JP2005521910A - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
る。第3高調波生成結晶は、被覆が施されていない分散性の出力面を有する。出力面が基本波及び第3高調波放射の通過を実質的に妨げないように、出力面は、好適には、基本波及び第3高調波放射に対してブリュースタ角で方位が定められる。更に、出力面は、任意のs偏光放射成分の通過を妨げ、従って、偏光選択性要素として機能する。分散性の出力面は、周波数3ωの第3高調波放射から周波数ωの基本波放射を空間的に分離する。このシステムにおいて、基本波放射及び第3高調波放射双方は、出力面に対してp偏光される。
以下の詳細な説明には、例示を目的とする多くの具体的な詳細内容が含まれるが、当業
者は、以下の詳細内容に対する多くの変形及び変更が、本発明の範囲内にあることを認識されるであろう。従って、以下に述べる本発明の例示の実施形態は、所有権を主張する発明に対して、一般性を全く損なうことなく、また、制限を課すことなく記載される。
角で方位が定められる出力面42が含まれる。図1Bに示すように、基本波放射Fは,第4高調波放射FHを特徴付けるs偏光と補完関係にあるp偏光によって特徴付けられる。その結果、出力面42から出射する基本波放射F及び第4高調波放射FHは、空間的に分離し得る。図1A乃至1Bに示す例において、出力面42は、能動媒体30に面する。FHG40は、出力面42と反対側に配置される入力面44を含み得る。入力面44が、基本波放射26に対して実質的にブリュースタ角θBで方位が定められるように、入力面44は、出力面42に対して実質的に平行に(例えば、光学的許容内で)方位を定め得る。
%より小さい)動作を必要とする。当業者は、損傷無く発生させるために、UVに曝される光学部品の清浄度に対して極端な注意が必要であることを認識されるであろう。UV光表面の周囲環境における無数の汚染物質、無数のガス放出物質、及び無数の気体状不純物は、容易に性能を損ない得る。
ここで、n2及びn1は、それぞれFHG40と、FHG40外部の媒体(例えば、空気)の屈折率である。当業者には明らかなように、FHG40の屈折率は、波長により変動し得るものであり、その結果、ブリュースタ角は、波長により幾分変化し得る。第4高調波出力強度が、基本周波数でもたらされる損失に最も敏感であるため、出力面42の方位は、基本波放射方向76に対する光学的組立公差内でブリュースタ条件を満足するように選択される。更に、出力面42から出射する基本波放射F及び第4高調波放射FHは、屈折率が異なるため、異なる角度で屈折する。第4高調波放射が共振器22を出力として出射するように、共振器22は、第2反射鏡24Bへの設定入射角だけでなく、例えば、適切なサイズ設定、曲率、配置、及び第2反射鏡24Bの向きによって構成し得る。
に対するブリュースタ条件を満足しないという点である程度直感に反する。その結果、このような配置は、出力面42から出射する基本波放射Fの伝播を強化し得るが、出力面42から出射する第4高調波放射FHの伝播を妨げ得る。FHG40の中から出力面に入射する第4高調波放射FHの約20%は、内部反射放射IRとして消失し得る。この構成は、従来技術の第3高調波及び第4高調波生成方式と反対であり、この方式は、内部反射によるこのような損失を回避するために、基本波放射及び所望の出力放射双方を偏光して、出力面においてブリュースタ角条件を達成する。本発明者らは、図1A乃至1Bに示したもの等、本発明の実施形態によって取得し得る幾つかの利点は、内部反射による損失に関係する欠点より勝っていると判断した。これらの利点には、プリズム又はAR被覆した表面を必要としない、また、第4高調波発生器40としてLBO等の堅牢で耐久性のある非線形材料を用いて位相整合する能力を必要としない単純な共振器内設計が含まれる。
Hが、接着剤、Oリング、又は損傷又は消散し得る他の材料に触れないようにすることが望ましいことが多い。
ビーム離隔距離が約1°(約1/60ラジアン)である場合、式〔2〕は、以下のように書き直せる。
ビーム直径φが約0.15nmの場合、G1は、好適には、10nmよりも小さい。本発明の他の実施形態において、離隔距離は、この離隔距離効果を補償する光画像形成法を用いて更に大きくし得るが、(損傷を受けやすい)光学部品を付加する代償を伴う。
に、利得媒体30によって生成される基本波放射26の強度を適切に増やすことによって補償し得る。
Claims (34)
- 光第4高調波発生システムであって、
基本周波数の電磁放射を支持するように構成された空洞共振器と、
前記基本周波数の放射との相互作用から第4高調波周波数の電磁放射を生成するように構成され、前記空洞共振器内に配置された第4高調波発生器と、
からなり、
前記基本波は、第4高調波放射を特徴付けるs偏光と補完関係にあるp偏光によって特徴付けられ、
第4高調波発生器は、前記基本周波数の電磁放射に対して実質的にブリュースタ角で方位が定められた出力面を有し、
これによって、前記出力面から出射する前記基本周波数の放射及び第4高調波周波数の放射は、前記出力面から出射する時、空間的に分離し得る、光第4高調波発生システム。 - 前記出力面は実質的に被覆されていない請求項1に記載のシステム。
- 更に、前記基本周波数の電磁放射を発生するために前記空洞共振器内に配置された手段を含む請求項1に記載システム。
- 第4高調波発生器には、前記基本周波数の電磁放射に対して実質的にブリュースタ角θBで方位が定められた入力面が含まれる請求項1に記載のシステム。
- 第4高調波発生器の前記入力及び出力面は、実質的に被覆されていない請求項4に記載のシステム。
- 第4高調波発生器の前記入力及び出力面は、互いに実質的に平行である請求項4に記載のシステム。
- 前記入力及び出力面は、互いに対して平行ではない請求項4に記載のシステム。
- 前記入力及び出力面は、約180°−2θBだけ互いに平行な状態からずれている請求項7に記載のシステム。
- 第4高調波発生器は、前記基本周波数の放射と、前記基本周波数の第3高調波に対応する周波数を有する第3高調波放射との相互作用によって第4高調波周波数の電磁放射を生成するように構成されている請求項1に記載のシステム。
- 更に、前記空洞共振器内に配置され、また、第4高調波発生器と光通信を行なう第3高調波発生器を含み、第3高調波発生器は、前記基本周波数の放射と、前記基本周波数の第2高調波に対応する周波数によって特徴付けられる第2高調波放射との相互作用によって第3高調波放射を生成するように構成された請求項9に記載のシステム。
- 前記空洞共振器は、前記出力面から出射する第4高調波周波数の放射が、出力放射として前記空洞共振器を出射するように構成された請求項1に記載のシステム。
- 第4高調波発生器には、リチウム・トリボレート(LBO)、ベータ・バリウム・ボーレート(BBO)、セシウム・リチウム・ボーレート(CLBO)、KTP、KTPの同形体、ADA、ADP、CBO、DADA、DADP、DKDP、DLAP、DRDP、KABO、KDA、KDP、LB4、又はLFMのグループから選択された結晶が含まれる請求項1に記載のシステム。
- 第4高調波放射を発生する反応は、第4高調波発生器において位相整合される請求項1に記載のシステム。
- 光第4高調波発生システムであって、
基本周波数の電磁放射を支持するように構成された空洞共振器と、
前記空洞共振器内に配置され、前記基本周波数の放射から第2高調波周波数の電磁放射を生成するように構成された第2高調波発生器と、
前記空洞共振器内に配置され、第2高調波発生器と光通信を行い、第2高調波周波数及び前記基本周波数の放射から第3高調波周波数の電磁放射を生成するように構成された第3高調波発生器と、
前記空洞共振器内に配置され、第3高調波周波数放射及び前記基本周波数の放射から第4高調波周波数の電磁放射を生成するように構成された第4高調波発生器と、が含まれ、
前記基本波及び第3高調波放射は、第2及び第4高調波放射を特徴付けるs偏光と補完関係にあるp偏光によって特徴付けられ、
第4高調波発生器は、前記基本周波数の電磁放射と第3高調波周波数の電磁放射に対して実質的にブリュースタ角で方位が定められる出力面を有し、
これによって、前記出力面から出射する前記基本周波数の放射及び第4高調波周波数の放射は、前記出力面から出射する時、空間的に分離し得るシステム。 - 前記出力面は、実質的に被覆されていない請求項14に記載のシステム。
- 前記出力面は、第4又は第3高調波周波数の前記放射に起因する光学的損傷に対して耐性がある請求項14に記載のシステム。
- 更に、前記空洞共振器内部に配置された光利得媒体を含む請求項14に記載のシステム。
- 第4高調波発生器の入力面が第3高調波発生器に面し、また、前記出力面が前記能動媒体に面するように、第4高調波発生器が、前記能動媒体と第3高調波発生器との間の光路に沿って配置される請求項17に記載のシステム。
- 更に、前記空洞共振器内に配置されたQスイッチを含む請求項17に記載のシステム。
- 第4高調波発生器には、前記基本周波数の電磁放射及び第3高調波周波数の電磁放射に対して実質的にブリュースタ角で方位が定められた入力面が含まれる請求項14に記載のシステム。
- 第4高調波発生器の前記入力及び出力面は実質的に被覆されていない請求項20に記載のシステム。
- 第3高調波発生器には、第4高調波発生器の前記入力面に面して配置された出力面が含まれ、第3高調波発生器の出力面は、前記基本周波数の電磁放射及び第3高調波周波数の電磁放射に対して実質的にブリュースタ角θBで方位が定められる請求項20に記載のシステム。
- 第4高調波発生器の前記入力及び出力面は、互いに対して実質的に平行である請求項22に記載のシステム。
- 第4高調波発生器の前記入力及び出力面は、互いに対して平行ではない請求項22に記載のシステム。
- 前記入力及び出力面は、約180°−2θBだけ互いに対して平行な状態からずれている請求項24に記載のシステム。
- 第4高調波発生器の前記入力及び出力面、並びに第3高調波発生器の前記出力面は、実質的に被覆されていない請求項22に記載のシステム。
- 第4高調波発生器には、リチウム・トリボレート(LBO)、ベータ・バリウム・ボーレート(BBO)、セシウム・リチウム・ボーレート(CLBO)、KTP、KTPの同形体、ADA、ADP、CBO、DADA、DADP、DKDP、DLAP、DRDP、KABO、KDA、KDP、LB4、又はLFMのグループから選択された結晶が含まれる請求項14に記載のシステム。
- 第4高調波放射を生成する反応は、第4高調波発生器において位相整合されている請求項27に記載のシステム。
- 光第4高調波発生方法であって、
共振器において基本周波数の電磁放射を共振する工程と、
前記共振器内に配置された第4高調波発生器を用いて前記基本周波数の第4高調波の放射を発生する工程であって、前記基本波放射は、第4高調波放射を特徴付けるs偏光と補完関係にあるp偏光によって特徴付けられることと、
前記基本周波数の電磁放射に対して実質的にブリュースタ角で方位が定められる第4高調波発生器の出力面において第4高調波放射から前記基本波放射を空間的に分離する工程と、が含まれる方法。 - 請求項29に記載の方法であって、第4高調波放射を生成する段階には、前記基本波放射と、前記基本周波数の第3高調波に対応する周波数を有する放射との間の相互作用が含まれる方法。
- 第4高調波発生器には、リチウム・トリボレート(LBO)、ベータ・バリウム・ボーレート(BBO)、セシウム・リチウム・ボーレート(CLBO)、KTP、KTPの同形体、ADA、ADP、CBO、DADA、DADP、DKDP、DLAP、DRDP、KABO、KDA、KDP、LB4、又はLFMのグループから選択された結晶が含まれる請求項30に記載の方法。
- 第4高調波放射を発生する反応は、第4高調波発生器において位相整合されている請求項31に記載の方法。
- 更に、前記基本周波数の電磁放射を発生する工程が含まれる請求項29に記載の方法。
- 光第4高調波発生システムであって、
基本周波数の電磁放射を共振するための共振器手段と、
前記基本周波数の第4高調波の放射を発生するために前記共振器内に配置された第4高調波生成手段であって、第4高調波放射は、前記基本波放射を特徴付けるp偏光と補完関係にあるs偏光によって特徴付けられる第4高調波生成手段と、
前記基本周波数の電磁放射に対して実質的にブリュースタ角で方位が定められた第4高調波発生器の出力面において第4高調波放射から前記基本波放射を空間的に分離するための手段と、が含まれ、
これによって、前記出力面から出射する前記基本周波数の放射及び第4高調波周波数の放射は、前記出力面から出射する時、空間的に分離し得るシステム。
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