JP6991995B2 - 3次高調波発生のための高効率レーザーシステム - Google Patents
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- H01S3/2308—Amplifier arrangements, e.g. MOPA
Description
β=arcsin(sin(α)×n2(1064) (1)
k=β-α (2)
γ=k+δ (3)
sin(δ)×n1(1064)=sin(γ) (4)
sin(δ)×n1(1064)=sin(k+δ) (5)
sin(δ)×1.605=sin(10.55+δ) (6)
14 第2のLBO結晶
16 入力ポンプビーム
18 SHビーム
22 ポンプビーム
24 第1のLBO結晶
25 レーザーシステム
26 軸
28 SHビーム
30 出力面
32 第2のLBO結晶
34 軸
36 第1の結晶の出力面
38 第2の結晶の入力面
40 出力THビーム
42 ミラー
46 反射素子
48 コリメーティングレンズ
50 修正光学スキーム
100 LBO結晶
Claims (10)
- 長手方向の軸を有し、2次高調波(SH)ビームを発生させる基本周波数でパルスポンプビームが横切る細長い2次高調波発生(SHG)結晶であって、前記SHG結晶の長手方向の軸に対して垂直とは異なる第1の角度αだけ傾けられた出力面を有し、前記パルスポンプビーム及び前記SHビームが前記SHG結晶の出力において互いに同軸かつ共線的である、SHG結晶と、
前記SHG結晶の前記長手方向の軸に対して平行である長手方向の軸並びに、入力面を有する細長い3次高調波発生(THG)結晶であって、前記入力面に、同軸かつ共線的な前記ポンプビームの残り及び前記SHビームが入射し、前記ポンプビームの残りと前記SHビームの両方が3次高調波(TH)ビームを発生させるためにそれらの間のウォークオフ角で前記THG結晶を通って伝搬し、前記THG結晶の前記入力面が、前記THG結晶の前記長手方向の軸に対して垂直とは異なる第2の角度δだけ傾けられた、THG結晶と、を含み、
前記第1の角度及び前記第2の角度が、ポンプビーム及びSHビームのそれぞれのポインティングベクトルの間のウォークオフ角を最小化するように選択され、提供される位相整合条件が保存され、前記THビームの楕円率を改善する、非線形光学システム。 - 前記SHG結晶がI型非臨界的位相整合されたLBOであり、その一方前記THG結晶がII型臨界的位相整合されたLBOとして構成された、請求項1に記載の非線形光学システム。
- SHG及びTHG結晶のそれぞれの出力面及び入力面が、互いに対して平行または非平行のいずれかである各面内に延在し、前記面が非平行である場合、非平行な前記面の間の角度が0°より大きく、20°を超えない、請求項1または2に記載の非線形光学システム。
- 前記SHG及びTHG結晶が同一平面上にあるか、または、1mmを超えない距離だけ、結晶の長手方向の寸法に対して垂直な方向にオフセットされた、請求項1から3のいずれか一項に記載の非線形光学システム。
- 前記SHG結晶及び前記THG結晶が、互いに離隔され、自由空間を超えて互いに光学的に連通し、前記自由空間が、前記SHG結晶と前記THG結晶との間に介在された光学構成要素のない空洞である、請求項1から4のいずれか一項に記載の非線形光学システム。
- 前記SHG結晶及び前記THG結晶が、0から20mmの間で変わる距離だけ、光経路に沿って離隔された、請求項1から5のいずれか一項に記載の非線形光学システム。
- 前記SHG結晶の上流側に集束レンズをさらに含み、前記集束レンズ及び前記SHG結晶が、互いに対して制御可能に移動され、前記ポンプビームに、前記SHG結晶内に形成されたウェスト部を提供し、前記ポンプビームが前記THG結晶を通って伝搬する際に前記THG結晶内に閉じ込められるように、前記ポンプビームが光経路に沿って延在する、請求項1から6のいずれか一項に記載の非線形光学システム。
- 前記THG結晶の下流に修正光学スキームをさらに含み、前記修正光学スキームが、前記THGビームを反射する凹面を有する反射素子と、反射されたTHGビームを受け取って約0.95Dの非点収差及び約0.99の楕円率を提供するコリメータと、を含み、単一横モード(SM)ビームであるポンプビームの基本周波数の、前記THG結晶内の3次高調波に対する最大変換効率が、15W未満の前記SMポンプビームについて50%、15Wを超える前記SMポンプビームについて70%に達する、請求項1から7のいずれか一項に記載の非線形光学システム。
- 基本周波数でパルスポンプ光ビームを出力するように構成された単一モード(SM)パルスレーザー光源と、
請求項1から8のいずれか一項に記載の非線形光学システムと、を含む、周波数変換レーザーシステム。 - 前記SMパルス光源が、主発振器出力ファイバー増幅器スキームとして組み立てられ、300kHzのパルス反復率で動作するSMダイオードレーザー及びファイバー増幅器を有する、請求項9に記載の周波数変換レーザーシステム。
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