JP3222288B2 - 光波長変換装置 - Google Patents
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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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- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザービームを短波
長化する光波長変換装置に関するものであり、特に詳細
には、波長変換波の出力変動を防止するようにした光波
長変換装置に関するものである。
長化する光波長変換装置に関するものであり、特に詳細
には、波長変換波の出力変動を防止するようにした光波
長変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば特開昭62-189783 号公報に示され
るように、ネオジウムなどの希土類が添加された固体レ
ーザー結晶を半導体レーザー等によってポンピングする
固体レーザー装置が公知となっている。この種の固体レ
ーザー装置においては、より短波長のレーザービームを
得るために、その共振器内に非線形光学材料の結晶を配
置して、固体レーザービームを第２高調波等に波長変換
することも広く行なわれている。
るように、ネオジウムなどの希土類が添加された固体レ
ーザー結晶を半導体レーザー等によってポンピングする
固体レーザー装置が公知となっている。この種の固体レ
ーザー装置においては、より短波長のレーザービームを
得るために、その共振器内に非線形光学材料の結晶を配
置して、固体レーザービームを第２高調波等に波長変換
することも広く行なわれている。
【０００３】上述のようにして基本波を波長変換する光
波長変換装置においては、第２高調波等の波長変換波
は、非線形光学材料から基本波入射側およびそれと反対
側に出射する。そこで従来は、非線形光学材料に対して
基本波光源側に配される素子、すなわち上記の固体レー
ザー結晶等の光通過端面に波長変換波を反射させるコー
トを施して、波長変換効率の向上を図っていた。つまり
そのような構成においては、非線形光学材料から基本波
入射側に出射した波長変換波が上記コートで反射して折
り返し、非線形光学材料から基本波入射側と反対側に出
射した波長変換波と合成されて、高強度の波長変換波が
出力されるようになる。
波長変換装置においては、第２高調波等の波長変換波
は、非線形光学材料から基本波入射側およびそれと反対
側に出射する。そこで従来は、非線形光学材料に対して
基本波光源側に配される素子、すなわち上記の固体レー
ザー結晶等の光通過端面に波長変換波を反射させるコー
トを施して、波長変換効率の向上を図っていた。つまり
そのような構成においては、非線形光学材料から基本波
入射側に出射した波長変換波が上記コートで反射して折
り返し、非線形光学材料から基本波入射側と反対側に出
射した波長変換波と合成されて、高強度の波長変換波が
出力されるようになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
にして波長変換効率の向上を図る構成においては、基本
波波長が何らかの理由により変化すると、非線形光学材
料から互いに反対方向に出射した２通りの波長変換波の
位相差が変化し、それらの干渉により、合成後の波長変
換波の出力が大きく変動することがある。場合によって
は、それにより波長変換波出力がほとんど無くなること
もあり、そのようなときは、いわゆるＡＰＣ（automati
c power control ）をかけても波長変換波の出力変動を
補正しきれない。
にして波長変換効率の向上を図る構成においては、基本
波波長が何らかの理由により変化すると、非線形光学材
料から互いに反対方向に出射した２通りの波長変換波の
位相差が変化し、それらの干渉により、合成後の波長変
換波の出力が大きく変動することがある。場合によって
は、それにより波長変換波出力がほとんど無くなること
もあり、そのようなときは、いわゆるＡＰＣ（automati
c power control ）をかけても波長変換波の出力変動を
補正しきれない。
【０００５】なお、固体レーザー結晶として複屈折率性
を有する結晶が用いられる場合、従来のようにその端面
に波長変換波に対する高反射コートを施して波長変換波
を非線形光学材料側に戻すようにすると、波長変換波が
その中で常光線と異常光線に分離して位相差を生じるこ
とを避けるため、この高反射コートは非線形光学材料に
近い方の結晶端面に施す必要がある。そのような構成に
おいては、基本波波長が変化したときの波長変換波の出
力変動が特に大きい。
を有する結晶が用いられる場合、従来のようにその端面
に波長変換波に対する高反射コートを施して波長変換波
を非線形光学材料側に戻すようにすると、波長変換波が
その中で常光線と異常光線に分離して位相差を生じるこ
とを避けるため、この高反射コートは非線形光学材料に
近い方の結晶端面に施す必要がある。そのような構成に
おいては、基本波波長が変化したときの波長変換波の出
力変動が特に大きい。
【０００６】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、基本波波長が変動しても、波長変換波の出力が
大きく変動することのない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、基本波波長が変動しても、波長変換波の出力が
大きく変動することのない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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の光波
長変換装置は、請求項１に記載のように、基本波光源か
ら発せられた基本波が往復する共振器内に非線形光学材
料を配置して該基本波を波長変換する光波長変換装置に
おいて、前記非線形光学材料から互いに反対方向に出射
した２通りの波長変換波のうちの一方のみを吸収するフ
ィルターと、残る他方の波長変換波を分岐する手段と、
分岐された波長変換波の出力を検出する手段と、この検
出される出力が一定値になるように前記基本波光源の駆
動を制御する手段とが設けられたことを特徴とするもの
である。
長変換装置は、請求項１に記載のように、基本波光源か
ら発せられた基本波が往復する共振器内に非線形光学材
料を配置して該基本波を波長変換する光波長変換装置に
おいて、前記非線形光学材料から互いに反対方向に出射
した２通りの波長変換波のうちの一方のみを吸収するフ
ィルターと、残る他方の波長変換波を分岐する手段と、
分岐された波長変換波の出力を検出する手段と、この検
出される出力が一定値になるように前記基本波光源の駆
動を制御する手段とが設けられたことを特徴とするもの
である。
【０００８】また本発明による第２の光波長変換装置
は、請求項２に記載のように、上記フィルターと非線形
光学材料との間に配された素子の光通過端面に、波長変
換波に対する反射防止コートが施されていることを特徴
とするものである。
は、請求項２に記載のように、上記フィルターと非線形
光学材料との間に配された素子の光通過端面に、波長変
換波に対する反射防止コートが施されていることを特徴
とするものである。
【０００９】一方、本発明による第３の光波長変換装置
は、請求項３に記載のように、基本波光源から発せられ
た基本波が往復する共振器内に非線形光学材料を配置し
て該基本波を波長変換する光波長変換装置において、前
記前記非線形光学材料から互いに反対方向に出射した２
通りの波長変換波のうちの一方のみを反射させて、前記
非線形光学材料に戻らない光路を辿らせる反射光学素子
と、残る他方の波長変換波を分岐する手段と、分岐され
た波長変換波の出力を検出する手段と、この検出される
出力が一定値になるように前記基本波光源の駆動を制御
する手段とが設けられたことを特徴とするものである。
は、請求項３に記載のように、基本波光源から発せられ
た基本波が往復する共振器内に非線形光学材料を配置し
て該基本波を波長変換する光波長変換装置において、前
記前記非線形光学材料から互いに反対方向に出射した２
通りの波長変換波のうちの一方のみを反射させて、前記
非線形光学材料に戻らない光路を辿らせる反射光学素子
と、残る他方の波長変換波を分岐する手段と、分岐され
た波長変換波の出力を検出する手段と、この検出される
出力が一定値になるように前記基本波光源の駆動を制御
する手段とが設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】また本発明による第４の光波長変換装置
は、請求項４に記載のように、上記反射光学素子と非線
形光学材料との間に配された素子の光通過端面に、波長
変換波に対する反射防止コートが施されていることを特
徴とするものである。なお、この第４および第３の光波
長変換装置において、上記反射光学素子としては、共振
器内に配置されて、基本波を透過させる一方波長変換波
を反射させるダイクロイックミラーや、同様に共振器内
に配置されて、基本波を透過させる一方波長変換波を反
射させるコートが施されたブリュースタ板等を好適に用
いることができる。
は、請求項４に記載のように、上記反射光学素子と非線
形光学材料との間に配された素子の光通過端面に、波長
変換波に対する反射防止コートが施されていることを特
徴とするものである。なお、この第４および第３の光波
長変換装置において、上記反射光学素子としては、共振
器内に配置されて、基本波を透過させる一方波長変換波
を反射させるダイクロイックミラーや、同様に共振器内
に配置されて、基本波を透過させる一方波長変換波を反
射させるコートが施されたブリュースタ板等を好適に用
いることができる。
【００１１】
【作用および発明の効果】上記構成を有する本発明の第
１の光波長変換装置において、非線形光学材料から互い
に反対方向に出射した２通りの波長変換波のうちの一方
はフィルターに吸収されるので、光路を折り返して戻る
ことがない。したがって、この波長変換波と、それとは
反対側に出射した波長変換波とが合成されることはない
ので、基本波波長が変化しても、前述した干渉によって
波長変換波の出力が大きく変動することがなくなる。そ
の上、吸収されない（つまり使用に供される）方の波長
変換波を分岐し、その分岐された波長変換波の出力を検
出して、この検出される出力が一定値になるように基本
波光源の駆動を制御しているから、使用に供される波長
変換波の出力変動をさらに確実に抑えることができる。
１の光波長変換装置において、非線形光学材料から互い
に反対方向に出射した２通りの波長変換波のうちの一方
はフィルターに吸収されるので、光路を折り返して戻る
ことがない。したがって、この波長変換波と、それとは
反対側に出射した波長変換波とが合成されることはない
ので、基本波波長が変化しても、前述した干渉によって
波長変換波の出力が大きく変動することがなくなる。そ
の上、吸収されない（つまり使用に供される）方の波長
変換波を分岐し、その分岐された波長変換波の出力を検
出して、この検出される出力が一定値になるように基本
波光源の駆動を制御しているから、使用に供される波長
変換波の出力変動をさらに確実に抑えることができる。
【００１２】ここで、上記の作用を果たすフィルターが
設けられていても、それと非線形光学材料との間に固体
レーザー結晶等の素子が配されている場合は、その素子
の光通過端面で波長変換波が反射し、光路を折り返して
戻る可能性がある。そこで、本発明の第２の光波長変換
装置におけるように、上記固体レーザー結晶等の素子の
光通過端面に波長変換波に対する反射防止コートを施し
ておけば、波長変換波がこの素子端面で反射して戻るこ
とがなくなるから、この場合も波長変換波の出力変動を
確実に防止可能となる。
設けられていても、それと非線形光学材料との間に固体
レーザー結晶等の素子が配されている場合は、その素子
の光通過端面で波長変換波が反射し、光路を折り返して
戻る可能性がある。そこで、本発明の第２の光波長変換
装置におけるように、上記固体レーザー結晶等の素子の
光通過端面に波長変換波に対する反射防止コートを施し
ておけば、波長変換波がこの素子端面で反射して戻るこ
とがなくなるから、この場合も波長変換波の出力変動を
確実に防止可能となる。
【００１３】一方、上記構成を有する本発明の第３の光
波長変換装置において、非線形光学材料から互いに反対
方向に出射した２通りの波長変換波のうちの一方は反射
光学素子で反射し、光路を折り返して非線形光学材料側
に戻ることがない。したがって本装置においても、この
波長変換波と、それとは反対側に出射した波長変換波と
が合成されることはないので、基本波波長が変化して
も、前述した干渉によって波長変換波の出力が大きく変
動することがなくなる。その上、ここでも、反射しない
（つまり使用に供される）方の波長変換波を分岐し、そ
の分岐された波長変換波の出力を検出して、この検出さ
れる出力が一定値になるように基本波光源の駆動を制御
しているから、使用に供される波長変換波の出力変動を
さらに確実に抑えることができる。
波長変換装置において、非線形光学材料から互いに反対
方向に出射した２通りの波長変換波のうちの一方は反射
光学素子で反射し、光路を折り返して非線形光学材料側
に戻ることがない。したがって本装置においても、この
波長変換波と、それとは反対側に出射した波長変換波と
が合成されることはないので、基本波波長が変化して
も、前述した干渉によって波長変換波の出力が大きく変
動することがなくなる。その上、ここでも、反射しない
（つまり使用に供される）方の波長変換波を分岐し、そ
の分岐された波長変換波の出力を検出して、この検出さ
れる出力が一定値になるように基本波光源の駆動を制御
しているから、使用に供される波長変換波の出力変動を
さらに確実に抑えることができる。
【００１４】また、上記の作用を果たす反射光学素子が
設けられていても、それと非線形光学材料との間に固体
レーザー結晶等の素子が配されている場合は、その素子
の光通過端面で波長変換波が反射し、光路を折り返して
戻る可能性がある。そこで、本発明の第４の光波長変換
装置におけるように、上記固体レーザー結晶等の素子の
光通過端面に波長変換波に対する反射防止コートを施し
ておけば、波長変換波がこの素子端面で反射して戻るこ
とがなくなるから、この場合も波長変換波の出力変動を
確実に防止可能となる。
設けられていても、それと非線形光学材料との間に固体
レーザー結晶等の素子が配されている場合は、その素子
の光通過端面で波長変換波が反射し、光路を折り返して
戻る可能性がある。そこで、本発明の第４の光波長変換
装置におけるように、上記固体レーザー結晶等の素子の
光通過端面に波長変換波に対する反射防止コートを施し
ておけば、波長変換波がこの素子端面で反射して戻るこ
とがなくなるから、この場合も波長変換波の出力変動を
確実に防止可能となる。
【００１５】
【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１は、本発明の第１実施例による光
波長変換装置を示すものである。この光波長変換装置は
一例として、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（フェーズドアレ
イレーザー）11と、発散光である上記レーザービーム10
を平行光化するコリメーターレンズ12Ａと、平行光化し
たレーザービーム10を集束させる集光レンズ12Ｂ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：ＹＶＯ4 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。
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例による光
波長変換装置を示すものである。この光波長変換装置は
一例として、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（フェーズドアレ
イレーザー）11と、発散光である上記レーザービーム10
を平行光化するコリメーターレンズ12Ａと、平行光化し
たレーザービーム10を集束させる集光レンズ12Ｂ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：ＹＶＯ4 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。
【００１６】そして上記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ＫＴＰ結晶
15が配されている。また、集光レンズ12ＢとＮｄ：ＹＶ
Ｏ4 結晶13との間には、後述する特性を有するフィルタ
ー16が挿入されている。
ミラー14との間には、非線形光学材料であるＫＴＰ結晶
15が配されている。また、集光レンズ12ＢとＮｄ：ＹＶ
Ｏ4 結晶13との間には、後述する特性を有するフィルタ
ー16が挿入されている。
【００１７】以上述べた各要素は、共通の筐体（図示せ
ず）にマウントされて一体化されている。なおフェーズ
ドアレイレーザー11およびＫＴＰ結晶15は、図示しない
ペルチェ素子と温調回路により、所定温度に温調され
る。
ず）にマウントされて一体化されている。なおフェーズ
ドアレイレーザー11およびＫＴＰ結晶15は、図示しない
ペルチェ素子と温調回路により、所定温度に温調され
る。
【００１８】フェーズドアレイレーザー11としては、波
長λ1 ＝808 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用
いられている。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の第２高調波に変換される。
この際ＫＴＰ結晶15からは、前方側つまり共振器ミラー
14側に第２高調波22Ａが、後方側つまり半導体レーザー
11側に第２高調波22Ｂが出射する。
長λ1 ＝808 ｎｍのレーザービーム10を発するものが用
いられている。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の第２高調波に変換される。
この際ＫＴＰ結晶15からは、前方側つまり共振器ミラー
14側に第２高調波22Ａが、後方側つまり半導体レーザー
11側に第２高調波22Ｂが出射する。
【００１９】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 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝10
64ｎｍ、λ3 ＝532 ｎｍに対してそれぞれ下記の特性と
なるコートが施されている。なおＡＲは無反射（透過率
90％以上）、ＨＲは高反射（反射率99％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 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝10
64ｎｍ、λ3 ＝532 ｎｍに対してそれぞれ下記の特性と
なるコートが施されている。なおＡＲは無反射（透過率
90％以上）、ＨＲは高反射（反射率99％以上）を示す。
【００２０】 端面13ａ 端面13ｂ 端面15ａ 端面15ｂ ミラー面14ａ 808ｎｍ ＡＲ − − − − 1064ｎｍ ＨＲ ＡＲ ＡＲ ＡＲ ＨＲ 532ｎｍ ＡＲ ＡＲ ＡＲ ＡＲ ＡＲ 上記のようなコートが施されているため、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
振して高強度状態でＫＴＰ結晶15に入射するので、効率
良く第２高調波22Ａ、22Ｂが発生する。前方側に出射し
た第２高調波22Ａは共振器ミラー14のミラー面14ａを透
過して、この共振器ミラー14から出射する。
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
振して高強度状態でＫＴＰ結晶15に入射するので、効率
良く第２高調波22Ａ、22Ｂが発生する。前方側に出射し
た第２高調波22Ａは共振器ミラー14のミラー面14ａを透
過して、この共振器ミラー14から出射する。
【００２１】一方、前述したフィルター16は、ポンピン
グ光である波長808 ｎｍのレーザービーム10は良好に透
過させ、波長532 ｎｍの第２高調波22Ｂは良好に吸収す
る特性のものである。そしてＮｄ：ＹＶＯ4 結晶13の後
側端面13ａおよび前側端面13ｂには上述の通りのコート
が施されているから、ＫＴＰ結晶15から後方に出射した
第２高調波22Ｂはこれらの端面13ａおよび13ｂを良好に
透過した後、フィルター16に吸収される。そこで、この
第２高調波22Ｂが反射して前方側に折り返すことがない
から、それとＫＴＰ結晶15から前方に出射した第２高調
波22Ａとが合成されることはない。したがって、基本波
であるレーザービーム21の波長が変化しても、第２高調
波22Ｂとの干渉によって第２高調波22Ａの出力が大きく
変動することはない。
グ光である波長808 ｎｍのレーザービーム10は良好に透
過させ、波長532 ｎｍの第２高調波22Ｂは良好に吸収す
る特性のものである。そしてＮｄ：ＹＶＯ4 結晶13の後
側端面13ａおよび前側端面13ｂには上述の通りのコート
が施されているから、ＫＴＰ結晶15から後方に出射した
第２高調波22Ｂはこれらの端面13ａおよび13ｂを良好に
透過した後、フィルター16に吸収される。そこで、この
第２高調波22Ｂが反射して前方側に折り返すことがない
から、それとＫＴＰ結晶15から前方に出射した第２高調
波22Ａとが合成されることはない。したがって、基本波
であるレーザービーム21の波長が変化しても、第２高調
波22Ｂとの干渉によって第２高調波22Ａの出力が大きく
変動することはない。
【００２２】なお本装置においては、共振器ミラー14か
ら出射した第２高調波22Ａの一部がビームスプリッタ33
によって分岐され、集光レンズ34で集光された後、光検
出器35によって検出される。そしてこの光検出器35が出
力する光量検出信号ＳがＡＰＣ（automatic power cont
rol ）回路36に入力され、半導体レーザー11の駆動電流
Ｉがこの光量検出信号Ｓに基づいて制御されて、第２高
調波22Ａの出力一定化が図られる。
ら出射した第２高調波22Ａの一部がビームスプリッタ33
によって分岐され、集光レンズ34で集光された後、光検
出器35によって検出される。そしてこの光検出器35が出
力する光量検出信号ＳがＡＰＣ（automatic power cont
rol ）回路36に入力され、半導体レーザー11の駆動電流
Ｉがこの光量検出信号Ｓに基づいて制御されて、第２高
調波22Ａの出力一定化が図られる。
【００２３】このような構成においては、上記の干渉に
より第２高調波22Ａの出力がほとんど無くなる程度まで
大きく変動すると、半導体レーザー駆動電流Ｉを上限値
に設定しても第２高調波22Ａの出力を一定化することは
不可能となる。しかし、上述のようにして第２高調波22
Ａの出力変動を防止すれば、半導体レーザー駆動電流Ｉ
の制御幅も小さくなり、安定した出力の第２高調波22Ａ
が得られるようになる。
より第２高調波22Ａの出力がほとんど無くなる程度まで
大きく変動すると、半導体レーザー駆動電流Ｉを上限値
に設定しても第２高調波22Ａの出力を一定化することは
不可能となる。しかし、上述のようにして第２高調波22
Ａの出力変動を防止すれば、半導体レーザー駆動電流Ｉ
の制御幅も小さくなり、安定した出力の第２高調波22Ａ
が得られるようになる。
【００２４】図２は、このレーザーダイオードポンピン
グ固体レーザーにおいて、半導体レーザー11の駆動電流
Ｉを変化させたときの第２高調波22Ａの出力変化の様子
を示すものである。この駆動電流Ｉが変化すると、それ
につれて基本波であるレーザービーム21の波長が変化す
るが、そのようになっても、図示される通り、第２高調
波22Ａの出力Ｐが大きく変動することはない。
グ固体レーザーにおいて、半導体レーザー11の駆動電流
Ｉを変化させたときの第２高調波22Ａの出力変化の様子
を示すものである。この駆動電流Ｉが変化すると、それ
につれて基本波であるレーザービーム21の波長が変化す
るが、そのようになっても、図示される通り、第２高調
波22Ａの出力Ｐが大きく変動することはない。
【００２５】それに対して、図１の構成からフィルター
16を除き、かつＮｄ：ＹＶＯ4 結晶端面13ｂに第２高調
波波長λ3 ＝532 ｎｍに対するＨＲコートを施して、第
２高調波22Ｂを前方側に折り返すようにした従来の構成
において、同様の実験を行なった結果を図９に示す。図
示されるようにこの場合は、半導体レーザー11の駆動電
流Ｉが変化すると、第２高調波22Ａの出力Ｐが大きく変
動することがある。これは、折り返された第２高調波22
Ｂが第２高調波22Ａと干渉するためである。
16を除き、かつＮｄ：ＹＶＯ4 結晶端面13ｂに第２高調
波波長λ3 ＝532 ｎｍに対するＨＲコートを施して、第
２高調波22Ｂを前方側に折り返すようにした従来の構成
において、同様の実験を行なった結果を図９に示す。図
示されるようにこの場合は、半導体レーザー11の駆動電
流Ｉが変化すると、第２高調波22Ａの出力Ｐが大きく変
動することがある。これは、折り返された第２高調波22
Ｂが第２高調波22Ａと干渉するためである。
【００２６】なおレーザー共振器内には、発振モードを
単一縦モード化するためのブリュースタ板、エタロン、
ツイストモード化するためのλ／４板等が適宜配設され
ていてもよく、本発明はそのような構成においても上述
と同様の効果を奏するものである。この点は、後に説明
する他の実施例においても同様である。
単一縦モード化するためのブリュースタ板、エタロン、
ツイストモード化するためのλ／４板等が適宜配設され
ていてもよく、本発明はそのような構成においても上述
と同様の効果を奏するものである。この点は、後に説明
する他の実施例においても同様である。
【００２７】次に図３を参照して、本発明の第２実施例
について説明する。なおこの図３において、図１中のも
のと同じ要素について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（以下、同様）。
について説明する。なおこの図３において、図１中のも
のと同じ要素について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（以下、同様）。
【００２８】この第２実施例の装置は、第１実施例の装
置とはフィルター16の配設位置が異なるものであり、本
実施例においてフィルター16は、入射光学系の中つまり
コリメーターレンズ12Ａと集光レンズ12Ｂとの間に配設
されている。この構成においても、ＫＴＰ結晶15から後
方側に出射した第２高調波22Ｂがフィルター16に吸収さ
れ、第１実施例と同様の効果が得られる。
置とはフィルター16の配設位置が異なるものであり、本
実施例においてフィルター16は、入射光学系の中つまり
コリメーターレンズ12Ａと集光レンズ12Ｂとの間に配設
されている。この構成においても、ＫＴＰ結晶15から後
方側に出射した第２高調波22Ｂがフィルター16に吸収さ
れ、第１実施例と同様の効果が得られる。
【００２９】次に図４を参照して、本発明の第３実施例
について説明する。この第３実施例の装置も、第１実施
例の装置とはフィルター16の配設位置が異なるものであ
り、本実施例においてフィルター16は、半導体レーザー
11とコリメーターレンズ12Ａとの間に配設されている。
この構成においても、ＫＴＰ結晶15から後方側に出射し
た第２高調波22Ｂがフィルター16に吸収され、第１およ
び２実施例と同様の効果が得られる。
について説明する。この第３実施例の装置も、第１実施
例の装置とはフィルター16の配設位置が異なるものであ
り、本実施例においてフィルター16は、半導体レーザー
11とコリメーターレンズ12Ａとの間に配設されている。
この構成においても、ＫＴＰ結晶15から後方側に出射し
た第２高調波22Ｂがフィルター16に吸収され、第１およ
び２実施例と同様の効果が得られる。
【００３０】次に図５を参照して、本発明の第４実施例
について説明する。この第４実施例装置においては、第
１〜３実施例で用いられたコリメーターレンズ12Ａおよ
び集光レンズ12Ｂに代えて、フィルター機能付き入射光
学系20が用いられている。このフィルター機能付き入射
光学系20は、例えば屈折率分布型レンズ等からなり、ポ
ンピング光であるレーザービーム10に対する集光作用は
上記コリメーターレンズ12Ａおよび集光レンズ12Ｂによ
る集光作用と基本的に同じものであるが、それに加え
て、例えばレンズ材質に吸収材料を分散させることによ
り、第１〜３実施例で用いられたフィルター16と同じフ
ィルター機能が付与されたものである。
について説明する。この第４実施例装置においては、第
１〜３実施例で用いられたコリメーターレンズ12Ａおよ
び集光レンズ12Ｂに代えて、フィルター機能付き入射光
学系20が用いられている。このフィルター機能付き入射
光学系20は、例えば屈折率分布型レンズ等からなり、ポ
ンピング光であるレーザービーム10に対する集光作用は
上記コリメーターレンズ12Ａおよび集光レンズ12Ｂによ
る集光作用と基本的に同じものであるが、それに加え
て、例えばレンズ材質に吸収材料を分散させることによ
り、第１〜３実施例で用いられたフィルター16と同じフ
ィルター機能が付与されたものである。
【００３１】この構成においても、ＫＴＰ結晶15から後
方側に出射した第２高調波22Ｂがフィルター機能付き入
射光学系20に吸収され、第１〜３実施例と同様の効果が
得られる。
方側に出射した第２高調波22Ｂがフィルター機能付き入
射光学系20に吸収され、第１〜３実施例と同様の効果が
得られる。
【００３２】次に図６を参照して、本発明の第５実施例
について説明する。この第５実施例装置においては、第
１〜４実施例におけるのとは反対に、ＫＴＰ結晶15から
後方側に出射した第２高調波22Ｂが共振器外に取り出さ
れるようになっている。
について説明する。この第５実施例装置においては、第
１〜４実施例におけるのとは反対に、ＫＴＰ結晶15から
後方側に出射した第２高調波22Ｂが共振器外に取り出さ
れるようになっている。
【００３３】すなわち、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13と集光レ
ンズ12Ｂとの間には、共振器ミラー14とともに固体レー
ザー共振器を構成する共振器ミラー30が配され、この固
体レーザー共振器内にはダイクロイックミラー31が配さ
れている。共振器ミラー30の凹面とされたミラー面30
ａ、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13の後側端面13ａおよび前側端
面13ｂ、そしてダイクロイックミラー31のミラー面31ａ
には、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝1064ｎｍ、λ3 ＝53
2 ｎｍに対してそれぞれ下記の特性となるコートが施さ
れている。なおここでもＡＲは無反射、ＨＲは高反射を
示す。また、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のミラー面14ａには、第
１実施例と同様のコートが施されている。
ンズ12Ｂとの間には、共振器ミラー14とともに固体レー
ザー共振器を構成する共振器ミラー30が配され、この固
体レーザー共振器内にはダイクロイックミラー31が配さ
れている。共振器ミラー30の凹面とされたミラー面30
ａ、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13の後側端面13ａおよび前側端
面13ｂ、そしてダイクロイックミラー31のミラー面31ａ
には、波長λ1 ＝808 ｎｍ、λ2 ＝1064ｎｍ、λ3 ＝53
2 ｎｍに対してそれぞれ下記の特性となるコートが施さ
れている。なおここでもＡＲは無反射、ＨＲは高反射を
示す。また、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のミラー面14ａには、第
１実施例と同様のコートが施されている。
【００３４】 ミラー面30ａ 端面13ａ 端面13ｂ ミラー面31ａ 808ｎｍ ＡＲ ＡＲ − − 1064ｎｍ ＨＲ ＡＲ ＡＲ ＨＲ 532ｎｍ − − − ＡＲ 上記のようなコートが施されているため、レーザービー
ム21はダイクロイックミラー31のミラー面31ａで反射し
て光路を曲げ、共振器ミラー30のミラー面30ａと共振器
ミラー14のミラー面14ａとの間で共振する。このように
レーザービーム21は、共振して高強度状態でＫＴＰ結晶
15に入射するので、効率良く第２高調波22Ａ、22Ｂが発
生する。後方側に出射した第２高調波22Ｂはダイクロイ
ックミラー31のミラー面31ａを透過して、このダイクロ
イックミラー31から上方に出射する。
ム21はダイクロイックミラー31のミラー面31ａで反射し
て光路を曲げ、共振器ミラー30のミラー面30ａと共振器
ミラー14のミラー面14ａとの間で共振する。このように
レーザービーム21は、共振して高強度状態でＫＴＰ結晶
15に入射するので、効率良く第２高調波22Ａ、22Ｂが発
生する。後方側に出射した第２高調波22Ｂはダイクロイ
ックミラー31のミラー面31ａを透過して、このダイクロ
イックミラー31から上方に出射する。
【００３５】一方、前方側に出射した第２高調波22Ａは
共振器ミラー14のミラー面14ａを透過して、この共振器
ミラー14から出射する。共振器ミラー14の外側にはフィ
ルター32が配設されており、共振器ミラー14から出射し
た第２高調波22Ａはこのフィルター32に吸収される。そ
こで、この第２高調波22Ａが反射して後方側に折り返す
ことがないから、それとＫＴＰ結晶15から後方に出射し
た第２高調波22Ｂとが合成されることはない。したがっ
て、基本波であるレーザービーム21の波長が変化して
も、第２高調波22Ａとの干渉によって第２高調波22Ｂの
出力が大きく変動することはない。
共振器ミラー14のミラー面14ａを透過して、この共振器
ミラー14から出射する。共振器ミラー14の外側にはフィ
ルター32が配設されており、共振器ミラー14から出射し
た第２高調波22Ａはこのフィルター32に吸収される。そ
こで、この第２高調波22Ａが反射して後方側に折り返す
ことがないから、それとＫＴＰ結晶15から後方に出射し
た第２高調波22Ｂとが合成されることはない。したがっ
て、基本波であるレーザービーム21の波長が変化して
も、第２高調波22Ａとの干渉によって第２高調波22Ｂの
出力が大きく変動することはない。
【００３６】なお本装置においては、ダイクロイックミ
ラー31から出射した第２高調波22Ｂの一部がビームスプ
リッタ33によって分岐され、集光レンズ34で集光された
後、光検出器35によって検出される。そしてこの光検出
器35が出力する光量検出信号ＳがＡＰＣ回路36に入力さ
れ、半導体レーザー11の駆動電流Ｉがこの光量検出信号
Ｓに基づいて制御されて、第２高調波22Ｂの出力一定化
が図られる。
ラー31から出射した第２高調波22Ｂの一部がビームスプ
リッタ33によって分岐され、集光レンズ34で集光された
後、光検出器35によって検出される。そしてこの光検出
器35が出力する光量検出信号ＳがＡＰＣ回路36に入力さ
れ、半導体レーザー11の駆動電流Ｉがこの光量検出信号
Ｓに基づいて制御されて、第２高調波22Ｂの出力一定化
が図られる。
【００３７】このような構成においても、第１実施例装
置と同様、上記の干渉により第２高調波22Ｂの出力がほ
とんど無くなる程度まで大きく変動すると、半導体レー
ザー駆動電流Ｉを上限値に設定しても第２高調波22Ｂの
出力を一定化することは不可能となる。しかし、上述の
ようにして第２高調波22Ｂの出力変動を防止すれば、半
導体レーザー駆動電流Ｉの制御幅も小さくなり、安定し
た出力の第２高調波22Ｂが得られるようになる。
置と同様、上記の干渉により第２高調波22Ｂの出力がほ
とんど無くなる程度まで大きく変動すると、半導体レー
ザー駆動電流Ｉを上限値に設定しても第２高調波22Ｂの
出力を一定化することは不可能となる。しかし、上述の
ようにして第２高調波22Ｂの出力変動を防止すれば、半
導体レーザー駆動電流Ｉの制御幅も小さくなり、安定し
た出力の第２高調波22Ｂが得られるようになる。
【００３８】次に図７を参照して、本発明の第６実施例
について説明する。この第６実施例装置は、図１に示し
た第１実施例装置と比べると、フィルター16に代えてダ
イクロイックミラー40が設けられている点のみが異なる
ものである。このダイクロイックミラー40は、ポンピン
グ光である波長808 ｎｍのレーザービーム10は良好に透
過させ、波長532 ｎｍの第２高調波22Ｂは良好に反射す
る特性のもので、共振器軸に対して所定の角度傾けて配
置されている。
について説明する。この第６実施例装置は、図１に示し
た第１実施例装置と比べると、フィルター16に代えてダ
イクロイックミラー40が設けられている点のみが異なる
ものである。このダイクロイックミラー40は、ポンピン
グ光である波長808 ｎｍのレーザービーム10は良好に透
過させ、波長532 ｎｍの第２高調波22Ｂは良好に反射す
る特性のもので、共振器軸に対して所定の角度傾けて配
置されている。
【００３９】そこで、ＫＴＰ結晶15から後方に出射した
第２高調波22Ｂは、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13の端面13ａお
よび13ｂを良好に透過した後、ダイクロイックミラー40
において共振器軸外に反射する。よってこの場合も、第
２高調波22ＢがＫＴＰ結晶15に再入射するように折り返
すことがなく、それとＫＴＰ結晶15から前方に出射した
第２高調波22Ａとが合成されることはない。したがっ
て、基本波であるレーザービーム21の波長が変化して
も、第２高調波22Ｂとの干渉によって第２高調波22Ａの
出力が大きく変動することはない。
第２高調波22Ｂは、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶13の端面13ａお
よび13ｂを良好に透過した後、ダイクロイックミラー40
において共振器軸外に反射する。よってこの場合も、第
２高調波22ＢがＫＴＰ結晶15に再入射するように折り返
すことがなく、それとＫＴＰ結晶15から前方に出射した
第２高調波22Ａとが合成されることはない。したがっ
て、基本波であるレーザービーム21の波長が変化して
も、第２高調波22Ｂとの干渉によって第２高調波22Ａの
出力が大きく変動することはない。
【００４０】次に図８を参照して、本発明の第７実施例
について説明する。この第７実施例装置は、上記の第６
実施例装置と比べると、第２高調波22Ｂを反射させるダ
イクロイックミラーの配置位置および特性が異なるもの
である。すなわち本実施例においては、Ｎｄ：ＹＶＯ4
結晶13とＫＴＰ結晶15との間にダイクロイックミラー41
が挿入されている。このダイクロイックミラー41は、波
長1064ｎｍのレーザービーム21は良好に透過させ、波長
532 ｎｍの第２高調波22Ｂは良好に反射する特性のもの
で、共振器軸に対して所定の角度傾けて配置されてい
る。
について説明する。この第７実施例装置は、上記の第６
実施例装置と比べると、第２高調波22Ｂを反射させるダ
イクロイックミラーの配置位置および特性が異なるもの
である。すなわち本実施例においては、Ｎｄ：ＹＶＯ4
結晶13とＫＴＰ結晶15との間にダイクロイックミラー41
が挿入されている。このダイクロイックミラー41は、波
長1064ｎｍのレーザービーム21は良好に透過させ、波長
532 ｎｍの第２高調波22Ｂは良好に反射する特性のもの
で、共振器軸に対して所定の角度傾けて配置されてい
る。
【００４１】そこでこの場合も、ＫＴＰ結晶15から後方
に出射した第２高調波22Ｂは、ダイクロイックミラー41
において共振器軸から外れた方向に反射し、第６実施例
におけるのと同様の効果が得られる。なお上記ダイクロ
イックミラー41は、ブリュースタ板に波長532 ｎｍの光
を反射するコートを施したものに置き換えられてもよ
い。
に出射した第２高調波22Ｂは、ダイクロイックミラー41
において共振器軸から外れた方向に反射し、第６実施例
におけるのと同様の効果が得られる。なお上記ダイクロ
イックミラー41は、ブリュースタ板に波長532 ｎｍの光
を反射するコートを施したものに置き換えられてもよ
い。
【００４２】本装置においても、第１実施例装置と同様
のＡＰＣ回路36による制御がかけられて、第２高調波22
Ａの出力一定化が図られる。この構成においても、上述
のようにして第２高調波22Ａの出力変動を防止すれば、
半導体レーザー駆動電流Ｉの制御幅も小さくなり、安定
した出力の第２高調波22Ａが得られるようになる。
のＡＰＣ回路36による制御がかけられて、第２高調波22
Ａの出力一定化が図られる。この構成においても、上述
のようにして第２高調波22Ａの出力変動を防止すれば、
半導体レーザー駆動電流Ｉの制御幅も小さくなり、安定
した出力の第２高調波22Ａが得られるようになる。
【００４３】以上、非線形光学材料としてＫＴＰ結晶を
用いて第２高調波を発生させる実施例について説明した
が、本発明はＫＴＰ結晶以外の非線形光学材料を用いる
光波長変換装置に対しても、また第２高調波以外の第３
高調波、和周波、差周波等を発生させる光波長変換装置
に対しても適用可能であることは勿論である。
用いて第２高調波を発生させる実施例について説明した
が、本発明はＫＴＰ結晶以外の非線形光学材料を用いる
光波長変換装置に対しても、また第２高調波以外の第３
高調波、和周波、差周波等を発生させる光波長変換装置
に対しても適用可能であることは勿論である。
【００４４】さらに本発明は、上述のＮｄ：ＹＶＯ4 結
晶以外のレーザー媒質を用いるレーザー装置にも、ま
た、レーザーダイオードポンピング固体レーザー以外の
レーザー装置にも適用可能である。
晶以外のレーザー媒質を用いるレーザー装置にも、ま
た、レーザーダイオードポンピング固体レーザー以外の
レーザー装置にも適用可能である。
【００４５】なお、固体レーザー結晶として複屈折率性
を有する結晶が用いられる場合は、従来のようにその端
面に波長変換波に対する高反射コートを施すと、先に述
べた通り、基本波波長が変化したときの波長変換波の出
力変動が特に大きい。したがって本発明は、そのような
固体レーザー結晶が用いられる固体レーザーに適用され
れば、特に効果的である。
を有する結晶が用いられる場合は、従来のようにその端
面に波長変換波に対する高反射コートを施すと、先に述
べた通り、基本波波長が変化したときの波長変換波の出
力変動が特に大きい。したがって本発明は、そのような
固体レーザー結晶が用いられる固体レーザーに適用され
れば、特に効果的である。
【図１】本発明の第１実施例による光波長変換装置が組
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
【図２】上記レーザーダイオードポンピング固体レーザ
ーにおける半導体レーザー駆動電流と第２高調波出力と
の関係を示すグラフ
ーにおける半導体レーザー駆動電流と第２高調波出力と
の関係を示すグラフ
【図３】本発明の第２実施例による光波長変換装置が組
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
【図４】本発明の第３実施例による光波長変換装置が組
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
【図５】本発明の第４実施例による光波長変換装置が組
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
【図６】本発明の第５実施例による光波長変換装置が組
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
【図７】本発明の第６実施例による光波長変換装置が組
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
【図８】本発明の第７実施例による光波長変換装置が組
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
み込まれたレーザーダイオードポンピング固体レーザー
を示す概略側面図
【図９】従来の光波長変換装置が組み込まれたレーザー
ダイオードポンピング固体レーザーにおける半導体レー
ザー駆動電流と第２高調波出力との関係を示すグラフ
ダイオードポンピング固体レーザーにおける半導体レー
ザー駆動電流と第２高調波出力との関係を示すグラフ
10 レーザービーム（ポンピング光） 11 半導体レーザー 12Ａ コリメーターレンズ 12Ｂ、34 集光レンズ 13 Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶 13ａ、13ｂ Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶の端面 14、30 共振器ミラー 14ａ、30ａ 共振器ミラーのミラー面 15 ＫＴＰ結晶 15ａ、15ｂ ＫＴＰ結晶の端面 16、32 フィルター 20 フィルター機能付き入射光学系 21 レーザービーム（固体レーザービーム） 22Ａ、22Ｂ 第２高調波 31、40、41 ダイクロイックミラー 33 ビームスプリッタ 35 光検出器 36 ＡＰＣ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/37 - 1/39 H01S 3/108 - 3/109 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (6)
- 【請求項１】 基本波光源から発せられた基本波が往復
する共振器内に非線形光学材料を配置して該基本波を波
長変換する光波長変換装置において、 前記非線形光学材料から互いに反対方向に出射した２通
りの波長変換波のうちの一方のみを吸収するフィルター
と、 残る他方の波長変換波を分岐する手段と、 分岐された波長変換波の出力を検出する手段と、 この検出される出力が一定値になるように前記基本波光
源の駆動を制御する手段とが設けられていることを特徴
とする光波長変換装置。 - 【請求項２】 前記フィルターと非線形光学材料との間
に配された素子の光通過端面に、前記波長変換波に対す
る反射防止コートが施されていることを特徴とする請求
項１記載の光波長変換装置。 - 【請求項３】 基本波光源から発せられた基本波が往復
する共振器内に非線形光学材料を配置して該基本波を波
長変換する光波長変換装置において、 前記前記非線形光学材料から互いに反対方向に出射した
２通りの波長変換波のうちの一方のみを反射させて、前
記非線形光学材料に戻らない光路を辿らせる反射光学素
子と、 残る他方の波長変換波を分岐する手段と、 分岐された波長変換波の出力を検出する手段と、 この検出される出力が一定値になるように前記基本波光
源の駆動を制御する手段とが設けられていることを特徴
とする光波長変換装置。 - 【請求項４】 前記反射光学素子と非線形光学材料との
間に配された素子の光通過端面に、前記波長変換波に対
する反射防止コートが施されていることを特徴とする請
求項３記載の光波長変換装置。 - 【請求項５】 前記反射光学素子が、前記共振器内に配
置されて、基本波を透過させる一方、波長変換波を反射
させるダイクロイックミラーであることを特徴とする請
求項３または４記載の光波長変換装置。 - 【請求項６】 前記反射光学素子が、前記共振器内に配
置されて、基本波を透過させる一方、波長変換波を反射
させるコートが施されたブリュースタ板であることを特
徴とする請求項３または４記載の光波長変換装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27652593A JP3222288B2 (ja) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | 光波長変換装置 |
| US08/323,884 US5636232A (en) | 1993-11-05 | 1994-10-17 | Optical wavelength converter |
Applications Claiming Priority (1)
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