JP3023725B2 - Harmonic generator - Google Patents

Harmonic generator

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JP3023725B2
JP3023725B2 JP3259607A JP25960791A JP3023725B2 JP 3023725 B2 JP3023725 B2 JP 3023725B2 JP 3259607 A JP3259607 A JP 3259607A JP 25960791 A JP25960791 A JP 25960791A JP 3023725 B2 JP3023725 B2 JP 3023725B2
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nonlinear optical
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宏巳 桜井
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から発せら
れる基本波を共振器内で高調波に変換する高調波発生装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harmonic generator for converting a fundamental wave emitted from a laser light source into a harmonic in a resonator.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体レーザ等から出射される基
本波を非線形光学材料に通して波長変換された第2高調
波や第3高調波を得る装置が種々提案されている。これ
らの装置では、複数の反射面で構成される共振器内に非
線形光学材料を配置し、基本波を共振器内に閉じ込めて
増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように
している。
2. Description of the Related Art In recent years, various devices have been proposed for obtaining a second harmonic or a third harmonic whose wavelength is converted by passing a fundamental wave emitted from a semiconductor laser or the like through a nonlinear optical material. In these devices, a nonlinear optical material is arranged in a resonator composed of a plurality of reflection surfaces, and a fundamental wave is confined in the resonator and amplified, so that harmonics are efficiently generated.

【0003】そして、共振器としては、非線形光学材料
の端面に反射膜を設けて、その内部で共振させるモノリ
シック型共振器と、複数のミラーを配置して共振器を構
成し、この共振器内に非線形光学材料を配置した外部共
振器とが知られている。最近では、装置の小型化及び高
調波への変換効率の向上を図るために、外部共振器型の
ものから、非線形光学材料の内部において基本波を共振
させるモノリシック型のものへとその主流が移行しつつ
ある。
[0003] As a resonator, a monolithic resonator in which a reflection film is provided on an end face of a nonlinear optical material and resonates inside the resonator and a plurality of mirrors are arranged to form a resonator. And an external resonator in which a nonlinear optical material is disposed. In recent years, the mainstream has shifted from an external resonator type to a monolithic type that resonates a fundamental wave inside a nonlinear optical material in order to reduce the size of the device and improve the conversion efficiency to harmonics. I am doing it.

【0004】図3には、従来の高調波発生装置の一例と
して、モノリシック型共振器を用いた第2高調波発生装
置が示されている。
FIG. 3 shows a second harmonic generator using a monolithic resonator as an example of a conventional harmonic generator.

【0005】この第2高調波発生装置1は、半導体レー
ザ(以下LDとする)2、コリメートレンズ3、モード
マッチングレンズ4及びKNbO3 結晶等からなる非線
形光学材料5によって構成されている。LD2は、例え
ば波長860nmの基本波6を出射する。非線形光学材
料5の図中左右の2面は、球面状に研磨加工されてい
る。
The second harmonic generation device 1 is composed of a semiconductor laser (hereinafter referred to as LD) 2, a collimating lens 3, a mode matching lens 4, and a nonlinear optical material 5 made of a KNbO 3 crystal or the like. The LD 2 emits a fundamental wave 6 having a wavelength of 860 nm, for example. The left and right surfaces of the nonlinear optical material 5 in the figure are polished into a spherical shape.

【0006】このうち図中左側の面は基本波6の入射面
をなし、この面に基本波6に対して一部透過、第2高調
波7に対して反射の球面ミラー8が形成されている。ま
た、図中右側の面は第2高調波7の出射面をなし、この
面に基本波6に対して反射、第2高調波7に対して透過
の球面ミラー9が形成されている。更に、非線形光学材
料5の図中下面は、基本波6及び第2高調波7のいずれ
も反射する平面ミラー10をなしている。
[0006] Of these, the left surface in the figure forms an incident surface of the fundamental wave 6, on which a spherical mirror 8 partially transmitting the fundamental wave 6 and reflecting the second harmonic 7 is formed. I have. In addition, the surface on the right side in the drawing constitutes an emission surface of the second harmonic 7, and a spherical mirror 9 that reflects the fundamental wave 6 and transmits the second harmonic 7 is formed on this surface. Further, the lower surface in the figure of the nonlinear optical material 5 forms a plane mirror 10 that reflects both the fundamental wave 6 and the second harmonic 7.

【0007】上記の構成において、LD2から出射する
波長860nmの基本波6は、コリメートレンズ3によ
り平行光にされ、モードマッチングレンズ4を通過し
て、非線形光学材料5の球面ミラー8のA点から入射す
る。この際、A点に入射した基本波6が非線形光学材料
5の結晶軸aと平行に進むように、基本波6を結晶軸a
に対して特定の角度θで入射させる。この基本波6は、
2つの球面ミラー8、9と、平面ミラー10とで構成さ
れるリング共振器内の点A、B、Cでリング型に反射し
て増幅される。そして、基本波6は、非線形光学材料5
内を結晶軸aの方向に通過するとき、その一部が波長4
30nmの第2高調波7に変換され、球面ミラー9のB
点から出射される。
In the above configuration, the fundamental wave 6 having a wavelength of 860 nm emitted from the LD 2 is collimated by the collimator lens 3, passes through the mode matching lens 4, and passes from the point A of the spherical mirror 8 of the nonlinear optical material 5. Incident. At this time, the fundamental wave 6 is shifted to the crystal axis a so that the fundamental wave 6 incident on the point A travels in parallel with the crystal axis a of the nonlinear optical material 5.
At a specific angle θ. This fundamental wave 6
The light is reflected and amplified in a ring shape at points A, B, and C in a ring resonator constituted by two spherical mirrors 8, 9 and a plane mirror 10. And the fundamental wave 6 is the nonlinear optical material 5
When passing through the inside in the direction of the crystal axis a,
It is converted into the second harmonic 7 of 30 nm, and B
Emitted from the point.

【0008】なお、位相整合条件に適合させて高調波へ
の変換効率を安定させるため、非線形光学材料5は、ペ
ルチェ素子等による温度制御が行なわれる。このような
高調波発生装置を用いれば、基本波を効率よく高調波に
変換することができる。
The nonlinear optical material 5 is subjected to temperature control by a Peltier element or the like in order to stabilize the conversion efficiency to higher harmonics in conformity with the phase matching condition. By using such a harmonic generator, a fundamental wave can be efficiently converted into a harmonic.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の第2高調波発生装置では、位相整合条件に適合させ
るため、ペルチェ素子等によって非線形光学材料5の温
度制御を行なうと、温度の変化に起因して、非線形光学
材料5の熱膨張や、屈折率の変化が生じ、共振器内の光
路長が変化してしまうという問題があった。すなわち、
温度条件を最適に保っても、共振器内の光路長が変化す
るため、共振条件から外れてしまい、第2高調波を安定
して得ることができなかった。したがって、本発明の目
的は、温度変化に伴う光路長の変化を防止して、高調波
を効率よく、かつ、安定して発生させることができる高
調波発生装置を提供することにある。
However, in the above-mentioned conventional second harmonic generator, if the temperature of the nonlinear optical material 5 is controlled by a Peltier element or the like in order to conform to the phase matching condition, the temperature may be changed. As a result, there is a problem that the thermal expansion of the nonlinear optical material 5 and a change in the refractive index occur, and the optical path length in the resonator changes. That is,
Even if the temperature condition is kept optimal, the optical path length in the resonator changes, which deviates from the resonance condition, and the second harmonic cannot be stably obtained. Therefore, an object of the present invention is to provide a harmonic generation device capable of preventing a change in an optical path length due to a temperature change and efficiently and stably generating a harmonic.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の高調波発生装置は、モノリシック型共振器
を用いた高調波発生装置において、前記モノリシック型
共振器を非線形光学材料と光学ガラスとから構成し、前
記モノリシック型共振器の温度が変化しても前記モノリ
シック型共振器内での全光路長が実質的に変化しないよ
うに、前記非線形光学材料内の光路長と前記光学ガラス
内の光路長との比率を定めたことを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a harmonic generator using a monolithic resonator, wherein the monolithic resonator comprises a nonlinear optical material and an optical glass. And the optical path length in the nonlinear optical material and the optical glass so that the total optical path length in the monolithic resonator does not substantially change even if the temperature of the monolithic resonator changes. The ratio with the optical path length is determined.

【0011】本発明の好ましい態様においては、前記非
線形光学材料内の光路長L1 と前記光学ガラス内の光路
長L2 とが、下記数2を満足するように設定される。
In a preferred aspect of the present invention, an optical path length L 1 in the nonlinear optical material and an optical path length L 2 in the optical glass are set so as to satisfy the following expression (2).

【0012】[0012]

【数2】 L1 /L2 ≒−(α22 2 )/(α11 1 L 1 / L 2 ≒ − (α 2 n 2 + N 2 ) / (Α 1 n 1 + N 1 )

【0013】(ただし、α1 は非線形光学材料の熱膨張
係数、α2 は光学ガラスの熱膨張係数、n1 は非線形光
学材料の屈折率、n2 は光学ガラスの屈折率、 1 は温
度変化による非線形光学材料の屈折率の変化量、 2
温度変化による光学ガラスの屈折率の変化量である。)
[0013] (but, alpha 1 is thermal expansion coefficient of the nonlinear optical material, alpha 2 is the thermal expansion coefficient of optical glass, n 1 is the refractive index of the nonlinear optical material, n 2 is the refractive index of the optical glass, N 1 Is the amount of change in the refractive index of the nonlinear optical material due to temperature change, N 2 Is the amount of change in the refractive index of the optical glass due to temperature change. )

【0014】[0014]

【作用】本発明の高調波発生装置は、非線形光学材料と
光学ガラスとを接合して構成したモノリシック型共振器
を採用し、共振器の温度が変化しても共振器内の全光路
長が変化しないような比率で非線形光学材料と光学ガラ
スとを接合する。
The harmonic generation device according to the present invention employs a monolithic resonator constituted by joining a nonlinear optical material and an optical glass. Even if the temperature of the resonator changes, the total optical path length in the resonator is reduced. The non-linear optical material and the optical glass are joined at a ratio that does not change.

【0015】すなわち、共振器の温度が変化することに
より非線形光学材料内の光路長及び光学ガラス内の光路
長が熱膨張等によってそれぞれ変化しても、非線形光学
材料内の光路長と光学ガラス内の光路長との合計が常に
一定となるように非線形光学材料と光学ガラスとを所定
長さの割合で接合する。
That is, even if the optical path length in the nonlinear optical material and the optical path length in the optical glass change due to a change in the temperature of the resonator due to thermal expansion or the like, the optical path length in the nonlinear optical material and the optical glass length change. The non-linear optical material and the optical glass are joined at a predetermined length ratio such that the total of the optical path lengths is always constant.

【0016】ここに、非線形光学材料のみによって共振
器を構成した場合、或る温度での共振器内の全光路長を
L、熱膨張係数をα、860nmの基本波に対する屈折
率をn、温度変化に伴う屈折率nの変化量をとする
と、温度変化ΔTに対する光路長の変化量ΔLは、近似
的に下記数3で表わされる。
Here, when the resonator is constituted only by the nonlinear optical material, the total optical path length in the resonator at a certain temperature is L, the thermal expansion coefficient is α, the refractive index for a fundamental wave of 860 nm is n, and the temperature is n. Assuming that the amount of change of the refractive index n due to the change is N , the amount of change ΔL of the optical path length with respect to the temperature change ΔT is approximately expressed by the following equation (3).

【0017】[0017]

【数3】 ΔL=(1+α・ΔT)・(n+・ΔT)・L−nL ≒(α・n+)・L・ΔTΔL = (1 + α · ΔT) · (n + N · ΔT) · L−nL ≒ (α · n + N ) · L · ΔT

【0018】非線形光学材料としてKNbO3 結晶を用
いた場合、α=5×10-6/℃、n=2.278、
−4.5×10-5/℃であるから、実際の共振器内の光
路長はL=14mm程度とすると、下記数4のようにな
る。
When a KNbO 3 crystal is used as the nonlinear optical material, α = 5 × 10 −6 / ° C., n = 2.278, N =
−4.5 × 10 −5 / ° C. Therefore, assuming that the actual optical path length in the resonator is about L = 14 mm, the following equation 4 is obtained.

【0019】[0019]

【数4】ΔL/ΔT=−470nm/℃## EQU4 ## ΔL / ΔT = −470 nm / ° C.

【0020】すなわち、860nmの基本波光に対し、
1.83℃温度が変化すると、1波長分だけ光路長が変
化することとなる。
That is, for the fundamental wave light of 860 nm,
When the temperature changes by 1.83 ° C., the optical path length changes by one wavelength.

【0021】これに対して、非線形光学材料と光学ガラ
スとを接合してモノリシック型共振器を構成した場合、
非線形光学材料と光学ガラスの熱膨張係数をそれぞれα
1 、α2 、屈折率をそれぞれn1 、n2 、温度変化によ
る屈折率の変化量をそれぞれ 1 2 、それぞれの光
路長をL1 、L2 とすると、前記数3から下記数5を導
くことができる。
On the other hand, when a non-linear optical material and optical glass are joined to form a monolithic resonator,
The thermal expansion coefficients of the nonlinear optical material and the optical glass are α
1 , α 2 , the refractive index are n 1 and n 2 , respectively, and the amount of change in the refractive index due to temperature change is N 1 , N 2 Assuming that the optical path lengths are L 1 and L 2 , the following Equation 5 can be derived from Equation 3.

【0022】[0022]

【数5】 ΔL/ΔT≒(α11 1 )L1 +(α22 2 )L2 ΔL / ΔT ≒ (α 1 n 1 + N 1 ) L 1 + (α 2 n 2 + N 2) ) L 2

【0023】この式において、ΔL/ΔT=0となるよ
うな光路長L1 、L2 は下記数6のようになる。
In this equation, the optical path lengths L 1 and L 2 such that ΔL / ΔT = 0 are given by the following equation (6).

【0024】[0024]

【数6】 L1 /L2 ≒−(α22 2 )/(α11 1 L 1 / L 2 ≒ − (α 2 n 2 + N 2 ) / (Α 1 n 1 + N 1 )

【0025】ここで、非線形光学材料としてKNbO3
結晶を用い、光学ガラスとして、例えばBK7(硼珪酸
クラウンガラス:α2 =7.1×10-6/℃、n2
1.51及び 2 =2.5×10-6/℃)を用いると、
下記数7のようになる。
Here, KNbO 3 is used as a nonlinear optical material.
Crystals are used as optical glass, for example, BK7 ( borosilicate
Crown glass: α 2 = 7.1 × 10 −6 / ° C., n 2 =
1.51 and N 2 = 2.5 × 10 −6 / ° C.)
The following equation 7 is obtained.

【0026】[0026]

【数7】 L1 /L2 ≒1.32×10-5/3.36×10-5=1/2.54L 1 / L 2 ≒ 1.32 × 10 −5 /3.36×10 −5 = 1 / 2.54

【0027】したがって、光学ガラス内の光路長とKN
bO3 結晶内の光路長との比率が2.54:1となるよ
うに共振器を構成すれば、共振器の温度が変化しても共
振器内の全光路長を一定に保つことができるようにな
り、温度変化が生じても高調波の発生を安定させること
ができる。
Therefore, the optical path length in the optical glass and KN
If the resonator is configured such that its ratio to the optical path length in the bO 3 crystal is 2.54: 1, the total optical path length in the resonator can be kept constant even if the temperature of the resonator changes. As a result, generation of harmonics can be stabilized even if a temperature change occurs.

【0028】[0028]

【実施例】図1には、本発明を第2高調波発生装置に適
用した一実施例が示されている。なお、本発明は、第2
高調波発生装置に限定されるものではなく、第3高調波
発生装置等に適用することもできる。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generator. It should be noted that the present invention
The present invention is not limited to the harmonic generator, and can be applied to a third harmonic generator and the like.

【0029】この第2高調波発生装置11は、レーザ光
源としてのLD13、コリメートレンズ15、モードマ
ッチングレンズ17、モノリシック型共振器19が順次
配列されて構成されている。
The second harmonic generator 11 is configured by sequentially arranging an LD 13 as a laser light source, a collimator lens 15, a mode matching lens 17, and a monolithic resonator 19.

【0030】LD13は、この実施例では、波長860
nm、単一縦かつ単一横モードで、非点収差の少ない基
本波を出射するものが用いられている。なお、光源とし
てはLDによって励起されたYAG、YLFなどの固体
レーザ媒質からの出射光を用いることもできる。コリメ
ートレンズ15は、LD13から出射される基本波25
を平行なビームにし、モードマッチングレンズ17は、
このビームを絞ってモノリシック型共振器19内の共振
モードと入射ビームとを整合させる役割をなす。
The LD 13 has a wavelength of 860 in this embodiment.
A device that emits a fundamental wave with small astigmatism in nm, single longitudinal and single transverse mode is used. Note that light emitted from a solid-state laser medium such as YAG or YLF excited by an LD can be used as the light source. The collimating lens 15 has a fundamental wave 25 emitted from the LD 13.
Into a parallel beam, and the mode matching lens 17
This beam is narrowed down to match the resonance mode in the monolithic resonator 19 with the incident beam.

【0031】モノリシック型共振器19は、2つの光学
ガラス23a、23bの間に非線形光学結晶21を貼り
合わせて構成されており、これらの接合箇所には反射防
止膜29が形成されている。この実施例では、非線形光
学結晶21としてKNbO3結晶が用いられ、光学ガラ
ス23a、23bとしてはBK7(硼珪酸クラウンガラ
ス)が用いられている。
The monolithic resonator 19 is formed by bonding a non-linear optical crystal 21 between two optical glasses 23a and 23b, and an antireflection film 29 is formed at a joint between these. In this embodiment, a KNbO 3 crystal is used as the nonlinear optical crystal 21, and BK7 (borosilicate crown glass) is used as the optical glasses 23a and 23b.

【0032】基本波25の入射側に位置する一方の光学
ガラス23aの端面は、球面状に形成されており、この
面に基本波25を93%反射する反射膜が蒸着されて球
面ミラー31とされている。また、第2高調波27の出
射側に位置する光学ガラス23bの端面は、同じく球面
状に形成されており、この面に基本波25を99.9%
反射、第2高調波27を90%透過する反射膜が蒸着さ
れて球面ミラー33とされている。更に、非線形光学結
晶21の図中下面は、結晶軸aに沿って平面にカット
し、基本波25、第2高調波27を共に全反射する平面
ミラー35としてある。
The end surface of one of the optical glasses 23a located on the incident side of the fundamental wave 25 is formed in a spherical shape, and a reflective film for reflecting the fundamental wave 25 by 93% is deposited on this surface, and the spherical mirror 31 is formed. Have been. The end face of the optical glass 23b located on the emission side of the second harmonic 27 is similarly formed in a spherical shape, and the fundamental wave 25 is applied to this face by 99.9%.
A spherical mirror 33 is formed by depositing a reflective film that transmits 90% of the reflected and second harmonics 27. Further, the lower surface in the figure of the nonlinear optical crystal 21 is cut into a plane along the crystal axis a to form a plane mirror 35 that totally reflects the fundamental wave 25 and the second harmonic 27 together.

【0033】モノリシック型共振器19を構成する非線
形光学結晶21と、光学ガラス23a、23bとは、非
線形光学結晶21内の光路長と、光学ガラス23a、2
3b内の光路長との比率が、1:2.54となるように
各部の寸法を定められている。すなわち、非線形光学結
晶21は、結晶軸a方向の長さ2.0mmの直方体状の
ブロックからなり、光学ガラス23a、23bは、結晶
軸a方向の長さ2.5mm、球面の曲率半径5.0mm
のブロックとされている。
The nonlinear optical crystal 21 constituting the monolithic resonator 19 and the optical glasses 23a and 23b are formed by the optical path length in the nonlinear optical crystal 21 and the optical glasses 23a and 23b.
The dimensions of each part are determined so that the ratio to the optical path length in 3b is 1: 2.54. That is, the nonlinear optical crystal 21 is formed of a rectangular parallelepiped block having a length of 2.0 mm in the direction of the crystal axis a, and the optical glasses 23 a and 23 b have a length of 2.5 mm in the direction of the crystal axis a and a radius of curvature of the spherical surface of 5. 0mm
It is a block.

【0034 [0034 ]

0035】この第2高調波発生装置11を用い、LD
13から波長860nmの基本波25を出射すると、基
本波25は、コリメートレンズ15によって平行なビー
ムとされた後、モードマッチングレンズ17によって集
光されて、球面ミラーの点Aからモノリシック型共振器
19内に入射する。
Using this second harmonic generator 11, an LD
When the fundamental wave 25 having a wavelength of 860 nm is emitted from the light source 13, the fundamental wave 25 is converted into a parallel beam by the collimator lens 15, and then condensed by the mode matching lens 17. Incident inside.

【0036】共振器19内に入射した基本波25は、光
学ガラス23a、非線形光学結晶21及び光学ガラス2
3b中を結晶軸aに沿って伝搬し、対向する球面ミラー
33の点Bで反射され、平面ミラー35の点Cに向か
い、平面ミラー35の点Cで反射されて球面ミラー31
の点Aに戻り、点Aで反射されて再び結晶軸aに沿って
伝搬し、元の光と重なり合って進行波型の共振がなされ
る。このように、基本波25は、モノリシック型共振器
19内において三角形のリング状の共振経路をとって共
振し増幅される。
The fundamental wave 25 incident on the resonator 19 includes the optical glass 23a, the nonlinear optical crystal 21, and the optical glass 2a.
3b, propagates along the crystal axis a, is reflected at the point B of the opposing spherical mirror 33, goes to the point C of the plane mirror 35, is reflected at the point C of the plane mirror 35, and is reflected at the point C of the plane mirror 35.
Returning to point A propagates I again along the crystal axis a is reflected at point A, the resonance of the traveling wave overlaps with the original light is made. In this manner, the fundamental wave 25 resonates and is amplified in the monolithic resonator 19 by taking a triangular ring-shaped resonance path.

【0037】こうして増幅された基本波25は、非線形
光学結晶21中を結晶軸a方向に伝搬するとき、その一
部が波長430nmの第2高調波27に変換され、この
第2高調波27が球面ミラー33から出射される。した
がって、本発明の高調波発生装置を情報検出用光源とし
て用いて、光記録媒体の情報読み取り装置を構成した場
合には、記録密度の高い装置を得ることができる。
When the amplified fundamental wave 25 propagates in the nonlinear optical crystal 21 in the direction of the crystal axis a, a part of the fundamental wave 25 is converted into a second harmonic 27 having a wavelength of 430 nm. The light is emitted from the spherical mirror 33. Therefore, when an information reading device for an optical recording medium is configured using the harmonic generation device of the present invention as a light source for information detection, a device having a high recording density can be obtained.

【0038】また、非線形光学結晶21と光学ガラス2
3a、23bとは、前述のように、それぞれの光路長の
比率が1:2.54となるような割合で接合されている
ため、温度変化によって共振器19中の全光路長が変化
することはない。すなわち、共振器19の温度が変化す
ると非線形光学結晶21内の光路長と光学ガラス23内
の光路長は、熱膨張、屈折率の変化などによってそれぞ
れ変化するが、光学ガラス23内の光路長と非線形光学
結晶21内の光路長との和は常に同じとなるため、共振
器19中の全光路長は常に一定となるのである。
The nonlinear optical crystal 21 and the optical glass 2
3a and 23b are joined at a ratio such that the ratio of their optical path lengths is 1: 2.54, as described above, so that the total optical path length in the resonator 19 changes due to a temperature change. There is no. That is, when the temperature of the resonator 19 changes, the optical path length in the nonlinear optical crystal 21 and the optical path length in the optical glass 23 change respectively due to thermal expansion, a change in the refractive index, and the like. Since the sum with the optical path length in the nonlinear optical crystal 21 is always the same, the total optical path length in the resonator 19 is always constant.

【0039】このため、図示しないペルチェ素子などに
よって共振器19の温度を調節して位相整合を行なって
も、共振器19内の全光路長は常に一定に保たれるた
め、安定した波長変換を行なうことができる。
For this reason, even if the temperature of the resonator 19 is adjusted by a Peltier element or the like (not shown) to perform phase matching, the entire optical path length in the resonator 19 is always kept constant. Can do it.

【0040】図2には、本発明を第2高調波発生装置に
適用した他の実施例が示されている。なお、図1の実施
例の装置と実質的に同一の部分には同符を付し、その
説明を省略する。
FIG. 2 shows another embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generator. Incidentally, denoted by the Nos. Marks the device substantially the same parts of the embodiment of FIG. 1, the description thereof is omitted.

【0041】この第2高調波発生装置41は、基本的に
は図1に示した実施例の装置と同じ構造をなし、LD1
3、コリメートレンズ15、モードマッチングレンズ1
7、モノリシック型共振器43が順次配列されて構成さ
れている。しかし、この実施例では、光学ガラス45及
び非線形光学結晶47の形状と、その接合の態様が異な
っている。
The second harmonic generator 41 has basically the same structure as that of the embodiment shown in FIG.
3, collimating lens 15, mode matching lens 1
7. The monolithic resonators 43 are sequentially arranged. However, in this embodiment, the shapes of the optical glass 45 and the non-linear optical crystal 47 and the mode of bonding are different.

【0042】すなわち、光学ガラス45は、その両端面
を球面状に形成され、上面中央部にコ字状の切欠きが形
成されている。そして、この切欠きに直方体状の非線形
光学結晶47が適合して貼り付けられている。光学ガラ
ス45と非線形光学結晶47の接合面には、前記と同様
に反射防止膜49が形成されている。また、光学ガラス
45の基本波25の入射側の球面は、基本波25を93
%反射する反射膜が蒸着されて球面ミラー51とされ、
第2高調波27の出射側の球面は、基本波25を99.
9%反射、第2高調波27を90%透過する反射膜が蒸
着されて球面ミラー53とされている。
That is, the optical glass 45 has both end surfaces formed in a spherical shape, and a U-shaped notch formed in the center of the upper surface. Then, a rectangular parallelepiped nonlinear optical crystal 47 is fitted and attached to the notch. An anti-reflection film 49 is formed on the joint surface between the optical glass 45 and the nonlinear optical crystal 47 in the same manner as described above. Also, the spherical surface of the optical glass 45 on the incident side of the fundamental wave 25
% Reflecting film is deposited to form a spherical mirror 51,
The spherical surface on the emission side of the second harmonic 27 converts the fundamental wave 25 into 99.
A spherical mirror 53 is formed by depositing a reflection film that reflects 9% and transmits 90% of the second harmonic 27.

【0043】更に、光学ガラス45の図中下面は、非線
形光学結晶47の結晶軸aに沿って平面にカットし、基
本波25、第2高調波27を共に全反射する平面ミラー
55としてある。
Further, the lower surface in the figure of the optical glass 45 is cut into a plane along the crystal axis a of the nonlinear optical crystal 47 to form a plane mirror 55 that totally reflects the fundamental wave 25 and the second harmonic 27 together.

【0044】非線形光学結晶47としてはKNbO3
晶が用いられ、光学ガラス45としてはBK7(硼珪酸
クラウンガラス)が用いられている。そして、非線形光
学結晶47と光学ガラス45とは、非線形光学結晶47
内の光路長と光学ガラス45内の光路長との比率が1:
2.54となるような割合で接合されている。すなわ
ち、非線形光学結晶47の結晶軸a方向の長さは4.2
mmとされ、光学ガラス45の結晶軸a方向の長さは入
射及び出射側を合わせて3.0mm、EFとFDの長さ
を合わせて7.7mm、両端の球面の曲率半径は5.0
mmとされている。
As the nonlinear optical crystal 47, a KNbO 3 crystal is used, and as the optical glass 45, BK7 (borosilicate crown glass) is used. The nonlinear optical crystal 47 and the optical glass 45 are
And the ratio of the optical path length in the optical glass 45 to the optical path length in the optical glass 45 is 1:
They are joined at a ratio of 2.54. That is, the length of the nonlinear optical crystal 47 in the direction of the crystal axis a is 4.2.
mm, the length of the optical glass 45 in the direction of the crystal axis a is 3.0 mm including the incident and outgoing sides, and the lengths of EF and FD
7.7 mm in total, and the radius of curvature of the spherical surface at both ends is 5.0
mm.

【0045】LD13から出射された基本波25は、コ
リメートレンズ15及びモードマッチングレンズ17を
通って、球面ミラー51の点Dからモノリシック型共振
器43内に入射する。共振器43内に入射した基本波2
5は、途中で非線形光学結晶47中を結晶軸a方向に通
過し、対向する球面ミラー53の点Eで反射され、更
に、平面ミラー55の点Fで反射して点Dに戻る。基本
波25は、このように三角形のリング状に共振して増幅
される。そして、非線形光学結晶47内を結晶軸a方向
に通るときに、その一部が波長430nmの第2高調波
27に変換され、球面ミラー53から出射される。
The fundamental wave 25 emitted from the LD 13 passes through the collimator lens 15 and the mode matching lens 17 and enters the monolithic resonator 43 from the point D of the spherical mirror 51. Fundamental wave 2 incident into resonator 43
5 passes through the nonlinear optical crystal 47 in the direction of the crystal axis a on the way, is reflected at the point E of the opposing spherical mirror 53, is further reflected at the point F of the plane mirror 55, and returns to the point D. The fundamental wave 25 is thus resonated and amplified in a triangular ring shape. When the light passes through the nonlinear optical crystal 47 in the direction of the crystal axis a, a part of the light is converted into the second harmonic 27 having a wavelength of 430 nm and emitted from the spherical mirror 53.

【0046】この実施例においても、非線形光学結晶4
7内の光路長と光学ガラス45内の光路長との比率が
1:2.54となるように接合したので、ペルチェ素子
等による温度調整によってモノリシック型共振器43の
温度が変化しても、全光路長を一定に維持することがで
き、第2高調波を安定して得ることができる。
Also in this embodiment, the nonlinear optical crystal 4
7 and the optical path length in the optical glass 45 are joined so that the ratio becomes 1: 2.54. Therefore, even if the temperature of the monolithic resonator 43 changes due to temperature adjustment by a Peltier element or the like, The total optical path length can be kept constant, and the second harmonic can be obtained stably.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モノリシック型共振器を、非線形光学材料と光学ガラス
とを接合したもので構成し、温度が変化しても共振器内
での全光路長が実質的に変化しないように、非線形光学
材料内の光路長と光学ガラス内の光路長との比率を定め
たので、ペルチェ素子等による温度調整によって温度が
変化しても、共振器内での全光路長を一定に維持するこ
とができ、高調波を安定して得ることができる。
As described above, according to the present invention,
A monolithic resonator is formed by joining a nonlinear optical material and optical glass, and the optical path in the nonlinear optical material is controlled so that the total optical path length in the resonator does not substantially change even if the temperature changes. Since the ratio between the optical path length and the optical path length in the optical glass is determined, the entire optical path length in the resonator can be kept constant even if the temperature changes due to temperature adjustment by a Peltier element, etc. It can be obtained stably.

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

【図1】本発明の高調波発生装置の一実施例を示す側面
図である。
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a harmonic generation device according to the present invention.

【図2】本発明の高調波発生装置の他の実施例を示す側
面図である。
FIG. 2 is a side view showing another embodiment of the harmonic generator of the present invention.

【図3】従来の第2高調波発生装置の一例を示す側面図
である。
FIG. 3 is a side view showing an example of a conventional second harmonic generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第2高調波発生装置 13 LD 15 コリメートレンズ 17 モードマッチングレンズ 19 モノリシック型共振器 21 非線形光学結晶 23a 光学ガラス 23b 光学ガラス 25 基本波 27 第2高調波 31 球面ミラー 35 平面ミラー 33 球面ミラー 43 モノリシック型共振器 45 光学ガラス 47 非線形光学結晶 51 球面ミラー 53 球面ミラー 55 平面ミラー Reference Signs List 11 second harmonic generator 13 LD 15 collimator lens 17 mode matching lens 19 monolithic resonator 21 nonlinear optical crystal 23a optical glass 23b optical glass 25 fundamental wave 27 second harmonic 31 spherical mirror 35 plane mirror 33 spherical mirror 43 monolithic Type resonator 45 optical glass 47 nonlinear optical crystal 51 spherical mirror 53 spherical mirror 55 plane mirror

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】モノリシック型共振器を用いた高調波発生
装置において、前記モノリシック型共振器を非線形光学
材料と光学ガラスとから構成し、前記モノリシック型共
振器の温度が変化しても、前記モノリシック型共振器内
での全光路長が実質的に変化しないように、前記非線形
光学材料内の光路長と前記光学ガラス内の光路長との比
率を定めたことを特徴とする高調波発生装置。
1. A harmonic generator using a monolithic resonator, wherein the monolithic resonator is composed of a non-linear optical material and optical glass, and the monolithic resonator changes even when the temperature of the monolithic resonator changes. A harmonic generator wherein the ratio between the optical path length in the nonlinear optical material and the optical path length in the optical glass is determined so that the total optical path length in the type resonator does not substantially change.
【請求項2】前記非線形光学材料内の光路長L1 と前記
光学ガラス内の光路長L2 とが、下記数1を満足するよ
うにした請求項1記載の高調波発生装置。 【数1】 L1 /L2 ≒−(α22 2 )/(α11 1 ) (ただし、α1 は非線形光学材料の熱膨張係数、α2
光学ガラスの熱膨張係数、n1 は非線形光学材料の屈折
率、n2 は光学ガラスの屈折率、 1 は温度変化による
非線形光学材料の屈折率の変化量、 2 は温度変化によ
る光学ガラスの屈折率の変化量である。)
Wherein the optical path length L 2 in the optical glass with an optical path length L 1 in said nonlinear optical material, harmonic generation device according to claim 1, wherein so as to satisfy the following equation 1. L 1 / L 2 ≒ − (α 2 n 2 + N 2 ) / (Α 1 n 1 + N 1 ) (However, alpha 1 is thermal expansion coefficient of the nonlinear optical material, alpha 2 is the thermal expansion coefficient of optical glass, n 1 is the refractive index of the nonlinear optical material, n 2 is the refractive index of the optical glass, N 1 Is the amount of change in the refractive index of the nonlinear optical material due to temperature change, N 2 Is the amount of change in the refractive index of the optical glass due to temperature change. )
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