JP2704337B2 - 光波長変換装置 - Google Patents

光波長変換装置

Info

Publication number
JP2704337B2
JP2704337B2 JP1503292A JP1503292A JP2704337B2 JP 2704337 B2 JP2704337 B2 JP 2704337B2 JP 1503292 A JP1503292 A JP 1503292A JP 1503292 A JP1503292 A JP 1503292A JP 2704337 B2 JP2704337 B2 JP 2704337B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
laser beam
fundamental wave
optical wavelength
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1503292A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05210134A (ja
Inventor
信春 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP1503292A priority Critical patent/JP2704337B2/ja
Publication of JPH05210134A publication Critical patent/JPH05210134A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2704337B2 publication Critical patent/JP2704337B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光波長変換装置に関し、
特に詳細には、シングルモードの半導体レーザーから発
せられたレーザービームを非線形光学材料のバルク結晶
に1回だけ通して短波長化するようにした光波長変換装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、非線形光学材料を利用してレ
ーザービームを第2高調波等に波長変換(短波長化)す
る試みが種々なされている。このような波長変換に利用
される光波長変換素子の1つとして、バルク結晶型のも
のが広く知られている。
【0003】このバルク結晶型の光波長変換素子は、基
本波を共振させる共振器内に配したり、あるいは、その
ような共振器は利用せず、該結晶を基本波が1回だけ通
過するようにして使用される。後者のようにして使用さ
れる光波長変換素子は、通常、直接変換型光波長変換素
子と称されているが、基本波が結晶中を往復何回も通過
する前者の場合と比べれば、高い波長変換効率を得る上
では不利となっている。そこでこの直接変換型の光波長
変換素子を用いる装置においては、多くの場合、基本波
を結晶端面上で収束するように十分に絞って結晶中での
基本波パワー密度を上げ、また基本波と波長変換波との
位相整合は位相整合角度許容範囲が比較的大きいノンク
リティカル位相整合(Non-Critical Phase Matching :
以下 NCPMと称する)で果たすようにして、波長変換効
率の向上を図っている。なお上記NCPMは、基本波に対す
る屈折率楕円体波面法線方向と、波長変換波に対する屈
折率楕円体波面法線方向とが一致する角度での位相整合
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な光波長変換素子を利用する光波長変換装置には、基本
波光源をシングルモードの半導体レーザーとするものが
多いが、その種の従来装置においては、バルク結晶の光
入射端面で反射して半導体レーザーに戻る光によって該
半導体レーザーがモードホップを起こし、そのために基
本波出力ひいては波長変換波出力が不安定になるという
問題が認められていた。このような問題は特に、前述の
NCPMを実現する場合に起こりやすくなっている。つまり
このNCPMを果たす場合、基本波の波長許容範囲は0.1 n
m程度と極めて小さく、それに対して一般にシングルモ
ード半導体レーザーの縦モード間隔は0.3 nm程度であ
るため、モードホップが起きると基本波波長は簡単にNC
PMの波長許容範囲から外れてしまうのである。
【0005】上述のような戻り光をカットする手段とし
て従来よりアイソレータが知られているが、このアイソ
レータは大型でコストが高く、また光の透過率も低いの
で、実用には向いていないという欠点がある。
【0006】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、シングルモード半導体レーザーから発せ
られたレーザービームを直接変換型の光波長変換素子に
より波長変換するようにした上で、アイソレータを用い
ずに半導体レーザーへの戻り光をカットできる光波長変
換装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による光波長変換
装置は、上記のように基本波光源としてシングルモード
半導体レーザーを、光波長変換素子として直接変換型の
非線形光学材料のバルク結晶を用い、そして基本波を上
記バルク結晶の光入射端面上で収束するように絞る手段
が設けられた光波長変換装置において、上記バルク結晶
が、そこに入射した基本波の進行方向がその位相整合軸
と一致し、かつ、上記光入射端面に対する基本波入射角
Δψが基本波の絞り角αに対してΔψ≧α/2となる向
きに配設されたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用および発明の効果】上述のように非線形光学材料
のバルク結晶が、基本波の進行方向と位相整合軸(NCPM
軸等である)とが一致する向きになっていれば、当然、
基本波と波長変換波とが位相整合することになる。
【0009】また、基本波の入射角Δψと絞り角αとの
関係がΔψ≧α/2となっていれば、非線形光学材料の
バルク結晶の光入射端面で反射した基本波は、そこに入
射する基本波とは全く別の光路を辿ることになる。した
がって、この光入射端面で基本波が反射しても、その反
射した光が半導体レーザーに戻ることはなく、半導体レ
ーザーが戻り光によってモードホップを起こすことが防
止される。そうであれば、モードホップによって基本波
波長が位相整合許容範囲から外れることがなくなり、出
力の安定した波長変換波が得られることになる。
【0010】
【実施例】図2は、本発明の一実施例による光波長変換
装置を示すものである。この光波長変換装置は、基本波
としての波長860 nmのレーザービーム10を発する半導
体レーザー11と、この半導体レーザー11を所定温度に調
節するペルチェ素子12と、発散光状態で半導体レーザー
11から射出されたレーザービーム10を平行光化するコリ
メーターレンズ13と、断面楕円状のレーザービーム10を
断面正円状に変換するアナモルフィックプリズムペア14
と、後述のKN結晶等で反射し光軸を外れて戻って来る
レーザービーム10をカットする開口板15と、レーザービ
ーム10を絞る集光レンズ16と、絞られたレーザービーム
10の収束点に光入射端面17aが位置するように配された
KNbO3 のバルク結晶(以下、KN結晶と称する)17
と、このKN結晶17を所定温度に調節するペルチェ素子
18と、KN結晶17から出射した光ビームを平行光化する
コリメータレンズ19と、この光ビームを集光する集光レ
ンズ21とからなる。
【0011】レーザービーム10はKN結晶17を図中左か
ら右方に1回通過する際に、非線形光学材料であるこの
KN結晶17により、波長が1/2すなわち430 nmの第
2高調波20に変換される。したがってKN結晶17から
は、この第2高調波20とレーザービーム10とが混合した
光ビームが出射する。なお本例では、上述のようにして
得られる第2高調波20の光強度を検出する光検出器22が
配設されている。
【0012】上記の半導体レーザー11は、横モードおよ
び縦モードが共にシングルモードのものであり、出力は
100 mWである。またKN結晶17は、長さが10mmで、
この方向に垂直な断面のサイズが2×2mmに形成さ
れ、その両端面には波長860 nmのレーザービーム10に
対する無反射コーティングが施されている。一方コリメ
ータレンズ13は開口数NA=0.65、焦点距離f=0.8 m
m、集光レンズ16は焦点距離f=110 mmの平凸レンズ
であり、これらのレンズ13、16および前記アナモルフィ
ックプリズムペア14によりレーザービーム10は、KN結
晶17の光入射端面17a上で直径30μmの正円状スポット
に収束する。
【0013】図1は、KN結晶17とそこに入射するレー
ザービーム10を詳しく示している。以下この図1を参照
して、KN結晶17に入射する前、およびそこに入射した
レーザービーム10の光路を詳しく説明する。本実施例で
はKN結晶17の非線形光学定数d32=21pm/Vを利用
する。その場合、基本波波長λ=860.0 nmで90°ノン
クリティカル位相整合(NCPM)が実現され、そのときの
レーザービーム10の空気中最適ビーム角δθは、
【0014】
【数1】
【0015】である。この最適ビーム角δθ以上の角度
でKN結晶17に入射するレーザービーム10は波長変換に
寄与せず、損失となる。その一方、この角度δθよりも
小さくレーザービーム10を絞ると、集光スポット径が大
きくなってKN結晶17中のレーザービーム10のパワー密
度が低下し、波長変換効率が低下することになる。つま
り、レーザービーム10の絞り角α=δθとすれば、最も
高強度の第2高調波20が得られることになるので、本実
施例ではα=δθに設定する。数1においてL=10m
m、λ=860.0 nmとし、またKN結晶17の各屈折率を
代入すると、δθ=49mrad =2.8 °となる。
【0016】そこでKN結晶17は、図1に詳しく示され
ているように、光入射端面17aへのレーザービーム10の
入射角ΔψがΔψ=α/2=1.4 °となるように、そこ
に入射する前のレーザービーム10(図1中斜線を付して
示す)のビーム中心に対して1.4 °傾けて配置されてい
る。そのため、光入射端面17aで反射したレーザービー
ム10(図1中細点を付して示す)はすべて、該端面17a
に入射するレーザービーム10とは異なる光路を進むこと
になり、半導体レーザー11には戻り得ない。なお図1に
おいて、KN結晶17の傾き角は誇張して示してある。
【0017】またKN結晶17は、そこに入射したレーザ
ービーム10の進行方向(図1中矢印Qで示す)がNCPM軸
である結晶軸aと一致するように、この結晶軸aに対し
て光入射端面17aがβ=1.2 °の角度をなすようにカッ
トされている。したがって、レーザービーム10と第2高
調波20との間で良好に位相整合が取られる。なお上記β
の角度は次式で求められる。
【0018】
【数2】
【0019】上記のように、端面17aで反射したレーザ
ービーム10が半導体レーザー11に戻ることがなければ、
半導体レーザー11がこの戻り光のためにモードホップを
起こして、レーザービーム10の波長λが860.0 nmから
外れることがなくなるので、この基本波波長は常に位相
整合範囲内に保たれ、第2高調波20の出力が安定化され
る。
【0020】なお上記実施例ではΔψ=α/2としてい
るが、もちろんΔψ>α/2となるようにしてもよい。
つまり上記の例においては、レーザービーム10の入射角
Δψを1.4 °よりも大きい値に設定しても構わない。
【0021】また上記実施例では、KN結晶17を直方体
状に形成しているが、他の要素との位置調整を容易化す
る等のためにこのKN結晶17を、図3に示すように平行
四辺形の側面形状を有するようにカットしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による光波長変換装置の要部
を示す側面図
【図2】上記実施例の光波長変換装置の全体形状を示す
側面図
【図3】本発明の光波長変換装置における非線形光学材
料結晶の別の形状例を示す側面図
【符号の説明】
10 レーザービーム(基本波) 11 半導体レーザー 13 コリメータレンズ 14 アナモルフィックプリズムペア 16 集光レンズ 17 KN結晶 17a KN結晶の光入射端面 20 第2高調波

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シングルモードの半導体レーザーから出
    射した基本波としてのレーザービームを非線形光学材料
    のバルク結晶に入射させ、そこを一方向のみに通過させ
    て波長変換する光波長変換装置において、 前記基本波を前記バルク結晶の光入射端面上で収束する
    ように絞る手段が設けられるとともに、 前記バルク結晶が、そこに入射した基本波の進行方向が
    その位相整合軸と一致し、かつ、前記光入射端面に対す
    る基本波入射角Δψが基本波の絞り角αに対してΔψ≧
    α/2となる向きに配設されていることを特徴とする光
    波長変換装置。
JP1503292A 1992-01-30 1992-01-30 光波長変換装置 Expired - Fee Related JP2704337B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1503292A JP2704337B2 (ja) 1992-01-30 1992-01-30 光波長変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1503292A JP2704337B2 (ja) 1992-01-30 1992-01-30 光波長変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05210134A JPH05210134A (ja) 1993-08-20
JP2704337B2 true JP2704337B2 (ja) 1998-01-26

Family

ID=11877498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1503292A Expired - Fee Related JP2704337B2 (ja) 1992-01-30 1992-01-30 光波長変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2704337B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012032724A (ja) * 2010-08-03 2012-02-16 Nikon Corp 波長変換光学系及び紫外レーザ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05210134A (ja) 1993-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5321718A (en) Frequency converted laser diode and lens system therefor
US6414973B1 (en) High-power blue and green light laser generation from high powered diode lasers
US7760775B2 (en) Apparatus and method of generating laser beam
US5410560A (en) Wavelength conversion apparatus
JP2704337B2 (ja) 光波長変換装置
US7142568B2 (en) High-power blue and green light laser generation from high-powered diode lasers
JPH01274487A (ja) 光波長変換装置
JPH0318833A (ja) 高調波発生素子および高調波発生装置
JPH05323404A (ja) 光波長変換素子
JPH05323403A (ja) 高調波発生装置
JPH0669569A (ja) 光波長変換装置
JPH05341334A (ja) 波長変換装置
JPH0369926A (ja) 平行光作成装置
JP2580703B2 (ja) レーザ装置
JP3031740B2 (ja) 高調波発生装置
JP2663497B2 (ja) レーザ装置
JP3074772B2 (ja) 第2高調波発生装置
JPH04130424A (ja) 光導波路デバイス
JPS60112024A (ja) 光波長変換装置
JPH0590687A (ja) 光源装置及びそれを用いた光ピツクアツプ
JPH07311396A (ja) レーザ装置
JPH02156690A (ja) レーザ装置
JPH08234254A (ja) 高調波発生装置
JPH0196629A (ja) 光波長変換モジュール
JPH0659211A (ja) 光束断面整形用レンズ及びそれを用いた高調波発生装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970826

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071009

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071009

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081009

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees