JP2002139757A - 波長変換レーザ装置 - Google Patents

波長変換レーザ装置

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JP2002139757A
JP2002139757A JP2000336192A JP2000336192A JP2002139757A JP 2002139757 A JP2002139757 A JP 2002139757A JP 2000336192 A JP2000336192 A JP 2000336192A JP 2000336192 A JP2000336192 A JP 2000336192A JP 2002139757 A JP2002139757 A JP 2002139757A
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JP
Japan
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wavelength conversion
light
optical system
laser
wavelength
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JP2000336192A
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Inventor
Shinji Okuma
慎治 大熊
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、波長ごとのレーザ光の出力比を瞬時
に可変すること。 【解決手段】Nd:YAGレーザ発振器10から出力さ
れたOPO励起レーザ光を第1段目の波長変換光学系1
1により波長の異なるシグナル光(λ1)、アイドラ光
(λ2)に変換し、さらに第2段目の各波長変換光学系
19、20によりシグナル光を波長λ3のレーザ光に変
換するとともにアイドラ光を波長λ4のレーザ光に変換
し、さらに各偏光ミラー15、16の回転角を可変して
各波長λ1〜λ4の各レーザ光の強度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光パラメトリック
発振方式を用いて多波長のレーザ光を同時に発振する波
長変換レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ光の波長可変技術の1つに光パラ
メトリック発振(Optical ParametricOscillation 以
下、OPOと称する)に係わる技術がある。このOPO
は、波長λpの励起光から波長λsと波長λiとの2つ
の波長を発生する現象であり、これら波長λs、波長λ
iの関係は、 1/λp=(1+λs)+(1/λi) …(1) を満たすものである。ここで、一般のOPOによって生
じる光(以下、OPO光と称する)のうち短波長の光を
シグナル光(波長λs)、長波長の光をアイドラ光(波
長λi)と呼ばれている。
【0003】例えば、励起光として波長1064nmの
Nd:YAGレーザを使用した場合、波長λs=190
0nm、波長λi=2418nmといったOPO光を発
生することが可能である。
【0004】これらシグナル光、アイドラ光の各波長の
組み合わせは、OPOに用いる光学結晶の励起光に対す
る設置角度や温度、OPOに用いるミラーの特性などに
依存し、上記式(1)を満たす限りにおいてかなりの自由
度で波長選択が可能となっている。
【0005】又、このような波長選択の中でシグナル光
とアイドラ光との波長が等しくなる場合、例えば波長1
064nmのNd:YAGレーザを励起光としたときに
λs=λi=2128nmになる場合を縮退OPOと呼
んでいる。
【0006】さらに、長い波長を得たい場合には、OP
O光を励起光として2段階のOPOを行う。例えば第1
段目のOPOで波長λs=1900nm、波長λi=2
418nmのOPO光を発生し、第2段目のOPOでこ
れらλs=1900nm、λi=2418nmのレーザ
光を励起光として例えば縮退発振(縮退OPO)を行
い、これら励起光の波長をそれぞれ倍とした波長380
0nm、4836nmのレーザ光を発振することで、計
4波長のレーザ光を同時に発振する。
【0007】このようなOPOを用いた波長変換レーザ
装置では、波長変換後の出力レベルは励起光の強さとO
POにおける波長の変換効率とによって決定されるもの
である。
【0008】従って、この出力レベルは、多波長のレー
ザ光を同時に発振させる場合には、第1段目のOPO光
を第2段目の励起にどれだけ使用できるかで決まる。こ
のため、上記の如く計4波長の各レーザ光を同程度の出
力レベルとした場合には、これらレーザ光の出力比は固
定となってしまう。
【0009】一方、図2に示すように飛行体1には、こ
の飛行体1を追尾する空対空又は地対空ミサイル等の飛
翔体2を妨害するための光波妨害装置3が搭載されてお
り、上記のような波長変換レーザ光源は、この光波妨害
装置3の光源ともなる。ミサイル等の飛翔体2に搭載さ
れる追尾装置は、飛行体1から出る光を探索して追尾す
る。そして、その探索波長として例えば2μm帯、3μ
m帯、4μm帯のうち1つ若しくは複数の波長帯を使用
しており、それぞれ機種によって異なっている。そし
て、飛翔体2は、追尾装置により飛行体1から発せられ
る特定の波長の光、例えば飛行体1のジェット排気口か
ら発せられる赤外線領域の波長を持つ光を探索して飛行
体1を撃墜するために追尾している。
【0010】このような飛翔体2の追尾を妨害するため
に飛行体1に搭載されている光波妨害装置3は、上記の
ようなOPOを用いた波長変換レーザ装置を用い、飛翔
体2に対し、どの波長帯を使用している飛翔体2にも有
効に妨害できるように全ての波長帯のレーザ光を出力し
ている。従って、全ての波長帯のレーザ光を照射された
飛翔体2は、飛翔体2の追尾機能が働かなくなり、目標
とする飛行体1の探索ができなくなる。そして、飛翔体
2は、飛行体1による撃墜を免れる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、OPO
を用いた波長変換レーザ装置は、計4波長の各レーザ光
の出力比が固定となっているために、これらレーザ光の
出力レベルは同程度となっている。このため、計4波長
の各レーザ光のうち飛翔体2が飛行体1の追尾に使用し
ている波長は、この追尾の妨害に有効であるが、追尾に
使用していない波長のレーザ光は、この追尾の妨害に有
効にならない。
【0012】そこで本発明は、波長ごとのレーザ光の出
力比を瞬時に可変できる波長変換レーザ装置を提供する
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
励起レーザ光を出力する励起光源と、この励起光源の出
力側に複数段配置され、それぞれ励起レーザ光を波長の
異なる少なくとも2つのレーザ光に変換する複数の波長
変換光学系と、少なくとも第1段目の波長変換光学系の
出力側に配置され、この第1段目の波長変換光学系によ
り変換された少なくとも2つのレーザ光の強度比を可変
する出力可変光学系と、を備えた波長変換レーザ装置で
ある。
【0014】請求項2記載の発明は、励起レーザ光を出
力する励起光源と、この励起光源から出力された励起レ
ーザ光を波長の異なる少なくとも2つのレーザ光に変換
する第1段目の波長変換光学系と、この第1段目の波長
変換光学系により変換された少なくとも2つのレーザ光
をそれぞれ波長の異なる少なくとも2つのレーザ光に変
換する第2段目の波長変換光学系と、第1段目の波長変
換光学系により変換された少なくとも2つのレーザ光を
それぞれ透過してそのまま出射するとともに反射して第
2段目の波長変換光学系に導き、かつこのときの透過率
及び反射率を可変する偏光ミラーと、を備えた波長変換
レーザ装置である。
【0015】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の波長変換レーザ装置において、第1段目の波長変換
光学系は、光パラメトリック発振器内にKTiOPO
結晶を用いたものである。
【0016】請求項4記載の発明は、請求項1又は2記
載の波長変換レーザ装置において、第2段目の波長変換
光学系は、一方の光パラメトリック発振器内にAgGa
Se 結晶を用い、他方の光パラメトリック発振器内に
ZnGeP結晶を用いたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0018】図1は波長変換レーザ装置の構成図であ
る。
【0019】励起光源としてのNd:YAGレーザ発振
器10は、出力40Wで周波数5kHzである波長10
64nmのOPOに用いる励起レーザ光(以下、OPO
励起光と称する)を出射するものである。このNd:Y
AGレーザ発振器10の出力光路上には、第1段目の波
長変換光学系11が配置されている。
【0020】この第1段目の波長変換光学系11は、N
d:YAGレーザ発振器10から出力されたOPO励起
光を互いに異なる波長λ1、λ2(λ1<λ2)の2つ
のレーザ光すなわちシグナル光(λ1)とアイドラ光
(λ2)とに変換する機能を有するもので、OPO入射
ミラー12とOPO出射ミラー13との間にKTP結晶
(KTiOPO)14を配置した光パラメトリック発
振器により構成されている。
【0021】この第1段目の波長変換光学系11から出
射されるシグナル光とアイドラ光との各光路上には、そ
れぞれ各偏光ミラー15、16及び各折曲げミラー1
7、18を介して第2段目の各波長変換光学系19、2
0が配置されている。
【0022】これら第2段目の波長変換光学系19、2
0は、それぞれ第1段目の波長変換光学系11により変
換されたシグナル光(λ1)を波長λ3のレーザ光に変
換し、かつアイドラ光(λ2)を波長λ4のレーザ光に
変換する機能を有している。
【0023】具体的に、一方の第2段目の波長変換光学
系19は、OPO入射ミラー21とOPO出射ミラー2
2との間にAGS(AgGaSe)結晶23を配置し
た光パラメトリック発振器により構成されている。又、
他方の第2段目の波長変換光学系20は、OPO入射ミ
ラー24とOPO出射ミラー25との間にZGP(Zn
GeP)結晶26を配置した光パラメトリック発振器
により構成されている。
【0024】上記各偏光ミラー15、16は、それぞれ
第1段目の波長変換光学系11から出射されるシグナル
光、アイドラ光をある比率で分離するもので、このうち
一方の偏光ミラー15は、シグナル光をそのまま透過し
て出射するとともに反射して第2段目の波長変換光学系
19へ導き、他方の偏光ミラー16は、アイドラ光をそ
のまま透過して出射するとともに反射して第2段目の波
長変換光学系20へ導くものとなっている。
【0025】又、これら偏光ミラー15、16は、直線
偏光であるシグナル光、アイドラ光の進行方向に対する
角度を可変することにより透過率と反射率とを任意に設
定することができるものであり、しかしてシグナル光、
アイドラ光の進行方向に対する角度を可変するように回
転自在に設けられ、出力比制御部27によって回転角が
制御されるようになっている。
【0026】次に上記の如く構成された波長変換レーザ
装置の作用について説明する。
【0027】Nd:YAGレーザ発振器10から波長1
064nmのOPO励起光が出力されると、このOPO
励起光は、第1段目の波長変換光学系11に入射する。
【0028】この第1段目の波長変換光学系11は、N
d:YAGレーザ発振器10から出力されたOPO励起
光をOPO入射ミラー12とOPO出射ミラー13との
間にKTP結晶14を配置した光パラメトリック発振器
において共振し、互いに波長の異なるシグナル光(λ
1)とアイドラ光(λ2)とに変換する。
【0029】これらシグナル光とアイドラ光とのうちシ
グナル光は、偏光ミラー15を透過してそのまま出射さ
れるとともに、偏光ミラー15で反射し、折曲げミラー
17で反射して第2段目の波長変換光学系19に入射す
る。
【0030】これと共にアイドラ光は、偏光ミラー16
を透過してそのまま出射されるとともに、偏光ミラー1
6で反射し、折曲げミラー18で反射して第2段目の波
長変換光学系20に入射する。
【0031】このうち第2段目の波長変換光学系19
は、第1段目の波長変換光学系11からのシグナル光を
OPO入射ミラー21とOPO出射ミラー22との間に
KTP結晶23を配置した光パラメトリック発振器にお
いて共振し、波長λ3のレーザ光に変換する。
【0032】又、第2段目の波長変換光学系20は、第
1段目の波長変換光学系11からのアイドラ光をOPO
入射ミラー24とOPO出射ミラー25との間にZGP
結晶26を配置した光パラメトリック発振器において共
振し、波長λ4のレーザ光に変換する。
【0033】ここで、各偏光ミラー15、16は、それ
ぞれシグナル光、アイドラ光の進行方向に対する角度を
可変することにより透過率と反射率とを任意に連続的に
設定することができる。
【0034】例えば、偏光ミラー15の反射率を100
%に設定すれば、シグナル光(λ1)は、全て第2段目
の波長変換光学系19に入射し、波長λ3のレーザ光の
強度が最大となる。又、偏光ミラー15の回転角を適当
な値に設定することにより、波長λ1と波長λ3との各
レーザ光を同一強度にすることができる。
【0035】同様に、偏光ミラー16の反射率を100
%に設定すれば、アイドラ光(λ2)は、全て第2段目
の波長変換光学系20に入射し、波長λ4のレーザ光の
強度が最大となる。又、偏光ミラー16の回転角を適当
な値に設定することにより、波長λ2と波長λ4との各
レーザ光を同一強度にすることができる。
【0036】このように上記一実施の形態においては、
Nd:YAGレーザ発振器10から出力されたOPO励
起光を第1段目の波長変換光学系11により波長の異な
るシグナル光(λ1)、アイドラ光(λ2)に変換し、
さらに第2段目の各波長変換光学系19、20によりシ
グナル光を波長λ3のレーザ光に変換するとともにアイ
ドラ光を波長λ4のレーザ光に変換し、さらに各偏光ミ
ラー15、16の回転角を可変して各波長λ1、λ2、
λ3、λ4の各レーザ光の強度を制御するようにしたの
で、計4波長の各レーザ光の出力比を瞬時に任意の出力
比に可変することができる。又、これらレーザ光の出力
の比率を連続的に可変することができる。
【0037】なお、各偏光ミラー15、16を用いるこ
とによって反射率、透過率を任意に連続的に可変できる
が、4波長の強度比が数種類で限定されている場合に
は、例えば反射率、透過率の設定されたミラーを複数枚
用意し、これらミラーを機械的に交換しても各レーザ光
の出力比を可変できる。
【0038】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。
【0039】例えば、上記一実施の形態では、第1段目
及び第2段目の波長変換光学系11、19、20を配置
しているが、これ以上の複数段の波長変換光学系を配置
して複数の波長のレーザ光に変換するようにしてもよ
い。
【0040】そして、上記一実施の形態では、4波長λ
1、λ2、λ3、λ4のレーザ光をKTP結晶14、A
GS結晶23及びZGP結晶26で得ているが、各々の
結晶で変換して得られる波長を多数とすることで、4波
長以上の種類の波長を用いることもできる。
【0041】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、波
長ごとのレーザ光の出力比を瞬時に可変できる波長変換
レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる一実施の形態の波長変換レーザ
装置を示す構成図。
【図2】飛行体に搭載される光波妨害装置の作用を説明
するための図。
【符号の説明】
1:飛行体 2:光波ミサイル等の飛翔体 10:Nd:YAGレーザ発振器 11:第1段目の波長変換光学系 12:OPO入射ミラー 13:OPO出射ミラー 14:KTP結晶 15,16:偏光ミラー 17,18:折曲げミラー 19,20:第2段目の波長変換光学系 21,24:OPO入射ミラー 22,25:OPO出射ミラー 23:AGS結晶 26:ZGP結晶 27:出力比制御部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励起レーザ光を出力する励起光源と、 この励起光源の出力側に複数段配置され、それぞれ前記
    励起レーザ光を波長の異なる少なくとも2つのレーザ光
    に変換する複数の波長変換光学系と、 少なくとも第1段目の前記波長変換光学系の出力側に配
    置され、この第1段目の波長変換光学系により変換され
    た少なくとも2つのレーザ光の強度比を可変する出力可
    変光学系と、を具備したことを特徴とする波長変換レー
    ザ装置。
  2. 【請求項2】 励起レーザ光を出力する励起光源と、 この励起光源から出力された励起レーザ光を波長の異な
    る少なくとも2つのレーザ光に変換する第1段目の波長
    変換光学系と、 この第1段目の波長変換光学系により変換された少なく
    とも2つのレーザ光をそれぞれ波長の異なる少なくとも
    2つのレーザ光に変換する第2段目の波長変換光学系
    と、 第1段目の前記波長変換光学系により変換された少なく
    とも2つのレーザ光をそれぞれ透過してそのまま出射す
    るとともに反射して第2段目の前記波長変換光学系に導
    き、かつこのときの透過率及び反射率を可変する偏光ミ
    ラーと、を具備したことを特徴とする波長変換レーザ装
    置。
  3. 【請求項3】 前記第1段目の波長変換光学系は、光パ
    ラメトリック発振器内にKTiOPO結晶を用いたこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の波長変換レーザ装
    置。
  4. 【請求項4】 前記第2段目の波長変換光学系は、一方
    の光パラメトリック発振器内にAgGaSe結晶を用
    い、他方の光パラメトリック発振器内にZnGeP
    晶を用いたことを特徴とする請求項1又は2記載の波長
    変換レーザ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101006255B1 (ko) * 2008-03-26 2011-01-06 단국대학교 산학협력단 직교된 두 편광 펌프광원을 이용한 오피오 레이저 장치
JP2013518302A (ja) * 2010-01-22 2013-05-20 ニューポート コーポレーション 広範に同調可能な光パラメトリック発振器

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