JP2752320B2 - Optical parametric oscillator - Google Patents
Optical parametric oscillatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光パラメトリック発振
器に係り、特に、高い変換効率を達成し、大きな発振出
力を得るのに好適なものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical parametric oscillator, and more particularly to an optical parametric oscillator suitable for achieving high conversion efficiency and obtaining a large oscillation output.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、市販されているレーザの多くは、
特定の発振線でのレーザ発振がえれられる、即ち固定波
長のレーザである。このような様々な固定波長のレーザ
は、様々な分野で応用されているが、レーザ光が、通信
などに使われている電波のように自由に周波数が変えら
れるとすれば、さらに、レーザの応用面で大きな進展が
期待できる。このような期待をもとに、レーザ発振が確
認された初期の頃から波長可変なレーザが開発されてき
た。2. Description of the Related Art At present, most lasers on the market are:
Laser oscillation at a specific oscillation line is obtained, that is, a laser of a fixed wavelength. Lasers with such various fixed wavelengths are applied in various fields, but if the laser light can be changed in frequency freely like radio waves used for communication, etc. Significant progress can be expected in applications. Based on such expectations, tunable lasers have been developed since the early days when laser oscillation was confirmed.
【0003】波長可変なレーザとしては、色素レーザ
や、非線形効果,誘導ラマン散乱を利用したものがあ
る。光パラメトリック発振器は、光パラメトリック効果
を利用したもので、非線形結晶に周波数ωp の励起光
(ポンプ光)によって周波数ωs のシグナル光(信号
光)及び周波数ωi のアイドラ光のレーザ発振をうるも
のである(ωp =ωs +ωi )。このレーザは、連続波
長可変であり、ピコ秒のパルス動作においての有効性が
知られている。そして、例えば、「特開平04−067
694」には、コンピュータコントロールによる全自動
波長可変レーザが示されている。As a wavelength variable laser, there is a dye laser, a laser utilizing a non-linear effect and stimulated Raman scattering. Optical parametric oscillators, utilizes the optical parametric effect, sell laser oscillation frequency omega s of the signal light (signal light) and the idler light frequency omega i by the frequency omega p of the pumping light (pump light) to a nonlinear crystal (Ω p = ω s + ω i ). This laser is continuously tunable and is known to be effective in picosecond pulse operation. Then, for example, “Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
694 "shows a fully automatic wavelength tunable laser controlled by a computer.
【0004】従来の光パラメトリック発振器では、励起
光源の波長が固定されており、必要とする信号光、アイ
ドラー光の波長を決定すると、これらの条件から位相整
合条件が定まる。たとえ、励起光源の波長が可変でも、
励起光源の波長を固定した後に位相整合条件を定めてい
る。In the conventional optical parametric oscillator, the wavelength of the pump light source is fixed, and when the wavelengths of the required signal light and idler light are determined, the phase matching condition is determined from these conditions. Even if the wavelength of the excitation light source is variable,
After fixing the wavelength of the pump light source, the phase matching condition is determined.
【0005】さらに、フェムト秒領域で光パラメトリッ
ク発振器を動作させるために、スペクトラ・フィジック
ス社のOpalという光パラメトリック発振器では、励
起光源として波長可変フェムト秒チタンサファイアレー
ザを用いてこのフェムト秒パルス繰り返し周波数と光パ
ラメトリック発振器の周波数を完全同期することで強制
モード同期を達成している。そのために、非常に高い精
度にて共振器長を制御しており、この制御のみでフェム
ト秒の動作をさせている。そして、より短い時間幅を達
成するために光パラメトリック発振器内部に分散補正用
にプリズムペアを挿入している。Further, in order to operate the optical parametric oscillator in the femtosecond region, an optical parametric oscillator called Opal manufactured by Spectra Physics uses a tunable femtosecond titanium sapphire laser as an excitation light source and uses the femtosecond pulse repetition frequency and Forced mode locking is achieved by completely synchronizing the frequency of the optical parametric oscillator. Therefore, the resonator length is controlled with very high precision, and the femtosecond operation is performed only by this control. Then, in order to achieve a shorter time width, a prism pair is inserted inside the optical parametric oscillator for dispersion correction.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】光パラメトリック発振
器をパルス動作させた場合、共振器内部を伝搬する信号
光とアイドラー光の時間幅がピコ秒以下であると、理想
的なオプティカル・パラメトリック増幅ができないとい
う問題がある。図11はこれを模式的に示したものであ
り、ポンプ光PP ,信号光PS ,アイドラ光PI が非線
形結晶110へ入射した場合、波長分散特性により非線
形結晶110からの信号光PS ,アイドラ光PI がポン
プ光PP に対し時間τ1 ,τ2 だけ遅れて出力される様
子を示したものである。共振器を構成する材料の波長分
散特性により、異なる波長のポンプ光や信号光とアイド
ラー光のまでの群速度の違いが発生する。そのため、共
振器内部において、これらの光パルス間に位相のズレが
生じてしまうからである(通常、この現象をウォークオ
フと言う)。When the optical parametric oscillator is pulsed, if the time width of the signal light and the idler light propagating inside the resonator is less than picosecond, ideal optical parametric amplification cannot be performed. There is a problem. FIG. 11 schematically illustrates this. When the pump light P P , the signal light P S , and the idler light P I enter the nonlinear crystal 110, the signal light P S from the nonlinear crystal 110 due to the wavelength dispersion characteristics. illustrates how the idler light P I time tau 1 to the pump light P P, is tau 2 delayed output. Due to the wavelength dispersion characteristics of the material forming the resonator, a difference in group velocity occurs between pump light or signal light having different wavelengths and idler light. For this reason, a phase shift occurs between these light pulses inside the resonator (this phenomenon is usually called walk-off).
【0007】その影響を避ける為に、例えば、米国特許
第5017806 号では、結晶の厚みを薄くすることで、非線
形結晶中で生じる群遅延を抑え、光パルス間に位相のズ
レを小さくしている。しかし、非線形結晶では前述した
ように光パラメトリック効果でポンプ光や信号光を得て
いるため、ウォークオフは小さくなるかもしれないが、
変換効率の低下を招いてしまう。非線形結晶の厚みは、
ウォークオフを決定するのみでなく、変換効率を決定す
るのである。したがって、非線形結晶をむやみに薄く出
来ないという問題がある。In order to avoid the influence, for example, in US Pat. No. 5,017,806, group delay occurring in a nonlinear crystal is suppressed by reducing the thickness of the crystal, and the phase shift between light pulses is reduced. . However, because the nonlinear crystal obtains pump light and signal light by the optical parametric effect as described above, the walk-off may be small,
Conversion efficiency will be reduced. The thickness of the nonlinear crystal is
Not only does it determine the walk-off, it also determines the conversion efficiency. Therefore, there is a problem that the nonlinear crystal cannot be thinned unnecessarily.
【0008】また、非線形結晶を薄くし、変換効率を上
げようとすると、焦点距離の短いレンズなどを用いて励
起光を集光する必要がある。しかし、このようにする
と、位相整合条件から、異なる波長の信号光とアイドラ
ー光も交じり、単色の光を得ることもできなくなってし
まう、という問題がある。In order to increase the conversion efficiency by reducing the thickness of the nonlinear crystal, it is necessary to collect the excitation light using a lens having a short focal length. However, in this case, there is a problem that signal light having different wavelengths and idler light are mixed due to the phase matching condition, and monochromatic light cannot be obtained.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光パラメトリック発振器は、励起光の波長
を可変にする波長可変機構を含み、可変波長の励起光の
パルスを出力する励起光源と、励起光の照射により光パ
ラメトリック発振し、信号光及びアイドラー光を発する
非線形媒質と、非線形媒質が配置され、非線形媒質の位
相整合条件を調整する位相整合調整機構と、非線形媒質
をはさむように配置され、信号光、アイドラー光及び励
起光に対して共振器を構成する光学系と、必要な信号光
若しくはアイドラー光の波長と非線形媒質のもつ分散特
性とに対する相関に基づいて、波長可変機構及び位相整
合調整機構を同時に制御し、励起光の波長及び励起光に
対する非線形媒質の位相整合条件を調整する制御手段と
を有する。In order to solve the above problems, an optical parametric oscillator according to the present invention includes a wavelength tunable mechanism for variably changing the wavelength of pump light, and a pump for outputting a pulse of variable wavelength pump light. A light source, a nonlinear medium that oscillates optically parametrically by irradiating the excitation light, emits signal light and idler light, a nonlinear medium is arranged, and a phase matching adjustment mechanism that adjusts a phase matching condition of the nonlinear medium is sandwiched between the nonlinear medium. And a wavelength tunable mechanism based on the correlation between the wavelength of the required signal light or idler light and the dispersion characteristic of the nonlinear medium, and an optical system that forms a resonator for the signal light, idler light, and pump light. And a control means for simultaneously controlling the phase matching adjustment mechanism and adjusting the wavelength of the excitation light and the phase matching condition of the nonlinear medium with respect to the excitation light.
【0010】位相整合調整機構は、励起光の前記非線形
媒質への入射角、非線形媒質の温度或いは非線形媒質へ
の印加電圧のいずれか一つ以上を変化させることによっ
て位相整合条件を調整することを特徴としても良い。The phase matching adjustment mechanism adjusts a phase matching condition by changing at least one of an incident angle of the pump light to the nonlinear medium, a temperature of the nonlinear medium, and a voltage applied to the nonlinear medium. It may be a feature.
【0011】励起光源はレーザ発振器を含んで構成さ
れ、波長可変機構はレーザ発振器のレーザキャビティ内
に配置された複屈折フィルタを含んで構成され、波長可
変機構は、前記複屈折フィルタを回転させることによっ
て励起光の波長を可変にすることを特徴としても良い。The pumping light source includes a laser oscillator, and the variable wavelength mechanism includes a birefringent filter disposed in a laser cavity of the laser oscillator. The variable wavelength mechanism rotates the birefringent filter. The wavelength of the excitation light may be made variable by using this.
【0012】波長可変機構は、複屈折フィルタを回転さ
せる第1の歯車機構を有し、位相整合調整機構は、励起
光の非線形媒質への入射角を変化させる第2の歯車機構
を有し、制御手段は、第1及び第2の歯車機構に噛み合
う第3の歯車機構を有し、この第3の歯車機構で複屈折
フィルタと非線形媒質とを同時に回転させることによっ
て励起光の波長及び位相整合条件を同時に調整すること
を特徴としても良い。The wavelength variable mechanism has a first gear mechanism for rotating the birefringent filter, the phase matching adjustment mechanism has a second gear mechanism for changing the angle of incidence of the excitation light on the nonlinear medium, The control means has a third gear mechanism that meshes with the first and second gear mechanisms, and simultaneously rotates the birefringent filter and the non-linear medium with the third gear mechanism to control the wavelength and phase matching of the excitation light. It may be characterized in that conditions are adjusted simultaneously.
【0013】[0013]
【作用】本発明の光パラメトリック発振器では、励起光
のパルスの照射により非線形媒質が光パラメトリック発
振し、信号光及びアイドラー光のパルスが発生する。こ
れらの光は、信号光、アイドラー光及び励起光に対して
共振器を構成する光学系によってレーザ発振する。ここ
で、必要な信号光若しくはアイドラー光の波長と非線形
媒質のもつ分散特性とに対する相関に基づいて、波長可
変機構及び位相整合調整機構が同時に制御される。その
ため、信号光、アイドラー光及び励起光が非線形媒質を
伝搬する時間の差が最小となるように最適値に調整さ
れ、また、励起光に対する非線形媒質の位相整合条件が
最適値に調整され得ることから、共振器内における信号
光、アイドラー光及び励起光のレーザパルスのタイミン
グを揃えることができ、また、非線形媒質を伝搬する励
起光の強度を高いものにし得る。そのため、必要な信号
光若しくはアイドラー光が発生する効率を高くしうる。In the optical parametric oscillator according to the present invention, the non-linear medium oscillates optically parametrically by irradiating the excitation light pulse, thereby generating a pulse of the signal light and a pulse of the idler light. These lights are laser-oscillated by signal light, idler light and pumping light by an optical system constituting a resonator. Here, the wavelength variable mechanism and the phase matching adjustment mechanism are simultaneously controlled based on the correlation between the required signal light or idler light wavelength and the dispersion characteristic of the nonlinear medium. Therefore, the signal light, the idler light, and the pumping light can be adjusted to the optimum value so that the difference in time for propagating through the nonlinear medium is minimized, and the phase matching condition of the nonlinear medium with respect to the pumping light can be adjusted to the optimum value. Therefore, the timing of the laser pulses of the signal light, the idler light, and the pump light in the resonator can be made uniform, and the intensity of the pump light propagating through the nonlinear medium can be increased. Therefore, the efficiency with which necessary signal light or idler light is generated can be increased.
【0014】[0014]
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の構成概念図を示したものである。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the configuration of the present invention.
【0015】この光パラメトリック発振器の励起光源1
30には、チタンサファイアレーザといった波長が可変
のパルス光源が用いられ、励起光源130からの励起光
PPの光路上には、対向したミラーM1,M2による共
振器が配置されている。この共振器内には、励起光PP
の照射によって光パラメトリック変換がなされ、信号光
PS 及びアイドラー光PI を発生する非線形光学結晶1
10が配置されている。ミラーM1は、励起光源130
からの励起光PP を透過するが非線形光学結晶110か
ら励起光源130への励起光PP 、信号光PS 及びアイ
ドラー光PI を反射するようになっている。ミラーM2
は、非線形光学結晶110からの励起光PP は全反射す
るが、信号光PS 及びアイドラー光PI を一部反射し一
部透過するようになっている。この共振器によって励起
光PP 、信号光PS 及びアイドラー光PI を閉じ込め、
発振するようになっている。An excitation light source 1 of this optical parametric oscillator
The 30, used wavelength such titanium sapphire laser is tunable pulsed light source, the optical path of the excitation light P P from the excitation light source 130, opposed mirrors M1, M2 by the resonator is disposed. In this resonator, pump light P P
Optical parametric conversion is performed by the irradiation of the nonlinear optical crystal 1 to generate a signal light P S and idler light P I
10 are arranged. The mirror M1 is connected to the excitation light source 130.
Transmitting excitation light P P from but adapted to reflect the pumping light P P, the signal light P S and idler light P I to the excitation light source 130 from the nonlinear optical crystal 110. Mirror M2
It is totally reflected excitation light P P from the nonlinear optical crystal 110, and transmit a portion partially reflected signal light P S and idler light P I. The pump light P P , the signal light P S and the idler light P I are confined by this resonator,
It oscillates.
【0016】非線形光学結晶110としてはベータバリ
ウムボーレートなどを用いることができる。非線形光学
結晶110はステージ115上に乗せられており、この
ステージ115は、回転可能で、ヒータ及び非線形光学
結晶110への電圧を印加する電極が内蔵されており、
コンピュータ310からの制御信号によって、非線形光
学結晶110への励起光PP の入射角をかえたり、或い
は、非線形光学結晶110を加熱して非線形光学結晶1
10の温度を変えたり、非線形光学結晶110への印加
電圧を変えたりし得るようになっている。As the nonlinear optical crystal 110, a beta barium baud rate or the like can be used. The nonlinear optical crystal 110 is mounted on a stage 115. The stage 115 is rotatable and has a built-in heater and electrodes for applying a voltage to the nonlinear optical crystal 110.
By a control signal from the computer 310, or change the incident angle of the excitation light P P to the non-linear optical crystal 110, or a nonlinear optical crystal 1 by heating the nonlinear optical crystal 110
10 and the voltage applied to the nonlinear optical crystal 110 can be changed.
【0017】励起光源130とミラーM1との間にはハ
ーフミラーM5が配置され、励起光源130からの励起
光PP の一部は、分光器410に入射するようになって
いる。分光器410は、励起光PP の波長を検出し、そ
の波長に応じた検出信号をコンピュータ310に出力す
る。コンピュータ310は、検出信号から励起光PPの
波長が決定された波長であるかどうかを判定し、励起光
PP の波長がその決定された波長になるように、励起光
源130に励起光PP の波長を制御するための信号を出
力する。[0017] Between the excitation light source 130 and the mirror M1 half mirror M5 are arranged, part of the excitation light P P from the excitation light source 130 is made incident to the spectroscope 410. The spectroscope 410 detects the wavelength of the excitation light P P and outputs a detection signal corresponding to the wavelength to the computer 310. The computer 310 determines whether the wavelength of the excitation light P P is the determined wavelength from the detection signal, and sends the excitation light P to the excitation light source 130 so that the wavelength of the excitation light P P becomes the determined wavelength. Outputs a signal for controlling the wavelength of P.
【0018】ミラーM2から共振器の外部に出た信号光
PS 及びアイドラー光PI の光路上には、信号光P
S (或いはアイドラー光PI )の一部を反射するハーフ
ミラーM3,M4が配置されている。ハーフミラーM
3,M4でそれぞれ反射された信号光PS (或いはアイ
ドラー光PI )は分光器420、パワーメータ430に
入射するようになっている。分光器420は信号光PS
(或いはアイドラー光PI )の波長を検出し、その波長
に応じた検出信号をコンピュータ310に出力する。ま
た、パワーメータ430は、信号光PS (或いはアイド
ラー光PI )の強度を検出し、その強度に応じた検出信
号をコンピュータ310に出力する。On the optical path of the signal light P S and the idler light P I having exited from the resonator from the mirror M2, the signal light P
Half mirrors M3 and M4 that reflect a part of S (or idler light P I ) are arranged. Half mirror M
The signal light P s (or the idler light P I ) reflected by M3 and M4 respectively enters the spectroscope 420 and the power meter 430. The spectroscope 420 has the signal light P S
(Or the idler light P I ), and outputs a detection signal corresponding to the wavelength to the computer 310. The power meter 430 detects the intensity of the signal light P S (or the idler light P I ), and outputs a detection signal corresponding to the intensity to the computer 310.
【0019】コンピュータ310は、必要な信号光PS
の波長が外部から入力され、この与えられた信号光PS
の波長をもとに、励起光PP の波長を決定するととも
に、この決定された波長の励起光PP に対する非線形光
学結晶110の位相整合条件を求め、ステージ115に
信号を送って非線形光学結晶110がこの位相整合条件
を満たすように制御する。そして、分光器410、分光
器420及びパワーメータ430それぞれからの検出信
号を入力し、装置の状態をモニタして制御信号を送って
最適な状態に制御する。The computer 310 transmits the necessary signal light P S
Is input from the outside, and the given signal light P S
The wavelength of the original, as well as determining the wavelength of the excitation light P P, obtains a phase matching condition of the nonlinear optical crystal 110 for the excitation light P P of the determined wavelength, the nonlinear optical crystal sends a signal to the stage 115 110 controls so as to satisfy this phase matching condition. Then, detection signals from the spectrometer 410, the spectrometer 420, and the power meter 430 are input, the state of the apparatus is monitored, and a control signal is sent to control the apparatus to an optimum state.
【0020】図2は、装置の動作フローチャートを示し
たものである。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the apparatus.
【0021】まず、コンピュータ310に信号光PS の
波長を入力すると、コンピュータ310は、入力された
信号光PS の波長をもとに励起光PP の波長及びこの波
長の励起光PP に対する非線形光学結晶110の位相整
合条件を求める。コンピュータ310は、非線形光学結
晶110内部において励起光PP 、信号光PS 及びアイ
ドラー光PI が伝搬する時間の差をほぼぞれになるよう
小さくするように励起光PP の波長を決定する。励起光
PP の波長は、非線形光学結晶110の群遅延特性から
得られる。[0021] First, when the input wavelength of the signal light P S to the computer 310, computer 310, the wavelengths and the wavelength of the excitation light P P based on the wavelength of the input signal light P S with respect to the excitation light P P A phase matching condition of the nonlinear optical crystal 110 is obtained. Computer 310 determines the wavelength of the excitation light P P, the signal light P S and the pumping light P P as idler light P I is reduced so as to be, respectively substantially the difference between the time of propagation inside the nonlinear optical crystal 110 . The wavelength of the excitation light P P is obtained from the group delay characteristics of the nonlinear optical crystal 110.
【0022】図3は、非線形光学結晶110に厚さ1m
mのベータバリウムボーレートを用いた場合において、
励起光PP に対して信号光PS 及びアイドラー光PI の
非線形光学結晶110内の遅延時間の差が零になるよう
な励起光PP 、信号光PS 及びアイドラー光PI の波長
の関係を示したものである。コンピュータ310にはこ
のような関係が予めインプットされており、この関係を
用いてコンピュータ310は信号光PS の波長から励起
光PP の波長をもとめる。図3の関係を用いる場合、必
要な信号光PS の波長が1.53μm程度であれば励起
光PP の波長は700nmになる。また、必要な信号光
PS の波長が1.87μm程度であれば励起光PP の波
長は900nmになる。チタンサファイアレーザの発振
波長が700〜900nmであることから、コンピュー
タ310で決定された励起光PPの波長に励起光源13
0の波長を調整することにより、必要な波長をもつ信号
光PS (1.53〜1.87μm)が得られることにな
る。FIG. 3 shows that the nonlinear optical crystal 110 has a thickness of 1 m.
m beta barium baud rate,
Pumping light P P with respect to the signal light P S and idler light P I pumping light P P such as the difference between the delay time of the nonlinear optical crystal 110 becomes zero, the wavelength of the signal light P S and idler light P I It shows the relationship. The computer 310 is such a relationship is previously input, the computer 310 by using this relationship determine the wavelength of the excitation light P P from the wavelength of the signal light P S. When the relationship of FIG. 3 is used, if the wavelength of the necessary signal light P S is about 1.53 μm, the wavelength of the pump light P P becomes 700 nm. If the wavelength of the necessary signal light P S is about 1.87 μm, the wavelength of the pump light P P becomes 900 nm. Since the oscillation wavelength of the Ti: sapphire laser is 700 to 900 nm, the excitation light source 13 to the wavelength of the excitation light P P determined by the computer 310
By adjusting the wavelength of 0, so that the signal light P S having a wavelength required (1.53~1.87μm) is obtained.
【0023】非線形光学結晶110の位相整合条件は励
起光PP の波長によって変化するが、励起光PP の波長
が決定されると、この波長の励起光PP に対する非線形
光学結晶110の位相整合条件は定まる。即ち、位相整
合条件をみたす非線形光学結晶110への励起光PP の
入射角は決定する。この励起光PP の入射角は非線形光
学結晶110の温度や非線形光学結晶110への印加電
圧で異なるため、コンピュータ310にはこれらの温度
や電圧と励起光PP の入射角との関係についても予めイ
ンプットされており、コンピュータ310は非線形光学
結晶110の温度や非線形光学結晶110への印加電圧
についても位相整合条件をみたすように制御する。The phase matching conditions of the nonlinear optical crystal 110 is changed by the wavelength of the pumping light P P, but if the wavelength of the excitation light P P is determined, the phase matching of the nonlinear optical crystal 110 for the excitation light P P of the wavelength The conditions are fixed. That is, the incident angle of the excitation light P P to nonlinear optical crystal 110 satisfying the phase matching condition is determined. Since different angles of incidence the voltage applied to the temperature and the nonlinear optical crystal 110 of the nonlinear optical crystal 110 for the excitation light P P, also the relationship between the computer 310 and these temperature and voltage to the incident angle of the excitation light P P The computer 310 controls the temperature of the nonlinear optical crystal 110 and the voltage applied to the nonlinear optical crystal 110 such that the phase matching condition is satisfied.
【0024】非線形光学結晶110のパラメトリック発
振で得られた信号光PS (或いはアイドラー光PI )
は、分光器420によってその波長が計測され、パワー
メータ430によってその強度が計測され、コンピュー
タ310でモニタされる。そして、信号光PS が必要な
波長精度の必要な強度になるように、コンピュータ31
0は、上記計測値を設定値と比較をしフィードバックし
て微小な補正をする。そして、非線形光学結晶110が
位相整合条件を満たすように発振器全体の微調をした
後、設定を終了する。こうして最終的に設定した発振波
長を得る。The signal light P S (or the idler light P I ) obtained by the parametric oscillation of the nonlinear optical crystal 110
Is measured by the spectroscope 420, its intensity is measured by the power meter 430, and monitored by the computer 310. Then, the computer 31 is set so that the signal light P S has the required intensity with the required wavelength accuracy.
If the value is 0, the measured value is compared with a set value and fed back to perform a minute correction. Then, after fine-tuning the entire oscillator so that the nonlinear optical crystal 110 satisfies the phase matching condition, the setting ends. Thus, the oscillation wavelength finally set is obtained.
【0025】この様に、必要な信号光PS の波長から、
遅延時間の差が零になるように励起光PP の波長を決定
すると同時にこの波長の励起光PP に対する非線形光学
結晶110の位相整合条件を満たすように非線形光学結
晶110の状態を設定することにより、群速度整合条件
及び位相整合条件が同時に満たされ、共振器内における
信号光PS 、アイドラー光PI 及び励起光PP のレーザ
パルスのタイミングを揃えることができ、また、非線形
媒質を伝搬する励起光の強度を高いものにし得る。その
ため、必要な信号光PS 若しくはアイドラー光PI の発
生効率を高くしうることが可能になる。Thus, from the wavelength of the required signal light P S ,
Setting the state of the nonlinear optical crystal 110 so as to satisfy the phase matching condition of the nonlinear optical crystal 110 for the excitation light P P of the wavelength at the same time to determine the wavelength of the excitation light P P such that the difference between the delay time is zero As a result, the group velocity matching condition and the phase matching condition are satisfied at the same time, the timings of the laser pulses of the signal light P S , the idler light P I, and the pump light P P in the resonator can be aligned, and the propagation of the nonlinear medium The intensity of the excited excitation light can be increased. Therefore, it is possible that can increase the generation efficiency of the necessary signal light P S or idler light P I.
【0026】図4は、これを模式的に示したものであ
り、共振器の定常的な状態を模式的に示したものと考え
得る。この図に示す状態では、群速度整合条件及び位相
整合条件が同時に満たされ、共振器119内では信号光
PS 、アイドラー光PI 及び励起光PP の間で群遅延の
ないように、非線形光学結晶110の角度などの位相整
合条件や、信号光PS 、アイドラー光PI 及び励起光P
P の波長は制限されている。これらの光に群遅延がない
ことから、信号光PS 、アイドラー光PI 及び励起光P
P は同時に非線形光学結晶110から出てミラーM1,
M2で反射した後に同時に非線形光学結晶110に戻っ
てくる。また、同時に位相整合条件が満たされているこ
とから非線形光学結晶110から出る励起光PP はもっ
とも強度が大きいものになる。そのため、信号光PS 若
しくはアイドラー光PI の発生効率を高くしうることが
可能になる。FIG. 4 schematically shows this, and it can be considered that the steady state of the resonator is schematically shown. In the state shown in this figure, the group velocity matching condition and the phase matching condition are satisfied at the same time, and the nonlinearity is set in the resonator 119 so that there is no group delay between the signal light P S , the idler light P I, and the pump light P P. The phase matching conditions such as the angle of the optical crystal 110, the signal light P S , the idler light P I, and the pump light P
The wavelength of P is limited. Since there is no group delay in these optical signal light P S, idler light P I and the excitation light P
P simultaneously exits the nonlinear optical crystal 110 and the mirrors M1,
After being reflected by M2, it returns to the nonlinear optical crystal 110 at the same time. Also, is the most one intensity is greater pumping light P P exiting from the nonlinear optical crystal 110 from the fact that the phase matching condition is satisfied at the same time. Therefore, it is possible that can increase the generation efficiency of the signal light P S or idler light P I.
【0027】図5は、共振器内部において1周回の間に
生じる励起光PP のパルスに対する信号光PS 、アイド
ラー光PI のパルスの遅延時間をシュミレーションした
結果を示したものである。非線形光学結晶110として
ベータバリウムボーレートを用い、励起光PP の波長を
600nmとしている。また、励起光PP は異常屈折に
対して位相整合角で入射し、信号光PS 、アイドラー光
PI は常屈折率軸方向の偏向特性を持つものとしてい
る。FIG. 5 shows the result of simulating the delay time of the pulse of the signal light P S and the pulse of the idler light P I with respect to the pulse of the pump light P P generated during one round inside the resonator. With beta barium baud rate as the nonlinear optical crystal 110, and a 600nm wavelength of the excitation light P P. The excitation light P P is incident at a phase matching angle with respect to refractive errors, the signal light P S, the idler light P I is assumed to have a deflection characteristic of the ordinary refractive index axis direction.
【0028】通常、光学結晶は、光の波長によって伝搬
速度が異なるという、分散特性を持つのであるが、図5
から明らかなように、信号光PS 、アイドラー光PI の
波長が1.1μm程度であると、励起光PP に対する信
号光PS 、アイドラー光PIの群遅延はゼロになる。即
ち、600nmの波長の励起光PP に対して1.1μm
程度の信号光PS 、アイドラー光PI は、群速度が等し
くなり、結晶中を同時に伝搬することになる。本発明
は、このような波長でオプティカルパラメトリック発振
器を選択的に発振させることにより、ウォークオフのな
い変換効率の高いオプティカルパラメトリック発振を達
成している。Normally, an optical crystal has a dispersion characteristic that the propagation speed varies depending on the wavelength of light.
As is clear from the above, when the wavelength of the signal light P S and the idler light P I is about 1.1 μm, the group delay of the signal light P S and the idler light P I with respect to the pump light P P becomes zero. That is, 1.1 μm for the excitation light P P having a wavelength of 600 nm.
The signal light P s and the idler light P 1 of the same degree have the same group velocity and propagate through the crystal at the same time. The present invention achieves optical parametric oscillation with high conversion efficiency without walk-off by selectively oscillating the optical parametric oscillator at such a wavelength.
【0029】このウォークオフのない動作は、励起光P
P の波長と非線形光学結晶110の整合角や非線形光学
結晶110の温度などのパラメータによって決定される
が、必要な信号光PS に対応した励起光PP の波長とそ
の波長における非線形光学結晶110の位相整合条件は
計算により求めることができる。また、ウォークオフの
ない動作によって非線形光学結晶110の厚みは特に関
係しなくなる(但し、結晶が厚くなると波長分散に基づ
くパルス幅の広がりの影響が出る恐れがあるので、あま
り厚くしない方が調整しやすくなる可能性はある)。現
実的には、結晶の不均一性なども考慮する必要があるの
で適当な厚さにして用いるのが望ましいものと考えられ
る。図3は、上述の観点から、ウォークオフのない動作
になるような必要な信号光PS 或いはアイドラー光PI
の波長とこれらを発生させるための励起光PP の波長と
の関係を求めたものである。図3のような群速度の整合
のとれた関係を予めコンピュータにインプットしておく
ことにより、ウォークオフのない変換効率の高いオプテ
ィカルパラメトリック発振を達成しているのである。The operation without the walk-off is based on the pump light P
Is determined by parameters such as the temperature of the matching angle and a nonlinear optical crystal 110 of P wavelengths and a non-linear optical crystal 110, a nonlinear optical crystal in the wavelength and the wavelength of the excitation light P P corresponding to the necessary signal light P S 110 Can be obtained by calculation. In addition, the thickness of the nonlinear optical crystal 110 is not particularly affected by the operation without walk-off (however, if the crystal becomes thicker, the pulse width may be broadened due to chromatic dispersion. May be easier). In reality, it is necessary to consider the non-uniformity of the crystal and the like, so it is considered preferable to use an appropriate thickness. FIG. 3 shows a signal light P S or an idler light P I required for an operation without walk-off from the above-mentioned viewpoint.
In which to determine the relationship between the wavelength and the wavelength of the excitation light P P for generating these. By inputting the group velocity-matched relationship as shown in FIG. 3 to a computer in advance, optical parametric oscillation with high conversion efficiency without walk-off is achieved.
【0030】この様に、本発明では、パルス動作オプテ
ィカルパラメトリック発振器において共振器内部の分散
特性があったとしても、群速度の整合及び位相整合が採
られることにより、励起光PP 、信号光PS 、アイドラ
ー光PI の間に群遅延がない共振器を提供できる。その
ため、非線形光学結晶の厚みを大きくすることができる
ので、変換効率の高いオプティカルパラメトリック発振
器を提供できる。As described above, according to the present invention, even if the pulse operation optical parametric oscillator has a dispersion characteristic inside the resonator, the pumping light P P and the signal light P S, can provide a group delay is not resonator between idler light P I. Therefore, the thickness of the nonlinear optical crystal can be increased, so that an optical parametric oscillator with high conversion efficiency can be provided.
【0031】図6は、より詳細な構成を示したものであ
る。なお、以下においては、先に述べたものと同一また
は同等のものについてはその説明を簡略化し若しくは省
略するものとする。FIG. 6 shows a more detailed configuration. In the following, the description of the same or equivalent components as described above will be simplified or omitted.
【0032】この光パラメトリック発振器は、励起光源
130からの励起光PP の光路上にミラーM1,M2に
よる共振器が配置され、この共振器内に非線形光学結晶
110が配置されている。非線形光学結晶110はステ
ージ115上に乗せられ、非線形光学結晶110への励
起光PP の入射角をかえたり、或いは、非線形光学結晶
110を加熱して非線形光学結晶110の温度を変えた
り、非線形光学結晶110への印加電圧を変えたりし得
るようになっている。そして、励起光源130とミラー
M1との間にはハーフミラーM5が配置され、分光器4
10で励起光PP の波長を検出するようになっている。
また、ミラーM2から共振器の外部に出た信号光PS 及
びアイドラー光PI の光路上にハーフミラーM3,M4
が配置され、分光器420及びパワーメータ430で信
号光PS (或いはアイドラー光PI )の波長及び強度を
検出するようになっている。ここまでは前述の実施例と
同様である。[0032] The optical parametric oscillator, the resonator on the optical path of the excitation light P P from the excitation light source 130 by mirrors M1, M2 are disposed, the nonlinear optical crystal 110 is disposed in the resonator. Nonlinear optical crystal 110 is placed on the stage 115, or changing the incident angle of the excitation light P P to the non-linear optical crystal 110, or changing the temperature of the nonlinear optical crystal 110 by heating the nonlinear optical crystal 110, a nonlinear The voltage applied to the optical crystal 110 can be changed. Then, a half mirror M5 is arranged between the excitation light source 130 and the mirror M1, and the spectroscope 4
And it detects the wavelength of the excitation light P P 10.
Further, a half mirror M3 on the optical path of the signal light P S and idler light P I emitted to the outside of the cavity from the mirror M2, M4
Is arranged, and the spectroscope 420 and the power meter 430 detect the wavelength and the intensity of the signal light P S (or the idler light P I ). Up to this point, the operation is the same as in the above-described embodiment.
【0033】励起光源130には、チタンサファイアレ
ーザといった波長が可変のパルス光源が用いられるが、
励起光PP の光路上には回転可能な複屈折フィルタ13
2が設けられていて、その回転角に応じて励起光PP の
波長が変化するようになっている。コンピュータ310
は、必要な信号光PS の波長が外部から入力され、この
与えられた信号光PS の波長をもとに、励起光PP の波
長を決定するとともに、この決定された波長の励起光P
P に対する非線形光学結晶110の位相整合条件を求め
る。この点に付いては上記実施例と同様であるが、コン
ピュータ310は励起光PP の波長及び位相整合条件に
応じた信号を制御装置390に出力するようになってい
る。As the excitation light source 130, a pulse light source having a variable wavelength such as a titanium sapphire laser is used.
Rotatable on the optical path of the excitation light P P birefringent filter 13
2 is provided, so that the wavelength of the excitation light P P is varied in accordance with the rotation angle. Computer 310
Is the wavelength of the necessary signal light P S is input from the outside, based on the wavelength of the given signal light P S, as well as determining the wavelength of the excitation light P P, the excitation light of the determined wavelength P
The phase matching condition of the nonlinear optical crystal 110 with respect to P is determined. Although available in this respect is similar to the above embodiment, the computer 310 is arranged to output a signal corresponding to the wavelength and the phase matching condition of the pumping light P P to the controller 390.
【0034】制御装置390は、コンピュータ310か
らの信号により複屈折フィルタ132の角度と、非線形
光学結晶110への励起光PP の入射角,非線形光学結
晶110の温度,印加電圧を同時に変化させ、これらを
制御する。即ち、制御装置390は、コンピュータ31
0からの信号に応じて励起光PP の波長と非線形光学結
晶110の位相整合条件とを同時に変化させて制御する
ものである。The control device 390, the angle of the birefringent filter 132 by a signal from the computer 310, the incident angle of the excitation light P P to the non-linear optical crystal 110, the temperature of the nonlinear optical crystal 110, the applied voltage are changed at the same time, Control these. That is, the control device 390 controls the computer 31
In response to a signal from 0 changing the phase matching condition of the wavelength and a non-linear optical crystal 110 of the pumping light P P simultaneously and controls it.
【0035】図7は、制御装置390が、複屈折フィル
タ132の角度と非線形光学結晶110への励起光PP
の入射角とを同時に制御するような場合の構成例を示し
たものである。複屈折フィルタ132には、これを回転
させるためのギア393が設けられ、また、非線形光学
結晶110のステージ115にもこれを回転させるため
のギアが設けられている。これらのギアは制御装置39
0内にあるギア394と噛み合わされており、ギア39
3とステージ115のギアは、図3に示した関係を満た
すように、初期設定位置及びギア比が決められている。
そして、ギア394が回転すると、複屈折フィルタ13
2及びステージ115が回転し、図3に示した関係を満
たすように励起光PP の波長が変化し、同時に位相整合
条件を満たすように非線形光学結晶110への励起光P
P の入射角が変化する。このようにして、制御装置39
0は、コンピュータ310からの信号に応じて励起光P
Pの波長と非線形光学結晶110の位相整合条件とを同
時に変化させて制御する。FIG. 7 shows that the controller 390 determines the angle of the birefringent filter 132 and the excitation light P P to the nonlinear optical crystal 110.
And FIG. 7 shows an example of a configuration in which the incident angles are controlled simultaneously. The birefringent filter 132 is provided with a gear 393 for rotating it, and the stage 115 of the nonlinear optical crystal 110 is also provided with a gear for rotating it. These gears are
0 is engaged with the gear 394 in the
The initial setting position and the gear ratio of the gear 3 and the gear of the stage 115 are determined so as to satisfy the relationship shown in FIG.
When the gear 394 rotates, the birefringent filter 13
2 and the stage 115 is rotated, the excitation light P into the nonlinear optical crystal 110 as a wavelength of the pumping light P P so as to satisfy the relation is changed as shown in FIG. 3, satisfying the phase matching condition at the same time
The incident angle of P changes. Thus, the control device 39
0 is an excitation light P according to a signal from the computer 310.
Control is performed by simultaneously changing the wavelength of P and the phase matching condition of the nonlinear optical crystal 110.
【0036】図8は、装置の動作フローチャートを示し
たものである。FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the apparatus.
【0037】まず、コンピュータ310に信号光PS の
波長を入力すると、コンピュータ310は、同時に入力
された信号光PS の波長をもとに励起光PP の波長及び
この波長の励起光PP に対する非線形光学結晶110の
位相整合条件を求め、それらに応じた信号を制御装置3
90に出力する。制御装置390は、それに応じて動作
を開始し、ギア394を回転させて複屈折フィルタ13
2の角度と非線形光学結晶110の角度とを同時に動か
すなど非線形光学結晶110の温度,印加電圧を変化さ
せ、非線形光学結晶110が位相整合条件を満たす状態
に制御する。[0037] First, when the input wavelength of the signal light P S to the computer 310, computer 310, the excitation light P P wavelengths and the wavelength of the excitation light P P based on the wavelength of the signal light P S inputted simultaneously Is determined for the nonlinear optical crystal 110 with respect to
90. The control device 390 starts the operation accordingly and rotates the gear 394 to control the birefringent filter 13.
By changing the temperature of the nonlinear optical crystal 110 and the applied voltage by simultaneously moving the angle 2 and the angle of the nonlinear optical crystal 110, the nonlinear optical crystal 110 is controlled to satisfy the phase matching condition.
【0038】上述の機構により、励起光PP の波長と非
線形光学結晶110の位相整合条件とが同時に変化し、
分光器420によってその波長が計測され、パワーメー
タ430によってその強度が計測され、制御装置390
にモニタされる。そして、制御装置390は、信号光P
S が必要な波長精度の必要な強度になるように、上記計
測値を設定値と比較をしフィードバックして微小な補正
をする。そして、制御装置390は、非線形光学結晶1
10が位相整合条件を満たすように発振器全体の微調を
した後、設定を終了する。こうして最終的に設定した発
振波長を得る。[0038] By the above-described mechanism, the wavelength of the excitation light P P and the phase matching conditions of the nonlinear optical crystal 110 is changed at the same time,
The wavelength is measured by the spectroscope 420, the intensity is measured by the power meter 430, and the control device 390
Is monitored. Then, the control device 390 outputs the signal light P
The measured value is compared with a set value and fed back to make a small correction so that S has the required intensity with the required wavelength accuracy. Then, the control device 390 controls the nonlinear optical crystal 1
After fine-tuning the entire oscillator so that 10 satisfies the phase matching condition, the setting ends. Thus, the oscillation wavelength finally set is obtained.
【0039】この様にして、同時に励起光PP の波長と
非線形光学結晶110の位相整合条件とを制御すること
により、迅速に必要な信号光PS 若しくはアイドラー光
PIの発生効率を高して得ることが可能になる。[0039] In this way, by controlling the phase matching condition of the wavelength and a non-linear optical crystal 110 of the pumping light P P simultaneously, the generation efficiency of rapidly necessary signal light P S or idler light P I Takashi It is possible to get.
【0040】図9は、制御装置390が、複屈折フィル
タ132の角度と非線形光学結晶110への励起光PP
の入射角とを同時に制御するような場合の他の構成例を
示したものである。図7のギア394に代えて、ギア3
93の駆動をギア397を介してモータ392で行い、
ステージ115のギアの駆動をギア396を介してモー
タ395で行うようにしたものである。モータ392,
395は制御装置390の制御回路391に応じて同期
して動作するようになっており、これらには例えばステ
ップモータなどを用い得る。そして、モータ392,3
95の回転速度やギア比は群速度と位相整合条件を満た
すように設定されている。これによって、上記実施例と
同様に動作をする。[0040] Figure 9, the control unit 390, the excitation light P P to an angle and a non-linear optical crystal 110 of the birefringent filter 132
This is another example of a configuration in which the incident angle is controlled simultaneously. Instead of the gear 394 in FIG.
93 is driven by a motor 392 via a gear 397,
The gear of the stage 115 is driven by a motor 395 via a gear 396. Motor 392,
The control unit 395 operates in synchronization with the control circuit 391 of the control unit 390. For example, a step motor or the like can be used for these units. And the motors 392 and 3
The rotation speed and gear ratio of 95 are set so as to satisfy the group speed and the phase matching condition. Thus, the operation is performed in the same manner as in the above embodiment.
【0041】図10は、制御装置390が、複屈折フィ
ルタ132の角度と非線形光学結晶110の温度(又は
印加電圧)とを同時に制御するような場合の他の構成例
を示したものである。図9のステージ115の駆動系に
代えて、ステージ115に設けられたヒータで非線形光
学結晶110を加熱するようになっている。モータ39
2による複屈折フィルタ132の駆動とヒータによる非
線形光学結晶110の加熱は制御装置390の制御回路
391によって同時にするようになっている。励起光源
130の波長は、制御回路391からモータ392への
モータ制御信号によって制御され、非線形光学結晶11
0の温度は、ステージ115のヒータへの駆動電流によ
って制御され、これらは同期して制御される。これによ
って、上記実施例と同様に群速度と位相整合条件を満た
すように動作をする。FIG. 10 shows another configuration example in which the control device 390 simultaneously controls the angle of the birefringent filter 132 and the temperature (or applied voltage) of the nonlinear optical crystal 110. The non-linear optical crystal 110 is heated by a heater provided on the stage 115 instead of the drive system of the stage 115 in FIG. Motor 39
2, the driving of the birefringent filter 132 and the heating of the nonlinear optical crystal 110 by the heater are simultaneously performed by the control circuit 391 of the control device 390. The wavelength of the excitation light source 130 is controlled by a motor control signal from the control circuit 391 to the motor 392, and the nonlinear optical crystal 11
The temperature of 0 is controlled by the drive current to the heater of the stage 115, and these are controlled synchronously. As a result, the operation is performed so as to satisfy the group velocity and the phase matching condition as in the above embodiment.
【0042】非線形光学結晶110の印加電圧を制御す
る場合は、ステージ115のヒータにかえて非線形光学
結晶110に電極を設け、この電極に印加する電圧を変
化させることによって同様に行われる。When controlling the voltage applied to the nonlinear optical crystal 110, an electrode is provided on the nonlinear optical crystal 110 in place of the heater of the stage 115, and the voltage applied to this electrode is changed in the same manner.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、必要な信号
光若しくはアイドラー光の波長と非線形媒質のもつ分散
特性とに対する相関に基づいて、励起光の波長及び励起
光に対する非線形媒質の位相整合条件を同時に最適値に
調整することから、励起光の強度を上げつつ、信号光若
しくはアイドラー光のレーザパルスのタイミングを揃え
ることができる。そのため、非線形媒質内部で発生した
信号光若しくはアイドラー光或いは励起光の光子が同時
に非線形媒質内部に戻るので、非線形媒質内部で信号光
若しくはアイドラー光が発生する効率を高くしうる。As described above, according to the present invention, the wavelength of the pump light and the phase matching of the nonlinear medium with respect to the pump light are determined based on the correlation between the wavelength of the required signal light or idler light and the dispersion characteristics of the nonlinear medium. Since the conditions are simultaneously adjusted to the optimum value, the timing of the laser pulse of the signal light or the idler light can be made uniform while increasing the intensity of the excitation light. Therefore, photons of signal light, idler light, or excitation light generated inside the nonlinear medium return to the inside of the nonlinear medium at the same time, so that the efficiency of generating signal light or idler light inside the nonlinear medium can be increased.
【図1】本発明の構成概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of the present invention.
【図2】図1の装置の動作を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the operation of the apparatus of FIG.
【図3】励起光PP に対して信号光PS 及びアイドラー
光PI の非線形光学結晶110内の遅延時間の差が零に
なるような励起光PP 、信号光PS 及びアイドラー光P
I の波長の関係を示した図。[3] the pumping light P P with respect to the signal light P S and idler light P I pumping light P P such as the difference between the delay time of the nonlinear optical crystal 110 becomes zero, the signal light P S and idler light P
The figure which showed the relationship of the wavelength of I.
【図4】図1の装置の動作を模式的に示した図。FIG. 4 is a diagram schematically showing the operation of the apparatus shown in FIG. 1;
【図5】信号光PS 、アイドラー光PI のパルスの遅延
時間をシュミレーションした結果を示した図。FIG. 5 is a diagram showing a result of simulation of pulse delay times of the signal light P S and the idler light P I.
【図6】より詳細な実施例の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a more detailed embodiment.
【図7】制御装置の構成例を示した図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a control device.
【図8】図6の装置の動作を示す図。FIG. 8 is a diagram showing the operation of the device of FIG. 6;
【図9】制御装置の変形例を示した図。FIG. 9 is a diagram showing a modification of the control device.
【図10】制御装置の変形例を示した図。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the control device.
【図11】ウォークオフを示した図。FIG. 11 is a view showing a walk-off.
110…非線形結晶、115…ステージ、119…共振
器、130…励起光源、132…フィルタ、310…コ
ンピュータ、390…制御装置、391…制御回路、3
93,394,396,397…ギア、392,395
…モータ、M1〜M5…ミラー。110: nonlinear crystal, 115: stage, 119: resonator, 130: excitation light source, 132: filter, 310: computer, 390: control device, 391: control circuit, 3
93,394,396,397 ... gear, 392,395
... Motors, M1 to M5 ... Mirrors.
Claims (4)
を含み、可変波長の励起光のパルスを出力する励起光源
と、 前記励起光の照射により光パラメトリック変換し、信号
光及びアイドラー光を発する非線形媒質と、 前記非線形媒質が配置され、前記非線形媒質の位相整合
条件を調整する位相整合調整機構と、 前記非線形媒質をはさむように配置され、前記信号光、
前記アイドラー光及び前記励起光に対して共振器を構成
する光学系と、 必要な前記信号光若しくは前記アイドラー光の波長と前
記非線形媒質のもつ分散特性とに対する相関に基づい
て、前記波長可変機構及び前記位相整合調整機構を同時
に制御し、前記励起光の波長及び前記励起光に対する前
記非線形媒質の位相整合条件を調整する制御手段とを有
する光パラメトリック発振器。An excitation light source for outputting a pulse of excitation light having a variable wavelength; a light source for outputting a pulse of excitation light having a variable wavelength; and an optical parametric conversion by irradiating the excitation light to convert signal light and idler light. A nonlinear medium that emits, the nonlinear medium is disposed, a phase matching adjustment mechanism that adjusts a phase matching condition of the nonlinear medium, and the signal light is disposed so as to sandwich the nonlinear medium.
An optical system forming a resonator for the idler light and the pumping light, and a wavelength variable mechanism based on a correlation between a required wavelength of the signal light or the idler light and a dispersion characteristic of the nonlinear medium. An optical parametric oscillator comprising: control means for simultaneously controlling the phase matching adjustment mechanism and adjusting a wavelength of the pump light and a phase matching condition of the nonlinear medium with respect to the pump light.
前記非線形媒質への入射角、前記非線形媒質の温度或い
は前記非線形媒質への印加電圧のいずれか一つ以上を変
化させることによって前記位相整合条件を調整すること
を特徴とする請求項1記載の光パラメトリック発振器。2. The phase matching adjusting mechanism changes the phase by changing at least one of an incident angle of the pumping light to the nonlinear medium, a temperature of the nonlinear medium, and a voltage applied to the nonlinear medium. The optical parametric oscillator according to claim 1, wherein a matching condition is adjusted.
成され、 前記波長可変機構は前記レーザ発振器のレーザキャビテ
ィ内に配置された複屈折フィルタを含んで構成され、 前記波長可変機構は、前記複屈折フィルタを回転させる
ことによって前記励起光の波長を可変にすることを特徴
とする請求項1記載の光パラメトリック発振器。3. The pumping light source includes a laser oscillator. The wavelength tunable mechanism includes a birefringent filter disposed in a laser cavity of the laser oscillator. 2. The optical parametric oscillator according to claim 1, wherein the wavelength of the excitation light is made variable by rotating a refraction filter.
タを回転させる第1の歯車機構を有し、 前記位相整合調整機構は、前記励起光の前記非線形媒質
への入射角を変化させる第2の歯車機構を有し、 前記制御手段は、前記第1及び第2の歯車機構に噛み合
う第3の歯車機構を有し、この第3の歯車機構で前記複
屈折フィルタと前記非線形媒質とを同時に回転させるこ
とによって前記励起光の波長及び前記位相整合条件を同
時に調整することを特徴とする請求項3記載の光パラメ
トリック発振器。4. The wavelength variable mechanism has a first gear mechanism for rotating the birefringent filter, and the phase matching adjustment mechanism is configured to change an incident angle of the excitation light to the nonlinear medium. The control means includes a third gear mechanism that meshes with the first and second gear mechanisms, and the third gear mechanism simultaneously controls the birefringent filter and the nonlinear medium. The optical parametric oscillator according to claim 3, wherein the wavelength of the pump light and the phase matching condition are simultaneously adjusted by rotating the optical parametric oscillator.
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