JP2898720B2 - Optical nonlinearity generator - Google Patents

Optical nonlinearity generator

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JP2898720B2
JP2898720B2 JP22443190A JP22443190A JP2898720B2 JP 2898720 B2 JP2898720 B2 JP 2898720B2 JP 22443190 A JP22443190 A JP 22443190A JP 22443190 A JP22443190 A JP 22443190A JP 2898720 B2 JP2898720 B2 JP 2898720B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、非線形光学素子の性質を利用してレーザ
光源が主力するレーザ光の振動数を変換した、例えば第
2次高調波を得る光非線形性発生装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to light obtained by converting the frequency of a laser beam that is mainly used by a laser light source by utilizing the properties of a nonlinear optical element, for example, obtaining a second harmonic. The present invention relates to a nonlinearity generator.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、非線形光学素子を使用することにより、レーザ
光源が出力するレーザ光からその振動数の倍の振動数の
第2次高調波(レーザ光源が出力するレーザ光の半分の
波長のレーザ光)を得られることが知られている。
Conventionally, by using a non-linear optical element, the second harmonic (laser light having a wavelength half that of the laser light output from the laser light source) having a frequency twice as high as that of the laser light output from the laser light source is obtained. It is known to be obtained.

なお、非線形光学素子に供給するレーザ光(以下、ω
波という。)の振動数をωとし、非線形光学素子が出力
する第2次高調波(以下、2ω波という。)を効率よく
発生させるためには、ω波の進行する位相と2ω波の進
行する位相を一致させる必要がある。
Note that the laser light (hereinafter referred to as ω) supplied to the nonlinear optical element
Called waves. ) Is ω, and in order to efficiently generate the second harmonic (hereinafter referred to as 2ω wave) output from the nonlinear optical element, the phase in which the ω wave travels and the phase in which the 2ω wave travels must be changed. Must match.

そして、この条件として、位相整合角度θを決定す
る必要があり、この位相整合角度θはタイプIと呼ば
れる位相整合では、 と表すことができる。
Then, as the condition, it is necessary to determine the phase matching angle theta m, in the phase matching angle theta m phase matching, called Type I, It can be expressed as.

ここで、常光線屈折率noと異常光線屈折率neは、非線
形光学素子の温度とω波の波長によって変化するので、
位相整合角度θを決定するために、例えばω波の発生
に半導体レーザ装置を使用する場合、半導体レーザ装置
の温度と電流、非線形光学素子の温度を知る必要があ
る。
Here, the ordinary refractive index n o and an extraordinary ray refractive index n e, so varies with the wavelength of the temperature and ω wave of the nonlinear optical element,
To determine the phase matching angle theta m, for example when using a semiconductor laser device in the occurrence of ω waves, temperature and current of the semiconductor laser device, it is necessary to know the temperature of the nonlinear optical element.

そして、各値を用いて演算することによって位相整合
角度θを決定することができ、この位相整合角度θ
になるように非線形光学素子の結晶軸を配置すると、位
相整合条件が満足され、効率よく非線形光学素子から2
ω波を発生させることができる。
Then, by calculation using each value can be determined the phase matching angle theta m, the phase matching angle theta m
When the crystal axis of the nonlinear optical element is arranged such that
ω waves can be generated.

第7図は従来の光非線形性発生装置の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical nonlinearity generator.

第7図において、1はレーザ光源としての半導体レー
ザ装置、2は半導体レーザ装置1が発生するω波の出力
を一定に制御する出力制御回路、3は半導体レーザ装置
1の温度を検出する光源温度検出器、4は半導体レーザ
装置1を所定の温度に保つための第1のペルチェ素子、
5は光源温度制御回路を示し、この光源温度制御回路5
は光源温度検出器3の出力に基づいて半導体レーザ装置
1を所定の温度に保つための電流を第1のペルチェ素子
4に供給する制御を行なうものである。
7, reference numeral 1 denotes a semiconductor laser device as a laser light source, 2 denotes an output control circuit for controlling the output of the ω-wave generated by the semiconductor laser device 1 to a constant value, and 3 denotes a light source temperature for detecting the temperature of the semiconductor laser device 1. A detector 4, a first Peltier element for maintaining the semiconductor laser device 1 at a predetermined temperature;
Reference numeral 5 denotes a light source temperature control circuit.
Controls the supply of current to the first Peltier element 4 for maintaining the semiconductor laser device 1 at a predetermined temperature based on the output of the light source temperature detector 3.

6は半導体レーザ装置1が出力するω波を後述する非
線形光学素子7に収束させる第1の結合レンズ、7は非
線形光学素子を示し、この非線形光学素子7は第1の結
合レンズ6を介して供給されるω波と、供給されるω波
の一部を倍の振動数に変換した2ω波を出力するもので
ある。
Reference numeral 6 denotes a first coupling lens for converging an ω wave output from the semiconductor laser device 1 to a non-linear optical element 7 described later. Reference numeral 7 denotes a non-linear optical element. The non-linear optical element 7 passes through the first coupling lens 6. The supplied ω wave and a 2ω wave obtained by converting a part of the supplied ω wave into a double frequency are output.

なお、この非線形光学素子7の結晶軸は、ω波を効率
よく2ω波に変換するように、ω波の主光線に対して位
相整合角度θで配置されている。
The crystal axis of the nonlinear optical element 7, so as to convert the ω waves efficiently 2ω waves are arranged at a phase matching angle theta m with respect to the main ray of ω waves.

8は非線形光学素子7から出力される2ω波を平行な
2ω波にする第2の結合レンズ、9は非線形光学素子7
の温度を検出する素子温度検出器、10は非線形光学素子
7の温度を所定の温度に保つための第2のペルチェ素
子、11は素子温度制御回路を示し、この素子温度制御回
路11は素子温度検出器9の出力に基づいて非線形光学素
子7を所定の温度に保つための電流を第2のペルチェ素
子10に供給する制御を行なうものである。
Reference numeral 8 denotes a second coupling lens that converts a 2ω wave output from the nonlinear optical element 7 into a parallel 2ω wave, and 9 denotes a nonlinear optical element 7.
, A second Peltier element for keeping the temperature of the nonlinear optical element 7 at a predetermined temperature, 11 an element temperature control circuit, and an element temperature control circuit 11 which is an element temperature control circuit. Based on the output of the detector 9, control is performed to supply a current for keeping the nonlinear optical element 7 at a predetermined temperature to the second Peltier element 10.

12はハーフミラーを示し、第2の結合レンズ8からの
ω波および2ω波の一部を通過させたり、一部を反射さ
せるものである。
Reference numeral 12 denotes a half mirror, which passes or partially reflects the ω wave and the 2ω wave from the second coupling lens 8.

13はハーフミラー12で反射された2ω波のみを通過さ
せる選択フィルタ、14は選択フィルタ13を通過した2ω
を検出する光検出器を示す。
13 is a selection filter that passes only the 2ω wave reflected by the half mirror 12, and 14 is 2ω that has passed through the selection filter 13.
2 shows a photodetector that detects the light.

次に、動作について説明する。 Next, the operation will be described.

まず、半導体レーザ装置1は、出力制御回路2の制御
によって一定のω波を出力するように制御されている。
First, the semiconductor laser device 1 is controlled by the output control circuit 2 to output a constant ω wave.

そして、光源温度制御回路5は、半導体レーザ装置1
が発生するω波の振動数を一定に保つため、光源温度検
出器3の出力に基づいて第1のペルチェ素子4を制御し
て半導体レーザ装置1を所定の温度に保っている。
Then, the light source temperature control circuit 5
The semiconductor laser device 1 is maintained at a predetermined temperature by controlling the first Peltier element 4 based on the output of the light source temperature detector 3 in order to keep the frequency of the ω wave generated by the laser beam constant.

したがって、半導体レーザ装置1は、出力が一定で、
かつ、振動数が一定なω波を出力する。
Therefore, the semiconductor laser device 1 has a constant output,
Further, it outputs an ω wave having a constant frequency.

また、素子温度制御回路11は、非線形光学素子7が出
力する2ω波を一定に保つため、素子温度検出器9の出
力に基づいて第2のペルチェ素子10を制御して非線形光
学素子7を所定の温度に保っている。
In addition, the element temperature control circuit 11 controls the second Peltier element 10 based on the output of the element temperature detector 9 to control the nonlinear optical element 7 in order to keep the 2ω wave output from the nonlinear optical element 7 constant. Temperature.

したがって、非線形光学素子7は、2ω波を効率よく
出力することができる。
Therefore, the nonlinear optical element 7 can efficiently output the 2ω wave.

しかし、経時変化などによって半導体レーザ装置1の
波長や温度が変化したり、非線形光学素子7の温度が変
化すると、非線形光学素子7の結晶軸が位相整合角度θ
からずれるので、非線形光学素子7は2ω波を効率よ
く出力しなくなる。
However, when the wavelength or temperature of the semiconductor laser device 1 changes due to aging, or the temperature of the nonlinear optical element 7 changes, the crystal axis of the nonlinear optical element 7 changes the phase matching angle θ.
m , the nonlinear optical element 7 does not efficiently output the 2ω wave.

そこで、このような場合は、光検出器14の出力が最大
になるように、非線形光学素子7の傾きなどを手作業に
よって変化させ、結晶軸が位相整合角度θとなるよう
に設置し直すことになる。
Therefore, in such a case, so that the output of the photodetector 14 is maximized, and the slope of the nonlinear optical element 7 is changed by the manually crystal axes again installed such that the phase matching angle theta m Will be.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来の光非線形性発生装置は、以上のように構成され
ているので、前述したように、経時変化などによって非
線形光学素子7の結晶軸が位相整合角度θからずれる
と、光検出器14の出力が最大になるように、非線形光学
素子7の結晶軸の傾きを手作業によって変化させ、結晶
軸が位相整合角度θとなるように設置し直すため、調
整に長時間を要するという不都合があった。
Conventional optical nonlinearity generator, which is configured as described above, as described above, the crystal axis of the nonlinear optical element 7, such as by aging is deviated from the phase matching angle theta m, the photodetector 14 so that the output is maximized, the inclination of the crystal axis of the nonlinear optical element 7 is changed by hand, because the crystal axes again installed such that the phase matching angle theta m, disadvantageously takes a long time to adjust there were.

この発明は、上記したような不都合を解消するために
なされたもので、非線形光学素子の結晶軸を、レーザ光
源が出力するω波の主光線に対して位相整合角度に、自
動的に設定することのできる光非線形性発生装置を提供
するものである。
The present invention has been made to solve the above-described inconvenience, and automatically sets a crystal axis of a nonlinear optical element to a phase matching angle with respect to a principal ray of an ω wave output from a laser light source. The present invention provides an optical nonlinearity generator capable of performing the above-described operations.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明にかかる光非線形性発生装置は、レーザ光源
が出力するレーザ光の主光線に対する非線形光学素子の
結晶軸の角度および方向を変化させる非線形光学素子変
位手段と、振動数を変換された光のみを通過させる選択
フィルタと、レーザ光の主光線に対して非線形光学素子
の結晶軸を位相整合角度としたときに非線形光学素子か
ら出力され、選択フィルタを通過した振動数を変換され
た光の強度分布を検出するための少なくとも2つ以上の
光検出器と、この2つ以上の光検出器の出力に基づいて
レーザ光の主光線に対する結晶軸の位相整合角度からの
ずれ量およびずれ方向を算出する演算手段と、この演算
手段の出力に基づいてずれ量およびずれ方向を補正する
ように非線形光学素子変位手段を動作させる駆動手段を
設けたものである。
An optical nonlinearity generating device according to the present invention includes a nonlinear optical element displacement means for changing an angle and a direction of a crystal axis of a nonlinear optical element with respect to a principal ray of laser light output from a laser light source, and only a light whose frequency is converted. And the intensity of light that is output from the nonlinear optical element when the crystal axis of the nonlinear optical element is set to the phase matching angle with respect to the principal ray of the laser beam, and the frequency of the light that has passed through the selective filter is converted. At least two or more photodetectors for detecting distribution, and a shift amount and a shift direction from a phase matching angle of a crystal axis with respect to a principal ray of laser light based on outputs of the two or more photodetectors. And a driving means for operating the nonlinear optical element displacement means so as to correct the shift amount and the shift direction based on the output of the calculation means.

〔作 用〕(Operation)

この発明における光非線形性発生装置は、演算手段で
2つ以上の光検出器の出力に基づいてレーザ光の主光線
に対する非線形光学素子の結晶軸の位相整合角度からの
ずれ量およびずれ方向を算出し、駆動手段でレーザ光の
主光線に対する非線形光学素子の結晶軸を演算手段で算
出したずれ量およびずれ方向を補正するように非線形光
学素子変位手段を動作させる。
In the optical nonlinearity generating apparatus according to the present invention, the shift amount and the shift direction from the phase matching angle of the crystal axis of the nonlinear optical element with respect to the principal ray of the laser beam are calculated by the arithmetic means based on the outputs of the two or more photodetectors. Then, the non-linear optical element displacement means is operated by the driving means so as to correct the shift amount and the shift direction of the crystal axis of the non-linear optical element with respect to the principal ray of the laser beam calculated by the calculation means.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例による光非線形性発生装
置の構成を示すブロック図であり、第7図と同一または
相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical nonlinearity generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and the same or corresponding parts as in FIG.

第1図において、21は、例えば圧電素子、電磁石など
で構成された非線形光学素子変位部を示し、供給される
電流によって非線形光学素子7の結晶軸をω波の主光線
に対して変位させるものである。
In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a non-linear optical element displacing portion composed of, for example, a piezoelectric element, an electromagnet, etc., which displaces the crystal axis of the non-linear optical element 7 with respect to the principal ray of the ω wave by a supplied current. It is.

22A,22Bは第1および第2の選択フィルタを示し、第
2の結合レンズ8を介した非線形光学素子7からの2ω
波のみを通過させるものである。
Reference numerals 22A and 22B denote first and second selection filters, and 2ω from the nonlinear optical element 7 via the second coupling lens 8.
It allows only waves to pass.

23A,23Bは第1および第2の光検出器を示し、第1の
光検出器23Aは第1の選択フィルタ22Aを通過した2ω波
を検出し、第2の光検出器23Bは第2の選択フィルタ22B
を通過した2ω波を検出するものであり、非線形光学素
子7の結晶面を位相整合角度θとしたときに非線形光
学素子7から出力される2ω波の主光線を中心とする同
心円上に等間隔で配置されている。
Reference numerals 23A and 23B denote first and second photodetectors. The first photodetector 23A detects a 2ω wave that has passed through the first selection filter 22A, and the second photodetector 23B includes a second photodetector 23B. Selection filter 22B
It is used to detect the 2ω wave which has passed through the, etc. on a concentric circle centered on the 2ω wave of a principal ray output from the nonlinear optical element 7 when the crystal faces of the nonlinear optical element 7 is a phase matching angle theta m They are arranged at intervals.

24は減算器を示し、第1の光検出器23Aの出力から第
2の光検出器23Bの出力を減算した値を位相整合角度θ
からの結晶軸のずれ量(角度)として出力するもので
ある。
Numeral 24 denotes a subtractor, which subtracts the output of the second photodetector 23B from the output of the first photodetector 23A to obtain a phase matching angle θ.
This is output as the amount (angle) of deviation of the crystal axis from m .

25は前述した素子温度制御回路11と駆動手段を備えた
制御部を示し、素子温度検出器9の出力に基づいて非線
形光学素子7を所定の温度に保つための電流を第2のペ
ルチェ素子10に供給する制御を行なうとともに、減算器
24の出力に基づいて減算器24の出力がゼロとなるよう
に、すなわち非線形光学素子7の結晶軸をω波の主光線
に対して位相整合角度θとなるように非線形光学素子
変位部21を動作させるものである。
Reference numeral 25 denotes a control unit having the above-mentioned element temperature control circuit 11 and a driving means. Based on the output of the element temperature detector 9, a current for keeping the nonlinear optical element 7 at a predetermined temperature is supplied to the second Peltier element 10. Control and supply to the subtractor
So that the output of the subtracter 24 becomes zero based on the output of 24, i.e., non-linear optical element displacement unit 21 so that the phase matching angle theta m crystal axes with respect to the main ray of ω wave of the nonlinear optical element 7 Is to operate.

第2図はω波および2ω波と各光検出器の関係を説明
するための部分ブロック図、第3図は非線形光学素子の
結晶軸を位相整合角度としたときの2ω波の主光線に対
する2ω波の強度分布を示す特性図、第4図(a)〜
(c)は非線形光学素子の結晶軸が位相整合角度からの
ずれ量に応じた各光検出器の出力を示す説明図、第5図
は位相整合角度に対する非線形光学素子の結晶軸の誤差
と減算器の出力の関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a partial block diagram for explaining the relationship between the ω wave and the 2ω wave and each photodetector, and FIG. 3 is 2ω with respect to the principal ray of the 2ω wave when the crystal axis of the nonlinear optical element is set to a phase matching angle. FIG. 4 (a) to FIG.
(C) is an explanatory diagram showing the output of each photodetector according to the amount of deviation of the crystal axis of the nonlinear optical element from the phase matching angle, and FIG. 5 is an error and subtraction of the error of the crystal axis of the nonlinear optical element with respect to the phase matching angle. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between outputs of the containers.

第2図において、7aは非線形光学素子7の結晶軸、P1
(ω)は非線形光学素子7の結晶軸7aに角度θで入射す
るω波の主光線、P2(ω),P3(ω)は入射光線(ω
波)の開口をαとしたときの各光線、P1(2ω)は非線
形光学素子7から出力される主光線P1(ω)に対応する
2ω波の主光線、P2(2ω)は非線形光学素子7から出
力される光線P2(ω)に対応する光線、P3(2ω)は非
線形光学素子7から出力される光線P3(ω)に対応する
光線を示す。
In FIG. 2, 7a is the crystal axis of the nonlinear optical element 7, P 1
(Ω) is the principal ray of the ω wave incident on the crystal axis 7a of the nonlinear optical element 7 at an angle θ, and P 2 (ω) and P 3 (ω) are the incident rays (ω
P 1 (2ω) is the principal ray of a 2ω wave corresponding to the principal ray P 1 (ω) output from the nonlinear optical element 7, and P 2 (2ω) is nonlinear A light beam corresponding to the light beam P 2 (ω) output from the optical element 7 and a light beam P 3 (2ω) corresponding to the light beam P 3 (ω) output from the nonlinear optical element 7 are shown.

第4図において、Aは第1の光検出器23Aが検出して
出力する出力値、Bは第2の光検出器23Bが検出して出
力する出力値を示す。
In FIG. 4, A indicates an output value detected and output by the first photodetector 23A, and B indicates an output value detected and output by the second photodetector 23B.

なお、第3図および第4図においては、ω波の強度分
布の非対称性を無視している。
3 and 4, the asymmetry of the intensity distribution of the ω wave is ignored.

次に、従来例と異なる動作について説明する。 Next, an operation different from the conventional example will be described.

まず、第2図に示すように、主光線P1(ω)に対して
非線形光学素子7の結晶軸7aが角度θで配置されている
状態で、角度θを位相整合角度θとすることにより、
第3図に示すように、非線形光学素子7から2ω波が出
力されることは確認されている。
First, as shown in FIG. 2, with respect to the principal ray P 1 (ω) in a state in which the crystal axis 7a of the nonlinear optical element 7 is disposed at an angle theta, to the angle theta between the phase matching angle theta m By
As shown in FIG. 3, it has been confirmed that a 2ω wave is output from the nonlinear optical element 7.

そして、第1および第2の選択フィルタ22A,22Bは2
ω波の10倍以上の強度を持つω波を遮断するので、ω波
の影響を除いた2ω波の強度分布を第1および第2の光
検出器23A,23Bで検出することにより、結晶軸7aの位相
整合角度θからのずれ量を求めることができる。
The first and second selection filters 22A and 22B are 2
Since the ω wave having an intensity of 10 times or more of the ω wave is cut off, the intensity distribution of the 2ω wave excluding the influence of the ω wave is detected by the first and second photodetectors 23A and 23B, so that the crystal axis is reduced. it can be calculated the amount of deviation from the phase matching angle theta m of 7a.

すなわち、結晶軸7aの位相整合角度θからのずれ量
に応じて2ω波の強度分布は第4図(a)〜(c)に示
すようになるので、第1および第2の光検出器23A,23B
の出力値A,Bは斜線を施した部分に応じた値となる。
That is, the intensity distribution of the 2ω wave becomes as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c) in accordance with the amount of deviation of the crystal axis 7a from the phase matching angle θ m , so that the first and second photodetectors 23A, 23B
Are output values A and B corresponding to the shaded portions.

したがって、減算器24から出力される値がゼロ、すな
わち第4図(a)に示す状態であれば、第2図の角度θ
が位相整合角度θにあることとなり、減算器24から出
力される値が正、すなわち第4図(b)に示す状態であ
れば(第2図の角度θが(θ+Δ)であれば、結晶軸
7aは時計方向にずれていることとなり、減算器24から出
力される値が負、すなわち第4図(c)に示す状態であ
れば(第2図の角度θが(θ−Δ)であれば、結晶軸
7aは反時計方向にずれていることとなるので、制御部25
は減算器24の出力に応じて減算器24の出力がゼロとなる
ように、すなわち非線形光学素子変位部21を制御して角
度θが位相整合角度θとなるように非線形光学素子7
を変位させる。
Therefore, if the value output from the subtractor 24 is zero, that is, if the state shown in FIG.
Is at the phase matching angle θ m , and if the value output from the subtractor 24 is positive, that is, the state shown in FIG. 4B, (if the angle θ in FIG. 2 is (θ m + Δ)) If the crystal axis
7a is shifted in the clockwise direction, and if the value output from the subtractor 24 is negative, that is, the state shown in FIG. 4C, (when the angle θ in FIG. 2 is (θ m −Δ), If present, crystal axis
Since 7a is shifted in the counterclockwise direction, the control unit 25
As the output of the subtracter 24 becomes zero in response to the output of the subtractor 24, i.e. the non-linear optical element 7 so that the angle theta by controlling the non-linear optical element displacement unit 21 is a phase matching angle theta m
Is displaced.

このように制御部25が非線形光学素子変位部21を制御
することにより、結晶軸7aは位相整合角度θに、自動
的に設定されるので、結晶軸7aを位相整合角度θとす
る調整が不要となるとともに、非線形光学素子7から効
率よく2ω波を出力させることができる。
Since the control unit 25 controls the non-linear optical element displacement unit 21, the crystal axes 7a is a phase matching angle theta m, because it is automatically set, adjustment of the crystal axes 7a and phase matching angle theta m Is unnecessary, and the 2ω wave can be efficiently output from the nonlinear optical element 7.

第6図は第1図の実施例の変形例を示す部分ブロック
図であり、第1図と同一部分には同一符号を付して説明
を省略する。
FIG. 6 is a partial block diagram showing a modification of the embodiment shown in FIG. 1, and the same parts as those in FIG.

第6図において、26は供給される平行光を複数の方向
に分割する、例えば回折格子、屋根型プリズムなどの光
分割素子を示す。
In FIG. 6, reference numeral 26 denotes a light splitting element for splitting the supplied parallel light in a plurality of directions, such as a diffraction grating or a roof prism.

この実施例によれば、光分割素子26によって平行光を
複数の方向に分割できるので、第1および第2の結合レ
ンズ6,8の機能を光分割素子26で達成することができ
る。
According to this embodiment, since the parallel light can be split in a plurality of directions by the light splitting element 26, the function of the first and second coupling lenses 6, 8 can be achieved by the light splitting element 26.

なお、上記した実施例では、レーザ光源として半導体
レーザ装置1を使用した例で説明したが、気体レーザ、
固体レーザ、色素レーザなども使用できることは言うま
でもない。
In the above-described embodiment, an example in which the semiconductor laser device 1 is used as a laser light source has been described.
Needless to say, a solid-state laser, a dye laser or the like can also be used.

そして、振動数(波長)変動の少ないω波を出力する
レーザ光源であれば、光源温度検出器3は不要であり、
出力が一定であるレーザ光源であれば、出力制御回路2
も不要である。
If the laser light source outputs an ω wave with a small frequency (wavelength) change, the light source temperature detector 3 is unnecessary,
If the laser light source has a constant output, the output control circuit 2
Is also unnecessary.

また、非線形光学素子7に収束するω波を供給する例
で説明したが、非線形光学素子7に拡散するω波を供給
してもよい。
Further, although an example has been described in which an ω wave converging to the nonlinear optical element 7 is supplied, an ω wave that diffuses to the nonlinear optical element 7 may be supplied.

さらに、第1および第2の光検出器23A,23Bの出力に
基づいて減算器24で一方向のずれ量を求める構成で説明
したが、光検出器を3つ以上とし、この3つ以上の光検
出器の出力を演算手段で演算することにより、ずれ量お
よびずれ方向を求めることができるので、非線形光学素
子変位手段を3次元的に変位させて結晶軸7aを3次元的
に変位させることができる。
Furthermore, the configuration in which the amount of displacement in one direction is obtained by the subtractor 24 based on the outputs of the first and second photodetectors 23A and 23B has been described. However, the number of photodetectors is three or more, and the three or more photodetectors are used. Since the displacement amount and the displacement direction can be obtained by computing the output of the photodetector by the computing means, the displacement of the nonlinear optical element displacement means in three dimensions and the displacement of the crystal axis 7a in three dimensions. Can be.

この場合、3つ以上の光検出器を、非線形光学素子7
が出力する主光線P1(2ω)を中心とする同心円上に等
間隔で配置するのが望ましいが、2ω波の強度分布が分
かればよいので、必ずしも主光線P1(2ω)を中心とす
る同心円上に等間隔で配置しなくともよい。
In this case, three or more photodetectors are connected to the nonlinear optical element 7.
Are preferably arranged at equal intervals on a concentric circle centered on the principal ray P 1 (2ω) output by the, but since the intensity distribution of the 2ω wave only needs to be known, it is not necessarily centered on the principal ray P 1 (2ω). It is not necessary to arrange them at equal intervals on concentric circles.

また、第1図の実施例でω波が一度のみ非線形光学素
子7を通過する、いわゆるワンパス型で説明したが、第
1および第2の結合レンズ6,8を凹面鏡で構成するファ
ブリペロー共振器としたり、いわゆるリング共振器とす
ることにより、出力する2ωの効率を高める構成とする
ことも可能である。
Although the so-called one-pass type in which the ω wave passes through the nonlinear optical element 7 only once has been described in the embodiment of FIG. 1, a Fabry-Perot resonator in which the first and second coupling lenses 6 and 8 are constituted by concave mirrors is described. , Or a so-called ring resonator, it is possible to increase the efficiency of the output 2ω.

さらに、非線形光学素子7から2ω波を出力させる位
相整合角度θで説明したが、非線形光学素子7から他
の変換光(第3次高調波、第4次高調波など)を出力さ
せる場合にも適用できることは言うまでもない。
Furthermore, in the case it has been described in the phase matching angle theta m to output the 2ω wave from the nonlinear optical element 7, the other of the converted light from the nonlinear optical element 7 (third harmonic, fourth harmonic, etc.) to output Needless to say, this can also be applied.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、非線形光学素子が
出力する振動数を変換した光の強度分布を検出する2つ
以上の光検出器の出力に基づいて演算手段で非線形光学
素子の結晶軸の位相整合角度からのずれ量およびずれ方
向を求め、結晶軸を位相整合角度に駆動手段で非線形光
学素子変位手段を介して調整する構成としたので、結晶
軸を位相整合角度に、自動的に設定できる。
As described above, according to the present invention, the crystal axis of the nonlinear optical element is calculated by the calculating means based on the outputs of the two or more photodetectors that detect the intensity distribution of the light whose frequency is output by the nonlinear optical element. The deviation amount and the deviation direction from the phase matching angle are determined, and the crystal axis is adjusted to the phase matching angle via the nonlinear optical element displacement means by the driving means, so that the crystal axis is automatically adjusted to the phase matching angle. Can be set.

したがって、結晶軸の位相整合角度とする調整が不要
になるとともに、非線形光学素子から効率よく振動数を
変換した光を出力させることができるという効果があ
る。
Therefore, it is not necessary to adjust the phase matching angle of the crystal axis, and it is possible to efficiently output light whose frequency is converted from the nonlinear optical element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例による光非線形性発生装置
の構成を示すブロック図、 第2図はレーザ光および第2次高調波と各光検出器の関
係を説明するための部分ブロック図、 第3図は非線形光学素子の結晶軸を位相整合角度とした
ときの第2次高調波の主光線に対する第2次高調波の強
度分布を示す特性図、 第4図(a)〜(c)は非線形光学素子の結晶軸が位相
整合角度からのずれ量に応じた各光検出器の出力を示す
説明図、 第5図は位相整合角度に対する非線形光学素子の結晶軸
の誤差と減算器の出力の関係を示す特性図、 第6図は第1図の実施例の変形例を示す部分ブロック
図、 第7図は従来の光非線形性発生装置の構成を示すブロッ
ク図である。 1……半導体レーザ装置、2……出力制御回路、3……
光源温度検出器、4……第1のペルチェ素子、5……光
源温度制御回路、6……第1の結合レンズ、7……非線
形光学素子、7a……結晶軸、8……第2の結合レンズ、
9……素子温度検出器、10……第2のペルチェ素子、11
……素子温度制御回路、21……非線形光学素子変位部、
22A,22B……第1および第2の選択フィルタ、23A,23B…
…第1および第2の光検出器、24……減算器、25……制
御部、θ……位相整合角度。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical nonlinearity generating apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial block diagram for explaining the relationship between laser light and a second harmonic and each photodetector. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the intensity distribution of the second harmonic with respect to the principal ray of the second harmonic when the crystal axis of the nonlinear optical element is set to the phase matching angle, and FIGS. 5) is an explanatory diagram showing the output of each photodetector according to the amount of deviation of the crystal axis of the nonlinear optical element from the phase matching angle. FIG. 6 is a partial block diagram showing a modification of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical nonlinearity generating device. 1 ... Semiconductor laser device, 2 ... Output control circuit, 3 ...
Light source temperature detector, 4 first Peltier element, 5 light source temperature control circuit, 6 first coupling lens, 7 nonlinear optical element, 7a crystal axis, 8 second Coupling lens,
9: element temperature detector, 10: second Peltier element, 11
…… Element temperature control circuit, 21 …… Non-linear optical element displacement part,
22A, 22B ... first and second selection filters, 23A, 23B ...
... First and second photodetectors, 24... Subtracter, 25... Controller, θ m ... Phase matching angle.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザ光源が出力するレーザ光の振動数を
変換する非線形光学素子を有する光非線形性発生装置に
おいて、 前記レーザ光の主光線に対する前記非線形光学素子の結
晶軸の角度および方向を変位させる非線形光学素子変位
手段と、 前記振動数を変換された光のみを通過させる選択フィル
タと、 前記主光線に対して前記非線形光学素子の結晶軸を位相
整合角度としたときに前記非線形光学素子から出力さ
れ、前記選択フィルタを通過した前記振動数を変換され
た光の強度分布を検出するための少なくとも2つ以上の
光検出器と、 この2つ以上の光検出器の出力に基づいて前記レーザ光
の主光線に対する前記結晶軸の前記位相整合角度からの
ずれ量およびずれ方向を算出する演算手段と、 この演算手段の出力に基づいてずれ量およびずれ方向を
補正するように前記非線形光学素子変位手段を動作させ
る駆動手段と、 を設けたことを特徴とする光非線形性発生装置。
1. An optical nonlinearity generator having a nonlinear optical element for converting the frequency of laser light output from a laser light source, wherein the angle and direction of a crystal axis of the nonlinear optical element with respect to a principal ray of the laser light are displaced. A nonlinear optical element displacing means, a selection filter for passing only the light whose frequency has been converted, and a non-linear optical element when the crystal axis of the nonlinear optical element is set to a phase matching angle with respect to the principal ray. At least two or more photodetectors for detecting the intensity distribution of the light that has been output and passed through the selection filter and has been converted in frequency, and the laser based on the outputs of the two or more photodetectors Calculating means for calculating a shift amount and a shift direction of the crystal axis from the phase matching angle with respect to the principal ray of light; A driving means for operating the non-linear optical element displacement means so as to correct the deviation direction, light nonlinearity generator, characterized in that a.
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