JP3322724B2 - 光パラメトリック発振器 - Google Patents
光パラメトリック発振器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光パラメトリック効果
を利用した光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）に関す
る。
を利用した光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な光パラメトリック発振器
の構成を図１４（ａ）に示す。同図より、従来の光パラ
メトリック発振器は、直方体に加工された非線形光学結
晶１００を共振器ミラー１０１，１０２間に配置し、こ
の非線形光学結晶１００に励起光を入射して発振させて
いた。
の構成を図１４（ａ）に示す。同図より、従来の光パラ
メトリック発振器は、直方体に加工された非線形光学結
晶１００を共振器ミラー１０１，１０２間に配置し、こ
の非線形光学結晶１００に励起光を入射して発振させて
いた。
【０００３】ところで、従来の光パラメトリック発振器
では、非線形光学結晶１００を回転させて波長変換を行
う場合、図１４（ｂ）に示すように共振器ミラー１０
１，１０２間を往復しているシグナル光及びアイドラー
光の一部が結晶端面でフレネル反射を起こし、シグナル
光等の損失が生じるといった問題があった。
では、非線形光学結晶１００を回転させて波長変換を行
う場合、図１４（ｂ）に示すように共振器ミラー１０
１，１０２間を往復しているシグナル光及びアイドラー
光の一部が結晶端面でフレネル反射を起こし、シグナル
光等の損失が生じるといった問題があった。
【０００４】この結晶端面でのフレネル反射損失を軽減
させるために、従来の光パラメトリック発振器では、端
面に無反射コーティングを施したり、屈折率が結晶のも
のに近い値を持つ液体中（位相整合溶液）に非線形光学
結晶１００を入れるなどの工夫を行っていた。
させるために、従来の光パラメトリック発振器では、端
面に無反射コーティングを施したり、屈折率が結晶のも
のに近い値を持つ液体中（位相整合溶液）に非線形光学
結晶１００を入れるなどの工夫を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光パラ
メトリック発振器は一般に発振波長範囲が広く、例えば
ＢＢＯ（β相ホウ酸バリウム，β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）結晶
を用いた光パラメトリック発振器では、３５４．７ｎｍ
で励起した場合の発振波長は４００ｎｍ〜２６００ｎｍ
である。このため、この領域すべてに有効な無反射コー
ティングを行うことは非常に難しい。さらにコーティン
グの層数が増えると、レーザー損傷を受け易くなる。
メトリック発振器は一般に発振波長範囲が広く、例えば
ＢＢＯ（β相ホウ酸バリウム，β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）結晶
を用いた光パラメトリック発振器では、３５４．７ｎｍ
で励起した場合の発振波長は４００ｎｍ〜２６００ｎｍ
である。このため、この領域すべてに有効な無反射コー
ティングを行うことは非常に難しい。さらにコーティン
グの層数が増えると、レーザー損傷を受け易くなる。
【０００６】また、非線形光学結晶の屈折率に近い溶液
を得ることは概して難しいため、位相整合溶液に非線形
光学結晶を入れても十分にフレネル反射損失を軽減させ
ることはできなかった。さらに溶液によって非線形光学
結晶が何らかの反応を受け、結晶が劣化することもあっ
た。また溶液が励起波長や発振波長で光を吸収する特性
を持っていることもあった。
を得ることは概して難しいため、位相整合溶液に非線形
光学結晶を入れても十分にフレネル反射損失を軽減させ
ることはできなかった。さらに溶液によって非線形光学
結晶が何らかの反応を受け、結晶が劣化することもあっ
た。また溶液が励起波長や発振波長で光を吸収する特性
を持っていることもあった。
【０００７】このように、従来の光パラメトリック発振
器では、上記の方法を用いても結晶端面でのフレネル反
射による損失を完全になくすことはできなかった。
器では、上記の方法を用いても結晶端面でのフレネル反
射による損失を完全になくすことはできなかった。
【０００８】本発明は、結晶端面でのフレネル反射を防
止して、効率良くレーザー発振させる光パラメトリック
発振器を提供することを目的とする。
止して、効率良くレーザー発振させる光パラメトリック
発振器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光パラメトリック発振器は、対向する菱形
の２面と長方形の４面で囲まれた略直方体の形状を有
し、長方形の４面の内、対向する２面が端面である非線
形光学結晶と、非線形光学結晶の２つの端面の外側に配
置され共振器を構成する一対の反射鏡と、非線形光学結
晶の端面でない長方形の２面を貫通し、反射鏡で反射し
た発振光の光軸に垂直で、且つ非線形光学結晶の菱形の
２面と平行な軸を中心に、非線形光学結晶を回転させて
発振波長を調整する第１の駆動装置と、非線形光学結晶
の菱形の２面を貫通する法線を軸として非線形光学結晶
を第１の駆動装置による回転に応じて回転させて、非線
形光学結晶の端面に入射する発振光の光軸とこの端面の
法線との角度がブリュースタ角となるように制御する第
２の駆動装置と、を備えることを特徴とする。
に、本発明の光パラメトリック発振器は、対向する菱形
の２面と長方形の４面で囲まれた略直方体の形状を有
し、長方形の４面の内、対向する２面が端面である非線
形光学結晶と、非線形光学結晶の２つの端面の外側に配
置され共振器を構成する一対の反射鏡と、非線形光学結
晶の端面でない長方形の２面を貫通し、反射鏡で反射し
た発振光の光軸に垂直で、且つ非線形光学結晶の菱形の
２面と平行な軸を中心に、非線形光学結晶を回転させて
発振波長を調整する第１の駆動装置と、非線形光学結晶
の菱形の２面を貫通する法線を軸として非線形光学結晶
を第１の駆動装置による回転に応じて回転させて、非線
形光学結晶の端面に入射する発振光の光軸とこの端面の
法線との角度がブリュースタ角となるように制御する第
２の駆動装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の光パラメトリック発振器によれば、発
振光は、第１の駆動装置の駆動による非線形光学結晶の
回転により、波長が変化させられると共に、第１の駆動
装置による非線形光学結晶の回転に応じた第２の駆動装
置の駆動による非線形光学結晶の回転により、非線形光
学結晶の端面の法線と発振光の光軸との角度がブリュー
スタ角になるように非線形光学結晶の端面に入射する。
振光は、第１の駆動装置の駆動による非線形光学結晶の
回転により、波長が変化させられると共に、第１の駆動
装置による非線形光学結晶の回転に応じた第２の駆動装
置の駆動による非線形光学結晶の回転により、非線形光
学結晶の端面の法線と発振光の光軸との角度がブリュー
スタ角になるように非線形光学結晶の端面に入射する。
【００１１】ここで、発振光が媒質Ｉから媒質ＩＩに入
射する際に、発振光の光軸と入射面の法線とが、 ξB ＝９０°−ｔａｎ-1（ｎI ／ｎII） …… ｎI ：媒質Ｉの屈折率，ｎII：媒質ＩＩの屈折率 を満たす角度ξB であるときに、ブリュースタ角である
という。図１２に示すように、発振光の光軸と入射面の
法線との角度がブリュースタ角であれば、ｐ偏光の光が
非線形光学結晶の端面で反射する反射率はほぼ０％とな
る。
射する際に、発振光の光軸と入射面の法線とが、 ξB ＝９０°−ｔａｎ-1（ｎI ／ｎII） …… ｎI ：媒質Ｉの屈折率，ｎII：媒質ＩＩの屈折率 を満たす角度ξB であるときに、ブリュースタ角である
という。図１２に示すように、発振光の光軸と入射面の
法線との角度がブリュースタ角であれば、ｐ偏光の光が
非線形光学結晶の端面で反射する反射率はほぼ０％とな
る。
【００１２】発振光は反射鏡間の一本の光路を往復して
いるので、図１３に示すように、発振光が非線形光学結
晶に入射して屈折する角度（入射角θ1 、屈折角θ2 ）
と逆の角度（出射角θ2 、屈折角θ1 ）で発振光は非線
形光学結晶から出射する。
いるので、図１３に示すように、発振光が非線形光学結
晶に入射して屈折する角度（入射角θ1 、屈折角θ2 ）
と逆の角度（出射角θ2 、屈折角θ1 ）で発振光は非線
形光学結晶から出射する。
【００１３】ここで、非線形光学結晶に入射する発振光
の入射角θ1 がブリュースタ角であれば、非線形光学結
晶から出射する発振光の出射角θ2 もブリュースタ角と
なる。これは、次の式から導ける。
の入射角θ1 がブリュースタ角であれば、非線形光学結
晶から出射する発振光の出射角θ2 もブリュースタ角と
なる。これは、次の式から導ける。
【００１４】発振光の入射角θ1 と出射角θ2 とは、反
射鏡と非線形光学結晶の間の媒質（空気）の屈折率をｎ
1 、非線形光学結晶の屈折率をｎ2 とすると、 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 の関係がある。この式を変形すると、 ｎ2 ／ｎ1 ＝ｓｉｎθ1 ／ｓｉｎθ2 …… が得られる。また、角度θ1 がブリュースタ角であるの
で、式より、 θ1 ＝９０°−ｔａｎ-1（ｎ1 ／ｎ2 ） …… となる。式から、 ｔａｎ-1（ｎ1 ／ｎ2 ）＝９０°−θ1 となる。この式の両辺のｔａｎをとると、 ｎ1 ／ｎ2 ＝ｔａｎ（９０°−θ1 ） ＝ｓｉｎ（９０°−θ1 ）／ｃｏｓ（９０°−θ1 ） ＝ｃｏｓθ1 ／ｓｉｎθ1 ＝１／ｔａｎθ1 が得られる。分子と分母を逆にして、 ｔａｎθ1 ＝ｎ2 ／ｎ1 …… となり、この式から、 θ1 ＝ｔａｎ-1（ｎ2 ／ｎ1 ） …… が得られる。
射鏡と非線形光学結晶の間の媒質（空気）の屈折率をｎ
1 、非線形光学結晶の屈折率をｎ2 とすると、 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 の関係がある。この式を変形すると、 ｎ2 ／ｎ1 ＝ｓｉｎθ1 ／ｓｉｎθ2 …… が得られる。また、角度θ1 がブリュースタ角であるの
で、式より、 θ1 ＝９０°−ｔａｎ-1（ｎ1 ／ｎ2 ） …… となる。式から、 ｔａｎ-1（ｎ1 ／ｎ2 ）＝９０°−θ1 となる。この式の両辺のｔａｎをとると、 ｎ1 ／ｎ2 ＝ｔａｎ（９０°−θ1 ） ＝ｓｉｎ（９０°−θ1 ）／ｃｏｓ（９０°−θ1 ） ＝ｃｏｓθ1 ／ｓｉｎθ1 ＝１／ｔａｎθ1 が得られる。分子と分母を逆にして、 ｔａｎθ1 ＝ｎ2 ／ｎ1 …… となり、この式から、 θ1 ＝ｔａｎ-1（ｎ2 ／ｎ1 ） …… が得られる。
【００１５】式の左辺と式の右辺が共通するので、 ｓｉｎθ1 ／ｓｉｎθ2 ＝ｔａｎθ1 ＝ｓｉｎθ1 ／ｃｏｓθ1 となる。したがって、 ｓｉｎθ2 ＝ｃｏｓθ1 が得られる。この式を変形して、 ｓｉｎθ2 ＝ｓｉｎ（９０°−θ1 ） θ2 ＝９０°−θ1 となる。この式に式を代入して、 θ2 ＝９０°−ｔａｎ-1（ｎ2 ／ｎ1 ） …… が得られる。式は式と同じである。よって、端面か
ら出射する発振光の光軸とこの端面の法線との角度θ2
が、ブリュースタ角であることが導き出せた。
ら出射する発振光の光軸とこの端面の法線との角度θ2
が、ブリュースタ角であることが導き出せた。
【００１６】このように、非線形光学結晶の両端面に入
射する発振光の光軸とこの端面の法線との角度θ1 がブ
リュースタ角になるように端面が加工されていれば、こ
れらの端面から出射する発振光の光軸とこの端面の法線
との角度θ2 もブリュースタ角となる。
射する発振光の光軸とこの端面の法線との角度θ1 がブ
リュースタ角になるように端面が加工されていれば、こ
れらの端面から出射する発振光の光軸とこの端面の法線
との角度θ2 もブリュースタ角となる。
【００１７】一対の反射鏡を発振光が一往復する間に、
端面での発振光の入出射は計４回あるが、いずれもブリ
ュースタ角を満たす角度で入出射するので、端面での反
射率はほぼ０％となる。このため、発振効率が大幅に向
上する。
端面での発振光の入出射は計４回あるが、いずれもブリ
ュースタ角を満たす角度で入出射するので、端面での反
射率はほぼ０％となる。このため、発振効率が大幅に向
上する。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。図１は本実施例に係る光パラメトリ
ック発振器の構成を示す斜視図である。また、図２
（ａ）は本実施例に係る光パラメトリック発振器の構成
を示す上面図、図２（ｂ）は本実施例に係る光パラメト
リック発振器の構成を示す正面図である。図１および図
２（ａ）（ｂ）より、本実施例の光パラメトリック発振
器は、２つの端面を斜めに加工した非線形光学結晶であ
るＢＢＯ（β相ホウ酸バリウム，β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）結
晶１０と、ＢＢＯ結晶１０の端面１０ａ，１０ｂの外側
に配置され、共振器を構成する反射鏡２０，２１とを備
えている。さらに、結晶回転軸（θROT ）を中心にＢＢ
Ｏ結晶１０を左右に回転させるアクチュエーター３０
と、結晶あおり軸（δ）を中心にＢＢＯ結晶１０を上下
に回転させるアクチュエーター４０とを備えている。
参照して説明する。図１は本実施例に係る光パラメトリ
ック発振器の構成を示す斜視図である。また、図２
（ａ）は本実施例に係る光パラメトリック発振器の構成
を示す上面図、図２（ｂ）は本実施例に係る光パラメト
リック発振器の構成を示す正面図である。図１および図
２（ａ）（ｂ）より、本実施例の光パラメトリック発振
器は、２つの端面を斜めに加工した非線形光学結晶であ
るＢＢＯ（β相ホウ酸バリウム，β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）結
晶１０と、ＢＢＯ結晶１０の端面１０ａ，１０ｂの外側
に配置され、共振器を構成する反射鏡２０，２１とを備
えている。さらに、結晶回転軸（θROT ）を中心にＢＢ
Ｏ結晶１０を左右に回転させるアクチュエーター３０
と、結晶あおり軸（δ）を中心にＢＢＯ結晶１０を上下
に回転させるアクチュエーター４０とを備えている。
【００１９】例えばＮｄ：ＹＡＧレーザーの第３高調波
３５４．７ｎｍを励起光５０としてＢＢＯ結晶１０の端
面１０ａに入射すると、５００ｎｍの波長のシグナル波
と１２２０．６ｎｍの波長のアイドラー波を有する発振
光５１が反射鏡２０，２１間を往復する。この往復動作
によって増幅・発振が行われ、ＢＢＯ結晶１０の端面１
０ｂからコヒーレント光５２が出射される。
３５４．７ｎｍを励起光５０としてＢＢＯ結晶１０の端
面１０ａに入射すると、５００ｎｍの波長のシグナル波
と１２２０．６ｎｍの波長のアイドラー波を有する発振
光５１が反射鏡２０，２１間を往復する。この往復動作
によって増幅・発振が行われ、ＢＢＯ結晶１０の端面１
０ｂからコヒーレント光５２が出射される。
【００２０】ここで、励起光５０を異常光、発振光５１
を常光としたタイプ−１の位相整合の場合について考え
ると、それぞれの光の波長の屈折率は、 励起光 λp ＝３５４．７ｎｍ ｎp e ＝１．６７０ 発振光（シグナル波） λs ＝５００ｎｍ ｎs o ＝１．６７８ 発振光（アイドラー波） λi ＝１２２０．１ｎｍ ｎi o ＝１．６５２ となり、位相整合角は、約θ＝３０°となる。ｎの添字
ｏとｅは常光，異常光を意味する。励起光５０は図面に
平行に、また発振光５１は図面に垂直に偏光している。
を常光としたタイプ−１の位相整合の場合について考え
ると、それぞれの光の波長の屈折率は、 励起光 λp ＝３５４．７ｎｍ ｎp e ＝１．６７０ 発振光（シグナル波） λs ＝５００ｎｍ ｎs o ＝１．６７８ 発振光（アイドラー波） λi ＝１２２０．１ｎｍ ｎi o ＝１．６５２ となり、位相整合角は、約θ＝３０°となる。ｎの添字
ｏとｅは常光，異常光を意味する。励起光５０は図面に
平行に、また発振光５１は図面に垂直に偏光している。
【００２１】ここで、図３（ａ）（ｂ）に示すような端
面が垂直にカットされた非線形光学結晶を用いた従来の
光パラメトリック発振器と比較すると、従来の光パラメ
トリック発振器は一回の端面への入出射につき、 Ｒ＝｛（ｎx o −１）／（ｎx o ＋１）｝2 〜６．２％ （ｘ＝ｓ ｏｒ ｉ）のフレネル反射損失が生じる。一
往復ではこの値の４倍の約２４．８％となる。
面が垂直にカットされた非線形光学結晶を用いた従来の
光パラメトリック発振器と比較すると、従来の光パラメ
トリック発振器は一回の端面への入出射につき、 Ｒ＝｛（ｎx o −１）／（ｎx o ＋１）｝2 〜６．２％ （ｘ＝ｓ ｏｒ ｉ）のフレネル反射損失が生じる。一
往復ではこの値の４倍の約２４．８％となる。
【００２２】本実施例の光パラメトリック発振器は、端
面１０ａ，１０ｂの法線と端面１０ａ，１０ｂに入射す
る発振光５１の光軸との角度がブリュースタ角となるよ
うに端面１０ａ，１０ｂが加工されているので、端面１
０ａ，１０ｂでの反射を１％以下に抑えることができ
る。この場合のブリュースタ角ξB は、 ξB ＝９０°−ｔａｎ-1（１／ｎx o ）〜５９° である。
面１０ａ，１０ｂの法線と端面１０ａ，１０ｂに入射す
る発振光５１の光軸との角度がブリュースタ角となるよ
うに端面１０ａ，１０ｂが加工されているので、端面１
０ａ，１０ｂでの反射を１％以下に抑えることができ
る。この場合のブリュースタ角ξB は、 ξB ＝９０°−ｔａｎ-1（１／ｎx o ）〜５９° である。
【００２３】上述したように、反射鏡２０，２１間を発
振光５１が一往復する場合、ＢＢＯ結晶１０への入出射
が４回あり、いずれの入出射の角度もブリュースタ角と
なるので、発振光５１が一往復する間の反射率の合計は
４％以下である。したがって、本実施例の光パラメトリ
ック発振器は、端面が垂直にカットされた非線形光学結
晶を用いた従来の光パラメトリック発振器に比べて格段
に反射損失が減少する。
振光５１が一往復する場合、ＢＢＯ結晶１０への入出射
が４回あり、いずれの入出射の角度もブリュースタ角と
なるので、発振光５１が一往復する間の反射率の合計は
４％以下である。したがって、本実施例の光パラメトリ
ック発振器は、端面が垂直にカットされた非線形光学結
晶を用いた従来の光パラメトリック発振器に比べて格段
に反射損失が減少する。
【００２４】なお、従来のレーザー発振器の中には、図
４に示すように、レーザ媒質の端面を発振光に対してブ
リュースタ角になるように加工したものが存在する（文
献：D.E Spence et al. Optics Letter Vol.16 No.1 p.
42〜44 Jan 1(1991)）。本実施例は、この従来技術を光
パラメトリック発振器に応用したものである。
４に示すように、レーザ媒質の端面を発振光に対してブ
リュースタ角になるように加工したものが存在する（文
献：D.E Spence et al. Optics Letter Vol.16 No.1 p.
42〜44 Jan 1(1991)）。本実施例は、この従来技術を光
パラメトリック発振器に応用したものである。
【００２５】次に、光パラメトリック発振器の発振波長
とブリュースター角の関係について考察する。本実施例
に係るタイプ−１位相整合の光パラメトリック発振器に
波長３５５ｎｍの励起光５０を入射した場合、発振波長
（λi ）とブリュースタ角（ξB ）の関係を測定したと
ころ、次のような結果となった。
とブリュースター角の関係について考察する。本実施例
に係るタイプ−１位相整合の光パラメトリック発振器に
波長３５５ｎｍの励起光５０を入射した場合、発振波長
（λi ）とブリュースタ角（ξB ）の関係を測定したと
ころ、次のような結果となった。
【００２６】 発振波長 屈折率 結晶のカット角 ブリュースタ角 λi （ｎｍ） ｎx o θ（ｄｅｇ） ξB （ｄｅｇ） ４１０ １．６１９ ２４．１ ５９．４ ４７０ １．６８１６ ２８．６ ５９．３ ５００ １．６７８ ３０．０ ５９．２ ７００ １．６６４９ ３２．９ ５９．０ ７１９ １．６６４１ ３２．９ ５９．０ １２２０ １．６５２ ３０．０ ５８．８ １４４６ １．６４８３ ２８．６ ５８．８ ２６３０ １．６２４ ２４．１ ５８．４ この関係を図５のグラフに示す。同図より、ブリュース
タ角は５８．４°〜５９．４°の範囲にあり、結晶がξ
B ＝５９°の切り出された端面であるとして反射率を計
算すると、いずれもほぼ０％となることが判る。
タ角は５８．４°〜５９．４°の範囲にあり、結晶がξ
B ＝５９°の切り出された端面であるとして反射率を計
算すると、いずれもほぼ０％となることが判る。
【００２７】本実施例の光パラメトリック発振器では、
アクチュエーター３０を駆動させてＢＢＯ結晶１０を左
右に回転させ、結晶回転角θROT を変化させることがで
きる。この結晶回転角θROT の変化に連動して、発振光
５１の波長が変化する。ＢＢＯ結晶１０の端面１０ａ，
１０ｂがθ＝３０°でカットされている場合、±１０°
程度ＢＢＯ結晶１０を回転させることができる。ＢＢＯ
結晶１０の回転により、結晶回転角θROT が変化したと
きの端面１０ａへの励起光５０の入射角度ξを求める
と、 となる。したがって、結晶回転角θROT の変化につれて
励起光５０が端面１０ａ，１０ｂにブリュースタ角で入
射するように、アクチュエーター４０を駆動させてあお
り角δを調整する必要がある。
アクチュエーター３０を駆動させてＢＢＯ結晶１０を左
右に回転させ、結晶回転角θROT を変化させることがで
きる。この結晶回転角θROT の変化に連動して、発振光
５１の波長が変化する。ＢＢＯ結晶１０の端面１０ａ，
１０ｂがθ＝３０°でカットされている場合、±１０°
程度ＢＢＯ結晶１０を回転させることができる。ＢＢＯ
結晶１０の回転により、結晶回転角θROT が変化したと
きの端面１０ａへの励起光５０の入射角度ξを求める
と、 となる。したがって、結晶回転角θROT の変化につれて
励起光５０が端面１０ａ，１０ｂにブリュースタ角で入
射するように、アクチュエーター４０を駆動させてあお
り角δを調整する必要がある。
【００２８】あおり角δは、アクチュエーター４０を駆
動する制御装置（図示せず）のメモリにあらかじめ記録
しておいて発振波長に合わせて調節しても良いし、ま
た、発振光（コヒーレント光）または反射光の強度を計
測し、この測定結果に基づいてアクチュエーター４０を
駆動させて調整する方法でも良い。
動する制御装置（図示せず）のメモリにあらかじめ記録
しておいて発振波長に合わせて調節しても良いし、ま
た、発振光（コヒーレント光）または反射光の強度を計
測し、この測定結果に基づいてアクチュエーター４０を
駆動させて調整する方法でも良い。
【００２９】図６，図７は、発振光等の強度を測定して
あおり角δを調整する機構を備えた装置構成を示す図で
ある。図６に示す光パラメトリック発振器は、コヒーレ
ント光５２の光強度を測定してあおり角δを調整する装
置である。この装置は、図１に示した光パラメトリック
発振器の構成に、コヒーレント光５２の一部を反射させ
るハーフミラー６０と、ハーフミラー６０で反射した光
の中の励起光の成分を遮断する励起光カットフィルター
６１と、反射したコヒーレント光５２の光強度を検出す
る検出素子６２とを備えている。さらに、検出素子６２
で検出した光強度の検出値からコヒーレント光５２の光
強度が最大になるためのあおり角δを計算する演算回路
６３と、演算回路６３での演算結果に基づいてアクチュ
エーター４０を駆動させる駆動回路６４とを備えてい
る。
あおり角δを調整する機構を備えた装置構成を示す図で
ある。図６に示す光パラメトリック発振器は、コヒーレ
ント光５２の光強度を測定してあおり角δを調整する装
置である。この装置は、図１に示した光パラメトリック
発振器の構成に、コヒーレント光５２の一部を反射させ
るハーフミラー６０と、ハーフミラー６０で反射した光
の中の励起光の成分を遮断する励起光カットフィルター
６１と、反射したコヒーレント光５２の光強度を検出す
る検出素子６２とを備えている。さらに、検出素子６２
で検出した光強度の検出値からコヒーレント光５２の光
強度が最大になるためのあおり角δを計算する演算回路
６３と、演算回路６３での演算結果に基づいてアクチュ
エーター４０を駆動させる駆動回路６４とを備えてい
る。
【００３０】このように構成されているため、検出素子
６２で検出されるコヒーレント光５２の光強度が最大に
なるようにあおり角δを調整することができる。なお、
ハーフミラー６０、励起光カットフィルター６１、検出
素子６２を用いてコヒーレント光５２の光強度を測定す
る代わりに、ハーフミラー６５、励起光カットフィルタ
ー６６、検出素子６７を用いて発振光５１の光強度を測
定してあおり角δを調整する構成であってもよい。
６２で検出されるコヒーレント光５２の光強度が最大に
なるようにあおり角δを調整することができる。なお、
ハーフミラー６０、励起光カットフィルター６１、検出
素子６２を用いてコヒーレント光５２の光強度を測定す
る代わりに、ハーフミラー６５、励起光カットフィルタ
ー６６、検出素子６７を用いて発振光５１の光強度を測
定してあおり角δを調整する構成であってもよい。
【００３１】図７に示す光パラメトリック発振器は、端
面１０ａでの反射光７０の光強度を測定してあおり角δ
を調整する装置である。この装置は、図１に示した光パ
ラメトリック発振器の構成に、端面１０ａで反射した反
射光７０の中の励起光の成分を遮断する励起光カットフ
ィルター７１と、励起光カットフィルター７１を透過し
た反射光７０の光強度を検出する検出素子７２とを備え
ている。さらに、検出素子７２で検出した光強度の検出
値から反射光７０の光強度が最小になるためのあおり角
δを計算する演算回路７３と、演算回路７３での演算結
果に基づいてアクチュエーター４０を駆動させる駆動回
路７４とを備えている。このように構成されているた
め、検出素子７２で検出される反射光７０の光強度が最
小になるようにあおり角δを調整することができる。
面１０ａでの反射光７０の光強度を測定してあおり角δ
を調整する装置である。この装置は、図１に示した光パ
ラメトリック発振器の構成に、端面１０ａで反射した反
射光７０の中の励起光の成分を遮断する励起光カットフ
ィルター７１と、励起光カットフィルター７１を透過し
た反射光７０の光強度を検出する検出素子７２とを備え
ている。さらに、検出素子７２で検出した光強度の検出
値から反射光７０の光強度が最小になるためのあおり角
δを計算する演算回路７３と、演算回路７３での演算結
果に基づいてアクチュエーター４０を駆動させる駆動回
路７４とを備えている。このように構成されているた
め、検出素子７２で検出される反射光７０の光強度が最
小になるようにあおり角δを調整することができる。
【００３２】このように、結晶回転角θROT およびあお
り角δを調整することにより、ＢＢＯ結晶１０の端面１
０ａ，１０ｂでの反射損失が減少し、コヒーレント光５
２の出力エネルギーが増大する。図８に、端面が垂直に
カットされた非線形光学結晶を用いた従来の光パラメト
リック発振器と、本実施例の光パラメトリック発振器と
での出力エネルギーの違いを示す。同図より、本実施例
の光パラメトリック発振器の方が、発振領域全体で出力
エネルギーが増大し、且つその変化がなだらかであるこ
とが判る。
り角δを調整することにより、ＢＢＯ結晶１０の端面１
０ａ，１０ｂでの反射損失が減少し、コヒーレント光５
２の出力エネルギーが増大する。図８に、端面が垂直に
カットされた非線形光学結晶を用いた従来の光パラメト
リック発振器と、本実施例の光パラメトリック発振器と
での出力エネルギーの違いを示す。同図より、本実施例
の光パラメトリック発振器の方が、発振領域全体で出力
エネルギーが増大し、且つその変化がなだらかであるこ
とが判る。
【００３３】図９は、本発明の応用例で、端面を斜めに
加工した２個のＢＢＯ結晶８０，８１を共振器ミラー２
０，２１内に配置した例である。同図のように配置して
も、反射損失による発振効率の低下が生じない。本応用
例では、ＢＢＯ結晶８０とＢＢＯ結晶８１とを同じ位相
整合角になるように配置することにより、互いに発振波
長λs ，λi に対するアンプ結晶として機能させてい
る。
加工した２個のＢＢＯ結晶８０，８１を共振器ミラー２
０，２１内に配置した例である。同図のように配置して
も、反射損失による発振効率の低下が生じない。本応用
例では、ＢＢＯ結晶８０とＢＢＯ結晶８１とを同じ位相
整合角になるように配置することにより、互いに発振波
長λs ，λi に対するアンプ結晶として機能させてい
る。
【００３４】また、ＢＢＯ結晶８０とＢＢＯ結晶８１の
角度が異なれば、ＢＢＯ結晶８０ではλs,1 ，λ
i,1 が、ＢＢＯ結晶８１ではλs,2 ，λi,2 がそれぞれ
出力され、４つの波長で発振することになる。
角度が異なれば、ＢＢＯ結晶８０ではλs,1 ，λ
i,1 が、ＢＢＯ結晶８１ではλs,2 ，λi,2 がそれぞれ
出力され、４つの波長で発振することになる。
【００３５】したがって、３個のＢＢＯ結晶８２〜８４
を用いれば、図１０に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色レ
ーザー光源となる。励起光を繰返し６０Ｈｚで入射すれ
ば、カラーレーザーディスプレーとして用いることがで
きる。それぞれのＢＢＯ結晶８２〜８４の位相整合角を
わずかに変えれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長を変化させること
ができるため、色再現性を向上できるだけでなく、もと
の画像と全く違った配色にすることも可能である。
を用いれば、図１０に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色レ
ーザー光源となる。励起光を繰返し６０Ｈｚで入射すれ
ば、カラーレーザーディスプレーとして用いることがで
きる。それぞれのＢＢＯ結晶８２〜８４の位相整合角を
わずかに変えれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長を変化させること
ができるため、色再現性を向上できるだけでなく、もと
の画像と全く違った配色にすることも可能である。
【００３６】なお本実施例では、ＢＢＯ結晶を例に出し
て、タイプ−１位相整合の光パラメトリック発振器につ
いて述べたが、同じくタイプ−２位相整合でも有効であ
る。ただし、タイプ−２では、シグナル波とアイドラー
波の偏光方向が直交しているため、どちらかの発振光に
対して結晶端面がブリュースタ角になるように調整する
必要がある。この場合、図１１に示すように、一方は端
面で反射されるため、これを出力光として利用すること
ができる。
て、タイプ−１位相整合の光パラメトリック発振器につ
いて述べたが、同じくタイプ−２位相整合でも有効であ
る。ただし、タイプ−２では、シグナル波とアイドラー
波の偏光方向が直交しているため、どちらかの発振光に
対して結晶端面がブリュースタ角になるように調整する
必要がある。この場合、図１１に示すように、一方は端
面で反射されるため、これを出力光として利用すること
ができる。
【００３７】また、ＢＢＯ結晶１０の他に、ＫＴＰ（Ｋ
ＴｉＯＰＯ4 ），ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5 ），ＬＮ，Ｍｇ
ＯドープＬＮ（ＬｉＮｂＯ3 ）などの非線形光学結晶を
用いてもよい。
ＴｉＯＰＯ4 ），ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5 ），ＬＮ，Ｍｇ
ＯドープＬＮ（ＬｉＮｂＯ3 ）などの非線形光学結晶を
用いてもよい。
【００３８】さらに、本発明は光パラメトリック増幅
器、高調波発生器、和周波および差周波発生器等にも応
用できる。
器、高調波発生器、和周波および差周波発生器等にも応
用できる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の光パラメトリック発振器であれ
ば、発振光は、第１の駆動装置の駆動による非線形光学
結晶の回転により、波長が変化させられると共に、第１
の駆動装置による非線形光学結晶の回転に応じた第２の
駆動装置の駆動による非線形光学結晶の回転により、非
線形光学結晶の端面の法線と発振光の光軸との角度がブ
リュースタ角になるように非線形光学結晶の端面に入射
する。このため、発振波長範囲内のあらゆる光におい
て、端面での反射率はほぼ０％となり、発振効率が大幅
に向上する。
ば、発振光は、第１の駆動装置の駆動による非線形光学
結晶の回転により、波長が変化させられると共に、第１
の駆動装置による非線形光学結晶の回転に応じた第２の
駆動装置の駆動による非線形光学結晶の回転により、非
線形光学結晶の端面の法線と発振光の光軸との角度がブ
リュースタ角になるように非線形光学結晶の端面に入射
する。このため、発振波長範囲内のあらゆる光におい
て、端面での反射率はほぼ０％となり、発振効率が大幅
に向上する。
【００４０】このように出力エネルギーが増大するの
で、光パラメトリック発振器の発振しきい値を下げるこ
とができる。
で、光パラメトリック発振器の発振しきい値を下げるこ
とができる。
【００４１】また、反射鏡間に複数の非線形光学結晶を
配置できるため、発振エネルギーを増大させる、あるい
は多波長を同時に発振させることが可能にある。
配置できるため、発振エネルギーを増大させる、あるい
は多波長を同時に発振させることが可能にある。
【図１】本実施例に係る光パラメトリック発振器の構成
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本実施例に係る光パラメトリック発振器の構成
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図３】従来の光パラメトリック発振器の構成を示す平
面図である。
面図である。
【図４】従来のレーザー発振器の構成を示す平面図であ
る。
る。
【図５】発振光のブリュースタ角と屈折率の関係を示す
図である。
図である。
【図６】あおり角δを調整する機構を備えた装置構成を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図７】あおり角δを調整する機構を備えた装置構成を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図８】発振波長と出力エネルギーの関係を示す図であ
る。
る。
【図９】本発明の応用例の構成を示す平面図である。
【図１０】本発明の応用例の構成を示す平面図である。
【図１１】タイプ−２位相整合の光パラメトリック発振
器ｋ構成を示す平面図である。
器ｋ構成を示す平面図である。
【図１２】入射角と反射率との関係を示す図である。
【図１３】入射光の光路を示す図である。
【図１４】従来の光パラメトリック発振器の構成を示す
平面図である。
平面図である。
１０，８０〜８４，９０…ＢＢＯ結晶、１０ａ，１０ｂ
…端面、２０，２１…反射鏡、３０，４０…アクチュエ
ーター、５０…励起光、５１…発振光、５２…コヒーレ
ント光、６０，６５…ハーフミラー、６１，６６，７１
…励起光カットフィルター、６２，６７，７２…検出素
子、６３，７３…演算回路、６４，７４…駆動回路、７
０…反射光。
…端面、２０，２１…反射鏡、３０，４０…アクチュエ
ーター、５０…励起光、５１…発振光、５２…コヒーレ
ント光、６０，６５…ハーフミラー、６１，６６，７１
…励起光カットフィルター、６２，６７，７２…検出素
子、６３，７３…演算回路、６４，７４…駆動回路、７
０…反射光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/35 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 対向する菱形の２面と長方形の４面で囲
まれた略直方体の形状を有し、長方形の４面の内、対向
する２面が端面である非線形光学結晶と、 前記非線形光学結晶の２つの端面の外側に配置され共振
器を構成する一対の反射鏡と、 前記非線形光学結晶の端面でない長方形の２面を貫通
し、前記反射鏡で反射した発振光の光軸に垂直で、且つ
前記非線形光学結晶の菱形の２面と平行な軸を中心に、
前記非線形光学結晶を回転させて発振波長を調整する第
１の駆動装置と、 前記非線形光学結晶の菱形の２面を貫通する法線を軸と
して前記非線形光学結晶を前記第１の駆動装置による回
転に応じて回転させて、前記非線形光学結晶の端面に入
射する発振光の光軸とこの端面の法線との角度がブリュ
ースタ角となるように制御する第２の駆動装置と、 を備えることを特徴とする光パラメトリック発振器。 - 【請求項２】 前記反射鏡の間には、端面同士を対向さ
せた複数の前記非線形光学結晶が設けられていることを
特徴とする請求項１記載の光パラメトリック発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18836093A JP3322724B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 光パラメトリック発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18836093A JP3322724B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 光パラメトリック発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745895A JPH0745895A (ja) | 1995-02-14 |
| JP3322724B2 true JP3322724B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=16222265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18836093A Expired - Fee Related JP3322724B2 (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 光パラメトリック発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3322724B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19623477C1 (de) * | 1996-06-12 | 1997-09-25 | Wallenstein Richard Pof Dr | Optischer parametrischer Oszillator |
| JP3983024B2 (ja) * | 2001-10-12 | 2007-09-26 | 株式会社トプコン | レーザ発振装置 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP18836093A patent/JP3322724B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0745895A (ja) | 1995-02-14 |
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