JPH0322069B2 - - Google Patents

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JPH0322069B2
JPH0322069B2 JP1580387A JP1580387A JPH0322069B2 JP H0322069 B2 JPH0322069 B2 JP H0322069B2 JP 1580387 A JP1580387 A JP 1580387A JP 1580387 A JP1580387 A JP 1580387A JP H0322069 B2 JPH0322069 B2 JP H0322069B2
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JP
Japan
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crystal
incident
output
rotation angle
optical
Prior art date
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JP1580387A
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Japanese (ja)
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JPS63184382A (en
Inventor
Juji Kobayashi
Yasutsugu Oosumi
Hideo Suzuki
Nobuhiro Morita
Osamu Matsumoto
Yasushi Oohayashi
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は位相整合を結晶の方位回転により行う
光パラメトリツク発振器において、結晶を回転し
たとき、入射ビームが結晶の入射面から外れるこ
とのないように移動可能にした波長可変レーザ装
置に関するものである。
Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" The present invention is an optical parametric oscillator in which phase matching is performed by rotating the orientation of a crystal, in which the incident beam does not deviate from the incident plane of the crystal when the crystal is rotated. This invention relates to a wavelength tunable laser device that is movable in this manner.

「従来の技術」 一般に、波長可変レーザ方式には、色素レーザ
方式、温度同調方式、光パラメトリツク発振方
式、アレキサンドライトレーザ方式などがある。
このうち、光パラメトリツク発振方式を用いた波
長可変レーザ装置は第3図に示すように、コリメ
ータレンズ1、入力反射ミラー2、出力反射ミラ
ー3、回転テーブル4上に設置された非線形光学
結晶5等によつて光パラメトリツク発振部6を構
成している。
"Prior Art" Generally, wavelength tunable laser systems include a dye laser system, a temperature tuning system, an optical parametric oscillation system, and an alexandrite laser system.
Among these, the wavelength tunable laser device using the optical parametric oscillation method is as shown in FIG. The optical parametric oscillator 6 is constructed by the following.

このような構成において、励起光として例えば
355nmのパルスレーザを入力すると、非線形光学
結晶5から元の波長(355nm)と異なる波長の光
が発生する。第4図aのように回転角(θ)が90
度のときは、500nmと1230nmの2つの光が発生
する。結晶5の回転転角(θ)を第4図bのよう
に変えると第5図のような特性曲線o,eをもつ
て2つの光の波長が接近してくる。これらの光は
微弱なため、2枚の入出力反射ミラー2,3間で
共振させて増幅して出力する。
In such a configuration, for example, the excitation light is
When a 355 nm pulsed laser is input, light of a wavelength different from the original wavelength (355 nm) is generated from the nonlinear optical crystal 5. The rotation angle (θ) is 90 as shown in Figure 4 a.
degree, two lights of 500nm and 1230nm are generated. When the rotation angle (θ) of the crystal 5 is changed as shown in FIG. 4b, the wavelengths of the two lights approach each other with characteristic curves o and e as shown in FIG. Since these lights are weak, they are caused to resonate between the two input/output reflection mirrors 2 and 3, amplified, and output.

「発明が解決しようとする問題点」 結晶5の回転角(θ)を変化すると、第5図に
示すように、それに伴い出力波長も連続的に変化
する。しかし、第4図aに示すように、結晶5の
入射面寸法aに制限があり、また、入射レーザ光
7にも有効径bがあるため、第4図bに示すよう
に、結晶5を許容限度以上回転すると、入射レー
ザ光7の一部が結晶5の入射面から外れて整合条
件を満たさなくなり、この部分が損失となるとい
う問題があつた。また結晶5の回転角(θ)に許
容限度があると、発振波長にも限度があつた。
"Problems to be Solved by the Invention" When the rotation angle (θ) of the crystal 5 is changed, as shown in FIG. 5, the output wavelength also changes continuously. However, as shown in FIG. 4a, there is a limit to the incident surface dimension a of the crystal 5, and the incident laser beam 7 also has an effective diameter b, so as shown in FIG. 4b, the crystal 5 is When the rotation exceeds the allowable limit, a part of the incident laser beam 7 comes off the incident surface of the crystal 5, and the matching condition is no longer satisfied, causing a problem that this part becomes a loss. Furthermore, if there is a permissible limit on the rotation angle (θ) of the crystal 5, there is also a limit on the oscillation wavelength.

「問題点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、非線形光学結晶を結晶方位回転
装置により方位回転して位相整合を行う光パラメ
トリツク発振器において、前記非線形光学結晶
を、前記結晶方位回転装置により回転される平面
内であつて入射光と交差する方向に移動せしめる
ための移動装置を具備してなるものである。
"Means for Solving the Problems" The present invention has been made to solve the above problems, and provides an optical parametric oscillator that performs phase matching by rotating the orientation of a nonlinear optical crystal using a crystal orientation rotation device. , further comprising a moving device for moving the nonlinear optical crystal in a direction intersecting the incident light within a plane rotated by the crystal orientation rotating device.

「作用」 非線形光学結晶の入射面にある波長のパルスレ
ーザ光を入射すると、入射レーザ光の波長とは異
なる2つの波長のレーザ光が発生し出力する。結
晶を方位回転装置により方位回転して位相整合を
行うと、2つの波長が接近するように変化したレ
ーザ光が得られる。結晶の方位回転が許容限度を
越え入射レーザ光が結晶の入射面から外れると、
それを検出して結晶を移動する。そのため入射レ
ーザ光がはずれることなく結晶の同一の入射面に
入射する。
"Operation" When a pulsed laser beam of a certain wavelength is incident on the incidence surface of a nonlinear optical crystal, laser beams of two wavelengths different from the wavelength of the incident laser beam are generated and output. When phase matching is performed by rotating the orientation of the crystal using an orientation rotation device, a laser beam whose two wavelengths are changed to approach each other is obtained. If the azimuth rotation of the crystal exceeds the allowable limit and the incident laser beam deviates from the incident plane of the crystal,
Detect it and move the crystal. Therefore, the incident laser beam is incident on the same incident surface of the crystal without being deviated.

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。
“Example” An example of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図において、6は光パラメトリツク発振部
で、この光パラメトリツク発振部6はコリメータ
レンズ1、入力側と出力側の反射ミラー2,3お
よび非線形光学結晶5によつて構成されており、
これらについては第3図と同一であり、同符号と
する。また、前記結晶5として尿素結晶を用いる
と、この尿素結晶5は、潮解性をもつので、アル
ミニウムなどの容器8にマツチングオイル9とと
もに封入され、容器8の両端には、入、出射窓1
0,11が設けられる。
In FIG. 1, reference numeral 6 denotes an optical parametric oscillation section, and this optical parametric oscillation section 6 is composed of a collimator lens 1, reflection mirrors 2 and 3 on the input side and output side, and a nonlinear optical crystal 5.
These are the same as in FIG. 3 and are given the same reference numerals. Further, when a urea crystal is used as the crystal 5, since the urea crystal 5 has deliquescent property, it is sealed in a container 8 made of aluminum or the like together with matching oil 9.
0 and 11 are provided.

前記非線形光学結晶5は第2図に示すように容
器8とともに方位回転装置12の回転テーブル4
上に設置されている。この方位回転装置12は回
転ステージ13上に載せられ、この回転ステージ
13はステツピングモータ14に連結され、第1
図における回転角制御部15からの指令により方
位回転角(θ)が制御される。
As shown in FIG.
is installed on top. This azimuth rotation device 12 is placed on a rotation stage 13, and this rotation stage 13 is connected to a stepping motor 14.
The azimuth rotation angle (θ) is controlled by a command from the rotation angle control unit 15 in the figure.

前記回転ステージ13はまた、移動装置16の
リニア駆動テーブル17上の載せられ、リニアパ
ルスモータ18によつて光軸7に直交した2本の
リニアガイド19,19上を摺動自在に設けられ
ている。そしてこの移動装置16は第1図におけ
るパルス発生器20からの信号によつて前記非線
形光学結晶5を方位回転装置12と一体に、入射
光軸7と直角な方向に移動せしめる。前記光パラ
メトリツク発振部6の出力側には入射光のずれ検
出用ハーフミラー21と、このハーフミラー21
で取出された出力の一部からずれを検出する
CCD(固体撮像素子)、フオトダイオード、PSD
などからなるフオトセンサ22と、このフオトセ
ンサ22の出力と予めメモリ23に記憶されたず
れのない信号とを比較してずれ量hを出力する比
較回路24と、この比較回路24の出力からパル
ス数に対応した出力をする演算部25と、この演
算部25の出力に基づいてパルス信号を出力する
前記パルス発生器20とからなり、このパルス発
生器20からの出力が前記移動装置16へ送られ
る。なお、26はエンコーダ、27はフイルタで
ある。
The rotary stage 13 is also placed on a linear drive table 17 of a moving device 16, and is slidably provided on two linear guides 19, 19 perpendicular to the optical axis 7 by a linear pulse motor 18. There is. The moving device 16 moves the nonlinear optical crystal 5 together with the azimuth rotating device 12 in a direction perpendicular to the incident optical axis 7 in response to a signal from the pulse generator 20 shown in FIG. On the output side of the optical parametric oscillator 6, there is a half mirror 21 for detecting the deviation of the incident light;
Detect deviations from part of the output extracted by
CCD (solid-state image sensor), photodiode, PSD
a photo sensor 22 consisting of a photo sensor 22, a comparator circuit 24 that compares the output of the photo sensor 22 with a signal with no deviation stored in the memory 23 in advance and outputs a deviation amount h, and a pulse number calculated from the output of the comparator circuit 24. It consists of a calculation section 25 that produces a corresponding output, and the pulse generator 20 that outputs a pulse signal based on the output of the calculation section 25, and the output from the pulse generator 20 is sent to the moving device 16. Note that 26 is an encoder and 27 is a filter.

以上のような構成における作用を説明する。 The operation of the above configuration will be explained.

非線形光学結晶5として尿素結晶を用い、
355nmのレーザ光で、この結晶5を励起したもの
とする。結晶5の回転角(θ)が90度のとき、す
なわち入射光軸7と結晶5の入射面とが直交して
いるとき、励起光7は入射窓10、マツチングオ
イル9、結晶5、出射窓11を直進して透過す
る。このとき、結晶5によつて355nmのレーザ光
と異なる波長の500nmと1230nmの2つの光が発
生して第1図の点線で示したように直進したレー
ザ光7aが出力する。
Using a urea crystal as the nonlinear optical crystal 5,
It is assumed that this crystal 5 is excited with a laser beam of 355 nm. When the rotation angle (θ) of the crystal 5 is 90 degrees, that is, when the incident optical axis 7 and the incident plane of the crystal 5 are perpendicular, the excitation light 7 is transmitted through the incident window 10, the matching oil 9, the crystal 5, and the output. Go straight through window 11 and pass through. At this time, two lights of 500 nm and 1230 nm, which are different from the 355 nm laser light, are generated by the crystal 5, and a straight laser light 7a is output as shown by the dotted line in FIG.

ここで、回転角制御部15からの信号で方位回
転装置12のステツピングモータ14を回転し、
結晶5を90度より小さい回転角(θ)に方位回転
させると、励起光7は入射窓10とマツチングオ
イル9との境界で回転角(θ)に対応した屈折率
で第1図の実線で示したレーザ光7bのように屈
折してさらに結晶5を通過し、再びマツチングオ
イル9と出射窓11との境界で屈折して励起光7
と平行なレーザ光7cとして出力する。このと
き、結晶5の連続的な回転角(θ)の変化に対応
して、前記2つの光の波長は第5図の特性線eと
oのように連続的に変化する。
Here, the stepping motor 14 of the azimuth rotation device 12 is rotated by a signal from the rotation angle control section 15,
When the crystal 5 is azimuthally rotated to a rotation angle (θ) smaller than 90 degrees, the excitation light 7 is reflected by the solid line in FIG. The laser beam 7b is refracted as shown in FIG.
It outputs as a laser beam 7c parallel to . At this time, in response to continuous changes in the rotation angle (θ) of the crystal 5, the wavelengths of the two lights change continuously as shown by characteristic lines e and o in FIG. 5.

ここで、光パラメトリツク発振部6からの出力
はハーフミラー21によつて一部がフオトセンサ
22へ送られ、光軸の位置が検出され、検出値が
比較回路24へ送られる。この比較回路24には
メモリ23から光軸ずれのないときのデータが送
られて結晶5の回転に伴う光軸ずれの出力と比較
し、ずれ量hに対応した信号を出力する。このず
れ量hが結晶5の入射面から入射光が外れる程度
に大きくなると、それに対応するパルス数が演算
部25から出力し、さらにパルス発生器20を経
て移動装置16のリニアパルスモータ18へ送
る。すると、このリニアパルスモータ18によつ
てリニアガイド19,19上をリニア駆動テーブ
ル17が移動して入射光のはずれを補正する。
Here, a part of the output from the optical parametric oscillator 6 is sent to the photo sensor 22 by the half mirror 21, the position of the optical axis is detected, and the detected value is sent to the comparison circuit 24. The comparison circuit 24 receives data when there is no optical axis deviation from the memory 23, compares it with the output of the optical axis deviation caused by the rotation of the crystal 5, and outputs a signal corresponding to the amount of deviation h. When this shift amount h becomes large enough to cause the incident light to deviate from the incident surface of the crystal 5, a corresponding number of pulses is output from the calculation unit 25 and further sent to the linear pulse motor 18 of the moving device 16 via the pulse generator 20. . Then, the linear drive table 17 is moved on the linear guides 19, 19 by the linear pulse motor 18 to correct the deviation of the incident light.

前記実施例では、出力側の光軸のずれのフオト
センサ22による検出値とメモリ23に記憶した
データとを比較してずれ量hを得、そのずれ量h
が一定値を越すと移動装置16を駆動して補正し
た。しかし、回転角制御部15からの回転角制御
信号と入射光の結晶5からの入射光のはずれとは
所定の関係があつて予め知ることができるので、
回転角制御部15からの信号を演算部25へ送
り、回転角(θ)が所定値になつたとき移動装置
16を駆動して補正するようにしてもよい。
In the embodiment described above, the amount of deviation h is obtained by comparing the detected value of the deviation of the optical axis on the output side by the photo sensor 22 with the data stored in the memory 23, and the amount of deviation h is
When the value exceeds a certain value, the moving device 16 is driven to correct it. However, since there is a predetermined relationship between the rotation angle control signal from the rotation angle control section 15 and the deviation of the incident light from the crystal 5, it can be known in advance.
A signal from the rotation angle control section 15 may be sent to the calculation section 25, and when the rotation angle (θ) reaches a predetermined value, the moving device 16 may be driven to perform correction.

前記実施例では、移動装置16による移動方向
を光軸7と直交する方向としたが、光軸7と交差
さえしていれば直交する方向に限られるものでな
ない。
In the embodiment described above, the direction of movement by the moving device 16 is perpendicular to the optical axis 7, but the direction is not limited to the direction perpendicular to the optical axis 7 as long as it intersects with the optical axis 7.

「発明の効果」 本発明は上述のように構成したので、入射光が
結晶の入射面から外れることがあつても、移動装
置で結晶を移動して外れを補正し、入射光の整合
条件を満たすことができ、パワー密度の損失のな
い安定した出力光を得ることができる。
"Effects of the Invention" Since the present invention is configured as described above, even if the incident light deviates from the incident surface of the crystal, the crystal is moved by the moving device to correct the deviation, and the matching conditions of the incident light are adjusted. It is possible to obtain stable output light without loss of power density.

また、自動的に補正されるので、装置全体を確
実にほこりや塵埃から保護でき、ミラー、レン
ズ、結晶等への焼きつき、損傷、発振効率の減少
等が防止できる。
In addition, since the correction is performed automatically, the entire device can be reliably protected from dust and dust, and burn-in and damage to mirrors, lenses, crystals, etc., and reduction in oscillation efficiency can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による波長可変レーザ装置の一
実施例を示す説明図、第2図は光パラメトリツク
発振部の器体内の断面図、第3図は従来の装置の
説明図、第4図は非線形光学結晶の入射光との関
係を示す説明図、第5図は方位回転角(θ)と出
力光の波長の関係を示す特性図である。 1……コリメータレンズ、2,3……反射ミラ
ー、4……回転テーブル、5……非線形光学結
晶、6……光パラメトリツク発振部、7……入射
光、8……容器、9……マツチングオイル、10
……入射窓、11……出射窓、12……方位回転
装置、14……ステツピングモータ、15……回
転角制御部、16……移動装置、17……リニア
駆動テーブル、18……リニアパルスモータ、1
9……リニアガイド、20……パルス発生器、2
1……ハーフミラー、22……フオトセンサ、2
3……メモリ、24……比較回路、25……演算
部、26……エンコーダ、27……フイルタ。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a wavelength tunable laser device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the interior of the optical parametric oscillation unit, FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional device, and FIG. 4 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the nonlinear optical crystal and the incident light, and FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the azimuth rotation angle (θ) and the wavelength of the output light. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Collimator lens, 2, 3... Reflection mirror, 4... Rotating table, 5... Nonlinear optical crystal, 6... Optical parametric oscillation unit, 7... Incident light, 8... Container, 9... Matching oil, 10
... Entrance window, 11 ... Output window, 12 ... Azimuth rotation device, 14 ... Stepping motor, 15 ... Rotation angle control section, 16 ... Movement device, 17 ... Linear drive table, 18 ... Linear Pulse motor, 1
9...Linear guide, 20...Pulse generator, 2
1...Half mirror, 22...Photo sensor, 2
3...Memory, 24...Comparison circuit, 25...Arithmetic unit, 26...Encoder, 27...Filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 非線形光学結晶を結晶方位回転装置により方
位回転して位相整合を行う光パラメトリツク発振
器において、前記非線形光学結晶を、前記結晶方
位回転装置により回転される平面内であつて入射
光と交差する方向に移動せしめるための移動装置
を具備してなることを特徴とする波長可変レーザ
装置。 2 移動装置は、光軸と交差する方向に設けたリ
ニアガイド上に、リニア駆動テーブルを移動自在
に設け、このリニア駆動テーブル上に結晶方位回
転装置を載せてなる特許請求の範囲第1項記載の
波長可変レーザ装置。
[Scope of Claims] 1. In an optical parametric oscillator that performs phase matching by rotating the orientation of a nonlinear optical crystal using a crystal orientation rotation device, the nonlinear optical crystal is rotated within a plane rotated by the crystal orientation rotation device. A wavelength tunable laser device comprising a moving device for moving in a direction intersecting incident light. 2. The moving device is provided in claim 1, in which a linear drive table is movably provided on a linear guide provided in a direction intersecting the optical axis, and a crystal orientation rotation device is placed on the linear drive table. wavelength tunable laser device.
JP1580387A 1987-01-26 1987-01-26 Wavelength-tunable laser apparatus Granted JPS63184382A (en)

Priority Applications (1)

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