JPH03108785A - レーザ光波長変換方式 - 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、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯｚ）等の
非線形光学媒質を用いるレーザ光波長変換方式、ずなわ
ぢ非線形光学媒質にレーザ光を入射しそれと異なる波長
のレーザ光とくに半波長のレーザ光に変換するための方
式に関する。

〔従来の技術］ レーザ装置は高強度で鋭い指向性をもつコヒレントな光
を発生できるので、応用分野が計測医学、化学工業等に
広く浸透しているが、一部の例外を除いて特定の波長で
しか発振せず、波長の選択に制約がある点がかかる応用
に当たって障害になっている。このため、種々な非線形
光学媒質を用いるレーザ光の波長変換が従来から行なわ
れており、とくに半波長に変換するＳ　ＨＧと呼ばれる
第２高調波発生が最も実用性が高い点で採用されること
が多い。これは、非線形光学結晶が入射光による角周波
数ωの電場を受けると、その２倍の角周波数２ωの分極
つまり元の光の第２高調波にあたる光が生じることを利
用するもので、この角周波数２ωの分極は角周波数ωの
分極と比べてずっと小さいため、通常程度の強度の光で
は第２高調波光すなわち半波機先はほとんど発生しない
が、角周波数２ωの分極が電場の２乗に比例するので、
レーザ光のように強い光を用いると実用的なＳＨＧが可
能になるのである。

ごのＳＨＧに限らず、非線形光学媒質の分極を利用する
波長変換はそれに入射させるレーザ光の強度を極力高め
るのが有利で、そのための工夫が従来から種々なされて
いる。第５図および第６図にこの従来例を示す。

第５図に示された従来例では、非線形光学媒質がレーザ
共振系内に組み込まれる。レーザ媒質１は例えばｌｉｄ
をレーザ活性物質として含むＹＡＧのロットで、図示し
ない励起光源からの光で励起されて１．０６ＩＪｍの波
長のレーザ光りを発生し、通例のように全反射鏡２と部
分反射鏡３がこれとともにレーザ共振系を構成する。い
ま、部分反射鏡３の光透過率を０．１程度とすると、レ
ーザ共振系内を往復する内部レーザ光りの強度は出力レ
ーザ光ＬＯの１０倍程度となる。この強い内部レーザ光
りを受けるように、リヂウムナイオヘーＩ−等の光学結
晶である非線形光学媒質４がレーザ共振系内に組み込ま
れ、これによって波長変換された元のレーザ光りの半分
の０．５３屡の波長をもつ変換光１，２が部分反射鏡３
側から取り出される。

このように非線形光学媒質４をレーザ共振系内に組み込
むごとによって、変換光Ｌ２を出力レーザ光Ｌｏから発
生させるよりも波長変換効率を上げることができ、さら
に出力鏡としての部分反射鏡３に内部レーザ光りには高
反射率を、変換光Ｌ２には高透過率をもつ波長選択性を
持たせるごとにより波長変換効率を一層向上できる。

第６図の従来例では、波長変換用の非線形光学媒質４を
１対の反射鏡５と６で挾んだ外部共振系カベレーザ媒質
１と部分反射鏡２と全反射鏡３とからなるレーザ共振系
の外部に設υノられ、レーザ共振系の出力レーザ光Ｌｏ
を光アイソレータ７を介して受ける。光アイソレータ７
は外部共振系からレーザ共振系に戻る光のカット用であ
る。

この従来例でも、外部共振系内の１対の反射鏡５と６の
間隔を調整して出力レーザ光Ｌｏの波長に共振さセ、両
反則鏡に波長選択性を持だ・Ｕることによりその内部レ
ーザ光の強度を出力レーザ光り。

の１０倍以上に上げて、変換光Ｌ２への波長変換効率を
向上できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第５図の従来例はとくに低出力レーザに有利なので、半
導体レーザで光励起される固体レーザ用の波長変換に広
く用いられるが、発振が不安定になりやすい問題がある
。これは、レーザ共振系が一般にマルチモードで発振す
るので、系内に置かれている非線形光学媒質内で各モー
ドに対応する発振波長のレーザ光間の相互作用すなわち
モード間の結合が生じることが原因とされており、この
ため出力レーザ光が高い周波数で振動する不安定な状態
に陥りやすくなる。

第６図の従来例では外部共振系がレーザ共振系と独立し
て動作するから、上述のようなモード間の相互作用は発
生せず安定な発振状態を維持できるが、外部共振系の共
振状態をレーザ共振系内のマルチモード発振状態に合致
させることが実際上は不可能なので、マルチモード中の
外部共振系と同調する特定のモートの波長しか波長変換
に利用されず、他のモードの波長成分はすべてむだに捨
てられてしまうことになる。

もちろん、いずれの従来例でもレーザ共振系をシングル
モードで発振させれば上述の問題はなくなるが、よく知
られているようにシングルモード発振は調整が非常に困
難で、装置がとかく高価につき、かつ温度変化等によっ
て動作の狂いや同調状態のずれが生じやすい。

本発明は、かかる問題を解消して、レーザ光の波長変換
効率を高め、かつ変換動作を安定化させることを目的と
する。

〔課題を解決するだめの手段〕

この目的は本発明によれば、非線形光学媒質にレーザ光
を入射しそれと異なる波長の光に変換するために、レー
ザ光を発振するレーザ媒質を含むレーザ共振系内のレー
ザ光の通路に、非線形光学媒質を含み発振レーザ光の波
長に同調された内部共振器を挿入して、レーザ共振系の
共振モードと内部共振器の共振モードが一致する条件で
レーザ共振系と内部共振器をそれぞれ共振させ、非線形
光学媒質によって波長変換された変換光を外部に取り出
すことによって達成される。

Ｇ なお、上記中の内部共振器は非線形光学媒質に例えば反
射鏡を組み合わせることによって容易に構成でき、この
ための反射鏡にはコーティングを施して、レーザ共振系
内で発振されるレーザ光を内部共振器に向けては容易に
透過させるが、内部共振器内の非線形光学媒質によって
レーザ光から波長変換される変換光を反射させて内部共
振器内に閉じ込め得る波長選択性をこのコーティングに
持たせるのが有利である。

本発明の有利な実施態様では、内部共振器用に反射鏡を
設けるかわりに、非線形光学媒質の１対の端面に波長選
択性のコーティングが施される。

この際、内部共振器の光軸のレーザ共振系の光軸に対す
る角度を可調整とし、その角度調整により上記構成にい
うようにレーザ共振系の共振モートと内部共振器の共振
モードとを一致させてレーザ共振系内でレーザ光をシン
グルモード発振させ、かつレーザ共振系内に挿入される
内部共振器により無用な寄生共振系が系内に形成される
のを防止するのが有利である。

本発明の有利な別の実施態様では、内部共振器を非線形
光学媒質とこれを挟む１対の反射鏡とにより構成して、
両度射鏡の反射面を外側に向けて凸面に形成することに
より、内部共振器内の共振動作を安定化させるとともに
、その挿入によって寄生共振系が形成されるのを防止す
る。この際、例えば出力鏡としての部分反射鏡の位置を
レーザ共振系の光軸方向に調整することにより、レーザ
共振系の共振モードを内部共振器の共振モードと一致さ
せるのが有利である。

本発明の有利なさらに別の実施態様では、内部共振器を
非線形光学媒質と３個の反射鏡とで構成し、これら反射
鏡間の三角形の共振路内に非線形光学媒質を挿入して、
これにより波長変換された変換光を反射鏡の一つから外
部に取り出す。この際、内部共振器の反射鏡がレーザ共
振系の光軸に対して斜めに入るので寄生共振系の形成が
防止される。この場合にも、レーザ共振系の部分反射鏡
の位’Ｗ１ｉ１整によりその共振モードを内部共振器の
共振モードと一致さゼるのが有利である。

〔作用］ レーザ共振系内のレーザ光強度ＩＬは出力レーザ光強度
１ｏより高いが、本発明における内部共振器ばレーザ共
振系内に挿入され、レーザ光強度ＩＬを共振によりさら
に増幅するので、その内部レーザ光強度をＩｆとすると
次式が成立する。

Ｉ　ｉ　＞　Ｉ　Ｌ　＞　Ｔ　。

従って、強度ＩＬのレーザ光を波長変換する第５図や強
度ＩＯの出力レーザ光を増幅して波長変換に用いる第６
図の従来技術に比べて、本発明では内部共振器内の非線
形光学媒質に与える内部レーザ光強度Ｉｉを強めて波長
変換効率を向上できる。

さらに本発明では、レーザ共振系の発振モード間の波長
間隔と内部共振器のモード間の波長間隔とが互いに異な
ることに注目し、上記構成にいうようにレーザ共振系の
共振モードと内部共振器の共振モードが一致する条件で
レーザ光をシングルモード発振させることにより、非線
形光学媒質内でのモード間の結合ないしは相互作用をな
くしてレーザ発振を安定化させる。

周知のようにレーザ共振系はマルチモード発振しやすい
が、その中に非線形光学媒質を挿入して波長変換を行な
う場合、この媒質内でモード間の結合や相互作用が起こ
って発振動作が不安定になりやすい。一般に、かかる共
振系がもつ複数個の軸方向共振モード相互間の波長間隔
は系の有効長に反比例し、本発明方式の場合には有効長
の小な内部共振器のモード間の波長間隔が有効長の大な
レーザ共振系のモード間の波長間隔より長い。

そこで本発明では、内部共振器側またはレーザ共振系側
でモードを微調整して両共振系の複数個のモード中の各
１個の波長を互いに正確に一致させることによって、レ
ーザ共振系にこの一致した波長に対応するシングルモー
ドで発振させる。

すなわち本発明は、内部共振器の共振モードとレーザ共
振系の共振モードとが異なることを利用して、レーザ共
振系にその多数個のマルチモード波長の内の一つを選択
してシングルモードで発振させることにより、その発振
動作を安定化させるものである。

０ 〔実施例〕 以下、図を参照しながら本発明の若干の実施例を説明す
る。以下のいずれの実施例でも波長変換はＳＨＧ方式と
する。第１図は本発明の波長変換方式の第１実施例を第
５図や第６図と同じ要領で示すもので、対応する部分に
は同じ符号が付されている。第２図はレーザ発振のモー
ドないし波長が選択される様子を示す。この第１実施例
では、内部共振器が非線形光学媒質にその１対の端面に
コーティングを施して構成される。

第１図において、レーザ共振系１０は通例のようにレー
ザ媒質１と全反射鏡２と出力鏡である部分反射鏡３とに
より構成されるが、本発明方式では波長変換をこのレー
ザ共振系１０内で行なうので、部分反射鏡３には波長選
択性のコーティング３ａを施す等の手段でレーザ光りに
対しては高反射性変換光Ｉ、２に対しては高透過性を持
たせるのが望ましい。非線形光学媒質２１を含む内部共
振器２０は、この例ではかかる部分反射鏡３とレーザ媒
質１との間に挿入されている。

さらにこの例ではレーザ共振系１０内に偏光子８が挿入
されている。周知のようにこの偏光子８は特定方向の偏
光のみを通過させるもので、非線形光学媒質２１による
波長変換に有利な方向の偏光のみをレーザ共振系１０内
で発振させるため挿入して置くのが望ましい。また、レ
ーザ媒質１の両端面には通例のようにレーザ光りに対す
る高透過性のコーティングを施して置くのが望ましい。

この例での内部共振器２０は、非線形光学媒質２１用の
リチウムナイオベート等の光学結晶の両端面に反射コー
ティング２２．２３を施してなる。いま、非線形光学媒
質２１の透過率をし９反射コーティング２２．２３の反
射率をｒとすると、内部共振器が受けるレーザ光の強度
ＩＬに対するその内部レーザ光の強度Ｔｉの比は １ｉ／ＩＬ−（１ｒ）／（１２ｒＬｃｏｓφ＋ｒ　２　
ｔ２　）で表される。ただしφは内部共振器内のレーザ
光の往復路中の位相シフトで、レーザ光の波数ヘクトル
の絶対値をに、非線形光学媒質２１の厚みをρとすると
、φ−２ｋｌである。

この内部共振器の共振条件はもちろんφ＝ｎπであり、
非線形光学媒質２１の透過率ｔはほぼ１であるから、共
振状態では次式が成立する。

１ｉ　／　ＩＬ＝　１　／　（１−ｒ）従って、反射性
コーティングの反射率ｒが例えば０．９のとき、内部共
振器２０によりレーザ共振系１０内のレーザ光りの強度
を約１０倍に増幅して非線形光学媒体２１に与えること
ができる。

非線形光学媒質２１はこの強められた内部レーザ光を受
けてこの例では第２高調波を発生ずるが、この波長変換
を効率よく行なうには内部の分極波と第２高調波電場の
波長を揃える位相整合条件を満たす必要がある。このた
め、非線形光学媒質２１にリチウムナイオベート等の複
屈折性の光学結晶を用いて、常光には入射波であるレー
ザ光りを入射角によって伝播速度が変わる異常光には第
２高調波発生される変換光１，２をそれぞれ割り当て、
望ましくは９０度位相整合条件を満たす角度に結晶をカ
ットして非線形光学媒質２１を調製し、かつその温度を
温度制御器により自動調節する。

この非線形光学媒質２Ｉを含む内部共振器２０は、それ
と全反射鏡２や部分反射鏡３の間に寄生共振系が形成さ
れるのを防止するため、この例では図のようにその光軸
をレーザ共振系１０の光軸に対し１〜３度の角度θ３例
えば２度程度僅かに傾けられる。従って、非線形光学媒
質２１の複屈折性結晶は、レーザ光りの入射角がこの角
度θだけ傾いた状態で位相整合条件を満たずカット角で
、かつこの状態での共振条件であるｎπ−２ｋｆｆ／ｃ
ｏｓθを満たず厚み！でカットされる。また、このよう
にカントされた非線形光学媒質２１の両端面にそれぞれ
設けられるコーティング２２．２３のいずれにも波長選
択性を持たせて、変換光Ｌ２には高透過性でレーザ光り
には高反射性とするのが望ましい。

この実施例において内部共振器２ｏに与える傾きは、上
述のようにレーザ共振系１０内の寄生共振を防止する意
味合いのほか、その角度を調整することによりレーザ光
りの発振モードないし発振波長を選択する動作を行なう
ので、次にこれを第２図を参照して説明する。

第２図（ａｌは、レーザ媒質１がＮｄを含むＹＡＧであ
ってその中央発振波長λＣが１．０６Ｉ１ｍである場合
の波長λに対するレーザ光強度ＩＬの分布を示し、この
分布上の半値幅である発光ライン幅ＩＪは条件により若
干異なるがふつうは０．１２〜０．３０ｎｍの範囲にあ
る。さてよく知られているように一般に共振系のモード
間隔ね、正確には縦モード間隔は、共振系内の平均屈折
率をηとし実効共振長をＬｅとして次式で表される。

Ａλ＝λｃ２／２ηＬｅ レーザ共振系１０では平均屈折率ηはほぼ１であるから
、その実効共振長さＬｅを１０ｃｍとするとそのモード
間隔ハλ１は０．５３ｘ　１０”２ｎｍとなり、この際
のマルチモードの様子を第２図（ｂ）に符号旧で示す。

一方、非線形光学媒質２１がリチウムナイオベートの時
の屈折率ηは２．２３であり、傾き角θが小さくてｃｏ
ｓθ−１で、従って実効共振長Ｌｅが厚みｌと等しくこ
れが０　、５　ｃｎ＋であるとすると、モード間隔Δλ
２は０．５　ｘ　１０−’　ｎｍとなる。この内部共振
器側のマルチモードを同図（Ｃ）に符号脱で示す。

乙のように実効共振長が大なレーザ共振系１０側では発
光ライン幅ＬＷ内に数十個のモード旧が入るので、それ
だけでは多数個の発振波長が混在するマルチモード発振
になる。しかし、内部共振器２０例の共振モードは発光
ライン幅ＬＷ内に数個程度のモード門２が入るだけなの
で、この実施例のように内部共振器２０をレーザ共振系
１０内に組み込んで、両共振系のモード旧とＭ２中の各
１個が互いに一致するようにその角度θを微調整すると
、ごの一致モードに対応する図の波長λＯでレーザ共振
系１０をシングルモード発振させることができる。これ
が内部共振器２０の波長選択作用である。

このように両共振系のモードを一致させるには内部共振
器２０のレーザ共振系１０の光軸に対する頭き角度を微
調整するのが最も簡単であるが、これにより非線形光学
媒質内の位相整合条件が崩れてしまったのでは意味がな
い。この条件の方からいうと、波長変換効率を最大値の
８０％以上に維持できる傾き角度のずれに対する許容範
囲は９０度位相整合の場合比較的大きくて１度程度であ
る。

一方、シングルモード発振の波長λＯが中央発振波長λ
Ｃのごく近傍に来るよう両共振系のモードを一致させる
には、最大でも内部共振器２０のモード間隔４７２分だ
け傾き角度を調整すれば充分であるからごの最大角度調
整量を求める。内部共振器２０側の同調条件は、 ｎπ＝２ｋｌ／ｃｏｓθ であって、角度θカーθだけ変化したときに上式のｎが
ｎ±１になる乙θを求めれば、これが最大角度調整量に
なる。上式から角度θがほぼ０に近いという条件で近似
計算すると、 Δθ−π／２ｋｊ２ｓｉｎθ となる。上式中のｋはに＝２πη／λＧで、上述のη＝
２．２３．λｃ＝１．０６ρ、　　ｌ＝　０．５ｃｍを
用い、さらにθ−２°とすると、求める最大角度調整量
Ａθは０．０５６　となる。

以上から、非線形光学媒質２１内の９０度位相整合条件
を満たず範囲内で内部共振器２０の傾き角度を微調整し
て、系をシングルモード発振させるように波長選択でき
ることがわかる。

かかる内部共振器２０をレーザ共振系１０内に組み込む
には、事前によく光軸調整されたレーザ共振系にこれを
挿入し、まずその光軸に対する傾きを所定角度に設定し
た後、角度の微調整を数回繰り返えずことによってレー
ザ共振系と内部共振器のモードを容易に一致させること
ができる。

このように内部共振器２０をレーザ共振系１０内に組み
込んだ系ではレーザ光りはシングルモードで安定に発振
し、これを受ける内部共振！２０ではその強度を共振に
より高めた内部レーザ光を非線形光学媒質２１に与えて
、高効率で波長変換動作をさせることができる。非線形
光学媒質２１からこの例では第２高調波発生されるレー
ザ光■、の半波長の変換光Ｌ２は、内部共振器２０から
出力鏡である部分反射鏡３を介して取り出される。なお
、変換光Ｌ２は内部共振器２０からレーザ媒質１の方に
も若干は出るが、全反射鏡２により反射された後に結局
は部分反射鏡３側から出力され、この際変換光Ｌ２がレ
ーザ媒質１内を往復通過することになるがこれによって
なんらの支障も生しない。

次に、第３図に本発明の第２実施例を示す。図のように
ごの実施例では、内部共振器２０は非線形光学媒質２１
とそれを両側から挟む１対の反射鏡２４と２５により構
成され、両反射鏡２４と２５はいずれも凸レンズ状に形
成されてその凸面を外側に向けて配置される。これらの
凸な外面には波長選択性のコーティング２４ａと２５ａ
が施され、レーザ光りに対してはいずれも高反射性で、
変換光Ｌ２に対しては前者が高反射性で、後者が高透過
性とされる。

両反射鏡２４と２５の平な内面や非線形光学媒質２１の
両側面にはレーザ光りと変換光Ｌ２に対し高透過性のコ
ーティングが施される。また、部分反射鏡３にはレーザ
光りに対し高反射性で変換光Ｌ２に対し高透過性のコー
ティング３ａが施される。

反射鏡２４と２５の外面は、レーザ共振系１０側から内
部共振器２０に入るレーザ光Ｉ２に対しては凸面であっ
て寄生共振を防止する役目を、内部共振器２０内のレー
ザ光重５に対しては凹面であってその閉し込めにより非
線形光学媒質２１に与えるその強度の増幅率を高める役
目をそれぞれ果たす。

すなわち、反射鏡２４の外面と全反射鏡２の間の光学距
離を４１反射鏡２４の曲率半径をＲ２４，全反射鏡２の
曲率半径を１ン２として、 （１−ｄ／Ｒ２）　（１＋ｄ／Ｒ２４）　＜　０または
〉１の条件を満たずことにより寄生共振の発生を防止で
きる。反射鏡２５と部分反４・］鏡３間の寄生共振の防
止についても同様である。また内部共振器２０内につい
ては、反射鏡２４と２５の外面間隔をｄ、それらの曲率
半径をＲ２４，Ｒ２５として、次の条件、０≦（１−ｄ
／Ｒ２４）　（１−ｄ／１７２５）≦１を満たすことに
より共振を安定化できる。

以上のように構成されたこの第２実施例では、反射鏡２
４と２５の間隔、従って内部共振器２０の実効共振長Ｌ
ｅが第１実施例より大きいので、第２図の発光ライン幅
ＬＷ内に多数のモートＮ２が入りモード間隔へλ２が狭
くなる。従ってシングルモード発振の調整はレーザ共振
系１０と内部共振器２０のいずれでしても大差ないが、
内部共振器２０内の共振条件が狂わないよう例えば部分
反射鏡３を図の左右の矢印のように調整するのが望まし
い。

前の実施例では内部共振器２０をレーザ共振系１０の光
軸に対して傾けるため、非線形光学媒質２１用の光学結
晶を傾き角度に応してカットし、シングルモード発振の
調整も９０度位相整合条件で行なうようにしたが、第２
実施例では非線形光学媒質２１を傾ｉないので位相整合
がそれだけ容易になり、９０位相整合を必ずしも行なう
必要がなく、従って非線形光学媒質２１の温度を制御す
る必要をなくすことができる。

さらに、第４図に本発明の第３実施例を示す。

この実施例では内部共振器２０が非線形光学媒質２１と
三角形配置された３個の平板状の反射鏡２６〜２８から
なるリング共振系として構成される。図示の例では、上
記中の２個の反射鏡２６と２７がそれらの間の光路がレ
ーザ共振系１０の光軸と平行になるように配置され、さ
らにこの例では両反射鏡２６と２７間に非線形光学媒質
２１が置かれる。内部共振器２０としての共振路はもち
ろん３個の反射鏡２６〜２８間の三角形のリング状光路
であって、これら３個の内の反射鏡２８だけが全反射鏡
とされる。

１ また、レーザ媒質１例の反射鏡２６には波長選択性のコ
ーティング２６ａが施され、レーザ光Ｉ、には高反射性
で変換光１２には全反射性とされる。ごの反対側の反射
鏡２７の方にはレーザ光りと変換光１，２に対し尚透過
性のコーティングが両面に施され、ごれに対しレーザ共
振系１０用の全反射鏡９が配置される。なお、反射鏡２
６のもう一方の面と非線形光学媒質２１の両端面にはレ
ーザ光りと変換光１，２に対し高透過性のコーティング
が施される。従ってこの実施例では、レーザ共振系１０
の共振路は２個の全反射鏡２と９の間であって、内部共
振器２０の非線形光学媒質２１により波長変換された変
換光Ｌ２は図のように反射鏡２７からレーザ共振系１０
の光軸と異なる角度で取り出される。

この実施例では、内部共振器２０の実効共振長Ｌｅは前
述の三角形のリング状光路長で、第２実施例よりも共振
モードＭ２の数が多くモード間隔Δλ２が狭くなるが、
例えば全反射鏡９の位置の微調整によりこれまでの実施
例と同様にレーザ共振系１０をシングルモード発振させ
ることができる。

２ 以上の第３実施例では、反射鏡２６と２７がレーザ共振
系１０の光軸に対して斜めに配置されるので、内部共振
器２０の挿入によって寄生共振が発生ずるおそれがない
。また、非線形光学媒質２１がレーザ共振系１０の光軸
に対し傾きを持たないので、第２実施例と同様シングル
モート−発振を９０度位相整合条件で行なう必要がない
利点を存する。

以上、本発明の三つの実施例を説明したが、かかる実施
例に限らず本発明は種々の態様で実施をすることができ
る。例えば、非線形光学媒質には実施例のリチウムナイ
オベートに限らず、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）等を含む
１軸性や２軸性の光学結晶をいわゆるタイプＩやタイプ
■の位相整合下で適宜に用いることができる。位相整合
も９０度位相整合条件に限らないことは前述のとおりで
ある。このほか、内部共振器の具体構造やレーザ共振系
内への挿入態様、シングルモード発振のためのモード選
択の要領等は実施例の説明からもわかるように用途や場
合に応して本発明の要旨内で種々な選択や変形が可能で
ある。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明方式では、レーザ共振系のレーザ光
通路内に非線形光学媒質を含みレーザ光の波長に同調さ
れた内部共振器を挿入し、レーザ共振系の共振モードと
内部共振器の共振モードが一致する条件でレーザ共振系
および内部共振器をそれぞれ共振させ、非線形光学媒質
によって波長変換された変換光を外部に取り出すごとに
より、次の効果を上げることができる。

（ａ）内部共振器をレーザ共振系内に挿入し、非線形光
学媒質に与えるレーザ光強度をその共振動作により従来
のどの方式より高めて、波長変換効率を格段に向上する
ことができる。

（ｂ）レーザ共振系側の・し−ド間隔と内部共振器側の
モード間隔の差を利用して、特定モードでレーザ光をシ
ングルモード発振させるので、非線形光学媒質内のモー
ド間の干渉がなく、レーザ発振動作従って波長変換動作
を安定化して、非常に良質な変換光を取り出すことがで
きる。シングルモード発振のための調整も簡単かつ確実
である。

（Ｃ１外部共振器を用いる波長変換方式と比較して、レ
ーザ共振系内に挿入した内部共振器で波長変換を行なう
ので、周囲温度等の運転条件が変動してもレーザ共振系
と内部共振器の共振状態のずれや離調が起きるおそれが
少なく、レーザ発振および波長変換動作が格段に安定化
される。

（ｄ）９０度位相整合に限らず、より自由度の高い位相
整合条件下で波長変換を行なわせて、非線形光学媒質の
温度を制御する必要をなくし、かつ種々の光学結晶を波
長変換に利用できる。

（ｅ）レーザ共振系内に内部共振器を挿入するに係わら
ず、寄生共振の発生を有効に防止してレーザ発振動作を
安定化させ、波長変換効率を高めることができる。

かかる特長を備える本発明方式は、実施例に述べた第２
閏調波発生にと（に適し、その適用により波長変換効率
を高め、シングルモード発振により動作を安定化して変
換光の波長変動を抑えることにより、レーザ装置の応用
分野拡大と性能向上に貢献し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４回までが本発明に関し、第１回は本発明
のレーザ光波長変換方式の第１実施例の構成図、第２図
はシングルモード発振の原理説明用で同図（ａ）は発振
レーザ光の強度分布図、同図（ｂ）と（Ｃ）はレーザ共
振系と内部共振器の共振モードの波長分布図、第３図と
第４図はそれぞれ本発明の第２実施例と第３実施例の構
成図である。第５図と第６図はそれぞれ異なる従来のレ
ーザ光波長変換方式の構成図である。 １：レーザ媒質、１０：レーザ共振系、２ｏ：内部共振
器、２１：非線形光学媒質、２２．２３：内部共振器用
反射鏡としてのコーティング、２４〜２８：内部共振器
用反射鏡、Ｌ：レーザ光、Ｌ２：変換光、で６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非線形光学媒質にレーザ光を入射しそれと異なる波長の
   光に変換する方式であって、レーザ光を発振するレーザ
   媒質を含むレーザ共振系内のレーザ光通路内に、非線形
   光学媒質を含みレーザ光の波長に同調された内部共振器
   を挿入して、レーザ共振系の共振モードと内部共振器の
   共振モードが一致する条件でレーザ共振系と内部共振器
   をそれぞれ共振させ、非線形光学媒質によって波長変換
   された変換光を外部に取り出すようにしたことを特徴と
   するレーザ光波長変換方式。