JP3570656B2

JP3570656B2 - 波長連続可変レーザ装置

Info

Publication number: JP3570656B2
Application number: JP09884397A
Authority: JP
Inventors: 福貴登坂
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: JPH10290038A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長連続可変レーザ装置に関し、特に医療分野、理化学分野、工業分野などに用いて好適な波長連続可変レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非線形光学結晶の波長変換作用を利用したＯＰＯ（オプティカル・パラメトリック・オシレータ）レーザは、可変波長範囲が広く、調整が容易であるという理由から、固体レーザとして注目されている。
従来、このＯＰＯレーザ装置に用いられる共振器としては、平行平面ミラーを用いてレーザ光を往復させるものが知られており、例えばＹｕｎｐｉｎｇＷａｎｇ等がＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８（１４），８Ａｐｒｉｌ１９９１，ｐｐ．１４６１〜１４６３において発表し、Ｔａｎｇ．Ｃ．Ｌ．等がＰｒｏｃ．ＩＥＥＥ８０ｐｐ．３６５〜３７４，１９９２において発表している。
【０００３】
これらの装置においては、発振器を構成する平行平面ミラーの表面に誘電体の多層膜を形成しているために、光増幅を繰り返すうちにこれらの誘電体膜が焼けて損傷するという問題点がある。
この問題を解決するために、ＳｈｅｎｇＷｕ（ＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）とＺｈａｏＹａｎｇＳｕｎ（中国ＣＡＳＩＸ社）がＣＬＥＯ，９６（１９９６）， ”ＡｎＯＰＯｒｉｎｇｃａｖｉｔｙｗｉｔｈｎｏｃｏａｔｉｎｇ”において、誘電体膜を用いずに発振器を構成することができるリング状共振器を使用した装置を発表している。この装置では、入出力ミラーを励起光軸に対して４５°の角度で配置して使用し、２個のＢＢＯ非線形光学結晶を発振回路の両側に配置している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように入出力ミラーを励起光軸に対して４５°で配置した場合、励起効率及び発振効率の双方が低く、発振の閾値が高くなるという問題点がある。
また、２個の非線形光学結晶をリング状発振回路の両側に配置した場合、発振するレーザの波長を変化させる目的で非線形光学結晶を回動させる装置が複雑化し、実用化の上で問題がある。
【０００５】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘電体膜を用いることなく、励起効率及び発振効率を高くすることができる波長連続可変レーザ装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる波長連続可変レーザ装置は、非線形光学結晶と、該非線形光学結晶に直線偏光の励起用レーザ光を入射させ、前記非線形光学結晶で波長変換されたレーザ光を共振させる複数のレーザ光反射手段を有するリング状共振器とを備える波長連続可変レーザ装置であって、前記励起用レーザ光の光路、及び前記非線形光学結晶から出力される波長変換されたところの、前記励起用レーザ光の偏光方向とは直交する方向の直線偏光であるレーザ光の光路を補正する校正プリズムであって、レーザ光の入射端面及び出射端面が共にレーザ光の光路に対して垂直な内部全反射型のプリズムである校正プリズムと、前記励起用レーザ光及び波長変換されたレーザ光を１８０°の角度で全反射させるプリズムであって、レーザ光の入射端面及び出射端面が共にレーザ光の光路に対して垂直なプリズムと、２個の前記非線形光学結晶とを備えるリング状共振器と、前記２個の非線形光学結晶を互いに反対方向に回動させる回動手段とを具備し、前記リング状共振器に入射される前記励起用レーザ光は、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対する入射面に平行な直線偏光であると共に、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対してブリュースター角度で入射され、前記校正プリズムは、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対して、前記リング状共振器内を１周した前記励起用レーザ光及び前記波長変換されたレーザ光がブリュースター角度で入射するように前記励起用レーザ光及び前記波長変換されたレーザ光の光路を補正し、更に前記リング状共振器を構成する前記レーザ光反射手段と、前記校正プリズムと、前記プリズムにはコーティングが施されていないことを特徴としている。
【０００７】
また、この発明に係わる波長連続可変レーザ装置において、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対して、励起用レーザ光として波長３５５ｎｍの直線偏光のレーザ光を用い、該レーザ光の入射角度をブリュースター角度に設定したことを特徴としている。
また、この発明に係わる波長連続可変レーザ装置において、前記非線形光学結晶としてベータバリウムボレイトを用い、波長４１０ｎｍから２６００ｎｍに至る全波長域が入射面に対する垂直偏光で出力可能であることを特徴としている。
【０００８】
また、この発明に係わる波長連続可変レーザ装置において、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に用いる材料として、石英ガラス、合成石英ガラス、ＣａＦ₂、ＬｉＦ、ＮａＣｌを用いることを特徴としている。
【０００９】
また、この発明に係わる波長連続可変レーザ装置において、前記２個の非線形光学結晶は、その光軸方位を互いに面対称にされた状態で、前記波長変換されたレーザ光を１８０°の角度で全反射させるプリズムに対して片側に設置されるとともに、前記リング状共振器の同一発振光軸上に設置されていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、一実施形態の波長連続可変レーザ装置の構成を示す図である。
図１において、波長連続可変レーザ装置１００は、大きく分けて、励起用レーザ光を発生する励起用光源部１０２と、励起用光源部１０２から出射された励起用レーザ光が入力されるリング状共振器１０４と、リング状共振器１０４中に配置された２つの非線形光学結晶を共振器の光軸に対して回動させるための回動機構部１０６と、リング状共振器１０４から出力されたレーザ光を分光する分光プリズム部１０８とから概略構成されている。
【００１１】
図１において、参照番号２２は、励起用のレーザ光の光源となる高出力パルスＮｄ：ＹＡＧレーザと波長変換素子を組み込んだ固体レーザ（以下固体レーザと呼ぶ）を示しており、波長３５５ｎｍの紫外線領域のレーザ光を出射する。固体レーザ２２の光軸上前方には、４５°全反射ミラー２１，２０が配置されており、固体レーザ２２からの出力光は、これらの全反射ミラー２１，２０により１８０°折り返されて４５度ミラー１８に入射する。４５度ミラー１８は、３５５ｎｍの波長の光に対しては透過率が高く、後述するＨｅ−Ｎｅレーザ１７からの波長６３３ｎｍのレーザ光は全反射するようにコーティングが施されている。
【００１２】
従って、固体レーザ２２からのレーザ光の大部分は４５度ミラー１８を透過し、入出力ミラー１に入射する。入出力ミラー１は本実施形態では平行平板ガラスからなる。入出力ミラー１は、前記固体レーザ光の入射角がブリュースター角度となるような角度で設置される。
ここで、このブリュースター角度について説明しておく。
【００１３】
ブリュースター角度とは、光がこの入射角を持って光媒質に入射したときに、入射面に平行な偏光成分（以下水平偏光成分と呼ぶ）は反射率がゼロになり、入射面に垂直な偏光成分（以下垂直偏光成分と呼ぶ）は反射率が高くなる角度である。
ブリュースター角度θ_Ｂは、光媒質の屈折率によって決まり、次のような式で表わされる。
【００１４】
θ_Ｂ＝ｔａｎ^−１（ｎ_ｔ／ｎ_ｉ） …（１）
ここで、ｎ_ｉは空気の屈折率であり、ｎ_ｔは光媒質の屈折率である。
本実施形態では、固体レーザ２２から水平偏光のレーザ光を出力し、この励起用レーザ光を入出力ミラー１に対してブリュースター角度で入射させる。これにより、略１００％の透過率で励起用レーザ光が入出力ミラー１を透過し、励起用レーザ光が入出力ミラー１以降のリング状共振器１０４に高効率で入力されることとなる。ちなみに、本実施形態では、入出力ミラー１の材質として石英ガラスを用いており、この場合、入射面に対しての波長３５５ｎｍの励起用レーザ光に対してブリュースター角度θＢは、５５．８８°となる。なお、入出力ミラー１に用いる材料としては、上記の石英ガラス以外に合成石英ガラス、ＣａＦ_２、ＬｉＦ、ＮａＣｌなどを用いることが可能である。ただし、石英ガラス以外の材料を用いた場合には、その屈折率が変わり、ブリュースター角度も変わって来るので、それに応じて入出力ミラー１の角度を調整する必要がある。
【００１５】
入出力ミラー１は、初期状態では、前記固体レーザ光が約５５°の角度で入射するように設置する。この角度においては、前記固体レーザ光（水平偏光）は、入出力ミラー１により僅かに反射される。この反射されたレーザ光を高感度な光パワーメータ２３により検出する。そして、光パワーメータ２３に入射する光の強度が最小になるように、言い換えれば、入出力ミラー１での前記固体レーザの反射光量が最小になるように入出力ミラー１の角度を調整する。この固体レーザの反射光量が最小になる入出力ミラー１の角度がブリュースター角度であり、この調整により入出力ミラー１がブリュースター角度（５５．８８°）に正確に調整されることとなる。
【００１６】
入出力ミラー１を透過した励起用レーザ光の光軸上には角度校正用プリズム２が配置されている。角度校正用プリズム２は、リング状共振器１０４を周回した光が、入出力ミラー１に再びブリュースター角度で入射するように光路を調整するためのプリズムである。具体的には、角度校正用プリズム２は、入出力ミラー１から出射された光の光路を２１．７６°折り曲げる。これによりリング状共振器１０４を周回した光が入出力ミラー１にブリュースター角度（５５．８８°）で入射する。
【００１７】
角度校正用プリズム２から出射された光の光路上にはプリズム３が配置されている。プリズム３は、その両端部に４５°の全反射面を有しており、励起用レーザ光の光路を１８０°反転させる。そして、この１８０°反転されたレーザ光の光路上には、２個の非線形光学結晶であるＢＢＯ（ベータバリウムボレイト）結晶４，８が配置されている。ＢＢＯ結晶４，８は出力するレーザ光の波長を４１０ｎｍから２６００ｎｍまで変化させるためにその結晶光軸が励起用レーザ光の光軸に対して変化される必要があるが、この結晶光軸の向きを変更させるために回動テーブル５，７上に配置されている。
【００１８】
ここで、この回動テーブル５，７を回動させる機構について説明しておく。回動テーブル５，７には、それぞれアーム部６，９が形成されており、その先端部には、円柱状の駆動ピン６ａ，９ａが固定されている。アーム部６，９は、引っ張りバネ１１，２０により駆動ピン６ａ，９ａがスライドステージ１３に常時接する方向に付勢されている。スライドステージ１３は、図中左右方向にスライド可能に支持されており、ステッピングモータ１６の回転軸に取り付けられた送りネジ１６ａの回転により図中左右方向にスライド駆動される。ステッピングモータ１６にはモータドライバ２７が接続されており、これからの駆動信号によりステッピングモータ１６が回転駆動される。このように構成される回動機構においては、ステッピングモータ１６が回転することによりスライドステージ１３が図中左右方向に移動し、それに接している駆動ピン６ａ，９ａが移動し、アーム部６，９を介して回動テーブル５，７が回動される。これにより、２個のＢＢＯ結晶４，８がその中間に位置する仮想面に対して鏡面対称の状態で回動駆動される。
【００１９】
なお、２個のＢＢＯ結晶４，８は初期状態においてその結晶光軸を励起光の光軸に対して２８°傾けて配置されており（正入射状態）、２個の結晶の中間に位置する仮想面に対して鏡面対称となるように配置されている。この状態においては、回動テーブル５，７のアーム部６，９は図示したように励起光の光軸に対してそれぞれ４２°傾いた状態に設定されている。２個のＢＢＯ結晶４，８は、上記のようにその結晶光軸を励起光の光軸に対して２８°傾けた正入射状態では、４６５±５ｎｍ、１４９５±５ｎｍの２つの波長のレーザ光を発振する。
【００２０】
２個のＢＢＯ結晶４，８から出射されたレーザ光の光軸上には、４５°全反射プリズム１０が配置されており、発振されたレーザ光は９０°向きを変えられて、入出力ミラー１にブリュースター角度（５５．８８°）で入射する。ここで、２個のＢＢＯ結晶４，８に入射する励起光は、水平偏光であるが、２個のＢＢＯ結晶４，８はタイプ１で位相整合するため、これらから出射される発振光は垂直偏光となる。そのため、この垂直偏光が入出力ミラー１にブリュースター角度で入射すると、入出力ミラー１では、垂直偏光は高い反射率で反射されることとなり、リング状共振器１０４を再び周回する光の量が多くなる。そのため、入出力ミラー１を４５°の角度で配置する場合に比較して、リング状共振器１０４での励起効率及び発振効率が向上され、発振の閾値を低くすることができる。
【００２１】
入出力ミラー１に入射した発振光の多くは、上記のように入出力ミラー１で反射されるが、一部は入出力ミラー１を透過して二向色性ミラー２４に入射する。二向色性ミラー２４には、３５５ｎｍの波長の光を全反射し、４１０ｎｍ〜２６００ｎｍの波長の光を高透過率で透過させるようなコーティングが施されている。そのため、入出力ミラー１を透過した発振光に残されている３５５ｎｍの励起光成分は、二向色性ミラー２４で全反射され、吸収体２８により吸収される。一方、二向色性ミラー２４を透過した純粋な発振光は、ベランブロッカプリズム２５で分光され、この分光された発振光が、レーザ装置の出力光として外部に出力される。ベランブロッカプリズム２５は、回動テーブル２６の上に配置されており、この回動テーブルにより向きを変えられることにより、４１０ｎｍ〜２６００ｎｍの任意の波長の発振光を分光することができる。
【００２２】
なお、上記のリング状共振器１０４を構成する入出力ミラー１、角度校正プリズム２、プリズム３及び４５°全反射プリズム１０には、誘電体膜等のコーティングが全く施されていないので、光増幅を繰り返しても膜の焼き付き等が起こらず、耐久性が非常に高い。
次に、入出力ミラーを励起光の光軸に対して従来のように４５°に配置した場合と本発明のようにブリュースター角度に配置した場合の違いについて説明する。
【００２３】
空気中から光媒質に光が入射する場合、光の入射角をθ_ｉ、屈折角をθ_ｔとすると、光媒質表面での光の反射率は次のフレネルの公式で表わされる。
Ｒｐ＝ｔａｎ^２（θ_ｉ−θ_ｔ）／ｔａｎ^２（θ_ｉ＋θ_ｔ） …（２）
Ｒｓ＝ｓｉｎ^２（θ_ｉ−θ_ｔ）／ｓｉｎ^２（θ_ｉ＋θ_ｔ） …（３）
Ｒ＝１／２（Ｒｐ＋Ｒｓ） …（４）
ここで、Ｒｐは入射面と平行な直線偏光（水平偏光）の反射率、Ｒｓは入射面と垂直な直線偏光（垂直偏光）の反射率、Ｒは自然偏光の反射率である。
【００２４】
また、入射角θ_ｉと屈折角θ_ｔとの関係は、空気の屈折率をｎ_ｉ、光媒質の屈折率をｎ_ｔとすると、スネルの屈折の法則から次の式で表わされる。
ｎ_ｉ・ｓｉｎθ_ｉ＝ｎ_ｔ・ｓｉｎθ_ｔ …（５）
これらの式から、空気の屈折率ｎ_ｉ＝１、光媒質の屈折率ｎ_ｔ＝１．５（一般光学ガラスの場合）として、入射角θ_ｉと反射率との関係を求めてグラフに示したものが図２である。図２において、曲線１は水平偏光の反射率、曲線２は垂直偏光の反射率、曲線３は自然偏光の反射率を示している。
【００２５】
図２にも示されるように、式（１）で示されるブリュースター角度θ_Ｂ（本実施形態では５５．８８°）において、水平偏光の反射率Ｒｐがゼロになることが一般的に知られている。
そして、図２によれば、水平偏光が光媒質に４５°の角度で入射した場合の反射率（図中Ａ点で示される値で約２％）よりもブリュースター角度θ_Ｂで入射した場合の反射率（０％）の方が値が小さく、ブリュースター角度で入射させた場合のほうが光媒質への光の透過率が高いことが分かる。これを本実施形態にあてはめれば、固体レーザ２２からの水平偏光の励起用レーザ光を入出力ミラー１に対してブリュースター角度θ_Ｂで入射させれば、従来のように４５°の角度で入射させる場合に比較して励起用レーザ光の透過率が高く、励起用レーザ光が高効率でリング状共振器１０４に導入されることが分かる。
【００２６】
また、図２の曲線２を見ると、垂直偏光が光媒質に４５°の角度で入射した場合の反射率（図中Ｂ点で示される値で約８％）よりもブリュースター角度θＢで入射した場合の反射率（図中Ｃ点で示される値で約１４％）の方が高いことが分かる。また、図３は、垂直偏光の波長と反射率の関係を示した図であるが、ブリュースター角度で入射させた場合（曲線１）のほうが４５度で入射させた場合（曲線２）よりも４１０ｎｍ〜２６００ｎｍの発振波長域全体で反射率が４〜５％高いことが分かる。これを本実施形態にあてはめれば、ＢＢＯ結晶４，８により発振される垂直偏光のレーザ光を入出力ミラー１に対してブリュースター角度θ_Ｂで入射させれば、従来のように４５°の角度で入射させる場合に比較して多くの発振光がリング状共振器１０４を再び周回することが分かる。
【００２７】
このように、入出力ミラー１をブリュースター角度に設定することにより、４５°に設定する場合に比較して、励起用レーザ光を高効率でリング状共振器１０４に導入でき、且つＢＢＯ結晶４，８で発振されたレーザ光を高効率でリング状共振器内で励起することができるので、励起効率及び発振効率が高くなり、発振の閾値を下げることができる。
【００２８】
次に、本実施形態の波長連続可変レーザ装置の調整方法について説明する。
まず、固体レーザ２２を点灯させて、既に述べた様にこの励起用レーザ光に対して約５５°の角度で設置されている入出力ミラー１に入射させ、光パワーメータ２３の出力が最小になる様に入出力ミラー１の角度を微調整する。これにより励起用レーザ光が入出力ミラー１に対してブリュースター角度θ_Ｂで入射する様に入出力ミラー１の角度が正確に調整される。
【００２９】
次に、固体レーザ２２を消灯するとともにＨｅ−Ｎｅレーザ１７を点灯させ、このレーザ光を４５度ミラー１９を介して４５度ミラー１８に入射させる。４５度ミラー１８は、波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を全反射する様にコーティングが施されているので、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光は全反射され、リング状共振器１０４に導入される。Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長は、目視で見て赤色に見えるため、この光線を用いて、角度校正プリズム２、プリズム３、４５°全反射プリズム１０、二向色性ミラー２４及びベランブロッカプリズム２５の位置及び角度の調整を行なう。
【００３０】
次に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１７を消灯するとともに固体レーザ２２を再び点灯させ、このレーザ光をリング状共振器１０４に入射させる。これによりリング状共振器１０４からは、波長４６５±５ｎｍと１４９５±５ｎｍのレーザ光が発振され、ベランブロッカプリズム２５に出力される。この状態で、リング状共振器１０４の光軸に対して、結晶光軸を２８°傾けた状態で配置された２個のＢＢＯ結晶４，８のうちのどちらか一方を回動テーブル５，７上で、微小角度回動させ、ベランブロッカプリズム２５から出力されるレーザ光のパワーが最大になる様に調整する。これにより、２個のＢＢＯ結晶４，８の光軸の同期をとることができる。
【００３１】
以上で、波長連続可変レーザ装置１００の調整が終了する。
次に、上記の様に調整されたレーザ装置１００の動作について説明する。
まず、固体レーザ２２を点灯させ、この励起用レーザ光を４５°全反射ミラー２１，２０、４５度ミラー１８を介して、ブリュースター角度θ_Ｂ（５５．８８°）で入出力ミラー１に入射させる。既に述べた様に、励起用レーザ光は、略１００％の透過率で入出力ミラー１を透過し、リング状共振器１０４に高効率で導入される。この導入された励起光は、角度校正ミラー２及びプリズム３を介してＢＢＯ結晶４，８に入射する。ＢＢＯ結晶４，８は、その結晶光軸を共振器の光軸に対して２８°傾けて設置されている（正入射状態）ので、ＢＢＯ結晶４，８からは波長４６５±５ｎｍと１４９５±５ｎｍの２つの垂直偏光のレーザ光が発振される。この垂直偏光のレーザ光は４５°全反射プリズム１０を介して、入出力ミラー１にブリュースター角度θ_Ｂで入射する。入出力ミラー１では、垂直偏光のレーザ光は高反射率で反射され、リング状共振器１０４内で高効率で増幅される。
【００３２】
また、入出力ミラー１に入射した垂直偏光のレーザ光の一部は、入出力ミラー１を透過し、二向色性ミラー２４に入射する。二向色性ミラー２４では、入出力ミラー１を透過した発振光に残されている波長３５５ｎｍの励起光成分が全反射されて出力光から取り除かれ、純粋な発振光だけがベランブロッカプリズム２５に入射する。ベランブロッカプリズム２５では、発振光内の複数の波長の光が分光され、外部に出力される。このように、ＢＢＯ結晶４，８が正入射の状態で設置されている場合には、ベランブロッカプリズムからは波長４６５ｎｍと１４９５ｎｍのレーザ光が出力される。この波長以外の波長のレーザ光を出力したい場合は、ステッピングモータ１６を回転させることにより回動テーブル５，７を回動させ、ＢＢＯ結晶４，８の結晶光軸の共振器の光軸に対する方位を変更する。これにより、本実施形態の装置では、出力されるレーザ光の波長を４１０ｎｍから２６００ｎｍまで連続的に可変させることができる。なお、本発明者の実験によれば、回動機構部１０６に市販のステッピングモータとステージを用いることにより出力レーザ光の波長を０．１ｎｍの分解能で連続可変させることができた。
【００３３】
以上説明した様に、本実施形態によれば、入出力ミラーに励起光及びリング状共振器を周回した光をブリュースター角で入射させることにより、励起効率及び発振効率を向上させることができ、発振閾値を下げることができる。
また、リング状共振器を構成する光学部品に誘電体膜等のコーティングを施していないので、膜の焼き付き等が起こらず、耐久性を向上させることができる。
【００３４】
なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、入出力ミラーに励起光及びリング状共振器を周回した光をブリュースター角で入射させることにより、励起効率及び発振効率を向上させることができ、発振閾値を下げることができる。
また、リング状共振器を構成する光学部品に誘電体膜等のコーティングを施していないので、膜の焼き付き等が起こらず、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の波長連続可変レーザ装置の構成を示す図である。
【図２】入射角と反射率の関係を示す図である。
【図３】波長と反射率の関係を示す図である。
【符号の説明】
１入出力ミラー
２角度校正プリズム
３プリズム
４，８ＢＢＯ結晶
５，７回動テーブル
６，９アーム部
１０４５°全反射プリズム
１１，１２引っ張りバネ
１３スライドステージ
１６ステッピングモータ
１７Ｈｅ−Ｎｅレーザ
１８，１９４５度ミラー
２０，２１全反射ミラー
２２固体レーザ
２３光パワーメータ
２４二向色性ミラー
２５ベランブロッカプリズム
２６回動テーブル
２７モータドライバ
２８吸収体
２９，３０レーザのビーム定位アパーチャ
１００波長連続可変レーザ装置
１０２励起用光源部
１０４リング状共振器
１０６回動機構部
１０８分光プリズム部

Claims

非線形光学結晶と、該非線形光学結晶に直線偏光の励起用レーザ光を入射させ、前記非線形光学結晶で波長変換されたレーザ光を共振させる複数のレーザ光反射手段を有するリング状共振器とを備える波長連続可変レーザ装置であって、
前記励起用レーザ光の光路、及び前記非線形光学結晶から出力される波長変換されたところの、前記励起用レーザ光の偏光方向とは直交する方向の直線偏光であるレーザ光の光路を補正する校正プリズムであって、レーザ光の入射端面及び出射端面が共にレーザ光の光路に対して垂直な内部全反射型のプリズムである校正プリズムと、前記励起用レーザ光及び波長変換されたレーザ光を１８０°の角度で全反射させるプリズムであって、レーザ光の入射端面及び出射端面が共にレーザ光の光路に対して垂直なプリズムと、２個の前記非線形光学結晶とを備えるリング状共振器と、
前記２個の非線形光学結晶を互いに反対方向に回動させる回動手段とを具備し、
前記リング状共振器に入射される前記励起用レーザ光は、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対する入射面に平行な直線偏光であると共に、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対してブリュースター角度で入射され、前記校正プリズムは、前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対して、前記リング状共振器内を１周した前記励起用レーザ光及び前記波長変換されたレーザ光がブリュースター角度で入射するように前記励起用レーザ光及び前記波長変換されたレーザ光の光路を補正し、更に前記リング状共振器を構成する前記レーザ光反射手段と、前記校正プリズムと、前記プリズムにはコーティングが施されていないことを特徴とする波長連続可変レーザ装置。
前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に対して、励起用レーザ光として波長３５５ｎｍの直線偏光のレーザ光を用い、該レーザ光の入射角度をブリュースター角度に設定したことを特徴とする請求項１に記載の波長連続可変レーザ装置。
前記非線形光学結晶としてベータバリウムボレイトを用い、波長４１０ｎｍから２６００ｎｍに至る全波長域が入射面に対する垂直偏光で出力可能であることを特徴とする請求項２に記載の波長連続可変レーザ装置。
前記リング状共振器における励起用レーザ光入射部に配置された前記レーザ光反射手段に用いる材料として、石英ガラス、合成石英ガラス、ＣａＦ₂、ＬｉＦ、ＮａＣｌを用いることを特徴とする請求項１に記載の波長連続可変レーザ装置。
前記２個の非線形光学結晶は、その光軸方位を互いに面対称にされた状態で、前記波長変換されたレーザ光を１８０°の角度で全反射させるプリズムに対して片側に設置されるとともに、前記リング状共振器の同一発振光軸上に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の波長連続可変レーザ装置。