JP3221586B2 - 光波長変換装置 - Google Patents
光波長変換装置Info
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
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- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
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- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
- H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームを光波
長変換素子によって第２高調波等に波長変換する光波長
変換装置に関し、特に詳細には、上記光波長変換素子の
ホルダーへの取付け構造が改良された光波長変換装置に
関するものである。
長変換素子によって第２高調波等に波長変換する光波長
変換装置に関し、特に詳細には、上記光波長変換素子の
ホルダーへの取付け構造が改良された光波長変換装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、非線形光学材料の結晶を利用
して、レーザービームを第２高調波等に波長変換（短波
長化）する試みが種々なされている。このようにして波
長変換を行なう光波長変換素子として具体的には、バル
ク結晶型のものや、光導波路型のもの等が知られてい
る。
して、レーザービームを第２高調波等に波長変換（短波
長化）する試みが種々なされている。このようにして波
長変換を行なう光波長変換素子として具体的には、バル
ク結晶型のものや、光導波路型のもの等が知られてい
る。
【０００３】この種の光波長変換素子は、例えばレーザ
ーダイオード励起固体レーザーと組み合わせて用いられ
るような場合、あるいは基本波光源である半導体レーザ
ーに対して外部共振器を設けた構造に適用される場合等
は、一般に共振器内部に配置される。このような共振器
は通常、共振器長さを一定に保持するために、極めて高
い精度で温度調節される。その場合は、共振器内部に配
設された光波長変換素子も当然温度調節されることにな
る。
ーダイオード励起固体レーザーと組み合わせて用いられ
るような場合、あるいは基本波光源である半導体レーザ
ーに対して外部共振器を設けた構造に適用される場合等
は、一般に共振器内部に配置される。このような共振器
は通常、共振器長さを一定に保持するために、極めて高
い精度で温度調節される。その場合は、共振器内部に配
設された光波長変換素子も当然温度調節されることにな
る。
【０００４】一方上記のような光波長変換素子は、ホル
ダーに取り付けた上で、基本波光源としての各種レーザ
ーや集光レンズ等と光軸を合わせて所定位置に固定され
るが、そのホルダーへの取付け構造としては大別して２
種のものが知られている。その１つは、光波長変換素子
を金属、プラスチック等からなる結晶押さえを介してホ
ルダーに取り付けるものであり、もう１つは、光波長変
換素子をホルダーに接着するものである。
ダーに取り付けた上で、基本波光源としての各種レーザ
ーや集光レンズ等と光軸を合わせて所定位置に固定され
るが、そのホルダーへの取付け構造としては大別して２
種のものが知られている。その１つは、光波長変換素子
を金属、プラスチック等からなる結晶押さえを介してホ
ルダーに取り付けるものであり、もう１つは、光波長変
換素子をホルダーに接着するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の結晶押
さえを使用する構造においては、環境温度変化等のため
に光波長変換素子が微妙に動いてしまい、長期に亘って
光波長変換素子を正しい位置に固定しておくのが難し
い。前述したように光波長変換素子が共振器内部に配設
されている場合に、こうして光波長変換素子が不正な位
置に動いてしまうと、共振器の共振条件が変化し、波長
変換波の出力やビーム形状が変動したり、ノイズが発生
する等の不具合を招く。
さえを使用する構造においては、環境温度変化等のため
に光波長変換素子が微妙に動いてしまい、長期に亘って
光波長変換素子を正しい位置に固定しておくのが難し
い。前述したように光波長変換素子が共振器内部に配設
されている場合に、こうして光波長変換素子が不正な位
置に動いてしまうと、共振器の共振条件が変化し、波長
変換波の出力やビーム形状が変動したり、ノイズが発生
する等の不具合を招く。
【０００６】他方、光波長変換素子をホルダーに接着す
る構造において、このホルダーが銅等の金属からなる場
合は、環境温度変化が生じた際に、金属製ホルダーとの
熱膨張率の差により光波長変換素子に大きな応力が作用
して、その光波長変換素子が破壊したり、歪を生じる等
の問題が認められている。特開平3-223727号公報には、
光波長変換素子をそれと熱膨張率が近接した金属材料に
接着固定する技術が示されているが、このような技術を
上記ホルダーによる光波長変換素子の固定構造に適用し
ても、必ずしも満足な結果が得られるとは限らなかっ
た。
る構造において、このホルダーが銅等の金属からなる場
合は、環境温度変化が生じた際に、金属製ホルダーとの
熱膨張率の差により光波長変換素子に大きな応力が作用
して、その光波長変換素子が破壊したり、歪を生じる等
の問題が認められている。特開平3-223727号公報には、
光波長変換素子をそれと熱膨張率が近接した金属材料に
接着固定する技術が示されているが、このような技術を
上記ホルダーによる光波長変換素子の固定構造に適用し
ても、必ずしも満足な結果が得られるとは限らなかっ
た。
【０００７】そこで上記のホルダーを、光波長変換素子
と熱膨張率がほぼ等しいガラスから形成する試みもなさ
れているが、金属製ではないそのようなホルダーは熱伝
導性が低いので、それを前述の共振器内部に配設した場
合には温調精度が低下し、その結果、光波長変換装置の
性能変動を招く。
と熱膨張率がほぼ等しいガラスから形成する試みもなさ
れているが、金属製ではないそのようなホルダーは熱伝
導性が低いので、それを前述の共振器内部に配設した場
合には温調精度が低下し、その結果、光波長変換装置の
性能変動を招く。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、光波長変換素子をホルダーに確実に固定可能
で、環境温度変化による光波長変換素子の破壊や歪発生
を防止でき、その上、温調精度も高く保つことができる
光波長変換装置を提供することを目的とするものであ
る。
であり、光波長変換素子をホルダーに確実に固定可能
で、環境温度変化による光波長変換素子の破壊や歪発生
を防止でき、その上、温調精度も高く保つことができる
光波長変換装置を提供することを目的とするものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による光波長変換
装置は、前述したように非線形光学材料の結晶からな
り、そこに入射した基本波を波長変換する光波長変換素
子と、この光波長変換素子を接着固定するホルダーと、
上記光波長変換素子を含む部分を温度調節する手段とを
備えた光波長変換装置において、上記ホルダーとして金
属製のものが用いられ、光波長変換素子が、ホルダー材
料の金属の熱膨張率と最もかけ離れた熱膨張率を有する
結晶軸方向に対して垂直な面のみを介して該ホルダーに
接着固定されたことを特徴とするものである。
装置は、前述したように非線形光学材料の結晶からな
り、そこに入射した基本波を波長変換する光波長変換素
子と、この光波長変換素子を接着固定するホルダーと、
上記光波長変換素子を含む部分を温度調節する手段とを
備えた光波長変換装置において、上記ホルダーとして金
属製のものが用いられ、光波長変換素子が、ホルダー材
料の金属の熱膨張率と最もかけ離れた熱膨張率を有する
結晶軸方向に対して垂直な面のみを介して該ホルダーに
接着固定されたことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用および発明の効果】多くの場合、非線形光学材料
の熱膨張率は、その結晶軸毎に異なる値を示す。先に述
べた特開平3-223727号公報に示された技術をホルダーに
よる光波長変換素子の固定構造に適用したときに、満足
な結果が得られない場合もあるのは、この熱膨張率異方
性に対する考慮がなされていないためである。つまり、
ホルダー材料として、光波長変換素子と熱膨張率が近接
していると考えられる材料を選択使用しても、上記の熱
膨張率異方性に対する考慮が欠けていれば、ホルダーと
光波長変換素子との接着面内に含まれる方向については
両者の熱膨張率が互いにかけ離れているという状況が起
こり得る。そうなっていると、環境温度変化が生じた際
に、ホルダーとの熱膨張率の差により光波長変換素子に
大きな応力が作用し、光波長変換素子の破壊や歪発生を
招いてしまう。
の熱膨張率は、その結晶軸毎に異なる値を示す。先に述
べた特開平3-223727号公報に示された技術をホルダーに
よる光波長変換素子の固定構造に適用したときに、満足
な結果が得られない場合もあるのは、この熱膨張率異方
性に対する考慮がなされていないためである。つまり、
ホルダー材料として、光波長変換素子と熱膨張率が近接
していると考えられる材料を選択使用しても、上記の熱
膨張率異方性に対する考慮が欠けていれば、ホルダーと
光波長変換素子との接着面内に含まれる方向については
両者の熱膨張率が互いにかけ離れているという状況が起
こり得る。そうなっていると、環境温度変化が生じた際
に、ホルダーとの熱膨張率の差により光波長変換素子に
大きな応力が作用し、光波長変換素子の破壊や歪発生を
招いてしまう。
【００１１】それに対して本発明装置においては、上記
のように光波長変換素子を、ホルダー材料の金属の熱膨
張率と最もかけ離れた熱膨張率を有する結晶軸方向に対
して垂直な面のみを介して該ホルダーに接着固定したの
で、ホルダーと光波長変換素子との接着面内に含まれる
方向について両者の熱膨張率が互いに大きくかけ離れる
ことがなくなる。そうなっていれば、環境温度変化が生
じても、ホルダーとの熱膨張率の差により光波長変換素
子に大きな応力が作用することがなくなり、光波長変換
素子の破壊や歪発生を防止できる。
のように光波長変換素子を、ホルダー材料の金属の熱膨
張率と最もかけ離れた熱膨張率を有する結晶軸方向に対
して垂直な面のみを介して該ホルダーに接着固定したの
で、ホルダーと光波長変換素子との接着面内に含まれる
方向について両者の熱膨張率が互いに大きくかけ離れる
ことがなくなる。そうなっていれば、環境温度変化が生
じても、ホルダーとの熱膨張率の差により光波長変換素
子に大きな応力が作用することがなくなり、光波長変換
素子の破壊や歪発生を防止できる。
【００１２】また本発明装置においては、ホルダーが金
属から形成されているので、光波長変換素子を含む部分
を温度調節する手段と光波長変換素子との間の熱伝導も
良好となり、よって、高い温調精度を確保できるように
なる。
属から形成されているので、光波長変換素子を含む部分
を温度調節する手段と光波長変換素子との間の熱伝導も
良好となり、よって、高い温調精度を確保できるように
なる。
【００１３】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例による光波
長変換装置を示すものである。本実施例の光波長変換装
置は、レーザーダイオードポンピング固体レーザーに組
み込まれたものである。このレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザーは、ポンピング光としてのレーザービ
ーム10を発する半導体レーザー11と、発散光である上記
レーザービーム10を集束させる例えばロッドレンズから
なる集光レンズ12と、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピング
された固体レーザー媒質であるＹＶＯ４ 結晶（以下、
Ｎｄ：ＹＶＯ４ 結晶と称する）13と、このＮｄ：ＹＶ
Ｏ４ 結晶13の前方側（図中右方側）に配された共振器
ミラー14とからなる。そしてＮｄ：ＹＶＯ４ 結晶13と
共振器ミラー14との間には、非線形光学材料であるＫＴ
Ｐ（ＫＴｉＯＰＯ４）の結晶15が配されている。
詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例による光波
長変換装置を示すものである。本実施例の光波長変換装
置は、レーザーダイオードポンピング固体レーザーに組
み込まれたものである。このレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザーは、ポンピング光としてのレーザービ
ーム10を発する半導体レーザー11と、発散光である上記
レーザービーム10を集束させる例えばロッドレンズから
なる集光レンズ12と、ネオジウム（Ｎｄ）がドーピング
された固体レーザー媒質であるＹＶＯ４ 結晶（以下、
Ｎｄ：ＹＶＯ４ 結晶と称する）13と、このＮｄ：ＹＶ
Ｏ４ 結晶13の前方側（図中右方側）に配された共振器
ミラー14とからなる。そしてＮｄ：ＹＶＯ４ 結晶13と
共振器ミラー14との間には、非線形光学材料であるＫＴ
Ｐ（ＫＴｉＯＰＯ４）の結晶15が配されている。
【００１４】上記Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13、共振器ミラー
14およびＫＴＰ結晶15はそれぞれ、熱伝導性の高い銅か
らなる概略円板状のホルダー16、17および18を介して金
属製鏡筒19に固定されている。そして鏡筒19はペルチェ
素子20にマウントされ、このペルチェ素子20および図示
しない温調制御回路により、上記各要素13、14および15
が所定温度に温調される。
14およびＫＴＰ結晶15はそれぞれ、熱伝導性の高い銅か
らなる概略円板状のホルダー16、17および18を介して金
属製鏡筒19に固定されている。そして鏡筒19はペルチェ
素子20にマウントされ、このペルチェ素子20および図示
しない温調制御回路により、上記各要素13、14および15
が所定温度に温調される。
【００１５】半導体レーザー11としては、波長λ1 ＝80
9 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用いられてい
る。一方Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13は、上記レーザービーム
10によってネオジウム原子が励起されることにより、波
長λ2 ＝1064ｎｍのレーザービーム21を発する。このレ
ーザービーム21はＫＴＰ結晶15に入射して、波長λ3＝
λ2 ／２＝532 ｎｍの緑色の第２高調波22に変換され
る。
9 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用いられてい
る。一方Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13は、上記レーザービーム
10によってネオジウム原子が励起されることにより、波
長λ2 ＝1064ｎｍのレーザービーム21を発する。このレ
ーザービーム21はＫＴＰ結晶15に入射して、波長λ3＝
λ2 ／２＝532 ｎｍの緑色の第２高調波22に変換され
る。
【００１６】ここで、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13の後側端面
13ａおよび前側端面13ｂ、ＫＴＰ結晶15の後側端面15ａ
および前側端面15ｂ、そして共振器ミラー14の凹面とさ
れたミラー面14ａには、波長λ1 ＝809 ｎｍ、λ2 ＝10
64ｎｍおよびλ3 ＝532 ｎｍに対して下記の特性となる
コーティングが施されている。なおＡＲは無反射（透過
率99％以上）、ＨＲは高反射（反射率99.9％以上）を示
す。
13ａおよび前側端面13ｂ、ＫＴＰ結晶15の後側端面15ａ
および前側端面15ｂ、そして共振器ミラー14の凹面とさ
れたミラー面14ａには、波長λ1 ＝809 ｎｍ、λ2 ＝10
64ｎｍおよびλ3 ＝532 ｎｍに対して下記の特性となる
コーティングが施されている。なおＡＲは無反射（透過
率99％以上）、ＨＲは高反射（反射率99.9％以上）を示
す。
【００１７】 809 ｎｍ 1064ｎｍ 532 ｎｍ 端 面13ａ ＡＲ ＨＲ − 端 面13ｂ − ＡＲ ＨＲ 端 面15ａ − ＡＲ ＡＲ 端 面15ｂ − ＡＲ ＡＲ ミラー面14 − ＨＲ ＡＲ 上記のようなコーティングが施されているために、レー
ザービーム21はＮｄ：ＹＶＯ4 結晶13の端面13ａとミラ
ー面14ａとの間で共振する。このようにレーザービーム
21は共振している状態でＫＴＰ結晶15に入射するので、
そこに十分良好に吸収され、それにより効率良く第２高
調波22が発生する。またこの第２高調波22は直接的に、
あるいはＮｄ：ＹＶＯ4 結晶13の端面13ｂで反対方向に
反射して、共振器ミラー14を透過する。
ザービーム21はＮｄ：ＹＶＯ4 結晶13の端面13ａとミラ
ー面14ａとの間で共振する。このようにレーザービーム
21は共振している状態でＫＴＰ結晶15に入射するので、
そこに十分良好に吸収され、それにより効率良く第２高
調波22が発生する。またこの第２高調波22は直接的に、
あるいはＮｄ：ＹＶＯ4 結晶13の端面13ｂで反対方向に
反射して、共振器ミラー14を透過する。
【００１８】ここで本実施例では、直方体状にカットさ
れたＫＴＰ結晶15の結晶軸ａ、ｂおよびｃと、基本波で
あるレーザービーム21の入射方向の関係は、図３に示す
通りとされている。他方、ＫＴＰ結晶15を固定するホル
ダー18の材料である銅の熱膨張率α、ＫＴＰの結晶軸ａ
方向の熱膨張率αa 、結晶軸ｂ方向の熱膨張率αb およ
び結晶軸ｃ方向の熱膨張率αc は下記の通りである（単
位は×10-6／℃）。
れたＫＴＰ結晶15の結晶軸ａ、ｂおよびｃと、基本波で
あるレーザービーム21の入射方向の関係は、図３に示す
通りとされている。他方、ＫＴＰ結晶15を固定するホル
ダー18の材料である銅の熱膨張率α、ＫＴＰの結晶軸ａ
方向の熱膨張率αa 、結晶軸ｂ方向の熱膨張率αb およ
び結晶軸ｃ方向の熱膨張率αc は下記の通りである（単
位は×10-6／℃）。
【００１９】α＝16.7 αa ＝8.7 、αb ＝10.5、αc ＝−0.2 ホルダー18は図１に詳しく示す通り、ほぼ円板状の部材
に結晶挿入用切込み18ａと、互いに90°の角度をなす結
晶保持面18ｂおよび18ｃが形成されてなるものである。
このホルダー18に対してＫＴＰ結晶15は、銅の熱膨張率
αと最もかけ離れた熱膨張率αc を有する結晶軸ｃ方向
に対して垂直な端面15ｃを、結晶保持面18ｃに接着する
ことのみによって固定されている。もう１つの結晶保持
面18ｂとＫＴＰ結晶端面15ｄは、単に密着しているだけ
である。なおこの接着は例えば公知の樹脂を用いてなさ
れ、両面15ｃおよび18ｃ間には接着層25が形成される。
に結晶挿入用切込み18ａと、互いに90°の角度をなす結
晶保持面18ｂおよび18ｃが形成されてなるものである。
このホルダー18に対してＫＴＰ結晶15は、銅の熱膨張率
αと最もかけ離れた熱膨張率αc を有する結晶軸ｃ方向
に対して垂直な端面15ｃを、結晶保持面18ｃに接着する
ことのみによって固定されている。もう１つの結晶保持
面18ｂとＫＴＰ結晶端面15ｄは、単に密着しているだけ
である。なおこの接着は例えば公知の樹脂を用いてなさ
れ、両面15ｃおよび18ｃ間には接着層25が形成される。
【００２０】ＫＴＰ結晶15が上記のようにしてホルダー
18に接着されていれば、それら両者の接着面内に含まれ
る方向について両者の熱膨張率が互いに大きくかけ離れ
ることがなくなる。つまり、この接着面内に含まれる任
意の方向に関するＫＴＰ結晶15の熱膨張率は、αc の成
分を含むことはなく、αa 〜αb の値を取ることになる
から、それは銅の熱膨張率αに近接したものとなる。こ
のようになっていれば、環境温度変化が生じても、ホル
ダー18との熱膨張率の差によりＫＴＰ結晶15に大きな応
力が作用することがなくなり、ＫＴＰ結晶15の破壊や歪
発生を防止可能となる。
18に接着されていれば、それら両者の接着面内に含まれ
る方向について両者の熱膨張率が互いに大きくかけ離れ
ることがなくなる。つまり、この接着面内に含まれる任
意の方向に関するＫＴＰ結晶15の熱膨張率は、αc の成
分を含むことはなく、αa 〜αb の値を取ることになる
から、それは銅の熱膨張率αに近接したものとなる。こ
のようになっていれば、環境温度変化が生じても、ホル
ダー18との熱膨張率の差によりＫＴＰ結晶15に大きな応
力が作用することがなくなり、ＫＴＰ結晶15の破壊や歪
発生を防止可能となる。
【００２１】またこの実施例装置においては、ホルダー
18が熱伝導性の高い銅から形成されているので、ＫＴＰ
結晶15を含む部分を温度調節するペルチェ素子20とＫＴ
Ｐ結晶15との間の熱伝導も良好となり、よって、高い温
調精度を確保できるようになる。
18が熱伝導性の高い銅から形成されているので、ＫＴＰ
結晶15を含む部分を温度調節するペルチェ素子20とＫＴ
Ｐ結晶15との間の熱伝導も良好となり、よって、高い温
調精度を確保できるようになる。
【００２２】本発明による効果を確認するため、上記の
ようにＫＴＰ結晶15を接着固定したホルダー18を−20〜
60℃の範囲で温度を変化させる保存温度サイクルにか
け、その後のＫＴＰ結晶15の状態を調べたが、クラック
や歪の発生は見られなかった。
ようにＫＴＰ結晶15を接着固定したホルダー18を−20〜
60℃の範囲で温度を変化させる保存温度サイクルにか
け、その後のＫＴＰ結晶15の状態を調べたが、クラック
や歪の発生は見られなかった。
【００２３】それに対して、図４に示すようにＫＴＰ結
晶15をその２つの端面15ｃおよび15ｄでホルダー18に接
着した比較例１としてのサンプルを作成し、それを上記
と同じ保存温度サイクルにかけた。その場合、保存温度
サイクルをかけた後のＫＴＰ結晶15には、クラックと歪
の発生が確認された。
晶15をその２つの端面15ｃおよび15ｄでホルダー18に接
着した比較例１としてのサンプルを作成し、それを上記
と同じ保存温度サイクルにかけた。その場合、保存温度
サイクルをかけた後のＫＴＰ結晶15には、クラックと歪
の発生が確認された。
【００２４】次に、図５〜７を参照して本発明の第２実
施例について説明する。なおこれらの図において、図１
〜３中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、そ
れらについての重複した説明は省略する。図５に示され
るようにこの第２実施例の装置は、第１実施例の装置と
比較すると、Ｎｄ：ＹＶＯ４ 結晶13の代わりにＮｄ：
ＹＡＧ結晶33が、またＫＴＰ結晶15の代わりにＫＮ（Ｋ
ＮｂＯ３）結晶35が用いられている点が本質的に異な
る。
施例について説明する。なおこれらの図において、図１
〜３中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、そ
れらについての重複した説明は省略する。図５に示され
るようにこの第２実施例の装置は、第１実施例の装置と
比較すると、Ｎｄ：ＹＶＯ４ 結晶13の代わりにＮｄ：
ＹＡＧ結晶33が、またＫＴＰ結晶15の代わりにＫＮ（Ｋ
ＮｂＯ３）結晶35が用いられている点が本質的に異な
る。
【００２５】Ｎｄ：ＹＡＧ結晶33もネオジウム（Ｎｄ）
がドーピングされた固体レーザー媒質であり、半導体レ
ーザー11から発せられた波長λ1 ＝808 ｎｍのレーザー
ビーム10によってネオジウム原子が励起されることによ
り、波長λ2 ＝946 ｎｍのレーザービーム31を発する。
このレーザービーム31は非線形光学材料であるＫＮ結晶
35に入射して、波長λ3 ＝λ2 ／２＝473 ｎｍの青色の
第２高調波32に変換される。
がドーピングされた固体レーザー媒質であり、半導体レ
ーザー11から発せられた波長λ1 ＝808 ｎｍのレーザー
ビーム10によってネオジウム原子が励起されることによ
り、波長λ2 ＝946 ｎｍのレーザービーム31を発する。
このレーザービーム31は非線形光学材料であるＫＮ結晶
35に入射して、波長λ3 ＝λ2 ／２＝473 ｎｍの青色の
第２高調波32に変換される。
【００２６】ここで本実施例では、直方体状にカットさ
れたＫＮ結晶35の結晶軸ａ、ｂおよびｃと、基本波であ
るレーザービーム31の入射方向の関係は、図６に示す通
りとされている。他方、ＫＮ結晶35を固定するホルダー
18の材料である銅の熱膨張率α、ＫＮの結晶軸ａ方向の
熱膨張率αa 、結晶軸ｂ方向の熱膨張率αb および結晶
軸ｃ方向の熱膨張率αc は下記の通りである（単位は×
10-6／℃）。
れたＫＮ結晶35の結晶軸ａ、ｂおよびｃと、基本波であ
るレーザービーム31の入射方向の関係は、図６に示す通
りとされている。他方、ＫＮ結晶35を固定するホルダー
18の材料である銅の熱膨張率α、ＫＮの結晶軸ａ方向の
熱膨張率αa 、結晶軸ｂ方向の熱膨張率αb および結晶
軸ｃ方向の熱膨張率αc は下記の通りである（単位は×
10-6／℃）。
【００２７】α＝16.7 αa ＝5.0 、αb ＝14.0、αc ＝0.5 本実施例においても、ホルダー18に対してＫＮ結晶35
は、銅の熱膨張率αと最もかけ離れた熱膨張率αc を有
する結晶軸ｃ方向に対して垂直な端面35ｃを、結晶保持
面18ｃに接着することのみによって固定されている。し
たがってこの場合も、ＫＮ結晶35とホルダー18の接着面
内に含まれる方向について両者の熱膨張率が互いに大き
くかけ離れることがなくなる。そこで、環境温度変化が
生じても、ホルダー18との熱膨張率の差によりＫＮ結晶
35に大きな応力が作用することがなくなり、ＫＮ結晶35
の破壊や歪発生を防止可能となる。
は、銅の熱膨張率αと最もかけ離れた熱膨張率αc を有
する結晶軸ｃ方向に対して垂直な端面35ｃを、結晶保持
面18ｃに接着することのみによって固定されている。し
たがってこの場合も、ＫＮ結晶35とホルダー18の接着面
内に含まれる方向について両者の熱膨張率が互いに大き
くかけ離れることがなくなる。そこで、環境温度変化が
生じても、ホルダー18との熱膨張率の差によりＫＮ結晶
35に大きな応力が作用することがなくなり、ＫＮ結晶35
の破壊や歪発生を防止可能となる。
【００２８】またこの実施例装置においては、ホルダー
18が熱伝導性の高い銅から形成されているので、ＫＮ結
晶35を含む部分を温度調節するペルチェ素子20とＫＮ結
晶35との間の熱伝導も良好となり、よって、高い温調精
度を確保できるようになる。
18が熱伝導性の高い銅から形成されているので、ＫＮ結
晶35を含む部分を温度調節するペルチェ素子20とＫＮ結
晶35との間の熱伝導も良好となり、よって、高い温調精
度を確保できるようになる。
【００２９】本発明による効果を確認するため、上記Ｋ
Ｎ結晶35を接着固定したホルダー18を−20〜60℃の範囲
で温度を変化させる前述の保存温度サイクルにかけ、そ
の後のＫＮ結晶35の状態を調べたが、クラックや歪の発
生は見られなかった。
Ｎ結晶35を接着固定したホルダー18を−20〜60℃の範囲
で温度を変化させる前述の保存温度サイクルにかけ、そ
の後のＫＮ結晶35の状態を調べたが、クラックや歪の発
生は見られなかった。
【００３０】それに対して、図８に示すようにＫＮ結晶
35をその２つの端面35ｃおよび35ｄでホルダー18に接着
した比較例２としてのサンプルを作成し、それを上記と
同じ保存温度サイクルにかけた。その場合、保存温度サ
イクルをかけた後のＫＮ結晶35には、クラックと歪の発
生が確認された。
35をその２つの端面35ｃおよび35ｄでホルダー18に接着
した比較例２としてのサンプルを作成し、それを上記と
同じ保存温度サイクルにかけた。その場合、保存温度サ
イクルをかけた後のＫＮ結晶35には、クラックと歪の発
生が確認された。
【００３１】以上、第２高調波を発生させるレーザーダ
イオードポンピング固体レーザーに本発明を適用した実
施例について説明したが、本発明はその他、和周波や差
周波等を発生させる光波長変換装置に対しても同様に適
用可能である。また勿論ながら、非線形光学材料および
ホルダー材料も、以上説明した以外のものが適宜使用可
能である。
イオードポンピング固体レーザーに本発明を適用した実
施例について説明したが、本発明はその他、和周波や差
周波等を発生させる光波長変換装置に対しても同様に適
用可能である。また勿論ながら、非線形光学材料および
ホルダー材料も、以上説明した以外のものが適宜使用可
能である。
【図１】本発明の第１実施例装置の要部を示す斜視図
【図２】上記第１実施例装置の全体構成を示す概略側面
図
図
【図３】上記第１実施例装置における光波長変換素子の
結晶軸と基本波入射方向との関係を示す説明図
結晶軸と基本波入射方向との関係を示す説明図
【図４】本発明に対する比較例としての光波長変換素子
のホルダーへの取付け構造を示す正面図
のホルダーへの取付け構造を示す正面図
【図５】本発明の第２実施例装置の全体構成を示す概略
側面図
側面図
【図６】上記第２実施例装置における光波長変換素子の
結晶軸と基本波入射方向との関係を示す説明図
結晶軸と基本波入射方向との関係を示す説明図
【図７】上記第２実施例装置の要部を示す正面図
【図８】本発明に対する比較例としての光波長変換素子
のホルダーへの取付け構造を示す正面図
のホルダーへの取付け構造を示す正面図
10 レーザービーム（ポンピング光） 11 半導体レーザー 13 Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶 14 共振器ミラー 15 ＫＴＰ結晶 15ｃ ＫＴＰ結晶の端面（ホルダーへの接着面） 18 光波長変換素子のホルダー 18ｂ、18ｃ ホルダーの結晶保持面 19 鏡筒 20 ペルチェ素子 21、31 レーザービーム（基本波） 22、32 第２高調波 25 接着層 33 Ｎｄ：ＹＡＧ結晶 35 ＫＮ結晶 35ｃ ＫＮ結晶の端面（ホルダーへの接着面）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/39 H01S 3/108 - 3/109 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (2)
- 【請求項１】 非線形光学材料の結晶からなり、そこに
入射した基本波を波長変換する光波長変換素子と、 この光波長変換素子を接着固定するホルダーと、 前記光波長変換素子を含む部分を温度調節する手段とを
備えた光波長変換装置において、 前記ホルダーが金属から形成され、 前記光波長変換素子が、前記金属の熱膨張率と最もかけ
離れた熱膨張率を有する結晶軸方向に対して垂直な面の
みを介して前記ホルダーに接着固定されていることを特
徴とする光波長変換装置。 - 【請求項２】 前記光波長変換素子が、ＫＴｉＯＰＯ４
結晶もしくはＫＮｂＯ３結晶からなるものであることを
特徴とする請求項１記載の光波長変換装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084493A JP3221586B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 光波長変換装置 |
| US08/233,932 US5381430A (en) | 1993-04-27 | 1994-04-28 | Optical wavelength converting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10084493A JP3221586B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 光波長変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308553A JPH06308553A (ja) | 1994-11-04 |
| JP3221586B2 true JP3221586B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=14284632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10084493A Expired - Lifetime JP3221586B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 光波長変換装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5381430A (ja) |
| JP (1) | JP3221586B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5253258A (en) * | 1991-10-17 | 1993-10-12 | Intellectual Property Development Associates Of Connecticut, Inc. | Optically encoded phase matched second harmonic generation device and self frequency doubling laser material using semiconductor microcrystallite doped glasses |
| JP3222288B2 (ja) * | 1993-11-05 | 2001-10-22 | 富士写真フイルム株式会社 | 光波長変換装置 |
| JP3378103B2 (ja) * | 1994-12-28 | 2003-02-17 | 富士写真フイルム株式会社 | レーザーダイオード励起固体レーザー |
| US6142650A (en) | 1997-07-10 | 2000-11-07 | Brown; David C. | Laser flashlight |
| JP3508611B2 (ja) * | 1999-03-30 | 2004-03-22 | ウシオ電機株式会社 | 結晶保持装置 |
| JP2004295088A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-10-21 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子 |
| JP2004317566A (ja) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Orc Mfg Co Ltd | レーザ装置及びレーザ波長変換装置 |
| US7218653B2 (en) * | 2003-11-27 | 2007-05-15 | Mitsubishi Materials Corporation | Wavelength conversion method and wavelength conversion element |
| US7791739B2 (en) * | 2004-04-20 | 2010-09-07 | Lockheed Martin Corporation | System and method to enable eye-safe laser ultrasound detection |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4730335A (en) * | 1986-06-26 | 1988-03-08 | Amoco Corporation | Solid state laser and method of making |
| US4731795A (en) * | 1986-06-26 | 1988-03-15 | Amoco Corporation | Solid state laser |
| US5150376A (en) * | 1989-12-20 | 1992-09-22 | Matsushita Electric Indutrial Co., Ltd. | Laser source |
| JPH04171779A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-18 | Hoya Corp | 半導体レーザ励起固体ブルーレーザ装置 |
| US5170409A (en) * | 1991-05-09 | 1992-12-08 | Coherent, Inc. | Laser resonator assembly |
| US5265115A (en) * | 1991-08-30 | 1993-11-23 | Hoya Corporation | Solid-state laser device having a feedback loop |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP10084493A patent/JP3221586B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-28 US US08/233,932 patent/US5381430A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5381430A (en) | 1995-01-10 |
| JPH06308553A (ja) | 1994-11-04 |
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|---|---|---|---|
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