JP3197917B2 - 光波長変換方法及びその装置 - Google Patents
光波長変換方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高効率で波長変換を
行うことを可能とする光波長変換方法及びその装置に関
する。
行うことを可能とする光波長変換方法及びその装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ装置から射出されたレーザ光（以
下、基本波レーザ光という）を、ＫＴＰやＫＤ＊Ｐのよ
うな非線形光学結晶（＝波長変換素子）に、所定の偏光
にして所定の方向から入射し、その高調波光を発生させ
ることより、上記レーザ装置から射出された基本波レー
ザ光の波長を変換して基本波レーザ光の波長と異なる波
長のレーザ光を得るようにした波長変換方法は従来から
知られている（例えば、Walter Koechhner著「Solid-St
ate Laser Engineering 2nd Edition 」、Springer Ser
ies in Optical Sciences 社出版参照）。
下、基本波レーザ光という）を、ＫＴＰやＫＤ＊Ｐのよ
うな非線形光学結晶（＝波長変換素子）に、所定の偏光
にして所定の方向から入射し、その高調波光を発生させ
ることより、上記レーザ装置から射出された基本波レー
ザ光の波長を変換して基本波レーザ光の波長と異なる波
長のレーザ光を得るようにした波長変換方法は従来から
知られている（例えば、Walter Koechhner著「Solid-St
ate Laser Engineering 2nd Edition 」、Springer Ser
ies in Optical Sciences 社出版参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、上述
のような波長変換方法を適用すべき用途はますます拡が
ってきており、それにつれて、波長変換の効率を高めて
効率よく強力な波長変換されたレーザ光（以下、波長変
換光という）を得たいという要請も高まっている。
のような波長変換方法を適用すべき用途はますます拡が
ってきており、それにつれて、波長変換の効率を高めて
効率よく強力な波長変換されたレーザ光（以下、波長変
換光という）を得たいという要請も高まっている。
【０００４】しかしながら、上述の従来の波長変換方法
では、波長変換の高効率化には一定の限界が生じてい
た。すなわち、一般に、波長変換効率は、基本波レーザ
光の波面の状態、あるいは、波長変換素子の品質等によ
っても左右されるが、基本的には非線形光学結晶内にお
ける基本波レーザ光のピークパワー密度によって決ま
る。したがって、波長変換効率を高めるには、非線形光
学結晶に入射させる基本波レーザ光のピークパワー密度
を高めればよいが、これには限界がある。すなわち、こ
のピークパワー密度を高めすぎると、非線形光学結晶自
体が損傷したり、あるいは、非線形光学結晶や他の光学
系に用いている反射防止膜等の光学部材を損傷すること
になるからである。それゆえ、例えば、ＱスイッチＹＡ
Ｇレーザから射出された波長１．０６μｍの基本波レー
ザ光を、ＫＤ＊Ｐ波長変換素子に入射してその２次高調
波光を得る場合の波長変換効率は約４０％程度という低
い値が限界とされていた。
では、波長変換の高効率化には一定の限界が生じてい
た。すなわち、一般に、波長変換効率は、基本波レーザ
光の波面の状態、あるいは、波長変換素子の品質等によ
っても左右されるが、基本的には非線形光学結晶内にお
ける基本波レーザ光のピークパワー密度によって決ま
る。したがって、波長変換効率を高めるには、非線形光
学結晶に入射させる基本波レーザ光のピークパワー密度
を高めればよいが、これには限界がある。すなわち、こ
のピークパワー密度を高めすぎると、非線形光学結晶自
体が損傷したり、あるいは、非線形光学結晶や他の光学
系に用いている反射防止膜等の光学部材を損傷すること
になるからである。それゆえ、例えば、ＱスイッチＹＡ
Ｇレーザから射出された波長１．０６μｍの基本波レー
ザ光を、ＫＤ＊Ｐ波長変換素子に入射してその２次高調
波光を得る場合の波長変換効率は約４０％程度という低
い値が限界とされていた。
【０００５】この発明は、上述の背景のもとでなされた
ものであり、高効率で波長変換を行うことを可能とする
光波長変換方法及びその装置を提供することを目的とし
たものである。
ものであり、高効率で波長変換を行うことを可能とする
光波長変換方法及びその装置を提供することを目的とし
たものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手
段として、第１の手段は、基本波レーザ光を非線形光学
結晶に入射させて基本波レーザ光の高調波光を発生させ
るようにした光波長変換装置において、基本波レーザ光
を発生するレーザ装置と、この基本波レーザ光を入射し
てその高調波光を発生する非線形光学結晶と、前記レー
ザ装置と非線形光学結晶との間に配置された選択透過装
置であって、前記レーザ装置から進行してくる基本波レ
ーザ光を透過するとともに、他の所定の方向から進行し
てくる基本波レーザ光を反射して前記レーザ装置から進
行してくる基本波レーザ光の光路と同一光路を通じて前
記非線形光学結晶に入射させる選択透過装置と、前記非
線形光学結晶に入射した基本波レーザ光のうち波長変換
されずに透過した基本波レーザ光の進路を変えて前記選
択透過装置に前記所定の方向から入射させる光路変更手
段とを有し、前記非線形光学結晶がタイプ２の非線形光
学結晶であり、前記選択透過装置が特定の方向から入射
された特定の偏波面を有する偏光光を透過し、これと異
なる偏波面を有する偏光光を反射するポーラライザーで
あり、前記波長変換されずに透過した基本波レーザ光が
通る光路であって前記非線形光学結晶から前記ポーララ
イザー迄の光路上に配置されて前記非線形光学結晶を通
過してきた基本波レーザ光の偏光面を９０°回転させる
λ／２板を設けたことを特徴とする光波長変換装置であ
る。
段として、第１の手段は、基本波レーザ光を非線形光学
結晶に入射させて基本波レーザ光の高調波光を発生させ
るようにした光波長変換装置において、基本波レーザ光
を発生するレーザ装置と、この基本波レーザ光を入射し
てその高調波光を発生する非線形光学結晶と、前記レー
ザ装置と非線形光学結晶との間に配置された選択透過装
置であって、前記レーザ装置から進行してくる基本波レ
ーザ光を透過するとともに、他の所定の方向から進行し
てくる基本波レーザ光を反射して前記レーザ装置から進
行してくる基本波レーザ光の光路と同一光路を通じて前
記非線形光学結晶に入射させる選択透過装置と、前記非
線形光学結晶に入射した基本波レーザ光のうち波長変換
されずに透過した基本波レーザ光の進路を変えて前記選
択透過装置に前記所定の方向から入射させる光路変更手
段とを有し、前記非線形光学結晶がタイプ２の非線形光
学結晶であり、前記選択透過装置が特定の方向から入射
された特定の偏波面を有する偏光光を透過し、これと異
なる偏波面を有する偏光光を反射するポーラライザーで
あり、前記波長変換されずに透過した基本波レーザ光が
通る光路であって前記非線形光学結晶から前記ポーララ
イザー迄の光路上に配置されて前記非線形光学結晶を通
過してきた基本波レーザ光の偏光面を９０°回転させる
λ／２板を設けたことを特徴とする光波長変換装置であ
る。
【０００７】第２の手段は、第１の手段にかかる光波長
変換装置において、前記波長変換されずに透過した基本
波レーザ光が通る光路であって前記非線形光学結晶から
前記ポーラライザー迄の光路上にさらにλ／４板を設け
たことを特徴とする光波長変換装置である。
変換装置において、前記波長変換されずに透過した基本
波レーザ光が通る光路であって前記非線形光学結晶から
前記ポーラライザー迄の光路上にさらにλ／４板を設け
たことを特徴とする光波長変換装置である。
【０００８】第３の手段は、第１の手段にかかる光波長
変換装置において、前記λ／２板の代わりにポッケルス
セルを用い１回目の波長変換の際に変換されずに通過し
た基本波レーザ光がポッケルスセルを通過する時点では
ポッケルスセルにλ／２電圧をかけておき、２回目以降
の波長変換の際に、変換されずに通過した基本波レーザ
光がポッケルスセルを通過する時点では、ポッケルスセ
ルにかけていたλ／２電圧を解除することを特徴とする
光波長変換装置である。第４の手段は、基本波レーザ光
を非線形光学結晶に入射させて基本波レーザ光の高調波
光を発生させるようにした光波長変換装置において、基
本波レーザ光を発生するレーザ装置と、この基本波レー
ザ光を入射してその高調波光を発生する非線形光学結晶
と、前記レーザ装置と非線形光学結晶との間に配置され
た選択透過装置であって、前記レーザ装置から進行して
くる基本波レーザ光を透過するとともに、他の所定の方
向から進行してくる基本波レーザ光を反射して前記レー
ザ装置から進行してくる基本波レーザ光の光路と同一光
路を通じて前記非線形光学結晶に入射させる選択透過装
置と、前記非線形光学結晶に入射した基本波レーザ光の
うち波長変換されずに透過した基本波レーザ光の進路を
変えて前記選択透過装置に前記所定の方向から入射させ
る光路変更手段とを有し、前記選択透過装置が特定の方
向から入射された特定の偏波面を有する偏光光を透過
し、これと異なる偏波面を有する偏光光を反射するポー
ラライザーであり、前記非線形光学結晶と前記ポーララ
イザーとの間にポッケルスセルを設け最初の波長変換を
行う際、ポッケルスセルにλ／２電圧を印加しておき、
レーザ光が非線型光学結晶に入射する時点が過ぎたらポ
ッケルスセルに印加していたλ／２電圧を解除すること
を特徴とする光波長変換装置である。
変換装置において、前記λ／２板の代わりにポッケルス
セルを用い１回目の波長変換の際に変換されずに通過し
た基本波レーザ光がポッケルスセルを通過する時点では
ポッケルスセルにλ／２電圧をかけておき、２回目以降
の波長変換の際に、変換されずに通過した基本波レーザ
光がポッケルスセルを通過する時点では、ポッケルスセ
ルにかけていたλ／２電圧を解除することを特徴とする
光波長変換装置である。第４の手段は、基本波レーザ光
を非線形光学結晶に入射させて基本波レーザ光の高調波
光を発生させるようにした光波長変換装置において、基
本波レーザ光を発生するレーザ装置と、この基本波レー
ザ光を入射してその高調波光を発生する非線形光学結晶
と、前記レーザ装置と非線形光学結晶との間に配置され
た選択透過装置であって、前記レーザ装置から進行して
くる基本波レーザ光を透過するとともに、他の所定の方
向から進行してくる基本波レーザ光を反射して前記レー
ザ装置から進行してくる基本波レーザ光の光路と同一光
路を通じて前記非線形光学結晶に入射させる選択透過装
置と、前記非線形光学結晶に入射した基本波レーザ光の
うち波長変換されずに透過した基本波レーザ光の進路を
変えて前記選択透過装置に前記所定の方向から入射させ
る光路変更手段とを有し、前記選択透過装置が特定の方
向から入射された特定の偏波面を有する偏光光を透過
し、これと異なる偏波面を有する偏光光を反射するポー
ラライザーであり、前記非線形光学結晶と前記ポーララ
イザーとの間にポッケルスセルを設け最初の波長変換を
行う際、ポッケルスセルにλ／２電圧を印加しておき、
レーザ光が非線型光学結晶に入射する時点が過ぎたらポ
ッケルスセルに印加していたλ／２電圧を解除すること
を特徴とする光波長変換装置である。
【０００９】
【作用】上述の手段によれば、非線形光学結晶に入射し
た基本波レーザ光のうち波長変換されずに透過した基本
波レーザ光が前記基本波レーザ光の入射光路と同一光路
を通じて再度前記非線形光学結晶に入射されることにな
るので、この基本波レーザ光も波長変換に有効に利用さ
れることになり、これにより波長変換効率を著しく向上
させることができる。
た基本波レーザ光のうち波長変換されずに透過した基本
波レーザ光が前記基本波レーザ光の入射光路と同一光路
を通じて再度前記非線形光学結晶に入射されることにな
るので、この基本波レーザ光も波長変換に有効に利用さ
れることになり、これにより波長変換効率を著しく向上
させることができる。
【００１０】また、上述の手段によれば、従来の装置に
極めて簡易な光学部品を追加するだけでよいから、構成
が単純でローコストの装置を得ることができる。
極めて簡易な光学部品を追加するだけでよいから、構成
が単純でローコストの装置を得ることができる。
【００１１】
【実施例】図１はこの発明の第１実施例にかかる光波長
変換装置の構成を示す図である。以下、図１を参照にし
ながらこの発明の第１実施例にかかる光波長変換方法及
びその装置を詳細に説明する。
変換装置の構成を示す図である。以下、図１を参照にし
ながらこの発明の第１実施例にかかる光波長変換方法及
びその装置を詳細に説明する。
【００１２】図１において、符号１はレーザ装置、符号
２はポーラライザー、符号３は非線形光学結晶、符号４
は高調波分離鏡、符号５，６，７は全反射鏡、符号８は
λ／２板、符号１０はλ／４板である。なお、レーザ装
置１、ポーラライザー２、非線形光学結晶３、高調波分
離鏡４、全反射鏡５，６，７、λ／４板１０及びλ／２
板８はともに一定の光路上に配置されるようになってい
る。
２はポーラライザー、符号３は非線形光学結晶、符号４
は高調波分離鏡、符号５，６，７は全反射鏡、符号８は
λ／２板、符号１０はλ／４板である。なお、レーザ装
置１、ポーラライザー２、非線形光学結晶３、高調波分
離鏡４、全反射鏡５，６，７、λ／４板１０及びλ／２
板８はともに一定の光路上に配置されるようになってい
る。
【００１３】レーザ装置１は、波長ω＝１．０６４μｍ
の基本波レーザ光Ｌ1 を発生するＱスイッチＹＡＧレー
ザ装置である。このレーザ装置１は、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
を直径６ｍｍ、長さ１００ｍｍのロッド状に形成してレ
ーザ媒体とし、これをフラッシュランプで励起して、パ
ルス幅約７ｎsec 、出力エネルギー約２５０ｍＪのＱス
イッチパルスを毎秒１０回の繰り返し速度で発生するも
のである。なお、このレーザ装置１から射出されるレー
ザ光はＬ1はポーラライザー２に対するＰ偏光となって
いる。そして、このレーザ装置１から射出された基本波
レーザ光Ｌ1 は、ポーラライザー２に入射される。
の基本波レーザ光Ｌ1 を発生するＱスイッチＹＡＧレー
ザ装置である。このレーザ装置１は、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶
を直径６ｍｍ、長さ１００ｍｍのロッド状に形成してレ
ーザ媒体とし、これをフラッシュランプで励起して、パ
ルス幅約７ｎsec 、出力エネルギー約２５０ｍＪのＱス
イッチパルスを毎秒１０回の繰り返し速度で発生するも
のである。なお、このレーザ装置１から射出されるレー
ザ光はＬ1はポーラライザー２に対するＰ偏光となって
いる。そして、このレーザ装置１から射出された基本波
レーザ光Ｌ1 は、ポーラライザー２に入射される。
【００１４】ポーラライザー２は、所定の入射角度（例
えば、約５７°）で入射されたＰ偏光を透過し、Ｓ偏光
を反射するもので、ガラス基板に誘電体多層膜を形成し
たものであって、この発明における選択透過装置を構成
する。したがって、上記レーザ装置１から射出されたポ
ーラライザー２に対するＰ偏光たる基本波レーザ光Ｌ1
はこのポーラライザー２を通過する。このポーラライザ
ー２を通過した基本波レーザ光Ｌ1 は非線形光学結晶３
に入射する。
えば、約５７°）で入射されたＰ偏光を透過し、Ｓ偏光
を反射するもので、ガラス基板に誘電体多層膜を形成し
たものであって、この発明における選択透過装置を構成
する。したがって、上記レーザ装置１から射出されたポ
ーラライザー２に対するＰ偏光たる基本波レーザ光Ｌ1
はこのポーラライザー２を通過する。このポーラライザ
ー２を通過した基本波レーザ光Ｌ1 は非線形光学結晶３
に入射する。
【００１５】非線形光学結晶３は、ＴＹＰＥＩＩ（タイ
プ２）のＫＤ＊Ｐ結晶であり、口径１０ｍｍ、長さ３０
ｍｍの寸法を有したものである。なお、図示しないが、
この非線形光学結晶３は、回転及び縦横のあおり調整機
構を有するステージに取り付けられており、これによ
り、基本波レーザＬ1 の入射方向を調整できるようにな
っている。なお、ここで、ＴＹＰＥＩＩ（タイプ２）の
非線形光学結晶とは、位相整合時において、非線形光学
結晶に入射させた基本波レーザ光の偏光面と、発生した
２次高調波の偏光面が４５°なす結晶であり、同じく、
位相整合時に入射させた基本波レーザ光の偏光面と発生
した２次高調波の偏光面が９０°なす性質を有するＴＹ
ＰＥＩ（タイプ１）の非線形光学結晶と区別されている
ものである。なお、ＴＹＰＥＩ結晶では、位相整合時に
変換されずに結晶を通過する基本波レーザ光の偏光面
は、入射した際の偏光面を維持したままであるが、ＴＹ
ＰＥＩＩ結晶では、結晶を通過する基本波は楕円偏光と
なる。この非線形光学結晶３に入射した基本波レーザ光
Ｌ1 のうちの約３５％が２次高調波光Ｌ2 （波長；２
ω）に変換され、変換されなかった基本波レーザ光Ｌ1
とともに射出されて高調波分離鏡４に入射する。
プ２）のＫＤ＊Ｐ結晶であり、口径１０ｍｍ、長さ３０
ｍｍの寸法を有したものである。なお、図示しないが、
この非線形光学結晶３は、回転及び縦横のあおり調整機
構を有するステージに取り付けられており、これによ
り、基本波レーザＬ1 の入射方向を調整できるようにな
っている。なお、ここで、ＴＹＰＥＩＩ（タイプ２）の
非線形光学結晶とは、位相整合時において、非線形光学
結晶に入射させた基本波レーザ光の偏光面と、発生した
２次高調波の偏光面が４５°なす結晶であり、同じく、
位相整合時に入射させた基本波レーザ光の偏光面と発生
した２次高調波の偏光面が９０°なす性質を有するＴＹ
ＰＥＩ（タイプ１）の非線形光学結晶と区別されている
ものである。なお、ＴＹＰＥＩ結晶では、位相整合時に
変換されずに結晶を通過する基本波レーザ光の偏光面
は、入射した際の偏光面を維持したままであるが、ＴＹ
ＰＥＩＩ結晶では、結晶を通過する基本波は楕円偏光と
なる。この非線形光学結晶３に入射した基本波レーザ光
Ｌ1 のうちの約３５％が２次高調波光Ｌ2 （波長；２
ω）に変換され、変換されなかった基本波レーザ光Ｌ1
とともに射出されて高調波分離鏡４に入射する。
【００１６】高調波分離鏡４は、非線形光学結晶３から
射出された基本波レーザ光Ｌ1 と２次高調波光Ｌ2 とを
入射して、基本波レーザ光Ｌ1 は透過し、２次高調波光
Ｌ2 は反射して外部に取り出す。なお、この高調波分離
鏡４もガラス基板に誘電体多層膜を形成したものであ
る。
射出された基本波レーザ光Ｌ1 と２次高調波光Ｌ2 とを
入射して、基本波レーザ光Ｌ1 は透過し、２次高調波光
Ｌ2 は反射して外部に取り出す。なお、この高調波分離
鏡４もガラス基板に誘電体多層膜を形成したものであ
る。
【００１７】高調波分離鏡４を透過した基本波レーザ光
Ｌ1 は、全反射鏡５，６，７によってその進路を変えら
れて上述のポーラライーザー２に入射角約５７°で入射
されるようになっている。ここで、全反射鏡６と７との
間の光路上にはλ／４板１０及びλ／２板８が挿入され
ている。λ／４板１０は、結晶を通過した基本波レーザ
光Ｌ0 を直線偏光に変化するものであり、また、λ／２
板８は、全反射鏡６で反射されてきた基本波レーザ光Ｌ
1 （ポーラライザー２に対してＰ偏光である）の偏光面
を約９０°回転させてポーラライザー２に対してＳ偏光
となるように変換する。これにより、全反射鏡７を通じ
てポーラライザー２に入射した基本波レーザ光Ｌ1 は該
ポーラライザー２によって反射されてレーザ装置１から
射出された基本波レーザ光Ｌ1 の光路と同一の光路を通
って再び非線形光学結晶３に入射し２回目の波長変換を
受ける。なお、λ／４板１０及びλ／２板８は、非線形
光学結晶４とポーラライザー２との間の光路であって全
反射鏡５，６，７を含む側の光路（周回光路）上であれ
ば、いずれに配置してもよい。また、最初の波長変換に
より２次高調波光が発生する時点と、２回目の波長変換
により２次高調波光が発生する時点とは時間ずれがある
ので、非線形光学結晶３からポーラライザー２までの周
回光路の長さを基本波レーザ光Ｌ1 のパルス幅に比べて
長くとれば、最初に発生する２次高調波光のパルスと、
２回目に発生する２次高調波光のパルスとを分離させる
ことができるが、逆に、上記周回光路を短く取れば、両
者は時間的に分離されずに１つのパルスとして出力され
ることになる。また、２回目の波長変換の際に変換され
ずに非線形光学結晶３を通過した基本波レーザ光Ｌ1は
再度ポーラライザー２に導かれるが、λ／４板１０及び
λ／２板８を通過しているためポーラライザー２に対し
てＰ偏光になっているので、該ポーラライザー２を通過
してしまい、それ以上波長変換に利用されることはな
い。
Ｌ1 は、全反射鏡５，６，７によってその進路を変えら
れて上述のポーラライーザー２に入射角約５７°で入射
されるようになっている。ここで、全反射鏡６と７との
間の光路上にはλ／４板１０及びλ／２板８が挿入され
ている。λ／４板１０は、結晶を通過した基本波レーザ
光Ｌ0 を直線偏光に変化するものであり、また、λ／２
板８は、全反射鏡６で反射されてきた基本波レーザ光Ｌ
1 （ポーラライザー２に対してＰ偏光である）の偏光面
を約９０°回転させてポーラライザー２に対してＳ偏光
となるように変換する。これにより、全反射鏡７を通じ
てポーラライザー２に入射した基本波レーザ光Ｌ1 は該
ポーラライザー２によって反射されてレーザ装置１から
射出された基本波レーザ光Ｌ1 の光路と同一の光路を通
って再び非線形光学結晶３に入射し２回目の波長変換を
受ける。なお、λ／４板１０及びλ／２板８は、非線形
光学結晶４とポーラライザー２との間の光路であって全
反射鏡５，６，７を含む側の光路（周回光路）上であれ
ば、いずれに配置してもよい。また、最初の波長変換に
より２次高調波光が発生する時点と、２回目の波長変換
により２次高調波光が発生する時点とは時間ずれがある
ので、非線形光学結晶３からポーラライザー２までの周
回光路の長さを基本波レーザ光Ｌ1 のパルス幅に比べて
長くとれば、最初に発生する２次高調波光のパルスと、
２回目に発生する２次高調波光のパルスとを分離させる
ことができるが、逆に、上記周回光路を短く取れば、両
者は時間的に分離されずに１つのパルスとして出力され
ることになる。また、２回目の波長変換の際に変換され
ずに非線形光学結晶３を通過した基本波レーザ光Ｌ1は
再度ポーラライザー２に導かれるが、λ／４板１０及び
λ／２板８を通過しているためポーラライザー２に対し
てＰ偏光になっているので、該ポーラライザー２を通過
してしまい、それ以上波長変換に利用されることはな
い。
【００１８】この実施例によれば、従来の光波長変換装
置に、ポーラライザー、全反射鏡、λ／４板及びλ／２
板という極めて簡易な光学装置を追加するという極めて
簡単な構成により、エネルギー約１２０ｍＪの２次高調
波光が得られ、その変換効率は約５０％という高い値が
得られた。
置に、ポーラライザー、全反射鏡、λ／４板及びλ／２
板という極めて簡易な光学装置を追加するという極めて
簡単な構成により、エネルギー約１２０ｍＪの２次高調
波光が得られ、その変換効率は約５０％という高い値が
得られた。
【００１９】第２実施例 図２はこの発明の第２実施例にかかる光波長変換装置の
構成を示す図である。この実施例は、上述の第１実施例
におけるλ／２板８の代わりにポッケルスセル９を配置
し、これを駆動装置９ａによって駆動して該ポッケルス
セル９を通過する基本波レーザ光Ｌ1 の偏光面を９０°
回転させる場合と、偏光面を変化させずにそのまま通過
させる場合とに瞬時に切り替えることができるようにし
たもので、これにより、上述の第１実施例では利用する
ことができなかった２回目の波長変換の際に変換されず
に通過した基本波レーザ光Ｌ1 をも再度非線形光学結晶
３に入射させてより高い変換効率が得られるようにした
ものである。
構成を示す図である。この実施例は、上述の第１実施例
におけるλ／２板８の代わりにポッケルスセル９を配置
し、これを駆動装置９ａによって駆動して該ポッケルス
セル９を通過する基本波レーザ光Ｌ1 の偏光面を９０°
回転させる場合と、偏光面を変化させずにそのまま通過
させる場合とに瞬時に切り替えることができるようにし
たもので、これにより、上述の第１実施例では利用する
ことができなかった２回目の波長変換の際に変換されず
に通過した基本波レーザ光Ｌ1 をも再度非線形光学結晶
３に入射させてより高い変換効率が得られるようにした
ものである。
【００２０】すなわち、１回目の波長変換の際に変換さ
れずに通過した基本波レーザ光Ｌ1 がポッケルスセル９
を通過する時点では、駆動装置９ａによりポッケルスセ
ル９にλ／２電圧（約７ＫＶ）をかけておき、該ポッケ
スルセル９を通過するＰ偏光をＳ偏光に変えるようにす
る。次に、２回目の波長変換の際に変換されずに通過し
た基本波レーザ光Ｌ1 がポッケルスセル９を通過する時
点では、駆動装置９ａによりポッケルスセル９にかけて
いたλ／２電圧をゼロＶにし、該ポッケスルセル９をＳ
偏光がそのまま通過するようにする。これにより、３回
目の波長変換が行われる。以後、同様に４回以上の波長
変換も行なわれる。
れずに通過した基本波レーザ光Ｌ1 がポッケルスセル９
を通過する時点では、駆動装置９ａによりポッケルスセ
ル９にλ／２電圧（約７ＫＶ）をかけておき、該ポッケ
スルセル９を通過するＰ偏光をＳ偏光に変えるようにす
る。次に、２回目の波長変換の際に変換されずに通過し
た基本波レーザ光Ｌ1 がポッケルスセル９を通過する時
点では、駆動装置９ａによりポッケルスセル９にかけて
いたλ／２電圧をゼロＶにし、該ポッケスルセル９をＳ
偏光がそのまま通過するようにする。これにより、３回
目の波長変換が行われる。以後、同様に４回以上の波長
変換も行なわれる。
【００２１】第３実施例 図３はこの発明の第３実施例にかかる光波長変換装置の
構成を示す図である。この実施例は、上述の第２実施例
におけるポッケルスセル９を、全反射鏡６と７との間に
配置する代わりに、ポーラライザー２と非線形光学結晶
３との間に配置した例である。非線形光学結晶３とし
て、ＴＹＰＥＩ及びＴＹＰＥＩＩのいずれの結晶を用い
ても第２実施例と同様に２回以上の波長変換を行うこと
ができるようにしたものである。
構成を示す図である。この実施例は、上述の第２実施例
におけるポッケルスセル９を、全反射鏡６と７との間に
配置する代わりに、ポーラライザー２と非線形光学結晶
３との間に配置した例である。非線形光学結晶３とし
て、ＴＹＰＥＩ及びＴＹＰＥＩＩのいずれの結晶を用い
ても第２実施例と同様に２回以上の波長変換を行うこと
ができるようにしたものである。
【００２２】すなわち、まず、最初の波長変換を行う際
には、ポッケルスセル９にλ／２電圧を印加しておき、
レーザ装置１から射出されてポーラライザー２を通過し
てきたポーラライザー２に対するＰ偏光を、ポーラライ
ザー２に対するＳ偏光に変えて非線形光学結晶３に入射
させる。この時点が過ぎたらポッケルスセル９に印加し
ていたλ／２電圧を解除する。そうすると、以後は非線
形光学結晶３を通過した基本波レーザ光Ｌ1 が、全反射
鏡５，６，７とポーラライザー２等により形成されるル
ープ状の光路を繰り返し回ることになる。
には、ポッケルスセル９にλ／２電圧を印加しておき、
レーザ装置１から射出されてポーラライザー２を通過し
てきたポーラライザー２に対するＰ偏光を、ポーラライ
ザー２に対するＳ偏光に変えて非線形光学結晶３に入射
させる。この時点が過ぎたらポッケルスセル９に印加し
ていたλ／２電圧を解除する。そうすると、以後は非線
形光学結晶３を通過した基本波レーザ光Ｌ1 が、全反射
鏡５，６，７とポーラライザー２等により形成されるル
ープ状の光路を繰り返し回ることになる。
【００２３】なお、上述の各実施例では、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザの２次高調波光を得る例をかかげたが、これは４
次以上の高次の高調波光を発生させる場合にも適用でき
ることは勿論である。また、基本波レーザ光を発生する
レーザ装置としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザのほかに、例
えば、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ、Ｎｄ：ＹＶＯ
4 、ＮＹＡＢ、ＮＡＢ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、
Ｅｒ：ｇｌａｓｓ等を用いてもよい。
レーザの２次高調波光を得る例をかかげたが、これは４
次以上の高次の高調波光を発生させる場合にも適用でき
ることは勿論である。また、基本波レーザ光を発生する
レーザ装置としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザのほかに、例
えば、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ、Ｎｄ：ＹＶＯ
4 、ＮＹＡＢ、ＮＡＢ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＬＦ、
Ｅｒ：ｇｌａｓｓ等を用いてもよい。
【００２４】さらに、非線形光学結晶としては、ＫＴ
Ｐ、ＫＮｂＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＢＢＯ、ＬＢＯ等を用
いてもよい。
Ｐ、ＫＮｂＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＢＢＯ、ＬＢＯ等を用
いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかる光
波長変換方法及びその装置は、非線形光学結晶に入射し
た基本波レーザ光のうち波長変換されずに透過した基本
波レーザ光を、上記基本波レーザ光の入射光路と同一光
路を通じて再度前記非線形光学結晶に入射させるように
したもので、これにより、波長変換効率を著しく向上さ
せることを可能にしたものである。
波長変換方法及びその装置は、非線形光学結晶に入射し
た基本波レーザ光のうち波長変換されずに透過した基本
波レーザ光を、上記基本波レーザ光の入射光路と同一光
路を通じて再度前記非線形光学結晶に入射させるように
したもので、これにより、波長変換効率を著しく向上さ
せることを可能にしたものである。
【図１】この発明の第１実施例にかかる光波長変換装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】この発明の第２実施例にかかる光波長変換装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図３】この発明の第３実施例にかかる光波長変換装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
１…レーザ装置、２…ポーラライザー、３…非線形光学
結晶、４…高調波分離鏡、５，６，７…全反射鏡、８…
λ／２板、９…ポッケルスセル、λ／４板。
結晶、４…高調波分離鏡、５，６，７…全反射鏡、８…
λ／２板、９…ポッケルスセル、λ／４板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−195027（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−128525（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−256932（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−301178（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−266335（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−323627（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−128825（ＪＰ，Ａ) 米国特許4944592（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/39 H01S 3/108 - 3/109
Claims (4)
- 【請求項１】基本波レーザ光を非線形光学結晶に入射さ
せて基本波レーザ光の高調波光を発生させるようにした
光波長変換装置において、 基本波レーザ光を発生するレーザ装置と、この基本波レ
ーザ光を入射してその高調波光を発生する非線形光学結
晶と、前記レーザ装置と非線形光学結晶との間に配置さ
れた選択透過装置であって、前記レーザ装置から進行し
てくる基本波レーザ光を透過するとともに、他の所定の
方向から進行してくる基本波レーザ光を反射して前記レ
ーザ装置から進行してくる基本波レーザ光の光路と同一
光路を通じて前記非線形光学結晶に入射させる選択透過
装置と、前記非線形光学結晶に入射した基本波レーザ光
のうち波長変換されずに透過した基本波レーザ光の進路
を変えて前記選択透過装置に前記所定の方向から入射さ
せる光路変更手段とを有し、前記非線形光学結晶がタイ
プ２の非線形光学結晶であり、前記選択透過装置が特定
の方向から入射された特定の偏波面を有する偏光光を透
過し、これと異なる偏波面を有する偏光光を反射するポ
ーラライザーであり、前記波長変換されずに透過した基
本波レーザ光が通る光路であって前記非線形光学結晶か
ら前記ポーラライザー迄の光路上に配置されて前記非線
形光学結晶を通過してきた基本波レーザ光の偏光面を９
０°回転させるλ／２板を設けたことを特徴とする光波
長変換装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の光波長変換装置におい
て、前記波長変換されずに透過した基本波レーザ光が通
る光路であって前記非線形光学結晶から前記ポーラライ
ザー迄の光路上にさらにλ／４板を設けたことを特徴と
する光波長変換装置 - 【請求項３】請求項１に記載の光波長変換装置におい
て、前記λ／２板の代わりにポッケルスセルを用い１回
目の波長変換の際に変換されずに通過した基本波レーザ
ー光がポッケルスセルを通過する時点ではポッケルスセ
ルにλ／２電圧をかけておき、２回目以降の波長変換の
際に、変換されずに通過した基本波レーザ光がポッケル
スセルを通過する時点では、ポッケルスセルにかけてい
たλ／２電圧を解除することを特徴とする光波長変換装
置。 - 【請求項４】基本波レーザ光を非線形光学結晶に入射さ
せて基本波レーザ光の高調波光を発生させるようにした
光波長変換装置において、基本波レーザ光を発生するレ
ーザ装置と、この基本波レーザ光を入射してその高調波
光を発生する非線形光学結晶と、前記レーザ装置と非線
形光学結晶との間に配置された選択透過装置であって、
前記レーザ装置から進行してくる基本波レーザ光を透過
するとともに、他の所定の方向から進行してくる基本波
レーザ光を反射して前記レーザ装置から進行してくる基
本波レーザ光の光路と同一光路を通じて前記非線形光学
結晶に入射させる選択透過装置と、前記非線形光学結晶
に入射した基本波レーザ光のうち波長変換されずに透過
した基本波レーザ光の進路を変えて前記選択透過装置に
前記所定の方向から入射させる光路変更手段とを有し、
前記選択透過装置が特定の方向から入射された特定の偏
波面を有する偏光光を透過し、これと異なる偏波面を有
する偏光光を反射するポーラライザーであり、前記非線
形光学結晶と前記ポーラライザーとの間にポッケルスセ
ルを設け最初の波長変換を行う際、ポッケルスセルにλ
／２電圧を印加しておき、レーザ光が非線型光学結晶に
入射する時点が過ぎたらポッケルスセルに印加していた
λ／２電圧を解除することを特徴とする光波長変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25153991A JP3197917B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 光波長変換方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25153991A JP3197917B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 光波長変換方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588228A JPH0588228A (ja) | 1993-04-09 |
| JP3197917B2 true JP3197917B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=17224326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25153991A Expired - Fee Related JP3197917B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 光波長変換方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197917B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP25153991A patent/JP3197917B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0588228A (ja) | 1993-04-09 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |