JP2016053616A - Optical parametric oscillator, light source unit, and microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光パラメトリック発振器、光源ユニット及び顕微鏡に関する。 The present disclosure relates to an optical parametric oscillator, a light source unit, and a microscope.
蛍光顕微鏡を用いて生体観察を行うにあたり、近年、観察対象物に含まれる蛍光体を多光子励起することで、観察対象物から蛍光を発生させることが行われるようになってきた。かかる多光子励起蛍光顕微鏡の光源として、波長を自由に選択可能な短パルス光源が望まれている。短パルス光源から得られる短パルス光の波長を変換する方法として、非線形光学結晶を用いた光パラメトリック発振器の手法がある。 In living body observation using a fluorescence microscope, in recent years, fluorescence has been generated from an observation object by multiphoton excitation of a phosphor contained in the observation object. As a light source of such a multiphoton excitation fluorescence microscope, a short pulse light source capable of freely selecting a wavelength is desired. As a method for converting the wavelength of short pulse light obtained from a short pulse light source, there is a method of an optical parametric oscillator using a nonlinear optical crystal.
波長変換に利用する非線形光学結晶にも様々なものが存在するが、分極反転結晶を利用した疑似位相整合法で位相整合を行う場合、タイムウォークオフが大きいため不都合である。従って、角度位相整合法による非線形光学結晶を用いて位相整合角を変更することが好ましい。角度位相整合法による非線形光学結晶を用いた光パラメトリック発振器の一つに、下記の特許文献1に開示されているような、結晶角度を変更するための機構を設けたものがある。
There are various non-linear optical crystals used for wavelength conversion. However, when phase matching is performed by a quasi-phase matching method using a domain-inverted crystal, the time walk-off is large, which is inconvenient. Therefore, it is preferable to change the phase matching angle using a nonlinear optical crystal by the angle phase matching method. One optical parametric oscillator using a nonlinear optical crystal by the angle phase matching method is provided with a mechanism for changing the crystal angle as disclosed in
また、下記の特許文献2には、角度位相整合法による非線形光学結晶を複数用い、これら非線形光学結晶を入れ替えることで、波長変換を可能にした光パラメトリック発振器が開示されている。
Further,
しかしながら、上記特許文献1に開示されている光パラメトリック発振器のように、結晶角度をそのまま変更してしまうと、共振器の条件が変わってしまい、光パラメトリック発振器の構成を工夫したとしても、機構が複雑になってしまう。
However, as in the optical parametric oscillator disclosed in
また、上記特許文献2に開示されているように複数の非線形光学結晶を入れ替えて用いる場合、非線形光学結晶の機械的な配置誤差や位相整合角のずれに起因して、共振条件が不安定になったり、発振波長が所望の波長からずれてしまったりする場合がある。
In addition, when a plurality of nonlinear optical crystals are used interchangeably as disclosed in
更に、光パラメトリック発振器を小型化する際は、低パワーのポンプ光でも効率良く発振可能であることが望まれるが、上記特許文献3や特許文献4に開示されているような方式ではロスが多く、高パワーのポンプ光を用いざるを得なかった。 Furthermore, when downsizing the optical parametric oscillator, it is desired that the optical parametric oscillator can oscillate efficiently even with low-power pump light. However, the methods disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 have many losses. I had to use high-power pump light.
そこで、本開示では、上記事情に鑑みて、限られたポンプ光の強度であっても、より効率良く、かつ、より安定的にポンプ光の波長変換を行うことが可能な光パラメトリック発振器と、かかる光パラメトリック発振器を利用した光源ユニット及び顕微鏡と、を提案する。 Therefore, in the present disclosure, in view of the above circumstances, an optical parametric oscillator capable of performing wavelength conversion of pump light more efficiently and more stably even with limited intensity of pump light, A light source unit and a microscope using such an optical parametric oscillator are proposed.
本開示によれば、入射したポンプ光の波長を角度位相整合法により異なる波長へと変換する非線形光学結晶が複数配設された非線形光学結晶ユニットと、光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、を備え、前記非線形光学結晶ユニットは、複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器が提供される。 According to the present disclosure, a nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of incident pump light into different wavelengths by the angle phase matching method is disposed, and at least two that form a light condensing state The nonlinear optical crystal unit, wherein each of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed with respect to a movable portion that operates based on a predetermined movable axis, and each of the nonlinear optical crystals Using at least two crystal planes as reference planes, the reference planes are positioned with respect to the movable axis, and the phase matching angles measured from the reference planes of the respective nonlinear optical crystals are the plurality of nonlinear At least two of the optical crystals are different from each other, and the movable part is movable, so that one of the plurality of nonlinear optical crystals is in the focused state. Part is disposed Rayleigh the length of the optical parametric oscillator is provided.
また、本開示によれば、入射したポンプ光の波長を角度位相整合法により異なる波長へと変換する非線形光学結晶が複数配設された非線形光学結晶ユニットと、光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、を有し、前記非線形光学結晶ユニットは、複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器と、前記光パラメトリック発振器に対して、所定波長のポンプ光を射出するレーザ光源と、を備える光源ユニットが提供される。 Further, according to the present disclosure, a nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of incident pump light into different wavelengths by an angular phase matching method is disposed, and at least a light condensing state is formed. The nonlinear optical crystal unit, wherein each of the plurality of nonlinear optical crystals is arranged with respect to a movable part that operates based on a predetermined movable axis, With at least two crystal planes of the optical crystal as reference planes, the reference plane is positioned with respect to the movable axis, and the phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is At least two of the plurality of nonlinear optical crystals are different from each other, and the movable portion is movable, so that one of the plurality of nonlinear optical crystals is in the condensed state. It is disposed Rayleigh the length of Esuto portion, and an optical parametric oscillator with respect to the optical parametric oscillator, a laser light source that emits pump light of a predetermined wavelength, the light source unit comprising a are provided.
また、本開示によれば、入射したポンプ光の波長を角度位相整合法により異なる波長へと変換する非線形光学結晶が複数配設された非線形光学結晶ユニットと、光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、を有し、前記非線形光学結晶ユニットは、複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器と、前記光パラメトリック発振器に対して、所定波長のポンプ光を射出するレーザ光源と、を有する光源ユニットと、前記光源ユニットから射出された照明光を観察対象物へと導光するとともに、当該観察対象物からの光を光検出部へと導光する顕微鏡光学系と、を備える、顕微鏡が提供される。 Further, according to the present disclosure, a nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of incident pump light into different wavelengths by an angular phase matching method is disposed, and at least a light condensing state is formed. The nonlinear optical crystal unit, wherein each of the plurality of nonlinear optical crystals is arranged with respect to a movable part that operates based on a predetermined movable axis, With at least two crystal planes of the optical crystal as reference planes, the reference plane is positioned with respect to the movable axis, and the phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is At least two of the plurality of nonlinear optical crystals are different from each other, and the movable portion is movable, so that one of the plurality of nonlinear optical crystals is in the condensed state. An optical parametric oscillator disposed within the Rayleigh length of the estimator, and a laser source that emits pump light of a predetermined wavelength to the optical parametric oscillator, and a light source unit that is emitted from the light source unit There is provided a microscope including a microscope optical system that guides illumination light to an observation object and guides light from the observation object to a light detection unit.
本開示によれば、結晶方位の互いに異なる非線形光学結晶が複数用いられ、これら複数の非線形光学結晶が、可動部に対して位置決めされている。可動部が稼働することで、一つの非線形光学結晶が光の集光された位置へと配設され、配設された非線形光学結晶の結晶方位に応じて、ポンプ光が所定波長のシグナル光へと波長変換される。 According to the present disclosure, a plurality of nonlinear optical crystals having different crystal orientations are used, and the plurality of nonlinear optical crystals are positioned with respect to the movable portion. By operating the movable part, one nonlinear optical crystal is arranged at the position where the light is collected, and the pump light is changed to signal light of a predetermined wavelength according to the crystal orientation of the arranged nonlinear optical crystal. And wavelength conversion.
以上説明したように本開示によれば、限られたポンプ光の強度であっても、より効率良く、かつ、より安定的にポンプ光の波長変換を行うことが可能となる。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to perform wavelength conversion of pump light more efficiently and more stably even if the intensity of the pump light is limited.
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。 Note that the above effects are not necessarily limited, and any of the effects shown in the present specification, or other effects that can be grasped from the present specification, together with or in place of the above effects. May be played.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
1.第1の実施形態
1.1.光パラメトリック発振器の構成について
1.2.光源ユニットの構成について
1.3.顕微鏡の構成について
1.4.制御部のハードウェア構成について
2.実施例
The description will be made in the following order.
1. 1. First embodiment 1.1. Configuration of optical parametric oscillator 1.2. Configuration of light source unit 1.3. Structure of microscope 1.4. 1. Hardware configuration of control unit Example
(第1の実施形態)
<光パラメトリック発振器の構成について>
まず、図1〜図9Bを参照しながら、本開示の第1の実施形態に係る光パラメトリック発振器10の構成について、詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る光パラメトリック発振器の構成の一例を模式的に示した模式図である。図2A〜図2Bは、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニットの一例を模式的に示した模式図である。図3は、非線形光学結晶における屈折率楕円体について説明するための説明図である。図4〜図5は、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニットについて説明するための説明図である。図6〜図7は、非線形光学結晶におけるウォークオフ量について説明するための説明図である。図8A〜図8Bは、本実施形態に係る非線形光学結晶に設けられる光学薄膜について説明するための説明図である。図9A〜図9Bは、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニットの他の一例を模式的に示した模式図である。
(First embodiment)
<Configuration of optical parametric oscillator>
First, the configuration of the optical
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an example of the configuration of the optical parametric oscillator according to the present embodiment. 2A to 2B are schematic views schematically showing an example of the nonlinear optical crystal unit according to the present embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a refractive index ellipsoid in a nonlinear optical crystal. 4-5 is explanatory drawing for demonstrating the nonlinear optical crystal unit based on this embodiment. 6-7 is explanatory drawing for demonstrating the walk-off amount in a nonlinear optical crystal. 8A to 8B are explanatory views for explaining an optical thin film provided in the nonlinear optical crystal according to the present embodiment. 9A to 9B are schematic views schematically showing another example of the nonlinear optical crystal unit according to the present embodiment.
[光パラメトリック発振器10の全体構成について]
本実施形態に係る光パラメトリック発振器10は、図1に模式的に示したように、非線形光学結晶ユニット11と、共振器光学系と、を備える。共振器光学系は、図1に示したように、少なくとも2つの共振器ミラー13A,13Bと、ポンプ光入力カプラIC、ダイクロイックミラーDM、エンドミラーEM、シグナル光出力カプラOC等といった各種の光学素子と、から構成されている。また、共振器光学系には、これらの光学素子以外にも、各種のレンズやミラーやフィルタ等といった、公知の光学素子が設けられていても良い。
[Overall Configuration of Optical Parametric Oscillator 10]
The optical
光パラメトリック発振器10の内部へと導光された光は、少なくとも2つの共振器ミラー13A,13Bによって、これら共振器ミラー13A,13Bを結ぶ光軸上に集光される。その上で、非線形光学結晶ユニット11に設けられている複数の非線形光学結晶のうちの一つが、形成された光の集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される。
The light guided into the optical
ここで、光の集光状態のウェスト(waist)部とは、共振器ミラー13A,13Bによって形成される光の集光状態のうち、ビーム半径が最小となる位置(いわゆる、ビームウェスト(beam waist))を意味する。また、レーリー長(Rayleigh length)とは、ビームウェスト(ビーム半径W0)から、ビーム半径が20.5W0に拡がる位置までの光軸方向の距離を意味する。 Here, the waist part of the light condensing state is a position where the beam radius is minimum in the light condensing state formed by the resonator mirrors 13A and 13B (so-called beam waist). )). The Rayleigh length means the distance in the optical axis direction from the beam waist (beam radius W 0 ) to the position where the beam radius expands to 2 0.5 W 0 .
本実施形態に係る光パラメトリック発振器10のエンドミラーEMやシグナル光出力カプラOCには、それぞれ駆動部15が設けられている。
The end mirror EM and the signal light output coupler OC of the optical
また、非線形光学結晶ユニット11及び駆動部15を含む光パラメトリック発振器10の全体的な動作は、制御部17によって統括的に制御されている。
Further, the overall operation of the optical
未図示のレーザ光源から射出されたレーザ光は、ポンプ(pump)光(励起光)として、ポンプ光入力カプラICから光パラメトリック発振器10の内部へと導光される。その後、ポンプ光は、ダイクロイックミラーDM、共振器ミラー13A、非線形光学結晶ユニット11、共振器ミラー13B、エンドミラーEM、共振器ミラー13B、非線形光学結晶ユニット11、共振器ミラー13A、ダイクロイックミラーDM、ポンプ光入力カプラIC・・・という光路をたどる。かかる第1の光路が、ポンプ光を増幅するための第1の共振器として機能する。
Laser light emitted from a laser light source (not shown) is guided from the pump light input coupler IC to the inside of the optical
また、ポンプ光が非線形光学結晶ユニット11中の1つの非線形光学結晶を透過することで、シグナル(signal)光及びアイドラー(Idler)光という、励起光とは波長の異なる光が発生する。本実施形態に係る光パラメトリック発振器10は、シグナル光を外部に取り出して光源として利用することも可能であるし、アイドラー光を外部に取り出して光源として利用することも可能である。以下では、シグナル光を外部に取り出す場合を例に挙げて説明を行うものとする。
Further, when the pump light passes through one nonlinear optical crystal in the nonlinear
非線形光学結晶ユニット11中の非線形光学結晶から発生したシグナル光は、共振器ミラー13B、エンドミラーEM、共振器ミラー13B、非線形光学結晶ユニット11、共振器ミラー13A、ダイクロイックミラーDM、シグナル光出力カプラOC、ダイクロイックミラーDM、共振器ミラー13A、非線形光学結晶ユニット11・・・という光路をたどる。かかる第2の光路が、出力光(本説明では、シグナル光)を生成するとともに、出力光の強度を増幅する第2の共振器として機能する。
The signal light generated from the nonlinear optical crystal in the nonlinear
ここで、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11には、複数の非線形光学結晶が配設されており、制御部17による制御のもとで可動部103が駆動することで、ある一つの非線形光学結晶が光の集光状態の中へと配設される。非線形光学結晶を光の集光状態の中(より詳細には、ウェスト部のレーリー長内)へと配設することで、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、共振器の条件を安定に維持することが可能となる。この非線形光学結晶ユニット11の詳細な構成については、以下で改めて詳細に説明する。
Here, the nonlinear
また、共振器ミラー13A,13B(以下、まとめて共振器ミラー13とも称する。)、ポンプ光入力カプラIC、エンドミラーEM、シグナル光出力カプラOCについては、特に限定されるものではなく、公知のものを利用すればよい。また、ダイクロイックミラーDMは、ポンプ光及び出力光の双方に対して低ロスなものであれば、特に限定されるものではなく、公知のものを利用することが可能である。 Further, the resonator mirrors 13A and 13B (hereinafter collectively referred to as the resonator mirror 13), the pump light input coupler IC, the end mirror EM, and the signal light output coupler OC are not particularly limited, and are publicly known. You can use something. The dichroic mirror DM is not particularly limited as long as it has a low loss with respect to both the pump light and the output light, and a publicly known one can be used.
このように、本実施形態に係る光パラメトリック発振器10は、上記のような2つの光路を内部に有する、2軸光学系となっている。また、第1の光路に対応する第1の共振器と、第2の光路に対応する第2の共振器は、各共振器を構成する光学素子の一方の端部が、エンドミラーEMで共通であり、他方の端部が、第1の共振器の場合にはポンプ光入力カプラICであり、第2の共振器の場合にはシグナル光出力カプラOCである。
Thus, the optical
本実施形態に係る光パラメトリック発振器10は、このようなパンプレゾナント系を導入することによって、光パラメトリック発振器10の内部で、ポンプ光と、OPO(Optical Parametric Oscillator)光(より詳細には、2つの発振光のうち少なくとも1つ)とを共振させることが求められる。ここで、「共振」のためには、ポンプ光の光源であるレーザ(例えば、半導体パルスレーザ)の発振周期と完全に一致したタイミングで、それぞれの光が共振器内を周回するように、共振器長(すなわち、上記2種類の光路の光路長)を調整することが求められる(発振条件A)。
The optical
しかしながら、光パラメトリック発振器10は、後述するような非線形光学結晶を備えるため、結晶の色分散によって、光の波長に応じて光学的距離が変化してしまう。その結果、波長の異なるポンプ光及びOPO光がそれぞれ発振条件Aを満たすように、光路を別にした上記のような2軸光学系を導入することが有効となる。
However, since the optical
この2つの共振器の光路長を調整するために、第1の光路の一方の端部に位置するエンドミラーEMに対してサーボ機構等の駆動部15を設けるとともに、第2の光路のもう一方の端部に位置するシグナル光出力カプラOCに対してサーボ機構等の駆動部15を設ける。ここで、エンドミラーEM及びシグナル光出力カプラOCに設けられる駆動部15は、互いに独立して制御可能なようにする。このような駆動部15を設け、制御部17により駆動部15を制御させることで、第1の光路の光路長と、第2の光路の光路長とを、互いに独立して制御することが可能となる。
In order to adjust the optical path lengths of the two resonators, a
ここで、駆動部15による第1の光路の光路長の制御方法は、特に限定されるものではなく、例えば、適切な光路長を実現するエンドミラーEMの位置をテーブル等のデータ形態で記憶しておき、かかる位置を保持するようにエンドミラーEMの位置を制御してもよい。また、光パラメトリック発振器10からのポンプ光の反射光の強度を随時検出し、検出した反射光の強度に応じてエンドミラーEMの位置を制御する等といった、公知の制御方法を利用することも可能である。
Here, the control method of the optical path length of the first optical path by the
また、駆動部15による第2の光路の光路長の制御方法についても、特に限定されるものではなく、例えば、非線形光学結晶ごと(換言すれば、シグナル光の波長ごと)に適切な光路長を実現するシグナル光出力カプラOCの位置をテーブル等のデータ形態で記憶しておき、かかる位置を保持するようにシグナル光出力カプラOCの位置を制御してもよい。また、光パラメトリック発振器10の内部におけるシグナル光の強度を随時検出し、検出したシグナル光の強度に応じてシグナル光出力カプラOCの位置を制御する等といった、公知の制御方法を利用することも可能である。
Further, the method for controlling the optical path length of the second optical path by the driving
以上のような駆動部15は、特に限定されるものではなく、ボイスコイルモータやピエゾ素子等といった公知の駆動機構を利用することができる。
The
なお、上記では、第1の光路の光路長を、エンドミラーEMの位置を駆動部15により制御することで調整する場合について説明したが、エンドミラーEMを固定しておき、ポンプ光入力カプラICの位置を駆動部15により制御するようにしてもよい。
In the above description, the case where the optical path length of the first optical path is adjusted by controlling the position of the end mirror EM with the
制御部17は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等により実現されるユニットである。制御部17は、光パラメトリック発振器10の動作を全般的に統括する処理部であり、光パラメトリック発振器10を構成する様々なユニットの制御を実施する。例えば、制御部17は、ユーザ操作に応じて後述する非線形光学結晶ユニット11の可動部103を制御し、ユーザの所望するシグナル光波長を提供する非線形光学結晶を、光の集光状態の中へと移動させる。また、制御部17は、共振器光学系を構成する光学素子に設けられた駆動部15を制御して、ポンプ光及びシグナル光のそれぞれに適切な光路長を維持させる。
The
なお、制御部17は、光パラメトリック発振器10に接続されているパーソナルコンピュータや各種サーバ等の情報処理装置により実現されていてもよいし、光パラメトリック発振器10内に実装されるICチップや演算処理ボード等として実現されていてもよい。また、制御部17は、必要に応じて、光パラメトリック発振器10に接続される各種機器(例えば、レーザ光源や、顕微鏡ユニット等)の機能を更に制御することも可能である。
The
以上、図1を参照しながら、本実施形態に係る光パラメトリック発振器10の全体構成について説明した。
The overall configuration of the optical
なお、図1では、共振器光学系として、いわゆるBow tie型の光学配置を図示しているが、共振器光学系は図1に示した例に限定されるものではなく、いわゆるZ型の光学配置であってもよい。 In FIG. 1, a so-called Bowtie type optical arrangement is shown as the resonator optical system, but the resonator optical system is not limited to the example shown in FIG. It may be an arrangement.
[非線形光学結晶ユニット11の構成について]
続いて、図2〜図9Bを参照しながら、本実施形態に係る光パラメトリック発振器10が備える非線形光学結晶ユニット11の構成を、詳細に説明する。
[Configuration of Nonlinear Optical Crystal Unit 11]
Next, the configuration of the nonlinear
本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11は、図2A及び図2Bに模式的に示したように、複数の非線形光学結晶101と、可動部103と、を有している。
The nonlinear
非線形光学結晶101は、入射したポンプ光の波長を、角度位相整合法により異なる波長へと変換する結晶である。かかる非線形光学結晶101は、ポンプ光の波長に応じて、利用可能な結晶が決まっている。例えば、ポンプ光として青色光を利用する場合、非線形光学結晶101として、BBO(β−BaB2O4)、LBO(LiB3O5)、BiBO(BiB3O6)、LN(LiNbO3)、LT(LiTaO3)、KTP(KTiOPO4)等といった公知の青色光用の非線形光学結晶を利用することができる。また、ポンプ光として、青色光以外の光を用いる場合には、ポンプ光の波長に対応した公知の非線形光学結晶を用いればよい。
The nonlinear
可動部103は、所定の可動軸に基づいて稼働可能な部材である。可動部103の少なくとも1つの表面は、平坦面となるように加工されており、この平坦面上に複数の非線形光学結晶101が配設される。平坦面上への非線形光学結晶101の固定方法については、特に限定されるものではなく、公知の方法を利用することが可能である。また、可動部103の形状は、特に限定されるものではなく、複数の非線形光学結晶101を設置することが可能な形状であれば、多角形状であってもよいし、略円形状であってもよい。
The
以下では、便宜的に、可動部103が図2A及び図2Bに示したような直方体形状を有しているものとして、説明を行う。また、説明の都合上、レーザ光の進行方向と平行な方向をa軸とし、複数の非線形光学結晶101の配設方向(換言すれば、可動部103の長手方向)をb軸とし、可動部103の高さ方向をc軸とする。
Hereinafter, for the sake of convenience, description will be made assuming that the
図2A及び図2Bに示した例では、可動部103の可動軸は、b軸方向と平行となるように設定され、b軸方向に沿って複数の非線形光学結晶101が配設されている。従って、可動部103が可動軸であるb軸に沿ってスライドすることで、複数の非線形光学結晶101のうちの1つが選択され、レーザ光が入射することとなる。
In the example shown in FIGS. 2A and 2B, the movable axis of the
本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、複数の非線形光学結晶101のそれぞれは、非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面とし、かかる基準面が可動軸に対して位置決めされている。図2A及び図2Bに示した非線形光学結晶ユニット11の場合、b軸及びc軸で規定されるbc平面と、a軸及びc軸で規定されるac平面に平行な平面と、を2つの基準面としている。その上で、複数の非線形光学結晶101におけるこれらの基準面が、可動軸であるb軸に対して位置決めされている。
In the nonlinear
かかる非線形光学結晶101にポンプ光を透過させることで、ポンプ光とは波長の異なる出力光を得ることができる。なお、一般に、非線形光学結晶101により生成される出力光の波長は、非線形光学結晶の設置角度又は温度を制御することで切り替えることが可能である。本実施形態に係る非線形光学結晶101においては、非線形光学結晶に関する角度を制御することで、入射するポンプ光から、ポンプ光とは波長の異なる出力光を発生させる。以下、図3〜図7を参照しながら、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11における波長変換機構について、具体的に説明する。
By transmitting the pump light to the nonlinear
非線形光学結晶101は、複屈折性を有している結晶であり、かかる屈折率の異方性を示すために、図3に示したような屈折率楕円体(index ellipsoid)を考えることができる。ここで、図3において、kは、波数ベクトルであり、Dは、電束密度を表わすベクトルであり、Eは、電場を表わすベクトルであり、Sは、エネルギーの進行方向を表わすポインティングベクトルである。
The nonlinear
本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、非線形光学結晶の結晶方位の切り出し方向を複数の非線形光学結晶101のうち少なくとも2つの間で互いに相違させることで、非線形光学結晶101の結晶方位とポンプ光との相対的な角度関係を、複数の非線形光学結晶101のうち少なくとも2つの間で互いに変化させる。これにより、図2A、図2B及び図4に模式的に示したように、可動部103への設置角度が同じであっても、非線形光学結晶101のうち少なくとも2つの間で、屈折率楕円体の傾き度合いが互いに相違することとなる。その結果、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、非線形光学結晶101の基準面(図2Aにおけるbc平面)から測った位相整合角が、複数の非線形光学結晶101のうち少なくとも2つの間で互いに相違する。これにより、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、位相整合条件に基づいて、得られる出力光の波長を、複数の非線形光学結晶101のうち少なくとも2つの間で互いに相違させることができる。なお、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、非線形光学結晶101の基準面から測った位相整合角が、複数の非線形光学結晶101の全ての間で互いに相違することがより好ましい。これにより、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、位相整合条件に基づいて、得られる出力光の波長を、複数の非線形光学結晶101の全ての間で互いに相違させることができる。
In the nonlinear
また、図2A及び図2Bに模式的に示したように、それぞれの非線形光学結晶101の結晶長(a軸方向の長さ)は、非線形光学結晶101間で互いに等しくなるようにする。これにより、共振器のキャビティ長をある一定の長さに維持することができる。
Further, as schematically shown in FIGS. 2A and 2B, the crystal lengths (lengths in the a-axis direction) of the respective nonlinear
ここで、本実施形態に係る光パラメトリック発振器10では、図5に模式的に示したように、それぞれの非線形光学結晶101に集光されるポンプ光の集光角が、非線形光学結晶101の位相整合の許容角よりも大きくなるように、共振光学系が調整される。
Here, in the optical
従来の光パラメトリック発振器では、位相整合の許容角(角度許容幅)との兼ね合いから、強度の大きなポンプ光を用い、かつ、ポンプ光の集光角を許容角よりも狭くして、浅く集光することが行われてきた。かかる場合、集光角の狭さを補うために、非線形光学結晶の長さ(ポンプ光の光軸に沿った長さ)を長くすることで、変換効率を維持していた。しかしながら、非線形光学結晶の長さが長くなると、わずかな構造精度の誤差や、複数個の非線形光学結晶間のウォークオフの変化に起因する位置ズレで、ビームポインティングが変化してしまい、シグナル光の発振状態を再現させるのが困難になってしまう。 In the conventional optical parametric oscillator, pump light with high intensity is used in consideration of the phase matching allowable angle (angle allowable width), and the light collecting angle of the pump light is made narrower than the allowable angle to condense shallowly. Has been done. In such a case, the conversion efficiency is maintained by increasing the length of the nonlinear optical crystal (the length along the optical axis of the pump light) in order to compensate for the narrowness of the light collection angle. However, when the length of the nonlinear optical crystal is increased, the beam pointing changes due to a slight structural accuracy error or a positional shift caused by a change in the walk-off between a plurality of nonlinear optical crystals. It becomes difficult to reproduce the oscillation state.
一方、本実施形態に係る光パラメトリック発振器10では、従来とは逆に、ポンプ光の集光角を許容角よりも大きくなるようにする。これにより、非線形光学結晶101の結晶長を従来よりも短くすることが可能となり、より安定かつ効率的に、光パラメトリック発振を実現することが可能となる。
On the other hand, in the optical
以下、図6及び図7を参照しながら、ポンプ光の集光角を許容角よりも大きくすることにより得ることができる利点について、詳細に説明する。 Hereinafter, the advantages that can be obtained by making the collection angle of the pump light larger than the allowable angle will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.
先述のように、ポンプ光の波長を変換するために非線形光学結晶101の結晶方位の切り出し角度を変えると、結晶内部では、屈折率楕円体の向きが変化する。一方、非線形光学結晶101に入射するポンプ光の波数ベクトルkは、常に同じ方向に向いているとすると、波数ベクトルkに対する屈折率楕円体の向きの変化によって、切り出し角度が互いに異なる非線形光学結晶101において、ポインティングベクトルSの向きが変化する。従って、波数ベクトルkとポインティングベクトルSとのなす角として定義されるウォークオフ角φ(図3を参照。)の大きさは、非線形光学結晶101間で互いに相違するようになる。非線形光学結晶101の結晶長をLとし、ウォークオフ角をφ[rad]とすると、非線形光学結晶の末端でのウォークオフ量dは、d=L・φで表わされる。従って、非線形光学結晶101間でウォークオフ角φが異なると、結晶間で、ウォークオフ量dに相当するビームの位置ずれが生じることとなる。
As described above, when the cut-out angle of the crystal orientation of the nonlinear
いま、図6に模式的に示したように、結晶方向の切り出し角度の異なる2つの非線形光学結晶101があるとする。ウォークオフ角がφである非線形光学結晶Aにおいて、結晶長がL2であったとすると、a=L2におけるウォークオフ量d2=L2・φとなる。一方、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11のように、ポンプ光の集光角を許容角よりも大きくすると、非線形光学結晶101における光密度が増加し、結晶長を短くしても、安定した波長変換が実現できる。いま、非線形光学結晶Aの結晶長がL1(<L2)になったとすると、a=L1におけるウォークオフ量d1=L1・φとなり、従来の非線形光学結晶よりもウォークオフ量dを小さな値に抑制することができる。
Now, as schematically shown in FIG. 6, it is assumed that there are two nonlinear
一方、ウォークオフ角がφ’(>φ)である非線形光学結晶Bにおいて、結晶長がL2であったとすると、a=L2におけるウォークオフ量d2=L2・φ’となり、a=L1におけるウォークオフ量d1=L1・φ’となる。 On the other hand, in the nonlinear optical crystal B having a walk-off angle φ ′ (> φ), if the crystal length is L2, the walk-off amount d2 = L2 · φ ′ at a = L2 and the walk-off at a = L1. The quantity d1 = L1 · φ ′.
従来のように、非線形光学結晶の結晶長がL2である場合、a=L2における非線形光学結晶Aと非線形光学結晶Bとのビーム位置のズレ量は、ウォークオフ量dの変化分として表わすことができ、ビーム位置のズレ量Δd=|d2(A)−d2(B)|となる。一方、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、結晶長を短くすることが可能となるため、例えば図6に示したように結晶長をL1まで小さくできた場合、ビーム位置のズレ量Δd=|d1(A)−d1(B)|となる。その結果、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、非線形光学結晶101間でのビーム位置のズレ量Δdを、極めて小さな値まで抑制できる。これにより、たとえ位相整合の許容角やポンプ光のビーム半径が小さくなったとしても、各非線形光学結晶101間で、ビーム位置のズレ量Δdを抑制することが可能となる。
As in the prior art, when the crystal length of the nonlinear optical crystal is L2, the deviation of the beam position between the nonlinear optical crystal A and the nonlinear optical crystal B at a = L2 can be expressed as a change in the walk-off amount d. The beam position deviation amount Δd = | d2 (A) −d2 (B) |. On the other hand, in the nonlinear
ここで、共振器中でガウスビームが形成されている際に、上記のようなウォークオフに伴うビーム位置のズレが生じた場合を想定し、ズレ量がΔsである場合の2つのガウスビームの重なり積分の大きさを計算した。得られた結果を、図7に示した。 Here, it is assumed that when the Gaussian beam is formed in the resonator, a deviation of the beam position due to the walk-off as described above occurs, and the two Gaussian beams when the deviation amount is Δs. The magnitude of the overlap integral was calculated. The obtained results are shown in FIG.
図7左側に示したように、ガウスビームのビーム半径rは、ビーム強度が、中心0におけるビーム強度の1/e2(約13.5%)となる位置として規定される。いま、図7右側上段に示したように、Δs=r/2である場合には、重なり積分の大きさは約80%以上となり、シフト後のガウスビームは、シフト前のビーム位置とほぼ重なることがわかった。この結果は、Δs=r/2以下である場合には、波長変換が効率良く実現されることを意味している。
As shown on the left side of FIG. 7, the beam radius r of the Gaussian beam is defined as a position where the beam intensity is 1 / e 2 (about 13.5%) of the beam intensity at the
一方、図7右側下段に示したように、Δs=rである場合には、重なり積分の大きさは36%程度となり、ビームのモードが不安定となってしまうことがわかった。この結果は、Δs=r以上である場合には、波長変換の効率が低下することを意味している。 On the other hand, as shown in the lower right part of FIG. 7, when Δs = r, it was found that the size of the overlap integral is about 36%, and the beam mode becomes unstable. This result means that the efficiency of wavelength conversion decreases when Δs = r or more.
図7に示した結果から、非線形光学結晶間でのビーム位置のズレ量Δdをウェスト部のビーム半径rの半値よりも小さくすることで、ビームシフトはビーム直径の1/4まで抑制され、かつ、強度比で半分以上の光量がシフト前のビームパスに重なり合うことがわかる。従って、それぞれの非線形光学結晶101間において、Δd≦r/2とすることで、安定な共振状態が保持され、波長変換が可能となる。
From the results shown in FIG. 7, the beam shift is suppressed to ¼ of the beam diameter by making the deviation Δd of the beam position between the nonlinear optical crystals smaller than the half value of the beam radius r of the waist portion, and It can be seen that more than half of the intensity ratio overlaps the beam path before the shift. Therefore, by setting Δd ≦ r / 2 between the nonlinear
なお、実際には、ビームウェストが非線形光学結晶の結晶中心に位置した場合、結晶端面ではdefocusによりビーム半径は拡がることとなる。しかしながら、上記条件(Δd≦r/2)であれば、非線形光学結晶101の端面にビームウェストを位置させた場合であっても、シフト後のビームのパスはシフト前のパスに重なり合う。そのため、安定な共振状態を維持しつつ波長変換を実施することが可能となる。
Actually, when the beam waist is located at the crystal center of the nonlinear optical crystal, the beam radius is expanded by defocus at the crystal end face. However, under the above condition (Δd ≦ r / 2), even if the beam waist is positioned on the end face of the nonlinear
ここで、非線形光学結晶間でのビーム位置のズレ量Δdをポンプ光のビーム半径rの半値の10%以下とすることが、更に好ましい。ズレ量Δdをポンプ光のビーム半径rの半値の10%以下とすることで、更に波長変換効率を向上させることが可能となる。なお、ビーム位置のズレ量Δdの下限値は特に規定するものではなく、小さければ小さいほど良いことは言うまでもない。 Here, it is more preferable that the deviation Δd of the beam position between the nonlinear optical crystals is 10% or less of the half value of the beam radius r of the pump light. The wavelength conversion efficiency can be further improved by setting the amount of deviation Δd to 10% or less of the half value of the beam radius r of the pump light. Note that the lower limit value of the beam position deviation amount Δd is not particularly specified, and it is needless to say that the smaller the better, the smaller the lower limit value is.
本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11では、複数存在する非線形光学結晶101のうち、シグナル光が発振しにくい波長に対応する非線形光学結晶101について、まず、共振器光学系の調整を行って、安定的な光学系の条件を選択する。この際、それぞれの非線形光学結晶101がビームの集光位置に配設されるように、可動部103の可動条件を調整しておく。その上で、対極的な波長に対応する非線形光学結晶101において波長変換が実現するか否かを比較しつつ、共振器光学系の更なる調整を行っていく。具体的には、用いる非線形光学結晶101の種類や結晶長を決定した後に、発振しにくい波長について、まず、共振器光学系の調整を行う。その後、対極的な波長に対応する非線形光学結晶101において波長変換が実現されるように、共振器ミラー13A,13Bの鏡面の曲率を調整したり、共振器ミラー13A,13B間の距離を調整したりして、全ての非線形光学結晶101間において、Δd≦r/2となるように、共振器光学系の調整を行う。
In the nonlinear
以上のような光学系の調整を行うことで、それぞれの非線形光学結晶101は、ビームの集光位置に配設されるようになり、共振器の条件を安定に維持することが可能となる。また、非線形光学結晶101の許容角よりもポンプ光の集光角を大きくすることで、短い結晶長でビームの位置シフト量の変換分であるΔdを小さくし、各非線形光学結晶101が安定にシグナル光を発振可能な条件を実現することができる。更に、Δd≦r/2という条件を満足することで、可動部103を稼働させて非線形光学結晶101を交換した場合であっても、安定に発振状態を維持することができる。
By adjusting the optical system as described above, each nonlinear
なお、より安定した波長変換を実現するため、各非線形光学結晶101では、位置決めにおける可動部103への配設誤差に伴うビームの位置シフト量が、上記のようなウォークオフに伴うビームの位置シフト量の変化分Δdよりも小さくなることが好ましい。
In order to realize more stable wavelength conversion, in each nonlinear
以上、図3〜図7を参照しながら、本実施形態に係る非線形光学結晶ユニット11における波長変換機構について、具体的に説明した。
The wavelength conversion mechanism in the nonlinear
ここで、本実施形態に係る非線形光学結晶101では、効率のロスを最小限にとどめて発振閾値をより低下させるために、図8Aに模式的に示したように、反射防止膜として機能する光学薄膜111を形成することが好ましい。ここで、光学薄膜111の屈折率nや膜厚dLについては、各非線形光学結晶101に対応したシグナル光の波長に応じて、最適な条件を個別に設定する。
Here, in the nonlinear
また、かかる光学薄膜111は、図8Bに模式的に示したように、2つの薄膜111a,111bから構成されていてもよいし、3つ以上の薄膜から構成されていてもよい。
Further, as schematically shown in FIG. 8B, the optical
○可動部103の変形例
次に、図9A及び図9Bを参照しながら、本実施形態に係る可動部103の変形例について、簡単に説明する。
上記の説明では、矩形状の可動部103が可動軸に沿って平行移動することで、複数の非線形光学結晶101の入れ替えを実現する場合を例に挙げた。ここで、図2A及び図2Bに示した非線形光学結晶ユニット11において、c軸方向に沿って複数の非線形光学結晶11を配設し、可動軸をc軸方向と平行となるように設定してもよいことは、言うまでもない。また、可動部103の形状については、図2A及び図2Bに示したものに限定されるものではなく、図9Aに示したような円盤形状であってもよい。
Next, a modification of the
In the above description, the case where the replacement of the plurality of nonlinear
可動部103の形状が図9Aに示したような円盤形状である場合、可動部103の可動軸は、円盤の中心軸と同軸となるように設定される。この場合、可動部103が可動軸を中心に回転することにより、円盤の表面上に配設された複数の非線形光学結晶101の中の1つが、レーザ光の集光位置へと配設されることとなる。
When the shape of the
円盤表面上への非線形光学結晶101の固定方法については、特に限定されるものではない。しかしながら、より安定的に非線形光学結晶101を固定するために、図9Bに示したように可動部103に対して凹部105を設け、かかる凹部105に非線形光学結晶101をはめ込むことで非線形光学結晶101を固定することが好ましい。
The method for fixing the nonlinear
以上、図9A及び図9Bを参照しながら、本実施形態に係る可動部103の変形例について、簡単に説明した。
The modification examples of the
<光源ユニットの構成について>
続いて、図10〜図11Cを参照しながら、以上説明したような光パラメトリック発振器10を有する光源ユニットの構成について、簡単に説明する。
図10は、本実施形態に係る光パラメトリック発振器を有する光源ユニットの構成を模式的に示したブロック図である。図11A〜図11Cは、本実施形態に係る光源ユニットで用いられるレーザ光源の一例を模式的に示したブロック図である。
<About the configuration of the light source unit>
Next, the configuration of the light source unit having the optical
FIG. 10 is a block diagram schematically showing a configuration of a light source unit having the optical parametric oscillator according to the present embodiment. 11A to 11C are block diagrams schematically showing an example of a laser light source used in the light source unit according to the present embodiment.
以上説明したような光パラメトリック発振器10を利用して、光源ユニットを実現することが可能である。かかる光源ユニットは、図10に模式的に示したように、上記の光パラメトリック発振器10と、かかる光パラメトリック発振器10の前段に設けられたレーザ光源20と、を備える。かかる光源ユニット30では、レーザ光源20から射出された所定波長のポンプ光が、各種のレンズ、ミラー、フィルタ等といった光学素子(図示せず。)により光パラメトリック発振器10へと導光される。その後、光パラメトリック発振器10によって、ポンプ光とは異なる波長のシグナル光へと変換され、かかるシグナル光が光源ユニット30の外部へと取り出される。
A light source unit can be realized using the optical
ここで、レーザ光源20については、特に限定されるものではなく、光パラメトリック発振を実現可能なレーザパワーを有するものであれば、パルスレーザであっても、CWレーザであってもよい。また、レーザ光源20の種類についても特に限定されるものではなく、各種の固体レーザやガスレーザ等であってもよいし、各種の半導体レーザであってもよい。ただ、本実施形態に係る光パラメトリック発振器10は、より小さなレーザパワーであっても効率良くかつ安定に波長変換を行うことが可能であるため、レーザ光源20として半導体レーザを用いることで、光源ユニット30の小型化を実現可能である。
Here, the
また、かかるレーザ光源20には、レーザ光源20からのポンプ光の発振を制御するための制御ドライバ等が更に設けられていても良い。また、光パラメトリック発振器10の制御部17が、レーザ光源20の制御ドライバを兼ねていても良い。
Further, the
レーザ光源20として利用可能な半導体レーザの一例として、例えば図11A〜図11Cに示したような半導体レーザを用いることが可能である。
As an example of a semiconductor laser that can be used as the
図11Aは、レーザ光源部に適用可能な半導体レーザの一例である、半導体レーザと共振器とから構成される主発振器201を模式的に示したものである。レーザ光源20として用いられる主発振器201は、所定波長(例えば、波長405nm)のレーザ光を射出可能な半導体レーザユニット203と、半導体レーザユニット203から射出されたレーザ光を増幅させるための共振器部205と、から構成されている。
FIG. 11A schematically shows a
図11Bは、レーザ光源部に適用可能な半導体レーザの一例である、半導体レーザ及び共振器から構成される主発振器と、かかる主発振器からのレーザ光を増幅する光増幅器と、から構成される主発振器出力増幅器(Master Oscillator Power Amplifier:MOPA)を有する光源を、模式的に示したものである。かかる光源では、図11Aに示した主発振器201の後段に、射出されたレーザ光を更に増幅させるための光増幅器211が設けられている。光増幅器211としては、例えば、半導体光増幅器(Semiconductor Opical Amplifier:SOA)等を好適に用いることができる。
FIG. 11B is an example of a semiconductor laser applicable to the laser light source unit, and is a main oscillator composed of a semiconductor laser and a resonator, and an optical amplifier that amplifies laser light from the main oscillator. 1 schematically shows a light source having an oscillator output amplifier (MOPA). In such a light source, an
図11Cは、レーザ光源部に適用可能な半導体レーザの一例である、主発振器201と光増幅器211とビーム形状補正部213とを有する光源を、模式的に示したものである。かかる光源では、図11Bに示した光増幅器211の後段に、レーザ光のビーム形状を補正するためのビーム形状補正部213が設けられている。ビーム形状補正部213によりレーザ光のビーム形状を補正することにより、光パラメトリック発振器10における波長変換効率を更に向上させることが可能となる。
FIG. 11C schematically shows a light source having a
以上、図10〜図11Cを参照しながら、本実施形態に係る光パラメトリック発振器10を有する光源ユニット30の構成について、簡単に説明した。
The configuration of the
<顕微鏡の構成について>
続いて、図12を参照しながら、以上説明したような光パラメトリック発振器10を有する光源ユニット30を用いた顕微鏡の構成について、簡単に説明する。
図12は、本実施形態に係る光源ユニットを有する顕微鏡の一例を模式的に示したブロック図である。
<About the structure of the microscope>
Next, a configuration of a microscope using the
FIG. 12 is a block diagram schematically showing an example of a microscope having the light source unit according to the present embodiment.
以上説明したような光パラメトリック発振器10を有する光源ユニット30を用いて、顕微鏡を実現することが可能である。かかる顕微鏡は、図12に模式的に示したように、光パラメトリック発振器10及びレーザ光源20を有する光源ユニット30と、光源ユニット30から射出された照明光を観察対象物へと導光するとともに、観察対象物からの光を光検出部へと導光する顕微鏡光学系40と、を備える。
A microscope can be realized using the
光源ユニット30から射出されたシグナル光は、顕微鏡光学系40へと導光される。顕微鏡光学系40内では、レンズLやミラーMを介して、シグナル光がXY−ガルバノミラーXY−galまで導光され、かかるガルバノミラーにより、ステージ上に載置されたサンプル(観察対象物)への結像位置が制御される。
The signal light emitted from the
ガルバノミラーを経たシグナル光は、リレーレンズRL、ミラーM、ダイクロイックミラーDMを経て、対物レンズObjへと導光され、対物レンズObjを透過したシグナル光がステージ上に載置されたサンプルへと照射される。 The signal light that has passed through the galvanometer mirror is guided to the objective lens Obj through the relay lens RL, mirror M, and dichroic mirror DM, and the signal light that has passed through the objective lens Obj is irradiated onto the sample placed on the stage. Is done.
サンプルから出た光(例えば、サンプルとシグナル光とが相互作用することで発生する蛍光等)は、対物レンズObj、ダイクロイックミラーDM、レンズL、ノッチフィルタF等を経て、光検出器へと導光される。 Light emitted from the sample (for example, fluorescence generated by the interaction between the sample and signal light) is guided to the photodetector through the objective lens Obj, dichroic mirror DM, lens L, notch filter F, and the like. To be lighted.
ここで、顕微鏡光学系40に設けられる光検出器は、特に限定されるものではなく、観察対象とする光の種別に応じて、公知の光検出器の中から適宜選択すればよい。例えば、観察対象物から発生した蛍光を観察対象とする場合、かかる光検出器として、CCD(Charge−Coupled Device)や、光電子増倍管(PhotoMultiplier Tube:PMT)等といった各種の検出器を用いればよい。
Here, the photodetector provided in the microscope
このような構成の顕微鏡光学系40を光源ユニット30と組み合わせて用いることで、例えば多光子励起蛍光顕微鏡等といった各種の顕微鏡50を実現することが可能となる。
By using the microscope
<ハードウェア構成について>
次に、図13を参照しながら、本開示の実施形態に係る制御部17のハードウェア構成について、詳細に説明する。以下では、本開示の実施形態に係る制御部17が、パーソナルコンピュータや各種サーバ等といった情報処理装置で実現される場合を例に挙げて、そのハードウェア構成について詳細に説明する。図13は、本開示の実施形態に係る制御部17のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
<About hardware configuration>
Next, the hardware configuration of the
制御部17は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、制御部17は、更に、ホストバス907と、ブリッジ909と、外部バス911と、インターフェース913と、入力装置915と、出力装置917と、ストレージ装置919と、ドライブ921と、接続ポート923と、通信装置925とを備える。
The
CPU901は、演算処理装置および制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置919、またはリムーバブル記録媒体927に記録された各種プログラムに従って、制御部17内の動作全般またはその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるホストバス907により相互に接続されている。
The
ホストバス907は、ブリッジ909を介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バス911に接続されている。
The
入力装置915は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置915は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、制御部17の操作に対応した携帯電話やPDA等の外部接続機器929であってもよい。さらに、入力装置915は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。制御部17のユーザは、この入力装置915を操作することにより、制御部17に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
The
出力装置917は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置917は、例えば、制御部17が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、制御部17が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
The
ストレージ装置919は、制御部17の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置919は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置919は、CPU901が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種データなどを格納する。
The
ドライブ921は、記録媒体用リーダライタであり、制御部17に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ921は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体927に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ921は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体927に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体927は、例えば、DVDメディア、HD−DVDメディア、Blu−ray(登録商標)メディア等である。また、リムーバブル記録媒体927は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash:CF)、フラッシュメモリ、または、SDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体927は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)または電子機器等であってもよい。
The
接続ポート923は、機器を制御部17に直接接続するためのポートである。接続ポート923の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート等がある。接続ポート923の別の例として、RS−232Cポート、光オーディオ端子、HDMI(High−Definition Multimedia Interface)ポート等がある。この接続ポート923に外部接続機器929を接続することで、制御部17は、外部接続機器929から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器929に各種のデータを提供したりする。
The
通信装置925は、例えば、通信網931に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置925は、例えば、有線または無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、またはWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置925は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置925は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置925に接続される通信網931は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
The
以上、本開示の実施形態に係る制御部17の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
Heretofore, an example of a hardware configuration capable of realizing the function of the
次に、実施例を示しながら、本開示の実施形態に係る光パラメトリック発振器について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本開示の実施形態に係る光パラメトリック発振器のあくまでも一例にすぎず、本開示の実施形態に係る光パラメトリック発振器が以下の実施例に限定されるものではない。 Next, the optical parametric oscillator according to the embodiment of the present disclosure will be specifically described with reference to examples. Note that the following example is merely an example of the optical parametric oscillator according to the embodiment of the present disclosure, and the optical parametric oscillator according to the embodiment of the present disclosure is not limited to the following example.
<実施例1>
共振器光学系として、図14に示したZ型の配置を採用し、非線形光学結晶101としては、結晶長8mmのLBO(LiB3O5)結晶を用いた。
<Example 1>
A Z-type arrangement shown in FIG. 14 was adopted as the resonator optical system, and an LBO (LiB 3 O 5 ) crystal having a crystal length of 8 mm was used as the nonlinear
また、共振器ミラー13A,13Bとして使用した凹面鏡は、非線形光学結晶101上での集光角が8mrad程度になるように、曲率半径R=30mmとし、キャビティの構成検討を行った。ポンプ光の光源としては、図11Aに示した波長405nmのモードロック光源を用いた。
The concave mirrors used as the resonator mirrors 13A and 13B have a radius of curvature R = 30 mm so that the converging angle on the nonlinear
LBO結晶の1つを、900nmと740nmの波長の光を発振させる非線形光学結晶101Aとし(整合角30.4°)、もうひとつのLBO結晶を、1200nmと610nmの波長の光を発振させる非線形光学結晶101とした(整合角27.0°)。その上で、900nm及び1200nmの波長の光を共振するシグナル光として利用し、740nm及び610nmの波長の光をアイドラー光とした。
One LBO crystal is a nonlinear
上記のような整合角のLBO結晶の場合、ウォークオフ角は、16.1mrad及び15.0mradとなる。従って、ウォークオフによるビーム位置のズレ量Δdは、結晶長8mmの場合、9μmとなる。そこで、本実施例では、ウェスト部でのビーム半径の半値が13μmとなるように、共振器光学系を構成した。また、かかる共振器光学系において、ポンプ光の位相整合の許容角は、半値全幅で3mradである。 In the case of the LBO crystal having the matching angle as described above, the walk-off angles are 16.1 mrad and 15.0 mrad. Therefore, the deviation Δd of the beam position due to the walk-off is 9 μm when the crystal length is 8 mm. Therefore, in this embodiment, the resonator optical system is configured so that the half value of the beam radius at the waist is 13 μm. In this resonator optical system, the allowable angle for phase matching of the pump light is 3 mrad at full width at half maximum.
また、非線形光学結晶101Aと非線形光学結晶101Bとの入れ替えは、図9Aに示したような回転機構を利用して行った。
Further, the non-linear
このとき、2つの非線形光学結晶101A,101Bを回転機構により交換しても、それぞれ、波長900nm,1200nmのシグナル光で、安定な発振が確認された。
At this time, even when the two nonlinear
<実施例2>
共振器光学系として、図15に示したBow tie型の配置を採用し、非線形光学結晶101としては、結晶長3mmのLBO(LiB3O5)結晶を用いた。
<Example 2>
As the resonator optical system, the Bowtie type arrangement shown in FIG. 15 was adopted, and as the nonlinear
また、共振器ミラー13A,13Bとして使用した凹面鏡は、非線形光学結晶101上での集光角が10mrad程度になるように、曲率半径R=25mmとし、キャビティの構成検討を行った。また、ポンプ光の光源としては、図11Aに示した波長405nmのモードロック光源を用いた。
The concave mirrors used as the resonator mirrors 13A and 13B have a radius of curvature R = 25 mm so that the converging angle on the nonlinear
LBO結晶の1つを、820nmと800nmの波長の光を発振させる非線形光学結晶101Aとし(整合角30.4°)、もうひとつのLBO結晶を、1200nmと610nmの波長の光を発振させる非線形光学結晶101とした(整合角27.0°)。その上で、820nm及び1200nmの波長の光を共振するシグナル光として利用し、800nm及び610nmの波長の光をアイドラー光とした。
One LBO crystal is a nonlinear
上記のような整合角のLBO結晶の場合、ウォークオフ角は、16.2mrad及び15.0mradとなる。従って、ウォークオフによるビーム位置のズレ量Δdは、結晶長3mmの場合、4μmとなる。そこで、本実施例では、ウェスト部でのビーム半径の半値が11μmとなるように、共振器光学系を構成した。また、かかる共振器光学系において、ポンプ光の位相整合の許容角は、半値全幅で、4mradである。 In the case of the LBO crystal having the matching angle as described above, the walk-off angles are 16.2 mrad and 15.0 mrad. Accordingly, the deviation Δd of the beam position due to the walk-off is 4 μm when the crystal length is 3 mm. Therefore, in this embodiment, the resonator optical system is configured so that the half value of the beam radius at the waist is 11 μm. In this resonator optical system, the allowable angle for phase matching of the pump light is 4 mrad at full width at half maximum.
また、非線形光学結晶101Aと非線形光学結晶101Bとの入れ替えは、図2Aに示したようなスライド機構を利用して行った。
The non-linear
なお、本実施例では、それぞれの非線形光学結晶101A,101Bに、3層の光学反射防止膜を形成し、その薄膜の屈折率と膜厚との組み合わせが、結晶間において互いに異なるようにした。
In this example, three layers of optical antireflection films were formed on the respective nonlinear
このとき、2つの非線形光学結晶101A,101Bをスライド機構により交換しても、それぞれ、波長820nm,1200nmのシグナル光で、安定な発振が確認された。
At this time, even when the two nonlinear
<実施例3>
共振器光学系として、図14に示したZ型の配置を採用し、非線形光学結晶101としては、結晶長5mmのBBO(β−BaB2O4)結晶を用いた。
<Example 3>
A Z-type arrangement shown in FIG. 14 was adopted as the resonator optical system, and a BBO (β-BaB 2 O 4 ) crystal having a crystal length of 5 mm was used as the nonlinear
また、共振器ミラー13A,13Bとして使用した凹面鏡は、非線形光学結晶101上での集光角が8mrad程度になるように、曲率半径R=30mmとし、キャビティの構成検討を行った。また、ポンプ光の光源としては、図11Aに示した波長405nmのモードロック光源を用いた。
The concave mirrors used as the resonator mirrors 13A and 13B have a radius of curvature R = 30 mm so that the converging angle on the nonlinear
LBO結晶の1つを、900nmと740nmの波長の光を発振させる非線形光学結晶101Aとし(整合角28.7°)、もうひとつのLBO結晶を、1100nmと640nmの波長の光を発振させる非線形光学結晶101とした(整合角27.9°)。その上で、900nm及び1200nmの波長の光を共振するシグナル光として利用し、740nm及び640nmの波長の光をアイドラー光とした。
One of the LBO crystals is a nonlinear
上記のような整合角のBBO結晶の場合、ウォークオフ角は67.3mrad及び66.2mradとなる。従って、ウォークオフによるビーム位置のズレ量Δdは、結晶長5mmの場合、6μmとなる。そこで、本実施例では、ウェスト部でのビーム半径の半値が13μmになるように、共振器光学系を構成した。また、かかる共振器光学系において、ポンプ光の位相整合の許容角は、半値全幅で、0.8mradである。 In the case of the BBO crystal having the matching angle as described above, the walk-off angles are 67.3 mrad and 66.2 mrad. Accordingly, the deviation Δd of the beam position due to the walk-off is 6 μm when the crystal length is 5 mm. Therefore, in this embodiment, the resonator optical system is configured so that the half value of the beam radius at the waist is 13 μm. In this resonator optical system, the allowable angle for phase matching of the pump light is 0.8 mrad at full width at half maximum.
また、非線形光学結晶101Aと非線形光学結晶101Bとの入れ替えは、図9Aに示したような回転機構を利用して行った。
Further, the non-linear
このとき、2つの非線形光学結晶101A,101Bを回転機構により交換しても、それぞれ、波長900nm,1100nmのシグナル光で、安定な発振が確認された。
At this time, even when the two nonlinear
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the technical scope of the present disclosure is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field of the present disclosure can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that it belongs to the technical scope of the present disclosure.
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。 Further, the effects described in the present specification are merely illustrative or exemplary and are not limited. That is, the technology according to the present disclosure can exhibit other effects that are apparent to those skilled in the art from the description of the present specification in addition to or instead of the above effects.
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
入射したポンプ光の波長を角度位相整合法により異なる波長へと変換する非線形光学結晶が複数配設された非線形光学結晶ユニットと、
光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、
を備え、
前記非線形光学結晶ユニットは、
複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、
それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、
それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、
前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器。
(2)
前記それぞれの非線形光学結晶での集光位置における前記ポンプ光のビーム半径の半値が、当該それぞれの非線形光学結晶の間での、結晶全長分で生じるウォークオフに伴うビームの位置シフト量の変化分よりも大きい、(1)に記載の光パラメトリック発振器。
(3)
前記ビームの位置シフト量の変化分は、前記ポンプ光のビーム半径の半値の10%以下である、(2)に記載の光パラメトリック発振器。
(4)
前記非線形光学結晶に集光される前記ポンプ光の集光角が、当該非線形光学結晶の位相整合の角度許容半値幅よりも大きい、(1)〜(3)の何れか1つに記載の光パラメトリック発振器。
(5)
前記それぞれの非線形光学結晶の端面には、少なくとも1層の光学薄膜が形成されており、
当該光学薄膜の屈折率及び膜厚の組み合わせが、前記それぞれの非線形光学結晶の間で互いに異なる、(1)〜(4)の何れか1つに記載の光パラメトリック発振器。
(6)
前記それぞれの非線形光学結晶について、前記位置決めにおける前記可動部への配設誤差に伴うビームの位置シフト量は、前記ビームの位置シフト量の変化分よりも小さい、(2)〜(5)の何れか1つに記載の光パラメトリック発振器。
(7)
前記可動部は、前記可動軸に沿った平行移動を実現するスライド機構、又は、前記可動軸を中心とする回転を実現する回転機構を備える、(1)〜(6)の何れか1つに記載の光パラメトリック発振器。
(8)
入射したポンプ光の波長を角度位相整合法により異なる波長へと変換する非線形光学結晶が複数配設された非線形光学結晶ユニットと、
光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、
を有し、
前記非線形光学結晶ユニットは、
複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、
それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、
それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、
前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器と、
前記光パラメトリック発振器に対して、所定波長のポンプ光を射出するレーザ光源と、
を備える、光源ユニット。
(9)
前記レーザ光源は、半導体レーザ及び共振器から構成される主発振器と、当該主発振器からのレーザ光を増幅する光増幅器と、から構成される主発振器出力増幅器(Master Oscillator Power Amplifier:MOPA)を有する光源である、(8)に記載の光源ユニット。
(10)
入射したポンプ光の波長を角度位相整合法により異なる波長へと変換する非線形光学結晶が複数配設された非線形光学結晶ユニットと、
光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、
を有し、
前記非線形光学結晶ユニットは、
複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、
それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、
それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、
前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器と、
前記光パラメトリック発振器に対して、所定波長のポンプ光を射出するレーザ光源と、
を有する光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出された照明光を観察対象物へと導光するとともに、当該観察対象物からの光を光検出部へと導光する顕微鏡光学系と、
を備える、顕微鏡。
The following configurations also belong to the technical scope of the present disclosure.
(1)
A nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of the incident pump light into different wavelengths by the angle phase matching method are disposed;
At least two resonator mirrors forming a light collection state;
With
The nonlinear optical crystal unit is:
Each of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed with respect to a movable portion that operates based on a predetermined movable axis,
With at least two crystal planes of each of the nonlinear optical crystals as reference planes, the reference planes are positioned with respect to the movable shaft,
A phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is different between at least two of the plurality of nonlinear optical crystals;
An optical parametric oscillator in which one of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed within the Rayleigh length of the waist portion in the condensed state by moving the movable portion.
(2)
The half value of the beam radius of the pump light at the condensing position in each nonlinear optical crystal is the amount of change in the position shift amount of the beam accompanying the walk-off that occurs in the entire crystal length between the respective nonlinear optical crystals. The optical parametric oscillator according to (1), which is larger than.
(3)
The optical parametric oscillator according to (2), wherein a change amount of the beam position shift amount is 10% or less of a half value of a beam radius of the pump light.
(4)
The light according to any one of (1) to (3), wherein a condensing angle of the pump light condensed on the nonlinear optical crystal is larger than an angle allowable half-value width of phase matching of the nonlinear optical crystal. Parametric oscillator.
(5)
At least one optical thin film is formed on the end face of each nonlinear optical crystal,
The optical parametric oscillator according to any one of (1) to (4), wherein a combination of a refractive index and a film thickness of the optical thin film is different between the respective nonlinear optical crystals.
(6)
With respect to each of the nonlinear optical crystals, the beam position shift amount due to the positioning error in the movable part in the positioning is smaller than the change in the beam position shift amount, any one of (2) to (5) An optical parametric oscillator according to
(7)
The movable portion includes any one of (1) to (6) including a slide mechanism that realizes parallel movement along the movable axis, or a rotation mechanism that realizes rotation around the movable axis. The optical parametric oscillator described.
(8)
A nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of the incident pump light into different wavelengths by the angle phase matching method are disposed;
At least two resonator mirrors forming a light collection state;
Have
The nonlinear optical crystal unit is:
Each of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed with respect to a movable portion that operates based on a predetermined movable axis,
With at least two crystal planes of each of the nonlinear optical crystals as reference planes, the reference planes are positioned with respect to the movable shaft,
A phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is different between at least two of the plurality of nonlinear optical crystals;
An optical parametric oscillator in which one of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed within the Rayleigh length of the waist portion in the condensed state by moving the movable portion;
A laser light source for emitting pump light of a predetermined wavelength to the optical parametric oscillator;
A light source unit.
(9)
The laser light source includes a master oscillator composed of a semiconductor laser and a resonator, and an optical amplifier that amplifies the laser light from the master oscillator, and a master oscillator power amplifier (MOPA). The light source unit according to (8), which is a light source.
(10)
A nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of the incident pump light into different wavelengths by the angle phase matching method are disposed;
At least two resonator mirrors forming a light collection state;
Have
The nonlinear optical crystal unit is:
Each of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed with respect to a movable portion that operates based on a predetermined movable axis,
With at least two crystal planes of each of the nonlinear optical crystals as reference planes, the reference planes are positioned with respect to the movable shaft,
A phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is different between at least two of the plurality of nonlinear optical crystals;
An optical parametric oscillator in which one of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed within the Rayleigh length of the waist portion in the condensed state by moving the movable portion;
A laser light source for emitting pump light of a predetermined wavelength to the optical parametric oscillator;
A light source unit having
A microscope optical system that guides the illumination light emitted from the light source unit to the observation object, and guides the light from the observation object to the light detection unit,
A microscope.
10 光パラメトリック発振器
11 非線形光学結晶ユニット
13 共振器ミラー
15 駆動部
17 制御部
20 レーザ光源
30 光源ユニット
40 顕微鏡光学系
50 顕微鏡
101 非線形光学結晶
103 可動部
105 凹部
111 光学薄膜
DESCRIPTION OF
Claims (10)
光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、
を備え、
前記非線形光学結晶ユニットは、
複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、
それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、
それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、
前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器。 A nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of the incident pump light into different wavelengths by the angle phase matching method are disposed;
At least two resonator mirrors forming a light collection state;
With
The nonlinear optical crystal unit is:
Each of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed with respect to a movable portion that operates based on a predetermined movable axis,
With at least two crystal planes of each of the nonlinear optical crystals as reference planes, the reference planes are positioned with respect to the movable shaft,
A phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is different between at least two of the plurality of nonlinear optical crystals;
An optical parametric oscillator in which one of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed within the Rayleigh length of the waist portion in the condensed state by moving the movable portion.
当該光学薄膜の屈折率及び膜厚の組み合わせが、前記それぞれの非線形光学結晶の間で互いに異なる、請求項1に記載の光パラメトリック発振器。 At least one optical thin film is formed on the end face of each nonlinear optical crystal,
The optical parametric oscillator according to claim 1, wherein a combination of the refractive index and the film thickness of the optical thin film is different between the respective nonlinear optical crystals.
光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、
を有し、
前記非線形光学結晶ユニットは、
複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、
それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、
それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、
前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器と、
前記光パラメトリック発振器に対して、所定波長のポンプ光を射出するレーザ光源と、
を備える、光源ユニット。 A nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of the incident pump light into different wavelengths by the angle phase matching method are disposed;
At least two resonator mirrors forming a light collection state;
Have
The nonlinear optical crystal unit is:
Each of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed with respect to a movable portion that operates based on a predetermined movable axis,
With at least two crystal planes of each of the nonlinear optical crystals as reference planes, the reference planes are positioned with respect to the movable shaft,
A phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is different between at least two of the plurality of nonlinear optical crystals;
An optical parametric oscillator in which one of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed within the Rayleigh length of the waist portion in the condensed state by moving the movable portion;
A laser light source for emitting pump light of a predetermined wavelength to the optical parametric oscillator;
A light source unit.
光の集光状態を形成する少なくとも2つの共振器ミラーと、
を有し、
前記非線形光学結晶ユニットは、
複数の前記非線形光学結晶のそれぞれが、所定の可動軸に基づいて稼働する可動部に対して配設され、
それぞれの前記非線形光学結晶の少なくとも2面以上の結晶面を基準面として、当該基準面が、前記可動軸に対して位置決めされており、
それぞれの前記非線形光学結晶の前記基準面から測った位相整合角が、前記複数の非線形光学結晶のうち少なくとも2つの間で互いに異なっており、
前記可動部が可動することで、複数の前記非線形光学結晶のうちの1つが前記集光状態のウェスト部のレーリー長内に配設される、光パラメトリック発振器と、
前記光パラメトリック発振器に対して、所定波長のポンプ光を射出するレーザ光源と、
を有する光源ユニットと、
前記光源ユニットから射出された照明光を観察対象物へと導光するとともに、当該観察対象物からの光を光検出部へと導光する顕微鏡光学系と、
を備える、顕微鏡。
A nonlinear optical crystal unit in which a plurality of nonlinear optical crystals that convert the wavelength of the incident pump light into different wavelengths by the angle phase matching method are disposed;
At least two resonator mirrors forming a light collection state;
Have
The nonlinear optical crystal unit is:
Each of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed with respect to a movable portion that operates based on a predetermined movable axis,
With at least two crystal planes of each of the nonlinear optical crystals as reference planes, the reference planes are positioned with respect to the movable shaft,
A phase matching angle measured from the reference plane of each of the nonlinear optical crystals is different between at least two of the plurality of nonlinear optical crystals;
An optical parametric oscillator in which one of the plurality of nonlinear optical crystals is disposed within the Rayleigh length of the waist portion in the condensed state by moving the movable portion;
A laser light source for emitting pump light of a predetermined wavelength to the optical parametric oscillator;
A light source unit having
A microscope optical system that guides the illumination light emitted from the light source unit to the observation object, and guides the light from the observation object to the light detection unit,
A microscope.
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014178831A Pending JP2016053616A (en) | 2014-09-03 | 2014-09-03 | Optical parametric oscillator, light source unit, and microscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016053616A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109188667A (en) * | 2018-08-10 | 2019-01-11 | 国家纳米科学中心 | Multi-beam array multi-photon rescanning microscopic imaging device |
JP2020521173A (en) * | 2017-05-23 | 2020-07-16 | エム スクエアード レーザーズ リミテッドM Squared Lasers Limited | Nonlinear crystal |
-
2014
- 2014-09-03 JP JP2014178831A patent/JP2016053616A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020521173A (en) * | 2017-05-23 | 2020-07-16 | エム スクエアード レーザーズ リミテッドM Squared Lasers Limited | Nonlinear crystal |
CN109188667A (en) * | 2018-08-10 | 2019-01-11 | 国家纳米科学中心 | Multi-beam array multi-photon rescanning microscopic imaging device |
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