JP2002107779A - 波長変換方法、波長変換装置およびレーザ装置 - Google Patents
波長変換方法、波長変換装置およびレーザ装置Info
- Publication number
- JP2002107779A JP2002107779A JP2000303249A JP2000303249A JP2002107779A JP 2002107779 A JP2002107779 A JP 2002107779A JP 2000303249 A JP2000303249 A JP 2000303249A JP 2000303249 A JP2000303249 A JP 2000303249A JP 2002107779 A JP2002107779 A JP 2002107779A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical crystal
- nonlinear optical
- resonator
- wavelength
- 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
Links
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡素な構成で波長変換を実現すること。
【解決手段】 ＹＡＧロッド１２と、このＹＡＧロッド
１２において発生した光を共振するための共振器１８
ａ、１８ｂと、前記光の反射角がブリュースター角とな
るように前記共振器内に配設される非線形光学結晶３０
と、前記共振器内に配設されており、前記光の位相を変
化させる電気光学素子２６および１／４波長板２８と、
を備える。
１２において発生した光を共振するための共振器１８
ａ、１８ｂと、前記光の反射角がブリュースター角とな
るように前記共振器内に配設される非線形光学結晶３０
と、前記共振器内に配設されており、前記光の位相を変
化させる電気光学素子２６および１／４波長板２８と、
を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換方法、波
長変換装置およびレーザ装置に関する。
長変換装置およびレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長変換を行う方法は、主に３通りの方
法に大別される。第１の方法は、レーザ発振器から出射
されたレーザ光を非線形光学結晶に照射することにより
波長変換を行う方法である。第２の方法は、レーザ発振
器の外部に共振器を別途配置し、この共振器の内部に非
線形光学結晶を配置することにより波長変換を行う方法
（たとえば特開平１０−２８２５３３号公報に記載）
で、これは外部ＳＨＧ法と呼ばれている。第３の方法
は、レーザ発振を行うための共振器内部に非線形光学結
晶を配置して波長変換を行う方法で、これは内部ＳＨＧ
法（たとえば特開平３−９５９８２号公報に記載）と呼
ばれている。これら３通りの方法のうち、内部ＳＨＧ法
は、比較的変換効率が高く、かつ、小型化で簡素な構成
が実現できるという利点がある。さらに、その出力は基
本波発振における最適透過率と等しくなるように最適化
されるという利点もある。これら利点により、内部ＳＨ
Ｇ法は近年レーザ加工等種々の分野で用いられるように
なっている。
法に大別される。第１の方法は、レーザ発振器から出射
されたレーザ光を非線形光学結晶に照射することにより
波長変換を行う方法である。第２の方法は、レーザ発振
器の外部に共振器を別途配置し、この共振器の内部に非
線形光学結晶を配置することにより波長変換を行う方法
（たとえば特開平１０−２８２５３３号公報に記載）
で、これは外部ＳＨＧ法と呼ばれている。第３の方法
は、レーザ発振を行うための共振器内部に非線形光学結
晶を配置して波長変換を行う方法で、これは内部ＳＨＧ
法（たとえば特開平３−９５９８２号公報に記載）と呼
ばれている。これら３通りの方法のうち、内部ＳＨＧ法
は、比較的変換効率が高く、かつ、小型化で簡素な構成
が実現できるという利点がある。さらに、その出力は基
本波発振における最適透過率と等しくなるように最適化
されるという利点もある。これら利点により、内部ＳＨ
Ｇ法は近年レーザ加工等種々の分野で用いられるように
なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャビ
ティダンプＱスイッチレーザを波長変換する場合、上述
した利点を有する内部ＳＨＧ法を使うことが可能となる
構成は未だ提示されていない。また、従来の内部ＳＨＧ
法の構成に見られるように、共振器内部にビームスプリ
ッタを配置した構成の場合、ビームスプリッタの透過損
による共振器内損失が増加するので、結果的に高効率動
作を実現することができないという課題があった。本発
明はこれら課題を解決するためになされたものであり、
共振器内部にビームスプリッタを用いないで、キャビテ
ィダンプＱスイッチレーザを内部ＳＨＧ法により波長変
換することが可能となるレーザ変換装置を提供すること
を目的とする。
ティダンプＱスイッチレーザを波長変換する場合、上述
した利点を有する内部ＳＨＧ法を使うことが可能となる
構成は未だ提示されていない。また、従来の内部ＳＨＧ
法の構成に見られるように、共振器内部にビームスプリ
ッタを配置した構成の場合、ビームスプリッタの透過損
による共振器内損失が増加するので、結果的に高効率動
作を実現することができないという課題があった。本発
明はこれら課題を解決するためになされたものであり、
共振器内部にビームスプリッタを用いないで、キャビテ
ィダンプＱスイッチレーザを内部ＳＨＧ法により波長変
換することが可能となるレーザ変換装置を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、反射角がブリュース
ター角となるように共振器内に非線形光学結晶を配置し
て、光を共振させる工程と、前記共振器内において前記
共振させた光の偏光状態を前記非線形光学結晶に対して
ｐ偏光にした後に、入射角がブリュースター角となるよ
うに前記非線形光学結晶に入射させる工程と、を備える
ことを特徴とする波長変換方法である。この波長変換方
法によれば反射光がブリュースター角となるように共振
器内に非線形光学結晶を配置して、光を共振させる。す
ると、光のうち非線形光学結晶に対してｐ偏光の光は反
射率がほぼ０となるため、ｓ偏光の光が選択的に共振す
る。このｓ偏光の光はｐ偏光にされた後、入射角がブリ
ュースター角となるように非線形光学結晶に入射され
る。ｐ偏光は非線形光学結晶の表面に殆ど反射せずに結
晶に入射するので、波長変換が行われる。上述したよう
に本発明によれば簡素な構成で波長変換が実現できる。
なお、本発明における「非線形光学結晶に対してｐ偏
光」とは、非線形光学結晶に向かう光と、非線形光学結
晶での反射光とを含む平面に対して電界の振動方向が略
垂直であることを意味する。
決するためになされたものであり、反射角がブリュース
ター角となるように共振器内に非線形光学結晶を配置し
て、光を共振させる工程と、前記共振器内において前記
共振させた光の偏光状態を前記非線形光学結晶に対して
ｐ偏光にした後に、入射角がブリュースター角となるよ
うに前記非線形光学結晶に入射させる工程と、を備える
ことを特徴とする波長変換方法である。この波長変換方
法によれば反射光がブリュースター角となるように共振
器内に非線形光学結晶を配置して、光を共振させる。す
ると、光のうち非線形光学結晶に対してｐ偏光の光は反
射率がほぼ０となるため、ｓ偏光の光が選択的に共振す
る。このｓ偏光の光はｐ偏光にされた後、入射角がブリ
ュースター角となるように非線形光学結晶に入射され
る。ｐ偏光は非線形光学結晶の表面に殆ど反射せずに結
晶に入射するので、波長変換が行われる。上述したよう
に本発明によれば簡素な構成で波長変換が実現できる。
なお、本発明における「非線形光学結晶に対してｐ偏
光」とは、非線形光学結晶に向かう光と、非線形光学結
晶での反射光とを含む平面に対して電界の振動方向が略
垂直であることを意味する。
【０００５】また、励起媒質と、この励起媒質において
発生した光を共振するための共振器と、前記光の反射角
がブリュースター角となるように前記共振器内に配設さ
れる非線形光学結晶と、前記共振器内に配設されてお
り、前記光の位相を変化させる位相変更手段と、を備え
ることを特徴とする波長変換装置である。また、前記位
相変更手段は、前記光の位相を９０度変化させるＱスイ
ッチ素子であることを特徴とする前記波長変換装置であ
る。また、前記非線形光学結晶はＳＨＧ結晶であること
を特徴とする前記記載の波長変換装置である。また、前
記非線形光学結晶の前記光の反射表面には、変換波長の
光を反射し、かつ、変換前の波長の光を透過するコーテ
ィングが施されていることを特徴とする前記波長変換装
置である。さらに非線形光学結晶に入射した光の出射面
に変換波長を部分透過させる部分透過膜が形成されてい
ても良い。このようにすることで、非線形光学結晶内で
変換波長の光に対して共振が可能となるという利点があ
る。また、励起媒質と、この励起媒質に励起光を照射す
るための光照射手段と、前記励起光を照射することによ
り前記励起媒質において発生した光を共振するための共
振器と、前記光の反射角がブリュースター角となるよう
に前記共振器内に配設される非線形光学結晶と、前記共
振器内に配設されており、前記光の位相を変化させる位
相変更手段と、を備えることを特徴とするレーザ装置で
ある。
発生した光を共振するための共振器と、前記光の反射角
がブリュースター角となるように前記共振器内に配設さ
れる非線形光学結晶と、前記共振器内に配設されてお
り、前記光の位相を変化させる位相変更手段と、を備え
ることを特徴とする波長変換装置である。また、前記位
相変更手段は、前記光の位相を９０度変化させるＱスイ
ッチ素子であることを特徴とする前記波長変換装置であ
る。また、前記非線形光学結晶はＳＨＧ結晶であること
を特徴とする前記記載の波長変換装置である。また、前
記非線形光学結晶の前記光の反射表面には、変換波長の
光を反射し、かつ、変換前の波長の光を透過するコーテ
ィングが施されていることを特徴とする前記波長変換装
置である。さらに非線形光学結晶に入射した光の出射面
に変換波長を部分透過させる部分透過膜が形成されてい
ても良い。このようにすることで、非線形光学結晶内で
変換波長の光に対して共振が可能となるという利点があ
る。また、励起媒質と、この励起媒質に励起光を照射す
るための光照射手段と、前記励起光を照射することによ
り前記励起媒質において発生した光を共振するための共
振器と、前記光の反射角がブリュースター角となるよう
に前記共振器内に配設される非線形光学結晶と、前記共
振器内に配設されており、前記光の位相を変化させる位
相変更手段と、を備えることを特徴とするレーザ装置で
ある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施の形態と
して、励起ヘッドを共振器内に有するキャビティダンプ
Ｑスイッチ方式波長変換パルスレーザ装置について、図
面を用いて説明する。図１は、キャビティダンプＱスイ
ッチ方式波長変換パルスレーザ装置（以下レーザ装置１
０という）の構成を示した図である。このレーザ装置１
０は、レーザ媒質であるＹＡＧロッド１２、このＹＡＧ
ロッド１２を収納するフローチューブ１４、ＹＡＧロッ
ド１２を冷却するための冷却装置１６、１対の全反射ミ
ラー１８ａ，１８ｂ、励起手段であるＬＤスタック２
０、ＬＤスタック２０に電力を供給する電源２４、ＬＤ
スタック２０を冷却する冷却器２２、共振器内の光の位
相を変化させる電気光学素子２６および１／４波長板２
８、波長変換をするための非線形光学結晶３０を構成要
素として備える。以下各構成要素について説明する。レ
ーザ媒質であるＹＡＧロッド１２は、Ｎｄ（ネオジウ
ム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム
−ガーネット）結晶からなる。このＹＡＧロッド１２を
収納するフローチューブ１４は、外側面にＬＤスタック
２０から出射されたレーザ光の反射を防止するための反
射防止膜が形成されると共に、内面にはレーザ光が高効
率でＹＡＧロッド１２に吸収されるように高反射コーテ
ィングが施されている。冷却器２２はこのフローチュー
ブ１４内部に冷却水を循環させることにより、ＹＡＧロ
ッド１２を冷却させる。
して、励起ヘッドを共振器内に有するキャビティダンプ
Ｑスイッチ方式波長変換パルスレーザ装置について、図
面を用いて説明する。図１は、キャビティダンプＱスイ
ッチ方式波長変換パルスレーザ装置（以下レーザ装置１
０という）の構成を示した図である。このレーザ装置１
０は、レーザ媒質であるＹＡＧロッド１２、このＹＡＧ
ロッド１２を収納するフローチューブ１４、ＹＡＧロッ
ド１２を冷却するための冷却装置１６、１対の全反射ミ
ラー１８ａ，１８ｂ、励起手段であるＬＤスタック２
０、ＬＤスタック２０に電力を供給する電源２４、ＬＤ
スタック２０を冷却する冷却器２２、共振器内の光の位
相を変化させる電気光学素子２６および１／４波長板２
８、波長変換をするための非線形光学結晶３０を構成要
素として備える。以下各構成要素について説明する。レ
ーザ媒質であるＹＡＧロッド１２は、Ｎｄ（ネオジウ
ム）をドープしたＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム
−ガーネット）結晶からなる。このＹＡＧロッド１２を
収納するフローチューブ１４は、外側面にＬＤスタック
２０から出射されたレーザ光の反射を防止するための反
射防止膜が形成されると共に、内面にはレーザ光が高効
率でＹＡＧロッド１２に吸収されるように高反射コーテ
ィングが施されている。冷却器２２はこのフローチュー
ブ１４内部に冷却水を循環させることにより、ＹＡＧロ
ッド１２を冷却させる。
【０００７】励起手段であるＬＤスタック２０は、主波
長８０７ｎｍの励起光をＹＡＧロッド１２に照射し、遷
移により光を発生させる。このＬＤスタック２０は、レ
ーザダイオードを行列状に配列してスタックしたもので
あり、ＹＡＧロッド１２の側面をｐ偏光で照射するよう
に予め配設されている。図２にＬＤスタック２０がＹＡ
Ｇロッド１２の周囲に配設された様子を示す。この図に
示されるようにＹＡＧロッド１２内の励起分布に偏りが
生じないようにＹＡＧロッド１２の周囲を５つのＬＤス
タック２０が７２度ごとに等配置される。また、フロー
チューブの害側面にはＬＤ反射ミラー３２が備え付けら
れており、ＹＡＧロッド１２の励起分布を調整可能な構
成となっている。また、これらＬＤスタック２０を冷却
するために、各ＬＤスタック２０に内蔵される図示しな
い放熱板内部に冷却水を循環させる機能をＬＤ冷却器２
２は有する。図３に非線形光学結晶３０と光軸との位置
関係を示す。この非線形光学結晶３０は、ＹＡＧロッド
１２により発生する光をその第２高調波に変換する機能
を有するＫＴＰからなる結晶である。図に示されるよう
に、結晶表面の一点αにおける法線Ｘとブリュースター
角θをなす直線Ｙが光軸の一部となるように非線形光学
結晶３０は配設されている。換言すると、ＹＡＧロッド
１２により発生した光の非線形光学結晶３０への入射角
がブリュースター角となるように非線形光学結晶３０は
配設される。
長８０７ｎｍの励起光をＹＡＧロッド１２に照射し、遷
移により光を発生させる。このＬＤスタック２０は、レ
ーザダイオードを行列状に配列してスタックしたもので
あり、ＹＡＧロッド１２の側面をｐ偏光で照射するよう
に予め配設されている。図２にＬＤスタック２０がＹＡ
Ｇロッド１２の周囲に配設された様子を示す。この図に
示されるようにＹＡＧロッド１２内の励起分布に偏りが
生じないようにＹＡＧロッド１２の周囲を５つのＬＤス
タック２０が７２度ごとに等配置される。また、フロー
チューブの害側面にはＬＤ反射ミラー３２が備え付けら
れており、ＹＡＧロッド１２の励起分布を調整可能な構
成となっている。また、これらＬＤスタック２０を冷却
するために、各ＬＤスタック２０に内蔵される図示しな
い放熱板内部に冷却水を循環させる機能をＬＤ冷却器２
２は有する。図３に非線形光学結晶３０と光軸との位置
関係を示す。この非線形光学結晶３０は、ＹＡＧロッド
１２により発生する光をその第２高調波に変換する機能
を有するＫＴＰからなる結晶である。図に示されるよう
に、結晶表面の一点αにおける法線Ｘとブリュースター
角θをなす直線Ｙが光軸の一部となるように非線形光学
結晶３０は配設されている。換言すると、ＹＡＧロッド
１２により発生した光の非線形光学結晶３０への入射角
がブリュースター角となるように非線形光学結晶３０は
配設される。
【０００８】また、一対の全反射ミラー１８ａ、１８ｂ
はＹＡＧロッド１２において発生した光を共振させる機
能を有する。そのために、これらミラー１８ａ、１８ｂ
は、直線Ｙの延長方向および、法線Ｘに対して直線Ｙと
対称をなす直線Ｚの延長方向に図１に示されるようにそ
れぞれ配設される。なお、非線形光学結晶３０を通過し
たレーザ光の出射面には、１０６４ｎｍ付近の波長を反
射させるための反射膜Ｓが形成されている。この反射膜
Ｓにより、非線形光学結晶３０を通過し、出射面から出
射するレーザ光は、ほぼ第２高調波である波長５３２ｎ
ｍ付近のレーザ光のみとなる。結晶性の電気光学素子２
６は、電圧印加時に光の位相を１／４波長変化させる機
能を有するものである。この電気光学素子２６は、共振
器内の光の位相を変化させるように、全反射ミラー１８
ｂと非線形光学結晶３０との間に配設される。さらに、
この電気光学素子２６と全反射ミラー１８ｂとの間に
は、共振器内の光の位相を１／４波長変化させるため
に、１／４波長板２８が配設される。上述したような構
成における波長変換の作用について以下に説明する。図
１に示されるように、光路上の各点における光の偏光状
態を説明するために、全反射ミラー１８ｂと１／４波長
板２８との間の光路上の点をＡ点、１／４波長板２８と
電気光学素子２６との間の光路上の点をＢ点、電気光学
素子２６と非線形光学結晶３０との間の光路上の点をＣ
点と定義する。
はＹＡＧロッド１２において発生した光を共振させる機
能を有する。そのために、これらミラー１８ａ、１８ｂ
は、直線Ｙの延長方向および、法線Ｘに対して直線Ｙと
対称をなす直線Ｚの延長方向に図１に示されるようにそ
れぞれ配設される。なお、非線形光学結晶３０を通過し
たレーザ光の出射面には、１０６４ｎｍ付近の波長を反
射させるための反射膜Ｓが形成されている。この反射膜
Ｓにより、非線形光学結晶３０を通過し、出射面から出
射するレーザ光は、ほぼ第２高調波である波長５３２ｎ
ｍ付近のレーザ光のみとなる。結晶性の電気光学素子２
６は、電圧印加時に光の位相を１／４波長変化させる機
能を有するものである。この電気光学素子２６は、共振
器内の光の位相を変化させるように、全反射ミラー１８
ｂと非線形光学結晶３０との間に配設される。さらに、
この電気光学素子２６と全反射ミラー１８ｂとの間に
は、共振器内の光の位相を１／４波長変化させるため
に、１／４波長板２８が配設される。上述したような構
成における波長変換の作用について以下に説明する。図
１に示されるように、光路上の各点における光の偏光状
態を説明するために、全反射ミラー１８ｂと１／４波長
板２８との間の光路上の点をＡ点、１／４波長板２８と
電気光学素子２６との間の光路上の点をＢ点、電気光学
素子２６と非線形光学結晶３０との間の光路上の点をＣ
点と定義する。
【０００９】さて、ＬＤスタック２０から照射される励
起光によりＹＡＧロッド１２から発生した光のうちｐ偏
光については、非線形光学結晶３０表面における反射率
が０となるため、共振器内においてはｓ偏光が選択的に
共振することになる。図４は、電気光学素子２６に電圧
が印加されるタイミングおよび非線形光学結晶３０から
出射される第２高調波の出力を示している。電気光学素
子２６に電圧が印加されている間（ｔ１〜ｔ２）は、Ｃ
点においてｓ偏光であった光は電気光学素子２６を通過
するときに１／４波長位相がずれ、Ｂ点において円偏光
となる。そしてさらに１／４波長板２８を通過するとき
にさらに１／４波長位相がずれＡ点においてｐ偏光とな
る。この光が全反射ミラー１８ｂで反射した後再びＣ点
に戻った際には、同様の作用によりｓ偏光となる。この
ｓ偏光は非線形光学結晶３０表面で反射し、結局電気光
学素子２６に電圧が印加されている間は、共振が維持さ
れる。続いて、電気光学素子２６に電圧が印加されなく
なると（ｔ２）、Ｃ点においてｓ偏光であった光はＢ点
においてもｓ偏光のままである。そしてＡ点において１
／４波長位相がずれ、円偏光となる。全反射ミラー１８
ｂで反射した後この光は、Ｂ点においてさらに１／４波
長位相がずれｐ偏光となり、Ａ点においてもｐ偏光のま
まである。こうしたｐ偏光が非線形光学結晶３０にブリ
ュースター角で入射すると、表面で反射せずに非線形光
学結晶３０に入射する。これらレーザ光は、非線形光学
結晶３０により第２高調波に変換され非線形光学結晶３
０から出射される。その後、再び電気光学素子２６には
１／４波長位相を変化させる電圧が印加され（ｔ３）、
以後同様にキャビティダンプの発生が繰り返されること
となる。
起光によりＹＡＧロッド１２から発生した光のうちｐ偏
光については、非線形光学結晶３０表面における反射率
が０となるため、共振器内においてはｓ偏光が選択的に
共振することになる。図４は、電気光学素子２６に電圧
が印加されるタイミングおよび非線形光学結晶３０から
出射される第２高調波の出力を示している。電気光学素
子２６に電圧が印加されている間（ｔ１〜ｔ２）は、Ｃ
点においてｓ偏光であった光は電気光学素子２６を通過
するときに１／４波長位相がずれ、Ｂ点において円偏光
となる。そしてさらに１／４波長板２８を通過するとき
にさらに１／４波長位相がずれＡ点においてｐ偏光とな
る。この光が全反射ミラー１８ｂで反射した後再びＣ点
に戻った際には、同様の作用によりｓ偏光となる。この
ｓ偏光は非線形光学結晶３０表面で反射し、結局電気光
学素子２６に電圧が印加されている間は、共振が維持さ
れる。続いて、電気光学素子２６に電圧が印加されなく
なると（ｔ２）、Ｃ点においてｓ偏光であった光はＢ点
においてもｓ偏光のままである。そしてＡ点において１
／４波長位相がずれ、円偏光となる。全反射ミラー１８
ｂで反射した後この光は、Ｂ点においてさらに１／４波
長位相がずれｐ偏光となり、Ａ点においてもｐ偏光のま
まである。こうしたｐ偏光が非線形光学結晶３０にブリ
ュースター角で入射すると、表面で反射せずに非線形光
学結晶３０に入射する。これらレーザ光は、非線形光学
結晶３０により第２高調波に変換され非線形光学結晶３
０から出射される。その後、再び電気光学素子２６には
１／４波長位相を変化させる電圧が印加され（ｔ３）、
以後同様にキャビティダンプの発生が繰り返されること
となる。
【００１０】上述したように共振器内部にビームスプリ
ッタを用いないで、キャビティダンプＱスイッチレーザ
を内部ＳＨＧ法により波長変換することが可能となるレ
ーザ変換装置を提供したので、部品点数の低減、省スペ
ース、小型化、軽量化を実現した。また、偏光子を省略
したので偏光子透過による損失が減少し、高効率化が可
能となる。なお、レーザ媒質はＹＡＧロッドに限られ
ず、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ４その他の結晶等種々
適用可能である。また励起手段は、半導体レーザに限ら
れず、フラッシュランプ、アークランプ等適宜代用可能
である。また、非線形光学結晶は、ＫＴＰに限られずＬ
ＢＯ、ＣＬＢＯ等のＳＨＧ結晶やあるいはＦＨＧ（第４
高調波発生結晶）、ＯＰＧ（光パラメトリック発生結
晶）その他種々適用可能である。また、１／４波長板は
非線形光学結晶３０と電気光学素子２６の間に配設して
も良い。また、パルス繰り返し周波数波、５ｋＨｚ以下
が好ましいがそれ以上でも適用可能である。また、パル
スエネルギーは１ｍＪ以下で、パルス幅は５ｎｓ以下が
損傷を抑制するために好ましいが、その他のパルスエネ
ルギー、パルス幅でも良い。 （第２の実施の形態）続いて本発明の第２の実施の形態
について図面を用いて説明する。
ッタを用いないで、キャビティダンプＱスイッチレーザ
を内部ＳＨＧ法により波長変換することが可能となるレ
ーザ変換装置を提供したので、部品点数の低減、省スペ
ース、小型化、軽量化を実現した。また、偏光子を省略
したので偏光子透過による損失が減少し、高効率化が可
能となる。なお、レーザ媒質はＹＡＧロッドに限られ
ず、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＶＯ４その他の結晶等種々
適用可能である。また励起手段は、半導体レーザに限ら
れず、フラッシュランプ、アークランプ等適宜代用可能
である。また、非線形光学結晶は、ＫＴＰに限られずＬ
ＢＯ、ＣＬＢＯ等のＳＨＧ結晶やあるいはＦＨＧ（第４
高調波発生結晶）、ＯＰＧ（光パラメトリック発生結
晶）その他種々適用可能である。また、１／４波長板は
非線形光学結晶３０と電気光学素子２６の間に配設して
も良い。また、パルス繰り返し周波数波、５ｋＨｚ以下
が好ましいがそれ以上でも適用可能である。また、パル
スエネルギーは１ｍＪ以下で、パルス幅は５ｎｓ以下が
損傷を抑制するために好ましいが、その他のパルスエネ
ルギー、パルス幅でも良い。 （第２の実施の形態）続いて本発明の第２の実施の形態
について図面を用いて説明する。
【００１１】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
キャビティダンプ方式波長変換パルスレーザ装置４０
（以下レーザ装置４０という）の構成を示した図であ
る。図に示されるようにこのレーザ装置４０は、レーザ
媒質であるＹＡＧロッド１２、このＹＡＧロッド１２を
収納するフローチューブ１４、ＹＡＧロッド１２を冷却
するための冷却装置１６、１対の全反射ミラー、励起手
段であるＬＤスタック２０、ＬＤスタック２０に電力を
供給する電源２４、ＬＤスタック２０を冷却する冷却器
２２、共振器内の光の位相を変化させる電気光学素子２
６および波長変換をするための非線形光学結晶３０を構
成要素として備える。第１の実施の形態との構成上の違
いは、１／４波長板２８がない構成である点である。ま
た、電気光学素子２６は、第１の実施の形態と同様に１
／４波長位相が変化するように構成されている。なお、
同じ番号を付された構成要素については同じ機能を有す
るものとして、その説明を省略する。本実施の形態にお
けるレーザ装置４０の動作について説明するために、非
線形光学結晶３０と電気光学素子２６との間の光軸上の
点をＤ点、電気光学素子２６と全反射ミラー１８ｂとの
間の光軸上の点をＥ点と定義する。
キャビティダンプ方式波長変換パルスレーザ装置４０
（以下レーザ装置４０という）の構成を示した図であ
る。図に示されるようにこのレーザ装置４０は、レーザ
媒質であるＹＡＧロッド１２、このＹＡＧロッド１２を
収納するフローチューブ１４、ＹＡＧロッド１２を冷却
するための冷却装置１６、１対の全反射ミラー、励起手
段であるＬＤスタック２０、ＬＤスタック２０に電力を
供給する電源２４、ＬＤスタック２０を冷却する冷却器
２２、共振器内の光の位相を変化させる電気光学素子２
６および波長変換をするための非線形光学結晶３０を構
成要素として備える。第１の実施の形態との構成上の違
いは、１／４波長板２８がない構成である点である。ま
た、電気光学素子２６は、第１の実施の形態と同様に１
／４波長位相が変化するように構成されている。なお、
同じ番号を付された構成要素については同じ機能を有す
るものとして、その説明を省略する。本実施の形態にお
けるレーザ装置４０の動作について説明するために、非
線形光学結晶３０と電気光学素子２６との間の光軸上の
点をＤ点、電気光学素子２６と全反射ミラー１８ｂとの
間の光軸上の点をＥ点と定義する。
【００１２】図６は、電気光学素子２６に電圧が印加さ
れるタイミングおよび非線形光学結晶３０から出射され
る第２高調波の出力を示している。電気光学素子２６に
電圧が印加されていない間（ｔ６〜ｔ７）は、Ｄ点にお
いてｓ偏光であった光は電気光学素子２６を通過しても
位相が変化しないので共振器内ではｓ偏光のまま共振が
維持される。電気光学素子２６に電圧が印加されると
（ｔ７）、電気光学素子２６を通過するときに１／４波
長位相が変化する。したがってＤ点でｓ偏光であった光
は電気光学素子２６を通過してＥ点では円偏光となり、
全反射ミラー１８ｂで反射した後再び電気光学素子２６
を通過して１／４波長位相が変化し、Ｄ点に戻る時にｐ
偏光となる。こうしたｐ偏光が非線形光学結晶３０にブ
リュースター角で入射すると、表面で反射せずに非線形
光学結晶３０に入射する。これらレーザ光は、非線形光
学結晶３０により第２高調波に変換され非線形光学結晶
３０から出射される。その後、再び電気光学素子２６に
は電圧を印加されなくなり（ｔ８）、以後同様にキャビ
ティダンプの発生が繰り返されることとなる。本実施の
形態における構成の場合、第１の実施の形態に比べてさ
らに１／４波長板２８を省略する構成が可能となった。
れるタイミングおよび非線形光学結晶３０から出射され
る第２高調波の出力を示している。電気光学素子２６に
電圧が印加されていない間（ｔ６〜ｔ７）は、Ｄ点にお
いてｓ偏光であった光は電気光学素子２６を通過しても
位相が変化しないので共振器内ではｓ偏光のまま共振が
維持される。電気光学素子２６に電圧が印加されると
（ｔ７）、電気光学素子２６を通過するときに１／４波
長位相が変化する。したがってＤ点でｓ偏光であった光
は電気光学素子２６を通過してＥ点では円偏光となり、
全反射ミラー１８ｂで反射した後再び電気光学素子２６
を通過して１／４波長位相が変化し、Ｄ点に戻る時にｐ
偏光となる。こうしたｐ偏光が非線形光学結晶３０にブ
リュースター角で入射すると、表面で反射せずに非線形
光学結晶３０に入射する。これらレーザ光は、非線形光
学結晶３０により第２高調波に変換され非線形光学結晶
３０から出射される。その後、再び電気光学素子２６に
は電圧を印加されなくなり（ｔ８）、以後同様にキャビ
ティダンプの発生が繰り返されることとなる。本実施の
形態における構成の場合、第１の実施の形態に比べてさ
らに１／４波長板２８を省略する構成が可能となった。
【００１３】なお、本実施の形態の変形例として、非線
形光学結晶３０と全反射ミラー１８ａとの間に、ＹＡＧ
ロッド１２および電気光学素子２６を配置する構成とし
ても良い。この場合電気光学素子２６には、１／２波長
位相を変化させるような電圧が印加されることとなる。
この場合、電気光学素子２６に電圧が印加される時にキ
ャビティダンプが発生する。また、さらなる変形例とし
て、非線形光学結晶３０と全反射ミラー１８ａとの間
に、ＹＡＧロッド、電気光学素子２６および１／４波長
板２８を配置する構成としても良い。この場合は、電気
光学素子２６に１／４波長に相当する電圧が印加されて
いる間に共振が維持され、電気光学素子２６に電圧が印
加されていない間にキャビティダンプが発生することに
なる。その他本実施の形態は第１の実施の形態と同様に
種々変形可能である。
形光学結晶３０と全反射ミラー１８ａとの間に、ＹＡＧ
ロッド１２および電気光学素子２６を配置する構成とし
ても良い。この場合電気光学素子２６には、１／２波長
位相を変化させるような電圧が印加されることとなる。
この場合、電気光学素子２６に電圧が印加される時にキ
ャビティダンプが発生する。また、さらなる変形例とし
て、非線形光学結晶３０と全反射ミラー１８ａとの間
に、ＹＡＧロッド、電気光学素子２６および１／４波長
板２８を配置する構成としても良い。この場合は、電気
光学素子２６に１／４波長に相当する電圧が印加されて
いる間に共振が維持され、電気光学素子２６に電圧が印
加されていない間にキャビティダンプが発生することに
なる。その他本実施の形態は第１の実施の形態と同様に
種々変形可能である。
【００１４】
【発明の効果】偏光を規定するために必要であったビー
ムスプリッタ型の偏光子を省略できるため、部品点数を
低減することができる。これは、省スペース化、小型
化、軽量化につながる。また、偏光子透過による損失が
減少し、高出力化につながる。また、共振器内にＳＨＧ
結晶を配置しているため、規定した偏光のレーザ光を波
長変換する場合でも、内部共振器ＳＨＧ法と同等の高い
変換効率が得られる。
ムスプリッタ型の偏光子を省略できるため、部品点数を
低減することができる。これは、省スペース化、小型
化、軽量化につながる。また、偏光子透過による損失が
減少し、高出力化につながる。また、共振器内にＳＨＧ
結晶を配置しているため、規定した偏光のレーザ光を波
長変換する場合でも、内部共振器ＳＨＧ法と同等の高い
変換効率が得られる。
【図１】本発明に係るキャビティダンプ方式波長変換パ
ルスレーザ装置４０の構成図。
ルスレーザ装置４０の構成図。
【図２】ＬＤスタック２０がＹＡＧロッド１２の周囲に
配設された様子を示す図。
配設された様子を示す図。
【図３】非線形光学結晶３０と光軸との位置関係を示す
図。
図。
【図４】電気光学素子２６に電圧が印加されるタイミン
グおよび非線形光学結晶３０から出射される第２高調波
の出力を示す図。
グおよび非線形光学結晶３０から出射される第２高調波
の出力を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るキャビティダ
ンプ方式波長変換パルスレーザ装置４０の構成を示した
図。
ンプ方式波長変換パルスレーザ装置４０の構成を示した
図。
【図６】電気光学素子２６に電圧が印加されるタイミン
グおよび非線形光学結晶３０から出射される第２高調波
の出力を示す図。
グおよび非線形光学結晶３０から出射される第２高調波
の出力を示す図。
ＹＡＧロッド１２、全反射ミラー１８ａ、１８ｂ、電気
光学素子２６、１／４波長板２８、非線形光学結晶３
０。
光学素子２６、１／４波長板２８、非線形光学結晶３
０。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2K002 AB12 BA02 CA02 DA01 EA09 EA30 GA10 HA20 5F072 AB02 AK01 HH07 JJ20 KK12 KK30 MM20 PP07 QQ02 SS06 TT15 TT22
Claims (7)
- 【請求項１】 反射角がブリュースター角となるように
共振器内に非線形光学結晶を配置して、光を共振させる
工程と、前記共振させた光の偏光状態を前記非線形光学
結晶に対してｐ偏光にした後に、入射角がブリュースタ
ー角となるように前記非線形光学結晶に入射させる工程
と、を備えることを特徴とする波長変換方法。 - 【請求項２】 励起媒質と、この励起媒質において発生
した光を共振するための共振器と、前記光の反射角がブ
リュースター角となるように前記共振器内に配設される
非線形光学結晶と、前記共振器内に配設されており、前
記光の位相を変化させる位相変更手段と、を備えること
を特徴とする波長変換装置。 - 【請求項３】 前記位相変更手段は、前記光の位相を電
気的に９０度変化させる電気光学素子および前記光の位
相を９０度変化させる１／４波長板であることを特徴と
する請求項２記載の波長変換装置。 - 【請求項４】 前記非線形光学結晶はＳＨＧ結晶である
ことを特徴とする請求項２記載の波長変換装置。 - 【請求項５】 前記非線形光学結晶の前記光の反射表面
には、変換波長の光を反射し、かつ、変換前の波長の光
を透過するコーティングが施されていることを特徴とす
る請求項２記載の波長変換装置。 - 【請求項６】 前記非線形系光学結晶の前記光の出射面
には、変換波長の光を部分透過させる部分透過膜が形成
されていることを特徴とする請求項５記載の波長変換装
置。 - 【請求項７】 励起媒質と、この励起媒質に励起光を照
射するための光照射手段と、前記励起光を照射すること
により前記励起媒質において発生した光を共振するため
の共振器と、前記光の反射角がブリュースター角となる
ように前記共振器内に配設される非線形光学結晶と、前
記共振器内に配設されており、前記光の位相を変化させ
る位相変更手段と、を備えることを特徴とするレーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303249A JP2002107779A (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 波長変換方法、波長変換装置およびレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000303249A JP2002107779A (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 波長変換方法、波長変換装置およびレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107779A true JP2002107779A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18784470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000303249A Pending JP2002107779A (ja) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | 波長変換方法、波長変換装置およびレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002107779A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007026510A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | ファイバレーザおよび光学装置 |
| CN100364187C (zh) * | 2005-01-07 | 2008-01-23 | 清华大学 | 内腔式电控激光波长编码输出方法及其双波长激光器模块 |
| CN100364186C (zh) * | 2005-01-07 | 2008-01-23 | 清华大学 | 外腔式电控激光波长编码输出方法及其双波长激光器模块 |
-
2000
- 2000-10-03 JP JP2000303249A patent/JP2002107779A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100364187C (zh) * | 2005-01-07 | 2008-01-23 | 清华大学 | 内腔式电控激光波长编码输出方法及其双波长激光器模块 |
| CN100364186C (zh) * | 2005-01-07 | 2008-01-23 | 清华大学 | 外腔式电控激光波长编码输出方法及其双波长激光器模块 |
| WO2007026510A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | ファイバレーザおよび光学装置 |
| JPWO2007026510A1 (ja) * | 2005-08-29 | 2009-03-26 | パナソニック株式会社 | ファイバレーザおよび光学装置 |
| US7826500B2 (en) | 2005-08-29 | 2010-11-02 | Panasonic Corporation | Fiber laser and optical device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6999483B1 (en) | External 3rd, 4th and 5th harmonic laser | |
| US5936983A (en) | Third harmonic generation apparatus | |
| US8867584B2 (en) | Intra-cavity optical parametric oscillator | |
| JP6453844B2 (ja) | 円形出力ビーム用の高効率単一パス高調波発生器 | |
| JP4489440B2 (ja) | 非被覆ブリュースタ表面を用いてキャビティ内共振を増強した第４高調波の生成 | |
| US6327281B1 (en) | Laser with harmonic cavity | |
| 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 | |
| WO2006028078A1 (ja) | 受動ｑスイッチレーザ装置 | |
| WO1999014631A1 (fr) | Source de lumiere | |
| JP4231829B2 (ja) | 内部共振器型和周波混合レーザ | |
| JPH1084155A (ja) | 固体レーザ装置 | |
| JPH05210135A (ja) | 光波長変換装置 | |
| CN110571640A (zh) | 一种用于提高三次谐波产生效率的方法 | |
| US20050058165A1 (en) | Laser having <100>-oriented crystal gain medium | |
| US7158548B2 (en) | Laser cavity | |
| JPH08334803A (ja) | 紫外レーザー光源 | |
| JP2002107779A (ja) | 波長変換方法、波長変換装置およびレーザ装置 | |
| JPH0688979A (ja) | Ｑスイッチ・第２高調波発生複合素子 | |
| JP2007266537A (ja) | 内部共振器型和周波混合レーザ | |
| JP2006310743A (ja) | レーザ発振装置 | |
| JP2004172230A (ja) | 二つのレーザー媒体を用いたレーザー装置 | |
| JP4446300B2 (ja) | 第５高調波発生装置 | |
| JP2000338530A (ja) | レーザ光の波長変換装置とその変換方法 | |
| JPH07131101A (ja) | レーザ光発生装置 | |
| JP2005317743A (ja) | レーザ装置及びレーザ加工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050414 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050606 |