JP2011017911A - 光波長計測器及びそれを備えた光パラメトリック発振装置並びに光波長計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】励起光源から出力される励起光に基づいて発生するポンプ光を入射し、ポンプ光の波長と異なる波長のシグナル光とアイドラ光を発生する非線形光学結晶11を備えレーザ光の波長変換をする光パラメトリック発振器2から外方へ出射されるレーザ光の内、可視光線から近赤外線の波長域の波長を計測可能な計測部3と、計測部3により得られる、ポンプ光の第2高調波の波長と、ポンプ光とシグナル光の和周波光の波長の計測結果に基づき、ポンプ光とシグナル光の波長を演算し、演算結果に基づきアイドラ光の波長を演算する演算部4とを備えて光波長計測器1を構成し、この光波長計測器1と光パラメトリック発振器2とを備えて光パラメトリック発振装置を構成する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明に係る光波長計測器の第1実施形態を示す概略構成図である。
図1において、本実施形態の光波長計測器1は、光パラメトリック発振器2から出射されるレーザ光の波長を計測するもので、計測部3と、演算部4と、表示部5を備えて構成する。
1/λp=1/λs+1/λi(OPO) ・・・・・(1)
また、OPO用非線形光学結晶11は、図1に示す様に、入力側共振器ミラー9と出力側共振器ミラー10との間に配置され、例えば、分極反転構造を持つニオブ酸リチウムLiNbO3(PPLN:Periodically-Poled LN)を用いて形成されている。この場合、OPO用非線形光学結晶11において、波長(λp)約1064nmのポンプ光に基づき波長変換されるシグナル光とアイドラ光は、図1に示すλs及びλi(OPO)の区間を主に伝播し、その波長は、例えば、それぞれ約1384nm(λs)と約4602nm(λi(OPO))である。
1/λp(SHG)=2/λp ・・・・・・・・・・(2)
1/λi(SFG)=1/λp+1/λs ・・・・・(3)
1/λs(SHG)=2/λs ・・・・・・・・・・(4)
2π(np/λp−ns/λs−ni/λi(OPO)+1/Λ)=0 ・・・・(5)
なお、各屈折率(np、ns、ni)は、OPO用非線形光学結晶11の温度Tによって変化し、分極反転周期ΛはOPO用非線形光学結晶11の製造上の条件で決まる固定値である。したがって、図6(A)に示す様に、目標波長λ0のアイドラ光を出射するための設計温度T0と、実際の温度(T1、T2)が異なる場合、例えば、実際の温度が設計温度T0より低い場合、温度誤差ΔT1に応じて各屈折率は変化し、上記(5)式において各屈折率の変化分、アイドラ光の波長は目標波長λ0より高い波長λ1となる。また、実際の温度が設計温度T0より高い場合、温度誤差ΔT2に応じて各屈折率は変化し、上記(5)式において各屈折率の変化分、アイドラ光の波長は目標波長λ0より低い波長λ2となる。また、図6(B)に示す様に、温度誤差はないが、OPO用非線形光学結晶11の製作精度のばらつきにより、目標波長λ0のアイドラ光を出射するための設計上の分極反転周期Λ0(設計値)と、実際の分極反転周期が異なる場合、例えば、実際の分極反転周期が設計値Λ0より小さい場合、分極反転周期の誤差ΔΛ1に応じて、アイドラ光の波長は目標波長λ0より高い波長λ3となる。また、実際の分極反転周期が設計値Λ0より大きい場合、分極反転周期の誤差ΔΛ2に応じて、アイドラ光の波長は目標波長λ0より低い波長λ4となる。
図8は、本発明に係る光パラメトリック発振装置の実施形態を示す概略構成図でもある。
図8において、本実施形態の光パラメトリック発振装置19は、光波長計測器1と、光パラメトリック発振器2を備え、アイドラ光を外方へ出射するものである。
図2は、本発明に係る光波長計測方法の実施形態を示すフロー図でもある。図1は、本実施形態における光波長計測方法を使用する光波長計測器の一例を示す概略構成図でもある。
2…光パラメトリック発振器
3…計測部(計測器)
4…演算部
5…表示部
11…OPO用非線形光学結晶(非線形光学結晶)
12…分離手段
13…短波長透過フィルタ
14…短波長反射型反射鏡
15…アイドラ光透過フィルタ
16…長波長反射型反射鏡
17…波長校正部
18…温度調整手段(波長変更手段)
19…光パラメトリック発振装置
Claims (15)
- 入射されるレーザ光の波長を計測する光波長計測器において、
励起光源から出力される励起光に基づいて発生するポンプ光を入射し、該ポンプ光の波長と異なる波長のシグナル光とアイドラ光を発生する非線形光学結晶を備えレーザ光の波長変換をする光パラメトリック発振器から外方へ出射されるレーザ光の内、可視光線から近赤外線の波長域の波長を計測可能な計測部と、
前記計測部によって得られる、前記ポンプ光の第2高調波の波長と、前記ポンプ光と前記シグナル光の和周波光の波長の計測結果に基づき、前記ポンプ光とシグナル光の波長を演算し、演算結果に基づきアイドラ光の波長を演算する演算部と、
を備えて構成することを特徴とする光波長計測器。 - 前記演算部は、前記計測部により前記シグナル光の第2高調波の波長が計測される場合は、該シグナル光の第2高調波の波長と、前記ポンプ光の第2高調波の波長の計測結果に基づき、前記ポンプ光とシグナル光の波長を演算し、演算結果に基づき、アイドラ光の波長を演算することを特徴とする請求項1に記載の光波長計測器。
- 前記光パラメトリック発振器から外方へ出射されるレーザ光から、前記ポンプ光、シグナル光及びアイドラ光の波長域の光を分離する分離手段を備えて、分離した後の前記ポンプ光、シグナル光及びアイドラ光の波長域より短波長のレーザ光を前記計測部に入射する事を特徴とする請求項1又は2に記載の光波長計測器。
- 前記分離手段は、前記ポンプ光、シグナル光及びアイドラ光の波長域より短波長のレーザ光のみ透過する短波長透過フィルタであり、前記光パラメトリック発振器と前記計測部の間に設けることを特徴とする請求項3に記載の光波長計測器。
- 前記分離手段は、前記ポンプ光、シグナル光及びアイドラ光の波長域のレーザ光を透過し、前記ポンプ光、シグナル光及びアイドラ光の波長域より短波長のレーザ光を反射する短波長反射型反射鏡であることを特徴とする請求項3に記載の光波長計測器。
- 前記分離手段は、前記ポンプ光、シグナル光及びアイドラ光の波長域のレーザ光を反射し、前記ポンプ光、シグナル光及びアイドラ光の波長域より短波長のレーザ光を透過する長波長反射型反射鏡であることを特徴とする請求項3に記載の光波長計測器。
- 前記短波長反射型反射鏡を透過したレーザ光の内、アイドラ光のみを透過させるアイドラ光透過フィルタを設けることを特徴とする請求項5に記載の光波長計測器。
- 前記長波長反射型反射鏡で反射したレーザ光の内、アイドラ光のみを透過させるアイドラ光透過フィルタを設けることを特徴とする請求項6に記載の光波長計測器。
- 前記光パラメトリック発振器は、出射する前記アイドラ光の波長を変更する波長変更手段を備えて構成される場合であって、
該光パラメトリック発振器から出射する前記アイドラ光の波長の目標値を予め設定し、前記演算部により得られるアイドラ光の波長の演算値と前記目標値を比較し、出射するアイドラ光の波長が前記目標値に近づく様に前記波長変更手段を制御する波長校正部を備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の光波長計測器。 - 前記波長変更手段は、前記非線形光学結晶の温度を変更可能な温度調整手段の場合であって、
前記波長校正部は、前記演算値が前記目標値より長い場合は、前記非線形光学結晶の温度を上げ、前記演算値が前記目標値より短い場合は、前記非線形光学結晶の温度を下げる制御信号を前記温度調整手段に出力することを特徴とする請求項9に記載の光波長計測器。 - 励起光源から出力される励起光に基づいて発生するポンプ光を入射し、該ポンプ光の波長と異なる波長のシグナル光とアイドラ光を発生する非線形光学結晶を備えレーザ光の波長変換をする光パラメトリック発振器と、
前記請求項1〜10のいずれか1つに記載の光波長計測器と、
を備え、前記アイドラ光を外方へ出射することを特徴とした光パラメトリック発振装置。 - 前記光パラメトリック発振器は、出射する前記アイドラ光の波長を変更する波長変更手段を備えて構成することを特徴とする請求項11に記載の光パラメトリック発振装置。
- 前記波長変更手段は、前記非線形光学結晶の温度を変更可能な温度調整手段により構成することを特徴とする請求項12に記載の光パラメトリック発振装置。
- レーザ光の波長を計測する光波長計測方法において、
励起光源から出力される励起光に基づいて発生するポンプ光を入射し、該ポンプ光の波長と異なる波長のシグナル光とアイドラ光を発生する非線形光学結晶を備えレーザ光の波長変換をする光パラメトリック発振器から外方へ出射されるレーザ光の内、可視光線から近赤外線の波長域の波長を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで得られる、前記ポンプ光の第2高調波の波長と、前記ポンプ光と前記シグナル光の和周波光の波長の計測結果に基づき、前記ポンプ光とシグナル光の波長を演算し、演算結果に基づきアイドラ光の波長を演算する演算ステップと、
を備えて構成することを特徴とする光波長計測方法。 - 前記演算ステップは、前記計測ステップにより前記シグナル光の第2高調波の波長が計測される場合は、該シグナル光の第2高調波の波長と、前記ポンプ光の第2高調波の波長の計測結果に基づき、前記ポンプ光とシグナル光の波長を演算し、演算結果に基づき、アイドラ光の波長を演算することを特徴とする請求項14に記載の光波長計測方法。
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