JP3074772B2 - 第２高調波発生装置 - Google Patents
第２高調波発生装置Info
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- JP3074772B2 JP3074772B2 JP03109774A JP10977491A JP3074772B2 JP 3074772 B2 JP3074772 B2 JP 3074772B2 JP 03109774 A JP03109774 A JP 03109774A JP 10977491 A JP10977491 A JP 10977491A JP 3074772 B2 JP3074772 B2 JP 3074772B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から発せら
れる基本波をモノリシック型共振器内で第２高調波に変
換する第２高調波発生装置に関する。
れる基本波をモノリシック型共振器内で第２高調波に変
換する第２高調波発生装置に関する。
【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半分の波長の第２高調波
を得る研究が行なわれている。第２高調波の発生を効率
よく行なうには、位相整合をとることなど様々な条件が
必要とされるが、一般には基本波の強度が強いほど第２
高調波を効率よく発生させることができる。このため、
ミラーを用いて共振器を構成し、この共振器内部に非線
形光学材料を配置して、基本波を共振器内部に閉じ込め
て増幅させることにより、第２高調波を効率よく発生さ
せる装置が種々提案されている。そして、最近では装置
の小型化及び第２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。
本波を非線形光学材料に通して半分の波長の第２高調波
を得る研究が行なわれている。第２高調波の発生を効率
よく行なうには、位相整合をとることなど様々な条件が
必要とされるが、一般には基本波の強度が強いほど第２
高調波を効率よく発生させることができる。このため、
ミラーを用いて共振器を構成し、この共振器内部に非線
形光学材料を配置して、基本波を共振器内部に閉じ込め
て増幅させることにより、第２高調波を効率よく発生さ
せる装置が種々提案されている。そして、最近では装置
の小型化及び第２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】図２には、このようなモノリシック型の共
振器を用いた第２高調波発生装置の一例が示されてい
る。
振器を用いた第２高調波発生装置の一例が示されてい
る。
【０００４】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１０及びＫＮｂＯ3 結晶等からなる非
線形光学材料４によって構成されている。ＬＤ２は、例
えば波長８６０ｎｍの基本波７を出射する。非線形光学
材料４の図中左右の２面は、球面状に研磨加工されてい
る。図中左側の面は基本波７の入射面をなし、この面に
基本波７に対して一部透過、第２高調波８に対して反射
の球面ミラー５が形成されている。また、図中右側の面
は、第２高調波８の出射面をなし、この面に基本波７に
対して反射、第２高調波８に対して透過の球面ミラー６
が形成されている。更に、非線形光学材料４の図中下面
は、基本波７及び第２高調波８のいずれも反射する平面
ミラー９をなしている。
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１０及びＫＮｂＯ3 結晶等からなる非
線形光学材料４によって構成されている。ＬＤ２は、例
えば波長８６０ｎｍの基本波７を出射する。非線形光学
材料４の図中左右の２面は、球面状に研磨加工されてい
る。図中左側の面は基本波７の入射面をなし、この面に
基本波７に対して一部透過、第２高調波８に対して反射
の球面ミラー５が形成されている。また、図中右側の面
は、第２高調波８の出射面をなし、この面に基本波７に
対して反射、第２高調波８に対して透過の球面ミラー６
が形成されている。更に、非線形光学材料４の図中下面
は、基本波７及び第２高調波８のいずれも反射する平面
ミラー９をなしている。
【０００５】ＬＤ２から出射する波長８６０ｎｍの基本
波７は、コリメートレンズ３、モードマッチングレンズ
１０を通って、非線形光学材料４の球面ミラー５から入
射する。この場合、球面ミラー５から入射した基本波７
が、非線形光学材料４内を結晶軸ａと平行な方向に進む
ように、基本波７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７は、球面ミラー６、平面ミラー
９及び球面ミラー５で構成されるリング共振器内で反射
し共振して増幅される。そして、基本波７は、非線形光
学材料４内を結晶軸ａ方向に通過するとき、その一部が
波長４３０ｎｍの第２高調波８に変換され、球面ミラー
６を透過して出力される。このようなモノリシック型の
共振器を用いれば、第２高調波への変換を効率よく行な
うことができるとともに、第２高調波発生装置の小型化
を図ることができる。
波７は、コリメートレンズ３、モードマッチングレンズ
１０を通って、非線形光学材料４の球面ミラー５から入
射する。この場合、球面ミラー５から入射した基本波７
が、非線形光学材料４内を結晶軸ａと平行な方向に進む
ように、基本波７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７は、球面ミラー６、平面ミラー
９及び球面ミラー５で構成されるリング共振器内で反射
し共振して増幅される。そして、基本波７は、非線形光
学材料４内を結晶軸ａ方向に通過するとき、その一部が
波長４３０ｎｍの第２高調波８に変換され、球面ミラー
６を透過して出力される。このようなモノリシック型の
共振器を用いれば、第２高調波への変換を効率よく行な
うことができるとともに、第２高調波発生装置の小型化
を図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モノリシック型の共振器では、基本波７が非線形光学材
料４の球面ミラー５に結晶軸ａに対して特定の角度θで
入射し、非線形光学材料４の球面ミラー６から第２高調
波８が上記とは反対方向に結晶軸ａに対して角度θで屈
折して出射される。このため、基本波７の入射方向と第
２高調波８の出射方向とを一致させることができず、第
２高調波発生装置を構成する上で各種光学部品の配置箇
所を一つの軸上にとることができず、各種光学部品の組
み付けが困難となっていた。
モノリシック型の共振器では、基本波７が非線形光学材
料４の球面ミラー５に結晶軸ａに対して特定の角度θで
入射し、非線形光学材料４の球面ミラー６から第２高調
波８が上記とは反対方向に結晶軸ａに対して角度θで屈
折して出射される。このため、基本波７の入射方向と第
２高調波８の出射方向とを一致させることができず、第
２高調波発生装置を構成する上で各種光学部品の配置箇
所を一つの軸上にとることができず、各種光学部品の組
み付けが困難となっていた。
【０００７】したがって、本発明の目的は、基本波の入
射方向と第２高調波の出射方向とを一致させて、各種光
学部品を一つの軸上に配置することができるようにし、
各種光学部品の組み付けを容易にかつ小型な第２高調波
発生装置を提供することにある。
射方向と第２高調波の出射方向とを一致させて、各種光
学部品を一つの軸上に配置することができるようにし、
各種光学部品の組み付けを容易にかつ小型な第２高調波
発生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、レーザ光源から発せられる基本波を、非
線形光学材料を用いたモノリシック型共振器内で第２高
調波に変換する第２高調波発生装置において、前記共振
器は、前記基本波の進行方向となる結晶軸方向と平行に
カットして形成した対向する一対の平面ミラーと、前記
結晶軸方向に位置する一対の端面に形成した球面ミラー
とを有し、前記一対の球面ミラーは、球面の中心が前記
共振器の中心を通る前記結晶軸上から外れて前記結晶軸
に対して傾き、しかも互いに回転対称な形状とされてお
り、前記共振器の一方の端面から所定角度で入射させた
前記基本波が前記結晶軸方向に進行して、前記一対の平
面ミラー及び前記一対の球面ミラー間で８の字状に共振
し、他方の端面から第２高調波として出射されるように
したことを特徴とする。
め、本発明は、レーザ光源から発せられる基本波を、非
線形光学材料を用いたモノリシック型共振器内で第２高
調波に変換する第２高調波発生装置において、前記共振
器は、前記基本波の進行方向となる結晶軸方向と平行に
カットして形成した対向する一対の平面ミラーと、前記
結晶軸方向に位置する一対の端面に形成した球面ミラー
とを有し、前記一対の球面ミラーは、球面の中心が前記
共振器の中心を通る前記結晶軸上から外れて前記結晶軸
に対して傾き、しかも互いに回転対称な形状とされてお
り、前記共振器の一方の端面から所定角度で入射させた
前記基本波が前記結晶軸方向に進行して、前記一対の平
面ミラー及び前記一対の球面ミラー間で８の字状に共振
し、他方の端面から第２高調波として出射されるように
したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明では、共振器の一方の端面から基本波を
所定角度で入射させると、基本波は共振器内で結晶軸方
向に進行した後、他方の端面に形成した球面ミラー、一
方の平面ミラー、他方の平面ミラー、一方の端面に形成
した球面ミラーの順で反射されて８の字状に共振し、他
方の端面に形成した球面ミラーから第２高調波として出
射される。この第２高調波が他方の端面から出射される
とき、他方の端面が一方の端面に対して回転対称な、基
本波の進行方向となる結晶軸に対して傾いた球面をなす
ため、入射角と同角度で同方向に屈折して取り出され
る。したがって、基本波の入射方向と第２高調波の出射
方向とが一致し、各種光学部品を一つの軸上に配置する
ことができ、部品の組み付けが容易になる。また、全体
を小型化できる。
所定角度で入射させると、基本波は共振器内で結晶軸方
向に進行した後、他方の端面に形成した球面ミラー、一
方の平面ミラー、他方の平面ミラー、一方の端面に形成
した球面ミラーの順で反射されて８の字状に共振し、他
方の端面に形成した球面ミラーから第２高調波として出
射される。この第２高調波が他方の端面から出射される
とき、他方の端面が一方の端面に対して回転対称な、基
本波の進行方向となる結晶軸に対して傾いた球面をなす
ため、入射角と同角度で同方向に屈折して取り出され
る。したがって、基本波の入射方向と第２高調波の出射
方向とが一致し、各種光学部品を一つの軸上に配置する
ことができ、部品の組み付けが容易になる。また、全体
を小型化できる。
【００１０】
【実施例】図１には、本発明の第２高調波発生装置の一
実施例が示されている。
実施例が示されている。
【００１１】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。
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。
【００１２】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３１を出射するものが使用されている。なお、光源
として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及びモードマッチングレンズ１７は、
基本波３１を所定のビームに整形して、モノリシック型
共振器１９にモードを合わせて照射するためのものであ
る。
ｎｍ、単一縦かつ単一横モードで、非点収差の少ない基
本波３１を出射するものが使用されている。なお、光源
として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及びモードマッチングレンズ１７は、
基本波３１を所定のビームに整形して、モノリシック型
共振器１９にモードを合わせて照射するためのものであ
る。
【００１３】モノリシック型共振器１９は、この実施例
の場合、ＫＮｂＯ3 結晶からなる非線形光学材料２１を
用いて形成されている。ただし、非線形光学材料として
は、ＫＮｂＯ3 結晶の他に、ＫＴｉＯＰＯ4、ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 、ＬｉＮｂＯ3 等の各種の非線形光学結晶を用いる
ことができる。
の場合、ＫＮｂＯ3 結晶からなる非線形光学材料２１を
用いて形成されている。ただし、非線形光学材料として
は、ＫＮｂＯ3 結晶の他に、ＫＴｉＯＰＯ4、ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 、ＬｉＮｂＯ3 等の各種の非線形光学結晶を用いる
ことができる。
【００１４】非線形光学材料２１は、結晶軸ａと平行な
方向において位相整合がとられるようになっている。こ
の結晶軸ａ方向に対向する一対の端面が基本波３１の入
射面及び第２高調波３３の出射面をなし、これらの端面
は非線形光学材料２１の中心点Ａに対して回転対称とさ
れた半径５ｍｍの球面に形成されている。ただし、上記
球面のそれぞれの中心は、非線形光学材料２１の中心Ａ
を通る結晶軸ａ上にはなく、したがって結晶軸ａに対し
て傾いた球面をなしている。
方向において位相整合がとられるようになっている。こ
の結晶軸ａ方向に対向する一対の端面が基本波３１の入
射面及び第２高調波３３の出射面をなし、これらの端面
は非線形光学材料２１の中心点Ａに対して回転対称とさ
れた半径５ｍｍの球面に形成されている。ただし、上記
球面のそれぞれの中心は、非線形光学材料２１の中心Ａ
を通る結晶軸ａ上にはなく、したがって結晶軸ａに対し
て傾いた球面をなしている。
【００１５】そして、基本波３１の入射側の面に、基本
波３１を９３％反射する反射膜が蒸着によって形成さ
れ、球面ミラー２３とされている。また、第２高調波３
３の出射側の面に、基本波３１を９９．９％反射し、第
２高調波３３を９０％透過する反射膜が同じく蒸着によ
って形成され、球面ミラー２５とされている。更に、非
線形光学材料２１を結晶軸ａ方向と平行にカットし、形
成されたそれぞれの平面を基本波３１、第２高調波３３
を共に全反射する長さ７ｍｍの平面ミラー２７、２９と
してある。
波３１を９３％反射する反射膜が蒸着によって形成さ
れ、球面ミラー２３とされている。また、第２高調波３
３の出射側の面に、基本波３１を９９．９％反射し、第
２高調波３３を９０％透過する反射膜が同じく蒸着によ
って形成され、球面ミラー２５とされている。更に、非
線形光学材料２１を結晶軸ａ方向と平行にカットし、形
成されたそれぞれの平面を基本波３１、第２高調波３３
を共に全反射する長さ７ｍｍの平面ミラー２７、２９と
してある。
【００１６】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３１を出射し、コリメ
ートレンズ１５、モードマッチングレンズ１７を通し
て、モノリシック型共振器１９の球面ミラー２３の点Ｂ
に、結晶軸ａに対して入射角θ＝１０．５°の角度で入
射させる。入射した基本波３１は、非線形光学材料２１
中を結晶軸ａに沿って伝搬し、非線形光学材料２１の中
心点Ａを通過して、対向する球面ミラー３５の点Ｃで反
射され、平面ミラー２７の点Ｄに向かう。更に、基本波
３１は、平面ミラー２７の点Ｄで反射され、再度中心点
Ａを通過して、対向する平面ミラー２９の点Ｅに向か
い、点Ｅで反射されて球面ミラー２３の点Ｂに戻る。そ
して、点Ｂ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３１は、モノリシック共振器１９内にお
いて８の字状の共振経路をとって共振し増幅される。
１３から波長８６０ｎｍの基本波３１を出射し、コリメ
ートレンズ１５、モードマッチングレンズ１７を通し
て、モノリシック型共振器１９の球面ミラー２３の点Ｂ
に、結晶軸ａに対して入射角θ＝１０．５°の角度で入
射させる。入射した基本波３１は、非線形光学材料２１
中を結晶軸ａに沿って伝搬し、非線形光学材料２１の中
心点Ａを通過して、対向する球面ミラー３５の点Ｃで反
射され、平面ミラー２７の点Ｄに向かう。更に、基本波
３１は、平面ミラー２７の点Ｄで反射され、再度中心点
Ａを通過して、対向する平面ミラー２９の点Ｅに向か
い、点Ｅで反射されて球面ミラー２３の点Ｂに戻る。そ
して、点Ｂ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３１は、モノリシック共振器１９内にお
いて８の字状の共振経路をとって共振し増幅される。
【００１７】このようにして増幅された基本波３１は、
２点Ｂ、Ｃ間を結晶軸ａ方向に伝搬するときその一部が
波長４３０ｎｍの第２高調波３３に変換され、この第２
高調波３３が球面ミラー２５から出射される。そして、
球面ミラー２３、２５が回転対称に形成されているの
で、第２高調波３３が球面ミラー２５から出射すると
き、基本波３１の入射角θと同じ角度θで入射方向に屈
折して出射される。この結果、基本波３１の入射方向
と、第２高調波３３の出射方向とが一致し、モノリシッ
ク型共振器１９に付随する各種の光学部品を同じ軸上に
配置することができ、部品の組み付けが容易となり、全
体の小型化が図れる。
２点Ｂ、Ｃ間を結晶軸ａ方向に伝搬するときその一部が
波長４３０ｎｍの第２高調波３３に変換され、この第２
高調波３３が球面ミラー２５から出射される。そして、
球面ミラー２３、２５が回転対称に形成されているの
で、第２高調波３３が球面ミラー２５から出射すると
き、基本波３１の入射角θと同じ角度θで入射方向に屈
折して出射される。この結果、基本波３１の入射方向
と、第２高調波３３の出射方向とが一致し、モノリシッ
ク型共振器１９に付随する各種の光学部品を同じ軸上に
配置することができ、部品の組み付けが容易となり、全
体の小型化が図れる。
【００１８】
【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の一方の端面から基本波を入射
し、対向する他方の端面から第２高調波を基本波の入射
方向と同じ方向に出射させることができるので、モノリ
シック型共振器の基本波の入射方向及び第２高調波の出
射方向に組み付けられる各種の光学部品を、同じ軸上に
配置することが可能となり、部品の組み付けを容易にす
ることができる。また、装置全体を小型化することがで
きる。
モノリシック型共振器の一方の端面から基本波を入射
し、対向する他方の端面から第２高調波を基本波の入射
方向と同じ方向に出射させることができるので、モノリ
シック型共振器の基本波の入射方向及び第２高調波の出
射方向に組み付けられる各種の光学部品を、同じ軸上に
配置することが可能となり、部品の組み付けを容易にす
ることができる。また、装置全体を小型化することがで
きる。
【図１】本発明の第２高調波発生装置の一実施例を示す
側面図である。
側面図である。
【図２】従来の第２高調波発生装置を示す側面図であ
る。
る。
１１ 第２高調波発生装置 １３ 半導体レーザ（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 非線形光学材料 ２３ 球面ミラー ２５ 球面ミラー ２７ 平面ミラー ２９ 平面ミラー ３１ 基本波 ３３ 第２高調波
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光源から発せられる基本波を、非線
形光学材料を用いたモノリシック型共振器内で第２高調
波に変換する第２高調波発生装置において、前記共振器
は、前記基本波の進行方向となる結晶軸方向と平行にカ
ットして形成した対向する一対の平面ミラーと、前記結
晶軸方向に位置する一対の端面に形成した球面ミラーと
を有し、前記一対の球面ミラーは、球面の中心が前記共
振器の中心を通る前記結晶軸上から外れて前記結晶軸に
対して傾き、しかも互いに回転対称な形状とされてお
り、前記共振器の一方の端面から所定角度で入射させた
前記基本波が前記結晶軸方向に進行して、前記一対の平
面ミラー及び前記一対の球面ミラー間で８の字状に共振
し、他方の端面から第2高調波として出射されるように
したことを特徴とする第２高調波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03109774A JP3074772B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 第２高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03109774A JP3074772B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 第２高調波発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04316384A JPH04316384A (ja) | 1992-11-06 |
| JP3074772B2 true JP3074772B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=14518890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03109774A Expired - Lifetime JP3074772B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 第２高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074772B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP03109774A patent/JP3074772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04316384A (ja) | 1992-11-06 |
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