JP2012509500A - 強力レーザビームの放射にさらされる非線形光学系の寿命を伸ばす装置及び前記装置を含む非線形光源 - Google Patents
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Abstract
【課題】 強力なレーザビームの放射にさらされ、基本光周波数ω1の入射ビームを光周波数ω2の出力ビームに変換できる少なくとも一つの周波数変換非線形光学系の寿命を伸ばす装置を提供すること。
【解決手段】 本発明は、強力なレーザビームの放射にさらされた周波数変換非線形光学系(19)の寿命を伸ばす装置に関し、前記非線形光学系(19)はビームに対して傾斜した平坦かつ平行な表面を有する二つのプレート(2、3)と、第1のプレートの傾斜角範囲(i2 0 ±δi2)に対して出力ビーム(37、47)の移動の振幅を最小にしながら光学系(19)に対して入射ビームを移動するように角度範囲(i2 0 ±δi2)内で第1のプレートの傾斜角を変更するのに適した前記プレート(2、3)を横回転する手段とを含む。発明はまた一つ以上の非線形結晶(1、16)を含む非線形光源への前記装置の応用に関する。
【選択図】 図6
Description
二つの同一のプレートを使用し、第2の波長において第2のプレートにより生じた反対の変位により第1の波長において第1のプレートにより生じたビームの変位を補償するように第2のプレートの傾斜を調整することにより、あるいは
対称な傾斜(不変)を有するプレートを使用し、この傾斜とこれらの波長において生じるそれらのずれが互いに補償するようにプレートの厚さを計算することによる補償方法である。
2 第1のプレート
3 第2のプレート
4 レーザ光源
4’ レーザ光源
5 集束レンズ
6 コリメータレンズ
7 入射レーザビーム
10 ダイクロイックミラー
11 ダイクロイックミラー
13 電子制御システム
14 モータ
15 ミラー
16 第2の非線形結晶
17 出力ビーム
18 光学手段
19 非線形光学系
27 入射レーザビーム
37 出力ビーム
47 出力ビーム
Claims (15)
- 入射レーザビーム(7、27)の放射にさらされ、基本光周波数ω1の前記入射ビーム(7、27)を光周波数ω2の出力ビーム(17)に変換できる少なくとも一つの周波数変換非線形光学系(19)の寿命を伸ばす装置において、
厚さe2で屈折率n2(ω1)の平坦かつ平行な表面を有し、前記入射レーザビーム(7)の光路に挿入でき、ビーム(27)を透過でき、その平坦面への法線η2が前記レーザビーム(7)の伝播軸Xと傾斜角(i2)をなす第1の透過プレート(2)と、
厚さe3で屈折率n3(ω2)の平坦かつ平行な表面を有し、前記光学系(19)の出口の前記ビーム(17)の光路に挿入でき、光周波数ω2のビーム(37、47)を透過でき、それへの法線η3が前記ビーム(17)の伝播軸X’に対して傾斜角(i3)をなす第2の透過プレート(3)と
を備える装置であって、
前記装置は、
前記レーザビーム(7)の伝播軸(X)に直角な少なくとも一つの軸(Y、Z)の周りに前記第1のプレート(2)を横回転し、前記光学系(19)に対して前記ビーム(7)を変位するために角度範囲(i2 0 ±δi2)にわたり前記傾斜(i2)を修正できる手段と、
前記ビーム(17)の伝播軸(X’)に直角な少なくとも一つの軸(Y’、Z’)の周りに前記第2のプレート(3)を横回転し、角度範囲(i3 0 ±δi3)にわたり前記傾斜(i3)を修正できる手段と
を備え、
前記プレート(2、3)と、前記二つのプレートを横回転する前記手段は、前記第1のプレートの前記傾斜角範囲(i2 0 ±δi2)にわたり位置と角度方向に関して前記出力ビーム(37、47)の変位の振幅を最小にすることができる
ことを特徴とする装置。 - 前記装置は、前記角度範囲(i2 0 ±δi2)にわたり互いに依存する前記第1のプレート(2)の前記傾斜(i2)と前記第2のプレート(3)の前記傾斜(i3)を作ることができる前記二つのプレート(2)及び(3)を機械的に結合する手段を備え、前記第2のプレートの厚さe3は前記第1のプレートの厚さe2、前記屈折率n2(ω1)とn3(ω2)及び前記角度範囲(i2 0 ±δi2)の関数として前記出力ビーム(37、47)の残留変位の振幅を最小にすることができることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記二つのプレート(2、3)を結合する前記手段は互いに反対のそれぞれの傾斜角i2とi3を有する前記二つのプレート(2、3)の同時傾斜を生じることができる機械駆動手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記二つのプレート(2、3)を結合する前記手段は互いに等しいそれぞれの傾斜角i2とi3を有する前記二つのプレート(2、3)の同時傾斜を生じることができる機械駆動手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記装置は、前記プレート(2)及び前記プレート(3)に共通であり、前記二つのプレート(2)及び(3)の傾斜を同一角度だけ修正できる回転手段を備え、前記入射ビーム(7、27)と前記出力ビーム(17、37、47)は前記二つのプレート(2、3)間の平面内を伝播し、前記出力ビームは前記プレート(2)と(3)の間で奇数回の反射を受けることを特徴とする請求項2ないし4の一つに記載の装置。
- 前記光学系(19)に対する前記ビーム(27)の直径は前記傾斜角範囲(i2 0 ±δi2)にわたり前記プレート(2)の傾斜により生じる前記ビーム(27)の変位の振幅より小さいことを特徴とする請求項1ないし5の一つに記載の装置。
- 前記二つのプレート(2、3)は同一であり、前記装置は、前記角度範囲(i2 0 ±δi2)にわたり各傾斜角(i2)に対する前記出力ビーム(37、47)の変位を補償するように、前記プレート(2、3)の厚さ(e2=e3)、その屈折率n2(ω1)とn3(ω2)、及び傾斜角(i2)の関数として傾斜角(i3)を計算及び適用できる手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記装置は前記二つのプレート間に置かれた倍率を有する光学系(5、6)を備え、前記プレート(3)の傾斜角(i3)、厚さ(e3)及び屈折率(n3)は、前記角度範囲(i2 0 ±δi2)にわたり各傾斜角(i2)に対する前記出力ビーム(37、47)の変位を補償するように、前記系(5、6)の前記倍率の関数として決定されることを特徴とする請求項1ないし7の何れか一つに記載の装置。
- 非線形光学系(19)を備える非線形光源であって、請求項1ないし6の一つに記載の装置を備え、そのプレート(2、3)は前記非線形光学系(19)の両側に配列されることを特徴とする非線形光源。
- 前記非線形光学系(19)は前記二つのプレート(2、3)間に位置する二つの非線形結晶(1、16)を備え、第1の非線形結晶(1)は入射基本波の周波数を2倍にすることができ、第2の非線形結晶(16)は基本波とその第2高調波の周波数を加算することにより第3高調波を発生できることを特徴とする請求項9に記載の非線形光源。
- 前記非線形光学系(19)は前記二つのプレート(2、3)間に位置する二つの非線形結晶(1、16)を備え、第1の非線形結晶(1)は入射基本波の周波数を2倍にすることができ、第2の非線形結晶(16)は前記第2高調波の周波数を2倍にすることにより第4高調波を発生できることを特徴とする請求項9に記載の非線形光源。
- 前記非線形光学系(19)は前記二つのプレート(2、3)間に位置する三つの非線形結晶(1、16)を備え、第1の非線形結晶(1)は入射基本波の周波数を2倍にすることができ、第2の非線形結晶(16)は第2高調波と基本波の周波数を混合することにより第3高調波を発生でき、第3の非線形結晶は前記第1と第2の結晶(1、16)により生じた第2高調波と第3高調波の周波数を混合することにより第5高調波を発生できることを特徴とする請求項9に記載の非線形光源。
- 前記非線形光学系(19)は、光パラメトリック発生によりコヒーレント放射を発生させることができる、前記二つのプレート(2、3)間に位置する少なくとも一つの結晶を備えることを特徴とする請求項9に記載の非線形光源。
- 周波数変換後、前記ビーム(17、37、47)の透過出力を測定する手段と、透過出力が所定値だけ低下したときに前記プレート(2、3)の横回転を生じることができる駆動システムとを備える請求項9ないし13の何れか一つに記載の非線形光源。
- 非線形光学系の寿命を伸ばす前記装置はレーザ共振器内に置かれることを特徴とする請求項9ないし14の何れか一つに記載の非線形光源。
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