JP3421067B2 - 固体レーザ装置 - Google Patents
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- 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
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3534—Three-wave interaction, e.g. sum-difference frequency generation
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- G02F1/3507—Arrangements comprising two or more nonlinear optical devices
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- 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
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレンス性の良い
短波長光の発生に係わり、特に高調波光生成を利用する
レーザ装置に関するものである。
短波長光の発生に係わり、特に高調波光生成を利用する
レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コヒーレンス性の良い光はレーザ発振に
よって得ることができるが、レーザ光は、波長の長い光
ほど発振しやすく、現状では赤外光、可視光、近紫外光
までは実現されている。これらの波長よりも短い波長の
レーザ光の生成が困難な理由は次の二点がある。
よって得ることができるが、レーザ光は、波長の長い光
ほど発振しやすく、現状では赤外光、可視光、近紫外光
までは実現されている。これらの波長よりも短い波長の
レーザ光の生成が困難な理由は次の二点がある。
【０００３】（１） 自然放射の確率が放射光の周波数
の３乗に比例して増大する問題 このために、励起準位の寿命がきわめて短くなる。一
方、レーザ発振を可能にするには、まず関与する準位間
で反転分布を実現する必要があるが、寿命の短い励起準
位に励起を蓄積して反転分布を作るには、強力なポンプ
光を必要とする。その必要入力強度は周波数の４乗に比
例して増大する。さらに、レーザ発振は反転分布下での
誘導放射で引き起こされるが、強い自然放射に打ち勝つ
誘導放射を実現する困難さがある。
の３乗に比例して増大する問題 このために、励起準位の寿命がきわめて短くなる。一
方、レーザ発振を可能にするには、まず関与する準位間
で反転分布を実現する必要があるが、寿命の短い励起準
位に励起を蓄積して反転分布を作るには、強力なポンプ
光を必要とする。その必要入力強度は周波数の４乗に比
例して増大する。さらに、レーザ発振は反転分布下での
誘導放射で引き起こされるが、強い自然放射に打ち勝つ
誘導放射を実現する困難さがある。
【０００４】（２） 反射鏡の問題
可視域では誘電体多層膜により、容易に１００％の反射
鏡が得られるが、短波長領域ではほとんどの物質は屈折
率が１に近くなり、光の干渉を用いた反射鏡は不可能と
なる。
鏡が得られるが、短波長領域ではほとんどの物質は屈折
率が１に近くなり、光の干渉を用いた反射鏡は不可能と
なる。
【０００５】このため、コヒーレント性の良い短波長光
を得るために、レーザ発振と非線形光学効果を有する素
子の第２次の非線形電気分極に伴う高調波の発生とを利
用する装置が注目され、提案・試作が行われている。例
えば、この種の方式を採用した装置として特開平３−２
９２７８３に開示された、図６に示す構成の「半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置」がある。この装置は、同一パ
ッケージ内にλ／４波長板６２０（λ＝１．０６２μ
ｍ）、レーザ媒質であり非線形光学素子であるＮＹＡＢ
（Ｎｄx Ｙ1-x Ａｌ3 （ＢＯ3 ）4 ）ロッド６１０、セ
ルフォックレンズ６３０、半導体レーザチップ６４０が
順番に収容されている。ＮＹＡＢロッド６１０のセルフ
ォックレンズ側の端面６１０ａはレーザ媒質としてのＮ
ＹＡＢロッド６１０の発振光波長（１０６４ｎｍ）に対
して高反射コートされ、λ／４波長板６２０側の端面６
１０ｂは無反射コートされている。また、λ／４波長板
６２０のＮＹＡＢロッド６１０側の端面６２０ａは無反
射コートされ、出射端側の端面６２０ｂは端面６１０ａ
と同様の高反射コートがなされており、前述の端面６１
０ａと端面６２０ｂとを両端として共振器が形成されて
いる。
を得るために、レーザ発振と非線形光学効果を有する素
子の第２次の非線形電気分極に伴う高調波の発生とを利
用する装置が注目され、提案・試作が行われている。例
えば、この種の方式を採用した装置として特開平３−２
９２７８３に開示された、図６に示す構成の「半導体レ
ーザ励起固体レーザ装置」がある。この装置は、同一パ
ッケージ内にλ／４波長板６２０（λ＝１．０６２μ
ｍ）、レーザ媒質であり非線形光学素子であるＮＹＡＢ
（Ｎｄx Ｙ1-x Ａｌ3 （ＢＯ3 ）4 ）ロッド６１０、セ
ルフォックレンズ６３０、半導体レーザチップ６４０が
順番に収容されている。ＮＹＡＢロッド６１０のセルフ
ォックレンズ側の端面６１０ａはレーザ媒質としてのＮ
ＹＡＢロッド６１０の発振光波長（１０６４ｎｍ）に対
して高反射コートされ、λ／４波長板６２０側の端面６
１０ｂは無反射コートされている。また、λ／４波長板
６２０のＮＹＡＢロッド６１０側の端面６２０ａは無反
射コートされ、出射端側の端面６２０ｂは端面６１０ａ
と同様の高反射コートがなされており、前述の端面６１
０ａと端面６２０ｂとを両端として共振器が形成されて
いる。
【０００６】半導体レーザチップ６４０から出射された
励起光（波長＝８０４ｎｍ）は、セルフォックレンズ６
３０を介することにより集光され、端面６１０ａからＮ
ＹＡＢロッド６１０を照射する。励起光の照射を受ける
と、レーザ媒質であるＮＹＡＢロッド６１０は誘導放射
を開始し、端面６１０ａと端面６２０ｂとの間で形成さ
れる共振器内において発振状態となりレーザ光（波長＝
１０６４ｎｍ）を生成する。一方、ＮＹＡＢロッド６１
０は、非線形光学効果を有する非線形光学素子でもあ
り、自らが生成したレーザ光によって２次の非線形電気
分極が発生し、位相整合の条件を満たせば、レーザ光の
進行方向にレーザ光の第２次高調波光（波長＝５３２ｎ
ｍ）を発生する。この装置で、λ／４波長板６２０は第
２次高調波光の出力強度の安定化のために設置されてい
る。
励起光（波長＝８０４ｎｍ）は、セルフォックレンズ６
３０を介することにより集光され、端面６１０ａからＮ
ＹＡＢロッド６１０を照射する。励起光の照射を受ける
と、レーザ媒質であるＮＹＡＢロッド６１０は誘導放射
を開始し、端面６１０ａと端面６２０ｂとの間で形成さ
れる共振器内において発振状態となりレーザ光（波長＝
１０６４ｎｍ）を生成する。一方、ＮＹＡＢロッド６１
０は、非線形光学効果を有する非線形光学素子でもあ
り、自らが生成したレーザ光によって２次の非線形電気
分極が発生し、位相整合の条件を満たせば、レーザ光の
進行方向にレーザ光の第２次高調波光（波長＝５３２ｎ
ｍ）を発生する。この装置で、λ／４波長板６２０は第
２次高調波光の出力強度の安定化のために設置されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置は上記のよ
うに構成され、レーザ媒質であるＮＹＡＢロッド６１０
によって生成されるレーザ光の共振器内の光路が、非線
形光学素子でもあるＮＹＡＢロッド６１０内を第２次高
調波光の発生に関する位相整合方向にしか進行しないの
で、第２次高調波光のみしか新たな光を発生せず、可視
光領域の光発生に止まり、より短波長の紫外光は発生で
きないという問題点があった。
うに構成され、レーザ媒質であるＮＹＡＢロッド６１０
によって生成されるレーザ光の共振器内の光路が、非線
形光学素子でもあるＮＹＡＢロッド６１０内を第２次高
調波光の発生に関する位相整合方向にしか進行しないの
で、第２次高調波光のみしか新たな光を発生せず、可視
光領域の光発生に止まり、より短波長の紫外光は発生で
きないという問題点があった。
【０００８】本発明は、この問題点を解消するためにな
されたもので、紫外領域の波長を有し、コヒーレンス性
の良い光を得ることのできる固体レーザ装置を提供する
ことを目的とする。
されたもので、紫外領域の波長を有し、コヒーレンス性
の良い光を得ることのできる固体レーザ装置を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の固体レーザ装置
は、（ａ）励起光を出力するレーザ光源と、（ｂ）レー
ザ光源の出力する励起光を集光するレンズ系と、（ｃ）
レーザ共振器の一方の端面を形成する、レンズ系を介し
た励起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射する第
１の反射鏡と、（ｄ）第１の反射鏡を透過した励起光
を、第１の生成光（レーザ発振光に対する第２次高調波
光あるいは励起光とレーザ発振光との和周波光）の発生
に関する位相整合方向で受光する、レーザ媒質であり非
線形光学効果を有した第１の非線形光学素子と、（ｅ）
レーザ発振光の光路上、第１の非線形光学素子に対して
第１の反射鏡側と反対の側に配置された、第１の非線形
光学素子で発生する第１の生成光の偏光方向を９０゜回
転する１／２波長板と、（ｆ）レーザ発振光の光路上、
１／２波長板に対して第１の非線形光学素子側と反対の
側に、レーザ発振光と１／２波長板を介した第１の生成
光との和周波混合による第２の生成光の発生に関する位
相整合方向で配置された、第１の非線形光学素子と同種
の材料からなり、２次の非線形光学効果を有する第２の
非線形光学素子と、（ｇ）第２の非線形光学素子に対し
て１／２波長板側と反対の側に配置されレーザ共振器の
他方の端面を形成する、第２の生成光を透過し、少なく
ともレーザ発振光を反射する第２の反射鏡と、を含んで
構成されることを特徴とする。ここで、第１の非線形光
学素子および第２の非線形光学素子それぞれは、ＮｄＹ
Ａｌ3（ＢＯ3）4結晶から成り、レーザ光源の出力する
励起光の波長は、略８０８ｎｍであることを特徴として
もよい。また、第１の反射鏡は適切に切り出された第１
の非線形光学素子の励起光入力面に反射材を塗布して形
成してもよいし、第２の反射鏡は適切に切り出された非
線形光学素子の第３次高調波光の出力面に反射材を塗布
して形成してもよい。
は、（ａ）励起光を出力するレーザ光源と、（ｂ）レー
ザ光源の出力する励起光を集光するレンズ系と、（ｃ）
レーザ共振器の一方の端面を形成する、レンズ系を介し
た励起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射する第
１の反射鏡と、（ｄ）第１の反射鏡を透過した励起光
を、第１の生成光（レーザ発振光に対する第２次高調波
光あるいは励起光とレーザ発振光との和周波光）の発生
に関する位相整合方向で受光する、レーザ媒質であり非
線形光学効果を有した第１の非線形光学素子と、（ｅ）
レーザ発振光の光路上、第１の非線形光学素子に対して
第１の反射鏡側と反対の側に配置された、第１の非線形
光学素子で発生する第１の生成光の偏光方向を９０゜回
転する１／２波長板と、（ｆ）レーザ発振光の光路上、
１／２波長板に対して第１の非線形光学素子側と反対の
側に、レーザ発振光と１／２波長板を介した第１の生成
光との和周波混合による第２の生成光の発生に関する位
相整合方向で配置された、第１の非線形光学素子と同種
の材料からなり、２次の非線形光学効果を有する第２の
非線形光学素子と、（ｇ）第２の非線形光学素子に対し
て１／２波長板側と反対の側に配置されレーザ共振器の
他方の端面を形成する、第２の生成光を透過し、少なく
ともレーザ発振光を反射する第２の反射鏡と、を含んで
構成されることを特徴とする。ここで、第１の非線形光
学素子および第２の非線形光学素子それぞれは、ＮｄＹ
Ａｌ3（ＢＯ3）4結晶から成り、レーザ光源の出力する
励起光の波長は、略８０８ｎｍであることを特徴として
もよい。また、第１の反射鏡は適切に切り出された第１
の非線形光学素子の励起光入力面に反射材を塗布して形
成してもよいし、第２の反射鏡は適切に切り出された非
線形光学素子の第３次高調波光の出力面に反射材を塗布
して形成してもよい。
【００１０】また、本発明の他の固体レーザ装置は、
（ａ）励起光を出力するレーザ光源と、（ｂ）レーザ光
源の出力する励起光を集光するレンズ系と、（ｃ）レー
ザ共振器の一方の端面を形成する、レンズ系を介した励
起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射する第１の
反射鏡と、（ｄ）第１の反射鏡を透過した励起光を、第
１の生成光（レーザ発振光に対する第２次高調波光ある
いは励起光とレーザ発振光との和周波光）の発生に関す
る位相整合方向で受光する、レーザ媒質であり非線形光
学効果を有した非線形光学素子と、（ｅ）レーザ発振光
の光路上，非線形光学素子の第１の反射鏡側と反対の側
から出力される、レーザ発振光と第１の生成光とについ
て、和周波混合による第２の生成の発生に関する位相整
合方向から非線形光学素子へ入力する光路を形成する反
射鏡群と、（ｆ）形成された光路中に配置された、第１
の生成光の偏光方向を９０゜回転する１／２波長板と、
（ｇ）第２の生成光の進行方向中、前記非線形光学素子
に対して前記反射鏡群と反対の側に配置され、レーザ共
振器の他方の端面を形成する、第２の生成光を透過し、
少なくともレーザ発振光を反射する第２の反射鏡と、を
含んで構成されることを特徴とする。ここで、非線形光
学素子は、ＮｄＹＡｌ3 （ＢＯ3 ）4 結晶から成り、レ
ーザ光源の出力する励起光の波長は略８０８ｎｍであ
る、ことを特徴としてもよい。また、第１の反射鏡、第
２の反射鏡、または反射鏡群は、反射鏡を個別に設置し
て形成してもよいし、適切に切り出された非線形光学素
子の切り出し面に反射材を塗布して形成してもよい。更
に、反射鏡群については、切り出し角を工夫することに
より全反射現象を利用して形成してもよい。
（ａ）励起光を出力するレーザ光源と、（ｂ）レーザ光
源の出力する励起光を集光するレンズ系と、（ｃ）レー
ザ共振器の一方の端面を形成する、レンズ系を介した励
起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射する第１の
反射鏡と、（ｄ）第１の反射鏡を透過した励起光を、第
１の生成光（レーザ発振光に対する第２次高調波光ある
いは励起光とレーザ発振光との和周波光）の発生に関す
る位相整合方向で受光する、レーザ媒質であり非線形光
学効果を有した非線形光学素子と、（ｅ）レーザ発振光
の光路上，非線形光学素子の第１の反射鏡側と反対の側
から出力される、レーザ発振光と第１の生成光とについ
て、和周波混合による第２の生成の発生に関する位相整
合方向から非線形光学素子へ入力する光路を形成する反
射鏡群と、（ｆ）形成された光路中に配置された、第１
の生成光の偏光方向を９０゜回転する１／２波長板と、
（ｇ）第２の生成光の進行方向中、前記非線形光学素子
に対して前記反射鏡群と反対の側に配置され、レーザ共
振器の他方の端面を形成する、第２の生成光を透過し、
少なくともレーザ発振光を反射する第２の反射鏡と、を
含んで構成されることを特徴とする。ここで、非線形光
学素子は、ＮｄＹＡｌ3 （ＢＯ3 ）4 結晶から成り、レ
ーザ光源の出力する励起光の波長は略８０８ｎｍであ
る、ことを特徴としてもよい。また、第１の反射鏡、第
２の反射鏡、または反射鏡群は、反射鏡を個別に設置し
て形成してもよいし、適切に切り出された非線形光学素
子の切り出し面に反射材を塗布して形成してもよい。更
に、反射鏡群については、切り出し角を工夫することに
より全反射現象を利用して形成してもよい。
【００１１】また、本発明の別の固体レーザ装置は、
（ａ）励起光を出力するレーザ光源と、（ｂ）レーザ光
源の出力する励起光を集光するレンズ系と、（ｃ）レー
ザ共振器の一方の端面を形成する、レンズ系を介した励
起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射する第１の
反射鏡と、（ｄ）第１の反射鏡を透過した励起光をレー
ザ発振光に対する第２次高調波光の発生に関する位相整
合方向で受光する、レーザ媒質であり非線形光学効果を
有した非線形光学素子と、（ｅ）レーザ発振光の光路
上，非線形光学素子の第１の反射鏡側と反対の側から出
力される、レーザ発振光と第２次高調波光との和周波混
合による第３次高調波光の発生に関する位相整合方向か
ら非線形光学素子へ入力する第１の光路を形成する第１
の反射鏡群と、（ｆ）第１の光路中に配置された、第２
次高調波光の偏光方向を９０゜回転する第１の１／２波
長板と、（ｇ）第３次高調波光の発生にあたり、非線形
光学素子に対して第１の反射鏡群と反対の側に配置さ
れ、非線形光学素子から出力されるレーザ発振光と第３
次高調波光との和周波混合による第４次高調波の発生に
関する位相整合方向から非線形光学素子へ入力する第２
の光路を形成する第２の反射鏡群と、（ｈ）第２の光路
中に配置された、第３次高調波光の偏光方向を９０゜回
転する第２の１／２波長板と、（ｉ）第４次高調波光の
発生にあたり、非線形光学素子に対して第２の反射鏡群
と反対の側に配置され、レーザ共振器の他方の端面を形
成する、第３次高調波光を透過し、少なくともレーザ発
振光を反射する第２の反射鏡と、を含んで構成されるこ
とを特徴とする。ここで、第１の非線形光学素子は、Ｎ
ｄＹＡｌ3 （ＢＯ3 ）4 結晶から成り、レーザ光源の出
力する励起光の波長は略８０８ｎｍである、ことを特徴
としてもよい。また、第１の反射鏡、第２の反射鏡、第
１の反射鏡群、または第２の反射鏡群は、反射鏡を個別
に設置して形成してもよいし、適切に切り出された非線
形光学素子の切り出し面に反射材を塗布して形成しても
よい。更に、第１および第２の反射鏡群については、切
り出し角を工夫することにより全反射現象を利用して形
成してもよい。
（ａ）励起光を出力するレーザ光源と、（ｂ）レーザ光
源の出力する励起光を集光するレンズ系と、（ｃ）レー
ザ共振器の一方の端面を形成する、レンズ系を介した励
起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射する第１の
反射鏡と、（ｄ）第１の反射鏡を透過した励起光をレー
ザ発振光に対する第２次高調波光の発生に関する位相整
合方向で受光する、レーザ媒質であり非線形光学効果を
有した非線形光学素子と、（ｅ）レーザ発振光の光路
上，非線形光学素子の第１の反射鏡側と反対の側から出
力される、レーザ発振光と第２次高調波光との和周波混
合による第３次高調波光の発生に関する位相整合方向か
ら非線形光学素子へ入力する第１の光路を形成する第１
の反射鏡群と、（ｆ）第１の光路中に配置された、第２
次高調波光の偏光方向を９０゜回転する第１の１／２波
長板と、（ｇ）第３次高調波光の発生にあたり、非線形
光学素子に対して第１の反射鏡群と反対の側に配置さ
れ、非線形光学素子から出力されるレーザ発振光と第３
次高調波光との和周波混合による第４次高調波の発生に
関する位相整合方向から非線形光学素子へ入力する第２
の光路を形成する第２の反射鏡群と、（ｈ）第２の光路
中に配置された、第３次高調波光の偏光方向を９０゜回
転する第２の１／２波長板と、（ｉ）第４次高調波光の
発生にあたり、非線形光学素子に対して第２の反射鏡群
と反対の側に配置され、レーザ共振器の他方の端面を形
成する、第３次高調波光を透過し、少なくともレーザ発
振光を反射する第２の反射鏡と、を含んで構成されるこ
とを特徴とする。ここで、第１の非線形光学素子は、Ｎ
ｄＹＡｌ3 （ＢＯ3 ）4 結晶から成り、レーザ光源の出
力する励起光の波長は略８０８ｎｍである、ことを特徴
としてもよい。また、第１の反射鏡、第２の反射鏡、第
１の反射鏡群、または第２の反射鏡群は、反射鏡を個別
に設置して形成してもよいし、適切に切り出された非線
形光学素子の切り出し面に反射材を塗布して形成しても
よい。更に、第１および第２の反射鏡群については、切
り出し角を工夫することにより全反射現象を利用して形
成してもよい。
【００１２】
【作用】本発明の固体レーザ装置の構成によれば、順に
配置された、第１の反射鏡、レーザ媒質としての機能と
２次の非線形光学効果とを有する第１の非線形光学素
子、第１の生成光の偏光方向を９０゜回転する１／２波
長板、２次の非線形光学効果を有する第２の非線形光学
素子、および第２の反射鏡によってレーザ共振器を形成
している。この共振器中のレーザ媒質である第１の非線
形光学素子に対して、レーザ光源の出力する励起光を、
レンズ系を介して集光し、共振器内の第１の非線形光学
素子へ、２次の非線形光学効果による第１の生成光の発
生に関する位相整合方向から照射する。励起光の照射を
受けると、レーザ媒質である第１の非線形光学素子内の
電子が励起され、誘導放出による増幅作用により共振器
内でレーザ発振が起こる。
配置された、第１の反射鏡、レーザ媒質としての機能と
２次の非線形光学効果とを有する第１の非線形光学素
子、第１の生成光の偏光方向を９０゜回転する１／２波
長板、２次の非線形光学効果を有する第２の非線形光学
素子、および第２の反射鏡によってレーザ共振器を形成
している。この共振器中のレーザ媒質である第１の非線
形光学素子に対して、レーザ光源の出力する励起光を、
レンズ系を介して集光し、共振器内の第１の非線形光学
素子へ、２次の非線形光学効果による第１の生成光の発
生に関する位相整合方向から照射する。励起光の照射を
受けると、レーザ媒質である第１の非線形光学素子内の
電子が励起され、誘導放出による増幅作用により共振器
内でレーザ発振が起こる。
【００１３】こうして発生したレーザ発振光および励起
光に伴う電界に応答して、第１および第２の非線形光学
素子で電気分極が発生する。これらの電気分極は電界に
対して２次の成分を有するが、レーザ光および励起光の
進行方向が第１の生成光である第２次高調波光あるいは
励起光とレーザ発振光に関する位相整合方向である第１
の非線形光学素子で第１の生成光が発生する。こうして
発生した第１の生成光は１／２波長板で偏光方向を９０
゜回転された後、第１の非線形光学素子を透過したレー
ザ発振光と共に、レーザ発振光と第１の生成光との和周
波発生に関する位相整合方向から第２の非線形光学素子
へ入力する。第２の非線形光学素子の中を同時に進行す
るレーザ発振光および第１の生成光に伴う電界によって
生じる電気分極の電界に関する第２次の成分で位相整合
条件を満たす、レーザ発振光と第１の生成光との和周波
である第２の生成光が発生する。発生した第２の生成光
は、第２の非線形光学素子を透過するレーザ発振光およ
び第１の生成光とともに出力し、第２の反射鏡に到達す
る。第２の反射鏡は第２の生成光に対しては透過性を有
するので、この第２の生成光はレーザ共振器から放出さ
れる。一方、第２の反射鏡はレーザ発振光に対しては高
反射性を有し、到達光路の逆方向経路をたどるように反
射面が設定されているので、反射されたレーザ発振光は
レーザ共振に寄与する。
光に伴う電界に応答して、第１および第２の非線形光学
素子で電気分極が発生する。これらの電気分極は電界に
対して２次の成分を有するが、レーザ光および励起光の
進行方向が第１の生成光である第２次高調波光あるいは
励起光とレーザ発振光に関する位相整合方向である第１
の非線形光学素子で第１の生成光が発生する。こうして
発生した第１の生成光は１／２波長板で偏光方向を９０
゜回転された後、第１の非線形光学素子を透過したレー
ザ発振光と共に、レーザ発振光と第１の生成光との和周
波発生に関する位相整合方向から第２の非線形光学素子
へ入力する。第２の非線形光学素子の中を同時に進行す
るレーザ発振光および第１の生成光に伴う電界によって
生じる電気分極の電界に関する第２次の成分で位相整合
条件を満たす、レーザ発振光と第１の生成光との和周波
である第２の生成光が発生する。発生した第２の生成光
は、第２の非線形光学素子を透過するレーザ発振光およ
び第１の生成光とともに出力し、第２の反射鏡に到達す
る。第２の反射鏡は第２の生成光に対しては透過性を有
するので、この第２の生成光はレーザ共振器から放出さ
れる。一方、第２の反射鏡はレーザ発振光に対しては高
反射性を有し、到達光路の逆方向経路をたどるように反
射面が設定されているので、反射されたレーザ発振光は
レーザ共振に寄与する。
【００１４】本発明の他の固体レーザ装置は、上記の本
発明の固体レーザ装置で使用していた２個の非線形光学
素子を１個にまとめたものであり、共振器内のレーザ発
振光の順路は、第１の反射鏡、非線形光学素子、
反射鏡群および１／２波長板、非線形光学素子、そし
て第２の反射鏡、および以上の逆経路となる。共振器
中のレーザ媒質である非線形光学素子に対して、レーザ
光源の出力する励起光をレンズ系を介して集光し、共振
器内の第１の非線形光学素子へ、２次の非線形光学効果
による第１の生成光の発生に関する位相整合方向から照
射する。励起光の照射を受けると、レーザ媒質である非
線形光学素子内の電子が励起され、誘導放出による増幅
作用により共振器内でレーザ発振が起こる。
発明の固体レーザ装置で使用していた２個の非線形光学
素子を１個にまとめたものであり、共振器内のレーザ発
振光の順路は、第１の反射鏡、非線形光学素子、
反射鏡群および１／２波長板、非線形光学素子、そし
て第２の反射鏡、および以上の逆経路となる。共振器
中のレーザ媒質である非線形光学素子に対して、レーザ
光源の出力する励起光をレンズ系を介して集光し、共振
器内の第１の非線形光学素子へ、２次の非線形光学効果
による第１の生成光の発生に関する位相整合方向から照
射する。励起光の照射を受けると、レーザ媒質である非
線形光学素子内の電子が励起され、誘導放出による増幅
作用により共振器内でレーザ発振が起こる。
【００１５】こうして発生したレーザ発振光および励起
光に伴う電界に応答して、非線形光学素子では電気分極
が発生する。これらの電気分極はレーザ発振光に伴う電
界に対して２次の成分を有するが、これを種としてレー
ザ発振光の進行方向に第１の生成光が発生する。こうし
て発生した第１の生成光は１／２波長板で偏光方向を９
０゜回転されるとともに、非線形光学素子を透過したレ
ーザ発振光共々、反射鏡群によって設定される光路、す
なわちレーザ発振光と第１の生成光との和周波発生に関
する位相整合方向から非線形光学素子へ入力する。非線
形光学素子の中では、同時に進行するレーザ発振光およ
び第１の生成光に伴う電界によって生じる電気分極の電
界に関する第２次の成分で位相整合条件を満たすレーザ
発振光と第１の生成光との和周波である第２の生成光が
発生する。発生した第２の生成光は、第２の非線形光学
素子を透過するレーザ発振光および第１の生成光ととも
に出射し、第２の反射鏡に到達する。第２の反射鏡は第
２の生成光に対しては透過性を有するので、この第２の
生成光はレーザ共振器から放出される。一方、第２の反
射鏡はレーザ発振光に対しては高反射性を有し到達光路
の逆方向経路をたどるように反射面が設定されているの
で、反射されたレーザ発振光はレーザ共振に寄与する。
光に伴う電界に応答して、非線形光学素子では電気分極
が発生する。これらの電気分極はレーザ発振光に伴う電
界に対して２次の成分を有するが、これを種としてレー
ザ発振光の進行方向に第１の生成光が発生する。こうし
て発生した第１の生成光は１／２波長板で偏光方向を９
０゜回転されるとともに、非線形光学素子を透過したレ
ーザ発振光共々、反射鏡群によって設定される光路、す
なわちレーザ発振光と第１の生成光との和周波発生に関
する位相整合方向から非線形光学素子へ入力する。非線
形光学素子の中では、同時に進行するレーザ発振光およ
び第１の生成光に伴う電界によって生じる電気分極の電
界に関する第２次の成分で位相整合条件を満たすレーザ
発振光と第１の生成光との和周波である第２の生成光が
発生する。発生した第２の生成光は、第２の非線形光学
素子を透過するレーザ発振光および第１の生成光ととも
に出射し、第２の反射鏡に到達する。第２の反射鏡は第
２の生成光に対しては透過性を有するので、この第２の
生成光はレーザ共振器から放出される。一方、第２の反
射鏡はレーザ発振光に対しては高反射性を有し到達光路
の逆方向経路をたどるように反射面が設定されているの
で、反射されたレーザ発振光はレーザ共振に寄与する。
【００１６】本発明の別の固体レーザ装置は、上記の本
発明の他の固体レーザ装置で発生した第３次高調波光に
関して、更に基本周波数光との和周波混合を非線形光学
素子で行い、第４次高調波光を発生させる装置であり、
共振器内のレーザ発振光の順路は、第１の反射鏡、
非線形光学素子、第１の反射鏡群および第１の１／２
波長板、非線形光学素子、第２の反射鏡群および第
２の１／２波長板、非線形光学素子、そして第２の
反射鏡、および以上の逆経路となる。共振器中のレーザ
媒質である非線形光学素子に対して、レーザ光源の出力
する励起光をレンズ系を介して集光し、共振器内で発振
するレーザ発振光を基本周波数光とする非線形光学素子
での第２次高調波光の発生に関する位相整合方向から照
射する。励起光の照射を受けると、レーザ媒質である第
１の非線形光学素子内の電子が励起され、誘導放出によ
る増幅作用により共振器内でレーザ発振が起こる。
発明の他の固体レーザ装置で発生した第３次高調波光に
関して、更に基本周波数光との和周波混合を非線形光学
素子で行い、第４次高調波光を発生させる装置であり、
共振器内のレーザ発振光の順路は、第１の反射鏡、
非線形光学素子、第１の反射鏡群および第１の１／２
波長板、非線形光学素子、第２の反射鏡群および第
２の１／２波長板、非線形光学素子、そして第２の
反射鏡、および以上の逆経路となる。共振器中のレーザ
媒質である非線形光学素子に対して、レーザ光源の出力
する励起光をレンズ系を介して集光し、共振器内で発振
するレーザ発振光を基本周波数光とする非線形光学素子
での第２次高調波光の発生に関する位相整合方向から照
射する。励起光の照射を受けると、レーザ媒質である第
１の非線形光学素子内の電子が励起され、誘導放出によ
る増幅作用により共振器内でレーザ発振が起こる。
【００１７】以下、上記の本発明の他の固体レーザ装置
と同一の作用によって、第３次高調波が発生する。こう
して発生した第３次高調波光は第２の１／２波長板で偏
光方向を９０゜回転されるとともに、非線形光学素子を
透過した基本周波数光および第２次高調波光共々、第２
の反射鏡群によって設定される光路、すなわち基本波長
光と第３次高調波光との和周波発生に関する位相整合方
向から非線形光学素子へ入力する。非線形光学素子の中
では、同時に進行する基本波長光および第３次高調波光
に伴う電界によって生じる電気分極の電界に関する第２
次の成分で位相整合条件を満たす基本周波数光と第３次
高調波光との和周波である第４次高調波光が発生する。
発生した第４次高調波光は、非線形光学素子を透過する
基本周波数光、第２次高調波光、および第３次高調波光
とともに出射し、第２の反射鏡に到達する。第２の反射
鏡は第４次高調波光に対しては透過性を有するので、こ
の第４次高調波光はレーザ共振器から放出される。一
方、第２の反射鏡は基本周波数光に対しては高反射性を
有し到達光路の逆方向経路をたどるように反射面が設定
されているので、反射された基本周波数光はレーザ共振
に寄与する。
と同一の作用によって、第３次高調波が発生する。こう
して発生した第３次高調波光は第２の１／２波長板で偏
光方向を９０゜回転されるとともに、非線形光学素子を
透過した基本周波数光および第２次高調波光共々、第２
の反射鏡群によって設定される光路、すなわち基本波長
光と第３次高調波光との和周波発生に関する位相整合方
向から非線形光学素子へ入力する。非線形光学素子の中
では、同時に進行する基本波長光および第３次高調波光
に伴う電界によって生じる電気分極の電界に関する第２
次の成分で位相整合条件を満たす基本周波数光と第３次
高調波光との和周波である第４次高調波光が発生する。
発生した第４次高調波光は、非線形光学素子を透過する
基本周波数光、第２次高調波光、および第３次高調波光
とともに出射し、第２の反射鏡に到達する。第２の反射
鏡は第４次高調波光に対しては透過性を有するので、こ
の第４次高調波光はレーザ共振器から放出される。一
方、第２の反射鏡は基本周波数光に対しては高反射性を
有し到達光路の逆方向経路をたどるように反射面が設定
されているので、反射された基本周波数光はレーザ共振
に寄与する。
【００１８】
【実施例】本発明の実施例の説明に先立って、本発明の
装置で利用する２次の非線形光学効果による２倍高調波
光および和周波光の発生に関して述べる。光が絶縁体結
晶を伝播する時、光に伴う電界に応答して電気分極が生
じる。この電気分極は、電界に線形な成分ばかりではな
く、非線形成分も含んでいる。この非線形成分の中で最
も低次の成分である２次成分が種となって２倍高調波光
あるいは和周波光が発生する。ところで、２倍高調波光
あるいは和周波光は、無条件に発生するものではなく、
基本光、絶縁体結晶、および発生光の間で次のような位
相整合条件が成立する必要がある。
装置で利用する２次の非線形光学効果による２倍高調波
光および和周波光の発生に関して述べる。光が絶縁体結
晶を伝播する時、光に伴う電界に応答して電気分極が生
じる。この電気分極は、電界に線形な成分ばかりではな
く、非線形成分も含んでいる。この非線形成分の中で最
も低次の成分である２次成分が種となって２倍高調波光
あるいは和周波光が発生する。ところで、２倍高調波光
あるいは和周波光は、無条件に発生するものではなく、
基本光、絶縁体結晶、および発生光の間で次のような位
相整合条件が成立する必要がある。
【００１９】 ２倍高調波光の発生に関する位相整合
条件 単一の基本光から２倍高調波生成により第２次高調波光
を発生するには、次の条件式を満たさねばならない。
条件 単一の基本光から２倍高調波生成により第２次高調波光
を発生するには、次の条件式を満たさねばならない。
【００２０】ｎ（ω0 ）＝ｎ（２ω0 ）・・（１）
ここで、ｎ（ω）：角速度ωに対する屈折率
ω0 ：基本光の角速度
この位相整合条件を満たして発生した２倍高調波光は、
基本光と同一の光路を進行する。なお、低い対称性を有
する絶縁体結晶については、光路の方向を調整すること
により、この位相整合条件を満たすことができることが
ある。
基本光と同一の光路を進行する。なお、低い対称性を有
する絶縁体結晶については、光路の方向を調整すること
により、この位相整合条件を満たすことができることが
ある。
【００２１】 和周波光の発生に関する位相整合条件
同一光路を同時に進行する２つの基本光から和周波光生
成により有効に和周波光を生成するには、次の条件式を
満たさねばならない。
成により有効に和周波光を生成するには、次の条件式を
満たさねばならない。
【００２２】
ω1 ｎ（ω1 ）＋ω2 ｎ（ω2 ）
＝（ω1 ＋ω2 ）ｎ（ω1 ＋ω2 ）・・（２）
ここで、ｎ（ω）：角速度ωに対する屈折率
ω1 ：第１の基本光の角速度
ω2 ：第２の基本光の角速度
この位相整合条件を満たして発生した和周波光は、基本
光と同一の光路を進行する。なお、低い対称性を有する
絶縁体結晶については、光路の方向を調整することによ
り、この位相整合条件を満たすことができることがあ
る。
光と同一の光路を進行する。なお、低い対称性を有する
絶縁体結晶については、光路の方向を調整することによ
り、この位相整合条件を満たすことができることがあ
る。
【００２３】和周波混合にあたっては、入力する２つの
光の偏光方向が互いに平行な場合をタイプＩと呼び、互
いに垂直な場合をタイプＩＩと呼ぶ。使用する非線形光
学素子である絶縁体結晶の種類によって夫々のタイプに
おける和周波光の発生効率、偏光方向の選択法、または
結晶構造に対する位相整合方向がことなる。また、基本
光の波長、発生光の波長によっても位相整合方向が異な
る。なお、２倍高調波の発生は、同一光路を同時に進行
する同一波長で同一偏光方向の２つの光に関する和周波
の発生なので、このタイプの呼称を拡張して使用する。
光の偏光方向が互いに平行な場合をタイプＩと呼び、互
いに垂直な場合をタイプＩＩと呼ぶ。使用する非線形光
学素子である絶縁体結晶の種類によって夫々のタイプに
おける和周波光の発生効率、偏光方向の選択法、または
結晶構造に対する位相整合方向がことなる。また、基本
光の波長、発生光の波長によっても位相整合方向が異な
る。なお、２倍高調波の発生は、同一光路を同時に進行
する同一波長で同一偏光方向の２つの光に関する和周波
の発生なので、このタイプの呼称を拡張して使用する。
【００２４】（第１実施例）本実施例は、レーザ媒質機
能と２次の非線形光学光学効果を有する第１の非線形光
学素子として（Ｎｄx Ｙ1-x ）Ａｌ3 （ＢＯ3 ）4 結晶
（ｘ＝０．０１〜０．２；以後、ＮＹＡＢ結晶と呼ぶ）
を、２次の非線形光学効果を有する第２の非線形光学素
子としてＮＹＡＢ結晶を使用し、基本周波数光としてＮ
ＹＡＢ結晶をレーザ媒質として発生する波長＝１０６２
ｎｍのレーザ発振光（以後、基本周波数光とも呼ぶ）を
用い、第２次高調波光の生成および第３高調波光の生成
をタイプＩで行ったものである。図５に、ＮＹＡＢ結晶
におけるタイプＩでの和周波混合にあったて、第１の光
の波長を１０６２ｎｍと固定した場合の、第２の光の波
長と位相整合方向との関係を示す。ＮＹＡＢ結晶のタイ
プＩで極大となる位相整合方向は、結晶軸系でのｃ軸と
なす角度（θ）に依存していることが知られている。
能と２次の非線形光学光学効果を有する第１の非線形光
学素子として（Ｎｄx Ｙ1-x ）Ａｌ3 （ＢＯ3 ）4 結晶
（ｘ＝０．０１〜０．２；以後、ＮＹＡＢ結晶と呼ぶ）
を、２次の非線形光学効果を有する第２の非線形光学素
子としてＮＹＡＢ結晶を使用し、基本周波数光としてＮ
ＹＡＢ結晶をレーザ媒質として発生する波長＝１０６２
ｎｍのレーザ発振光（以後、基本周波数光とも呼ぶ）を
用い、第２次高調波光の生成および第３高調波光の生成
をタイプＩで行ったものである。図５に、ＮＹＡＢ結晶
におけるタイプＩでの和周波混合にあったて、第１の光
の波長を１０６２ｎｍと固定した場合の、第２の光の波
長と位相整合方向との関係を示す。ＮＹＡＢ結晶のタイ
プＩで極大となる位相整合方向は、結晶軸系でのｃ軸と
なす角度（θ）に依存していることが知られている。
【００２５】図１は、本実施例の装置の構成を示す。こ
の装置は、励起光（波長＝８０８ｎｍ）を出力する半導
体レーザ２００と、半導体レーザ２００が出力する励起
光を集光するレンズ２１１およびレンズ２１２からなる
レンズ系２１０と、レーザ媒質をＮＹＡＢ結晶とするレ
ーザ共振器とから構成される。このレーザ共振器は、励
起光を透過し基本周波数光を反射する反射鏡３１１と、
光路が第２次高調波光の発生に関する位相整合方向とな
るように配置された第１の非線形光学素子１１１と、第
２次高調波光の偏光方向を９０゜回転する１／２波長板
４１０と、光路が基本周波数光と第２次高調波光との和
周波混合による第３次高調波光の発生に関する位相整合
方向となるよう配置された第２の非線形光学素子１１２
と、第３次高調波光を透過し基本周波数光を反射する第
２の反射鏡と、を順に配列して構成される。
の装置は、励起光（波長＝８０８ｎｍ）を出力する半導
体レーザ２００と、半導体レーザ２００が出力する励起
光を集光するレンズ２１１およびレンズ２１２からなる
レンズ系２１０と、レーザ媒質をＮＹＡＢ結晶とするレ
ーザ共振器とから構成される。このレーザ共振器は、励
起光を透過し基本周波数光を反射する反射鏡３１１と、
光路が第２次高調波光の発生に関する位相整合方向とな
るように配置された第１の非線形光学素子１１１と、第
２次高調波光の偏光方向を９０゜回転する１／２波長板
４１０と、光路が基本周波数光と第２次高調波光との和
周波混合による第３次高調波光の発生に関する位相整合
方向となるよう配置された第２の非線形光学素子１１２
と、第３次高調波光を透過し基本周波数光を反射する第
２の反射鏡と、を順に配列して構成される。
【００２６】この装置では、まず、半導体レーザ２００
から出力された励起光が、レンズ系２１０で集光され、
反射鏡３１１を介して第１の非線形光学素子１１１に照
射される。励起光が照射された第１の非線形光学素子１
１１は励起状態となり、共振器内でレーザ発振し基本周
波数光となるレーザ光（波長＝１０６２ｎｍ）を発生す
る。この基本周波数光が第１の非線形光学素子１１１内
を第２次高調波光発生に関するタイプＩでの位相整合方
向（θSHG ＝３５．３゜）に進行する。こうして、第１
の非線形光学素子１１１において、基本周波数光の担っ
た電界に応答して電界に関して２次の成分を有する電気
分極が生じる。この電気分極を種として、位相整合条件
に従い、基本周波数光と同一方向に進行する第２次高調
波が発生し、透過する基本周波数光とともに非線形光学
素子１１０から出力される。ここで、発生した第２次高
調波の偏光方向は、基になった基本周波数光の偏光方向
とは垂直となっている。
から出力された励起光が、レンズ系２１０で集光され、
反射鏡３１１を介して第１の非線形光学素子１１１に照
射される。励起光が照射された第１の非線形光学素子１
１１は励起状態となり、共振器内でレーザ発振し基本周
波数光となるレーザ光（波長＝１０６２ｎｍ）を発生す
る。この基本周波数光が第１の非線形光学素子１１１内
を第２次高調波光発生に関するタイプＩでの位相整合方
向（θSHG ＝３５．３゜）に進行する。こうして、第１
の非線形光学素子１１１において、基本周波数光の担っ
た電界に応答して電界に関して２次の成分を有する電気
分極が生じる。この電気分極を種として、位相整合条件
に従い、基本周波数光と同一方向に進行する第２次高調
波が発生し、透過する基本周波数光とともに非線形光学
素子１１０から出力される。ここで、発生した第２次高
調波の偏光方向は、基になった基本周波数光の偏光方向
とは垂直となっている。
【００２７】次に、第１の非線形光学素子１１１から１
／２波長板４１０方向へ出力された第２次高調波光は、
１／２波長板４１０で偏光方向が９０゜回転して第２の
非線形光学素子１１２へ第１の非線形光学素子１１１を
透過した基本周波数光とともに入力する。この基本周波
数光と第２次高調波光とは、第２の非線形光学素子１１
２内を和周波混合による第３次高調波光の発生に関する
位相整合方向（θTHG＝４７゜）を進行する。こうし
て、第２の非線形光学素子１１２に同時に入力した基本
周波数光と第２次高調波光とは、第２に非線形光学素子
１１２の非線形光学応答（入力光の電界に対する２次の
電気分極成分の発生）によって、和周波混合され第３次
高調波光が生成され、透過する基本周波数光および第２
次高調波光とともに第２の非線形光学素子１１２から出
力される。
／２波長板４１０方向へ出力された第２次高調波光は、
１／２波長板４１０で偏光方向が９０゜回転して第２の
非線形光学素子１１２へ第１の非線形光学素子１１１を
透過した基本周波数光とともに入力する。この基本周波
数光と第２次高調波光とは、第２の非線形光学素子１１
２内を和周波混合による第３次高調波光の発生に関する
位相整合方向（θTHG＝４７゜）を進行する。こうし
て、第２の非線形光学素子１１２に同時に入力した基本
周波数光と第２次高調波光とは、第２に非線形光学素子
１１２の非線形光学応答（入力光の電界に対する２次の
電気分極成分の発生）によって、和周波混合され第３次
高調波光が生成され、透過する基本周波数光および第２
次高調波光とともに第２の非線形光学素子１１２から出
力される。
【００２８】次いで、第２の非線形光学素子１１２から
同一方向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高
調波光と第３次高調波とを、これらの光の光路上に配置
された共振器の一方の端面を形成する反射鏡３１２に到
達する。反射鏡３１２に到達した光の内、第３次高調波
光は反射鏡３１２を透過して共振器からの出力光とな
り、基本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
同一方向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高
調波光と第３次高調波とを、これらの光の光路上に配置
された共振器の一方の端面を形成する反射鏡３１２に到
達する。反射鏡３１２に到達した光の内、第３次高調波
光は反射鏡３１２を透過して共振器からの出力光とな
り、基本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
【００２９】この実施例では、第２の非線形素子として
ＮＹＡＢ結晶を使用したが、これ以外に２次の非線形光
学効果を有する、ＬｉＢ3 Ｏ5 （ＬＢＯ）結晶、β−Ｂ
ａＢ 2 Ｏ4 （ＢＢＯ）結晶、ＫＨ2 ＰＯ4 （ＫＤＰ）結
晶、ＫＤ2 ＰＯ4 （ＫＤ* Ｐ）結晶、ＫＴｉＯＰＯ
4 （ＫＴＰ）結晶、またはＬｉＩＯ3 結晶などを使用し
てもよい。ただし、位相整合方向および高調波・和周波
発生率は夫々の結晶によって異なるので方向での配置が
必要となる。
ＮＹＡＢ結晶を使用したが、これ以外に２次の非線形光
学効果を有する、ＬｉＢ3 Ｏ5 （ＬＢＯ）結晶、β−Ｂ
ａＢ 2 Ｏ4 （ＢＢＯ）結晶、ＫＨ2 ＰＯ4 （ＫＤＰ）結
晶、ＫＤ2 ＰＯ4 （ＫＤ* Ｐ）結晶、ＫＴｉＯＰＯ
4 （ＫＴＰ）結晶、またはＬｉＩＯ3 結晶などを使用し
てもよい。ただし、位相整合方向および高調波・和周波
発生率は夫々の結晶によって異なるので方向での配置が
必要となる。
【００３０】また、最終的に得る出力光をレーザ発振光
の第３次高調波光としたが、第１および第２の非線形光
学素子の配置方向を調整して、第１の非線形光学素子で
はレーザ発振光と励起光との第１の和周波光（波長＝４
５８．９ｎｍ）を、第２の非線形光学素子で第１の和周
波光とレーザ発振光との第２の和周波光（波長＝３２
０．４ｎｍ）を、発生して第２の和周波光を共振器から
出力してもよい。
の第３次高調波光としたが、第１および第２の非線形光
学素子の配置方向を調整して、第１の非線形光学素子で
はレーザ発振光と励起光との第１の和周波光（波長＝４
５８．９ｎｍ）を、第２の非線形光学素子で第１の和周
波光とレーザ発振光との第２の和周波光（波長＝３２
０．４ｎｍ）を、発生して第２の和周波光を共振器から
出力してもよい。
【００３１】また、第１の反射鏡は、第２次高調波光の
発生に関する位相整合条件を満たすレーザ発振光の進行
方向に対して垂直に切り出された、第１の非線形光学素
子の励起光の入力面に反射材を塗布して形成してもよい
し、第２の反射鏡は、第３次高調波光の進行方向に対し
て垂直に切り出された第２の非線形光学素子の第３高調
波光の出力面に反射材を塗布して形成してもよい。
発生に関する位相整合条件を満たすレーザ発振光の進行
方向に対して垂直に切り出された、第１の非線形光学素
子の励起光の入力面に反射材を塗布して形成してもよい
し、第２の反射鏡は、第３次高調波光の進行方向に対し
て垂直に切り出された第２の非線形光学素子の第３高調
波光の出力面に反射材を塗布して形成してもよい。
【００３２】（第２実施例）本実施例は、第１実施例と
同様に、レーザ媒質機能と非線形光学効果を有する非線
形素子としてＮＹＡＢ結晶を使用する。この装置では、
この単一の非線形光学素子で第２次高調波光および第３
次高調波光の発生をタイプＩで行わせる。
同様に、レーザ媒質機能と非線形光学効果を有する非線
形素子としてＮＹＡＢ結晶を使用する。この装置では、
この単一の非線形光学素子で第２次高調波光および第３
次高調波光の発生をタイプＩで行わせる。
【００３３】図２は、本実施例の装置の構成を示す。こ
の装置は、励起光（波長＝８０８ｎｍ）を出力する半導
体レーザ２００と、半導体レーザ２００が出力する励起
光を集光するレンズ２１１およびレンズ２１２からなる
レンズ系２１０と、レーザ媒質をＮＹＡＢ結晶とするレ
ーザ共振器とから構成される。ここで、レーザ共振器
は、励起光を透過し基本周波数光を反射する反射鏡３２
１と、光路が第２次高調波光の発生に関する位相整合方
向となるように配置された非線形光学素子１２０と、非
線形光学素子１２０から出力される基本周波数光と第２
次高調波光とを和周波混合による第３次高調波光の発生
に関する位相整合方向から非線形光学素子１２０へ入力
する光路を設定する反射鏡３２３および反射鏡３２４
と、第２次高調波光の偏光方向を９０゜回転する１／２
波長板４２０と、第３次高調波光を透過し基本周波数光
を反射する第２の反射鏡３２２と、から構成される。
の装置は、励起光（波長＝８０８ｎｍ）を出力する半導
体レーザ２００と、半導体レーザ２００が出力する励起
光を集光するレンズ２１１およびレンズ２１２からなる
レンズ系２１０と、レーザ媒質をＮＹＡＢ結晶とするレ
ーザ共振器とから構成される。ここで、レーザ共振器
は、励起光を透過し基本周波数光を反射する反射鏡３２
１と、光路が第２次高調波光の発生に関する位相整合方
向となるように配置された非線形光学素子１２０と、非
線形光学素子１２０から出力される基本周波数光と第２
次高調波光とを和周波混合による第３次高調波光の発生
に関する位相整合方向から非線形光学素子１２０へ入力
する光路を設定する反射鏡３２３および反射鏡３２４
と、第２次高調波光の偏光方向を９０゜回転する１／２
波長板４２０と、第３次高調波光を透過し基本周波数光
を反射する第２の反射鏡３２２と、から構成される。
【００３４】この装置では、まず、半導体レーザ２００
から出力された励起光が、レンズ系２１０で集光され、
反射鏡３２１を介して非線形光学素子１２０に照射され
る。励起光が照射された非線形光学素子１２０は励起状
態となり、共振器内でレーザ発振し基本周波数光となる
レーザ光（波長＝１０６２ｎｍ）を発生する。この基本
周波数光が非線形光学素子１２０内を第２次高調波光発
生に関するタイプＩでの位相整合方向（θSHG ＝３５．
３゜）に進行する。こうして、非線形光学素子１２０に
おいて、基本周波数光の担った電界に応答して電界に関
して２次の成分を有する電気分極が生じる。この電気分
極を種として位相整合条件に従い、基本周波数光と同一
方向に進行する第２次高調波が発生し透過する基本周波
数光とともに非線形光学素子１２０から出力される。こ
こで、発生した第２次高調波の偏光方向は、基になった
基本周波数光の偏光方向とは垂直となっている。
から出力された励起光が、レンズ系２１０で集光され、
反射鏡３２１を介して非線形光学素子１２０に照射され
る。励起光が照射された非線形光学素子１２０は励起状
態となり、共振器内でレーザ発振し基本周波数光となる
レーザ光（波長＝１０６２ｎｍ）を発生する。この基本
周波数光が非線形光学素子１２０内を第２次高調波光発
生に関するタイプＩでの位相整合方向（θSHG ＝３５．
３゜）に進行する。こうして、非線形光学素子１２０に
おいて、基本周波数光の担った電界に応答して電界に関
して２次の成分を有する電気分極が生じる。この電気分
極を種として位相整合条件に従い、基本周波数光と同一
方向に進行する第２次高調波が発生し透過する基本周波
数光とともに非線形光学素子１２０から出力される。こ
こで、発生した第２次高調波の偏光方向は、基になった
基本周波数光の偏光方向とは垂直となっている。
【００３５】次に、第１の非線形光学素子１２０から同
一方向へ出力された第２次高調波光と透過した基本周波
数光とは、反射鏡３２３および反射鏡３２４によって設
定される光路を進行し、和周波混合による第３次高調波
光の発生に関する位相整合方向となる方向から非線形光
学素子１２０へ入力する。この再入力までの間に第２次
高調波光は、１／２波長板４２０で偏光方向が９０゜回
転する。非線形光学素子１２０に入力後、基本周波数光
と第２次高調波光とは、非線形光学素子１２０内を和周
波混合による第３次高調波光の発生に関する位相整合方
向（θTHG ＝４７゜）を進行する。こうして、非線形光
学素子１２０に同時に入力した基本周波数光と第２次高
調波光とは、非線形光学素子１２０の非線形光学応答
（入力光の電界に対する２次の電気分極成分の発生）に
よって、和周波混合され第３次高調波光が生成され、透
過する基本周波数光および第２次高調波光とともに非線
形光学素子１２０から出力される。
一方向へ出力された第２次高調波光と透過した基本周波
数光とは、反射鏡３２３および反射鏡３２４によって設
定される光路を進行し、和周波混合による第３次高調波
光の発生に関する位相整合方向となる方向から非線形光
学素子１２０へ入力する。この再入力までの間に第２次
高調波光は、１／２波長板４２０で偏光方向が９０゜回
転する。非線形光学素子１２０に入力後、基本周波数光
と第２次高調波光とは、非線形光学素子１２０内を和周
波混合による第３次高調波光の発生に関する位相整合方
向（θTHG ＝４７゜）を進行する。こうして、非線形光
学素子１２０に同時に入力した基本周波数光と第２次高
調波光とは、非線形光学素子１２０の非線形光学応答
（入力光の電界に対する２次の電気分極成分の発生）に
よって、和周波混合され第３次高調波光が生成され、透
過する基本周波数光および第２次高調波光とともに非線
形光学素子１２０から出力される。
【００３６】次いで、非線形光学素子１２０から同一方
向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波とを、これらの光の光路上に配置された
共振器の一方の端面を形成する反射鏡３２２に到達す
る。反射鏡３２２に到達した光の内、第３次高調波光は
反射鏡３２２を透過して共振器からの出力光となり、基
本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波とを、これらの光の光路上に配置された
共振器の一方の端面を形成する反射鏡３２２に到達す
る。反射鏡３２２に到達した光の内、第３次高調波光は
反射鏡３２２を透過して共振器からの出力光となり、基
本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
【００３７】また、最終的に得る出力光をレーザ発振光
の第３次高調波光としたが、第１実施例と同様に、非線
形光学素子への光の入力方向を調整して、まず、レーザ
発振光と励起光との第１の和周波光（波長＝４５８．９
ｎｍ）を、次に第２の非線形光学素子で第１の和周波光
とレーザ発振光との第２の和周波光（波長＝３２０．４
ｎｍ）を、発生して第２の和周波光を共振器から出力し
てもよい。
の第３次高調波光としたが、第１実施例と同様に、非線
形光学素子への光の入力方向を調整して、まず、レーザ
発振光と励起光との第１の和周波光（波長＝４５８．９
ｎｍ）を、次に第２の非線形光学素子で第１の和周波光
とレーザ発振光との第２の和周波光（波長＝３２０．４
ｎｍ）を、発生して第２の和周波光を共振器から出力し
てもよい。
【００３８】（第３実施例）本実施例は、第１実施例と
同様に、レーザ媒質機能と非線形光学効果を有する非線
形素子としてＮＹＡＢ結晶を使用する。また、この装置
では第２実施例と同様に単一の非線形光学素子で第２次
高調波光および第３次高調波光の発生をタイプＩで行わ
せるが、非線形光学素子の切り出し角度を工夫して、切
り出し面に反射材を塗布することにより、反射鏡を個別
に配置する必要をなくし、装置サイズをコンパクトにし
ている。
同様に、レーザ媒質機能と非線形光学効果を有する非線
形素子としてＮＹＡＢ結晶を使用する。また、この装置
では第２実施例と同様に単一の非線形光学素子で第２次
高調波光および第３次高調波光の発生をタイプＩで行わ
せるが、非線形光学素子の切り出し角度を工夫して、切
り出し面に反射材を塗布することにより、反射鏡を個別
に配置する必要をなくし、装置サイズをコンパクトにし
ている。
【００３９】図３は、本実施例の装置の構成を示す。こ
の装置は、励起光（波長＝８０８ｎｍ）を出力する半導
体レーザ２００と、半導体レーザ２００が出力する励起
光を集光するレンズ２１１およびレンズ２１２からなる
レンズ系２１０と、レーザ媒質をＮＹＡＢ結晶とするレ
ーザ共振器とから構成される。ここで、レーザ共振器
は、励起光を透過し基本周波数光を反射する反射面１３
０ａと、光路が第２次高調波光の発生に関する位相整合
方向となるように配置された非線形光学素子１３０と、
非線形光学素子１３０から出力される基本周波数光と第
２次高調波光とを和周波混合による第３次高調波光の発
生に関する位相整合方向から非線形光学素子１３０へ入
力する光路を設定する反射面１３０ｃおよび反射面１３
０ｄと、第２次高調波光の偏光方向を９０゜回転する１
／２波長板４３０と、第３次高調波光を透過し基本周波
数光を反射する反射面１３０ｄと、から構成される。
の装置は、励起光（波長＝８０８ｎｍ）を出力する半導
体レーザ２００と、半導体レーザ２００が出力する励起
光を集光するレンズ２１１およびレンズ２１２からなる
レンズ系２１０と、レーザ媒質をＮＹＡＢ結晶とするレ
ーザ共振器とから構成される。ここで、レーザ共振器
は、励起光を透過し基本周波数光を反射する反射面１３
０ａと、光路が第２次高調波光の発生に関する位相整合
方向となるように配置された非線形光学素子１３０と、
非線形光学素子１３０から出力される基本周波数光と第
２次高調波光とを和周波混合による第３次高調波光の発
生に関する位相整合方向から非線形光学素子１３０へ入
力する光路を設定する反射面１３０ｃおよび反射面１３
０ｄと、第２次高調波光の偏光方向を９０゜回転する１
／２波長板４３０と、第３次高調波光を透過し基本周波
数光を反射する反射面１３０ｄと、から構成される。
【００４０】この装置での第３次高調波光の発生動作
は、第２実施例の装置と同様である。すなわち、この装
置では、まず、半導体レーザ２００から出力された励起
光が、レンズ系２１０で集光され、反射面１３０ａを介
して非線形光学素子１３０に照射される。励起光が照射
された非線形光学素子１３０は励起状態となり、共振器
内でレーザ発振し基本周波数光となるレーザ光（波長＝
１０６２ｎｍ）を発生する。この基本周波数光が非線形
光学素子１３０内を第２次高調波光発生に関するタイプ
Ｉでの位相整合方向（θSHG ＝３５．３゜）に進行す
る。こうして、非線形光学素子１３０において、基本周
波数光の担った電界に応答して電界に関して２次の成分
を有する電気分極が生じる。この電気分極を種として位
相整合条件に従い、基本周波数光と同一方向に進行する
第２次高調波が発生し透過する基本周波数光とともに非
線形光学素子１３０から出力される。ここで、発生した
第２次高調波の偏光方向は、基になった基本周波数光の
偏光方向とは垂直となっている。
は、第２実施例の装置と同様である。すなわち、この装
置では、まず、半導体レーザ２００から出力された励起
光が、レンズ系２１０で集光され、反射面１３０ａを介
して非線形光学素子１３０に照射される。励起光が照射
された非線形光学素子１３０は励起状態となり、共振器
内でレーザ発振し基本周波数光となるレーザ光（波長＝
１０６２ｎｍ）を発生する。この基本周波数光が非線形
光学素子１３０内を第２次高調波光発生に関するタイプ
Ｉでの位相整合方向（θSHG ＝３５．３゜）に進行す
る。こうして、非線形光学素子１３０において、基本周
波数光の担った電界に応答して電界に関して２次の成分
を有する電気分極が生じる。この電気分極を種として位
相整合条件に従い、基本周波数光と同一方向に進行する
第２次高調波が発生し透過する基本周波数光とともに非
線形光学素子１３０から出力される。ここで、発生した
第２次高調波の偏光方向は、基になった基本周波数光の
偏光方向とは垂直となっている。
【００４１】次に、非線形光学素子１３０から同一方向
へ出力された第２次高調波光と透過した基本周波数光と
は、反射面１３０ｃおよび反射面１３０ｄによって設定
される光路を進行し、和周波混合による第３次高調波光
の発生に関する位相整合方向となる方向から非線形光学
素子１３０へ入力する。この再入力までの間に第２次高
調波光は、１／２波長板４３０で偏光方向が９０゜回転
する。非線形光学素子１３０に入力後、基本周波数光と
第２次高調波光とは、非線形光学素子１３０内を和周波
混合による第３次高調波光の発生に関する位相整合方向
（θTHG ＝４７゜）を進行する。こうして、非線形光学
素子１３０に同時に入力した基本周波数光と第２次高調
波光とは、非線形光学素子１３０の非線形光学応答（入
力光の電界に対する２次の電気分極成分の発生）によっ
て、和周波混合され第３次高調波光が生成され、透過す
る基本周波数光および第２次高調波光とともに非線形光
学素子１３０から出力される。
へ出力された第２次高調波光と透過した基本周波数光と
は、反射面１３０ｃおよび反射面１３０ｄによって設定
される光路を進行し、和周波混合による第３次高調波光
の発生に関する位相整合方向となる方向から非線形光学
素子１３０へ入力する。この再入力までの間に第２次高
調波光は、１／２波長板４３０で偏光方向が９０゜回転
する。非線形光学素子１３０に入力後、基本周波数光と
第２次高調波光とは、非線形光学素子１３０内を和周波
混合による第３次高調波光の発生に関する位相整合方向
（θTHG ＝４７゜）を進行する。こうして、非線形光学
素子１３０に同時に入力した基本周波数光と第２次高調
波光とは、非線形光学素子１３０の非線形光学応答（入
力光の電界に対する２次の電気分極成分の発生）によっ
て、和周波混合され第３次高調波光が生成され、透過す
る基本周波数光および第２次高調波光とともに非線形光
学素子１３０から出力される。
【００４２】次いで、非線形光学素子１３０から同一方
向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波とを、これらの光の光路上に配置された
共振器の一方の端面を形成する反射面１３０ｂに到達す
る。反射面１３０ｂに到達した光の内、第３次高調波光
は反射面１３０ｂを透過して共振器からの出力光とな
り、基本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波とを、これらの光の光路上に配置された
共振器の一方の端面を形成する反射面１３０ｂに到達す
る。反射面１３０ｂに到達した光の内、第３次高調波光
は反射面１３０ｂを透過して共振器からの出力光とな
り、基本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
【００４３】この実施例では、最終的に得る出力光をレ
ーザ発振光の第３次高調波光としたが、第１実施例と同
様に、非線形光学素子への光の入力方向と非線形光学素
子の切り出し角度とを調整して、まず、レーザ発振光と
励起光との第１の和周波光（波長＝４５８．９ｎｍ）
を、次に第２の非線形光学素子で第１の和周波光とレー
ザ発振光との第２の和周波光（波長＝３２０．４ｎｍ）
を、発生して第２の和周波光を共振器から出力してもよ
い。
ーザ発振光の第３次高調波光としたが、第１実施例と同
様に、非線形光学素子への光の入力方向と非線形光学素
子の切り出し角度とを調整して、まず、レーザ発振光と
励起光との第１の和周波光（波長＝４５８．９ｎｍ）
を、次に第２の非線形光学素子で第１の和周波光とレー
ザ発振光との第２の和周波光（波長＝３２０．４ｎｍ）
を、発生して第２の和周波光を共振器から出力してもよ
い。
【００４４】また、この実施例の反射面１３０ｃ、１３
０ｄの光路設定機能は、反射材の塗布を施さずに、全反
射現象を利用してもよい。ただし、この際には非線形光
学素子の切り出し角度を、非線形光学素子の屈折率との
関係から選択する必要がある。
０ｄの光路設定機能は、反射材の塗布を施さずに、全反
射現象を利用してもよい。ただし、この際には非線形光
学素子の切り出し角度を、非線形光学素子の屈折率との
関係から選択する必要がある。
【００４５】（第４実施例）本実施例は、第１実施例と
同様に、レーザ媒質機能と非線形光学効果を有する非線
形素子としてＮＹＡＢ結晶を使用する。この装置では、
この単一の非線形光学素子で第２次高調波光の生成、第
３高調波光の生成、および第４高調波の生成をタイプＩ
で行うものである。
同様に、レーザ媒質機能と非線形光学効果を有する非線
形素子としてＮＹＡＢ結晶を使用する。この装置では、
この単一の非線形光学素子で第２次高調波光の生成、第
３高調波光の生成、および第４高調波の生成をタイプＩ
で行うものである。
【００４６】図４は、本実施例の装置の構成を示す。こ
の装置は、第２実施例の装置に対して更にタイプＩでの
基本周波数光と第３次高調波光との和周波混合を実施さ
せるように構成したものであり、励起光（波長＝８０８
ｎｍ）を出力する半導体レーザ２００と、半導体レーザ
２００が出力する励起光を集光するレンズ２１１および
レンズ２１２からなるレンズ系２１０と、レーザ媒質を
ＮＹＡＢ結晶とするレーザ共振器とから構成される。こ
こで、レーザ共振器は、励起光を透過し基本周波数光を
反射する反射鏡３２１と、光路が第２次高調波光の発生
に関する位相整合方向となるように配置された第１の非
線形光学素子１２０と、非線形光学素子１２０から出力
される基本周波数光と第２次高調波光とを和周波混合に
よる第３次高調波光の発生に関する位相整合方向から非
線形光学素子１２０へ入力する光路を設定する反射鏡３
２３および反射鏡３２４と、第２次高調波光の偏光方向
を９０゜回転する１／２波長板４２０と、非線形光学素
子１２０から出力される基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波光とを基本周波数光と第３次高調波光と
の和周波混合による第４次高調波光の発生に関する位相
整合方向から非線形光学素子１２０へ入力する光路を設
定する反射鏡３４３および反射鏡３４４と、第３次高調
波光の偏光方向を９０゜回転させる１／２波長板４４０
と、第４次高調波光を透過し基本周波数光を反射する第
２の反射鏡３４２と、から構成される。
の装置は、第２実施例の装置に対して更にタイプＩでの
基本周波数光と第３次高調波光との和周波混合を実施さ
せるように構成したものであり、励起光（波長＝８０８
ｎｍ）を出力する半導体レーザ２００と、半導体レーザ
２００が出力する励起光を集光するレンズ２１１および
レンズ２１２からなるレンズ系２１０と、レーザ媒質を
ＮＹＡＢ結晶とするレーザ共振器とから構成される。こ
こで、レーザ共振器は、励起光を透過し基本周波数光を
反射する反射鏡３２１と、光路が第２次高調波光の発生
に関する位相整合方向となるように配置された第１の非
線形光学素子１２０と、非線形光学素子１２０から出力
される基本周波数光と第２次高調波光とを和周波混合に
よる第３次高調波光の発生に関する位相整合方向から非
線形光学素子１２０へ入力する光路を設定する反射鏡３
２３および反射鏡３２４と、第２次高調波光の偏光方向
を９０゜回転する１／２波長板４２０と、非線形光学素
子１２０から出力される基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波光とを基本周波数光と第３次高調波光と
の和周波混合による第４次高調波光の発生に関する位相
整合方向から非線形光学素子１２０へ入力する光路を設
定する反射鏡３４３および反射鏡３４４と、第３次高調
波光の偏光方向を９０゜回転させる１／２波長板４４０
と、第４次高調波光を透過し基本周波数光を反射する第
２の反射鏡３４２と、から構成される。
【００４７】この装置では、第３次高調波光の生成まで
は第２実施例と全く同一の動作で行われる。第３次高調
波光の生成に引き続き、非線形光学素子１２０から同一
方向へ出力された、上記の基本周波数光と第３次高調波
光とに対して、反射鏡３４３および反射鏡３４３を使用
して、タイプＩで和周波混合による第４次高調波光の発
生に関する位相整合方向（θ4HG ＝６７．２゜）から非
線形光学素子１２０に入力する光路を設定するととも
に、この光路中に配置された第３高調波光に関する１／
２波長板を使用して基本周波数光の偏光方向は変化させ
ずに第３次高調波光の偏光方向を９０゜回転して、タイ
プＩの位相整合条件を整える。こうして、非線形光学素
子１２０に同時に入力した基本周波数光と第３次高調波
光とは、非線形光学素子１２０の非線形光学応答（入力
光の電界に対する２次の電気分極成分の発生）によっ
て、和周波混合され第４次高調波光が生成され、透過す
る基本周波数光、第２次高調波光および第３次高調波光
とともに非線形光学素子１２０から出力される。
は第２実施例と全く同一の動作で行われる。第３次高調
波光の生成に引き続き、非線形光学素子１２０から同一
方向へ出力された、上記の基本周波数光と第３次高調波
光とに対して、反射鏡３４３および反射鏡３４３を使用
して、タイプＩで和周波混合による第４次高調波光の発
生に関する位相整合方向（θ4HG ＝６７．２゜）から非
線形光学素子１２０に入力する光路を設定するととも
に、この光路中に配置された第３高調波光に関する１／
２波長板を使用して基本周波数光の偏光方向は変化させ
ずに第３次高調波光の偏光方向を９０゜回転して、タイ
プＩの位相整合条件を整える。こうして、非線形光学素
子１２０に同時に入力した基本周波数光と第３次高調波
光とは、非線形光学素子１２０の非線形光学応答（入力
光の電界に対する２次の電気分極成分の発生）によっ
て、和周波混合され第４次高調波光が生成され、透過す
る基本周波数光、第２次高調波光および第３次高調波光
とともに非線形光学素子１２０から出力される。
【００４８】次いで、非線形光学素子１２０から同一方
向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波光と第４次高調波光とは反射鏡３４２に
到達する。反射鏡３２２に到達した光の内、第４次高調
波光は反射鏡３４２を透過して共振器からの出力光とな
り、基本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
向へ出力された、上記の基本周波数光と第２次高調波光
と第３次高調波光と第４次高調波光とは反射鏡３４２に
到達する。反射鏡３２２に到達した光の内、第４次高調
波光は反射鏡３４２を透過して共振器からの出力光とな
り、基本周波数光は反射してレーザ発振に寄与する。
【００４９】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の固
体レーザ装置によれば、レーザ共振器内にレーザ媒質機
能および非線形光学効果を有する第１の非線形素子と、
非線形光学効果を有する第２の非線形光学素子とを位相
整合方向に配置して、第１の非線形光学素子を利用し
てレーザ発振と、レーザ発振光の第２次高調波光の発生
あるいはレーザ発振光と励起光との和周波光の発生とを
行い、第２の非線形光学素子を利用して第１の非線形
光学素子での発生光とレーザ発振光との和周波光の発生
を行って、この和周波光を共振器から出力するようにし
たので、レーザ発振光の１／３の波長程度の安定した強
度の紫外光を得ることができる。
体レーザ装置によれば、レーザ共振器内にレーザ媒質機
能および非線形光学効果を有する第１の非線形素子と、
非線形光学効果を有する第２の非線形光学素子とを位相
整合方向に配置して、第１の非線形光学素子を利用し
てレーザ発振と、レーザ発振光の第２次高調波光の発生
あるいはレーザ発振光と励起光との和周波光の発生とを
行い、第２の非線形光学素子を利用して第１の非線形
光学素子での発生光とレーザ発振光との和周波光の発生
を行って、この和周波光を共振器から出力するようにし
たので、レーザ発振光の１／３の波長程度の安定した強
度の紫外光を得ることができる。
【００５０】また、本発明の他の固体レーザ装置によれ
ば、レーザ共振器内にレーザ媒質機能および非線形光学
効果を有する非線形光学素子を配置し、レーザ発振光の
光路を和周波混合に関する位相整合方向に設定するで、
レーザ発振と、レーザ発振光の第２次高調波光の発生
あるいはレーザ発振光と励起光との和周波光の発生とを
行い、更に、の発生光とレーザ発振光との和周波光
の発生を行って、この和周波光を共振器から出力するよ
うにしたので、レーザ発振光の１／３の波長程度の安定
した強度の紫外光を単一の非線形光学素子を使用して得
ることができる。
ば、レーザ共振器内にレーザ媒質機能および非線形光学
効果を有する非線形光学素子を配置し、レーザ発振光の
光路を和周波混合に関する位相整合方向に設定するで、
レーザ発振と、レーザ発振光の第２次高調波光の発生
あるいはレーザ発振光と励起光との和周波光の発生とを
行い、更に、の発生光とレーザ発振光との和周波光
の発生を行って、この和周波光を共振器から出力するよ
うにしたので、レーザ発振光の１／３の波長程度の安定
した強度の紫外光を単一の非線形光学素子を使用して得
ることができる。
【００５１】また、本発明の別の固体レーザ装置によれ
ば、レーザ共振器内にレーザ媒質機能および非線形光学
効果を有する非線形光学素子を配置し、レーザ発振光の
光路を和周波混合に関する位相整合方向に設定するで、
レーザ発振と、レーザ発振光の第２次高調波光の発生
を行うとともに、で発生する第２次高調波光とレー
ザ発振光との和周波混合により第３次高調波光の発生を
行い、更に、第３次高調波光とレーザ発振光との和周
波混合により第４次高調波光の発生を行って、第４次高
調波光を共振器から出力するようにしたので、レーザ発
振光の１／４の波長の安定した強度の紫外光を単一の非
線形光学素子を使用して得ることができる。
ば、レーザ共振器内にレーザ媒質機能および非線形光学
効果を有する非線形光学素子を配置し、レーザ発振光の
光路を和周波混合に関する位相整合方向に設定するで、
レーザ発振と、レーザ発振光の第２次高調波光の発生
を行うとともに、で発生する第２次高調波光とレー
ザ発振光との和周波混合により第３次高調波光の発生を
行い、更に、第３次高調波光とレーザ発振光との和周
波混合により第４次高調波光の発生を行って、第４次高
調波光を共振器から出力するようにしたので、レーザ発
振光の１／４の波長の安定した強度の紫外光を単一の非
線形光学素子を使用して得ることができる。
【００５２】
【図１】本発明の第１実施例の固体レーザ装置の構成図
である。
である。
【図２】本発明の第２実施例の固体レーザ装置の構成図
である。
である。
【図３】本発明の第３実施例の固体レーザ装置の構成図
である。
である。
【図４】本発明の第４実施例の固体レーザ装置の構成図
である。
である。
【図５】ＮＹＡＢ結晶における和周波混合の波長と位相
整合方向の関係を表すグラフである。
整合方向の関係を表すグラフである。
【図６】従来の固体レーザ装置の構成図である。
１１１，１１２，１２０，１３０，６１０…非線形光学
素子、２００，６５０…半導体レーザ、２１０，６３０
…集光レンズ系、２１１，２１２…レンズ、３１１，３
１２，３２１，３２２，３２３，３２４，３４２，３４
３，３４４…反射鏡、１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，
１３０ｄ，６１０ａ，６２０ｂ…反射面、４１０，４２
０，４３０，６２０…１／２波長板。
素子、２００，６５０…半導体レーザ、２１０，６３０
…集光レンズ系、２１１，２１２…レンズ、３１１，３
１２，３２１，３２２，３２３，３２４，３４２，３４
３，３４４…反射鏡、１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，
１３０ｄ，６１０ａ，６２０ｂ…反射面、４１０，４２
０，４３０，６２０…１／２波長板。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｓ 3/16 Ｈ０１Ｓ 3/094 Ｓ
Claims (18)
- 【請求項１】 励起光を出力するレーザ光源と、 前記レーザ光源の出力する励起光を集光するレンズ系
と、 レーザ共振器の一方の端面を形成する、前記レンズ系を
介した励起光を透過し、少なくともレーザ発振光を反射
する第１の反射鏡と、 前記第１の反射鏡を透過した励起光を、２次の非線形光
学効果による第１の生成光の発生に関する位相整合方向
で受光する、レーザ媒質であり非線形光学効果を有した
第１の非線形光学素子と、 レーザ発振光の光路上、前記第１の非線形光学素子に対
して前記第１の反射鏡側と反対の側に配置された、前記
第１の非線形光学素子で発生する第１の生成光の偏光方
向を９０゜回転する１／２波長板と、 レーザ発振光の光路上、前記１／２波長板に対して前記
第１の非線形光学素子側と反対の側に、レーザ発振光と
前記１／２波長板を介した第１の生成光との和周波混合
によるレーザ発振光に対する第２の生成光の発生に関す
る位相整合方向で配置された、前記第１の非線形光学素
子と同種の材料からなり、２次の非線形光学効果を有す
る第２の非線形光学素子と、 前記第２の非線形光学素子に対して前記１／２波長板側
と反対の側に配置され、レーザ共振器の他方の端面を形
成する、第２の生成光を透過し、少なくともレーザ発振
光を反射する第２の反射鏡と、 を含んで構成されることを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記第１の非線形光学素子および前記第
２の非線形光学素子それぞれは、ＮｄＹＡｌ3（ＢＯ3）
4結晶から成り、 前記レーザ光源の出力する励起光の波長は、略８０８ｎ
ｍである、 ことを特徴とする請求項１記載の固体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記第１の反射鏡は、前記第１の生成光
の発生に関する位相整合条件を満たすレーザ発振光の進
行方向に対して垂直に切り出された前記第１の非線形光
学素子の励起光の入力面に反射材を塗布して形成され
る、ことを特徴とする請求項１記載の固体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記第２の反射鏡は、前記第２の生成光
の進行方向に対して垂直に切り出された前記第２の非線
形光学素子の前記第２の生成光の出力面に反射材を塗布
して形成される、ことを特徴とする請求項１記載の固体
レーザ装置。 - 【請求項５】 励起光を出力するレーザ光源と、 前記レーザ光源の出力する励起光を集光するレンズ系
と、 レーザ共振器の一方の端面を形成する、前記レンズ系を
介した励起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射す
る第１の反射鏡と、 前記第１の反射鏡を透過した励起光を、２次の非線形光
学効果による第１の生成光の発生に関する位相整合方向
で受光する、レーザ媒質であり非線形光学効果を有した
非線形光学素子と、 レーザ発振光の光路上前記非線形光学素子の前記第１の
反射鏡側と反対の側から出力される、レーザ発振光と第
１の生成光とについて、和周波混合による第２の生成光
の発生に関する位相整合方向から前記非線形光学素子へ
入力する光路を形成する反射鏡群と、 前記形成された光路中に配置された、第１の生成光の偏
光方向を９０゜回転する１／２波長板と、 第２の生成光の進行方向中、前記非線形光学素子に対し
て前記反射鏡群と反対の側に配置され、レーザ共振器の
他方の端面を形成する、第２の生成光を透過し、少なく
ともレーザ発振光を反射する第２の反射鏡と、 を含んで構成されることを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記第１の反射鏡は、前記第１の生成光
の発生に関する位相整合条件を満たすレーザ発振光の進
行方向に対して垂直な前記非線形光学素子の励起光入力
面に反射材を塗布して形成される、ことを特徴とする請
求項５記載の固体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記第２の反射鏡は、前記第２の生成光
の進行方向に対して垂直な前記非線形光学素子の前記第
２の生成光の出力面に反射材を塗布して形成される、こ
とを特徴とする請求項５記載の固体レーザ装置。 - 【請求項８】 前記反射鏡群は、前記非線形光学素子の
切り出し面に反射材を塗布して形成される、ことを特徴
とする請求項５記載の固体レーザ装置。 - 【請求項９】 前記反射鏡群は、入射光を全反射する角
度で切り出された、一つ以上の前記非線形光学素子の切
り出し面である、ことを特徴とする請求項５記載の固体
レーザ装置。 - 【請求項１０】 前記第１の生成光は、レーザ発振光の
第２次高調波光であることを特徴とする請求項１または
請求項５記載の固体レーザ装置。 - 【請求項１１】 前記第１の生成光は、レーザ発振光と
励起光との和周波光であることを特徴とする請求項１ま
たは請求項５記載の固体レーザ装置。 - 【請求項１２】 励起光を出力するレーザ光源と、 前記レーザ光源の出力する励起光を集光するレンズ系
と、 レーザ共振器の一方の端面を形成する、前記レンズ系を
介した励起光を透過し少なくともレーザ発振光を反射す
る第１の反射鏡と、 前記第１の反射鏡を透過した励起光をレーザ発振光に対
する第２次高調波光の発生に関する位相整合方向で受光
する、レーザ媒質であり非線形光学効果を有した非線形
光学素子と、 レーザ発振光の光路上前記非線形光学素子の前記第１の
反射鏡側と反対の側から出力される、レーザ発振光と第
２次高調波光との和周波混合による第３次高調波光の発
生に関する位相整合方向から前記非線形光学素子へ入力
する第１の光路を形成する第１の反射鏡群と、 前記第１の光路中に配置された、第２次高調波光の偏光
方向を９０゜回転する第１の１／２波長板と、 第３次高調波の進行方向中、前記非線形光学素子に対し
て前記第１の反射鏡群と反対の側に配置され、前記非線
形光学素子から出力されるレーザ発振光と第３次高調波
光との和周波混合による第４次高調波の発生に関する位
相整合方向から前記非線形光学素子へ入力する第２の光
路を形成する第２の反射鏡群と、 前記第２の光路中に配置された、第３次高調波光の偏光
方向を９０゜回転する第２の１／２波長板と、 第４次高調波の進行方向中、前記非線形光学素子に対し
て前記第２の反射鏡群と反対の側に配置され、レーザ共
振器の他方の端面を形成する、第３次高調波光を透過
し、少なくともレーザ発振光を反射する第２の反射鏡
と、 を含んで構成されることを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項１３】 前記第１の反射鏡は、第２次高調波光
の発生に関する位相整合条件を満たすレーザ発振光の進
行方向に対して垂直な前記非線形光学素子の励起光入力
面に反射材を塗布して形成される、ことを特徴とする請
求項１２記載の固体レーザ装置。 - 【請求項１４】 前記第２の反射鏡は、第４次高調波光
の進行方向に対して垂直な前記非線形光学素子の切り出
し面に反射材を塗布して形成される、ことを特徴とする
請求項１２記載の固体レーザ装置。 - 【請求項１５】 前記第１の反射鏡群は、前記非線形光
学素子の切り出し面に反射材を塗布して形成される、こ
とを特徴とする請求項１２記載の固体レーザ装置。 - 【請求項１６】 前記第２の反射鏡群は、前記非線形光
学素子の切り出し面ｚｚに反射材を塗布して形成され
る、ことを特徴とする請求項１２記載の固体レーザ装
置。 - 【請求項１７】 前記第１または第２の反射鏡群は、入
射光を全反射する角度で切り出された、一つ以上の前記
非線形光学素子の切り出し面である、ことを特徴とする
請求項１２記載の固体レーザ装置。 - 【請求項１８】 前記非線形光学素子は、ＮｄＹＡｌ3
（ＢＯ3）4結晶から成り、 前記レーザ光源の出力する励起光の波長は、略８０８ｎ
ｍである、 ことを特徴とする請求項５または請求項１２記載の固体
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00505993A JP3421067B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 固体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00505993A JP3421067B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 固体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216453A JPH06216453A (ja) | 1994-08-05 |
| JP3421067B2 true JP3421067B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=11600831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00505993A Expired - Fee Related JP3421067B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 固体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3421067B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007028610A1 (de) | 2007-06-19 | 2008-12-24 | Forschungsinstitut für mineralische und metallische Werkstoffe, Edelsteine/Edelmetalle GmbH | Verwendung von undotierten Kristallen der Yttrium Aluminium Borat Familie für nichtlineare optische Eigenschaften |
| JP5721812B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-05-20 | 三菱電機株式会社 | 波長変換結晶および波長変換レーザ装置 |
| JP6074764B2 (ja) * | 2013-01-09 | 2017-02-08 | 日本電信電話株式会社 | 光周波数コム安定化光源および方法 |
| CN110061413B (zh) * | 2019-05-27 | 2024-08-09 | 青岛镭视光电科技有限公司 | 带有折叠腔的自倍频晶体、激光发生装置及激光器 |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP00505993A patent/JP3421067B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06216453A (ja) | 1994-08-05 |
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|---|---|---|---|
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