JP2011197432A - Wavelength conversion laser device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength conversion laser device of a simple configuration, emitting the laser beam of high roundness with little loss and keeping a long device service life.SOLUTION: The wavelength conversion laser device is equipped with: a resonator for emitting the fundamental wave of the laser beam by oscillating the laser beam; and a wavelength conversion element 10 arranged on the outer side of the resonator, for converting the fundamental wave to the 1/3 wavelength using the fundamental wave. The wavelength conversion element 10 has: an SHG crystal 2 for converting the fundamental wave to the 1/2 wavelength, generating a second harmonic and emitting the fundamental wave and the second harmonic; and a THG crystal 3 for generating a third harmonic which is the 1/3 wavelength of the fundamental wave using the fundamental wave and the second harmonic and emitting it. In the SHG crystal 2, the incidence plane of the fundamental wave is roughly a Brewster angle to the fundamental wave. In the THG crystal 3, the emission plane of the third harmonic is roughly the Brewster angle to the third harmonic.

Description

本発明は、レーザ光の波長を変換して出射する波長変換レーザ装置に関する。   The present invention relates to a wavelength conversion laser device that converts a wavelength of laser light and emits it.

紫外や可視のレーザ光を発生させる方法の１つに波長変換技術を利用した方法がある。この方法は、波長変換素子の非線形性を利用して赤外波長等のレーザ光を短波長に変換する方法であり、短波長レーザ光源に広く用いられている。   One of the methods for generating ultraviolet or visible laser light is a method using wavelength conversion technology. This method is a method of converting a laser beam such as an infrared wavelength into a short wavelength by utilizing the nonlinearity of the wavelength conversion element, and is widely used for a short wavelength laser light source.

波長変換技術を利用したレーザ光発生方法では、短波長レーザを効率良く発生させるために、波長変換素子の入射面と出射面のそれぞれに、入射するレーザ光および波長変換された短波長レーザ光に対する反射防止コートを形成している。ところが、反射防止コートの品質によっては、短波長レーザ光に対する反射防止コートの寿命が短い場合がある。このため、特許文献１の第３高調波発生器では、短波長レーザの取り出し面をブリュースタカットにすることで、取り出し面の反射防止コートをなくしている。   In the laser light generation method using the wavelength conversion technology, in order to efficiently generate a short wavelength laser, the incident light and the wavelength converted short wavelength laser light are respectively incident on the incident surface and the output surface of the wavelength conversion element. An anti-reflection coating is formed. However, depending on the quality of the antireflection coating, the life of the antireflection coating for short wavelength laser light may be short. For this reason, in the 3rd harmonic generator of patent document 1, the antireflection coating of the extraction surface is eliminated by making the extraction surface of a short wavelength laser into a Brewster cut.

米国特許第５８５０４０７号明細書US Pat. No. 5,850,407

しかしながら、上記従来の技術では、短波長レーザの取り出し面をブリュースタカットにしているので、入射するレーザ光が真円に近い場合、波長変換されて出射される短波長レーザは楕円になってしまう。このため、波長変換される短波長レーザを真円に補正するための光学系が必要になるという問題があった。そして、これらの光学系にも短波長レーザに対する反射防止コートが必要であるので、レーザ装置全体としての寿命が短くなる場合があるという問題があった。   However, in the above conventional technique, since the extraction surface of the short wavelength laser is Brewster cut, if the incident laser light is close to a perfect circle, the short wavelength laser emitted after wavelength conversion becomes an ellipse. For this reason, there has been a problem that an optical system for correcting the short wavelength laser to be converted into a perfect circle is required. Further, since these optical systems also require an antireflection coating for a short wavelength laser, there is a problem that the life of the entire laser device may be shortened.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、真円度の高い短波長レーザ光を少ないロスで出射するとともに、装置寿命を長く保つことができる簡易な構成の波長変換レーザ装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and obtains a wavelength conversion laser device having a simple configuration capable of emitting short-wavelength laser light having high roundness with a small loss and maintaining a long device life. For the purpose.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ光を発振させることによって前記レーザ光の基本波を出射する共振器と、前記共振器の外側に配置されるとともに前記基本波を用いて前記基本波を３分の１の波長に変換する波長変換素子と、を備え、前記波長変換素子は、前記基本波を２分の１の波長に変換して第２高調波を生成するとともに前記基本波および前記第２高調波を出射するＳＨＧ結晶と、前記基本波および前記第２高調波を用いて前記基本波の３分の１の波長である第３高調波を生成して出射するＴＨＧ結晶と、を有し、前記ＳＨＧ結晶は、前記基本波の入射面が前記基本波に対する略ブリュースタ角であり、且つ前記ＴＨＧ結晶は、前記第３高調波の出射面が前記第３高調波に対する略ブリュースタ角であることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a resonator that emits a fundamental wave of the laser beam by oscillating the laser beam, and is disposed outside the resonator and the basic unit. A wavelength conversion element that converts the fundamental wave to a third wavelength using a wave, and the wavelength conversion element converts the fundamental wave to a half wavelength to convert a second harmonic wave. And generating a third harmonic that is one third of the wavelength of the fundamental using the SHG crystal that emits the fundamental and the second harmonic and the fundamental and the second harmonic. And the THG crystal has an incident surface of the fundamental wave having a substantially Brewster angle with respect to the fundamental wave, and the THG crystal has an exit surface of the third harmonic wave The Brewster angle for the third harmonic It is characterized in.

本発明によれば、ＳＨＧ結晶は、基本波の入射面が基本波に対する略ブリュースタ角であり、且つＴＨＧ結晶は、第３高調波の出射面が第３高調波に対する略ブリュースタ角であるので、簡易な構成で真円度の高いレーザ光を少ないロスで出射するとともに、装置寿命を長く保つことが可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, the SHG crystal has an incident surface of the fundamental wave that has a substantially Brewster angle with respect to the fundamental wave, and the THG crystal has an exit surface of the third harmonic that has a substantially Brewster angle with respect to the third harmonic. Therefore, it is possible to emit a laser beam having a high roundness with a simple configuration with a small loss and to have a long lifetime of the apparatus.

図１は、実施の形態に係る波長変換素子を備えた波長変換レーザ装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion laser device including a wavelength conversion element according to an embodiment. 図２は、波長変換素子の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the wavelength conversion element. 図３は、偏光方向のビーム寸法算出方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating the beam size in the polarization direction. 図４は、ＴＨＧ結晶からの出射角が小さくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the wavelength conversion element when the THG crystal is tilted in a direction in which the emission angle from the THG crystal is reduced. 図５は、ＴＨＧ結晶からの出射角が大きくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the wavelength conversion element when the THG crystal is tilted in the direction in which the emission angle from the THG crystal increases. 図６は、３倍波に対するＴＨＧ結晶の出射角と反射率の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the emission angle of the THG crystal and the reflectance with respect to the third harmonic wave. 図７は、図６に示した関係の一部拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view of the relationship shown in FIG. 図８は、ＴＨＧ結晶の傾斜角と３倍波出射角の関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the THG crystal and the third harmonic wave emission angle. 図９は、ＴＨＧ結晶の傾斜角とＴＨＧ結晶から出射される３倍波の縦横比の関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the THG crystal and the aspect ratio of the third harmonic wave emitted from the THG crystal. 図１０は、従来用いられていた波長変換素子の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a wavelength conversion element that has been conventionally used. 図１１は、共振器の内部に波長変換素子を配置した場合の波長変換レーザ装置の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion laser device when a wavelength conversion element is disposed inside the resonator.

以下に、本発明の実施の形態に係る波長変換レーザ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a wavelength conversion laser device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態
図１は、本発明の実施の形態に係る波長変換素子を備えた波長変換レーザ装置の構成を示す図である。図１では、波長変換レーザ装置１００の断面構成を示している。波長変換レーザ装置１００は、励起光源３０と、共振器（レーザ発振器）２０と、波長変換素子１０と、を含んで構成されている。 Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wavelength conversion laser device including a wavelength conversion element according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of the wavelength conversion laser device 100. The wavelength conversion laser device 100 includes an excitation light source 30, a resonator (laser oscillator) 20, and a wavelength conversion element 10.

共振器２０は、全反射ミラー２１と、部分反射ミラー２３と、ＹＡＧなどのレーザ媒質２２と、偏光素子２４と、を有している。励起光源３０は、励起光を出射してレーザ媒質２２を励起する。全反射ミラー２１は、レーザ媒質２２で励起された発振光に対し高反射率でレーザ媒質２２側に反射する。また、偏光素子２４は、発振光の偏光方向を規定し、出射される基本波の偏光方向を決める。また、部分反射ミラー２３は、発振光の一部をレーザ媒質２２側に反射するとともに、残りの発振光を透過させて基本波として波長変換素子１０に出射する。   The resonator 20 includes a total reflection mirror 21, a partial reflection mirror 23, a laser medium 22 such as YAG, and a polarizing element 24. The excitation light source 30 emits excitation light and excites the laser medium 22. The total reflection mirror 21 reflects the oscillation light excited by the laser medium 22 toward the laser medium 22 with a high reflectivity. The polarizing element 24 defines the polarization direction of the oscillation light and determines the polarization direction of the fundamental wave to be emitted. The partial reflection mirror 23 reflects a part of the oscillation light to the laser medium 22 side and transmits the remaining oscillation light to be emitted to the wavelength conversion element 10 as a fundamental wave.

波長変換素子１０は、共振器２０から出射されてきた基本波（レーザ光Ｌ）の波長を変換する素子であり、波長変換結晶としてＳＨＧ（Second Harmonic Generation）結晶２とＴＨＧ（Third Harmonic Generation）結晶３とを備えている。第２高調波発生結晶であるＳＨＧ結晶２や第３高調波発生結晶であるＴＨＧ結晶３は、例えば非線形光学結晶のＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）結晶を用いて形成されている。 The wavelength conversion element 10 is an element that converts the wavelength of the fundamental wave (laser light L) emitted from the resonator 20, and SHG (Second Harmonic Generation) crystal 2 and THG (Third Harmonic Generation) crystal as wavelength conversion crystals. 3 is provided. The SHG crystal 2 that is the second harmonic generation crystal and the THG crystal 3 that is the third harmonic generation crystal are formed using, for example, a non-linear optical crystal LBO (LiB 3 O 5 ) crystal.

ＳＨＧ結晶２は、共振器２０から出射されてきた基本波を、基本波の１／２倍の波長である２倍波（第２高調波である２倍波レーザ）に変換する。ＳＨＧ結晶２は、共振器２０からの基本波と波長変換した２倍波とをＴＨＧ結晶３に出射する。   The SHG crystal 2 converts the fundamental wave emitted from the resonator 20 into a second harmonic (a second harmonic laser that is a second harmonic) having a wavelength that is ½ the fundamental wave. The SHG crystal 2 emits the fundamental wave from the resonator 20 and the wavelength-converted double wave to the THG crystal 3.

ＴＨＧ結晶３は、ＳＨＧ結晶２から出射されてくる基本波と２倍波を、基本波の１／３倍の波長である３倍波（第３高調波である３倍波レーザ）に変換する。ＴＨＧ結晶３は、波長変換した３倍波を、所定の方向（共振器２０から出射されてきた光の光軸と略平行な方向）に出射する。本実施の形態では、ＳＨＧ結晶２の入射面を基本波に対する略ブリュースタ角とし、かつＴＨＧ結晶３の出射面を３倍波に対する略ブリュースタ角としておく。   The THG crystal 3 converts the fundamental wave and the second harmonic wave emitted from the SHG crystal 2 into a third harmonic wave (third harmonic wave which is a third harmonic wave) having a wavelength that is 1/3 times the fundamental wave. . The THG crystal 3 emits the wavelength-converted third harmonic wave in a predetermined direction (a direction substantially parallel to the optical axis of the light emitted from the resonator 20). In the present embodiment, the incident surface of the SHG crystal 2 has a substantially Brewster angle with respect to the fundamental wave, and the exit surface of the THG crystal 3 has a substantially Brewster angle with respect to the third harmonic wave.

つぎに、波長変換素子１０の構成と光波（基本波、２倍波、３倍波）の真円度について説明する。図２は、波長変換素子の構成を示す図である。ここでは、ＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３の形状が、柱状部材を柱軸に非垂直かつ非平行な面で切断した形状である場合について説明する。   Next, the configuration of the wavelength conversion element 10 and the roundness of the light wave (fundamental wave, second harmonic wave, third harmonic wave) will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the wavelength conversion element. Here, a case will be described in which the shapes of the SHG crystal 2 and the THG crystal 3 are shapes obtained by cutting the columnar member along a plane that is non-perpendicular and non-parallel to the column axis.

ＳＨＧ結晶２は、基本波に対するブリュースタ角θ１で基本波を入射させた場合に、ＳＨＧ結晶２の長手方向（柱軸方向）に基本波が伝播するよう、入射面（柱状の上面側）が所定の角度で削ぎ落とされて形成（入射する基本波に対するブリュースタカット）されている。また、ＳＨＧ結晶２の出射面は、ＳＨＧ結晶２から出射される基本波および２倍波の光軸方向と垂直となるよう柱軸と垂直な底面を有している。   The SHG crystal 2 has an incident surface (columnar upper surface side) so that the fundamental wave propagates in the longitudinal direction (column axis direction) of the SHG crystal 2 when the fundamental wave is incident at the Brewster angle θ1 with respect to the fundamental wave. It is formed by cutting off at a predetermined angle (Brewster cut for the incident fundamental wave). The exit surface of the SHG crystal 2 has a bottom surface perpendicular to the column axis so as to be perpendicular to the optical axis direction of the fundamental wave and the second harmonic wave emitted from the SHG crystal 2.

また、ＴＨＧ結晶３は、３倍波に対するブリュースタ角θ４で３倍波を出射させる場合に、ＴＨＧ結晶３内の柱軸方向に３倍波が伝播し且つ出射した３倍波が、共振器２０から出射されてきた光の光軸と平行な方向となるよう、出射面（柱状の上面側）が所定の角度で削ぎ落とされて形成（入射する３倍波に対するブリュースタカット）されている。また、ＴＨＧ結晶３の入射面は、ＴＨＧ結晶３に入射する基本波および２倍波の光軸方向と垂直となるよう柱軸と垂直な底面を有している。   Further, when the THG crystal 3 emits the third harmonic wave at the Brewster angle θ4 with respect to the third harmonic wave, the third harmonic wave propagates in the direction of the column axis in the THG crystal 3 and the emitted third harmonic wave becomes a resonator. The emission surface (columnar upper surface side) is cut off at a predetermined angle so as to be parallel to the optical axis of the light emitted from 20 (Brewster cut with respect to the incident third harmonic wave). The incident surface of the THG crystal 3 has a bottom surface perpendicular to the column axis so as to be perpendicular to the optical axis direction of the fundamental wave and the second harmonic wave incident on the THG crystal 3.

そして、ＳＨＧ結晶２の出射面（底面）とＴＨＧ結晶３の入射面（底面）とが略平行になり、且つＳＨＧ結晶２内での光軸とＴＨＧ結晶３内での光軸が同軸となるようＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３とが近接配置されている。   The exit surface (bottom surface) of the SHG crystal 2 and the incident surface (bottom surface) of the THG crystal 3 are substantially parallel, and the optical axis in the SHG crystal 2 and the optical axis in the THG crystal 3 are coaxial. Thus, the SHG crystal 2 and the THG crystal 3 are arranged close to each other.

図２では、基本波の偏光方向（入射面に垂直な偏光方向）を方向Ｄ１で示し、３倍波の偏光方向（出射面に垂直な偏光方向）をＤ３で示している。共振器２０から出射される基本波の波長は、１０６４ｎｍであり、ＳＨＧ結晶２およびＴＨＧ結晶３で波長変換されてＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の波長は３５５ｎｍである。   In FIG. 2, the polarization direction of the fundamental wave (polarization direction perpendicular to the incident surface) is indicated by direction D1, and the polarization direction of the third harmonic (polarization direction perpendicular to the emission surface) is indicated by D3. The wavelength of the fundamental wave emitted from the resonator 20 is 1064 nm, and the wavelength of the third harmonic wave converted from the wavelength by the SHG crystal 2 and the THG crystal 3 and emitted from the THG crystal 3 is 355 nm.

また、ＳＨＧ結晶２は、基本波の波長および偏光方向に対する屈折率が例えばｎSω＝１．６０５５である。また、ＴＨＧ結晶３は、基本波の波長および偏光方向に対する屈折率が例えばｎTω＝１．５６５６であり、３倍波の波長および偏光方向に対する屈折率が例えばｎT3ω＝１．５９７３である。 Further, the SHG crystal 2 has a refractive index of, for example, n Sω = 1.6055 with respect to the wavelength of the fundamental wave and the polarization direction. The THG crystal 3 has a refractive index with respect to the fundamental wavelength and polarization direction, for example, n Tω = 1.5656, and a refractive index with respect to the third harmonic wavelength and polarization direction, for example, n T3ω = 1.5973.

ブリュースタ角θ１は、ＳＨＧ結晶２の基本波の波長および偏光方向に対する屈折率によって決まるものである。したがって、ＳＨＧ結晶２の屈折率に基づいて、ブリュースタ角θ１を設定しておく。   The Brewster angle θ1 is determined by the wavelength of the fundamental wave of the SHG crystal 2 and the refractive index with respect to the polarization direction. Therefore, the Brewster angle θ1 is set based on the refractive index of the SHG crystal 2.

同様に、ブリュースタ角θ４は、ＴＨＧ結晶３の３倍波の波長および偏光方向に対する
屈折率によって決まるものである。したがって、ＴＨＧ結晶３の屈折率に基づいて、ブリュースタ角θ４を設定しておく。 Similarly, the Brewster angle θ4 is determined by the wavelength of the third harmonic of the THG crystal 3 and the refractive index with respect to the polarization direction. Therefore, the Brewster angle θ4 is set based on the refractive index of the THG crystal 3.

本実施の形態では、ＳＨＧ結晶２の入射面に対してブリュースタ角θ１（θ１＝５８．０８３°）で基本波が入射される。このときの基本波は、Ｓ偏光の偏光方向である方向Ｄ１の寸法が寸法ｙ１であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。基本波の寸法ｙ１と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１：１であり、基本波は真円である。   In the present embodiment, the fundamental wave is incident on the incident surface of the SHG crystal 2 at the Brewster angle θ1 (θ1 = 58.083 °). In this case, the fundamental wave has a dimension y1 in the direction D1, which is the polarization direction of S-polarized light, and a dimension x1 in the direction perpendicular to the polarization direction. The dimensional ratio (aspect ratio) between the fundamental wave dimension y1 and the dimension x1 is 1: 1, and the fundamental wave is a perfect circle.

ＳＨＧ結晶２に入射した基本波は、ブリュースタ角θ１に対して所定の角度θ２（ｓｉｎθ１＝ｎSωｓｉｎθ２）の角度をなしながらＳＨＧ結晶２内を伝播する。そして、ＳＨＧ結晶２内では、基本波の一部が２倍波に波長変換される。 The fundamental wave incident on the SHG crystal 2 propagates in the SHG crystal 2 while forming a predetermined angle θ2 (sin θ1 = n Sω sin θ2) with respect to the Brewster angle θ1. In the SHG crystal 2, a part of the fundamental wave is wavelength-converted to a second harmonic wave.

ＳＨＧ結晶２から出射する基本波および２倍波は、ＴＨＧ結晶３に入射する。ＴＨＧ結晶３内では、基本波および２倍波を用いて３倍波が生成される。そして、生成された３倍波は、ブリュースタ角θ４に対して所定の角度θ３（ｎT3ωｓｉｎθ３＝ｓｉｎθ４）の角度をなしながらＴＨＧ結晶３内を伝播する。 The fundamental wave and the second harmonic wave emitted from the SHG crystal 2 are incident on the THG crystal 3. In the THG crystal 3, a third harmonic wave is generated using the fundamental wave and the second harmonic wave. The generated third harmonic wave propagates in the THG crystal 3 while making a predetermined angle θ3 (n T3ω sin θ3 = sin θ4) with respect to the Brewster angle θ4.

本実施の形態では、ＴＨＧ結晶３の出射面に対してブリュースタ角θ４（θ４＝５７．９５１°）で３倍波が出射される。ＳＨＧ結晶２内での基本波や２倍波は、基本波の偏光方向の寸法が寸法ｙ２であり、基本波の偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。基本波や２倍波の寸法ｙ２と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１．６１：１であり、基本波は楕円である。そして、このビーム形状のままＴＨＧ結晶３内に基本波や２倍波が入射される。   In the present embodiment, the third harmonic wave is emitted at the Brewster angle θ4 (θ4 = 57.951 °) with respect to the emission surface of the THG crystal 3. The fundamental wave and the second harmonic wave in the SHG crystal 2 have a dimension y2 in the polarization direction of the fundamental wave and a dimension x1 in the direction perpendicular to the polarization direction of the fundamental wave. The dimension ratio (aspect ratio) between the dimension y2 and the dimension x1 of the fundamental wave or the double wave is 1.61: 1, and the fundamental wave is an ellipse. Then, the fundamental wave and the second harmonic wave are incident on the THG crystal 3 in this beam shape.

そして、ＴＨＧ結晶３内で発生する３倍波のビーム形状は基本波ビーム形状と相似形であるとみなしてよいので、ＴＨＧ結晶３内での３倍波の縦横比は１．６１：１である。この３倍波がブリュースタ角θ４でＴＨＧ結晶３から出射すると、このときの３倍波は、偏光方向Ｄ３の寸法が寸法ｙ３であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。そして、ＴＨＧ結晶３から出射された３倍波の寸法ｙ３と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１．０１：１であり、３倍波は略真円である。換言すると、波長変換後の３倍波は、波長変換前の基本波と略同じ縦横比として出射されることとなる。したがって、波長変換素子１０は、レーザ出力のロスを抑えつつ真円度の高い３倍波をＴＨＧ結晶３から出射することが可能となる。真円度の高い３倍波とは、所定の許容範囲内の真円度を有した３倍波であり、例えば、ＴＨＧ結晶３から出射された後に真円に補正するための光学系が不要な３倍波である。   The beam shape of the third harmonic wave generated in the THG crystal 3 may be regarded as similar to the fundamental wave beam shape, so the aspect ratio of the third harmonic wave in the THG crystal 3 is 1.61: 1. is there. When this third harmonic wave is emitted from the THG crystal 3 at the Brewster angle θ4, the third harmonic wave at this time has a dimension y3 in the polarization direction D3 and a dimension x1 in the direction perpendicular to the polarization direction. The dimension ratio (aspect ratio) between the dimension y3 and the dimension x1 of the third harmonic wave emitted from the THG crystal 3 is 1.01: 1, and the third harmonic wave is a substantially perfect circle. In other words, the third harmonic wave after wavelength conversion is emitted with the same aspect ratio as the fundamental wave before wavelength conversion. Therefore, the wavelength conversion element 10 can emit a third harmonic wave with high roundness from the THG crystal 3 while suppressing a loss of laser output. The third round wave having a high roundness is a third harmonic wave having a roundness within a predetermined allowable range. For example, an optical system for correcting to a perfect circle after being emitted from the THG crystal 3 is unnecessary. This is a triple wave.

ここで、偏光方向のビーム寸法と屈折率および入射角の関係について説明する。図３は、偏光方向のビーム寸法算出方法を説明するための図である。例えば、光が屈折率ｎ１の物質から屈折率ｎ２の物質へ、入射角θ１１で入射し、屈折角θ１２で伝播する場合、ｎ１×ｓｉｎθ１１＝ｎ２×ｓｉｎθ１２の関係が成立する。また、偏光方向のビーム寸法が寸法Ｒ１であった光が、入射角θ１１で入射し、屈折角θ１２で伝播する場合、屈折後の偏光方向はビーム寸法を寸法Ｒ２とすると、Ｒ１／ｃｏｓθ１１＝Ｒ２／ｃｏｓθ１２の関係が成立する。したがって、これらの関係を用いて、ＳＨＧ結晶２内およびＴＨＧ結晶３内での基本波や２倍波の真円度を算出でき、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の真円度を算出できる。   Here, the relationship between the beam size in the polarization direction, the refractive index, and the incident angle will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating the beam size in the polarization direction. For example, when light is incident from a material with a refractive index n1 to a material with a refractive index n2 at an incident angle θ11 and propagates at a refractive angle θ12, the relationship n1 × sin θ11 = n2 × sin θ12 is established. In addition, when light having a beam dimension in the polarization direction of the dimension R1 is incident at an incident angle θ11 and propagates at a refraction angle θ12, the polarization direction after refraction is R1 / cos θ11 = R2 where the beam dimension is a dimension R2. The relationship / cos θ12 is established. Therefore, using these relationships, the roundness of the fundamental wave and the second harmonic wave in the SHG crystal 2 and the THG crystal 3 can be calculated, and the roundness of the third harmonic wave emitted from the THG crystal 3 is calculated. it can.

ところで、何らかの原因で、３倍波の縦横比が悪化していた場合、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向をＳＨＧ結晶２内の基本波または２倍波の光軸から所定の角度だけ傾けることによって、レーザ出力のロスを抑えつつＴＨＧ結晶３から出射される３倍波を略真円とすることができる。   By the way, when the aspect ratio of the third harmonic wave has deteriorated for some reason, by tilting the column axis direction of the THG crystal 3 by a predetermined angle from the fundamental wave or the second harmonic optical axis in the SHG crystal 2, The third harmonic wave emitted from the THG crystal 3 can be made into a substantially perfect circle while suppressing the loss of laser output.

図４は、ＴＨＧ結晶からの出射角が小さくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図であり、図５は、ＴＨＧ結晶からの出射角が大きくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the wavelength conversion element when the THG crystal is tilted in the direction in which the emission angle from the THG crystal decreases, and FIG. 5 shows the THG crystal in the direction in which the emission angle from the THG crystal increases. It is a figure which shows the structure of the wavelength conversion element at the time of tilting.

図４に示すように、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向をＳＨＧ結晶２の光軸（柱軸方向）から−α°だけ傾けることによって、ＴＨＧ結晶３からの出射角が−α°に応じた角度だけ大きくなる。これにより、ＴＨＧ結晶３からは、偏光方向Ｄ３の３倍波が出射角θ２１で出射される。   As shown in FIG. 4, by tilting the column axis direction of the THG crystal 3 by −α ° from the optical axis (column axis direction) of the SHG crystal 2, the emission angle from the THG crystal 3 is an angle corresponding to −α °. Only get bigger. As a result, the THG crystal 3 emits the third harmonic wave in the polarization direction D3 at the emission angle θ21.

また、図５に示すように、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向をＳＨＧ結晶２の光軸（柱軸方向）から＋α°だけ傾けることによって、ＴＨＧ結晶３からの出射角が＋α°に応じた角度だけ小さくなる。これにより、ＴＨＧ結晶３からは、偏光方向Ｄ３の３倍波が出射角θ２２で出射される。   Further, as shown in FIG. 5, by tilting the column axis direction of the THG crystal 3 by + α ° from the optical axis (column axis direction) of the SHG crystal 2, the emission angle from the THG crystal 3 is an angle corresponding to + α °. Only smaller. As a result, the THG crystal 3 emits the third harmonic wave in the polarization direction D3 at the emission angle θ22.

図６は、３倍波に対するＴＨＧ結晶の出射角と反射率の関係を示す図であり、図７は、図６に示した関係の一部拡大図である。図７では、３倍波に対するＴＨＧ結晶３の出射角５１°〜６３°と反射率の関係を示している。図６，７では、横軸が３倍波に対するＴＨＧ結晶３の出射角であり、縦軸が３倍波に対するＴＨＧ結晶の反射率である。   6 is a diagram showing the relationship between the emission angle of the THG crystal and the reflectance with respect to the third harmonic wave, and FIG. 7 is a partially enlarged view of the relationship shown in FIG. FIG. 7 shows the relationship between the output angle 51 ° to 63 ° of the THG crystal 3 and the reflectance with respect to the third harmonic wave. 6 and 7, the horizontal axis represents the emission angle of the THG crystal 3 with respect to the third harmonic wave, and the vertical axis represents the reflectance of the THG crystal with respect to the third harmonic wave.

図６および図７に示すように、３倍波に対するＴＨＧ結晶３の反射率は、ＴＨＧ結晶３からの３倍波の出射角が約５１°〜６３°であれば、ＴＨＧ結晶３での反射率が０．５％以下となり、反射率を充分小さく抑えることができる。   As shown in FIGS. 6 and 7, the reflectivity of the THG crystal 3 with respect to the third harmonic wave is reflected by the THG crystal 3 when the emission angle of the third harmonic wave from the THG crystal 3 is about 51 ° to 63 °. The reflectance becomes 0.5% or less, and the reflectance can be kept sufficiently small.

図８は、ＴＨＧ結晶の傾斜角と３倍波出射角の関係を示す図である。図８では、横軸がＳＨＧ結晶２の柱軸に対するＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角であり、縦軸が３倍波に対するＴＨＧ結晶の出射角である。   FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the THG crystal and the third harmonic wave emission angle. In FIG. 8, the horizontal axis represents the tilt angle of the column axis of the THG crystal 3 with respect to the column axis of the SHG crystal 2, and the vertical axis represents the exit angle of the THG crystal with respect to the third harmonic wave.

図８に示すように、ＴＨＧ結晶３からの３倍波の出射角を約５１°〜６３°の範囲にするには、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向を光軸方向に対して−３°〜＋４°の範囲で調整すればよい。   As shown in FIG. 8, in order to set the emission angle of the third harmonic wave from the THG crystal 3 within a range of about 51 ° to 63 °, the column axis direction of the THG crystal 3 is set to −3 ° to about the optical axis direction. Adjustment may be made within the range of + 4 °.

図９は、ＴＨＧ結晶の傾斜角とＴＨＧ結晶から出射される３倍波の縦横比の関係を示す図である。図９では、横軸がＳＨＧ結晶２の柱軸に対するＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角であり、縦軸が３倍波（出射レーザ）のビームの横幅寸法に対する縦寸法の比（３倍波の縦横比）（ビーム系横軸に対する縦軸の比）である。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the inclination angle of the THG crystal and the aspect ratio of the third harmonic wave emitted from the THG crystal. In FIG. 9, the horizontal axis is the tilt angle of the column axis of the THG crystal 3 with respect to the column axis of the SHG crystal 2, and the vertical axis is the ratio of the vertical dimension to the horizontal width dimension of the third harmonic wave (emitted laser) Aspect ratio) (ratio of the vertical axis to the horizontal axis of the beam system).

図９に示すように、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角が−３°〜＋４°の範囲であれば、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比は、０．８５〜１．１５となる。また、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角が−２°〜＋２°の範囲であれば、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比は、０．９〜１．１となる。   As shown in FIG. 9, when the inclination angle of the column axis of the THG crystal 3 is in the range of −3 ° to + 4 °, the aspect ratio of the third harmonic wave emitted from the THG crystal 3 is 0.85 to 1. 15 If the tilt angle of the column axis of the THG crystal 3 is in the range of −2 ° to + 2 °, the aspect ratio of the third harmonic wave emitted from the THG crystal 3 is 0.9 to 1.1.

したがって、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を−３°〜＋４°の範囲内で調整した場合には、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比を基本波（縦横比＝１：１）に対して±１５％程度のずれを補正し、１：１にすることが可能となる。また、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を−２°〜＋２°の範囲内で調整した場合には、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比を基本波に対して±１０％程度のずれを補正し、１：１にすることが可能となる。ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角は、例えば３倍波の縦横比の許容範囲や３倍波の反射率の許容範囲に基づいて決定される。   Therefore, when the inclination angle of the column axis of the THG crystal 3 is adjusted within a range of −3 ° to + 4 °, the aspect ratio of the third harmonic wave emitted from the THG crystal 3 is set to the fundamental wave (aspect ratio = 1: It is possible to correct a deviation of about ± 15% with respect to 1) and to make it 1: 1. When the inclination angle of the column axis of the THG crystal 3 is adjusted within the range of −2 ° to + 2 °, the aspect ratio of the third harmonic wave emitted from the THG crystal 3 is ± 10% with respect to the fundamental wave. It is possible to correct the degree of deviation and make it 1: 1. The inclination angle of the column axis of the THG crystal 3 is determined based on, for example, the allowable range of the aspect ratio of the third harmonic and the allowable range of the reflectivity of the third harmonic.

このように、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を適切な角度に調整することによって、３倍波の反射率を抑えつつ縦横比が１：１に近い３倍波をＴＨＧ結晶３から出射することが可能となる。換言すると、レーザ出力のロスを抑えつつ真円度の高い３倍波をＴＨＧ結晶３から出射することが可能となる。これにより、何らかの原因で３倍波の縦横比が悪化していた場合であっても、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を調整することによって、真円度の高い基本波から真円度の高い３倍波を小さなロスで得ることが可能となる。   In this way, by adjusting the tilt angle of the column axis of the THG crystal 3 to an appropriate angle, a third harmonic wave having an aspect ratio close to 1: 1 is emitted from the THG crystal 3 while suppressing the reflectivity of the third harmonic wave. It becomes possible. In other words, it is possible to emit a third round wave with high roundness from the THG crystal 3 while suppressing loss of laser output. Thereby, even if the aspect ratio of the third harmonic wave has deteriorated for some reason, by adjusting the tilt angle of the column axis of the THG crystal 3, the roundness of the fundamental wave having a high roundness can be reduced. It is possible to obtain a high third harmonic with a small loss.

なお、図４や図５では、ＴＨＧ結晶３の柱軸をＳＨＧ結晶２の柱軸方向から傾斜させる場合について説明したが、ＳＨＧ結晶２の柱軸をＴＨＧ結晶３の柱軸方向から傾斜させてもよい。この場合も、ＴＨＧ結晶３を傾斜させた場合と同様の効果を得ることができる。また、３倍波の真円度や反射率が許容範囲内に入るのであれば、ＳＨＧ結晶２の入射面は基本波に対するブリュースタ角からずれてもよい。   4 and FIG. 5, the case where the column axis of the THG crystal 3 is tilted from the column axis direction of the SHG crystal 2 has been described. However, the column axis of the SHG crystal 2 is tilted from the column axis direction of the THG crystal 3. Also good. In this case as well, the same effect as when the THG crystal 3 is tilted can be obtained. If the roundness and reflectivity of the third harmonic wave are within the allowable range, the incident surface of the SHG crystal 2 may be deviated from the Brewster angle with respect to the fundamental wave.

ここで、本実施の形態における波長変換素子１０と従来用いられていた波長変換素子の差異を明確にするため、従来用いられていた波長変換素子の構成についての問題点を説明する。   Here, in order to clarify the difference between the wavelength conversion element 10 in the present embodiment and the wavelength conversion element conventionally used, problems in the configuration of the wavelength conversion element conventionally used will be described.

図１０は、従来用いられていた波長変換素子の構成を示す図である。ここでは、従来の波長変換素子は、ＴＨＧ結晶４３とＳＨＧ結晶４２とを有している。そして、ＴＨＧ結晶４３は、柱状部材が３倍波に対してブリュースタカットされた形状を有している。また、ＳＨＧ結晶４２は、柱状をなしている。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a wavelength conversion element that has been conventionally used. Here, the conventional wavelength conversion element has a THG crystal 43 and an SHG crystal 42. The THG crystal 43 has a shape in which the columnar member is Brewster cut with respect to the third harmonic wave. The SHG crystal 42 has a columnar shape.

ＳＨＧ結晶４２は、ＳＨＧ結晶２と形状が異なる結晶であり、ＳＨＧ結晶２とは同様の部材を用いて形成されている。ＳＨＧ結晶４２は、その柱軸が基本波の光軸と同じになるよう配置されている。そして、ＳＨＧ結晶４２の入射面に対して励起光源からの基本波が垂直に入射され、ＳＨＧ結晶４２の出射面に対して基本波および２倍波が垂直に出射される。   The SHG crystal 42 is a crystal having a shape different from that of the SHG crystal 2, and the SHG crystal 2 is formed using the same member. The SHG crystal 42 is arranged such that its column axis is the same as the optical axis of the fundamental wave. Then, the fundamental wave from the excitation light source is incident on the incident surface of the SHG crystal 42 perpendicularly, and the fundamental wave and the double wave are emitted perpendicularly to the emission surface of the SHG crystal 42.

また、ＴＨＧ結晶４３は、ＴＨＧ結晶３と同様の部材を用いて形成されており、ＴＨＧ結晶３と同様の形状を有している。そして、ＳＨＧ結晶４２の出射面とＴＨＧ結晶４３の入射面とが略平行になり、且つＳＨＧ結晶４２内での光軸とＴＨＧ結晶４３内での光軸が同軸となるようＳＨＧ結晶４２とＴＨＧ結晶４３とが近接配置されている。   The THG crystal 43 is formed using the same member as the THG crystal 3 and has the same shape as the THG crystal 3. The SHG crystal 42 and the THG crystal 42 are aligned so that the exit surface of the SHG crystal 42 and the incident surface of the THG crystal 43 are substantially parallel, and the optical axis in the SHG crystal 42 and the optical axis in the THG crystal 43 are coaxial. The crystal 43 is arranged in close proximity.

従来の波長変換素子では、ＳＨＧ結晶４２の入射面に入射される基本波は、Ｓ偏光の偏光方向である方向Ｄ１の寸法が寸法ｙ１であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。基本波の寸法ｙ１と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１：１であり、基本波は真円である。   In the conventional wavelength conversion element, the fundamental wave incident on the incident surface of the SHG crystal 42 has a dimension y1 in the direction D1, which is the polarization direction of S-polarized light, and a dimension x1 in the direction perpendicular to the polarization direction. is there. The dimensional ratio (aspect ratio) between the fundamental wave dimension y1 and the dimension x1 is 1: 1, and the fundamental wave is a perfect circle.

ＳＨＧ結晶４２に入射した基本波は、入射前の基本波と同じ光軸方向でＳＨＧ結晶４２内を伝播する。ＳＨＧ結晶４２から出射する基本波および２倍波は、ＴＨＧ結晶４３に入射し、入射前の基本波および２倍波と同じ光軸方向でＴＨＧ結晶４３内を伝播する。ＴＨＧ結晶４３では、基本波および２倍波を用いて３倍波が生成される。そして、生成された３倍波は、ブリュースタ角θ４でＴＨＧ結晶４３から出射する。   The fundamental wave incident on the SHG crystal 42 propagates in the SHG crystal 42 in the same optical axis direction as the fundamental wave before incidence. The fundamental wave and the second harmonic wave emitted from the SHG crystal 42 enter the THG crystal 43 and propagate in the THG crystal 43 in the same optical axis direction as the fundamental wave and the second harmonic wave before incidence. In the THG crystal 43, a triple wave is generated using the fundamental wave and the double wave. Then, the generated third harmonic wave is emitted from the THG crystal 43 at the Brewster angle θ4.

ＴＨＧ結晶４３から出射される３倍波は、偏光方向Ｄ３の寸法が寸法ｙ１０であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。具体的には、３倍波の寸法ｙ１０と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、０．６３：１であり、３倍波は楕円となっている。換言すると、従来の波長変換素子では、波長変換後の３倍波が、楕円状に出射される。このため、波長変換される３倍波を真円に補正するための光学系が別途必要になる。   The third harmonic wave emitted from the THG crystal 43 has a dimension y10 in the polarization direction D3 and a dimension x1 in the direction perpendicular to the polarization direction. Specifically, the dimension ratio (aspect ratio) between the dimension y10 and the dimension x1 of the third harmonic is 0.63: 1, and the third harmonic is an ellipse. In other words, in the conventional wavelength conversion element, the third harmonic wave after wavelength conversion is emitted in an elliptical shape. For this reason, a separate optical system for correcting the wavelength-converted third harmonic wave to a perfect circle is required.

なお、本実施の形態では、レーザ光Ｌを発振する共振器２０の外側にＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３を配置して波長変換を行う場合について説明したが、共振器２０の内部にＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３を配置して波長変換を行なってもよい。   In this embodiment, the case where the SHG crystal 2 and the THG crystal 3 are disposed outside the resonator 20 that oscillates the laser light L and wavelength conversion is performed has been described. However, the SHG crystal 2 is disposed inside the resonator 20. And THG crystal 3 may be arranged to perform wavelength conversion.

図１１は、共振器の内部に波長変換素子を配置した場合の波長変換レーザ装置の構成を示す図である。図１１では、波長変換レーザ装置１０１の断面構成を示している。波長変換レーザ装置１０１は、励起光源３０と、共振器５０とを含んで構成されており、共振器５０内に波長変換素子１０が配置されている。   FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion laser device when a wavelength conversion element is disposed inside the resonator. FIG. 11 shows a cross-sectional configuration of the wavelength conversion laser device 101. The wavelength conversion laser device 101 includes an excitation light source 30 and a resonator 50, and the wavelength conversion element 10 is disposed in the resonator 50.

共振器５０は、全反射ミラー５１，５３と、ＹＡＧなどのレーザ媒質５２と、波長変換素子１０と、を有している。全反射ミラー５１，５３は、全反射ミラー２１と同様の機能を有している。また、レーザ媒質５２は、レーザ媒質２２と同様の機能を有している。   The resonator 50 includes total reflection mirrors 51 and 53, a laser medium 52 such as YAG, and the wavelength conversion element 10. The total reflection mirrors 51 and 53 have the same function as the total reflection mirror 21. The laser medium 52 has the same function as the laser medium 22.

共振器５０内に波長変換素子１０を配置しておくことにより、共振器２０外に波長変換素子１０を配置した場合と同様に、真円度の高い基本波から真円度の高い３倍波を小さなロスで得ることが可能となる。   By disposing the wavelength conversion element 10 in the resonator 50, as in the case where the wavelength conversion element 10 is disposed outside the resonator 20, a fundamental wave having a high roundness to a third harmonic having a high roundness is obtained. Can be obtained with a small loss.

また、本実施の形態では、波長変換素子１０で３倍波を生成して出射する場合について説明したが、波長変換素子１０で４倍波を生成して出射してもよい。この場合も、基本波の入射面をブリュースタ角で構成するとともに、４倍波の出射面をブリュースタ角で構成しておく。   In the present embodiment, the case where the wavelength conversion element 10 generates and emits the third harmonic wave has been described, but the wavelength conversion element 10 may generate and emit the fourth harmonic wave. Also in this case, the incident surface of the fundamental wave is configured with a Brewster angle, and the exit surface of the fourth harmonic is configured with a Brewster angle.

また、本実施の形態では、波長変換素子１０に２個の波長変換素子を配置し、３倍波を生成して出射する場合について説明したが、３個の波長変換素子を配置しＮ倍波（Ｎは５以上の整数）を生成して出射してもよい。この場合も、基本波の入射面をブリュースタ角で構成するとともに、Ｎ倍波の出射面をブリュースタ角で構成しておく。   Further, in the present embodiment, the case where two wavelength conversion elements are arranged in the wavelength conversion element 10 to generate and emit a third harmonic wave has been described. However, three wavelength conversion elements are arranged and an Nth harmonic wave is output. (N is an integer of 5 or more) may be generated and emitted. Also in this case, the incident surface of the fundamental wave is configured with a Brewster angle, and the exit surface of the Nth harmonic wave is configured with a Brewster angle.

このように実施の形態によれば、ＳＨＧ結晶２の入射面を基本波に対するブリュースタ角とし、且つＴＨＧ結晶３の出射面を基本波または３倍波に対するブリュースタ角としているので、簡易な構成の波長変換素子１０によって真円度の高い３倍波を少ないロスで出射するとともに、波長変換素子１０（波長変換レーザ装置１００）の装置寿命を長く保つことが可能となる。   As described above, according to the embodiment, the incident surface of the SHG crystal 2 has a Brewster angle with respect to the fundamental wave, and the exit surface of the THG crystal 3 has a Brewster angle with respect to the fundamental wave or the third harmonic wave. With this wavelength conversion element 10, it is possible to emit a third round wave having a high roundness with a small loss and to keep the device life of the wavelength conversion element 10 (wavelength conversion laser device 100) long.

以上のように、本発明に係る波長変換レーザ装置は、レーザ光の波長変換に適している。   As described above, the wavelength conversion laser device according to the present invention is suitable for wavelength conversion of laser light.

２ ＳＨＧ結晶
３ ＴＨＧ結晶
２２ レーザ媒質
１０ 波長変換素子
２０ 共振器
３０ 励起光源
１００ 波長変換レーザ装置
Ｌ レーザ光
θ１，θ４ ブリュースタ角 2 SHG crystal 3 THG crystal 22 Laser medium 10 Wavelength conversion element 20 Resonator 30 Excitation light source 100 Wavelength conversion laser device L Laser light θ1, θ4 Brewster angle

Claims (3)

レーザ光を発振させることによって前記レーザ光の基本波を出射する共振器と、
前記共振器の外側に配置されるとともに前記基本波を用いて前記基本波を３分の１の波長に変換する波長変換素子と、
を備え、
前記波長変換素子は、
前記基本波を２分の１の波長に変換して第２高調波を生成するとともに前記基本波および前記第２高調波を出射するＳＨＧ結晶と、
前記基本波および前記第２高調波を用いて前記基本波の３分の１の波長である第３高調波を生成して出射するＴＨＧ結晶と、
を有し、
前記ＳＨＧ結晶は、前記基本波の入射面が前記基本波に対する略ブリュースタ角であり、且つ前記ＴＨＧ結晶は、前記第３高調波の出射面が前記第３高調波に対する略ブリュースタ角であることを特徴とする波長変換レーザ装置。 A resonator that emits a fundamental wave of the laser beam by oscillating the laser beam;
A wavelength conversion element that is disposed outside the resonator and converts the fundamental wave to a third wavelength using the fundamental wave;
With
The wavelength conversion element is:
An SHG crystal that converts the fundamental wave into a half wavelength to generate a second harmonic wave and emits the fundamental wave and the second harmonic wave;
A THG crystal that generates and emits a third harmonic that is one third of the wavelength of the fundamental using the fundamental and the second harmonic; and
Have
In the SHG crystal, the incident surface of the fundamental wave has a substantially Brewster angle with respect to the fundamental wave, and in the THG crystal, the exit surface of the third harmonic has a substantially Brewster angle with respect to the third harmonic. A wavelength conversion laser device characterized by that. 前記ＳＨＧ結晶および前記ＴＨＧ結晶は、
前記ＳＨＧ結晶内の前記第２高調波の光軸と前記ＴＨＧ結晶内の前記第３高調波の光軸とが略同軸となるよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ装置。 The SHG crystal and the THG crystal are
2. The wavelength according to claim 1, wherein the second harmonic optical axis in the SHG crystal and the third harmonic optical axis in the THG crystal are arranged so as to be substantially coaxial. Conversion laser device. 前記ＴＨＧ結晶から出射される前記第３高調波が略真円となるよう、前記ＳＨＧ結晶内の前記第２高調波の光軸と前記ＴＨＧ結晶内の前記第３高調波の光軸とのなす角度が、前記ＳＨＧ結晶および前記ＴＨＧ結晶の配置方向によって調整されていることを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ装置。   An optical axis of the second harmonic in the SHG crystal and an optical axis of the third harmonic in the THG crystal so that the third harmonic emitted from the THG crystal becomes a substantially circular shape. 2. The wavelength conversion laser device according to claim 1, wherein the angle is adjusted by an arrangement direction of the SHG crystal and the THG crystal.
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