JP3133097B2 - Harmonic generator - Google Patents

Harmonic generator

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JP3133097B2
JP3133097B2 JP03119447A JP11944791A JP3133097B2 JP 3133097 B2 JP3133097 B2 JP 3133097B2 JP 03119447 A JP03119447 A JP 03119447A JP 11944791 A JP11944791 A JP 11944791A JP 3133097 B2 JP3133097 B2 JP 3133097B2
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Asahi Glass Co Ltd
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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、半導体レーザから出射
される基本波を、非線形光学材料によって高調波に変換
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 semiconductor laser into a harmonic using a nonlinear optical material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体レーザ(以下LDとする)
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。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
料を配置したものとが知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor lasers (hereinafter referred to as LDs) have been developed.
Various devices have been proposed for obtaining a wavelength-converted second harmonic or a third harmonic by passing a fundamental wave emitted from a non-linear optical material 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. As the resonator, a monolithic resonator in which a reflection film is provided on the end face of the nonlinear optical material and resonates inside the resonator, and a plurality of mirrors are arranged to form a resonator, and the nonlinear optical It is known to arrange materials.

【0003】図には、モノリシック型共振器を用いた
従来の第2高調波発生装置の一例が示されている。
FIG. 5 shows an example of a conventional second harmonic generator using a monolithic resonator.

【0004】この第2高調波発生装置11は、LD
2、コリメートレンズ13、モードマッチングレンズ1
4及びモノリシック型共振器15によって構成されてい
る。LD12は、例えば波長860nmの基本波16を
出射する。コリメートレンズ13は、LD12から出射
される基本波16をビームにし、モードマッチングレン
ズ14は、モノリシック型共振器15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。
[0004] The second harmonic generator 11 is an LD 1
2, collimating lens 13, mode matching lens 1
4 and a monolithic resonator 15. The LD 12 emits a fundamental wave 16 having a wavelength of 860 nm, for example. The collimating lens 13 converts the fundamental wave 16 emitted from the LD 12 into a beam, and the mode matching lens 14 functions to match the resonance mode in the monolithic resonator 15 with the incident beam.

【0005】モノリシック型共振器15は、例えばKN
bO3結晶等からなる非線形光学材料17の位相整合の
とれる結晶軸a方向に位置する一方の端面を基本波16
に対して一部透過、第2高調波18に対して反射の球面
ミラー19とし、他方の端面を基本波16に対して反
射、第2高調波18に対して透過の球面ミラー20と
し、結晶軸aと平行な一つの面を基本波16及び第2高
調波18に対して全反射の平面ミラー21とすることに
より構成され、一方の球面ミラー19が基本波16の入
射面をなし、他方の球面ミラー20が第2高調波18の
出射面をなしている。
The monolithic resonator 15 is, for example, KN
One end face of the nonlinear optical material 17 made of a bO 3 crystal or the like located in the direction of the crystal axis
A spherical mirror 19 partially transmitting to the second harmonic 18 and reflecting the second harmonic 18, and a spherical mirror 20 reflecting the other end of the fundamental wave 16 and transmitting the second harmonic 18. One surface parallel to the axis a is configured as a plane mirror 21 that totally reflects the fundamental wave 16 and the second harmonic 18, and one spherical mirror 19 forms an incident surface of the fundamental wave 16 and the other surface mirror. Of the second harmonic 18 forms an emission surface of the second harmonic 18.

【0006】この第2高調波発生装置11では、LD1
2から出射された基本波16が、コリメートレンズ1
3、モードマッチングレンズ14を通して、モノリッシ
ク型共振器15の球面ミラー19から非線形光学材料1
7内に入射する。この基本波16は、非線形光学材料1
7の結晶軸aと平行な方向に伝搬し、球面ミラー20、
平面ミラー21、球面ミラー19で反射されて、三角リ
ング状に共振して増幅される。そして、非線形光学材料
17の結晶軸aと平行な方向に伝搬するとき、その一部
が第2高調波18に変換され、球面ミラー20を通して
出射される。
In the second harmonic generator 11, the LD1
The fundamental wave 16 emitted from the collimator lens 1
3. From the spherical mirror 19 of the monolithic resonator 15 through the mode matching lens 14, the nonlinear optical material 1
7 is incident. This fundamental wave 16 corresponds to the nonlinear optical material 1
7 propagates in a direction parallel to the crystal axis a,
The light is reflected by the plane mirror 21 and the spherical mirror 19, resonated in a triangular ring shape, and amplified. When the light propagates in a direction parallel to the crystal axis a of the nonlinear optical material 17, a part of the light is converted into a second harmonic 18 and emitted through the spherical mirror 20.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このような第2高調波
発生装置11において、基本波16を第2高調波18に
効率よく変換するためには、モノリシック型共振器15
で、基本波16の共振条件が満たされ、位相整合がとれ
るようにすることが特に重要とされている。このため、
LD12、コリメートレンズ13、モードマッチングレ
ンズ14、モノリシック型共振器15などの位置決め
や、モノリシック型共振器15における球面ミラー1
9、20、平面ミラー21などの加工精度を厳密にする
必要がある。したがって、各光学部品の加工や組み付け
が厳密となり、製造作業性を向上させることが困難であ
った。
In such a second harmonic generator 11, in order to efficiently convert the fundamental wave 16 to the second harmonic 18, a monolithic resonator 15 is required.
Therefore, it is particularly important that the resonance condition of the fundamental wave 16 is satisfied and phase matching can be achieved. For this reason,
Positioning of LD 12, collimating lens 13, mode matching lens 14, monolithic resonator 15, etc., and spherical mirror 1 in monolithic resonator 15
It is necessary to make the processing accuracy of 9, 20, the flat mirror 21 and the like strict. Therefore, processing and assembling of each optical component become strict, and it has been difficult to improve manufacturing workability.

【0008】そこで、本出願人は、より簡単な構成で第
2高調波を得るために、図6に示すように、外部共振型
LDと非線形光学材料の2つの部品からなる第2高調波
発生装置を既に提案している(実願平2−94777
号)。
In order to obtain the second harmonic with a simpler configuration, the present applicant has developed a second harmonic generator comprising an external resonance type LD and a nonlinear optical material as shown in FIG. An apparatus has already been proposed (Japanese Utility Model Application No. 2-94777).
issue).

【0009】この第2高調波発生装置31は、非線形光
学材料32の位相整合のとれる結晶軸方向に位置する図
中左側の端面を基本波16に対して反射、第2高調波1
8に対して透過の平面ミラー33とし、図中右側の端面
を基本波16に対して透過の平面34としている。ま
た、外部共振型LD35を非線形光学材料32の平面3
4に向けて配置し、基本波16を平面34に入射させる
ようにし、外部共振型LD35の図中右側の端面を基本
波16に対して反射の平面ミラー36としている。
The second harmonic generator 31 reflects an end face on the left side in the figure of the nonlinear optical material 32 in the direction of the crystal axis where the phase matching can be achieved with respect to the fundamental wave 16 and the second harmonic 1
8 is a plane mirror 33 that transmits light, and the right end face in the figure is a plane 34 that transmits light to the fundamental wave 16. The external resonance type LD 35 is connected to the plane 3 of the nonlinear optical material 32.
4, the fundamental wave 16 is made to enter the plane 34, and the end face on the right side of the external resonance type LD 35 in the figure is a plane mirror 36 that reflects the fundamental wave 16.

【0010】したがって、この第2高調波発生装置31
では、外部共振型LD35から出射された基本波16
は、非線形光学材料32の平面34から入射し、非線形
光学材料32の平面ミラー33で反射されて外部共振型
LD35方向に戻され、外部共振型LD35の図中右側
の平面ミラー36によって反射され、再び非線形光学材
料32の平面34に向かうという往復型の共振がなされ
て増幅される。そして、基本波16が非線形光学材料3
2内を結晶軸方向に伝搬するとき、第2高調波18に変
換されて平面ミラー33から出射される。
Therefore, the second harmonic generator 31
Then, the fundamental wave 16 emitted from the external resonance type LD 35 is
Is incident from a plane 34 of the nonlinear optical material 32, is reflected by the plane mirror 33 of the nonlinear optical material 32, returns to the external resonance type LD 35, is reflected by the plane mirror 36 on the right side in the drawing of the external resonance type LD 35, A reciprocating resonance is made again toward the plane 34 of the nonlinear optical material 32 and amplified. And the fundamental wave 16 is the nonlinear optical material 3
When the light propagates in the direction of the crystal axis, the light is converted into the second harmonic wave 18 and emitted from the plane mirror 33.

【0011】しかしながら、この第2高調波発生装置3
1においては、外部共振型LD35から出射された基本
波16が急速に広がるため、非線形光学材料32に達す
るときには基本波16が広が。非線形光学材料32に
よる第2高調波18の発生効率は、基本波16の光束の
密度に比例するので、光束が広がと効率が低下する。
また、非線形光学材料32の反射面が平面ミラー33で
あるため、反射光が有効に戻らず、ロスの大きい共振器
となり、基本波16が弱められるので、第2高調波18
も弱くな問題点があった。
However, the second harmonic generator 3
In 1, the fundamental wave 16 emitted from the external cavity LD35 spreads rapidly, the fundamental wave 16 when reaching the non-linear optical material 32 Ru spread. Generation efficiency of the second harmonic wave 18 by the nonlinear optical material 32 is proportional to the density of the light beam of the fundamental wave 16, the light beam Ru spread efficiency decreases.
Further, since the reflection surface of the nonlinear optical material 32 is the plane mirror 33, the reflected light does not return effectively, the resonator becomes a large loss, and the fundamental wave 16 is weakened.
There was also weak for that problem.

【0012】したがって、本発明の目的は、外部共振型
LDと非線形光学材料の2つの部品からなる第2高調波
発生装置において、基本波の光束の密度を高めて第2高
調波の発生効率を向上させることにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a second harmonic generator comprising two parts, an external resonance type LD and a nonlinear optical material, to increase the luminous flux density of the fundamental wave and to increase the generation efficiency of the second harmonic. To improve it.

【0013】[0013]

【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、半導体レーザから出射される基本波を非
線形光学材料によって高調波に変換する高調波発生装置
において、前記非線形光学材料の位相整合のとれる方向
に位置する2つの端面のうち一方の端面を基本波に対し
て透過の平面とし、他方の端面を基本波に対して反射、
高調波に対して透過の球面ミラーとし、半導体レーザ台
に接着した外部共振型半導体レーザの光出射面が前記非
線形光学材料の平面に近接又は接合するように、前記平
面に前記半導体レーザ台を接着し、前記外部共振型半導
体レーザの2つの端面のうち前記光出射面に対向する端
面を基本波に対して反射のミラーとしたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a harmonic generator for converting a fundamental wave emitted from a semiconductor laser into a harmonic by a nonlinear optical material. One end face of the two end faces located in the matching direction is defined as a transmission plane for the fundamental wave, and the other end face is reflected on the fundamental wave.
Use a semiconductor laser stage as a spherical mirror that transmits harmonics
As the light emitting surface of adhered external cavity semiconductor lasers is close to or joined to the plane of the nonlinear optical material, said flat
The semiconductor laser stage is adhered to a surface, and an end face of the two end faces of the external resonance type semiconductor laser that faces the light emission face is a mirror for reflecting a fundamental wave.

【0014】以下、本発明について好ましい態様を挙げ
て更に詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.

【0015】LDは、例えばGaAs、GaAlAs、
InGaAlPなどの材料を用いて半導体を構成し、p
−n接合面の両端を平行平面ミラーとし、電流を流して
発生した光を上記平行平面ミラーで共振させ、レーザ発
振を起こさせるものが一般的である。本発明で用いる外
部共振型LDは、このように半導体の内部で共振させる
ものでなく、半導体とその外部に配置されたミラーとの
間で共振させレーザ発振させるものを意味し、上記のよ
うな材料で構成された半導体のp−n接合面の一方の端
面だけを平面ミラーとし、他方の端面は発生する光を
とんど透過する面とされている。
LD is, for example, GaAs, GaAlAs,
A semiconductor is formed using a material such as InGaAlP, and p
Generally, both ends of the -n junction surface are parallel plane mirrors, and light generated by flowing a current is resonated by the parallel plane mirrors to cause laser oscillation. The external resonance type LD used in the present invention does not resonate inside the semiconductor in this way, but means a laser that resonates between the semiconductor and a mirror disposed outside the semiconductor and performs laser oscillation as described above. Only one end face of the pn junction surface of a semiconductor made of a material is used as a plane mirror, and the other end face emits light substantially.
There is a flying etc. transmissive surfaces.

【0016】また、本発明において、非線形光学材料と
しては、例えばKNbO3、KTiOPO4、KH2
4、LiNbO3等の非線形光学結晶や有機非線形光学
材料を用いることができるが、材料コストを低減し、加
工を容易にするため、これらの結晶にガラス、プラスチ
ックなどの透明基材を接合したブロックを使用してもよ
い。この非線形光学材料は、位相整合がとれる結晶軸方
向に位置する2つの端面のうち一方の端面を、上記外部
共振型LDから発生する基本波に対して透過の平面と
し、他方の端面を基本波に対して反射、高調波に対して
透過の球面ミラーとしている。
In the present invention, the non-linear optical materials include, for example, KNbO 3 , KTiOPO 4 , KH 2 P
Non-linear optical crystals such as O 4 and LiNbO 3 and organic non-linear optical materials can be used. However, in order to reduce material costs and facilitate processing, a transparent substrate such as glass or plastic is bonded to these crystals. Blocks may be used. In this nonlinear optical material, one end face of two end faces positioned in the crystal axis direction where phase matching can be performed is a plane that transmits a fundamental wave generated from the external resonance type LD, and the other end face is a fundamental wave. Is a spherical mirror that reflects light and transmits light with respect to harmonics.

【0017】本発明の高調波発生装置は、上記非線形光
学材料の基本波に対して透過の平面に、上記外部共振型
LDの基本波の出射面を近接又は接合するように配置し
て構成される。この場合、LDと非線形光学材料との組
み付けは、電極の引き出し及び確実な接のため、LD
を適当な台に接着した後、この台ごと非線形光学材料
上記平面に接着する方法が採用される。この場合、接着
剤の硬化時の収縮によりLDの位置がずれることを防止
するため、LDを中心として対称な形状の台を用いるこ
が好ましい。
The harmonic generation device according to the present invention is configured such that an emission surface of the fundamental wave of the external resonance type LD is arranged close to or joined to a plane transmitting the fundamental wave of the nonlinear optical material. You. In this case, the assembly of the LD and a non-linear optical material, for drawers and reliable contact bonding of the electrodes, LD
After bonding to the appropriate platform, the platform each nonlinear optical material
How to adhere to the plan is adopted. In this case, in order to prevent the position of the LD is shifted due to shrinkage during curing of the adhesive, it is good preferable to use a base of symmetrical shape about the LD.

【0018】ところで、本発明において、通常のLDを
用いた場合、縦モードがマルチモードになるため、縦モ
ード競合による雑音が大きくな。そこで、LDとして
は、シングルモードの基本波を出射するものが好ましく
採用され、例えば分布反射型(DBR)や分布帰還型
(DFB)を用いることにより、外部共振器を含めて縦
シングルモードにすることができる。また、LDと非線
形光学材料との間に1/2波長板を介在させれば、マル
チモード発振でもノイズを減らすことができるので、そ
の場合には通常のLDを用いることもできる。
[0018] By the way, in the present invention, in the case of using an ordinary LD, for vertical mode is a multi-mode, noise due to longitudinal mode competition ing large. Therefore, an LD that emits a single-mode fundamental wave is preferably adopted as the LD. For example, by using a distributed reflection type (DBR) or a distributed feedback type (DFB), a vertical single mode including an external resonator is provided. be able to. Further, if a half-wave plate is interposed between the LD and the nonlinear optical material, noise can be reduced even in multi-mode oscillation. In this case, a normal LD can be used.

【0019】また、非線形光学材料とLDとのそれぞれ
の接合面には、LDから発生する基本波に対する反射防
止膜を設けることが好ましい。更に、非線形光学材料と
LDとの接合面には、LDから発生する基本波は透過
し、高調波は反射する光学膜を設けることが好ましい。
このような光学膜を設けることにより、非線形光学材料
中で発生する高調波のうち、LD方向に透過して失われ
分を、上記光学膜で反射して非線形光学材料の球面ミ
ラー側から取り出すことができる。
It is preferable that an antireflection film for a fundamental wave generated from the LD is provided on each joint surface between the nonlinear optical material and the LD. Further, it is preferable to provide an optical film that transmits a fundamental wave generated from the LD and reflects a higher harmonic wave on a joint surface between the nonlinear optical material and the LD.
By providing such an optical film, harmonics generated in the nonlinear optical material are transmitted through the LD and lost.
Of the non-linear optical material can be taken out from the spherical mirror side of the nonlinear optical material after being reflected by the optical film.

【0020】[0020]

【作用】本発明の高調波発生装置では、LDから発生す
る基本波が非線形光学材料の一方の端面から直接入射
し、非線形光学材料の他方の端面に位置する球面ミラー
で反射されてLD方向に戻され、LDの外側の端面に位
置する平面ミラーで反射されて、再び非線形光学材料中
に入射するという往復型の共振がなされ、基本波が非線
形光学材料中を通過するときに高調波に変換され、この
高調波が非線形光学材料の球面ミラーを通過して出射さ
れる。
In the harmonic generation device according to the present invention, the fundamental wave generated from the LD enters directly from one end face of the nonlinear optical material, is reflected by the spherical mirror located on the other end face of the nonlinear optical material, and is reflected in the LD direction. The laser beam is returned, reflected by a plane mirror located on the outer end face of the LD, and re-enters the nonlinear optical material, causing a reciprocal resonance. When the fundamental wave passes through the nonlinear optical material, it is converted into a harmonic. This harmonic is emitted through a spherical mirror made of a nonlinear optical material.

【0021】LDから出射される基本波は、非線形光学
材料中で急速に広がるが、非線形光学材料の球面ミラー
で反射されて集束するため、光束の密度を高めるととも
に、光のロスを少なくして、高調波の発生効率を向上さ
せることができる。
Although the fundamental wave emitted from the LD spreads rapidly in the nonlinear optical material, it is reflected and focused by the spherical mirror of the nonlinear optical material, so that the density of the light beam is increased and the loss of light is reduced. , It is possible to improve the generation efficiency of harmonics.

【0022】このように、本発明の高調波発生装置は、
LDとLD台(半導体レーザ台)と非線形光学材料とか
らなる単純な構成であるため、小型化、低価格化が可能
であり、外部ミラーや各種レンズなどの可動部がないの
で安定性も向上する。
As described above, the harmonic generation device of the present invention
Simple structure consisting of LD, LD stage (semiconductor laser stage) and non-linear optical material enables miniaturization and cost reduction, and improves stability because there are no moving parts such as external mirrors and various lenses. I do.

【0023】[0023]

【実施例】図1及び図2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。ただし、本発
明は、第2高調波発生装置に限定されることなく、第3
高調波発生装置に適用することもできる。
1 and 2 show an embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generator. However, the present invention is not limited to the second harmonic generator,
It can also be applied to a harmonic generator.

【0024】図1に示すように、この第2高調波発生装
置41は、外部共振型LD42と、非線形光学材料43
と、LD台44とで構成されている。
As shown in FIG. 1, the second harmonic generator 41 comprises an external resonance type LD 42 and a nonlinear optical material 43.
And an LD table 44.

【0025】外部共振型LD42は、p−n接合面の一
方の端面、すなわち図中右側の端面をブラッグ導波路に
より基本波16に対して反射の平面ミラー45とし、そ
れによって波長選択を行ない、縦シングルモードの波長
860nmの基本波16を出射するものとした。また、
p−n接合面の一方の端面、すなわち図中左側の端面に
は、後述する接着剤との界面で基本波16の反射を防止
する反射防止膜を蒸着し、基本波16の出射面とした。
The external resonance type LD 42 has one end face of the pn junction plane, that is, an end face on the right side in the drawing, as a plane mirror 45 for reflecting the fundamental wave 16 by a Bragg waveguide, thereby performing wavelength selection. A fundamental wave 16 having a wavelength of 860 nm in a single longitudinal mode is emitted. Also,
On one end surface of the pn junction surface, that is, on the left end surface in the figure, an anti-reflection film for preventing reflection of the fundamental wave 16 at an interface with an adhesive described later is deposited and used as an emission surface of the fundamental wave 16. .

【0026】非線形光学材料43としては、長さ4.4
6mmのKNbO3結晶を用い、位相整合がとれる結晶
軸方向に位置する図中左側の端面を半径4.5mmの球
面に加工し、この面に波長860nmの基本波16に対
して99%反射、波長430nmの第2高調波18に対
して90%透過の光学膜を蒸着し、球面ミラー47とし
た。また、上記結晶軸方向に位置する図中右側の端面
は、平面46に加工し、後述する接着剤との界面で基本
波16の反射を防止する反射防止膜を蒸着によって形成
した。
The length of the nonlinear optical material 43 is 4.4.
Using a 6 mm KNbO 3 crystal, the left end face in the figure located in the direction of the crystal axis where phase matching can be achieved is processed into a spherical surface having a radius of 4.5 mm. An optical film that transmits 90% of the second harmonic 18 having a wavelength of 430 nm was deposited to form a spherical mirror 47. The end face on the right side in the figure positioned in the crystal axis direction was processed into a flat surface 46, and an antireflection film for preventing reflection of the fundamental wave 16 at an interface with an adhesive described later was formed by vapor deposition.

【0027】外部共振型LD42は、LD台44の一方
の端面にその光入射面を一致させてLD台44に接着
し、更にLD台44及びLD42の端面を非線形光学材
料43の平面46に接着することにより、非線形光学材
料43と一体化した。
The external resonance type LD 42 is bonded to the LD table 44 with its light incident surface coincident with one end face of the LD table 44, and the end faces of the LD table 44 and the LD 42 are bonded to the plane 46 of the nonlinear optical material 43. By doing so, it was integrated with the nonlinear optical material 43.

【0028】そして、図2に示すように、こうして接合
したLD42、LD台44及び非線形光学材料43を、
ペルチェ素子48に搭載してLD42及び非線形光学材
料43の温度制御を行なうようにした。この第2高調波
発生装置41は、構成部品が単純でしかも一体化されて
いるため、極めてコンパクトな形状となった。
Then, as shown in FIG. 2, the LD 42, the LD base 44, and the nonlinear optical material 43 thus joined are
The temperature control of the LD 42 and the non-linear optical material 43 is performed by being mounted on the Peltier element 48. The second harmonic generator 41 has a very compact shape because the components are simple and integrated.

【0029】この第2高調波発生装置41では、LD4
2で発生した基本波16が、LD42の光出射面から非
線形光学材料43に直接入射し、非線形光学材料43の
球面ミラー47で反射されてLD42方向に戻され、更
に、LD42の図中右側の端面をなす平面ミラー45で
反射されて再び非線形光学材料43内に入射する共振経
路をとって増幅され、基本波16が非線形光学材料43
内を位相整合がとれる結晶軸方向に伝搬するとき、第2
高調波18に変換されて球面ミラー47から出射する。
In the second harmonic generator 41, the LD4
2 is directly incident on the nonlinear optical material 43 from the light exit surface of the LD 42, is reflected by the spherical mirror 47 of the nonlinear optical material 43 and returns to the LD 42 direction. The fundamental wave 16 is amplified by taking a resonance path which is reflected by the plane mirror 45 forming the end face and enters the non-linear optical material 43 again.
When the light propagates in the crystal axis direction where phase matching can be achieved,
The light is converted into harmonics 18 and emitted from the spherical mirror 47.

【0030】この場合、LD42から出射された基本波
16は、非線形光学材料43内で急激に広がるが、球面
ミラー47で反射されて光束が絞られるので、光束の密
度を高め、反射光の拡散によるロスを少なくすることが
できる。また、LD42で発生する基本波16を、非線
形光学材料43の球面ミラー47と、LD42の平面ミ
ラー45との間に直接閉じ込めて共振させるので、共振
器の内部では大きなパワーが得られる。したがって、こ
の第2高調波発生装置41によれば、第2高調波18を
効率よく発生させることができる。
In this case, the fundamental wave 16 emitted from the LD 42 spreads abruptly in the nonlinear optical material 43, but is reflected by the spherical mirror 47 to narrow the light beam. Loss due to the above can be reduced. Further, since the fundamental wave 16 generated in the LD 42 is directly confined between the spherical mirror 47 of the nonlinear optical material 43 and the plane mirror 45 of the LD 42 to resonate, a large power is obtained inside the resonator. Therefore, according to the second harmonic generator 41, the second harmonic 18 can be efficiently generated.

【0031】実際、この第2高調波発生装置41を用
い、外部共振型LD42に電流を流して波長860nm
の基本波16を発生させたところ、非線形光学材料43
の球面ミラー47から波長430nmの第2高調波18
が効率よく出射するのが観察された。
Actually, by using this second harmonic generator 41, a current is supplied to the external resonance type LD 42 and the wavelength is 860 nm.
When the fundamental wave 16 is generated, the nonlinear optical material 43
From the spherical mirror 47 of the second harmonic 18 having a wavelength of 430 nm.
Was observed to be emitted efficiently.

【0032】なお、上記第2高調波発生装置41におい
て、LD42と非線形光学材料43との接合面に、第2
高調波18に対して反射、基本波16に対して透過の光
学膜を介在させることにより、非線形光学材料43で発
生する第2高調波18のうちLD42方向に向かうもの
を球面ミラー47方向へ反射して取り出すことができる
ので、第2高調波18の出力を更に高めることができ
る。また、LD42と非線形光学材料43との接合面
に、1/2波長板を介在させることによって、通常のマ
ルチモード発振のLDを用いてもノイズを減少させるこ
とができる。
In the second harmonic generator 41, the bonding surface between the LD 42 and the nonlinear optical material 43 is
By interposing an optical film that reflects the harmonic wave 18 and transmits the fundamental wave 16, the second harmonic wave 18 generated by the nonlinear optical material 43 toward the LD 42 is reflected toward the spherical mirror 47. Therefore, the output of the second harmonic 18 can be further increased. In addition, by interposing a half-wave plate on the bonding surface between the LD 42 and the nonlinear optical material 43, noise can be reduced even when a normal multi-mode oscillation LD is used.

【0033】図3及び図4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、以
下の実施例の説明においては、図1及び図2の実施例と
実質的に同一部分には同符号を付し、その説明を省略す
ることにする。
FIGS. 3 and 4 show another embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generator. In the following description of the embodiment, substantially the same parts as those of the embodiment of FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0034】この第2高調波発生装置51では、LD台
52としてLD42を中心として対称な円筒形状のもの
が採用されている。すなわち、LD台52は円筒状をな
し、その中心部に矩形状の透孔53が形成され、この透
孔53にLD42が挿入されている。そして、LD42
は、その光出射面をLD台52の端面に一致するように
配置され、LD台52の内周に接着されている。この状
態で、LD台52及びLD42が非線形光学材料43の
平面46に接着され、第2高調波発生装置51が構成さ
れている。
In the second harmonic generation device 51, a cylindrical shape symmetric about the LD 42 is used as the LD table 52. That is, the LD table 52 has a cylindrical shape, and a rectangular through-hole 53 is formed at the center thereof, and the LD 42 is inserted into the through-hole 53. And LD42
Are arranged so that their light emitting surfaces coincide with the end faces of the LD table 52, and are adhered to the inner periphery of the LD table 52. In this state, the LD table 52 and the LD 42 are adhered to the plane 46 of the nonlinear optical material 43 to form the second harmonic generator 51.

【0035】この実施例では、LD台52がLD42を
中心として対称な形状をなすので、非線形光学材料43
の平面46に接着するとき、接着剤の硬化時の収縮が均
等に起こり、LD42が傾いて光軸がずれることを防止
できる。
In this embodiment, since the LD table 52 has a symmetrical shape around the LD 42, the nonlinear optical material 43
When the adhesive is bonded to the flat surface 46, shrinkage of the adhesive at the time of curing occurs evenly, and it is possible to prevent the LD 42 from tilting and shifting the optical axis.

【0036】[0036]

【0037】[0037]

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
LD台に接着した外部共振型LDを非線形光学材料に近
接又は接合するようにLD台を非線形光学材料の光入射
平面に接着し、LDの非線形光学材料に近接又は接合し
ない他の端面に基本波に対する平面ミラーを形成し、非
線形光学材料のLDに近接又は接合しない他の端面に基
本波に対して反射、高調波に対して透過の球面ミラーを
形成して、LDで発生する基本波を上記ミラー間に直接
閉じ込めて共振させ、非線形光学材料内で高調波に変換
するようにしたので、基本波の光束の密度を高め、反射
時の拡散によるロスを少なくして、高調波を効率よく発
生させて取り出すことができる。
As described above, according to the present invention,
The external stage type LD adhered to the LD stage is brought close to or joined to the nonlinear optical material, and the LD stage is irradiated with light from the nonlinear optical material.
A flat mirror for the fundamental wave is formed on the other end face of the non-linear optical material that is not in close proximity to or bonded to the non-linear optical material of the LD. By forming a spherical mirror that transmits the wave, the fundamental wave generated in the LD is directly confined between the mirrors and resonated, and converted into a harmonic in the nonlinear optical material. The density can be increased, the loss due to diffusion during reflection can be reduced, and harmonics can be generated and extracted efficiently.

【0039】また、LDとLD台と非線形光学材料とを
一体化した単純な構成からなるため、装置全体が極めて
コンパクトとなり、製造コストも著しく低減できる。更
に、各種のレンズや外部共振器のミラーなどの可動部分
がないため、安定した性能を得ることができる。
Further, since the LD, the LD stage, and the nonlinear optical material have a simple structure, the entire apparatus is extremely compact, and the manufacturing cost can be significantly reduced. Further, since there are no movable parts such as various lenses and mirrors of an external resonator, stable performance can be obtained.

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

【図1】本発明を第2高調波発生装置に適用した一実施
例を示す側面図
FIG. 1 is a side view showing an embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generator.

【図2】図1の第2高調波発生装置をペルチェ素子に搭
載した状態を示す側面図
FIG. 2 is a side view showing a state where the second harmonic generation device of FIG. 1 is mounted on a Peltier device.

【図3】本発明を第2高調波発生装置に適用した他の実
施例を示す一部切欠き側面図
FIG. 3 is a partially cutaway side view showing another embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generator.

【図4】図3の第2高調波発生装置の右側から見た端面
FIG. 4 is an end view of the second harmonic generator shown in FIG. 3 as viewed from the right side.
Figure

【図5】従来の第2高調波発生装置の一例を示す側面図FIG. 5 is a side view showing an example of a conventional second harmonic generator.

【図6】本出願人が先に提案した第2高調波発生装置を
示す側面
FIG. 6 is a side view showing a second harmonic generation device previously proposed by the present applicant .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 基本波 18 第2高調波 41 第2高調波発生装置 42 外部共振型半導体レーザ(外部共振型LD) 43 非線形光学材料 44 半導体レーザ台(LD台) 45 平面ミラー 46 平面 47 球面ミラー 48 ペルチェ素子 51 第2高調波発生装置 52 半導体レーザ台(LD台 Reference Signs List 16 fundamental wave 18 second harmonic 41 second harmonic generator 42 external resonance type semiconductor laser (external resonance type LD) 43 nonlinear optical material 44 semiconductor laser stage (LD stage) 45 plane mirror 46 plane 47 spherical mirror 48 Peltier element 51 second harmonic generator 52 semiconductor laser stage (LD stage )

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体レーザから出射される基本波を非線
形光学材料によって高調波に変換する高調波発生装置に
おいて、前記非線形光学材料の位相整合のとれる方向に
位置する2つの端面のうち一方の端面を基本波に対して
透過の平面とし、他方の端面を基本波に対して反射、高
調波に対して透過の球面ミラーとし、半導体レーザ台に
接着した外部共振型半導体レーザの光出射面が前記非線
形光学材料の平面に近接又は接合するように、前記平面
に前記半導体レーザ台を接着し、前記外部共振型半導体
レーザの2つの端面のうち前記光出射面に対向する端面
を基本波に対して反射のミラーとしたことを特徴とする
高調波発生装置。
1. A harmonic generator for converting a fundamental wave emitted from a semiconductor laser into a harmonic by a nonlinear optical material, wherein one of two end faces located in a direction in which the nonlinear optical material can be phase-matched. was a plane transparent to the fundamental wave, the reflection of the other end face to the fundamental wave, a spherical mirror transparent to harmonics, the semiconductor laser platform
As the light emitting surface of adhered external cavity semiconductor lasers is close to or joined to the plane of the nonlinear optical material, said plane
Wherein the semiconductor laser base is adhered to the external laser diode, and an end face of the two end faces of the external resonance type semiconductor laser which faces the light emitting face is a mirror for reflecting a fundamental wave.
【請求項2】前記外部共振型半導体レーザがシングルモ
ードの基本波を出射するものである請求項1記載の高調
波発生装置。
2. The harmonic generator according to claim 1, wherein said external resonance type semiconductor laser emits a single mode fundamental wave.
【請求項3】前記外部共振型半導体レーザの光出射面
と、前記非線形光学材料の平面との間に、1/2波長板
を介在させた請求項1又は2記載の高調波発生装置。
3. The harmonic generator according to claim 1, wherein a half-wave plate is interposed between a light emitting surface of the external resonance type semiconductor laser and a plane of the nonlinear optical material.
【請求項4】前記外部共振型半導体レーザの光出射面
と、前記非線形光学材料の平面との間に、基本波に対し
て透過、高調波に対して反射の光学膜を介在させた請求
項1、2又は3記載の高調波発生装置。
4. An optical film transmitting a fundamental wave and reflecting a harmonic wave between a light emitting surface of the external resonance type semiconductor laser and a plane of the nonlinear optical material. 4. The harmonic generator according to 1, 2, or 3.
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