JP6966042B2 - 2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置 - Google Patents
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Description
1/λs+1/λi=1/λp
ns/λs+ni/λi=np/λp
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、低コストで有用な中赤外の赤外線が高出力に得られる2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置を提供することを目的とする。
レーザー光が入射されて、レーザー光より波長が長く且つ相互に異なる2種類の波長のコヒーレントな赤外線を出力する非線形光学素子と、
励起光源と非線形光学素子との間に配置され、レーザー光を透過すると共に少なくともより波長が長いコヒーレントな赤外線を反射する入力鏡と、
非線形光学素子を挟んで入力鏡と逆側に配置され、該レーザー光を反射すると共に少なくともより波長が長いコヒーレントな赤外線を透過する出力鏡と、
を含む2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置であって、
非線形光学素子を結晶のカット角がθ=90°、φ=45°(但し、θ、φは極座標であり、それぞれz(=c)軸およびx(=a)軸からの角度)であり、xが0.60〜0.65の範囲とされるHg1-xCdxGa2S4結晶とし、
2種類の波長のコヒーレントな赤外線の内の長波長とされる赤外線が2本存在し、非線形光学素子を温度チューニングすることでこれら2本の赤外線を波長可変とした2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置である。
従って、本請求項によれば、励起光源をNd:YAGレーザーとしたことで、1.0642μmの波長のレーザー光を出力でき、また、請求項1のように非線形光学素子をxが0.60〜0.65の範囲とされるHg1-xCdxGa2S4結晶としたことで、1.2〜1.22μmの波長のシグナル光と8〜9.4μmの波長のアイドラー光をパラメトリック発振することができる。これに伴って高出力のシグナル光と高出力で有用な8〜9.4μmの中赤外の赤外線であるアイドラー光を低コストに得ることができる。
従って、本請求項によれば、入力鏡や出力鏡が金や銀等の金属製のものと異なって製造コストが増大することが無いだけでなく、使用による劣化もし難くなる結果、ダメージ閾値が高くなる。
非線形光学素子の温度を計測する温度計と、
温度計の計測値に基づきヒータの加熱量を制御して非線形光学素子を所定の温度範囲に維持する制御手段と、
を含む請求項1から請求項3の何れかに記載の2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置である。
従って、本請求項によれば、非線形光学素子を予め定められた所定の温度範囲に維持できるので、非線形光学素子を温度チューニング可能となり、狙いの波長のシグナル光とアイドラー光をこの非線形光学素子にてパラメトリック発振することが可能となる。
従って、本請求項によれば、二重パス光パラメトリック発振により励起光源側に戻るレーザー光をアイソレーターが排除することで、励起光源にレーザー光が入力しないようになる結果として、装置の耐久性も高くなる。
図1に示すように、本実施形態に係る2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置10は、波長1.0642μmでレーザー発振して励起光pを発生する励起光源12を有している。尚、本実施形態では、励起光源12として平均出力2.4W(1パルス当たり出力80mJ、パルス幅5ns)のNd:YAGレーザーが採用されている。この基本光源である励起光源12の図1における右隣とされる励起光pの光路である光軸L上の位置には、励起光源12が発生するレーザー光である励起光pが少なくとも図1の左側から右側へは通過し得るビームスプリッタであるアイソレーター14が配置されている。
本実施形態に係る2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置10によれば、Nd:YAGレーザーとされる励起光源12より発生されたレーザー光である励起光pが光軸Lに沿いつつアイソレーター14及び入力鏡16を透過してHg1-xCdxGa2S4結晶とされる非線形光学素子18に入射される。この非線形光学素子18が励起光pより波長が長く且つ相互に異なる4つの波長のコヒーレントな赤外線である2本のシグナル光sと2本のアイドラー光iを光パラメトリック発振して出力する。
Nd:YAGレーザーにより1.0642μmの波長のレーザー光である励起光pを1cm3の大きさのHg1-xCdxGa2S4結晶に入射した場合において、結晶の温度を20℃から37℃の範囲で温度チューニングすることにより、8.24〜9.40μmの範囲で90°位相することが事前の調査により判明した。尚この実験に用いた結晶は、Hg1-xCdxGa2S4結晶におけるxを0.65とするので、Hg0.35Cd0.65Ga2S4結晶となる。
12 励起光源
14 アイソレーター
16 入力鏡
18 非線形光学素子
20 出力鏡
22 ヒータ
24 温度計
26 コントローラ
p 励起光
s シグナル光
i アイドラー光
Claims (5)
- レーザー光を発生する励起光源と、
レーザー光が入射されて、レーザー光より波長が長く且つ相互に異なる2種類の波長のコヒーレントな赤外線を出力する非線形光学素子と、
励起光源と非線形光学素子との間に配置され、レーザー光を透過すると共に少なくともより波長が長いコヒーレントな赤外線を反射する入力鏡と、
非線形光学素子を挟んで入力鏡と逆側に配置され、該レーザー光を反射すると共に少なくともより波長が長いコヒーレントな赤外線を透過する出力鏡と、
を含む2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置であって、
非線形光学素子を結晶のカット角がθ=90°、φ=45°(但し、θ、φは極座標であり、それぞれz(=c)軸およびx(=a)軸からの角度)であり、xが0.60〜0.65の範囲とされるHg1-xCdxGa2S4結晶とし、
2種類の波長のコヒーレントな赤外線の内の長波長とされる赤外線が2本存在し、非線形光学素子を温度チューニングすることでこれら2本の赤外線を波長可変とした2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置。 - 励起光源をNd:YAGレーザーとする請求項1記載の2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置。
- 入力鏡をFused silica製とすると共に、出力鏡をZnSe製とした請求項1または請求項2記載の2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置。
- 非線形光学素子を加熱するヒータと、
非線形光学素子の温度を計測する温度計と、
温度計の計測値に基づきヒータの加熱量を制御して非線形光学素子を所定の温度範囲に維持する制御手段と、
を含む請求項1から請求項3の何れかに記載の2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置。 - 励起光源と入力鏡との間に、非線形光学素子から戻ってきたレーザー光を排除して励起光源に入力しないようにするアイソレーターが配置される請求項1から請求項4の何れかに記載の2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置。
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JP2016161829A JP6966042B2 (ja) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | 2波長同時発振型赤外光パラメトリック発振装置 |
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