JPH0311114B2

JPH0311114B2 -

Info

Publication number: JPH0311114B2
Application number: JP59244557A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Udagawa
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1984-11-21
Filing date: 1984-11-21
Publication date: 1991-02-15
Also published as: JPS61125097A

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の波
長を変換する装置に係り、特に非線形光学結晶が
使用中に特性が変化するので、それに追随して非
線形光学結晶の光学軸のレーザ光の光軸に対する
角度を変化させるレーザ光の波長変換装置に関す
る。

＜従来技術およびその問題点＞従来非線形光学結晶にレーザ光を透過させると
第２高調波が、また、複数のレーザ光を同時に透
過させると和周波、差周波が発生することが知ら
れており、この原理を応用した波長変換方法が実
用されている。そしてレーザ光の光軸に対して非
線形光学結晶の光学軸のなす角度が重要であり、
その角度により、周波数の変換効率が異なり、変
換効率が最高になるような一定の角度が存在する
ことが知られている。しかして非線形光学結晶は
レーザ光を透過させると、発熱してそれ自体の温
度が上昇するが、非線形光学結晶は温度依存性が
強く、温度が変化すると、変換効率が最高になる
上述の角度が変化する。

非線形光学結晶を有するレーザ光装置を変換効
率が最高の状態で、使用しようとすれば、該非線
形光学結晶の発熱と放熱がバランスして、その温
度が安定するまでかなりの長時間にわたつて、目
視で結晶透過後の光の強さを見て、手動で角度を
調節してやる必要がある。特に複数個の非線形光
学結晶を使用しているレーザ装置では、一方の角
度の変更は他方に影響を及ぼすので角度の調節の
仕方が複雑になり、常に最適角度で使用すること
は非常に困難であつた。かかる問題を解決するた
めには結晶温度を一定に保てばよく、第６図に示
すようにオーブンなどにより結晶を温めて、結晶
温度を一定にしてやればよい。尚ａはレーザ装
置、ｂは非線形光学結晶、ｃはオーブンを示す。
ところが新たな熱源に他に悪影響を及ぼすことが
あり、また最適温度が結晶により異なるので、複
数の異なる結晶を使う場合には温度の制御が面倒
である。

＜発明の目的＞本発明は上述の問題点に鑑み案出されたもの
で、新たな熱源を与えることなく、非線形光学結
晶のレーザ波長変換効率を最高になる、即ち変換
されたレーザ光強度が最大になるように最適角度
制御を行うレーザ光の波長変換装置を提供するこ
とを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞上記目的を達成するため本発明のレーザ光の波
長変換装置は結晶光学軸の角度を調節する調節つ
まみを備えた非線形光学結晶と、上記調節つまみ
を操作するアクチユエータと、非線形光学結晶を
透過して波長変換されたレーザ光を分光するミラ
ーと、ミラーより分光されたレーザ光の強度を検
出するパワー・デイテクタと、上記アクチユエー
タに結晶光学軸の角度を振らせる信号を送り、該
角度と変化に対応して変化するパワー・デイテク
タの出力を入力して、その最大値を求め、該最大
値に対応した角度にする信号をアクチユエータに
出力して上記非線形光学結晶の光学軸の角度を制
御する制御装置とからなることを特徴とするもの
である。

＜実施例＞本発明レーザ光の波長変換装置の実施例を図面
を参照しつつ説明する。

第１図には本発明のレーザ光の波長変換装置の
光路図である。先ず構成を説明する。

レーザ装置１のレーザ光は、非線形光学結晶２
を透過するようになつており該結晶２は基本波の
一部を第２高調波（以下SHG）に変換する。こ
の基本波とSHGの混合レーザ光をダイクロイツ
ク・ミラー５が基本波とSHGに分光する。さら
にミラー６がSHGの一部を反射分光する。パワ
ー・デイテクタ７はミラー６で分光したSHGの
光強度を検出し、その値を電気信号として制御装
置８へ入力する。制御装置８は非線形光学結晶２
の光学軸の角度調節つまみ３のアクチユエータ、
例えばステツピングモータ４に光学軸の角度を振
らせる信号を出して角度調節つまみ３を回し、角
度の変化に対応して変化するパワー・デイテクタ
７の出力を入力してその最大値を求め、該最大値
に対応した角度に固定する信号をステツピングモ
ータ４に再び出力して、非線形光学軸結晶２の光
学軸のレーザ光の光軸に対する角度を調節する。
尚非線形光学結晶２の光学軸のレーザ光の光軸に
対する傾き角は、SHGの偏光面に対して、縦方
向か横方向かの、いずれか一方のみが影響を及ぼ
すので角度調節つまみも縦方向か横方向かの一方
向のみつければよい。またミラー６は90％程度透
過するものを使用する。さらにパワーが小さい場
合にはミラー６とパワー・デイテクタ７の間に凸
レンズを入れてビーム光を集光してからパワー・
デイテクタ７に入れる。

上述のような機能を有する制御装置８の構築は
マイクロコンピユータに下記のプログラムを組込
む方法が最も容易であり、かつ効果的である。

しかして制御装置８をマイクロコンピユータを
用いて構成する場合の一例を第３図、第４図を参
照しつつ説明する。

マイクロコンピユータ８に組込まれたプログラ
ムのロジツク・フローチヤートを第３図に示す。

まず粗調節のため角度調節つまみ３を回転させ
（ステツプ１）、５〜10点の位置で、パワー・デイ
テクタ７の値を読みとる（ステツプ２）。今つま
みの位置とパワー・デイテクタ７の読みの関係が
第４図に示すように山形に配列されたa₁〜a₆の点
として得られたとする。次にこれらの点の内パワ
ーが最大となる点即ちa₃を選ぶ。そしてa₃の前後
の点（a₂，a₄）の範囲内で再び角度調節つまみ３
を回転させ（ステツプ３）５〜10点の位置でパワ
ー・デイテクタの値を読みとり、その中からパワ
ー最大の点を選ぶ。次にまた該パワー最大の点の
前後の点の範囲内で角度調節つまみを回転させ
る。以上のように角度を振らせる範囲を順次狭め
つつ同様の動作を何回か続けた後に、角度を振ら
せた範囲内でのパワーの変化が一定の範囲例えば
１％以内におさまつたら角度調節つまみ３を固定
する（ステツプ４）。

次にパワー・デイテクタ７のパワーの変化を一
定時間毎に検知する（ステツプ５）。そしてパワ
ーが角度調節つまみ３を固定したときの値より一
定値、例えば５％、以上減少したときは、微調節
のため角度調節つまみ３を回転させ（ステツプ
６）、５〜10点程パワーを測定（ステツプ７）し
た後、最大パワーの位置につまみを固定する（ス
テツプ４）。

このようにしてパワーが最初の値より一定値以
上減つたら角度調節つまみ３を動かし、最も変換
効率の高い位置に合わせる（ステツプ４）。

このようにして非線形光学結晶の光学軸とレー
ザ光の光軸とのなす角を常に最適に保つことがで
きる。

尚、第４図では角度を振らせたときの光強度の
最大の点がa₁〜a₆の中の中間の点であるように記
載しているが、ステツプ１は角度の粗調節のため
であり、振らせる角度が大きく、振らせる範囲内
に必ず光強度が最大の点があるようにしており問
題ない。

又ステツプ５で検知した値が一定値以上減少し
た場合にのみ、再びステツプ６で角度調節つまみ
を回転させることにしているが、変化しなくとも
一定時間毎に振らせるようにしてもよい。

＜変形例＞本発明は上記実施例に限定されるものではなく
特許請求の範囲に含まれる以下のような変更が可
能である。

即ち第２図に示すように、レーザ装置１のレー
ザ光と、それとはレーザ光の発生の仕方が異る他
のレーザ装置１２のレーザ光を複数の非線形光学
結晶２，１４，１７を設けて混合するシステムに
も適用される。

第２図で、レーザ装置１から出たレーザ光は、
非線形光学結晶２を透過して、基本波の一部は
SHGに変換される。基本波とSHGの混合レーザ
光はダイクロイツク・ミラー５によつて基本波と
SHGに分けられる。ダイクロイツク・ミラー５
を透過した基本波は直角プリズム９，１０，１１
を経てダイクロイツク・ミラー１３まで達する。
一方ダイクロイツク・ミラー５で反射したSHG
は、他のレーザ装置１２の励起光となり、他のレ
ーザ装置１２を励起させ、その出力光もダイクロ
イツク・ミラー１３へ達する。ダイクロイツク・
ミラー５から他のレーザ装置１２へ入力する
SHGはその途中に設けられたミラー６によつて
一部が反射・分光されパワー・デイテクタ７に入
力させる。

他のレーザ装置１２からのレーザ光と基本波の
レーザ光はダイクロイツク・ミラー１３によつて
１つの光にされ、非線形光学結晶１４，１７を透
過する。尚、基本波のレーザ光と他のレーザ装置
１２からのレーザ光は光の経路の長さを厳密に一
致させているのでレーザ光がパルス光である場合
に、パルス位相は一致している。

非線形光学結晶１４は、他のレーザ装置１２か
らのレーザ光の第２高調波発生結晶であり、一方
非線形光学結晶１７は、レーザ装置１の基本波と
他のレーザ装置１２のSHGの和周波発生用結晶
である。

非線形光学結晶１７を出たレーザ光はプリズム
２０によりいくつかの光に分光される。そして他
のレーザ装置１２のSHGおよびレーザ装置１の
基本波と他のレーザ装置１２のSHGの和周波の
レーザ光はそれぞれミラー２１，２３によつて反
射分光され、分光されなレーザ光はパワー・デイ
テクタ２２，２４にそれぞれ入力される。パワ
ー・デイテクタ７，２２，２４からの出力はマイ
クロ・コンピユータ８へ入力される。

マイクロ・コンピユータ８はステツピング・モ
ータ４，１６，１９に信号を出して角度調節つま
み３，１５，１８を回し、非線形光学結晶２，１
４，１７の光学軸のレーザ光の光軸に対する角度
を調節する。

第５図はマイクロ・コンピユータ８に組込まれ
たプログラムのロジツク・フローチヤートを示
す。尚、本図に示された各ステツプの内容は第３
図に示された内容と同じものである。

先ず非線形光学結晶２の角度を振つて、パワ
ー・デイテクタ７の出力が最大になるように角度
調節つまみ３を固定する（ステツプ４）。次いで
パワー・デイテクタ７の出力の時間的変化の検知
を始める。

次に非線形光学結晶１４の角度を振つて、パワ
ー・デイテクタ２２の出力が最大になるように角
度調節つまみ１５を固定する（ステツプ４）。次
いでパワー・デイテクタ２２の出力の時間的変化
の検知を始める。

次に非線形光学結晶１７について上記と同様の
操作をする。尚、非線形光学結晶の間には上位・
下位の関係があり、上位の非線形光学結晶２を動
かすと、中位・下位の非線形光学結晶１４，１７
の、中位の非線形光学結晶１４を動かすと下位の
非線形光学結晶１７の入力光の強度が変化し、そ
れにともないそれらの非線形光学結晶の出力光の
強度が下る場合がある。そこで上位の非線形光学
結晶の角度調節を行うときは、それより下位にあ
る非線形光学結晶の角度調節プログラムに割込み
指令を出し、それらのプログラムの進行を一時的
に停止させるようになつている。

＜発明の効果＞本発明は、以上の説明で明らかなように、非線
形光学結晶を透過して波長が変換されたレーザ光
を分光して、分光したレーザ光の光強度の最大に
なる点を見出し、それに対応する角度に非線形光
学結晶の光学軸の角度をセツトする制御装置を備
えた構成になつているから、次の効果がある。

(1) シスレムの中にいかなる種類・数の非線形光
学結晶が使用されていても、波長変換効率が最
高になるように結晶光学軸とレーザ光の光軸の
なす角を調節することができ、レーザ・システ
ム全体の効率を最良の状態に保つことができ
る。

(2) 非線形光学結晶の温度制御のための熱源を新
に設ける必要がないので、他の装置に悪影響を
及ぼす恐れがない。

(3) 非線形光学結晶透過後の光の強さを目で視な
がら角度調節つまみを手動で調節する必要がな
くなり、非線形光学結晶を使つたレーザ・シス
テムの運転の無人化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非線形光学結晶１ケを使用した場合の
本発明のレーザ光の波長変換装置の光路図、第２
図は非線形光学結晶３ケを使用した場合の本発明
のレーザ光の波長変換装置の光路図、第３図は非
線形光学結晶１ケの場合のマイクロ・コンピユー
タ・プログラム・ロジツク・フロー・チヤート、
第４図はつまみ位置とレーザ光の強度の関係を示
すグラフ、第５図は非線形光学結晶３ケの場合の
マイクロ・コンピユータ・プログラム・ロジツ
ク・フロー・チヤート、第６図は非線形光学結晶
を加温してやる場合の説明図である。１……レーザ装置、２……非線形光学結晶、３
……角度調節つまみ、４……アクチユエータ（ス
テツピングモータ）、５……ダイクロイツク・ミ
ラー、６……ミラー、７……パワー・デイテク
タ、８……制御装置（マイクロコンピユータ）。

Claims

【特許請求の範囲】

１結晶光学軸の角度を調節する調節つまみを備
えた非線形光学結晶と、上記調節つまみを操作す
るアクチユエータと、非線形光学結晶を透過して
波長変換されたレーザ光を分光するミラーと、該
ミラーにより分光されたレーザ光の強度を検出す
るパワー・デイテクタと、上記アクチユエータに
結晶光学軸の角度を振らせる信号を送り、該角度
の変化に対応して変化するパワー・デイテクタの
出力を入力して、その最大値を求め、該最大値に
対応した角度に固定する信号をアクチユエータに
出力して上記非線形光学結晶の光学軸の角度を制
御する制御装置とからなることを特徴とするレー
ザ光波長変換装置。