JP2501302B2 - レ―ザ―装置および方法 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3542—Multipass arrangements, i.e. arrangements to make light pass multiple times through the same element, e.g. using an enhancement cavity
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は周波数二倍あるいは和周
波混合により光を発生させるレーザー装置に関する。
波混合により光を発生させるレーザー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ダイオード・レーザーは光データ
記憶装置、レーザー印刷、生化学分析等の用途に有用な
技術である。１例として赤外線に近い範囲（波長750ー86
0nm）のレーザー光を発生するヒ化ガリウムアルミニウ
ム（galliumーaluminumーarsenide:GaAlAs）ダイオード・
レーザーがある。光データ記憶装置ではレーザー・ダイ
オードからの光が光ディスク上の点即ちスポットに焦点
が合わせられ、データが１ビットずつ記憶される。スポ
ットの大きさは約λ／（２＊(N.A.)）である。λは光の
波長を、(N.A.)は焦点レンズの開口数を表す。代表的な
装置では、(N.A.)は約0.5であり、その結果のスポット
の大きさは直径約800nmである。
記憶装置、レーザー印刷、生化学分析等の用途に有用な
技術である。１例として赤外線に近い範囲（波長750ー86
0nm）のレーザー光を発生するヒ化ガリウムアルミニウ
ム（galliumーaluminumーarsenide:GaAlAs）ダイオード・
レーザーがある。光データ記憶装置ではレーザー・ダイ
オードからの光が光ディスク上の点即ちスポットに焦点
が合わせられ、データが１ビットずつ記憶される。スポ
ットの大きさは約λ／（２＊(N.A.)）である。λは光の
波長を、(N.A.)は焦点レンズの開口数を表す。代表的な
装置では、(N.A.)は約0.5であり、その結果のスポット
の大きさは直径約800nmである。
【０００３】レーザー光の波長が半分になり、従ってス
ポットの直径を半分にすることができれば、光ディスク
の記憶密度は４倍にすることができる。しかし、現在、
青の波長範囲（波長430nm）の光を発生するレーザー・
ダイオードは存在しない。
ポットの直径を半分にすることができれば、光ディスク
の記憶密度は４倍にすることができる。しかし、現在、
青の波長範囲（波長430nm）の光を発生するレーザー・
ダイオードは存在しない。
【０００４】光をより高い周波数（より短い波長）に変
換する１つの技術に第二調波発生と呼ばれるものがあ
る。第１の周波数のレーザー光を非線形結晶（例えばニ
オブ酸塩カリウム:KNbO3）に通すと、第二調波レーザー
光を発生する。即ち、非線形結晶に入射したもとのレー
ザー光の２倍の周波数の光線になる。第二調波発生の技
術については、チャン、および、ガンターによる論文が
ある（M.K.Chun, et al., Applied Physics Letters,
Vol.55, p.218, July 17, 1989; P.Gunter, etal., A
pplied Physics Letters, Vol.35, p.461, September 1
5, 1979）。
換する１つの技術に第二調波発生と呼ばれるものがあ
る。第１の周波数のレーザー光を非線形結晶（例えばニ
オブ酸塩カリウム:KNbO3）に通すと、第二調波レーザー
光を発生する。即ち、非線形結晶に入射したもとのレー
ザー光の２倍の周波数の光線になる。第二調波発生の技
術については、チャン、および、ガンターによる論文が
ある（M.K.Chun, et al., Applied Physics Letters,
Vol.55, p.218, July 17, 1989; P.Gunter, etal., A
pplied Physics Letters, Vol.35, p.461, September 1
5, 1979）。
【０００５】しかし、ダイオード・レーザーの出力は低
いので、有用で効率の良いレーザー装置を作成するため
には、第二調波発生の効率を高める技術が必要である。
いので、有用で効率の良いレーザー装置を作成するため
には、第二調波発生の効率を高める技術が必要である。
【０００６】第二調波発生器の効率を上げる１つの方法
として非線形結晶の周囲に光共振器または空洞を置く方
法がある。共振器の内の結晶を通して光が前後に反射さ
れ、相当の量の青光が発生する。この方法は、はじめに
アシュキンらによって提案され実証されたものである
（Ashkin, et al., IEEE Journal of Quantum Electron
ics, Vol.QEー2, p.109, 1966）。他の方法例にゴールド
バーグ、および、ベアによるものがある（Goldberg,et
al., Applied Physics Letters, Vol.55, p.218,1989;
Baer,et al., Conference on Lasers and ElectroーOpti
cs, Paper THM5,1989）。ニオブ酸塩カリウムのような
非線形結晶が入っている立ち上がり空洞を使用して、Ga
AlAsダイオード・レーザーを２倍の周波数にすることに
よって、簡単で小型のレーザー装置を設計することが可
能になる。立ち上がりが起こるためには、外部空洞共振
周波数がダイオード・レーザーの周波数に合致する必要
がある。従来技術にはこの周波数合致を達成するいくつ
かの技術がある（Dixon, etal., Optics Letters, Vol.
14, p.731,1989; R.W.Drever, et al.,Applied Physics
B, Vol.31, p.97,1983; W.J.Kozlovsky, et al.,IEEE
Journal of QuantumElectornics, Vol.24, p.913,198
8）。
として非線形結晶の周囲に光共振器または空洞を置く方
法がある。共振器の内の結晶を通して光が前後に反射さ
れ、相当の量の青光が発生する。この方法は、はじめに
アシュキンらによって提案され実証されたものである
（Ashkin, et al., IEEE Journal of Quantum Electron
ics, Vol.QEー2, p.109, 1966）。他の方法例にゴールド
バーグ、および、ベアによるものがある（Goldberg,et
al., Applied Physics Letters, Vol.55, p.218,1989;
Baer,et al., Conference on Lasers and ElectroーOpti
cs, Paper THM5,1989）。ニオブ酸塩カリウムのような
非線形結晶が入っている立ち上がり空洞を使用して、Ga
AlAsダイオード・レーザーを２倍の周波数にすることに
よって、簡単で小型のレーザー装置を設計することが可
能になる。立ち上がりが起こるためには、外部空洞共振
周波数がダイオード・レーザーの周波数に合致する必要
がある。従来技術にはこの周波数合致を達成するいくつ
かの技術がある（Dixon, etal., Optics Letters, Vol.
14, p.731,1989; R.W.Drever, et al.,Applied Physics
B, Vol.31, p.97,1983; W.J.Kozlovsky, et al.,IEEE
Journal of QuantumElectornics, Vol.24, p.913,198
8）。
【０００７】いままでは、非線形結晶であるニオブ酸塩
カリウムが、GaAlAsレーザー・ダイオードの周波数を共
振させて２倍にするために使用されてきた。ニオブ酸塩
カリウムは、GaAlAsレーザー・ダイオードの波長での第
二調波発生の位相整合を行うのに大きな非線形係数と十
分な複屈折を持っている。しかし、この位相整合は結晶
の温度に極めて敏感であり、第二調波発生の効率を維持
するためにはこの温度を正確に制御する必要がある。
カリウムが、GaAlAsレーザー・ダイオードの周波数を共
振させて２倍にするために使用されてきた。ニオブ酸塩
カリウムは、GaAlAsレーザー・ダイオードの波長での第
二調波発生の位相整合を行うのに大きな非線形係数と十
分な複屈折を持っている。しかし、この位相整合は結晶
の温度に極めて敏感であり、第二調波発生の効率を維持
するためにはこの温度を正確に制御する必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ニオブ酸塩カリウム以
外の非線形結晶が、半導体レーザー・ダイオードをより
高周波に変換することによる青／緑光発生に好都合な位
相整合特性を持っていることが実証されている。特に、
リン酸カリウムチタニル（potassium titanyl phosphat
e: KTiOPO4）（以下KTPと略す）は、990nm 引張層ヒ化
インジウム・ガリウム（InGaAs）レーザー・ダイオード
の第二調波発生に使用することができ（例えば W.P.Ris
k, et al., Applied Physics Letters, Vol.55, No.12,
p.1179、および、米国特許5,060,233）、この用途にお
いては広い温度公差を持つことが実証されている。同様
に、994nm以下の波長のKTP（例えば J.C.Baumert,et a
l.,Applied Physics Letters, Vol.51, p.2191,1987、
および米国特許4,791,631）と、GaAlAsレーザーとInGaA
sレーザーの組み合わせにより供給できる994nm以上の波
長との和周波混合を使用して、450nmと500nmの間の青／
緑波長を発生させることができる。
外の非線形結晶が、半導体レーザー・ダイオードをより
高周波に変換することによる青／緑光発生に好都合な位
相整合特性を持っていることが実証されている。特に、
リン酸カリウムチタニル（potassium titanyl phosphat
e: KTiOPO4）（以下KTPと略す）は、990nm 引張層ヒ化
インジウム・ガリウム（InGaAs）レーザー・ダイオード
の第二調波発生に使用することができ（例えば W.P.Ris
k, et al., Applied Physics Letters, Vol.55, No.12,
p.1179、および、米国特許5,060,233）、この用途にお
いては広い温度公差を持つことが実証されている。同様
に、994nm以下の波長のKTP（例えば J.C.Baumert,et a
l.,Applied Physics Letters, Vol.51, p.2191,1987、
および米国特許4,791,631）と、GaAlAsレーザーとInGaA
sレーザーの組み合わせにより供給できる994nm以上の波
長との和周波混合を使用して、450nmと500nmの間の青／
緑波長を発生させることができる。
【０００９】上述のKTPを使う非線形のプロセスでは、
その効率を上げるために、直交するように偏光された２
つの赤外光波を必要とする。このような相互作用はタイ
プＩＩ非線形相互作用として知られている。これは、た
だ１つの偏光が必要な（即ちタイプＩ非線形相互作用）
KNbO3 を使う第二調波発生の場合と対比をなす。従っ
て、タイプＩＩ非線形相互作用の効率を向上させるため
には、同一あるいは異なる波長で、直交するように偏光
された２つの光波が同時に共振することが必要である。
その効率を上げるために、直交するように偏光された２
つの赤外光波を必要とする。このような相互作用はタイ
プＩＩ非線形相互作用として知られている。これは、た
だ１つの偏光が必要な（即ちタイプＩ非線形相互作用）
KNbO3 を使う第二調波発生の場合と対比をなす。従っ
て、タイプＩＩ非線形相互作用の効率を向上させるため
には、同一あるいは異なる波長で、直交するように偏光
された２つの光波が同時に共振することが必要である。
【００１０】光学的共振器の例には下記がある。米国特
許5,038,352、米国特許5,077,748、米国特許5,111,46
8、日本特許出願04ー15976、日本特許出願03ー234073、日
本特許出願03ー256383、日本特許出願04ー15969、欧州特
許出願429319、 ドイツ特許出願DE4116550。
許5,038,352、米国特許5,077,748、米国特許5,111,46
8、日本特許出願04ー15976、日本特許出願03ー234073、日
本特許出願03ー256383、日本特許出願04ー15969、欧州特
許出願429319、 ドイツ特許出願DE4116550。
【００１１】モノリシック共振器は反射表面を持ち、共
振する光波が非線形結晶から離れ去ることのないように
非線形結晶に一体型に形成される。これは効率、安定、
小型化等の理由から望ましい。タイプＩの非線形プロセ
スでの望ましい構成は３面の光線進路を持つ三角リング
共振器である。本発明でも使うように、リング共振器
は、少なくとも３つの線分を持つ閉じた光線進路の共振
器である。
振する光波が非線形結晶から離れ去ることのないように
非線形結晶に一体型に形成される。これは効率、安定、
小型化等の理由から望ましい。タイプＩの非線形プロセ
スでの望ましい構成は３面の光線進路を持つ三角リング
共振器である。本発明でも使うように、リング共振器
は、少なくとも３つの線分を持つ閉じた光線進路の共振
器である。
【００１２】タイプＩＩ非線形プロセスを行うのに、モ
ノリシック・リング共振器を使うのは、二重反射の現象
があるために難しい。二重反射により、異なる直交偏光
を持つ光線が異なる角度で反射する。このため、異なる
直交成分を共振器の中の同一光線進路の周囲に向けるこ
とが難しい。米国特許5,095,491には、タイプＩＩ非線
形プロセスを行うことができるリング共振器の記載があ
る。共振器の反射器が結晶の軸線に左右対称になるよう
に配置され、従って、光が二重反射しない。しかし、こ
のリング共振器は２つの出力があり、それぞれの光の力
が小さくなっている。さらに、共振器の鏡からの残余の
青反射がデバイスからの全出力に作用する。従って、こ
の二重反射と出力の問題を解決し、１つの光線で高い効
率で第二調波発生光を作れるリング共振器が求められ
る。
ノリシック・リング共振器を使うのは、二重反射の現象
があるために難しい。二重反射により、異なる直交偏光
を持つ光線が異なる角度で反射する。このため、異なる
直交成分を共振器の中の同一光線進路の周囲に向けるこ
とが難しい。米国特許5,095,491には、タイプＩＩ非線
形プロセスを行うことができるリング共振器の記載があ
る。共振器の反射器が結晶の軸線に左右対称になるよう
に配置され、従って、光が二重反射しない。しかし、こ
のリング共振器は２つの出力があり、それぞれの光の力
が小さくなっている。さらに、共振器の鏡からの残余の
青反射がデバイスからの全出力に作用する。従って、こ
の二重反射と出力の問題を解決し、１つの光線で高い効
率で第二調波発生光を作れるリング共振器が求められ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の具体化で、モノ
リシック・リング共振器は、一体化した４つの反射表面
を備えた非線形結晶を有する。これらの表面は、第１の
偏光を持つ光には第１の光線進路、および、第２の偏光
を持つ光には第２の光線進路を作る。それぞれの光線進
路は、交差する２つの三角形の形をした４つの線分を持
つ。２つの光線進路は、線分の１つに沿ったところで互
いに重なる。この重なり合った線分は非線形結晶の軸線
の１つに平行であり、この線分に沿って第二調波発生光
が作られる。
リシック・リング共振器は、一体化した４つの反射表面
を備えた非線形結晶を有する。これらの表面は、第１の
偏光を持つ光には第１の光線進路、および、第２の偏光
を持つ光には第２の光線進路を作る。それぞれの光線進
路は、交差する２つの三角形の形をした４つの線分を持
つ。２つの光線進路は、線分の１つに沿ったところで互
いに重なる。この重なり合った線分は非線形結晶の軸線
の１つに平行であり、この線分に沿って第二調波発生光
が作られる。
【００１４】
【実施例】図１に本発明による非線形共振器１０を示
す。非線形共振器１０は KTPのような非線形結晶物質１
２で作られる。非線形結晶は、公知のように、結晶軸
ａ、ｂ、およびｃを持つ。具体化として、KTPを非線形
結晶１２として使用し、共振器を、結晶のｂーｃ平面に
平行であって、長手方向に互いに平行な表面１４と１６
を持つように作るのが望ましい。
す。非線形共振器１０は KTPのような非線形結晶物質１
２で作られる。非線形結晶は、公知のように、結晶軸
ａ、ｂ、およびｃを持つ。具体化として、KTPを非線形
結晶１２として使用し、共振器を、結晶のｂーｃ平面に
平行であって、長手方向に互いに平行な表面１４と１６
を持つように作るのが望ましい。
【００１５】結晶１２は４つの反射表面１８、２０、２
２、２４を形成するように作られる。表面１８と２０は
平面であることが望ましく、角度はａ軸からそれぞれθ
18およびθ20である。表面２２と２４は、約5mmの曲率
半径を持つ曲面であることが望ましい。平面２６は表面
２２のほぼ真ん中のところで表面２２に正接（タンジェ
ント）で、ａ軸に対しθ22の角度である。平面２８は表
面２４のほぼ真ん中のところで表面２４に対し正接で、
ａ軸に対しθ24の角度である。表面１８は平面２８に平
行で、表面２０は平面２６に平行である。反射表面１
８、２０、２２、および２４は誘電性のミラー・コーテ
ィングで覆われている。
２、２４を形成するように作られる。表面１８と２０は
平面であることが望ましく、角度はａ軸からそれぞれθ
18およびθ20である。表面２２と２４は、約5mmの曲率
半径を持つ曲面であることが望ましい。平面２６は表面
２２のほぼ真ん中のところで表面２２に正接（タンジェ
ント）で、ａ軸に対しθ22の角度である。平面２８は表
面２４のほぼ真ん中のところで表面２４に対し正接で、
ａ軸に対しθ24の角度である。表面１８は平面２８に平
行で、表面２０は平面２６に平行である。反射表面１
８、２０、２２、および２４は誘電性のミラー・コーテ
ィングで覆われている。
【００１６】反射表面１８、２０、２２、および２４の
間隔と方向は、結晶１２内部に閉じた２つの光線進路３
０と３２ができるように選択される。光線進路３０には
４つの線分３４、３５、３６および３７があり、光線進
路３２には４つの線分３８、３９、４０および４１があ
る。底辺の線分３４と３８は互いに重なり合って１つの
線分４２に結合されている。
間隔と方向は、結晶１２内部に閉じた２つの光線進路３
０と３２ができるように選択される。光線進路３０には
４つの線分３４、３５、３６および３７があり、光線進
路３２には４つの線分３８、３９、４０および４１があ
る。底辺の線分３４と３８は互いに重なり合って１つの
線分４２に結合されている。
【００１７】光線進路３０と３２は２つの共振器モード
を表す。光線進路３２のモードは、線分４２に沿ったａ
ーｂ軸の平面に垂直な偏光（ｓ偏光）を持つ光であり、
光線進路３０のモードは線分４２に沿ったａーｂ軸の平
面に平行な偏光（ｐ偏光）を持つ光である。曲面２２と
２４の曲率半径は、光線の進路の共振モードにとって小
さなビーム・ウェイスト（1/e2ビーム半径で22ミクロ
ン、即ちピークパワーの1/e2にパワーが等しくなるビー
ムの半径）を生じるように選択するのが望ましい。ある
１つの具体化では、曲面２２と２４の曲率半径は約5m
m、重なり合う線分４２の長さは約6mm、θ18、θ20、θ
22、および、θ24は全て約7°である。
を表す。光線進路３２のモードは、線分４２に沿ったａ
ーｂ軸の平面に垂直な偏光（ｓ偏光）を持つ光であり、
光線進路３０のモードは線分４２に沿ったａーｂ軸の平
面に平行な偏光（ｐ偏光）を持つ光である。曲面２２と
２４の曲率半径は、光線の進路の共振モードにとって小
さなビーム・ウェイスト（1/e2ビーム半径で22ミクロ
ン、即ちピークパワーの1/e2にパワーが等しくなるビー
ムの半径）を生じるように選択するのが望ましい。ある
１つの具体化では、曲面２２と２４の曲率半径は約5m
m、重なり合う線分４２の長さは約6mm、θ18、θ20、θ
22、および、θ24は全て約7°である。
【００１８】非線形共振器１０は、入射入力基本周波数
ビーム５０と５２を受ける方向に並べられる。ビーム５
０はｓ偏光光を含み、ビーム５２はｐ偏光光を含んでい
る。望ましい具体化として、ビーム５０と５２は約994n
mの波長で、共振器１０には、平面２６に対してそれぞ
れ12.3°と12.9°の角度で入る。ビーム５０と５２の入
力表面２２における直径は、光線進路３２と３０それぞ
れの基本共振器モードでの最も効率の良い励起が起こる
ような空間モード整合を考慮して選択される。空間モー
ド整合については「レーザー・ビームと共振器」（"Las
er Beams and Resonators," Applied Optics, Vol.5,
p.1550, 1966）に詳細な記載がある。
ビーム５０と５２を受ける方向に並べられる。ビーム５
０はｓ偏光光を含み、ビーム５２はｐ偏光光を含んでい
る。望ましい具体化として、ビーム５０と５２は約994n
mの波長で、共振器１０には、平面２６に対してそれぞ
れ12.3°と12.9°の角度で入る。ビーム５０と５２の入
力表面２２における直径は、光線進路３２と３０それぞ
れの基本共振器モードでの最も効率の良い励起が起こる
ような空間モード整合を考慮して選択される。空間モー
ド整合については「レーザー・ビームと共振器」（"Las
er Beams and Resonators," Applied Optics, Vol.5,
p.1550, 1966）に詳細な記載がある。
【００１９】表面１８、２０、２２、および２４の誘電
性ミラー・コーティングは、それぞれ入力光線５０と５
２によって励起されたときに光線進路３０と３２の共振
器モードの強さの立ち上がりが最大になるように設計さ
れる。表面１８と２０のミラー・コーティングは、光線
進路３０と３２の両モードに対応する基本周波数波長に
おいて高い反射性を持つように選択される。第二調波
（青／緑）出力ビーム６０に対応する波長において、表
面１８のミラー・コーティングは高い透過性を持つよう
に選択され、表面２０のミラー・コーティングは高い反
射性を持つように選択される。これは、表面２４から出
られない、どんなに微量であれ標遊する第二調波光を処
理するために必要である。
性ミラー・コーティングは、それぞれ入力光線５０と５
２によって励起されたときに光線進路３０と３２の共振
器モードの強さの立ち上がりが最大になるように設計さ
れる。表面１８と２０のミラー・コーティングは、光線
進路３０と３２の両モードに対応する基本周波数波長に
おいて高い反射性を持つように選択される。第二調波
（青／緑）出力ビーム６０に対応する波長において、表
面１８のミラー・コーティングは高い透過性を持つよう
に選択され、表面２０のミラー・コーティングは高い反
射性を持つように選択される。これは、表面２４から出
られない、どんなに微量であれ標遊する第二調波光を処
理するために必要である。
【００２０】表面２４のミラー・コーティングは、光線
進路３０と３２の両モードに対応する波長において高い
反射性を持つように選択され、第二調波（青／緑）出力
ビーム６０の波長において高い透過性を持つように選択
される。表面２２での入力ミラー・コーティングの反射
性は、空洞モードへの入力ビーム５０と５２の最適結合
になるように選択される。これは、非線形結晶の内部損
失（即ち約24.1mmの長さの全リング経路を持つ特定の具
体化では、約0.5％の往復損失になる）、および、非線
形の相互作用から起こり得る損失の双方を考慮したもの
である。最適結合はインピーダンス整合とも呼ばれ、コ
ズロフスキーの論文に記載されている（"Efficient Sec
ond Harmonic Generation of a DiodeーLaserーPumped N
d:YAG Laser,"by Kozlovsky,et al., IEEE J.Quantum E
lectronics, Vol.QEー24, No.6, p.913, 1988）。
進路３０と３２の両モードに対応する波長において高い
反射性を持つように選択され、第二調波（青／緑）出力
ビーム６０の波長において高い透過性を持つように選択
される。表面２２での入力ミラー・コーティングの反射
性は、空洞モードへの入力ビーム５０と５２の最適結合
になるように選択される。これは、非線形結晶の内部損
失（即ち約24.1mmの長さの全リング経路を持つ特定の具
体化では、約0.5％の往復損失になる）、および、非線
形の相互作用から起こり得る損失の双方を考慮したもの
である。最適結合はインピーダンス整合とも呼ばれ、コ
ズロフスキーの論文に記載されている（"Efficient Sec
ond Harmonic Generation of a DiodeーLaserーPumped N
d:YAG Laser,"by Kozlovsky,et al., IEEE J.Quantum E
lectronics, Vol.QEー24, No.6, p.913, 1988）。
【００２１】望ましい具体化として、50ミリワットの入
力ビームの８０％空間モード整合の場合、表面２２のミ
ラーは、ビーム５０と５２の基本周波数に対して98.9%
の反射率を持ち、第二調波出力ビーム６０の周波数に対
して２０％以下の反射率を持っている。表面２４と１８
のミラー・コーティングは、ビーム５０と５２の周波数
に対して約99.9%の高い反射率を持ち、第二調波出力ビ
ーム６０の周波数に対して２０％以下の反射率を持って
いる。表面２０のミラー・コーティングは、ビーム５
０、５２、および６０の周波数に対して約99.9%の高い
反射率を持っている。
力ビームの８０％空間モード整合の場合、表面２２のミ
ラーは、ビーム５０と５２の基本周波数に対して98.9%
の反射率を持ち、第二調波出力ビーム６０の周波数に対
して２０％以下の反射率を持っている。表面２４と１８
のミラー・コーティングは、ビーム５０と５２の周波数
に対して約99.9%の高い反射率を持ち、第二調波出力ビ
ーム６０の周波数に対して２０％以下の反射率を持って
いる。表面２０のミラー・コーティングは、ビーム５
０、５２、および６０の周波数に対して約99.9%の高い
反射率を持っている。
【００２２】入射ビーム５０と５２が、それぞれに対応
する光線進路３２と３０の共振器モードの共振周波数に
合わせられると、このモードでの光力は強い力に立ち上
がる。さらに、共振モードの周波数f1とf2、および、発
生したビーム６０の周波数 f3=f1+f2は、f1n1+f2n2=f3n
3で表される非線形相互作用の位相整合条件を満たさな
ければならない。ここで、f1は光線進路３０に沿って伝
搬する光の周波数、f2は光線進路３２に沿って伝搬する
光の周波数、f3は出力ビーム６０の周波数、n1は光線進
路３０のモードの結晶１２の屈折率、n2は光線進路３２
のモードの結晶１２の屈折率、および、n3は出力ビーム
６０の結晶１２の屈折率をそれぞれ表す。
する光線進路３２と３０の共振器モードの共振周波数に
合わせられると、このモードでの光力は強い力に立ち上
がる。さらに、共振モードの周波数f1とf2、および、発
生したビーム６０の周波数 f3=f1+f2は、f1n1+f2n2=f3n
3で表される非線形相互作用の位相整合条件を満たさな
ければならない。ここで、f1は光線進路３０に沿って伝
搬する光の周波数、f2は光線進路３２に沿って伝搬する
光の周波数、f3は出力ビーム６０の周波数、n1は光線進
路３０のモードの結晶１２の屈折率、n2は光線進路３２
のモードの結晶１２の屈折率、および、n3は出力ビーム
６０の結晶１２の屈折率をそれぞれ表す。
【００２３】共振器１０の動作を以下に説明する。基本
周波数ビーム５０と５２が共振器１０の表面２２で結合
されて入る。ビーム５０と５２の微量の部分が共振器１
０に入らずに、それぞれビーム７０と７２として反射さ
れる。ビーム５０と５２は共振器１０の内部で、それぞ
れ光線進路３２と３０に沿って共振する。最初にビーム
５０と５２は重なり合う底辺線分４２に沿って共振器１
０に入る。直交するように偏光されたビームがともにｂ
軸に沿って進み、非線形結晶１２と相互作用してタイプ
ＩＩ第二調波発生光が作られる。このようにして作られ
た第二調波発生光の周波数は基本周波数ビーム５０と５
２の周波数の２倍である。例えば、具体化の望ましい例
では、基本周波数５０と５２は赤外線の範囲で、第二調
波発生光は青光の範囲である。第二調波発生光は表面２
４からビーム６０として出てくる。
周波数ビーム５０と５２が共振器１０の表面２２で結合
されて入る。ビーム５０と５２の微量の部分が共振器１
０に入らずに、それぞれビーム７０と７２として反射さ
れる。ビーム５０と５２は共振器１０の内部で、それぞ
れ光線進路３２と３０に沿って共振する。最初にビーム
５０と５２は重なり合う底辺線分４２に沿って共振器１
０に入る。直交するように偏光されたビームがともにｂ
軸に沿って進み、非線形結晶１２と相互作用してタイプ
ＩＩ第二調波発生光が作られる。このようにして作られ
た第二調波発生光の周波数は基本周波数ビーム５０と５
２の周波数の２倍である。例えば、具体化の望ましい例
では、基本周波数５０と５２は赤外線の範囲で、第二調
波発生光は青光の範囲である。第二調波発生光は表面２
４からビーム６０として出てくる。
【００２４】基本周波数ビーム５０と５２からの光の全
てが線分４２を１回通過するだけで第二調波発生光に変
換されるわけではない。この残りの基本周波数光は表面
２４で反射される。しかし、二重反射効果のために、ビ
ーム５０と５２は微妙に異なる角度で反射される。ビー
ム５０は光線進路３２を通り表面１８、２０、２２に反
射してから線分４２に戻る。同様にビーム５２は光線進
路３０を通り表面１８、２０、２２に反射してから線分
４２に戻る。以下に詳しく述べるように、これらの表面
は二重反射効果による光線の角度の変化を相殺するよう
に作られているので、ビームは重なり合う同一の線分４
２に沿って進むことができる。
てが線分４２を１回通過するだけで第二調波発生光に変
換されるわけではない。この残りの基本周波数光は表面
２４で反射される。しかし、二重反射効果のために、ビ
ーム５０と５２は微妙に異なる角度で反射される。ビー
ム５０は光線進路３２を通り表面１８、２０、２２に反
射してから線分４２に戻る。同様にビーム５２は光線進
路３０を通り表面１８、２０、２２に反射してから線分
４２に戻る。以下に詳しく述べるように、これらの表面
は二重反射効果による光線の角度の変化を相殺するよう
に作られているので、ビームは重なり合う同一の線分４
２に沿って進むことができる。
【００２５】図２に非線形共振器１０を使用したレーザ
ー装置１００を示す。レーザー・ダイオード１１０がレ
ーザー・ビーム５０を発生し、ビーム５０はレンズ１１
２によって平行ビームに変換され、円形化プリズム１１
４によって円形になる。ビーム５０はさらにファラディ
分離器１１６を通る。ファラディ分離器１１６は戻り反
射や分散光がダイオード・レーザー１１０に届かないよ
うにするために使われている。レンズ１１８は、光５０
を光線進路３２の基本空間モードに結合する。第２のレ
ーザー・ダイオード１２０がレーザー・ビーム５２を発
生し、ビーム５２はレンズ１２２によって平行ビームに
変換され、円形化プリズム１２４によって円形になる。
ビーム５２はさらにファラディ分離器１２６を通る。フ
ァラディ分離器１２６は戻り反射や分散光がダイオード
・レーザー１２０に届かないようにするために使われて
いる。レンズ１２８は光５２を光線進路３０の基本空間
モードに結合する。
ー装置１００を示す。レーザー・ダイオード１１０がレ
ーザー・ビーム５０を発生し、ビーム５０はレンズ１１
２によって平行ビームに変換され、円形化プリズム１１
４によって円形になる。ビーム５０はさらにファラディ
分離器１１６を通る。ファラディ分離器１１６は戻り反
射や分散光がダイオード・レーザー１１０に届かないよ
うにするために使われている。レンズ１１８は、光５０
を光線進路３２の基本空間モードに結合する。第２のレ
ーザー・ダイオード１２０がレーザー・ビーム５２を発
生し、ビーム５２はレンズ１２２によって平行ビームに
変換され、円形化プリズム１２４によって円形になる。
ビーム５２はさらにファラディ分離器１２６を通る。フ
ァラディ分離器１２６は戻り反射や分散光がダイオード
・レーザー１２０に届かないようにするために使われて
いる。レンズ１２８は光５２を光線進路３０の基本空間
モードに結合する。
【００２６】望ましい具体化において、レーザー・ダイ
オード１１０と１２０はともに約994nmの波長で動作す
る引張層InGaAs/GaAsレーザー・ダイオードである。こ
の具体化では、出力ビーム６０の波長は約497nmであ
る。
オード１１０と１２０はともに約994nmの波長で動作す
る引張層InGaAs/GaAsレーザー・ダイオードである。こ
の具体化では、出力ビーム６０の波長は約497nmであ
る。
【００２７】もう１つの具体化では、レーザー・ダイオ
ード１１０は波長810ー820nmで動作するGaAlAsレーザー
・ダイオードで、レーザー・ダイオード１２０は波長10
40ー1070nmで動作する引張層InGaAsレーザー・ダイオー
ドである。この具体化では出力ビーム６０の波長は約45
5ー464nmである。
ード１１０は波長810ー820nmで動作するGaAlAsレーザー
・ダイオードで、レーザー・ダイオード１２０は波長10
40ー1070nmで動作する引張層InGaAsレーザー・ダイオー
ドである。この具体化では出力ビーム６０の波長は約45
5ー464nmである。
【００２８】レーザー・ダイオード１１０と１２０の周
波数は、それぞれ光線進路３２と３０のモードの共振周
波数に維持されなければならない。具体化として、これ
は空洞から反射されたビーム７０と７２を、それぞれ光
検出器１３４と１３６で検出することによって行える。
一対の保持電子回路１３８と１４０が、それぞれ光検出
器１３４と１３６に接続されている。保持回路１３８と
１４０はそれぞれレーザー１１０と１２０に接続され、
レーザー・ダイオード１１０と１２０を制御している。
反射ビーム７０と７２が周波数変調（ＦＭ）信号を含ん
でいる。反射ビーム７０と７２に含まれている周波数変
調信号は回路１３８と１４０により使用され、レーザー
・ダイオード１１０と１２０の周波数を調整して空洞共
振周波数に合致するようにする。この周波数変調保持手
法はコズロフスキーの論文に記載されている （W.J.Koz
lovsky, et al, Applied Physics Letters, Vol.56,
p.2291,1990）。他の保持回路技術も使用可能であろ
う。
波数は、それぞれ光線進路３２と３０のモードの共振周
波数に維持されなければならない。具体化として、これ
は空洞から反射されたビーム７０と７２を、それぞれ光
検出器１３４と１３６で検出することによって行える。
一対の保持電子回路１３８と１４０が、それぞれ光検出
器１３４と１３６に接続されている。保持回路１３８と
１４０はそれぞれレーザー１１０と１２０に接続され、
レーザー・ダイオード１１０と１２０を制御している。
反射ビーム７０と７２が周波数変調（ＦＭ）信号を含ん
でいる。反射ビーム７０と７２に含まれている周波数変
調信号は回路１３８と１４０により使用され、レーザー
・ダイオード１１０と１２０の周波数を調整して空洞共
振周波数に合致するようにする。この周波数変調保持手
法はコズロフスキーの論文に記載されている （W.J.Koz
lovsky, et al, Applied Physics Letters, Vol.56,
p.2291,1990）。他の保持回路技術も使用可能であろ
う。
【００２９】図３（ａ）、図３（ｂ）および図４は二重
反射効果を説明する遅軸即ちスローネス曲線（slowness
curve）である。図３（ａ）は非線形物質KTPのスロー
ネス曲線を示す。曲線２００と２０２はKTP結晶のｂ軸
に対して角度２０４で伝搬する光波の屈折率特性を示
す。即ち両曲線２００と２０２は、結晶内で特定の方向
に進行する所与の偏光の光波速度を示す。曲線２００は
ａーｂ平面に平行に偏光した（ｐ偏光）光波にあてはま
り、曲線２０２はａーｂ平面に垂直に偏光した光波（ｓ
偏光）にあてはまる。光波がａーｂ平面に垂直に偏光さ
れている場合は、光波は矢印２０６の長さ（原点から曲
線２０２までの距離）によって与えられる屈折率n1を持
つ。光波がａーｂ平面に平行に偏光されている場合、光
波は矢印２０８の長さ（原点から曲線２００までの距
離）によって与えられる屈折率n2を持つ。具体例とし
て、角２０４が90°の場合、光波は結晶のａ軸に沿って
伝搬する。ａーｂ平面に平行に偏光した光波（ｐ偏光）
は屈折率nbを持ち、ａーｂ平面に垂直に偏光した光波
（ｓ偏光）は屈折率ncを持つ。
反射効果を説明する遅軸即ちスローネス曲線（slowness
curve）である。図３（ａ）は非線形物質KTPのスロー
ネス曲線を示す。曲線２００と２０２はKTP結晶のｂ軸
に対して角度２０４で伝搬する光波の屈折率特性を示
す。即ち両曲線２００と２０２は、結晶内で特定の方向
に進行する所与の偏光の光波速度を示す。曲線２００は
ａーｂ平面に平行に偏光した（ｐ偏光）光波にあてはま
り、曲線２０２はａーｂ平面に垂直に偏光した光波（ｓ
偏光）にあてはまる。光波がａーｂ平面に垂直に偏光さ
れている場合は、光波は矢印２０６の長さ（原点から曲
線２０２までの距離）によって与えられる屈折率n1を持
つ。光波がａーｂ平面に平行に偏光されている場合、光
波は矢印２０８の長さ（原点から曲線２００までの距
離）によって与えられる屈折率n2を持つ。具体例とし
て、角２０４が90°の場合、光波は結晶のａ軸に沿って
伝搬する。ａーｂ平面に平行に偏光した光波（ｐ偏光）
は屈折率nbを持ち、ａーｂ平面に垂直に偏光した光波
（ｓ偏光）は屈折率ncを持つ。
【００３０】図３（ｂ）は共振器１０の表面２４での反
射の場合を示す。ｓ偏光（ａーｂ平面に垂直の偏光）の
ビーム５０が反射表面２４に入射し、伝搬の方向を指
し、光波の屈折率に等しい長さ（曲線２０２から原点ま
での距離）の矢印３１０によって表されている。反射表
面２４は結晶のａーｂ軸に対し一定の角度を持ってい
る。電磁気境界条件から、反射された光は、反射表面の
方向に沿ったその実効速度が入射波のそれと等しくなる
方向に進むことが必要である。
射の場合を示す。ｓ偏光（ａーｂ平面に垂直の偏光）の
ビーム５０が反射表面２４に入射し、伝搬の方向を指
し、光波の屈折率に等しい長さ（曲線２０２から原点ま
での距離）の矢印３１０によって表されている。反射表
面２４は結晶のａーｂ軸に対し一定の角度を持ってい
る。電磁気境界条件から、反射された光は、反射表面の
方向に沿ったその実効速度が入射波のそれと等しくなる
方向に進むことが必要である。
【００３１】反射表面の方向に沿った光波の実効速度
は、反射表面２４の上に投射された矢印３１０によって
表されている。従って、矢印３１０で表された波では、
矢印３１６の方向に伝搬している反射波によって、この
条件が満たされている。矢印３１６の長さは原点から曲
線２０２までである。ｐ偏光された（ａーｂ平面に平行
に偏光された）ビーム５２は、矢印３１２で表され、反
射表面２４に入射する。矢印３１２の長さは曲線２００
から原点までである。この場合、境界から反射された波
は、反射表面２４の方向に沿った実効速度が入射波のそ
れと等しくなるように、矢印３１８の方向に進行しなけ
ればならない。矢印３１８の長さは原点から曲線２００
までである。この場合、図に示すように、反射表面２４
に入射する双方の波が同じ角度で入射しても、反射表面
からは２つの異なる角度で反射される。
は、反射表面２４の上に投射された矢印３１０によって
表されている。従って、矢印３１０で表された波では、
矢印３１６の方向に伝搬している反射波によって、この
条件が満たされている。矢印３１６の長さは原点から曲
線２０２までである。ｐ偏光された（ａーｂ平面に平行
に偏光された）ビーム５２は、矢印３１２で表され、反
射表面２４に入射する。矢印３１２の長さは曲線２００
から原点までである。この場合、境界から反射された波
は、反射表面２４の方向に沿った実効速度が入射波のそ
れと等しくなるように、矢印３１８の方向に進行しなけ
ればならない。矢印３１８の長さは原点から曲線２００
までである。この場合、図に示すように、反射表面２４
に入射する双方の波が同じ角度で入射しても、反射表面
からは２つの異なる角度で反射される。
【００３２】図４に反射表面１８と２４のスローネス曲
線を示す。上述したように、ビーム５０と５２は反射表
面２４で二重反射をし、異なる角度で反射される。面１
８は面２４の正接２８に平行に置かれ、それにより、ビ
ーム５０と５２が面２４にあたると、両ビームは、ｂ軸
に対して互いに平行に、同じ方向に反射される。実質的
には、面１８は面２４による角偏位を逆転している。し
かし、ビーム５０と５２は、まだその間が離れている。
ビーム５０と５２を同じ光線進路に戻すためには、この
プロセスを逆転すれば良い。反射表面２０と２２がそれ
ぞれ面１８と２４に対して反転角度に置かれる。これを
視覚化する１つの方法は、面２０をａ軸の周囲で回転さ
せた後の面１８と考えればよい。同様に、面２２はａ軸
の周囲で回転させた後の面２４と考えればよい。面２０
と２２は相互に平行で、ビーム５０と５２は図４で示し
たプロセスを基本的に逆方向にとり、同じ光線進路に戻
る。
線を示す。上述したように、ビーム５０と５２は反射表
面２４で二重反射をし、異なる角度で反射される。面１
８は面２４の正接２８に平行に置かれ、それにより、ビ
ーム５０と５２が面２４にあたると、両ビームは、ｂ軸
に対して互いに平行に、同じ方向に反射される。実質的
には、面１８は面２４による角偏位を逆転している。し
かし、ビーム５０と５２は、まだその間が離れている。
ビーム５０と５２を同じ光線進路に戻すためには、この
プロセスを逆転すれば良い。反射表面２０と２２がそれ
ぞれ面１８と２４に対して反転角度に置かれる。これを
視覚化する１つの方法は、面２０をａ軸の周囲で回転さ
せた後の面１８と考えればよい。同様に、面２２はａ軸
の周囲で回転させた後の面２４と考えればよい。面２０
と２２は相互に平行で、ビーム５０と５２は図４で示し
たプロセスを基本的に逆方向にとり、同じ光線進路に戻
る。
【００３３】本発明のいくつかの具体化では、KTP、GaA
lAs、および引張層InGaAsダイオード・レーザーを使っ
た青／緑光発生を使用したが、他の非線形結晶や他のレ
ーザーを使って他の波長を発生させることが可能であ
る。ニオブ酸塩リチウム（lithium niobate）、リチウ
ム平衡ニオブ酸塩リチウム（lithium equilibrated lit
hium niobate）、ニオブ酸塩カリウムリチウム（lithiu
m potassium niobate）、ヨウ化リチウム（lithium iob
ate）、ニオブ酸塩カリウム（potassium niobate）、 K
TP、ホウ酸塩バリウム（barium borate）、LBO、およ
び、周期的に極付けされた（periodically poled）KTP
およびニオブ酸塩リチウム等の非線形結晶は、タイプＩ
Ｉ非線形相互作用を持つことができ、２つの直交する偏
光を持つ入力ビームを必要とする。相互作用に必要な基
本波長は、GaAlAsレーザー・ダイオード、引張層InGaAs
レーザー・ダイオード、InGaAsPレーザー・ダイオー
ド、ALGaInPレーザー・ダイオード、単一周波数チタ
ン：サファイア、および色素レーザー装置、および、N
d:YAGレーザーのような単一周波数固体レーザー等の、
各種のレーザー装置によって発生できる。
lAs、および引張層InGaAsダイオード・レーザーを使っ
た青／緑光発生を使用したが、他の非線形結晶や他のレ
ーザーを使って他の波長を発生させることが可能であ
る。ニオブ酸塩リチウム（lithium niobate）、リチウ
ム平衡ニオブ酸塩リチウム（lithium equilibrated lit
hium niobate）、ニオブ酸塩カリウムリチウム（lithiu
m potassium niobate）、ヨウ化リチウム（lithium iob
ate）、ニオブ酸塩カリウム（potassium niobate）、 K
TP、ホウ酸塩バリウム（barium borate）、LBO、およ
び、周期的に極付けされた（periodically poled）KTP
およびニオブ酸塩リチウム等の非線形結晶は、タイプＩ
Ｉ非線形相互作用を持つことができ、２つの直交する偏
光を持つ入力ビームを必要とする。相互作用に必要な基
本波長は、GaAlAsレーザー・ダイオード、引張層InGaAs
レーザー・ダイオード、InGaAsPレーザー・ダイオー
ド、ALGaInPレーザー・ダイオード、単一周波数チタ
ン：サファイア、および色素レーザー装置、および、N
d:YAGレーザーのような単一周波数固体レーザー等の、
各種のレーザー装置によって発生できる。
【００３４】図５にレーザー装置５０２を使用した位相
変換光データ記憶装置５００を示す。装置５０２の代わ
りにレーザー装置１００を使用してもよい。装置５０２
からの光がレンズ５０４で平行ビームに変換され、円形
化する光学要素５０６に進む。要素５０６は断面が円形
のビーム・パターンを持つ光を発する。要素５０６はプ
リズムでもよい。
変換光データ記憶装置５００を示す。装置５０２の代わ
りにレーザー装置１００を使用してもよい。装置５０２
からの光がレンズ５０４で平行ビームに変換され、円形
化する光学要素５０６に進む。要素５０６は断面が円形
のビーム・パターンを持つ光を発する。要素５０６はプ
リズムでもよい。
【００３５】次に、光は偏光ビーム・スプリッター５２
０と四分の一波長板５２２を通り抜ける。光はミラー５
２４で反射され、レンズ５２６で光記憶媒体５３０に焦
点を合わせられる。媒体５３０は位相変換型の光記憶媒
体である。
０と四分の一波長板５２２を通り抜ける。光はミラー５
２４で反射され、レンズ５２６で光記憶媒体５３０に焦
点を合わせられる。媒体５３０は位相変換型の光記憶媒
体である。
【００３６】媒体５３０から反射された光はレンズ５２
６を通って戻り、ミラー５２４で反射され、四分に一波
長板５２２を通り、ビーム・スプリッター５２０に達す
る。次に、反射された光はビーム・スプリッター５２０
により進路を変えて非点レンズ５４０に達する。反射さ
れた光は非点レンズ５４０によって光検出器５４２の上
に焦点を合わせられる。媒体５３０に記憶された複数の
スポットは異なる反射力を持ち、この反射力の違いが、
光検出器５４２によってデータの１か０として検出され
る。また、光検出器５４２は焦点と追跡信号も供給す
る。
６を通って戻り、ミラー５２４で反射され、四分に一波
長板５２２を通り、ビーム・スプリッター５２０に達す
る。次に、反射された光はビーム・スプリッター５２０
により進路を変えて非点レンズ５４０に達する。反射さ
れた光は非点レンズ５４０によって光検出器５４２の上
に焦点を合わせられる。媒体５３０に記憶された複数の
スポットは異なる反射力を持ち、この反射力の違いが、
光検出器５４２によってデータの１か０として検出され
る。また、光検出器５４２は焦点と追跡信号も供給す
る。
【００３７】図６はレーザー装置６０２を使用した磁気
光学データ記憶装置６００を示す。レーザー装置１００
を装置６０２の代わりに使用してもよい。レーザー装置
６０２からの光がレンズ６０４で平行ビームに変換さ
れ、円形化する光学要素６０６に進む。要素６０６は断
面が円形のビーム・パターンを持つ光を発する。要素６
０６はプリズムでもよい。
光学データ記憶装置６００を示す。レーザー装置１００
を装置６０２の代わりに使用してもよい。レーザー装置
６０２からの光がレンズ６０４で平行ビームに変換さ
れ、円形化する光学要素６０６に進む。要素６０６は断
面が円形のビーム・パターンを持つ光を発する。要素６
０６はプリズムでもよい。
【００３８】次に、光は漏洩偏光ビーム・スプリッター
６２０を通り抜ける。ビーム・スプリッター６２０はゼ
ロより大きいRpと約１に等しいRsの反射力を持つ（ｓと
ｐは光の直交偏光成分を表す）。次に光はミラー６２４
でレンズ６２６に向けて反射され、光記憶媒体６３０の
上に焦点が合わされる。媒体６３０は磁気光学型の光記
録媒体でよい。
６２０を通り抜ける。ビーム・スプリッター６２０はゼ
ロより大きいRpと約１に等しいRsの反射力を持つ（ｓと
ｐは光の直交偏光成分を表す）。次に光はミラー６２４
でレンズ６２６に向けて反射され、光記憶媒体６３０の
上に焦点が合わされる。媒体６３０は磁気光学型の光記
録媒体でよい。
【００３９】媒体６３０から反射された光はレンズ６２
６を通って戻り、ミラー６２４で反射し、ビーム・スプ
リッター６２０に入る。反射された光は、ビーム・スプ
リッター６２０で進路を変え、振幅ビーム・スプリッタ
ー６４０に達する。反射されたデータ光は進路を変え
て、半波長板６４２を通り、ビーム・スプリッター６４
４に達する。他の振幅の反射光は、ビーム・スプリッタ
ー６４０を真っ直ぐに通り抜ける。この光は非点レンズ
６４６によってカッド検出器（quad detector）６４８
に焦点を合わされ、焦点と追跡信号が作られる。
６を通って戻り、ミラー６２４で反射し、ビーム・スプ
リッター６２０に入る。反射された光は、ビーム・スプ
リッター６２０で進路を変え、振幅ビーム・スプリッタ
ー６４０に達する。反射されたデータ光は進路を変え
て、半波長板６４２を通り、ビーム・スプリッター６４
４に達する。他の振幅の反射光は、ビーム・スプリッタ
ー６４０を真っ直ぐに通り抜ける。この光は非点レンズ
６４６によってカッド検出器（quad detector）６４８
に焦点を合わされ、焦点と追跡信号が作られる。
【００４０】記憶媒体６３０には上または下どちらかの
磁区を有するスポットがある。これらのスポットから反
射された光は、スポットの磁区方向に依存して一方また
は他方に回転した偏光平面を持っている。ビーム・スプ
リッター６４４は、偏光平面がどの方向に回転している
かによって、反射された光を分離する。分離されたビー
ムは、レンズ６５０を通って光検出器６５２に進むか、
あるいは、レンズ６６０を通って光検出器６６２に進
む。光検出器６５２と６６２の出力信号の違いがデータ
の１か０の違いである。光ディスク・ドライブ装置につ
いては、シンサボクスの論文（"GradientーIndex Optics
and Miniature Optics," SPIE, Vol.935,p.63, 1988 b
y Glenn T. Sincerbox.）に記載がある。
磁区を有するスポットがある。これらのスポットから反
射された光は、スポットの磁区方向に依存して一方また
は他方に回転した偏光平面を持っている。ビーム・スプ
リッター６４４は、偏光平面がどの方向に回転している
かによって、反射された光を分離する。分離されたビー
ムは、レンズ６５０を通って光検出器６５２に進むか、
あるいは、レンズ６６０を通って光検出器６６２に進
む。光検出器６５２と６６２の出力信号の違いがデータ
の１か０の違いである。光ディスク・ドライブ装置につ
いては、シンサボクスの論文（"GradientーIndex Optics
and Miniature Optics," SPIE, Vol.935,p.63, 1988 b
y Glenn T. Sincerbox.）に記載がある。
【００４１】図７に本発明の光データ記憶ライブラリー
装置７００の図式図を示す。７１０は装置７００のハウ
ジングである。光ディスク・カートリッジの複数の記憶
区画（ベイ）７１２が、複数の光ディスク・カートリッ
ジ７１４を保持している。カートリッジ７１４は、装置
５００および６００に示した、ディスク５３０および６
３０と同様の光ディスクを持っている。複数の光ディス
ク・ドライブ７２０が記憶区画７１２の下位に位置して
いる。ドライブ７２０は、カートリッジ７１４にどの型
の光ディスクを使用するかにより、装置５００または６
００と同様のものである。
装置７００の図式図を示す。７１０は装置７００のハウ
ジングである。光ディスク・カートリッジの複数の記憶
区画（ベイ）７１２が、複数の光ディスク・カートリッ
ジ７１４を保持している。カートリッジ７１４は、装置
５００および６００に示した、ディスク５３０および６
３０と同様の光ディスクを持っている。複数の光ディス
ク・ドライブ７２０が記憶区画７１２の下位に位置して
いる。ドライブ７２０は、カートリッジ７１４にどの型
の光ディスクを使用するかにより、装置５００または６
００と同様のものである。
【００４２】カートリッジ移動デバイス７３０が記憶区
画７１２とドライブ７２０のすぐ近くに載置されてい
る。移動デバイス７３０には把持機構があり、これによ
り、カートリッジ７１４を記憶区画７１２からドライブ
７２０に移し、再び、逆にカートリッジ７１４をドライ
ブ７２０から記憶区画７１２に収める。制御ユニット７
４０が移動デバイス７３０とドライブ７２０に電気的に
接続されている。
画７１２とドライブ７２０のすぐ近くに載置されてい
る。移動デバイス７３０には把持機構があり、これによ
り、カートリッジ７１４を記憶区画７１２からドライブ
７２０に移し、再び、逆にカートリッジ７１４をドライ
ブ７２０から記憶区画７１２に収める。制御ユニット７
４０が移動デバイス７３０とドライブ７２０に電気的に
接続されている。
【００４３】装置７００の動作は以下のように行う。デ
ータの読み取り／書き込みを行うとき、制御ユニット７
４０は所望のカートリッジ７１４が入っている記憶区画
を選択する。制御ユニット７４０の制御により、移動デ
バイス７３０は選択されたカートリッジをつかみ、ドラ
イブ７２０の１つにロードする。ドライブ７２０によ
り、カートリッジ７１４の内側にあるディスクに対しデ
ータの読み取り／書き込みが行われる。次に移動デバイ
ス７３０はドライブ７２０からカートリッジを取り出
し、記憶区画７１２にカートリッジを戻す。
ータの読み取り／書き込みを行うとき、制御ユニット７
４０は所望のカートリッジ７１４が入っている記憶区画
を選択する。制御ユニット７４０の制御により、移動デ
バイス７３０は選択されたカートリッジをつかみ、ドラ
イブ７２０の１つにロードする。ドライブ７２０によ
り、カートリッジ７１４の内側にあるディスクに対しデ
ータの読み取り／書き込みが行われる。次に移動デバイ
ス７３０はドライブ７２０からカートリッジを取り出
し、記憶区画７１２にカートリッジを戻す。
【００４４】
【発明の効果】本発明は、４つの反射表面が光線の進路
を規定するモノリシック結晶リング共振器にリン酸カリ
ウムチタニル結晶を使い、タイプＩＩ非線形プロセスの
効果を上げ、GaAlAs および InGaAsレーザー・ダイオー
ドの第二調波発生と和周波混合を行い、青／緑光を発生
させる。青／緑光の効率的な出力は特に光記録装置の使
用に適している。
を規定するモノリシック結晶リング共振器にリン酸カリ
ウムチタニル結晶を使い、タイプＩＩ非線形プロセスの
効果を上げ、GaAlAs および InGaAsレーザー・ダイオー
ドの第二調波発生と和周波混合を行い、青／緑光を発生
させる。青／緑光の効率的な出力は特に光記録装置の使
用に適している。
【図１】本発明のモノリシック・リング共振器の図式
図。
図。
【図２】図１の共振器を使用して、赤外線レーザー・ダ
イオードの周波数を高めるレーザー装置の図式図。
イオードの周波数を高めるレーザー装置の図式図。
【図３】図３（ａ）は異方性光学結晶の中での光の伝搬
を表すスローネス曲線で、図３（ｂ）は二重反射の問題
を示すスローネス曲線。
を表すスローネス曲線で、図３（ｂ）は二重反射の問題
を示すスローネス曲線。
【図４】本発明の共振器を使用し、二重反射を解決する
ことを示すスローネス曲線。
ことを示すスローネス曲線。
【図５】本発明の位相変換記憶装置の図式図。
【図６】本発明による磁気光学記憶装置の図式図。
【図７】本発明による光記憶ライブラリー装置の図式
図。
図。
１０ 非線形共振器 １２ 非線形結晶物質 １４、１６ 平行表面 １８、２０、２２、２４ 反射表面 ２６ 表面２２に正接の
平面 ２８ 表面２４に正接の
平面 ３０、３２ 光線進路 ３４、３５、３６、３７ 光線進路３０の線
分 ３８、３９、４０、４１ 光線進路３２の線
分 ４２ 結合された線分 ５０、５２ 基本周波数光線 ６０ 出力光線 １００ レーザー装置 １１０、１２０ ダイオード・レー
ザー １１２、１１８、１２２、１２８ レンズ １１４、１２４ 円形化プリズム １１６、１２６ ファラディ分離器 １３４、１３６、６５２、６６２ 光検出器 １３８、１４０ 保持電子回路 ５００ 位相変換光データ
記憶装置 ５０２、６０２ レーザー装置 ５２０、６２０、６４０、６４４ ビーム・スプリッ
ター ５２２ 四分の一波長板 ５２４、６２４ ミラー ５３０、６３０ 光記憶媒体 ５４０、６４６ 非点レンズ ６００ 磁気光学データ記
憶装置 ６４２ 半波長板 ６４８ カッド検出器 ７００ 光データ記憶ライ
ブラリー装置 ７１２ 光ディスク用ベイ ７１４ 光ディスクカート
リッジ ７２０ 光ディスクドライ
ブ ７３０ カートリッジ移動
デバイス ７４０ 制御ユニット
平面 ２８ 表面２４に正接の
平面 ３０、３２ 光線進路 ３４、３５、３６、３７ 光線進路３０の線
分 ３８、３９、４０、４１ 光線進路３２の線
分 ４２ 結合された線分 ５０、５２ 基本周波数光線 ６０ 出力光線 １００ レーザー装置 １１０、１２０ ダイオード・レー
ザー １１２、１１８、１２２、１２８ レンズ １１４、１２４ 円形化プリズム １１６、１２６ ファラディ分離器 １３４、１３６、６５２、６６２ 光検出器 １３８、１４０ 保持電子回路 ５００ 位相変換光データ
記憶装置 ５０２、６０２ レーザー装置 ５２０、６２０、６４０、６４４ ビーム・スプリッ
ター ５２２ 四分の一波長板 ５２４、６２４ ミラー ５３０、６３０ 光記憶媒体 ５４０、６４６ 非点レンズ ６００ 磁気光学データ記
憶装置 ６４２ 半波長板 ６４８ カッド検出器 ７００ 光データ記憶ライ
ブラリー装置 ７１２ 光ディスク用ベイ ７１４ 光ディスクカート
リッジ ７２０ 光ディスクドライ
ブ ７３０ カートリッジ移動
デバイス ７４０ 制御ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０１Ｓ 3/18 (72)発明者 ウィリアム ポール リスク アメリカ合衆国 94041 カリフォルニ ア州 マウンテンビュー フランクリン ストリート 651
Claims (23)
- 【請求項１】 第１の偏光を持つ放射光線と第２の偏
光を持つ放射光線を受け、第二調波放射光線を発する非
線形結晶と、 第１の偏光および第２の偏光の放射光線を共振させ、第
１偏光放射光線には第１の光線進路を、第２の偏光放射
光線には第２の光線進路を形成する複数の反射表面を持
ち、第１および第２の光線進路が非線形結晶の軸に沿っ
て重なるように、非線形結晶と一体型に作られたリング
共振器と、 を有するレーザー装置。 - 【請求項２】 上記第１および第２の偏光放射光線が
ダイオード・レーザーによって作られた請求項１に記載
の装置。 - 【請求項３】 上記非線形結晶がタイプＩＩの非線形
結晶である請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 上記非線形結晶がリン酸カリウムチタ
ニルを有する請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 上記非線形共振器が４つの反射表面を
有する請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 上記非線形共振器において第１および
第２の光線進路がそれぞれ４つの線分を持ち、それらの
線分の１つに沿って上記光線進路の重なりが起こる請求
項５に記載の装置。 - 【請求項７】 上記非線形共振器において、第１およ
び第２の光線進路がそれぞれ交差し合う２つの三角形で
ある請求項５に記載の装置。 - 【請求項８】 第１の偏光の第１放射光線を発生する
第１の放射源と、 第１の偏光とは異なる第２の偏光の第２放射光線を発生
する第２の放射源と、 第１および第２の偏光の放射光線を受け第二調波放射を
発生する非線形結晶と、 第１の偏光および第２の偏光の放射光線を共振させ、第
１の偏光放射光線には第１の光線進路を、第２の偏光放
射光線には第２の光線進路を形成する複数の反射表面を
持ち、第１および第２の光線進路が非線形結晶の軸に沿
って重なるように、非線形結晶と一体型に作られたリン
グ共振器と、 を有するレーザー装置。 - 【請求項９】 上記放射源がダイオード・レーザーで
ある請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 上記非線形結晶がタイプＩＩの非線形
結晶である請求項８に記載の装置。 - 【請求項１１】 上記非線形結晶がリン酸カリウムチタ
ニルを有する請求項８に記載の装置。 - 【請求項１２】 上記非線形共振器が４つの反射表面を
有する請求項８に記載の装置。 - 【請求項１３】 上記非線形共振器において第１および
第２の光線進路がそれぞれ４つの線分を持ち、それらの
線分の１つに沿って上記光線進路の重なりが起こる請求
項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 上記非線形共振器において、第１およ
び第２の光線進路がそれぞれ交差し合う２つの三角形で
ある請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１５】 放射光線の周波数を変換する方法であ
って、 第１の偏光の第１放射光線を生成させ、 第１偏光とは異なる第２の偏光の第２放射光線を生成さ
せ、 第１偏光および第２偏光の放射光線を結合して非線形結
晶に入射させて第二調波放射を発生させ、 非線形結晶と一体型になったリング共振器の内側で第１
および第２の偏光の放射光線を複数の反射表面から反射
させることにより上記光線を共振させ、第１偏光放射光
線には第１の光線進路を、第２偏光放射光線には第２の
光線進路を形成させ、上記第１および第２の光線進路が
非線形結晶の軸に沿って重なり合う、 ステップを有する方法。 - 【請求項１６】 上記放射源がダイオード・レーザーで
ある請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 上記非線形結晶がタイプＩＩ非線形結
晶である請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１８】 上記非線形結晶がリン酸カリウムチタ
ニルを有する請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１９】 上記非線形共振器が４つの反射表面を
有する請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２０】 上記非線形共振器において第１および
第２の光線進路がそれぞれ４つの線分を持ち、それらの
線分の１つに沿って上記光線進路の重なりが起こる請求
項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 上記非線形共振器において、第１およ
び第２の光線進路がそれぞれ交差し合う２つの三角形で
ある請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２２】 第１の偏光の第１放射光線を発生する
第１の放射源と、 第１の偏光とは異なる第２の偏光の第２放射光線を発生
する第２の放射源と、 第１および第２の偏光の放射光線を受け第二調波放射を
発生する非線形結晶と、 第１の偏光および第２の偏光の放射光線を共振させ、第
１偏光放射光線には第１の光線進路を、第２の偏光放射
光線には第２の光線進路を形成する複数の反射表面を持
ち、第１および第２の光線進路が非線形結晶の軸に沿っ
て重なるように非線形結晶と一体型に作られたリング共
振器と、 光データ記憶媒体を受け入れる手段と、 共振器からの上記第二調波放射を光データ記憶媒体に向
ける光伝達手段と、 媒体から反射された第二調波放射光線を受け、それに応
答してデータ信号を供給する光受理手段と、 を有するレーザー装置。 - 【請求項２３】 光データ記憶媒体を持つ複数のカート
リッジと、 カートリッジを収納する寸法に作られた複数の記憶手段
と、 記憶手段とデータ記憶媒体を受け入れる手段との間でカ
ートリッジを移動させる移動手段と、 をさらに有する請求項２２に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/069,312 US5394414A (en) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | Laser system and method having a nonlinear crystal resonator |
| US08/069,312 | 1993-05-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350178A JPH06350178A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2501302B2 true JP2501302B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=22088127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6076402A Expired - Lifetime JP2501302B2 (ja) | 1993-05-28 | 1994-03-24 | レ―ザ―装置および方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5394414A (ja) |
| JP (1) | JP2501302B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3521519B2 (ja) * | 1995-01-18 | 2004-04-19 | ソニー株式会社 | レーザ光発生装置 |
| US5970077A (en) * | 1997-04-25 | 1999-10-19 | Zygo Corporation | Apparatus for efficiently transforming a single frequency, linearly polarized laser beam into principally two orthogonally polarized beams having different frequencies |
| US6157660A (en) * | 1999-06-04 | 2000-12-05 | Zygo Corporation | Apparatus for generating linearly-orthogonally polarized light beams |
| US6763042B2 (en) | 2001-12-14 | 2004-07-13 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Apparatus and method for frequency conversion and mixing of laser light |
| DE102005061038B3 (de) * | 2005-12-19 | 2007-05-03 | Bundesrepublik Deutschland, vertr. d. d. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, dieses vertr. d. d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Laserresonator in Dreiecksform |
| EP2104930A2 (en) | 2006-12-12 | 2009-09-30 | Evans & Sutherland Computer Corporation | System and method for aligning rgb light in a single modulator projector |
| US20080310465A1 (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-18 | Martin Achtenhagen | Method and Laser Device for Stabilized Frequency Doubling |
| US8358317B2 (en) | 2008-05-23 | 2013-01-22 | Evans & Sutherland Computer Corporation | System and method for displaying a planar image on a curved surface |
| US8702248B1 (en) | 2008-06-11 | 2014-04-22 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Projection method for reducing interpixel gaps on a viewing surface |
| US8077378B1 (en) | 2008-11-12 | 2011-12-13 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Calibration system and method for light modulation device |
| EP2466372A1 (en) | 2010-12-16 | 2012-06-20 | Fedor V. Karpushko | Laser system comprising a nonlinear device having a dual resonant resonator and method of operating the same |
| US9641826B1 (en) | 2011-10-06 | 2017-05-02 | Evans & Sutherland Computer Corporation | System and method for displaying distant 3-D stereo on a dome surface |
| US9116038B2 (en) * | 2013-08-19 | 2015-08-25 | International Business Machines Corporation | Integrated optical illumination reference source |
| US9563073B2 (en) * | 2014-06-27 | 2017-02-07 | Lumentum Operations Llc | Combined splitter, isolator and spot-size converter |
| CN114185223B (zh) * | 2020-09-15 | 2024-03-26 | 山东大学 | 一种参量光的产生方法及应用 |
| CN112269260B (zh) * | 2020-09-27 | 2023-03-21 | 北京卓镭激光技术有限公司 | 激光切换装置和方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4068190A (en) * | 1976-02-09 | 1978-01-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Laser system having frequency doubling |
| US4809291A (en) * | 1984-11-26 | 1989-02-28 | Board Of Trustees, Of Leland Stanford Jr U. | Diode pumped laser and doubling to obtain blue light |
| US4618957A (en) * | 1985-04-17 | 1986-10-21 | Quantronix Corporation | Frequency doubling a laser beam by using intracavity type II phase matching |
| US4791631A (en) * | 1987-08-31 | 1988-12-13 | International Business Machines Corporation | Wide tolerance, modulated blue laser source |
| US5060233A (en) * | 1989-01-13 | 1991-10-22 | International Business Machines Corporation | Miniature blue-green laser source using second-harmonic generation |
| FR2654222B1 (fr) * | 1989-11-03 | 1992-01-17 | Thomson Csf | Doubleur de frequence optique. |
| JPH03234073A (ja) * | 1990-02-09 | 1991-10-18 | Toshiba Corp | 高調波発生用レーザ装置 |
| JPH03256283A (ja) * | 1990-03-06 | 1991-11-14 | Fujitsu Ltd | 磁気ディスク装置のヘッドクラッシュ回避方法 |
| JPH0415969A (ja) * | 1990-05-09 | 1992-01-21 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 半導体レーザ励起固体レーザ |
| JPH0429383A (ja) * | 1990-05-25 | 1992-01-31 | Hitachi Ltd | 光変調可能な高調波光源及びそれを用いた光情報処理装置 |
| US5111468A (en) * | 1990-10-15 | 1992-05-05 | International Business Machines Corporation | Diode laser frequency doubling using nonlinear crystal resonator with electronic resonance locking |
| US5038352A (en) * | 1990-11-13 | 1991-08-06 | International Business Machines Incorporation | Laser system and method using a nonlinear crystal resonator |
| US5077748A (en) * | 1991-04-01 | 1991-12-31 | International Business Machines Corporation | Laser system and method |
| US5095491A (en) * | 1991-04-12 | 1992-03-10 | International Business Machines Corporation | Laser system and method |
-
1993
- 1993-05-28 US US08/069,312 patent/US5394414A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-03-24 JP JP6076402A patent/JP2501302B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5394414A (en) | 1995-02-28 |
| JPH06350178A (ja) | 1994-12-22 |
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