JP2579703B2 - 温度安定形波長変換素子 - Google Patents
温度安定形波長変換素子Info
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- JP2579703B2 JP2579703B2 JP3062444A JP6244491A JP2579703B2 JP 2579703 B2 JP2579703 B2 JP 2579703B2 JP 3062444 A JP3062444 A JP 3062444A JP 6244491 A JP6244491 A JP 6244491A JP 2579703 B2 JP2579703 B2 JP 2579703B2
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- Japan
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- conversion element
- laser
- axis
- temperature
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：
ＹＬＦ，Ｎｄ：ＹＡＰ等の固体レーザの第二次高調波発
生素子として用いられる波長変換素子に関する。
ＹＬＦ，Ｎｄ：ＹＡＰ等の固体レーザの第二次高調波発
生素子として用いられる波長変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ励起固体レーザやパルスレ
ーザなどの第二次高調波発生装置（以下ＳＨＧと略称す
る）において用いられる非線形光学結晶素子は高変換効
率を得るため位相整合状態を維持すべく、素子全体を冷
却し素子温度を一定に維持している。
ーザなどの第二次高調波発生装置（以下ＳＨＧと略称す
る）において用いられる非線形光学結晶素子は高変換効
率を得るため位相整合状態を維持すべく、素子全体を冷
却し素子温度を一定に維持している。
【０００３】この理由は高変換効率を得るためには該素
子に高パワー密度のレーザ光を入射せしめるが、この
際、レーザ光が素子に吸収され、素子温度が上昇し、位
相整合状態が崩れて第二高調波（以下ＳＨと略称する）
出力の低下や変動が起きるからである。
子に高パワー密度のレーザ光を入射せしめるが、この
際、レーザ光が素子に吸収され、素子温度が上昇し、位
相整合状態が崩れて第二高調波（以下ＳＨと略称する）
出力の低下や変動が起きるからである。
【０００４】このため、素子として用いる非線形光学結
晶としてはレーザ光の吸収の少ないものや位相整合温度
許容幅の広いものが選択されてきている。又、同様な目
的のため結晶の表面に設けられる反射防止膜もレーザ光
の吸収の少ないものが選択されている。
晶としてはレーザ光の吸収の少ないものや位相整合温度
許容幅の広いものが選択されてきている。又、同様な目
的のため結晶の表面に設けられる反射防止膜もレーザ光
の吸収の少ないものが選択されている。
【０００５】このような観点から現在最も優れたこの種
素子用非線形光学結晶としてはＫＴｉＯＰＯ4 （以下Ｋ
ＴＰと省略する）が広く推奨されている。例えば、ＫＴ
ＰをＮｄ：ＹＡＧレーザのＳＨＧ用素子として用いる場
合、ＳＨＧとしての効率を高くするために実行的な非線
形光学定数が最大となるように、その方位がＸ−Ｙ面内
でＸ軸からＹ軸方向に２４〜２６゜となる線方向へのＺ
軸よりの角度が９０゜となるような位相整合角でカット
される。
素子用非線形光学結晶としてはＫＴｉＯＰＯ4 （以下Ｋ
ＴＰと省略する）が広く推奨されている。例えば、ＫＴ
ＰをＮｄ：ＹＡＧレーザのＳＨＧ用素子として用いる場
合、ＳＨＧとしての効率を高くするために実行的な非線
形光学定数が最大となるように、その方位がＸ−Ｙ面内
でＸ軸からＹ軸方向に２４〜２６゜となる線方向へのＺ
軸よりの角度が９０゜となるような位相整合角でカット
される。
【０００６】しかし、この方位での位相整合温度許容幅
（ΔＴ．Ｌ）は２５℃・cmと他の非線形光学結晶と比較
して大きいものの、結晶育成時に取り込まれた不純物の
不均一分布に起因する吸収率のバラツキや成膜条件の差
等による反射防止膜の持つ吸収率のバラツキの影響を無
視し得るほど大きくはない。
（ΔＴ．Ｌ）は２５℃・cmと他の非線形光学結晶と比較
して大きいものの、結晶育成時に取り込まれた不純物の
不均一分布に起因する吸収率のバラツキや成膜条件の差
等による反射防止膜の持つ吸収率のバラツキの影響を無
視し得るほど大きくはない。
【０００７】このため、ＫＴＰを半導体レーザ励起固体
レーザに代表される内部共振タイプやパルスレーザに用
いても、レーザ光の吸収に起因する温度上昇によるＳＨ
出力の低下や変動は解決されていない。
レーザに代表される内部共振タイプやパルスレーザに用
いても、レーザ光の吸収に起因する温度上昇によるＳＨ
出力の低下や変動は解決されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は結晶内部の光
吸収率のバラツキや反射防止膜の持つ光吸収率のバラツ
キの影響を無効とし得る位相整合温度許容幅を持った波
長変換素子としてのＫＴＰ素子を提供することを目的と
する。
吸収率のバラツキや反射防止膜の持つ光吸収率のバラツ
キの影響を無効とし得る位相整合温度許容幅を持った波
長変換素子としてのＫＴＰ素子を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明者等は種々の検討を試みた結果、ＫＴＰを特定の方
位で切出して成る素子を用いれば位相整合温度許容幅が
著しく増加することを見出し本発明に至った。
発明者等は種々の検討を試みた結果、ＫＴＰを特定の方
位で切出して成る素子を用いれば位相整合温度許容幅が
著しく増加することを見出し本発明に至った。
【００１０】即ち、本発明の波長変換素子は、ＫＴＰ
を、その方位がＸ−Ｙ面内でＸ軸からＹ軸方向に７０゜
〜９０゜となる線方向へのＺ軸よりの角度が、使用する
波長の位相整合角となるように切出して成るものであ
り、好ましくはＸ軸から９０゜となるようにしたもので
ある。
を、その方位がＸ−Ｙ面内でＸ軸からＹ軸方向に７０゜
〜９０゜となる線方向へのＺ軸よりの角度が、使用する
波長の位相整合角となるように切出して成るものであ
り、好ましくはＸ軸から９０゜となるようにしたもので
ある。
【００１１】通常Ｘ軸からＹ軸方向への角度をφとし、
角度φで引かれたＸＹ面内の線分へのＺ軸からの角度を
θと表記するが、この表記に従えばφ＝７０〜９０゜、
θ＝使用する波長の位相整合角、例えばＮｄ：ＹＡＧレ
ーザを用いる場合には６８．６±３゜、Ｎｄ：ＹＬＦレ
ーザを用いる場合には７１．２±０．３゜となるように
切出して成るものである。
角度φで引かれたＸＹ面内の線分へのＺ軸からの角度を
θと表記するが、この表記に従えばφ＝７０〜９０゜、
θ＝使用する波長の位相整合角、例えばＮｄ：ＹＡＧレ
ーザを用いる場合には６８．６±３゜、Ｎｄ：ＹＬＦレ
ーザを用いる場合には７１．２±０．３゜となるように
切出して成るものである。
【００１２】
【作用】結晶内部の光吸収率のバラツキや反射防止膜の
持つ光吸収率のバラツキの影響を無効にするためにはΔ
Ｔ・Ｌは出来るだけ大きな値をとることが望まれ、一般
的な使用状態を考慮した時には少なくとも６０℃・ｃｍ
以上とすることが望まれる。
持つ光吸収率のバラツキの影響を無効にするためにはΔ
Ｔ・Ｌは出来るだけ大きな値をとることが望まれ、一般
的な使用状態を考慮した時には少なくとも６０℃・ｃｍ
以上とすることが望まれる。
【００１３】ＫＴＰを波長０．９９４〜３．５μｍのレ
ーザ光用のＳＨＧ素子として用いる場合、φを７０〜９
０゜、θを使用する波長の位相整合角とするが、この場
合、非線形光学定数は従来よりも小さくなる。しかし、
この減少分は素子の光路長を大きくすることで補うこと
が出来る。従って、本発明の素子によればＳＨＧの効率
を低下させることなく位相整合温度許容幅を大きくする
ことが出来る。
ーザ光用のＳＨＧ素子として用いる場合、φを７０〜９
０゜、θを使用する波長の位相整合角とするが、この場
合、非線形光学定数は従来よりも小さくなる。しかし、
この減少分は素子の光路長を大きくすることで補うこと
が出来る。従って、本発明の素子によればＳＨＧの効率
を低下させることなく位相整合温度許容幅を大きくする
ことが出来る。
【００１４】以下比較例を用いて本発明の作用を更に具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００１５】ＫＴＰ単結晶をＮｄ：ＹＡＧレーザ（λ＝
１．０６４μｍ）用ＳＨＧ素子（波長変換素子）とする
ために、φを９０゜、θを６８．６゜として切り出した
３mm×３mm×５mmの大きさの結晶と、従来通りφを２４
゜、θを９０゜として切り出した３mm×３mm×３mmの大
きさの結晶と３mm×３mm×５mmの大きさの結晶との各入
射面と出射面を光学研磨し、次いでこれらの面上に真空
蒸着法によりＳｉＯ2 ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 を順次蒸着
して成る酸化物多層膜を反射防止膜として形成した。
１．０６４μｍ）用ＳＨＧ素子（波長変換素子）とする
ために、φを９０゜、θを６８．６゜として切り出した
３mm×３mm×５mmの大きさの結晶と、従来通りφを２４
゜、θを９０゜として切り出した３mm×３mm×３mmの大
きさの結晶と３mm×３mm×５mmの大きさの結晶との各入
射面と出射面を光学研磨し、次いでこれらの面上に真空
蒸着法によりＳｉＯ2 ，ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ2 を順次蒸着
して成る酸化物多層膜を反射防止膜として形成した。
【００１６】図１に示した装置を用い、上記大きさの各
素子を設置した石英ガラス管を冷却或いは電熱加熱する
ことにより０〜２００℃の所定温度に維持しつつ入射面
より２ＷのＮｄ：ＹＡＧレーザ光を入射し、出射面より
出射されるＳＨ光の出力をパワーメーター（サイエンチ
ック社製３８−０１０１）で測定した。得られた結果を
図２と表１に示した。尚、図１において、１は全反射ミ
ラー、２はＮｄ−ＹＡＧロッド、３は溶融石英のＡＯ−
Ｑスイッチ、４は出力ミラー、５は波長変換素子、６は
オーブン、７はビームスプリッタ、８はパワーメーター
である。
素子を設置した石英ガラス管を冷却或いは電熱加熱する
ことにより０〜２００℃の所定温度に維持しつつ入射面
より２ＷのＮｄ：ＹＡＧレーザ光を入射し、出射面より
出射されるＳＨ光の出力をパワーメーター（サイエンチ
ック社製３８−０１０１）で測定した。得られた結果を
図２と表１に示した。尚、図１において、１は全反射ミ
ラー、２はＮｄ−ＹＡＧロッド、３は溶融石英のＡＯ−
Ｑスイッチ、４は出力ミラー、５は波長変換素子、６は
オーブン、７はビームスプリッタ、８はパワーメーター
である。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１中のΔＴはＳＨ光の強度が最高強度の
半分以上となる温度幅を示したものである。
半分以上となる温度幅を示したものである。
【００１９】図１と表１より、φを９０゜、θを６８．
６゜として切出した３mm×３mm×５mmの大きさの素子で
ΔＴ・Ｌ＝１１０±１０℃・cm以上とすることが可能で
あることがわかる。
６゜として切出した３mm×３mm×５mmの大きさの素子で
ΔＴ・Ｌ＝１１０±１０℃・cm以上とすることが可能で
あることがわかる。
【００２０】
【実施例】実施例１ 上記比較例で用いたφを９０、θを６８．６゜として切
出した３mm×３mm×５mmの大きさの波長変換素子を室温
中に放置して入射面より一定量のＮｄ：ＹＡＧレーザ光
を入射し、出射面より出射されるＳＨ光の出力と時間と
の関係を測定した。得られた結果を図３に示した。
出した３mm×３mm×５mmの大きさの波長変換素子を室温
中に放置して入射面より一定量のＮｄ：ＹＡＧレーザ光
を入射し、出射面より出射されるＳＨ光の出力と時間と
の関係を測定した。得られた結果を図３に示した。
【００２１】図３より本発明の素子が時間的に安定であ
ることがわかる。これは位相整合温度許容幅が広いた
め、レーザ光による結晶の温度上昇による影響を受けな
いためと考えられる。
ることがわかる。これは位相整合温度許容幅が広いた
め、レーザ光による結晶の温度上昇による影響を受けな
いためと考えられる。
【００２２】実施例２ ＫＴＰ単結晶をＮｄ：ＹＬＦレーザ（λ＝１．０４７μ
ｍ）用ＳＨＧ素子（波長変換素子）とするために、φを
９０゜、θを７１．２゜として切出した３mm×３mm×５
mmの大きさの結晶と、従来通りφを３７゜、θを９０゜
として切出した３mm×３mm×５mmの大きさの結晶との入
射面と出射面を光学研磨し、次いでこれらの面上に真空
蒸着法によりＳｉＯ2，ＴｉＯ2 ，ＺｉＯ2 を順次蒸着
して成る酸化物多層膜を反射防止膜として形成した。
ｍ）用ＳＨＧ素子（波長変換素子）とするために、φを
９０゜、θを７１．２゜として切出した３mm×３mm×５
mmの大きさの結晶と、従来通りφを３７゜、θを９０゜
として切出した３mm×３mm×５mmの大きさの結晶との入
射面と出射面を光学研磨し、次いでこれらの面上に真空
蒸着法によりＳｉＯ2，ＴｉＯ2 ，ＺｉＯ2 を順次蒸着
して成る酸化物多層膜を反射防止膜として形成した。
【００２３】次いで、図１に示した装置において２とし
てＮｄ−ＹＬＦロッドを用い、上記波長変換素子５の入
射面より２ＷのＮｄ：ＹＬＦレーザ光を入射させて出射
面より出射したＳＨ光の出力を測定した。得られた結果
を図４に示した。
てＮｄ−ＹＬＦロッドを用い、上記波長変換素子５の入
射面より２ＷのＮｄ：ＹＬＦレーザ光を入射させて出射
面より出射したＳＨ光の出力を測定した。得られた結果
を図４に示した。
【００２４】図４より本発明の素子が比較例や実施例１
と同様に従来の素子に較べて広い位相整合温度許容幅を
持つことがわかる。
と同様に従来の素子に較べて広い位相整合温度許容幅を
持つことがわかる。
【００２５】尚、実験によれば、φを７０゜、θを６
８．６゜として切り出した実施例１と同一寸法で同一の
反射防止膜を形成したＫＴＰ単結晶をＮｄ：ＹＡＧレー
ザ用ＳＨＧ素子として用いた場合及びφ７０゜、θを７
１．２゜として切出した実施例２と同一寸法で同様の反
射防止膜を形成したＫＴＰ単結晶をＮｄ：ＹＬＦレーザ
用ＳＨＧ素子として用いた場合も、夫々実施例１及び実
施例２と同様の結果を得た。
８．６゜として切り出した実施例１と同一寸法で同一の
反射防止膜を形成したＫＴＰ単結晶をＮｄ：ＹＡＧレー
ザ用ＳＨＧ素子として用いた場合及びφ７０゜、θを７
１．２゜として切出した実施例２と同一寸法で同様の反
射防止膜を形成したＫＴＰ単結晶をＮｄ：ＹＬＦレーザ
用ＳＨＧ素子として用いた場合も、夫々実施例１及び実
施例２と同様の結果を得た。
【００２６】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、位相整合温
度許容幅が極めて広く且つＳＨＧ出力の温度安定性の優
れた波長変換素子を提供することができる。
度許容幅が極めて広く且つＳＨＧ出力の温度安定性の優
れた波長変換素子を提供することができる。
【図１】図１は本発明において用いられたＳＨ光の測定
装置の基本構成図である。
装置の基本構成図である。
【図２】図２は本発明の素子と従来の素子とにＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザ光を夫々入射せしめて求めた素子温度とＳＨ
出力との関係を示した特性線図である。
ＡＧレーザ光を夫々入射せしめて求めた素子温度とＳＨ
出力との関係を示した特性線図である。
【図３】図３は本発明の素子と従来の素子とにＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザ光を夫々入射せしめて求めた時間とＳＨ出力
との関係を示した特性線図である。
ＡＧレーザ光を夫々入射せしめて求めた時間とＳＨ出力
との関係を示した特性線図である。
【図４】図４は本発明の素子と従来の素子とにＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザ光を夫々入射せしめて求めた素子温度とＳＨ
出力との関係を示した特性線図である。
ＡＧレーザ光を夫々入射せしめて求めた素子温度とＳＨ
出力との関係を示した特性線図である。
１ 全反射ミラー ２ Ｎｄ：ＹＡＧロッド ３ 溶融石英のＡＯ−Ｑスイッチ ４ 出力ミラー ５ 波長変換素子 ６ オーブン ７ ビームスプリッタ ８ パワーメーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｑ ＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ Ｓ，ＶＯＬ．ＱＥ−24，ＮＯ．１，ＪＡ ＮＵＡＲＹ 1988 Ｐ．３−４
Claims (1)
- 【請求項１】 非線形光学結晶ＫＴｉＯＰＯ４を、その
方位がＸ−Ｙ面内でＸ軸からＹ軸方向に７０〜９０°と
なる線方向へのＺ軸よりの角度が、使用する波長の位相
整合角となるように切出して所定長さの光路長が得られ
るように形成して成る温度安定形波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062444A JP2579703B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 温度安定形波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3062444A JP2579703B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 温度安定形波長変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276726A JPH04276726A (ja) | 1992-10-01 |
| JP2579703B2 true JP2579703B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=13200388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3062444A Expired - Lifetime JP2579703B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 温度安定形波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2579703B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950023991A (ko) * | 1994-01-31 | 1995-08-21 | 김광호 | 제2고조파 발생(shg)용 케이티피(ktp) 코팅막 |
| KR100764424B1 (ko) * | 2006-08-30 | 2007-10-05 | 삼성전기주식회사 | 파장변환 레이저 장치 및 이에 사용되는 비선형 광학결정 |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3062444A patent/JP2579703B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．ＱＥ−２４，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ １９８８ Ｐ．３−４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04276726A (ja) | 1992-10-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |