンズ２ｃで集光され、ダイクロイックミラ
ーＤＭ２で反射され、第３の波長変換素子３ｃに入射す
る。第３の波長変換素子３ｃは、前記した集光レンズ２
ｄで集光された基本波と、上記集光レンズ２ｃで集光さ
れた４倍波を和周波混合し、基本波の５倍波を発生す
る。 第３の波長変換素子３ｃから出射されるレーザ光
は集光レンズ２ｅで集光され、例えば前記したように被
処理物に照射される。
【００１９】ここで、上記第１の波長変換素子３ａは、
集光レンズ２ａの集光位置よりレーザ光源１側に配置さ
れ、上記第２の波長変換素子３ｂは集光レンズ２ｂの集
光位置より出射側に配置されている。また、第３の波長
変換素子３ｃは、上記集光レンズ２ｄの集光位置より出
射側であって、かつ、集光レンズ２ｃの集光位置よりレ
ーザ光源１側に配置されている。このため、第１〜第３
の波長変換素子３ａ〜３ｃに入射するレーザ光の空間強
度分布は前記したようにほぼ理想的なガウス分布とな
る。したがって、これら波長変換素子の長寿命化を図る
ことができ、また、変換効率を向上させることができ
る。
集光レンズ２ａの集光位置よりレーザ光源１側に配置さ
れ、上記第２の波長変換素子３ｂは集光レンズ２ｂの集
光位置より出射側に配置されている。また、第３の波長
変換素子３ｃは、上記集光レンズ２ｄの集光位置より出
射側であって、かつ、集光レンズ２ｃの集光位置よりレ
ーザ光源１側に配置されている。このため、第１〜第３
の波長変換素子３ａ〜３ｃに入射するレーザ光の空間強
度分布は前記したようにほぼ理想的なガウス分布とな
る。したがって、これら波長変換素子の長寿命化を図る
ことができ、また、変換効率を向上させることができ
る。
【００２０】なお、上記実施例では、ダイクロイックミ
ラーＤＭ１により基本波を分岐させ、ミラーＭ１，集光
レンズ２ｄ、ミラーＭ２、ダイクロイックミラーＤＭ２
を介して第３の波長変換素子３ｃに入射させているが、
基本波を発生するレーザ光源を別途設け、該レーザ光源
から出射される基本波を集光し第３の波長変換素子３ｃ
に入射させるように構成してもよい。この場合には、第
３の非線形光学結晶３ｃは、上記レーザ光源が出射する
レーザ光を集光する集光レンズの集光位置よりレーザ光
源側に配置することとなる。
ラーＤＭ１により基本波を分岐させ、ミラーＭ１，集光
レンズ２ｄ、ミラーＭ２、ダイクロイックミラーＤＭ２
を介して第３の波長変換素子３ｃに入射させているが、
基本波を発生するレーザ光源を別途設け、該レーザ光源
から出射される基本波を集光し第３の波長変換素子３ｃ
に入射させるように構成してもよい。この場合には、第
３の非線形光学結晶３ｃは、上記レーザ光源が出射する
レーザ光を集光する集光レンズの集光位置よりレーザ光
源側に配置することとなる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、レーザ光の空間強度分布が複数のピーク、またはシ
ョルダーを持たない領域内に、入出力端部を含めて波長
変換素子全体が配置したので、波長変換素子にほぼ理想
的なガウス分布のレーザ光を入射させることができ、波
長変換素子の長寿命化を図ることができるとともに、波
長変換効率を向上させることができる。
は、レーザ光の空間強度分布が複数のピーク、またはシ
ョルダーを持たない領域内に、入出力端部を含めて波長
変換素子全体が配置したので、波長変換素子にほぼ理想
的なガウス分布のレーザ光を入射させることができ、波
長変換素子の長寿命化を図ることができるとともに、波
長変換効率を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の波長変化装置の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】集光レンズの出射側の各位置におけるレーザ光
の空間的強度分布を示す図（１）である。
の空間的強度分布を示す図（１）である。
【図３】集光レンズの出射側の各位置におけるレーザ光
の空間的強度分布を示す図（２）である。
の空間的強度分布を示す図（２）である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示す図である。
【図７】波長変換したレーザ光により加工を行うレーザ
装置の概略構成を示す図である。
装置の概略構成を示す図である。
１ レーザ光源 ２ａ〜２ｅ 集光レンズ ３ａ〜３ｃ 波長変換素子
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ光を集光レンズにより集光し、波
長変換素子に入射して波長変換を行う波長変換装置であ
って、 上記波長変換素子は、レーザ光の空間強度分布が複数の
ピーク、またはショルダーを持たない領域内に、入出力
端部を含めて結晶全体が配置されることを特徴とする波
長変換装置。 - 【請求項２】 前記領域内に複数の波長変換素子を配置
したことを特徴とする請求項１の波長変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21264099A JP2001042370A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 波長変換装置 |
| TW089110612A TW465151B (en) | 1999-07-27 | 2000-05-31 | Wavelength conversion device |
| EP00116059A EP1072939A2 (en) | 1999-07-27 | 2000-07-26 | Wavelength conversion device |
| KR1020000043393A KR20010049907A (ko) | 1999-07-27 | 2000-07-27 | 파장변환장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21264099A JP2001042370A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 波長変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001042370A true JP2001042370A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=16626000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21264099A Pending JP2001042370A (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 波長変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1072939A2 (ja) |
| JP (1) | JP2001042370A (ja) |
| KR (1) | KR20010049907A (ja) |
| TW (1) | TW465151B (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046173A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法 |
| KR100541845B1 (ko) * | 2002-06-12 | 2006-01-16 | 한국전자통신연구원 | 직접광변조형 파장변환기 |
| JP2015536473A (ja) * | 2012-10-17 | 2015-12-21 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 共鳴増強周波数変換器 |
| JP2018519554A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-07-19 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 出力スケーリング可能な非線形光波長コンバータ |
| JP2018120244A (ja) * | 2018-04-04 | 2018-08-02 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 共鳴増強周波数変換器 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091075A1 (en) * | 2001-05-08 | 2002-11-14 | Spectra Physics, Inc. | Algorithm for enhancing the lifetime of critical components in a laser system |
| TWI352215B (en) | 2007-11-21 | 2011-11-11 | Ind Tech Res Inst | Beam shaping module |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP21264099A patent/JP2001042370A/ja active Pending
-
2000
- 2000-05-31 TW TW089110612A patent/TW465151B/zh active
- 2000-07-26 EP EP00116059A patent/EP1072939A2/en not_active Withdrawn
- 2000-07-27 KR KR1020000043393A patent/KR20010049907A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003046173A (ja) * | 2001-07-30 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ装置、波長変換素子、レーザ発振器、波長変換装置およびレーザ加工方法 |
| KR100541845B1 (ko) * | 2002-06-12 | 2006-01-16 | 한국전자통신연구원 | 직접광변조형 파장변환기 |
| JP2015536473A (ja) * | 2012-10-17 | 2015-12-21 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 共鳴増強周波数変換器 |
| JP2018519554A (ja) * | 2015-07-01 | 2018-07-19 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 出力スケーリング可能な非線形光波長コンバータ |
| JP2018120244A (ja) * | 2018-04-04 | 2018-08-02 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 共鳴増強周波数変換器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW465151B (en) | 2001-11-21 |
| EP1072939A2 (en) | 2001-01-31 |
| KR20010049907A (ko) | 2001-06-15 |
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