JP2741081B2 - 光波長変換装置 - Google Patents
光波長変換装置Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光波長変換装置に関し、特に詳細には光波長
変換素子として有機非線形光学材料のバルク単結晶を用
いて、半導体レーザー光を第２高調波等に波長変換する
光波長変換装置に関するものである。
変換素子として有機非線形光学材料のバルク単結晶を用
いて、半導体レーザー光を第２高調波等に波長変換する
光波長変換装置に関するものである。
（従来の技術） 従来より、例えば特開昭63−121829号公報に示される
ように、外部共振器を備えた半導体レーザーから発せら
れた基本波としてのレーザー光を、光波長変換素子によ
りその第２高調波等に波長変換（短波長化）する提案が
なされている。
ように、外部共振器を備えた半導体レーザーから発せら
れた基本波としてのレーザー光を、光波長変換素子によ
りその第２高調波等に波長変換（短波長化）する提案が
なされている。
一方、例えば特開昭62−189783号公報に示されるよう
に、ネオジム等の希土類がドーピングされた固体レーザ
ーロッドを半導体レーザーによってポンピングするレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーが公知となって
いる。この種のレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーにおいても、より短波長のレーザー光を得るため
に、その共振器内に、固体レーザー発振ビームを波長変
換する非線形光学材料のバルク単結晶を配設して、固体
レーザー発振ビームを第２高調波等に波長変換すること
が考えられている。
に、ネオジム等の希土類がドーピングされた固体レーザ
ーロッドを半導体レーザーによってポンピングするレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーが公知となって
いる。この種のレーザーダイオードポンピング固体レー
ザーにおいても、より短波長のレーザー光を得るため
に、その共振器内に、固体レーザー発振ビームを波長変
換する非線形光学材料のバルク単結晶を配設して、固体
レーザー発振ビームを第２高調波等に波長変換すること
が考えられている。
（発明が解決しようとする課題） ところが、このような波長変換機能を備えた従来のレ
ーザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、
非線形光学材料として、前記公報にも示されているよう
に、KTP、LiNbO3等の無機非線形光学材料を用いていた
ため、波長変換効率が低いという問題が有った。この問
題は、外部共振器型半導体レーザーを基本波光源とした
前述の光波長変換装置においても同様に認められる。
ーザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、
非線形光学材料として、前記公報にも示されているよう
に、KTP、LiNbO3等の無機非線形光学材料を用いていた
ため、波長変換効率が低いという問題が有った。この問
題は、外部共振器型半導体レーザーを基本波光源とした
前述の光波長変換装置においても同様に認められる。
そこで、上記特開昭63−121829号公報にも示されるよ
うに、無機非線形光学材料を光導波路化して用いる提案
もなされている。そうすれば、基本波の光パワー密度が
上がるので光波長変換効率が向上するが、その半面、基
本波を光導波路内に入力することが困難になるという問
題が生じる。またそのような構成の光波長変換装置は、
基本波と波長変換波との位相整合条件が大変厳しくなる
ので、温度制御、磁界制御、超音波制御等の精密な制御
が必要になり、実用には適していないのが現状である。
うに、無機非線形光学材料を光導波路化して用いる提案
もなされている。そうすれば、基本波の光パワー密度が
上がるので光波長変換効率が向上するが、その半面、基
本波を光導波路内に入力することが困難になるという問
題が生じる。またそのような構成の光波長変換装置は、
基本波と波長変換波との位相整合条件が大変厳しくなる
ので、温度制御、磁界制御、超音波制御等の精密な制御
が必要になり、実用には適していないのが現状である。
一方、レーザーダイオードポンピング固体レーザーと
非線形光学材料のバルク単結晶とからなる光波長変換装
置においては、固体レーザーロッドを用いるので、装置
の大型化が避けられない、という問題も認められてい
る。
非線形光学材料のバルク単結晶とからなる光波長変換装
置においては、固体レーザーロッドを用いるので、装置
の大型化が避けられない、という問題も認められてい
る。
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、光波長変換効率が高く、基本波と波長変換波との位
相整合が容易に実現され、しかも小型に形成されうる光
波長変換装置を提供することを目的とするものである。
り、光波長変換効率が高く、基本波と波長変換波との位
相整合が容易に実現され、しかも小型に形成されうる光
波長変換装置を提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段及び作用） 本発明による光波長変換装置は、 基本波光源として外部共振器型半導体レーサーを用
い、 その共振器の内部に有機非線形光学材料のバルク単結
晶からなる光波長変換素子を配し、 そしてこのバルク単結晶を、そこに入射した半導体レ
ーザー光と波長変換波との間で角度位相整合が取れる向
きに配置したことを特徴とするものである。
い、 その共振器の内部に有機非線形光学材料のバルク単結
晶からなる光波長変換素子を配し、 そしてこのバルク単結晶を、そこに入射した半導体レ
ーザー光と波長変換波との間で角度位相整合が取れる向
きに配置したことを特徴とするものである。
上記の有機非線形光学材料としては、例えば特開昭60
−250334号公報、“Nonliner Optical Properties of O
rganic and Polymeric Materials"ACS SYMPOSIUM SERIE
S 223,David J.Williams編（American Chemical Societ
y,1983年刊）、「有機非線形光学材料」加藤政雄，中西
八郎監修（シー・エム・シー社,1985年刊）、“Nonline
ar Optical Properties of Organic Molecules and Cry
stals"D.S.ChemlaおよびJ.Zyss編（Academic Press In
c.,1987年刊）、R.T.Bailey等による“The Quality and
Performance of The Organic Non−Linear Optical Ma
terial（−）２−（α−Methylbenzylamino）−５−Nit
ropy ridine（MBA−NP）”（Optics Communications,Vo
l.65,No.3,P229）等に示されるMNA（２−メチル−４−
ニトロアニリン）、mNA（メタニトロアニリン）、POM
（３−メチル−４−ニトロピリジン−１−オキサイ
ド）、尿素、NPP［Ｎ−（４−ニトロフェニル）−
（Ｓ）−プロリノール］、NPAN｛２−［Ｎ−（４−ニト
ロフェニル）−Ｎ−メチルアミノ］アセトニトリル｝、
DAN（２−ジメチルアミノ−５−ニトロアセトアニリ
ド）、MBA−NP［２−Ｎ（α−メチルベンジルアミノ）
−５−ニトロピリジン］さらには特開昭62−210432号公
報に示される3,5−ジメチル−１−（４−ニトロフェニ
ル）ピラゾール［以下、PRAと称する］、3,5−ジメチル
−１−（４−ニトロフェニル）−1,2,4−トリアゾー
ル、２−エチル−１−（４−ニトロフェニル）イミダゾ
ール、１−（４−ニトロフェニル）ピロール、２−ジメ
チルアミノ１−５−ニトロアセトアニリド、５−ニトロ
−２−ピロリジノアセトアニリド、３−メチル−４−ニ
トロピリジン−Ｎ−オキシド等を用いることができる。
これらの材料は無機非線形光学材料に比べて、非線形光
学定数が極めて高い。またこの有機非線形光学材料は、
温度による屈折率変化が等方的であるので、温度変化に
よって位相整合角がずれてしまうことがない。
−250334号公報、“Nonliner Optical Properties of O
rganic and Polymeric Materials"ACS SYMPOSIUM SERIE
S 223,David J.Williams編（American Chemical Societ
y,1983年刊）、「有機非線形光学材料」加藤政雄，中西
八郎監修（シー・エム・シー社,1985年刊）、“Nonline
ar Optical Properties of Organic Molecules and Cry
stals"D.S.ChemlaおよびJ.Zyss編（Academic Press In
c.,1987年刊）、R.T.Bailey等による“The Quality and
Performance of The Organic Non−Linear Optical Ma
terial（−）２−（α−Methylbenzylamino）−５−Nit
ropy ridine（MBA−NP）”（Optics Communications,Vo
l.65,No.3,P229）等に示されるMNA（２−メチル−４−
ニトロアニリン）、mNA（メタニトロアニリン）、POM
（３−メチル−４−ニトロピリジン−１−オキサイ
ド）、尿素、NPP［Ｎ−（４−ニトロフェニル）−
（Ｓ）−プロリノール］、NPAN｛２−［Ｎ−（４−ニト
ロフェニル）−Ｎ−メチルアミノ］アセトニトリル｝、
DAN（２−ジメチルアミノ−５−ニトロアセトアニリ
ド）、MBA−NP［２−Ｎ（α−メチルベンジルアミノ）
−５−ニトロピリジン］さらには特開昭62−210432号公
報に示される3,5−ジメチル−１−（４−ニトロフェニ
ル）ピラゾール［以下、PRAと称する］、3,5−ジメチル
−１−（４−ニトロフェニル）−1,2,4−トリアゾー
ル、２−エチル−１−（４−ニトロフェニル）イミダゾ
ール、１−（４−ニトロフェニル）ピロール、２−ジメ
チルアミノ１−５−ニトロアセトアニリド、５−ニトロ
−２−ピロリジノアセトアニリド、３−メチル−４−ニ
トロピリジン−Ｎ−オキシド等を用いることができる。
これらの材料は無機非線形光学材料に比べて、非線形光
学定数が極めて高い。またこの有機非線形光学材料は、
温度による屈折率変化が等方的であるので、温度変化に
よって位相整合角がずれてしまうことがない。
（実施例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説
明する。
明する。
〈第１実施例〉 第１図は、本発明の第１実施例による光波長変換装置
を示すものである。本装置は、波長950nmの基本波とし
てのレーザービーム10を発する半導体レーザー11と、発
散光であるこのレーザービーム10を平行光化するコリメ
ーターレンズとしての屈折率分布型ロッドレンズ12と、
偏向ビームスプリッタ13と、有機非線形光学材料のバル
ク単結晶からなる光波長変換素子14と、半導体レーザー
11の外部共振器を構成するミラー15とを有している。以
上述べた11〜15の各要素は、共通の筐体（図示せず）に
マウントされている。
を示すものである。本装置は、波長950nmの基本波とし
てのレーザービーム10を発する半導体レーザー11と、発
散光であるこのレーザービーム10を平行光化するコリメ
ーターレンズとしての屈折率分布型ロッドレンズ12と、
偏向ビームスプリッタ13と、有機非線形光学材料のバル
ク単結晶からなる光波長変換素子14と、半導体レーザー
11の外部共振器を構成するミラー15とを有している。以
上述べた11〜15の各要素は、共通の筐体（図示せず）に
マウントされている。
半導体レーザー11の端面11aには、波長950nmのレーザ
ービーム10を100％反射させるコーティングが施されて
いる。一方ミラー15の端面15aには、上記波長のレーザ
ービーム10をほぼ100％反射させ、後述する波長475nmの
第２高調波10′はほぼ100％透過させるコーティングが
施されている。レーザービーム10は、半導体レーザー11
の端面11aとミラー15の端面15aとの間に閉じ込められ
て、レーザー発振したものである。。このレーザービー
ム10は光波長変換素子14に入射して、波長が1/2つまり4
75nmの第２高調波10′に波長変換される。
ービーム10を100％反射させるコーティングが施されて
いる。一方ミラー15の端面15aには、上記波長のレーザ
ービーム10をほぼ100％反射させ、後述する波長475nmの
第２高調波10′はほぼ100％透過させるコーティングが
施されている。レーザービーム10は、半導体レーザー11
の端面11aとミラー15の端面15aとの間に閉じ込められ
て、レーザー発振したものである。。このレーザービー
ム10は光波長変換素子14に入射して、波長が1/2つまり4
75nmの第２高調波10′に波長変換される。
以下、この光波長変換素子14について詳しく説明す
る。この光波長変換素子14は、前述したPRAのバルク単
結晶からなる。このPRAのバルク結晶構造を第２図に示
す。このPRAの結晶は斜方晶系をなし、点群はmm2であ
る。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここでd31は、第２図に示すように結晶軸ａ、
ｂ、ｃに対して定まる光学軸ｘ、ｙ、ｚを考えたとき、
ｘ方向に直線偏光した光（以下、ｘ偏光という。ｙ、ｚ
についても同様。）を基本波として入射させてｚ偏光の
波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数であり、同
様にd32はｙ偏光の基本波を入射させてｚ偏光の波長変
換波を取り出す場合の非線形光学定数、d33はｚ偏光の
基本波を入射させてｚ偏光の波長変換波を取り出す場合
の非線形光学定数、d24はｙとｚ偏光の基本波を入射さ
せてｙ偏光の波長偏光波を取り出す場合の非線形光学定
数、d15はｘとｚ偏光の基本波を入射させてｘ偏光の波
長変換波を取り出す場合の非線形光学定数である。各非
線形光学定数の大きさを下表に示す。
る。この光波長変換素子14は、前述したPRAのバルク単
結晶からなる。このPRAのバルク結晶構造を第２図に示
す。このPRAの結晶は斜方晶系をなし、点群はmm2であ
る。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここでd31は、第２図に示すように結晶軸ａ、
ｂ、ｃに対して定まる光学軸ｘ、ｙ、ｚを考えたとき、
ｘ方向に直線偏光した光（以下、ｘ偏光という。ｙ、ｚ
についても同様。）を基本波として入射させてｚ偏光の
波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数であり、同
様にd32はｙ偏光の基本波を入射させてｚ偏光の波長変
換波を取り出す場合の非線形光学定数、d33はｚ偏光の
基本波を入射させてｚ偏光の波長変換波を取り出す場合
の非線形光学定数、d24はｙとｚ偏光の基本波を入射さ
せてｙ偏光の波長偏光波を取り出す場合の非線形光学定
数、d15はｘとｚ偏光の基本波を入射させてｘ偏光の波
長変換波を取り出す場合の非線形光学定数である。各非
線形光学定数の大きさを下表に示す。
なお下の表においてはＸ線結晶構造解析による値、
はMarker Fringe法による実測値であり、単位は双方
とも［×10-9esu］である。
はMarker Fringe法による実測値であり、単位は双方
とも［×10-9esu］である。
この値よりLiNbO3のd31と性能指数を比較するとPRAの
d32は260倍となる。さらに、KTPのdeff（実効非線形光
学定数）と性能指数を比較するとPRAのd32は約100倍と
なる。
d32は260倍となる。さらに、KTPのdeff（実効非線形光
学定数）と性能指数を比較するとPRAのd32は約100倍と
なる。
上述のPRAを用いる光波長変換素子14は、通常のブリ
ッジマン法により作成することができる。まず、融液状
態のPRAを適当な型に流し、次いで急冷させると、このP
RAが多結晶化する。その後このPRAを、その融点102℃よ
り高い温度（例えば105℃）に保たれた炉内から、該融
点より低い温度に保たれた炉外に徐々に引き出すことに
より、溶融状態のPRAを炉外への引出し部分から単結晶
化させる。それにより、50mm以上もの長い範囲にわたっ
て単結晶状態となり、結晶方位も一定に揃ったPRAが形
成され、光波長変換素子14を十分に長くすることができ
る。周知のようにこの種の光波長変換素子の波長変換効
率は素子の長さの２乗に比例するので、光波長変換素子
は長いほど実用的価値が高くなる。
ッジマン法により作成することができる。まず、融液状
態のPRAを適当な型に流し、次いで急冷させると、このP
RAが多結晶化する。その後このPRAを、その融点102℃よ
り高い温度（例えば105℃）に保たれた炉内から、該融
点より低い温度に保たれた炉外に徐々に引き出すことに
より、溶融状態のPRAを炉外への引出し部分から単結晶
化させる。それにより、50mm以上もの長い範囲にわたっ
て単結晶状態となり、結晶方位も一定に揃ったPRAが形
成され、光波長変換素子14を十分に長くすることができ
る。周知のようにこの種の光波長変換素子の波長変換効
率は素子の長さの２乗に比例するので、光波長変換素子
は長いほど実用的価値が高くなる。
以上述べたようにして形成したPRA単結晶を、光学軸
ｙとｚ軸（結晶軸ではｂ軸とａ軸）を含むｙ−ｚ面でカ
ットし、ｘ軸（結晶軸ではｃ軸）方向に厚さ5mmに切り
出して、バルク単結晶型の光波長変換素子14を形成し
た。
ｙとｚ軸（結晶軸ではｂ軸とａ軸）を含むｙ−ｚ面でカ
ットし、ｘ軸（結晶軸ではｃ軸）方向に厚さ5mmに切り
出して、バルク単結晶型の光波長変換素子14を形成し
た。
この光波長変換素子14に対してレーザービーム10は、
第１図図示のように、直線偏光方向がｙ軸と平行とな
り、その入射方向とｚ軸とがφ＝90°の角度をなし、ま
たその入射方向がｘ−ｙ面内でｘ軸からｙ軸側にθ＝約
０°傾く状態（つまりｘ軸と平行）にして入射される。
なお各図において、光ビームの紙面と平行な偏光方向を 印で、紙面と垂直な偏光方向を 印で示してある。また、上記位相整合角φおよびθを第
３図に示す。
第１図図示のように、直線偏光方向がｙ軸と平行とな
り、その入射方向とｚ軸とがφ＝90°の角度をなし、ま
たその入射方向がｘ−ｙ面内でｘ軸からｙ軸側にθ＝約
０°傾く状態（つまりｘ軸と平行）にして入射される。
なお各図において、光ビームの紙面と平行な偏光方向を 印で、紙面と垂直な偏光方向を 印で示してある。また、上記位相整合角φおよびθを第
３図に示す。
上述のようにしてレーザービーム10を光波長変換素子
14に入射させることにより、基本波としてのこのレーザ
ービーム10と第２高調波10′との間で角度位相整合が取
られ、光波長変換素子14からはこれらのレーザービーム
10と第２高調波10′とが混合したビームが双方向に出射
する。ミラー15の端面15aには前述した通りのコーティ
ングが施されているので、このミラー15からは、波長47
5nmの第２高調波10′のみが取り出される。また第２高
調波10′はレーザービーム10に対して偏光方向が90°回
転しており、光波長変換素子14から図中右方向に出射し
た第２高調波10′は、偏光ビームスプリッタ13で反射し
て、ストッパ16に吸収される。なお光波長変換素子14の
両端面には、レーザービーム10および第２高調波10′に
対する無反射コーティングが施されている。
14に入射させることにより、基本波としてのこのレーザ
ービーム10と第２高調波10′との間で角度位相整合が取
られ、光波長変換素子14からはこれらのレーザービーム
10と第２高調波10′とが混合したビームが双方向に出射
する。ミラー15の端面15aには前述した通りのコーティ
ングが施されているので、このミラー15からは、波長47
5nmの第２高調波10′のみが取り出される。また第２高
調波10′はレーザービーム10に対して偏光方向が90°回
転しており、光波長変換素子14から図中右方向に出射し
た第２高調波10′は、偏光ビームスプリッタ13で反射し
て、ストッパ16に吸収される。なお光波長変換素子14の
両端面には、レーザービーム10および第２高調波10′に
対する無反射コーティングが施されている。
上記の第２高調波10′は、ｚ偏光であることが確認さ
れた。したがって本実施例においては、前述したように
極めて大きいPRAの非線形光学定数d32が利用されてい
る。それにより本実施例においては、出力10〜20mWクラ
スの半導体レーザー11を用いた場合で、10％以上の波長
変換効率を得ることが可能である。また本発明では、上
記の通り角度位相整合を取るようにしているので、位相
整合を取るために複雑な音調機構等を必要とすることも
ない。
れた。したがって本実施例においては、前述したように
極めて大きいPRAの非線形光学定数d32が利用されてい
る。それにより本実施例においては、出力10〜20mWクラ
スの半導体レーザー11を用いた場合で、10％以上の波長
変換効率を得ることが可能である。また本発明では、上
記の通り角度位相整合を取るようにしているので、位相
整合を取るために複雑な音調機構等を必要とすることも
ない。
〈第２実施例〉 次に第４図を参照して、本発明の第２実施例について
説明する。なおこの第４図において、前記第１図中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説
明は特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。
説明する。なおこの第４図において、前記第１図中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説
明は特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。
この第２実施例においては、第１実施例におけるミラ
ー15に代えて、反射型グレーティング20が用いられてい
る。この反射型グレーティング20は回転軸21に保持され
て、レーザービーム10の入射角を変える方向（図中矢印
Ａ方向）に回転自在とされている。一方、光波長変換素
子14も回転軸22に保持されて、レーザービーム10の入射
角を変える方向（図中矢印Ｂ方向）に回転自在とされて
いる。
ー15に代えて、反射型グレーティング20が用いられてい
る。この反射型グレーティング20は回転軸21に保持され
て、レーザービーム10の入射角を変える方向（図中矢印
Ａ方向）に回転自在とされている。一方、光波長変換素
子14も回転軸22に保持されて、レーザービーム10の入射
角を変える方向（図中矢印Ｂ方向）に回転自在とされて
いる。
上記のように反射型グレーティング20を回転させるこ
とにより、半導体レーザー11の発振波長は、950〜1000n
mの範囲で可能となっている。こうしてレーザービーム1
0の波長が変えられるとき、位相整合角φは第１実施例
と同じく90°であるが、位相整合角θはその波長に応じ
て変化する。そのため、光波長変換素子14を上記のよう
にして回転させ、適切な位相整合角θを設定する。本実
施例では、レーザービーム10の波長が950〜1000nmの範
囲で変わるとき、θ＝約０〜約10°に設定すれば角度位
相整合が取られる。
とにより、半導体レーザー11の発振波長は、950〜1000n
mの範囲で可能となっている。こうしてレーザービーム1
0の波長が変えられるとき、位相整合角φは第１実施例
と同じく90°であるが、位相整合角θはその波長に応じ
て変化する。そのため、光波長変換素子14を上記のよう
にして回転させ、適切な位相整合角θを設定する。本実
施例では、レーザービーム10の波長が950〜1000nmの範
囲で変わるとき、θ＝約０〜約10°に設定すれば角度位
相整合が取られる。
上述のようにして、本実施例の光波長変換装置におい
ては、波長が475〜500nmの範囲で可変の第２高調波10′
を得ることができる。この第２高調波10′は光波長変換
素子14から双方向に出射し、図中右方向に出射した第２
高調波10′が偏光ビームスプリッタ13で反射して、図中
上方向に取り出される。
ては、波長が475〜500nmの範囲で可変の第２高調波10′
を得ることができる。この第２高調波10′は光波長変換
素子14から双方向に出射し、図中右方向に出射した第２
高調波10′が偏光ビームスプリッタ13で反射して、図中
上方向に取り出される。
〈第３実施例〉 次に、第５図を参照して本発明の第３実施例について
説明する。この第３実施例においては、波長λ1＝950nm
のレーザービーム10を発する半導体レーザー11に加え
て、レーザービーム30を発する第２の半導体レーザー31
が設けられている。この半導体レーザー31に対しては、
ロッドレンズ12と同様のロッドレンズ32、36と、外部共
振器としての反射型グレーティング20が設けられてい
る。レーザービーム30は、以下に述べる波長λ2のレー
ザービーム30をほぼ100％反射させるコーティング15a′
が施こされたミラー15′と反射型グレーティング20との
間に閉じ込められて、レーザー発振したものである。
説明する。この第３実施例においては、波長λ1＝950nm
のレーザービーム10を発する半導体レーザー11に加え
て、レーザービーム30を発する第２の半導体レーザー31
が設けられている。この半導体レーザー31に対しては、
ロッドレンズ12と同様のロッドレンズ32、36と、外部共
振器としての反射型グレーティング20が設けられてい
る。レーザービーム30は、以下に述べる波長λ2のレー
ザービーム30をほぼ100％反射させるコーティング15a′
が施こされたミラー15′と反射型グレーティング20との
間に閉じ込められて、レーザー発振したものである。
この実施例においても、光波長変換素子13は矢印Ｂ方
向に回転自在とされている。また半導体レーザー11用の
外部共振器としては、第１実施例において用いられたも
のと同様のミラー15が用いられている。
向に回転自在とされている。また半導体レーザー11用の
外部共振器としては、第１実施例において用いられたも
のと同様のミラー15が用いられている。
半導体レーザー31の発振波長は、反射型グレーティン
グ20を回転させることにより、950〜1000nmの範囲で可
能となっている。この波長λ2＝950〜1000nmのレーザー
ビーム30は、ハーフミラー33により波長λ1＝950nmのレ
ーザービーム10と合波されて、光波長変換素子14に入射
せしめられる。これらのレーザービーム10および30は、
光波長変換素子14により、波長λ3（1/λ3＝1/λ1＋1/
λ2）の和周波35に変換される。本実施例において波長
λ1とλ2は上記の通りであるから、和周波35の波長λ3
は475〜487nmの範囲で可変となる。なおミラー15の端面
15aには、上記波長λ1のレーザービーム10および波長λ
2のレーザービーム30はほぼ100％反射させる一方、波長
λ3の和周波35はほぼ100％透過させるコーティングが施
されている。
グ20を回転させることにより、950〜1000nmの範囲で可
能となっている。この波長λ2＝950〜1000nmのレーザー
ビーム30は、ハーフミラー33により波長λ1＝950nmのレ
ーザービーム10と合波されて、光波長変換素子14に入射
せしめられる。これらのレーザービーム10および30は、
光波長変換素子14により、波長λ3（1/λ3＝1/λ1＋1/
λ2）の和周波35に変換される。本実施例において波長
λ1とλ2は上記の通りであるから、和周波35の波長λ3
は475〜487nmの範囲で可変となる。なおミラー15の端面
15aには、上記波長λ1のレーザービーム10および波長λ
2のレーザービーム30はほぼ100％反射させる一方、波長
λ3の和周波35はほぼ100％透過させるコーティングが施
されている。
本例においても位相整合角φは第１実施例と同じく90
°であるが、位相整合角θはレーザービーム30の波長λ
2に応じて変化する。そのために光波長変換素子14を回
転させて、適切な位相整合角θを設定する。本実施例で
は、レーザービーム30の波長λ2が上記のように950〜10
00nmの範囲で変わるとき、θ＝約０〜約10°に設定すれ
ば角度位相整合が取られる。
°であるが、位相整合角θはレーザービーム30の波長λ
2に応じて変化する。そのために光波長変換素子14を回
転させて、適切な位相整合角θを設定する。本実施例で
は、レーザービーム30の波長λ2が上記のように950〜10
00nmの範囲で変わるとき、θ＝約０〜約10°に設定すれ
ば角度位相整合が取られる。
以上説明した第３実施例および第２実施例において
も、第１実施例と同程度の波長変化効率を得ることがで
きる。
も、第１実施例と同程度の波長変化効率を得ることがで
きる。
なお上記第３実施例においては、レーザービーム10と
レーザービーム30とをその和周波35に変換させるように
しているが、本発明の光波長変換装置は、２つの基本波
をその差周波に変換するように構成することも勿論可能
である。
レーザービーム30とをその和周波35に変換させるように
しているが、本発明の光波長変換装置は、２つの基本波
をその差周波に変換するように構成することも勿論可能
である。
（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光波長変換装置にお
いては、光波長変換素子として極めて大きい非線形光学
定数を有する有機非線形光学材料を、用いているので、
無機非線形光学材料を用いる従来の光波長変換装置に比
べれば、著しく高い光波長変換効率を実現できる。
いては、光波長変換素子として極めて大きい非線形光学
定数を有する有機非線形光学材料を、用いているので、
無機非線形光学材料を用いる従来の光波長変換装置に比
べれば、著しく高い光波長変換効率を実現できる。
また上記有機非線形光学材料は位相整合角が温度変化
によって変化してしまうことがないので、本発明の光波
長変換装置は複雑な温調機構等を必要とせずに、容易に
位相整合が取れるものとなり、小型に形成可能となる。
によって変化してしまうことがないので、本発明の光波
長変換装置は複雑な温調機構等を必要とせずに、容易に
位相整合が取れるものとなり、小型に形成可能となる。
さらに本発明の光波長変換装置は、固体レーザーロッ
ドを半導体レーザーでポンピングして基本波光源として
用いるようにした光波長変換装置に比べれば、大型の固
体レーザーロッドを必要としないので、この点からも小
型化が実現されるものとなる。
ドを半導体レーザーでポンピングして基本波光源として
用いるようにした光波長変換装置に比べれば、大型の固
体レーザーロッドを必要としないので、この点からも小
型化が実現されるものとなる。
第１図は、本発明の第１実施例装置を示す概略側面図、 第２図は、上記実施例装置に用いられたPRAのバルク結
晶構造図、 第３図は、本発明に係わる位相整合角φおよびθを説明
する説明図、 第４図と第５図はそれぞれ、本発明の第２実施例、第３
実施例装置を示す概略側面図である。 10、30…レーザービーム、10′…第２高調波 11、31…半導体レーザー 11a、31a…半導体レーザーの端面 12、32、36…ロッドレンズ、14…光波長変換素子 15、15′…ミラー 15a、15a′…ミラーの端面 20…反射型グレーティング、21、22…回転軸 33…ハーフミラー、35…和周波
晶構造図、 第３図は、本発明に係わる位相整合角φおよびθを説明
する説明図、 第４図と第５図はそれぞれ、本発明の第２実施例、第３
実施例装置を示す概略側面図である。 10、30…レーザービーム、10′…第２高調波 11、31…半導体レーザー 11a、31a…半導体レーザーの端面 12、32、36…ロッドレンズ、14…光波長変換素子 15、15′…ミラー 15a、15a′…ミラーの端面 20…反射型グレーティング、21、22…回転軸 33…ハーフミラー、35…和周波
Claims (3)
- 【請求項１】外部共振器を備えた半導体レーザーと、 その共振器の内部に配された有機非線形光学材料のバル
ク単結晶からなる光波長変換素子とを有し、 このバルク単結晶が、そこに入射した半導体レーザー光
と波長変換波との間で角度位相整合が取れる向きに配置
されていることを特徴とする光波長変換装置。 - 【請求項２】前記外部共振器として、前記レーザー光の
入射角を変える方向に回転自在に保持された反射形グレ
ーティングが用いられるとともに、 前記有機非線形光学材料のバルク単結晶が、前記レーザ
ー光の入射角を変える方向に回転自在に保持され、 このバルク単結晶により、前記レーザー光をその第２高
調波に変換するように構成されていることを特徴とする
請求項１記載の光波長変換装置。 - 【請求項３】前記外部共振器を備えた半導体レーザーが
２つ設けられ、 これらの半導体レーザーのうちの少なくとも一方の外部
共振器として、前記レーザー光の入射角を変える方向に
回転自在に保持された反射型グレーティングが用いられ
るとともに、 前記有機非線形光学材料のバルク単結晶が、前記レーザ
ー光の入射角を変える方向に回転自在に保持され、 このバルク単結晶により、前記レーザー光をその和周波
あるいは差周波に変換するように構成されていることを
特徴とする請求項１記載の光波長変換装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267665A JP2741081B2 (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光波長変換装置 |
| US07/596,446 US5130844A (en) | 1989-10-13 | 1990-10-12 | Optical wavelength converter system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267665A JP2741081B2 (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光波長変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03127034A JPH03127034A (ja) | 1991-05-30 |
| JP2741081B2 true JP2741081B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17447835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1267665A Expired - Fee Related JP2741081B2 (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光波長変換装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5130844A (ja) |
| JP (1) | JP2741081B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2685969B2 (ja) * | 1990-08-29 | 1997-12-08 | 沖電気工業株式会社 | 第２高調波発生装置 |
| JPH0792578B2 (ja) * | 1991-01-09 | 1995-10-09 | 日本電気株式会社 | 波長変換素子の作製方法および波長変換素子 |
| JP2828221B2 (ja) * | 1991-06-04 | 1998-11-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | レーザー光波長変換装置 |
| US5233621A (en) * | 1991-06-27 | 1993-08-03 | Intellectual Property Development Associates Of Connecticut, Inc. | Second harmonic generation and self frequency doubling laser materials comprised of bulk germanosilicate and aluminosilicate glasses |
| US5493628A (en) * | 1991-10-17 | 1996-02-20 | Lawandy; Nabil M. | High density optically encoded information storage using second harmonic generation in silicate glasses |
| JPH095048A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Sony Corp | 表面形状測定装置 |
| JP2004070338A (ja) * | 2002-07-23 | 2004-03-04 | Canon Inc | 光波長変換装置、及び光波長変換方法 |
| WO2005033791A1 (ja) * | 2003-10-01 | 2005-04-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 波長変換レーザ装置および画像表示装置 |
| JP4744895B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2011-08-10 | パナソニック株式会社 | テラヘルツ波発生装置 |
| JP2008535263A (ja) * | 2005-03-30 | 2008-08-28 | ノバラックス，インコーポレイティド | 周波数安定化した垂直拡大キャビティ面発光レーザ |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63121829A (ja) * | 1986-11-11 | 1988-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高調波発生装置 |
| US4879722A (en) * | 1987-07-27 | 1989-11-07 | Amoco Corporation | Generation of coherent optical radiation by optical mixing |
| JPS6435423A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light wavelength conversion module |
| EP0307896B1 (en) * | 1987-09-14 | 1994-02-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength conversion method and optical wavelength converter module |
| JPH0274360A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Hitachi Ltd | 情報機器用光学系 |
-
1989
- 1989-10-13 JP JP1267665A patent/JP2741081B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-10-12 US US07/596,446 patent/US5130844A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5130844A (en) | 1992-07-14 |
| JPH03127034A (ja) | 1991-05-30 |
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