JPH01274487A - 光波長変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は非線形光学結晶を用いてレーザ光を特に第４高
調波またはそれ以上のｎ次高調波に変換するための光波
長変換装置に関するものである。

「従来の技術」 非線形結晶に例えば１１０６４ｎのレーザ光を入射する
と、この基本波の半分の５３２ｎｍの光が発生する現象
は第２高調波発生装置として知られている。

しかし、レーザ光を非線形結晶に入射させるだけでは第
２高調波の発生効率が低く、そのため、高出力のレーザ
光を用いたり、ビームを集光したりすることが必要であ
った。低出力のレーザ光でも効率良く第２高調波を出力
する装置として、第４図に示す第２高調波変換装置（１
５）が従来から知られていた。この装置は例えばレーザ
発振器として］０６４ｎｍのレーザ光を出力するＮｄ−
ＹＡＧレーザ発振器（５）を用いた場合、このＮｄ−Ｙ
ＡＧレーザ発振器（５）と第２晶調波を得るための非線
形光学結晶（６）とを、第１、第２のミラー（１）　（
２）からなるレーザ共振器（１６）内に配置させるよう
にしたものである。そして、第１のミラー（１）は１０
６４ｎＩ１１を全反射し、第２のミラー（２）は１１０
６４ｎを全反射するが第２高調波の５３２ｎｍを通過す
る特性を有するものが用いられる。このような構成とす
ることにより、第２高調波までは効率良く発生できる。

しかるに、この第２高調波発生装置を用いて第４高調波
に変換する場合は第５図のように前記第２高調波変換装
置（１５）のレーザ出力を第２の非線形光学結晶（７）
に入射し、第２高調波の一部を第４高調波に変換し、さ
らにフィルタや分光器を透過させて第４高調波のみを取
り出していた。

「発明が解決しようとする課題」 この第５図に示すような従来のような方法では第２高調
波までは効率良く変換できるが、第４高調波に変換する
効率が非常に低いという問題点があった。

本発明は少なくとも第４高調波の光に効率よく変換する
ための装置を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段」 本発明は以上のような問題点を解決するためになされた
もので、基本波レーザ発生器と高調波用非線形光学結晶
とを具備した第１レーザ共振器と、前記第１レーザ共振
器の高調波用非線形光学結晶を基本波レーザ発生器とし
、この基本波レーザ発生器と高調波用非線形光学結晶と
を具備した第２レーザ共振器とからなることを特徴とし
たものである。

「作用」 Ｎｄ−ＹＡＧロッドから発した基本波（１０６４ｎｍ）
のレーザ光は第１ミラーと第２ミラーからなる第２レー
ザ共振器内を往復し第１非線形光学結晶によって第２高
調波（５３２ｎｍ）に変換される。変換された第２高調
波は第２ミラーを透過して第３ミラーと第４ミラーから
なる第２レーザ共振器内を往復する。

このとき第２非線形光学結晶によって第４高調波（２６
６ｎｍ）に変換された光は第４ミラーを透過して。

レーザ光として出力される。

「実施例」 本発明の実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明す
る。第１図は２次の非線形光学効果を有する結晶を２段
に設けて第４高調波を得る場合の変換装置（８）の第１
実施例を示すものである。この第４高調波変換装置（８
）は第１ミラー（１）と第２ミラー（２）により挟まれ
た第１レーザ共振器（９）と。

第３ミラー（３）と第４ミラー（４）とで挟まれた第２
レーザ共振器（１０）とで構成され、かつ前記第１レー
ザ共振器（９）と第２レーザ共振器（１０）は互いに一
部を重合して形成している。すなわち第１ミラー（１）
・第３ミラー（３）・第２ミラー（２）・第４ミラー（
４）の順に各ミラーが並べられている。

前記第１レーザ共振器（９）は、前記第１ミラー（１）
と第３ミラー（３）の間にレーザ発振器として例えば１
１０６４ｎの基本波を発振するＮｄ−ＹＡＧロッド（５
）が設置され、かつ前記重合部分の第３ミラー（３）と
第２ミラー（２）の間に第１非線形光学結晶としてＫＴ
ｉＯＰＯ４結晶（６）が配置されて構成されている。

前記第２レーザ共振器（１０）は前記第２ミラー（２）
と第４ミラー（４）の間に第２非線形光学結晶としてβ
−ＢａＢｚ０４結晶（７）が配置されて構成されている
。

前記第１レーザ共振器（９）の結晶（６）は基本波（１
０６４ｎｎ＋）に対して２次の非線形光学効果（５３２
ｎｍ）が最大となるように入射光線Ｐの位相整合角を第
３図に示すように、０＝９０”　、φ＝２２’　にて設
置し、かつ入射出面には基本波と第２高調波の損失をな
くするため反射防止膜が塗布されている。前記第２レー
ザ共振器（１０）の結晶（７）は第２高調波（５３２ｎ
ｍ）に対して２次の非線形光学効果（２６６ｒ＋ｍ）が
最大となるように位相整合角を決定して設置され、かつ
入射出面には第２および第４高調波の損失をなくするた
め反射防止膜が塗布されている。

前記第１、第２、第３および第４ミラー（１）　（２）
（３）（４）は例えば多層膜ミラーからなり１次のよう
な特性を有するものが用いられる。

（１）第１のミラー（１） 基本波（１０６４ｎｍ）を略１００％透過するもの。

（２）第２のミラー（２） 基本波（１０６４ｎｍ）と第４高調疲（２６６ｎｍ）を
略１００で反射し、他方の面が第２高調波（５３２ｎｎ
＋）を略１００％透過するもの。

（３）第３のミラー（３） 基本波（］０６４ｎ＋ｎ）を略１００％を透過し、第２
高調波（５３２ｎｍ）を［１３１００％反射するもの。

（４）第４のミラー（４） 第２高調波（５３２ｎｍ）を略１００％反射し、第４高
調波（２６６ｎｍ）を略１００％透過するもの。

以上の特性をまとめるとつぎの表のようになる。

つぎに１以上の第４高調波変換装置（８）の作用を説明
する。

Ｎｄ−ＹＡＧロッド（５）から発した基本波（１０６４
ｎ＋＋＋）のレーザ光は第３ミラー（３）を透過し、結
晶（６）に入射すると第２高調波（５３２ｎｍ）のレー
ザ光が出力する。基本波（１０６４ｎｍ）は第２ミラー
（２）で反射され。

反射したレーザ光は第１ミラー（１）でも反射されるの
で、第２レーザ共振器（９）内を発振する。第１非線形
光学結晶（６）から出力した第２高調波（５３２ｎｍ）
は第２ミラー（２）を透過し、第２共振器（１０）内の
結晶（７）に入射すると第４高調波（２６６ｎｍ）のレ
ーザ光が出力する。第２高調波（５３２ｎｍ）は第４ミ
ラー（４）で反射され、第３ミラー（３）との間で発振
する。前記第２非線形光学結晶（７）から出力した第４
高調波（２６６ｎｍ）は第４ミラー（４）を透過して目
的とする第４高調波（２６６ｎｍ）のレーザ光として出
力される。

つぎに第２図は第４高調波変換装置（８）の第２実施例
である。この第４高調波変換装置（８）は基本的には第
１実施例と同様であるが、第２ミラー（２）を例えば４
５度に傾斜させて、第１および第２非線形光学結晶（６
）（７）をこの第２ミラー（２）の両側方にそれぞれ配
置し、各非線形光学結晶（６）　（７）を収束レンズ（
１１）（１２）と凹面鏡（１３）（１４）で挟んだもの
で、第１ミラー（１）と凹面鏡（１３）の間が第２レー
ザ共振器（９）となる。また凹面ｆｉ（１３）と凹面ｆ
ｉ（１４）の間が第２レーザ発振器（１０）となるので
、第３ミラー（３）と第４ミラー（４）が省略されてい
る。

このような構成とすることにより、ビーム光が収束レン
ズ（１１）（１２）と凹面鏡（１３）　（１４）で絞ら
れ結晶（６）　（７）による変換効率がよくなる。

以上の実施例では、第１と第２非線形光学結晶（６）　
（７）にそれぞれＫＴｉＯＰＯ，結晶とＢａＢ２Ｏ４を
用いたが、第１非線形光学結晶（６）は基本波に対して
、第２非線形光学結晶（７）は第２高調波に対して、そ
れぞれ効率良い２次の非線形光学効果を持つものであれ
ばどのようなものでもよく、例えば第１非線形光学結晶
（６）はβ−ＢａＢ２０．、ＫＮｂＯ，、にＨ，ＰＯ４
などでもよく、また第２非線形光学結晶（７）はＫＨ。

ＰＯ４でもよい。もちろんこれらの場合にはそれぞれの
結晶の光学軸に対する入射光の最適な位相整合角に結晶
を置くことは言うまでもない。

また前記実施例では第２レーザ共振器（１０）からは各
ミラー（１）　（２）　（３）　（４）の光学特性を設
定した。

しかし、これに限らず、第３．第４ミラー（３）　（４
）の透過率と反射率を適当に選べば第４高調波のみなら
ず、第２高調波や基本波も同時に出力するように構成す
ることが可能である。

さらに以上の実施例では２次の非線形光学効果を有する
結晶を２段に設けたものであるが、これに限られるもの
ではなく、３次の非線形光学効果を有する結晶を用いれ
ば、第６高調波あるいは第９高調波に変換することも可
能であり、さらに多段にすれば、さらに高次の高調波に
変換することもできる。

「発明の効果」 本発明は以上の・ように構成したので、第２高調波のみ
ならず、第４高調波やそれ以上の９次高調波を無駄なく
高効率で変換でき、また必要に応じてミラーの反射率、
透過率を変化させれば、基本波や第２高調波も同時に得
ることができるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す平面図、第２図は第
２実施例を示す平面図、第３図はＫＴｉＯＰＯ４の位相
整合角を示す斜視図、第４図および第５図は従来例を示
す平面図である。 （１）・・・第１ミラー、（２）・・・第２ミラー、（
３）・・・第３ミラー、（４）・・・第４ミラー、（５
）・・・レーザ発振器（Ｎｄ：ＹＡＧロッド）、（６）
・・・第１非線形光学結晶（ＫＴｉＯＰＯ４）、　（７
）・・・第２非線形光学結晶（β−ＢａＢ、０４）、（
８）・・・第４高調波変換装置、（９）・・・第２レー
ザ共振器。 （１０）・・・第２レーザ共振器、（１１）（１２）・
・・収束レンズ、（１３）　（１４）・・・凹面鏡。 出願人　　浜松ホトニクス株式会社 第　　１　　図 第　　３　　　ｐ”１ 第　　４　　　図 鴇 ＼ 第　　５　　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基本波レーザ発生器と高調波用非線形光学結晶と
   を具備した第１レーザ共振器と、前記第１レーザ共振器
   の高調波用非線形光学結晶を基本波レーザ発生器とし、
   この基本波レーザ発生器と高調波用非線形光学結晶とを
   具備した第２レーザ共振器とからなることを特徴とする
   光波長変換装置。
2. （２）第１レーザ共振器は基本波の反射用第１ミラーと
   、基本波を反射し、かつ高調波を透過する第２ミラーと
   によって基本波発生器と非線形光学結晶を挟むようにし
   て構成してなる請求項（１）記載の光波長変換装置。
3. （３）第２レーザ共振器は、第１レーザ共振器からの高
   調波を反射し、かつ第１レーザ共振器の基本波を透過す
   る第３ミラーと、第１レーザ共振器からの高調波を反射
   しかつ第２共振器の高調波を透過する第４ミラーとによ
   って第１および第２共振器の非線形光学結晶を挟むよう
   にして構成してなる請求項（１）記載の光波長変換装置
   。
4. （４）第１、第２、第３、第４ミラーは目的の周波数特
   性となるように誘電体を多数積層して形成したものから
   なる請求項（１）記載の光波長変換装置。