JP2753145B2 - 周波数２倍化レーザ - Google Patents

周波数２倍化レーザ

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JP2753145B2
JP2753145B2 JP2507935A JP50793590A JP2753145B2 JP 2753145 B2 JP2753145 B2 JP 2753145B2 JP 2507935 A JP2507935 A JP 2507935A JP 50793590 A JP50793590 A JP 50793590A JP 2753145 B2 JP2753145 B2 JP 2753145B2
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    • 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
    • H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は請求項１の前提部分に記載のレーザに関す
る。
多くの興味あるレーザは、波長が多くの用途に有用で
ないか、あるいはあまり適していないレーザ光を発生す
る。特に光学的用途には、可視レーザ光が必要とされ
る。例えば、Nd-YAGレーザは波長1064nmのレーザ放射を
発生する。従って、このレーザ光を周波数の２倍化によ
り可視レーザに変換することが試みられてきた。
レーザ光の周波数２倍化を如何に達成するかについ
て、多くの提案が知られている。例えば、共振器の内側
または外側の非線形結晶が使用されている。レーザ光は
この結晶内に結合され、結晶の出力部において、２倍の
周波数を有するレーザ放射光線を得る。しかしながら、
この２倍周波数の光の強さは元のレーザ周波数を有する
光の強さに対して比較的低い比を有しており、この比は
結晶に入射する基本波長のレーザ光の強さに依存する。
この点を考慮して、現在までのところ、強度のかなり
の集中がある箇所に、非線形結晶を配置することが一貫
して試みられてきた。例えば、DE-OS第3643648号は、共
振器において最適光ビームの成形を達成するために、非
線結晶の近くに配置された出力ミラーに部分的にミラー
コーティングされた凹面を設けることを提案している。
この凹形鏡面は放射光の集束を達成しようとするもので
ある。
周波数２倍化レーザについての事実上すべての提案で
は、出力ミラーは非線形結晶の近傍の凹形ミラーとして
設計されている。
それにもかかわらず、周波数２倍化光の歩留りは比較
的低い。連続波モードでは、特に重大な影響を有する強
さの変動がある。高い強さのピークが観測され得る。
このような強さの変動の原因およびこれらの変動を如
何に無くすかについて多くの理論的および実用的な研究
がある。
しかしながら、強さの変動を無くすためのこれらの試
みは、現在までのところ全く、あるいは少なくとも部分
的にも決定的な成功を収めていない。
本発明は、高い効率を有するが、周波数２倍化放射に
おいてほんの僅な強度の変動を示す初めに述べた種類の
レーザについての問題に基づいている。
この問題は請求項１に記載の発明により解決される。
この発明は、基本的には、２つの択一の可能性を含む。
第１に、偏光子の助けにより共振器において基本波の明
確な偏光を固定することが必須であると見なされる。こ
れが安定な動作の前提条件であるからである。偏光子は
非線形結晶とレーザ媒体との間に配置されている。
本発明の第１実施例では、出力ミラーは平面ミラーま
たは略平面のミラーとして設計されている。かくして、
本発明は当業界でこれまで事実上の必須と見なされてき
た凹形出力ミラーから明らかにはずれている。凹形出力
ミラーの焦点の領域に非線形結晶を配置することが事実
上必須であると見なされていたが、本発明のレーザの設
計は、非線形結晶の中心における最大の光の強度無しで
済ますことができる。しかしながら、これは、非線形結
晶内における光線の望ましくない偏移の回避に起因した
利得により補償される以上である。以下に、これについ
てより詳細に説明する。
非線形結晶内に入射する光は、一般に、周知のよう
に、互いに直角に偏光される異常光線に分割される。一
軸結晶の特別な場合においては、これらの異常光線は周
知の常および異常光線成分である。ここで吸うII型周波
数２倍化では、２つの光線の強さは略等しい。何故な
ら、結晶の前方の偏光子は光を２つの偏光方向と45°の
角度をなすある方向に偏光するからである。これらの両
光線は異なる演算法則に従い、互いに対して横方向に偏
向され、ずれた配置で結晶から射出する。これらの光線
が凹形ミラーに当たると、両光線のうちの一方のみが反
射されて元に戻るが、他方の光線は側部へそれてかなり
の有用な放射容量が損失される。出力ミラーとして平面
ミラーを用いた本発明の手段は、凹形ミラーの使用とは
対照的に、ビーム強さの損失を防ぐ。
しかしながら、本発明の手段は他の集束手段の使用を
除外するわけではない。例えば、従来技術に従って、レ
ーザ媒体の前方の第１ミラーを共振器に対して凹形ミラ
ーとして形成することができる。
任意の湾曲出力ミラーを設けることができるが、出力
ミラーとしての平面ミラーの可能性を明確に含む本発明
の別の実施例においては、２つの非線形結晶を互いに対
して前後に配置し、これらの結晶を２次光軸のまわりに
90°ずらすことにより上記の光線の偏移を回避すること
ができる。この手段によれば、結晶内に異なって延びる
成分光線に起因して第１結晶内に起こる光線の偏移を第
２結晶が補償する。
異常光線が光軸から横方向に射出するのを防ぐことに
より、損失を事実上無くし、また高次の横モードにおけ
る発振の原因を回避する。
本発明は、基本的に、事実上あらゆる種類のレーザに
使用することができるが、特に固体レーザとの共用に適
している。さらに、好ましくは、レーザダイオードまた
はレーザダイオード分野が励起光源として使用される。
単一周波数、すなわち、基本レーザ周波数の２倍に相
当する周波数を有するレーザ光を、可能なら有用な周波
数２倍化放射として利用し得るためには、共振器の出力
ミラーは、基本レーザ周波数に対してよりも周波数２倍
化放射に対しての方が高い透過性を有するべきである。
理想的には、出力ミラーレーザの基本周波数に対しては
事実上不透過性であるべきである。
図面を参照して、本発明のいくつかの実施例を以下に
より詳細に説明する。
第１図は周波数２倍化レーザの概略側面図を示してい
る。
第２図は周波数２倍化要素としての非線形結晶の別の
実施例の概略図を示している。
励起手段１が光３をレーザダイオード２を経てレンズ
４に供給する。レンズ４は励起光として作用する光３を
共振器Ｒ内に結合する。
この共振器は、第１図の左側において凹形ミラー５に
よって限定されている。この凹形ミラー５の後には、図
示の順序で、レーザ媒体と、偏光子として機能するブル
ースター板７と、非線形結晶８としてのKTPと、任意の
λ/4板10と、平面鏡面11がレーザ空間に面し、出力ミラ
ーとして機能する平面ミラー９とが設けられている。
励起された光３はレーザ媒体６において周波数f1のレ
ーザ放射を生じさせる。この光はブルースター板７によ
り偏光され、直線状に偏光された光はKTPに入射し、そ
こで光線は２つの異常光線成分に分割される。KTP8の他
方の側に射出した光は2xf1の周波数を有している。この
周波数２倍化レーザ光は出力ミラー９を経て出力され、
第１図の右側に射出する。
レーザ媒体６はドープされた結晶、例えば、Nd:YAGで
ある。非線形結晶はここではKTPである。しかしなが
ら、その代わりに、他の公知な非線形結晶、例えば、KT
A、KDP、BBO、LiNBO3、KNbO3、BaNaNbO3、LiTO3なども
使用することができる。
変更実施例においては、第１図に示すKTP8の代わり
に、第２図に示す２つの非線形結晶8a、8bを使用するこ
とができ、これらの結晶はレーザ光の２次光軸に対して
90°ずれている。かくして、個々の結晶8a、8bの偏移
は、レーザビームが通る一方向について個々の矢印で示
すように互いに補償する。この実施例では、出力ミラー
９は好ましくは同様に平面ミラーとして設計されている
が、公知のように凹形ミラーとして設計することもでき
る。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】励起された光の源（１、２）、および、第
    １ミラー（５）と、レーザ媒体（６）と、偏光子（７）
    と、II型周波数２倍化のための少なくとも１つの非線形
    結晶（８、8a、8b）と、出力ミラーとして機能する第２
    ミラー（９）とを備えた共振器を有するレーザにおい
    て、第２ミラー（９）は、好ましくは平面ミラーとして
    設計されて、極めて大きい曲率半径を持つ凹形鏡面（1
    1）を有しており、および／または２つの非線形結晶（8
    a、8b）を設け、これらの結晶は２次光軸に対して90°
    ずれていることを特徴とするレーザ。
  2. 【請求項２】請求項１記載のレーザにおいて、レーザ媒
    体（６）は固体であり、特に、ドープされた結晶である
    ことを特徴とするレーザ。
  3. 【請求項３】請求項１または２記載のレーザにおいて、
    平面ミラー（９）はレーザ媒体（６）から離れた方に面
    している非線形結晶（８）の表面上に設けられているこ
    とを特徴とするレーザ。
  4. 【請求項４】請求項３記載のレーザにおいて、平面ミラ
    ー（９）は非線形結晶上に形成されたミラー被覆であ
    り、および／または第１ミラーはレーザ媒体（６）の一
    方の側のミラー被覆として設計されていることを特徴と
    するレーザ。
  5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザ
    において、励起された光の源（１、２）は１つまたはそ
    れ以上のレーザダイオード（２）を有することを特徴と
    するレーザ。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザ
    において、共振器（Ｒ）の出力ミラー（９）は、レーザ
    周波数に対してよりも周波数２倍化放射に対しての方が
    高い透過性を有することを特徴とするレーザ。
JP2507935A 1989-06-01 1990-05-23 周波数２倍化レーザ Expired - Lifetime JP2753145B2 (ja)

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