JPH0324781A - レーザ発生装置における位相整合方法 - Google Patents

レーザ発生装置における位相整合方法

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JPH0324781A
JPH0324781A JP1160306A JP16030689A JPH0324781A JP H0324781 A JPH0324781 A JP H0324781A JP 1160306 A JP1160306 A JP 1160306A JP 16030689 A JP16030689 A JP 16030689A JP H0324781 A JPH0324781 A JP H0324781A
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Hideo Suzuki
英夫 鈴木
Takashi Suzuki
孝 鈴木
Yasushi Obayashi
寧 大林
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    • H01S3/1095—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation self doubling, e.g. lasing and frequency doubling by the same active medium

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、第２高調波発生用として二オブ酸リチウム（
ＬｉＮｂ○，）結晶を用いたレーザ発生装置における位
相整合方法に関するものである。
「従来の技術」 従来、ＬｉＮｂＯ■結晶を使用してＮｄ−ＹＡＧレーザ
の第２高調波発生（ＳＨＧ）を行う場合、最も物性が良
いとされる非臨界（ｎｏｎ−ｃｒｉｔｉｃａｌ）の位相
整合＜ｆ）＝９０゜）を得るためには、前記ＬｉＮｂＯ
３結晶を全体均一に加熱するためオーブンに入れ、加熱
温度を調節することによって行っていた。
Ｌ　ｉＮ　ｂ　Ｏ　ｚ結晶の場合、ｗａｌｋ−ｏｆｆ角
ρは次式で与えられる。
ここで、ｎ　　　：基本波（ω）の常光の屈折率ω ｎ　　　：第２高調波（２ω）の常光の屈折率２ω ｎ　　　：第２高調波（２ω）の異常光の屈折率２ω θｍ　　二位相整合角 この式から、θｍ＝９０＠のときはρ〜Ｏとなる。
したがって、有効なＳＨＧ長は結晶長に対応する． ここで、ａ　：　結晶長 λω：　基本波の波長 ０ この式において、Δｎ＝ｎ−ｎ＝ｏ．ｏ９９８，２ω　
　　　２ω Ｒ＝１０＋ｕ＊．　　λ（１１＝１　ｐ　ｍとすると、
δ　θ　＝　　２　２ｍｒｅｄ．＝　　１　．　　２　
６”となり、この角度内で結晶に入射した基本波はＳＨ
Ｇに関与するため、基本波をレンズで集光して結晶に入
射することができる． 「発明が解決しようとする課題」 位相整合角θｍ＝８０’の場合にはρ〜０．３６゜δθ
＝０．１７”　となる．このうち、ρの値は実用上あま
り問題どならないが、δθが小さいとレンズで集光して
も効率はあがらない． 結晶の温度を調節することによってθ＝９ｏ゜で位相整
合が可能であり、従来よりオーブンを使用して結晶を加
熱していたが、結晶全体を均一に加熱するためにはオー
ブンが大型になるという問題があった．また、ＬＤ励起
のＮｄ−ＹＡＧのＳＨＧ結晶として用いられてぃるＫＴ
Ｐは非常に高価であるという点も問題であった． 本発明はＫＴＰよりも安価な結晶を用い、しかも温度の
調節以外の方法で９０”位相整合を可能とする方法を提
供す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」 本発明は所定波長のレーザ基本波を所定の入射角度で光
学結晶に入射し、この光学結晶から所定周波数の高調波
を出射するようにしたものにおいて、前記光学結晶とし
て二オブ酸リチウム結晶を用い、かつこの結晶への酸化
マグネシウムのドープ量を調節することによって９０度
での位相整合をせしめるようにした位相整合方法である
。
ｒ作用」 例えば波長が１０６４ｎｍのＮｄ−ＹＡＧレーザを基本
波としてＬ　ｉＮ　ｂ　Ｏ　ｚに入射すると，第２高調
波が出射するが、０＝９０ｍにおいて位相整合させるた
めに前記ＬｉＮｂＯ，にドープするＭｇＯの量を調節す
る。具体的にはＭｇＯのドープ量が７．５　ｍｏｌ％の
とき、Ｎｄ−ＹＡＧの基本波１０６４ｎｍに対して０＝
９０＠で位相整合する。
「実施例」 以下，本発明の実施例を説明する． 第１図において、（１）はＭｇＯのドープされたＬｉＮ
ｂ０３結晶で、．：（７）ＬｉＮｂ０３結晶（１）Ｉｃ
は第３図に示すように、ｙ方向から例えばＮｄ−Ｙ　Ａ
　Ｇ　（２）の基本波１０６４ｎ■が入射したものとす
る．すると、出射側から基本波１０６４ｎｍと第２高調
波５３２ｎｍが出力する． この場合．ＬｉＮｂＯ，結晶にドープするＭｇＯの量を
調節し、θ＝９０１で位相整合させることによって．Ｓ
ＨＧの効率を向上させることができる．例えば、Ｍｇ○
のドープ量が４．５　ｍｏｌ％のＬｉＮｂＯ，結晶を育
或するには、この濃度のＭｇｏｔｔｇ料に添加してチョ
クラルスキー法で育成する．実際には結晶内に添加され
るＭｇＯの量は必らずしも原料に添加した量と一致しな
いので調節が必要である． ドープ量と０＝９０＠での位相整合波長は第２図に示す
ようになる． この第２図において、ＭｇＯのドープ量が７．５ｒｓｏ
ｌ％のとき．Ｎｄ−ＹＡＧ（２）の基本波１０６４ｎｍ
に対してθ＝９０゜で位相整合することがわかる。
つぎに、パワー密度を上げるには、第１図に示すように
、レンズ（３）を介在させて集光する。これにより一層
効率も向上する。
なお、第１図において、（４）は励起光発生装置、（５
）　（６）は共振器を構成する反射ミラーである。
第４図はＭｇＯでドープしたＬｉＮｂＯ３結晶（１）を
用いて第２高調波５３２ｎｍを得る場合において，より
一層精密な出力を得るために温度調節を兼用した例を示
すものである。すなわち、Ｍｇ○でドープしたＬｉＮｂ
○，結晶（１）の両側にペルチェ素子（７）（７）を設
けたもので、共振器を構或する一方の反射ミラー（６）
から第２高調波５３２ｎｎ＋をｌ％程度透過させ、これ
を検出器（８）で検出して、その検出信号でペルチェ素
子（７）　（７）を温度制御しθ＝９　０’で位相整合
させる。
つぎに、第５図に示すように、Ｎｄ：ＭｇＯ：ＬｉＮｂ
○，結晶（１）を８２３ｎ醜のレーザで励起した連続発
振において、ＭｇＯの添加量を調節することによって基
本波用光学結晶なしで自己ＳＨＧを実現することができ
る。
前記実施例では基本波としてＮｄ−ＹＡＧの１０６４ｎ
Ｉｌ１を用いたが、これ以外では、固体レーザとしてＮ
ｄ−ＹＬＥの１０５３ｎｍ．　Ｎ　ｄ−Ｇ　ｌ　ａ　ｓ
　ｓの１０６２ｎｍ、Ｎｄ−ＢＥＬの１０７０ｎｍ．　
Ｎ　ｄ　−　Ｙ　Ａ　Ｐの１０６４．５、１０７２．５
、１０７９．５ｎ臘を用いてもよく、また、気体レーザ
としてＣｕ−Ｖａｐｏｒの１０２１．２ｒ＋ｍを用いて
もよい． 『発明の効果」 （１）ＭｇＯのドープ量を調節することによってθ＝９
０＠での位相整合を実現させて、ＳＨＧの効率を向上さ
せることができる． （２）ＬｉＮｂＯ，はＫＴＰに比し安価である。
（３）Ｎｄ　：ＭｇＯ：　ＬｉＮｂＯ３によって白己Ｓ
ＨＧ固体レーザ発生装置も可能である．
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による位相整合方法を説明するための説
明図、第２図はＭｇＯドープ量と波長との関係を示す図
、第３図は結晶へのレーザの入出射を説明するための説
明図，第４図および第５図は他の実施例の説明図である
。 （１）−Ｍ　ｇ　Ｏ　：　Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ，、（ｌ
ａ）　−　Ｎ　ｄ　：　Ｍ　ｇ０：ＬｉＮｂＯ，、（２
）・・・Ｎｄ−ＹＡＧ、（３）・・・レンズ、（４）・
・・励起光発生装置、（５）　（６）・・・反射ミラ、
（７）・・・ペルチェ素子、（８）・・・検出器。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）所定波長のレーザ基本波を所定の入射角度で光学
    結晶に入射し、この光学結晶から所定周波数の高調波を
    出射するようにしたものにおいて、前記光学結晶として
    ニオブ酸リチウム結晶を用い、かつこの結晶への酸化マ
    グネシウムのドープ量を調節することによって９０度で
    の位相整合をせしめるようにしたことを特徴とするレー
    ザ発生装置における位相整合方法。
  2. （２）基本波としてＮｄ−ＹＡＧ、Ｎｄ−ＹＬＥ、Ｎｄ
    −Ｇｌａｓｓ、Ｎｄ−ＢＥＬまたはＮｄ−ＹＡＰの固体
    レーザを用いてなる請求項（１）記載のレーザ発生装置
    における位相整合方法。
  3. （３）基本波の光学結晶としてＣｕ−Ｖａｐｏｒの気体
    レーザを用いてなる請求項（１）記載のレーザ発生装置
    における位相整合方法。
  4. （４）基本波用光学結晶と、第２高調波用光学結晶とし
    てのＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ＿３結晶とを共振器内に設けて
    なる請求項（１）記載のレーザ発生装置における位相整
    合方法。
  5. （５）基本波用と第２高調波用の光学結晶としてＮｄ：
    ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ＿３結晶を用い自己高調波発生とし
    た請求項（１）記載のレーザ発生装置における位相整合
    方法。
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