JPH0388379A - Laser device - Google Patents

Laser device

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Publication number
JPH0388379A
JPH0388379A JP1225212A JP22521289A JPH0388379A JP H0388379 A JPH0388379 A JP H0388379A JP 1225212 A JP1225212 A JP 1225212A JP 22521289 A JP22521289 A JP 22521289A JP H0388379 A JPH0388379 A JP H0388379A
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JP
Japan
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light intensity
laser beam
fundamental
laser light
intensity distribution
Prior art date
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Pending
Application number
JP1225212A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuharu Sato
安治 佐藤
Tetsuya Mogi
哲哉 茂木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0388379A publication Critical patent/JPH0388379A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2308Amplifier arrangements, e.g. MOPA
    • H01S3/2316Cascaded amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

Abstract

PURPOSE:To enable the difference in wavelength conversion efficiency to be restricted at a beam sectional surface of a fundamental wave laser light inciding a non-linear optic crystal by providing a laser light source enabling the fundamental wave laser light to be irradiated and a means for transferring light intensity distribution obtained by a regulation means to a non-linear optic crystal similarly. CONSTITUTION:The title item has a laser light source 10 which irradiates a fundamental wave laser light with a regulated light intensity distribution and a transferring means 13 which similarly transfers the light intensity distribution where the light intensity of the fundamental laser light from this laser light source 10 is regulated by a regulating means to the light intensity distribution of the fundamental laser light advancing within non-linear optic crystals 11 and 12. Since it has the laser light source 10 for irradiating the fundamental wave laser light, it is possible to restrict light intensity of a beam section. Also, since it has the means 13 for similarly transferring to the non-linear optic crystals 11 and 12, it is possible to restrict the difference in optic strength at the section. Thus, it is possible to restrict the difference in wavelength conversion efficiency at the beam section.

Description

【発明の詳細な説明】 なるレーザ光)#trをKTP等の非輪形光学結晶によ
って高調波レーザ光に波長変換して出射するレーザ装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a laser device that converts the wavelength of laser beam #tr into a harmonic laser beam using a non-annular optical crystal such as KTP and emits it.

[従来の技術] 一般に、非線形光学結晶を用いて、基本波レーザ光から
高調波レーザ光に波長変換するとき、その変換効率は、
非線形光学結晶に入射する基本波レーザ光の光強度に依
存することが広く知られている。この事実に基づいて、
非線形光学結晶に基本波レーザ光を入射させる際、集束
させることにより、基本波レーザ光の光強度を向上させ
、その結果、高い変換効率で高調波レーザ光を得ようと
したレーザ装置が提案されている(例えば、特開昭62
−189783号公報参照)。
[Prior Art] Generally, when wavelength conversion is performed from a fundamental laser beam to a harmonic laser beam using a nonlinear optical crystal, the conversion efficiency is as follows:
It is widely known that it depends on the optical intensity of the fundamental laser beam incident on a nonlinear optical crystal. Based on this fact,
A laser device has been proposed that aims to improve the light intensity of the fundamental laser beam by focusing it when it is incident on a nonlinear optical crystal, thereby obtaining harmonic laser beams with high conversion efficiency. (For example, JP-A-62
(Refer to Publication No.-189783).

第4図は、上記提案に係るレーザ装置の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of the laser device according to the above proposal.

図において、符号1は固体レーザ媒体、符号2は非線形
光学結晶、符号3は出力鏡、符号4.5は凸レンズ、符
号6はレーザ・ダイオードからなる励起光源である。
In the figure, numeral 1 is a solid laser medium, numeral 2 is a nonlinear optical crystal, numeral 3 is an output mirror, numeral 4.5 is a convex lens, and numeral 6 is an excitation light source consisting of a laser diode.

前記固体レー1fI体1は、光軸方向に対向端面1a1
1bを備えている。前記端面1aには、出力lI3と協
動して、この固体レーザ媒体1から出射する基本波レー
ザ光に対して共振器を構成する反射膜が配設されている
。この共振器、即ち出力!113と前記反射膜との間で
形成される基本波レーザ光の共振光路中には非線形光学
結晶2が配置されている。前記レーザ光の共振光は、固
体レーザ媒体1の端面1bが球面レンズ状に形成されて
いることから、非線形光学結晶2内において集束光とな
る。尚、固体レーザ媒体1の端面1aに配設された反射
膜は、基本波レーザ光を反射する光学的特性の他に、レ
ーザ◆ダイオード6から出射した励起用レーザ光を透過
し、かつ、非線形光学結晶2から出射する高調波レーザ
光を反射する光学的特性を併わせ持っている。
The solid state laser 1fI body 1 has an opposite end surface 1a1 in the optical axis direction.
1b. A reflective film that cooperates with the output lI3 and forms a resonator for the fundamental laser beam emitted from the solid-state laser medium 1 is disposed on the end face 1a. This resonator, i.e. the output! A nonlinear optical crystal 2 is disposed in a resonant optical path of the fundamental laser beam formed between the laser beam 113 and the reflective film. Since the end face 1b of the solid-state laser medium 1 is formed in the shape of a spherical lens, the resonant light of the laser light becomes focused light within the nonlinear optical crystal 2. The reflective film disposed on the end surface 1a of the solid-state laser medium 1 has an optical property of reflecting the fundamental laser beam, and also transmits the excitation laser beam emitted from the laser diode 6 and has a nonlinear property. It also has the optical property of reflecting harmonic laser light emitted from the optical crystal 2.

又、出力113は、前述した通り、基本波レーザ光に対
しては共振器となるが、非線形光学結晶2において基本
波レーザ光から一部波長変換された高調波レーザ光に対
しては透過させる光学的特性を有している。
Further, as described above, the output 113 serves as a resonator for the fundamental laser beam, but transmits the harmonic laser beam whose wavelength has been partially converted from the fundamental laser beam in the nonlinear optical crystal 2. It has optical properties.

従って、レーザ・ダイオード6から出射した励起用レー
ザ光を凸レンズ4.5で集束させた後、固体レーザ媒体
1に入射させて固体レーザ媒体1を励起することにより
、出力lI3と前記反射膜との間で、固体レーザ媒体1
から出射した基本波レーザ光の共振光路が形成される。
Therefore, the excitation laser beam emitted from the laser diode 6 is focused by the convex lens 4.5, and then made incident on the solid-state laser medium 1 to excite the solid-state laser medium 1, whereby the output lI3 and the reflection film are Between, solid-state laser medium 1
A resonant optical path of the fundamental laser beam emitted from the laser beam is formed.

これにより、この共振光路中に配置されている非線形光
学結晶に集束された基本波レーザ光が入射するので、非
線形光学結晶2において、基本波レーザ光から波長変換
された高調波レーザ光が発生し、出力!113から高調
波レーザ光を取り出すことができる。
As a result, the focused fundamental laser beam enters the nonlinear optical crystal disposed in this resonant optical path, so that the harmonic laser beam whose wavelength is converted from the fundamental laser beam is generated in the nonlinear optical crystal 2. ,output! Harmonic laser light can be extracted from 113.

尚、レーザ・ダイオード6から出射した励起用レーザ光
は、凸レンズ4.5によって、固体レーザ媒体1の光軸
上に集束することから、固体レーザ媒体1から出射する
基本波レーザ光はTEM。
Incidentally, since the excitation laser beam emitted from the laser diode 6 is focused on the optical axis of the solid-state laser medium 1 by the convex lens 4.5, the fundamental wave laser beam emitted from the solid-state laser medium 1 is a TEM.

Oモード(ガウシャン分布〉となる。このため、この基
本波レーザ光を集束した場合、高い集束度が得られるの
で、基本波レーザ光は非線形光学結晶において、高い光
強度を示すに至り、集束しない場合に比べて比較的高い
波長変換効率で基本波レーザ光から高調波レーザ光に変
換することができる。
O mode (Gaussian distribution).For this reason, when this fundamental wave laser beam is focused, a high degree of convergence can be obtained, so the fundamental wave laser beam will show high light intensity in the nonlinear optical crystal and will not be focused. Fundamental laser light can be converted to harmonic laser light with a relatively high wavelength conversion efficiency compared to the conventional case.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来のレーザ装置においては、非線形光
学結晶に入射させる基本波レーザ光のビーム径方向の光
強度分布がガウシャン分布となっているため、光強度は
ビーム径の中心から周辺に向かうに従って、漸次、低下
してしまう。このような光強度分布を有する基本波レー
ザ光を非線形光学結晶に入射させた場合、前述した光強
度の変化に伴ない波長変換効率もビーム径の中心から周
辺に向かうに従って低下することになる。つまり、ガウ
シャン分布の基本波レーザ光を非線形光学結晶に入射さ
せる限り、ビーム径方向において、均有する基本波レー
ザ光を集束させて非線形光学結晶に入射させると、ビー
ム中心近傍においては光強度を向上させることができる
ものの、上述したビーム径方向における波長変換効率の
不均一性は顕著になる。又、非線形光学結晶は、その結
晶の種類により、各々、固有の破壊閾値を有しているの
で、際限なく基本波レーザ光の光強度を増加させること
はできない。従って、従来のレーザ装置のように基本波
レーザ光の光強度の増加のみによって波長変換効率の向
、Eを計ることは限界をきたすという問題点もあった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in conventional laser devices, the light intensity distribution in the beam diameter direction of the fundamental laser light incident on the nonlinear optical crystal is a Gaussian distribution, so the light intensity varies depending on the beam diameter. It gradually decreases from the center to the periphery. When a fundamental laser beam having such a light intensity distribution is incident on a nonlinear optical crystal, the wavelength conversion efficiency decreases from the center of the beam diameter toward the periphery as the light intensity changes as described above. In other words, as long as Gaussian-distributed fundamental laser light is incident on a nonlinear optical crystal, if the fundamental laser light, which is uniform in the beam radial direction, is focused and incident on the nonlinear optical crystal, the light intensity will be improved near the beam center. However, the non-uniformity of wavelength conversion efficiency in the beam radial direction becomes noticeable. Furthermore, each nonlinear optical crystal has its own destruction threshold depending on the type of crystal, so it is not possible to increase the light intensity of the fundamental laser beam without limit. Therefore, there is a problem in that it is difficult to measure the direction of wavelength conversion efficiency, E, only by increasing the light intensity of the fundamental laser beam, as in conventional laser devices.

た 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされ番ものであり、
ビーム断面における光強度が規制されると共に、光強度
が増幅された基本波レーず光を非線形光学結晶に入射さ
せることにより、高い波長変換効率が得られるレーザ装
置を提供することを目的としている。
The present invention was made in view of the above-mentioned problems, and
It is an object of the present invention to provide a laser device in which the light intensity in a beam cross section is regulated and a fundamental laser beam whose light intensity is amplified is incident on a nonlinear optical crystal, thereby obtaining high wavelength conversion efficiency.

[課題を解決するための手段] 本発明のレーザ装置は、規制手段よってビーム断面の光
強度がIIIされた光強度分布を有する基本波レーザ光
を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射する
基本波レーザ光の光強度を増幅する増幅手段と、 前記増幅手段から送出される基本波レーザ光を入射して
、高調波レーザ光に波長変換して出射する非線形光学結
晶と、 前記レーザ光源から出射する基本波レーザ光の、前記規
制手段によって光強度が規制された光強度分布を、前記
非線形光学結晶内を進行する基本波レーザ光の光強度分
布に相似的に転送させる転送手段とを備えたことを特徴
とする。
[Means for Solving the Problems] A laser device of the present invention includes a laser light source that emits fundamental laser light having a light intensity distribution in which the light intensity of a beam cross section is made III by a regulating means, and a laser light source that emits fundamental wave laser light that is emitted from the laser light source. an amplifying means for amplifying the light intensity of the fundamental laser beam; a nonlinear optical crystal that inputs the fundamental laser beam sent out from the amplifying means, converts the wavelength into a harmonic laser beam, and emits it; and from the laser light source. Transfer means for transferring the light intensity distribution of the emitted fundamental laser light whose light intensity is regulated by the regulation means to the light intensity distribution of the fundamental laser light traveling within the nonlinear optical crystal. It is characterized by:

又、本発明の他のレーザ装dは、規制手段によってビー
ム断面の光強度が規制された光強度分布を有する基本波
レーザ光を出射するレーザ光源と、基本波レーザ光を入
射して、高調波レーザ光に波長変換して出射する非線形
光学結晶とを備え、前側及び後側の一対の結像点を有し
、前側結像点の基本波レーザ光のビーム断面における光
強度分布を後側結像点に転送するイメージ・リレーを前
記レーザ光源の前記規制手段と前記非線形光学結晶との
間に複数個直列に介設し、前記複数個のイメージ・リレ
ーは、前記規制手段に含まれる前側結像点を有するイメ
ージ・リレーと匈記非線形光学結晶に含まれる後側結像
点を有するイメージ・リレーとを少なくとも含み、かつ
、隣接するイメージ・リレー同士は、互いの前側及び後
側結像点を近傍に配置して成り、 前記隣接するイメージ・リレー間の少なくとも一つに、
各々近傍に配置された前側及び後側結像点を含む増幅器
を配設したことを特徴とする。
Further, another laser device d of the present invention includes a laser light source that emits a fundamental laser beam having a light intensity distribution in which the light intensity of the beam cross section is regulated by a regulating means, and a laser light source that emits a fundamental laser beam having a light intensity distribution in which the light intensity of the beam cross section is regulated by a regulating means, and a laser device that inputs the fundamental laser beam to generate high-frequency harmonics. It is equipped with a nonlinear optical crystal that converts the wavelength into wave laser light and emits it, and has a pair of front and rear imaging points, and the light intensity distribution in the beam cross section of the fundamental wave laser light at the front imaging point is adjusted to A plurality of image relays for transmitting images to an image forming point are interposed in series between the regulating means of the laser light source and the nonlinear optical crystal, and the plurality of image relays are arranged on the front side included in the regulating means. It includes at least an image relay having an imaging point and an image relay having a rear imaging point included in the Xuji nonlinear optical crystal, and adjacent image relays are configured to form images on the front and rear sides of each other. at least one of the adjacent image relays,
The present invention is characterized in that amplifiers including front and rear imaging points are arranged close to each other.

[作用] 本発明のレーザ装置は、M4tI11手段によってビー
ム断面の光強度が規制された光強度分布を有する基本波
レーザ光を出射するレーザ光all−1!−を備えてい
ることから、規制手段において基本波レーザ光のビーム
断面の光強度を抑制できる。更に、前記規制手段によっ
て得られた光強度分布を非線形光学結晶に相似的に転送
する手段参を備えていることから、前記規制手段により
得られた前記光強度分布は、基本レーザ光の進行に伴な
って変化するものの、少なくとも非線形光学結晶内部に
おいては前記光強度分布と相似性を有する光強度分布を
形成することができる。従って、非線形光学結晶に入射
し′た基本波レーザ光においても、ビーム断面における
光強度差を抑制することができ、その結果、波長変換効
率差を抑制することができる。
[Function] The laser device of the present invention emits a fundamental laser beam having a light intensity distribution in which the light intensity of the beam cross section is regulated by the M4tI11 means. -, the light intensity of the beam cross section of the fundamental wave laser light can be suppressed by the regulating means. Furthermore, since the light intensity distribution obtained by the regulating means is provided with a means for transferring the light intensity distribution obtained by the regulating means to the nonlinear optical crystal in a similar manner, the light intensity distribution obtained by the regulating means is transmitted to the nonlinear optical crystal. Although the light intensity distribution varies accordingly, it is possible to form a light intensity distribution having similarity to the light intensity distribution described above at least inside the nonlinear optical crystal. Therefore, even in the fundamental laser beam incident on the nonlinear optical crystal, the difference in light intensity in the beam cross section can be suppressed, and as a result, the difference in wavelength conversion efficiency can be suppressed.

更に11本発明のレーザ装置は、レーザ光源から送出さ
れる基本波レーザ光の光強度を増幅して非線形光学結晶
に送出する増幅手段を備えていることから、レーザ光源
の規il1手段によって得られた基本波レーザ光の光強
度分布を維持し、かつ、そのピーク強度を増幅して非線
形光学結晶に入射させることができる。
Furthermore, 11 the laser device of the present invention is provided with an amplification means for amplifying the light intensity of the fundamental laser light emitted from the laser light source and sending it to the nonlinear optical crystal. It is possible to maintain the optical intensity distribution of the fundamental wave laser beam and amplify its peak intensity to make it incident on the nonlinear optical crystal.

[実施例] 以下、第1図乃至第3図を参照して本発明のレーザ装置
に係る一実施例を説明する。
[Embodiment] Hereinafter, an embodiment of the laser device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図は、本発明のレーザ装置に係る実施例の構成図、
第2図はイメージ・リレーの構成図、第3図(a)〜(
b)は基本波レーザ光が進行する際の、光強度分布の変
化を示す図である。なお、第1図においてイメージ・リ
レー2oの後方の光軸■は、増幅器27の前方の光軸■
に結合されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the laser device of the present invention;
Figure 2 is a configuration diagram of the image relay, and Figures 3 (a) to (
b) is a diagram showing changes in the light intensity distribution when the fundamental wave laser light travels. In FIG. 1, the optical axis ■ behind the image relay 2o is the optical axis ■ in front of the amplifier 27.
is combined with

このレーザ装置は、レーザ光源1oから出射した基本波
レーザ光を、第1非線形光学結晶11において先ず第2
高調波レーザ光に波長変換し、更に、前記第1非線形光
学結晶11で得られた第2′BM波レーザ光を第2非線
形光学結晶12において第4高調波レーザ光に波長変換
するものである。そして、前記レーザ光源10で得られ
た基本波レーザ光のビーム断面の光強度分布を前記第1
非線形光学結晶11及び第2非線形光学結晶12に相似
的に転送する転送手段13と、前記基本波レーザ光の光
強度を増幅する増幅手段14とを、前記レーザ光111
Gと前記第2非線形光学結晶12との間に介設している
This laser device first passes a fundamental laser beam emitted from a laser light source 1o to a second nonlinear optical crystal 11.
The wavelength is converted into a harmonic laser beam, and the 2'BM wave laser beam obtained by the first nonlinear optical crystal 11 is further wavelength converted into a fourth harmonic laser beam in the second nonlinear optical crystal 12. . Then, the light intensity distribution of the beam cross section of the fundamental laser light obtained by the laser light source 10 is determined by the first
A transfer means 13 for transferring information to the nonlinear optical crystal 11 and the second nonlinear optical crystal 12 in a similar manner, and an amplification means 14 for amplifying the light intensity of the fundamental wave laser beam are connected to the laser beam 111.
G and the second nonlinear optical crystal 12.

前記レーザ光源10は、基本波レーザ光L1をQスイッ
チ発振させるレーザ発振1llsと、このレーザ発振器
15から発振した基本波レーザ光し1のビーム径を拡大
するビーム・エキスパンダー16と、このビーム・エキ
スパンダー16から送出される基本波レーザ光し2のビ
ーム断面の光強度をMtAするJJIIIJ手段たるア
パーチュア17とから構成されている。
The laser light source 10 includes a laser oscillator 1lls that Q-switch oscillates the fundamental laser beam L1, a beam expander 16 that expands the beam diameter of the fundamental laser beam 1 oscillated from the laser oscillator 15, and this beam expander. 16, and an aperture 17 serving as a JJIIIJ means for adjusting the light intensity of the beam cross section of the fundamental wave laser beam 16 to MtA.

前記レーザ発振!115は、Nd:YAGからなるレー
ザ媒体(図示せず)を励起すると共に、ポッケルス・セ
ル(図示せず)を駆動させることにより、波長1.06
4mの基本波レーず光し盲をQスイッチ発振させること
ができる。この基本波レーザ光L1は、TEM00の横
モードを有し、かつ、出射時(第1図×点〉におけるビ
ーム断面の光強度分布は第3図(a)に示す通り、ガウ
シャン分布< t tr)−106−2’fy)”  
但し、Ioはピーク強度、ωはビーム半径である。)と
なっている。
Said laser oscillation! 115, the wavelength of 1.06 was obtained by exciting a laser medium (not shown) made of Nd:YAG and driving a Pockels cell (not shown).
It emits a 4m fundamental wave laser and can cause the blind to Q-switch oscillation. This fundamental laser beam L1 has a transverse mode of TEM00, and the light intensity distribution of the beam cross section at the time of emission (point x in Figure 1) is a Gaussian distribution < t tr as shown in Figure 3 (a). )-106-2'fy)"
However, Io is the peak intensity and ω is the beam radius. ).

又、ピーク強度1oは2Mw/gJである。Moreover, the peak intensity 1o is 2 Mw/gJ.

ビーム・エキスパンダー16は、共焦点16Cを共有す
る一対の凸レンズ16a及び16bとにより構成されて
いる。このビーム◆エキスパンダー16に入射した基本
波レーザ光L1は、そのビーム径ωを1amから10厘
に拡大された基本波レーザ光L2に変換されてこのビー
ム・エキスパンダー16から出射する。出射時(第1図
Y点)における基本波レーザ光し2の光強度分布は第3
図(b)に示す通り、基本波レーザし1に比べて、ピー
ク強度が1100K/mに低下するものの、ピー・ムの
中心から周辺に至る光強度の変化が緩和された光強度分
布となる。
The beam expander 16 is composed of a pair of convex lenses 16a and 16b that share a confocal point 16C. The fundamental laser beam L1 incident on the beam expander 16 is converted into the fundamental laser beam L2 whose beam diameter ω is expanded from 1 am to 10 mm, and is emitted from the beam expander 16. The light intensity distribution of the fundamental laser beam 2 at the time of emission (point Y in Figure 1) is the third
As shown in Figure (b), although the peak intensity is reduced to 1100 K/m compared to fundamental wave laser 1, the light intensity distribution has a relaxed change in light intensity from the center of the beam to the periphery. .

アパーチュア17は、中央部に16JwI(高さ)08
m(幅)の矩形状の開口部17aを穿設した円盤状体か
らなる。前記ビーム・エキスパンダー16から送出され
た基本波レーザ光L2は、このアパーチュア17の入射
面17bに入射し、この入射した基本波レーザ光し2の
中で、アパーチュア11h1らは、その開口部17aを
通過した基本波レーザ光L3のみが選択的に出射される
。このとき、基本波レーザ光L3のビーム断面は、開口
部17aの外形に相当する16mg+(高さ)X8am
(幅)の矩形に成形される。又、アパーチュア17の入
射面17bにおける基本波レーザ光L3の光強度分布(
1)は、第3図(C)に示す通りビーム幅8層の範囲に
おいて、最大光強*1100K/aJから最小光強度9
7 KW/ajの間に光強度が規制された略矩形状の光
強度分布となる。尚、この規制に際しては、光強度分布
をスーパーガウシャン分布 1(r)−1゜e−(fr、)”  、おい、。が−と
な。分布、即ち、II!想的な矩形状にすることが好ま
しい。
Aperture 17 is 16JwI (height) 08 in the center
It consists of a disc-shaped body with a rectangular opening 17a having a width of m (width). The fundamental wave laser beam L2 sent out from the beam expander 16 enters the entrance surface 17b of the aperture 17, and in the incident fundamental wave laser beam 2, the aperture 11h1 and the like enter the opening 17a. Only the fundamental laser beam L3 that has passed is selectively emitted. At this time, the beam cross section of the fundamental laser beam L3 is 16 mg + (height) x 8 am, which corresponds to the outer shape of the aperture 17a.
(width). Moreover, the light intensity distribution of the fundamental laser beam L3 at the entrance surface 17b of the aperture 17 (
1) As shown in Figure 3(C), in the beam width range of 8 layers, the maximum light intensity*1100K/aJ to the minimum light intensity 9
A substantially rectangular light intensity distribution is obtained in which the light intensity is regulated between 7 KW/aj. In addition, for this regulation, the light intensity distribution should be transformed into a super Gaussian distribution 1(r)-1°e-(fr,)", oh...ga-.distribution, that is, II! into an imaginary rectangular shape. It is preferable to do so.

このようにして、レーザ光源10から、アパーチュア1
7においてビーム断面の光強度が一定範囲内にWi制さ
れた光強度分布(I)を有する基本波レーザ光L3を出
射することができる。
In this way, from the laser light source 10, the aperture 1
7, it is possible to emit the fundamental laser beam L3 having a light intensity distribution (I) in which the light intensity of the beam cross section is controlled within a certain range.

次に、レーザ光源10から出射した基本波レーザ光L3
の、7パーチユア11の入射面17bにおける光強度分
布(I)を、第1非線形光学結晶11及び第2非線形光
学結晶12に相似的に転送する転送手段13について説
明する。
Next, the fundamental laser beam L3 emitted from the laser light source 10
The transfer means 13 that transfers the light intensity distribution (I) on the incident surface 17b of the 7-perchur 11 to the first nonlinear optical crystal 11 and the second nonlinear optical crystal 12 in a similar manner will be explained.

この転送手段13は、レーザ光l110と第2非線形光
学結晶12との間に介設されると共に、基本波レーザ光
し3の進行方向に沿って直列に配列されたイメージ◆リ
レー18.19.2G、21.及び22から成る。
This transfer means 13 is interposed between the laser beam l110 and the second nonlinear optical crystal 12, and is connected to the image ◆relays 18, 19, . 2G, 21. and 22.

ここで、先ず、第2図を参照して一対の凸レンズにより
構成される一般的なイメージ・リレーについて説明する
。第2図に示すイメージ・リレー3Gは、焦点距離f1
の第1凸レンズ30aと焦点距離f2の第2凸レンズ3
0bとを光軸上に対向配置することにより構成される。
First, a general image relay composed of a pair of convex lenses will be explained with reference to FIG. The image relay 3G shown in FIG. 2 has a focal length f1
a first convex lens 30a and a second convex lens 3 with a focal length f2.
0b and are arranged facing each other on the optical axis.

このイメージ・リレ−30の光線マトリックスtは次の
第(1)式で表わすことができる。
The ray matrix t of this image relay 30 can be expressed by the following equation (1).

尚、上記第(1)式において、aは第1凸レンズ30a
の主面からイメージ・リレー30の前側結像点へまでの
距離、bは第2凸レンズ30bの主面からイメージ・リ
レー30の後側結像点Bまでの距離、dは第1凸レンズ
30a及び第2凸レンズ30bの両生面間の距離である
In addition, in the above formula (1), a is the first convex lens 30a.
b is the distance from the main surface of the second convex lens 30b to the rear imaging point B of the image relay 30, and d is the distance from the main surface of the second convex lens 30b to the front imaging point B of the image relay 30. This is the distance between the two surfaces of the second convex lens 30b.

第1凸レンズ30aと第2凸レンズ30bとを、上ら出
射させると、前倒結像点Aにおけるレーザ光L3゜のビ
ーム断面の光強度分布は後側結像点Bに相似的に転送す
ることができる。
When the first convex lens 30a and the second convex lens 30b are emitted from above, the light intensity distribution of the beam cross section of the laser beam L3° at the forward imaging point A is transferred to the rear imaging point B in a similar manner. I can do it.

本実施例におけるイメージ・リレー18〜22も、第2
図に示したイメージ・リレー30のように、各々第1凸
レンズ18a〜22aと、第2凸レンズ18b〜22b
とから構成されている。但し、本実施例においては、上
述した前側結像点から後側結像点への光強度分布の相似
的転送のみならず、ビームの平行度も維持されるように
、特に、第1凸レンズ18a 〜22aと、第2凸レン
ス18b〜22bとは互いに共焦点18c〜22cを共
有するように光学的に結合されている。このことは、上
記(1)式においてd−fl +f2となるので、結局
、本実施例のイメージ・リレー18〜22は次の第(2
)式を満足することになる。
The image relays 18 to 22 in this embodiment are also
Like the image relay 30 shown in the figure, each of the first convex lenses 18a to 22a and the second convex lenses 18b to 22b
It is composed of. However, in this embodiment, in order to maintain not only the similar transfer of the light intensity distribution from the front imaging point to the rear imaging point, but also the parallelism of the beam, the first convex lens 18a is 22a and the second convex lenses 18b to 22b are optically coupled to each other so as to share the confocal points 18c to 22c. This results in d-fl + f2 in the above equation (1), so in the end, the image relays 18 to 22 of this embodiment are
) will satisfy the formula.

b−M(f1+f2 )−aM’   (2)(但し、
M−f2/f+) 従って、上記第(2)式を満足するように、イメージ・
リレー18〜22の第1凸レンズ18a〜22aの焦点
距離f1、第2凸レンズ18b〜22bの焦点距離f2
、第1凸レンズ18a〜22aから前側結像点AI8〜
^22までの各々の距離a及び第2凸レンズ18b〜2
2bから後側結像点818〜B22までの各々の距離す
を第1表に示す通り選定した。
b-M(f1+f2)-aM' (2) (However,
M−f2/f+) Therefore, in order to satisfy the above equation (2), the image
The focal length f1 of the first convex lenses 18a to 22a and the focal length f2 of the second convex lenses 18b to 22b of the relays 18 to 22
, from the first convex lenses 18a to 22a to the front imaging point AI8 to
^22 and the second convex lenses 18b to 2
The distances from 2b to the rear imaging points 818 to B22 were selected as shown in Table 1.

以下余白 第1表 尚、第1表に示す通り、イメージ・リレー21とイメー
ジ・リレー22とはf 2 / f 1が各々1/2.
1/3となっている。
Margin below Table 1 As shown in Table 1, image relay 21 and image relay 22 have f 2 / f 1 of 1/2.
It is 1/3.

この比率の設定によりイメージ・リレー21及び22か
ら出射する基本波レーザ光L7.L10はその断面積が
各々1/2.1/3に縮小するのでパワー密度が向上す
る。
By setting this ratio, the fundamental wave laser beam L7. which is emitted from the image relays 21 and 22. Since the cross-sectional area of L10 is reduced to 1/2 and 1/3, the power density is improved.

前述した通り、本実施例の個々のイメージ・リレー18
〜22は、前側結像点から後側結像点に、ビームの平行
度を維持して光強度分布を相似的に転送することができ
る。従って、レーザ光1i10と第2非線形光学結晶1
2との間に、イメージ・リレー18〜22を直列に配置
するとき、以下のイメージ・リレー群を構成することに
より、レーザ光源10の7パーチユア17の入射面17
bで形成された光強度分布を第1非線形光学結晶11に
おける光軸中点G及び第2非線形光学結晶12における
光軸中点Hに相似的に転送することができる。即ち、前
記イメージ・リレー群とは、前側結像点A18をアパー
チュア11の入射面17bに一致させたイメージ・リレ
−18と、後側結像点B22を第2非線形光学結晶22
の光軸中点口に一致させたイメージ・リレー22とによ
り、イメージ・リレー19〜21を挟むと共に、隣接す
るイメージ・リレー同士は、互いの前側及び後側結像点
を一致させた構成を有する。このため、隣接したイメー
ジ・リレーは相互に共結像点を共有することになる。つ
まり、イメージ・リレー19は、その前側結像点A19
とイメージ・リレー18の後側結像点818とを一致さ
せた共結像点りをイメージ・リレー18と共有すると共
に、その後側結像点B19とイメージ・リレー20の前
側結像点A20とを一致させた共結像点Eをイメージ・
リレー20と共有している。
As mentioned above, the individual image relays 18 of this embodiment
22 can transfer the light intensity distribution similarly from the front imaging point to the rear imaging point while maintaining the parallelism of the beam. Therefore, the laser beam 1i10 and the second nonlinear optical crystal 1
When image relays 18 to 22 are arranged in series between
The light intensity distribution formed in b can be similarly transferred to the optical axis midpoint G of the first nonlinear optical crystal 11 and the optical axis midpoint H of the second nonlinear optical crystal 12. That is, the image relay group includes an image relay 18 whose front imaging point A18 is aligned with the entrance surface 17b of the aperture 11, and whose rear imaging point B22 is aligned with the second nonlinear optical crystal 22.
The image relays 19 to 21 are sandwiched by the image relay 22 aligned with the center point of the optical axis of the image relay 22, and adjacent image relays have a configuration in which the front and rear imaging points of the image relays 19 to 21 are aligned with each other. have Therefore, adjacent image relays will share a co-image point with each other. In other words, the image relay 19 has its front imaging point A19
The image relay 18 shares a co-imaging point that coincides with the rear imaging point 818 of the image relay 18, and the rear imaging point B19 and the front imaging point A20 of the image relay 20. Image the co-image point E that coincides with
It is shared with Relay 20.

更に、イメージ・リレー21は、その前側結像点A21
をイメージ・リレー20の後側結像点82Gと一致させ
た共結像点Fをイメージ・リレー20と共有すると共に
、その後側結像点821をイメージ・・リレー22の前
側結像点A22に一致させた共結像点Gをイメージ・リ
レー22と共有している。
Furthermore, the image relay 21 has its front imaging point A21
The co-imaging point F that coincides with the rear imaging point 82G of the image relay 20 is shared with the image relay 20, and the rear imaging point 821 is the front imaging point A22 of the image relay 22. The matched co-image point G is shared with the image relay 22.

次に、前述したイメージ・リレー群の共結像点り、E及
びF上に配置されると共に、増幅手段14を構成する増
幅@ 25,26及び21について説明する。
Next, the amplification units 25, 26 and 21, which are arranged on the co-imaging points E and F of the image relay group mentioned above and constitute the amplification means 14, will be explained.

増幅器25.26及び21は、その光軸中点を各々前記
共結像点り、E及び「に一致させて光軸上に配置されて
いる。又前記各々の増幅器25,26.及び27は、共
にNd : YAGを素材とし、その形状を、光軸に対
して傾斜すると共に、互いに平行かつ対向した入射面及
び出射面と、前記入射面から入射した基本波レーザ光を
交互に反射させることにより、前記出射面に至るまで進
行させる対向反射、面とを備えた、所謂、スラブ形状と
している。そして、前記各々の増幅器25.26及び2
7は、前記入射面を、共に高さ20履x幅10am+の
矩形状にすると共に、反射面の長さを120mm+とじ
た外形を有していることから、基本波レーザ光は各増幅
器を通過する毎に光強度を約10倍増幅されることにな
る。
The amplifiers 25, 26, and 21 are arranged on the optical axis with their optical axis midpoints coincident with the co-imaging point, E, and E, respectively. , both made of Nd: YAG, whose shape is inclined with respect to the optical axis, and has an entrance surface and an exit surface that are parallel and opposite to each other, and alternately reflects the fundamental laser beam incident from the entrance surface. As a result, each of the amplifiers 25, 26 and 2 has a so-called slab shape, with opposing reflections and surfaces that propagate to the exit surface.
7 has a rectangular shape with both the incident surfaces having a height of 20 mm and a width of 10 mm, and the length of the reflecting surface is 120 mm, so that the fundamental laser beam passes through each amplifier. The light intensity is amplified approximately 10 times each time.

次に、前記イメージ・リレー群の共結像点Gと、イメー
ジ・リレー22の後側結像点822とに、各々その光軸
中点を一致させて光軸上に配置された第1非線形光学結
晶11及び第2非線形光学結晶12について説明する。
Next, a first nonlinear lens is placed on the optical axis with the midpoint of the optical axis coincident with the co-imaging point G of the image relay group and the rear imaging point 822 of the image relay 22, respectively. The optical crystal 11 and the second nonlinear optical crystal 12 will be explained.

第1非線形光学結晶11はKTP (KT i 0PO
a )からなり、入射面から入射した基本波レーザ光(
波長: 1.064m)を光軸に沿って、この結晶内部
を進行させた後、出射面から出射させることにより、結
晶内部において基本波レーザ光から波長変換された第2
高調波レーザ光(波長=0.532m)を前記基本波レ
ーザ光と共に出射面から出射させることができる。又、
この第1非線形光学結晶11は、入射面及び出射面を共
に高さ10awX幅10j*の正方形とし、光軸方向の
長さも10awIとした立方体から成り、その破壊閾値
は400Mw/aIである。
The first nonlinear optical crystal 11 is KTP (KT i 0PO
a), and the fundamental wave laser beam (
Wavelength: 1.064 m) is propagated inside this crystal along the optical axis and then emitted from the output surface, thereby generating a second wavelength-converted fundamental laser beam inside the crystal.
A harmonic laser beam (wavelength=0.532 m) can be emitted from the emission surface together with the fundamental laser beam. or,
The first nonlinear optical crystal 11 is a cube having both an incident surface and an exit surface as squares with a height of 10 aw and a width of 10 j*, and a length in the optical axis direction of 10 aw I, and its destruction threshold is 400 Mw/a I.

第2非線形光学結晶12は、(β−BaB204〉から
なり、前記第1非線形光学結晶11において得られた第
2高調波レーザ光(波長=0.532−)を入射面から
入射して、光軸に沿って結晶内部を進行させた後、出射
面から出射させることとにより、結晶内部において第2
高調波レーザ光から波長変換された第4高調波レーザ光
(波長=0.266廟)を前記第2高調波レーザ光と共
に出射面から出射させることができる。又、この第2非
線形光学結晶12は、入射面及び出射面を共に高さ10
a+X幅10amの正方形とし光軸方向の良さも10a
wとした立方体からなり、その破壊閾値は13.5Gw
/dである。
The second nonlinear optical crystal 12 is made of (β-BaB204), and receives the second harmonic laser beam (wavelength = 0.532−) obtained in the first nonlinear optical crystal 11 from the incident surface, and After propagating inside the crystal along the axis, the second
A fourth harmonic laser beam (wavelength=0.266 cm), which is wavelength-converted from the harmonic laser beam, can be emitted from the output surface together with the second harmonic laser beam. Moreover, this second nonlinear optical crystal 12 has both an incident surface and an exit surface with a height of 10
A+X is a square with a width of 10am and the optical axis direction is also 10a
It consists of a cube with w, and its destruction threshold is 13.5Gw.
/d.

以下、レーザ光源10から出射した基本波レーザ光L3
が上述した構成からなる増幅手段14及び転送手段13
によって、第1非線形光学結晶11に導光されて第2高
調波レーザ光を得る過程、並びに第1非線形光学結晶1
1において得られた第2高調波レーザ光が第2非線形光
学結晶12に導光されて第4高調波レーザ光を得る過程
につい説明する。
Below, the fundamental wave laser beam L3 emitted from the laser light source 10
Amplifying means 14 and transfer means 13 having the above-mentioned configurations
The process of guiding the light to the first nonlinear optical crystal 11 to obtain a second harmonic laser beam, and the process of guiding the light to the first nonlinear optical crystal 11 by
The process in which the second harmonic laser beam obtained in step 1 is guided to the second nonlinear optical crystal 12 to obtain the fourth harmonic laser beam will be described.

レーザ光源10から出射した基本波レーザ光L3(ビー
ム断面:高ざ19M×幅8履の矩形状〉は第3図(C)
に示すピーク強度100KW/cdの光強度分布(I)
を、アパーチュア17の入射面17bにおいて有してい
る。このレーザ光am10から出射した基本波レーザ光
L3は、イメージ・リレー18によって導光されて増幅
器25の入射面(高さ20履X幅10層の矩形状)に入
射する。
The fundamental wave laser beam L3 emitted from the laser light source 10 (beam cross section: rectangular shape with height 19M x width 8 shoes) is shown in Fig. 3(C).
Light intensity distribution (I) with a peak intensity of 100 KW/cd shown in
at the entrance surface 17b of the aperture 17. The fundamental wave laser beam L3 emitted from the laser beam am10 is guided by the image relay 18 and enters the incident surface of the amplifier 25 (rectangular shape of 20 layers in height and 10 layers in width).

この入射した基本波レーザL3は、増幅器の対向反射面
を交互に反射して進行し、これにより、ピーク強度がI
Mw/aJに増幅され、かつ、光軸中点りにおいて第3
図(C)に示す光強度分布(If)を有する基本波レー
ザL4となって出射面から出射する。この増幅!I25
から出射した基本波レーザ光L4は、イメージ・リレー
19により増幅器26に導光され、この増幅器26にお
いて、ピーク強度が10Mw/ajに増幅され、かつ、
光軸中点において第3WJ(C)に示す光強度分布(I
II)を有する基本波レーザ光L5となって増幅器26
から出射する。更に、この基本波レーザ光L5はイメー
ジ・リレー20によって増幅器27に導光され、この増
幅器27において、ピーク強度が100Mw/cIjに
増幅され、かつ、光軸中点Fにおいて第3図(C)に示
す光強度分布(■)を有する基本波レーザ光L6となっ
て増幅器27から出射する。
The incident fundamental wave laser L3 travels by alternately reflecting the opposing reflecting surfaces of the amplifier, and as a result, the peak intensity increases to I.
Mw/aJ, and at the center of the optical axis, the third
The fundamental wave laser L4 having the light intensity distribution (If) shown in FIG. 3(C) is emitted from the emission surface. This amplification! I25
The fundamental wave laser beam L4 emitted from the is guided to the amplifier 26 by the image relay 19, and in this amplifier 26, the peak intensity is amplified to 10 Mw/aj, and
The light intensity distribution (I
II) becomes the fundamental laser beam L5 and passes it to the amplifier 26.
Emits from. Furthermore, this fundamental wave laser beam L5 is guided to an amplifier 27 by an image relay 20, and in this amplifier 27, the peak intensity is amplified to 100 Mw/cIj, and the peak intensity is amplified to 100 Mw/cIj at the optical axis midpoint F as shown in FIG. 3(C). The fundamental wave laser beam L6 having the light intensity distribution (■) shown in FIG. 2 is output from the amplifier 27.

このように、増幅器25.26.及び27で順次増幅さ
れた基本波レーザ光L6は、イメージ・リレー21に入
射する。基本波レーザ光L6は、イメージ・リレー21
において、そのビーム断面が第1非線形光学結晶11の
入射面に収まるように高さ8jw×幅4aw+の矩形状
に縮小され、かつ、ピーク強度400Mw/1:llに
増幅された基本波レーザ光L7となって、イメージ・リ
レー21から出射する。このイメージ・リレー21から
出射した基本波レーザ光L7は第1非線形光学結晶11
の入射面に入射し、結晶内部を進行する。この進行の際
、基本波レーザ光L7の一部が第2高調波レーザ光(波
長: 0.532a)Laに波長変換されることから、
出射面からは第2高調波レーザ光L8と残余の基本波レ
ーザ光L9が出射される。
Thus, amplifiers 25, 26 . The fundamental wave laser beam L6 sequentially amplified in and 27 enters the image relay 21. The fundamental wave laser beam L6 is the image relay 21
, the fundamental laser beam L7 is reduced to a rectangular shape with a height of 8jw x width of 4aw+ so that its beam cross section fits within the incident surface of the first nonlinear optical crystal 11, and is amplified to a peak intensity of 400Mw/1:ll. and is emitted from the image relay 21. The fundamental wave laser beam L7 emitted from this image relay 21 is transmitted to the first nonlinear optical crystal 11.
The light enters the plane of incidence and travels inside the crystal. During this progression, part of the fundamental laser beam L7 is wavelength-converted to the second harmonic laser beam (wavelength: 0.532a) La.
The second harmonic laser beam L8 and the remaining fundamental laser beam L9 are emitted from the emission surface.

この第1非線形光学結晶11から出射した12高調波レ
ーザ光L8と基本波レーザ光L9とは、イメージ・リレ
ー22に入射し、このイメージ・リレー22において、
共に、ビーム断面形状が高さ2.67履×幅1.33a
mの矩形状に縮小され、かつ、ピーク強度が1.35G
w/dに増幅された第2高調波レーザ光L10と基本波
レーザ光L nとなって、イメージ◆リレー22から出
射する。
The 12th harmonic laser beam L8 and the fundamental laser beam L9 emitted from the first nonlinear optical crystal 11 enter the image relay 22, and in the image relay 22,
In both cases, the cross-sectional shape of the beam is 2.67cm high x 1.33cm wide.
m is reduced to a rectangular shape and the peak intensity is 1.35G.
The second harmonic laser beam L10 amplified to w/d and the fundamental laser beam Ln are emitted from the image◆relay 22.

このイメージ・リレー22から出射した第2高調波レー
ザ光L1o及び基本波レーザ光L nは第2非線形光学
結晶の入射面に入射し、結晶内部を進行する。この進行
の際、第2高調波レーザ光L1゜の一部(このレーザ光
が第4高調波レーザ光しeに対する基本波レーザ光とな
る)が第4高調波レーザ光L12(波長:0.266m
)に波長変換されることから、出射面から第4高調波レ
ーザ光Lt1残余の第2高調波レーザ光Ln、及び基本
波2レーザ光L nが出射する。このようにして第1非
線形光学結晶11及び第2非線形光学結晶12の各々で
第2高調波レーザ光L8及び第4114波レーザ光L1
2を得ることができる。第1非線形光学結晶11の内部
を進行する基本波レーザ光L7は、この結晶の光軸中点
Gにおいて第3図(C)に示す光強度分布(V)を有し
て−おり、又、第2非線形光学結晶12の内部を進行す
る第2高調波レーザ光L1oは、この結晶の光軸中点H
において第3図(C)に示す光強度分布(Vl)を有し
ている。
The second harmonic laser beam L1o and the fundamental laser beam Ln emitted from the image relay 22 enter the incident surface of the second nonlinear optical crystal and travel inside the crystal. During this progression, a part of the second harmonic laser beam L1° (this laser beam becomes the fourth harmonic laser beam and becomes the fundamental laser beam for e) is transferred to the fourth harmonic laser beam L12 (wavelength: 0. 266m
), the second harmonic laser beam Ln remaining from the fourth harmonic laser beam Lt1 and the second fundamental laser beam Ln are emitted from the emission surface. In this way, the second harmonic laser beam L8 and the 4114th wave laser beam L1 are generated in each of the first nonlinear optical crystal 11 and the second nonlinear optical crystal 12.
You can get 2. The fundamental laser beam L7 traveling inside the first nonlinear optical crystal 11 has a light intensity distribution (V) shown in FIG. 3(C) at the optical axis midpoint G of this crystal, and The second harmonic laser beam L1o traveling inside the second nonlinear optical crystal 12 is located at the optical axis midpoint H of this crystal.
It has a light intensity distribution (Vl) shown in FIG. 3(C).

このように、第3図(C)から明らかな通り、アパーグ
・ニア17で形成された光強度分布(I)は、転送手段
13によって、増幅器25の光軸中点D(光強度分布(
I))、増幅器26の光軸中点E(光強度分布(III
))、増幅−1127の光軸中点F(光強度分布(IV
))、第1非線形光学結晶11の光軸中点G(光強度分
布(V)) 、及び第2非線形光学結晶12の光軸中点
H(光強度分布(Vl))に、順次、相似的に転送され
ている。従って、第1非線形光学結晶11に入射する基
本波レーザ光L7及び第2非線形光学結晶12に入射す
る第2高調波レーザ光Lmは、ビーム断面方向の光強も 効率が得られる。しか守、その規illされた光強度分
布は増幅手段によって光強度が増幅、されていることか
ら、極めて高い波長変換効率が得られる。
In this way, as is clear from FIG. 3(C), the light intensity distribution (I) formed at the aperture near 17 is transferred by the transfer means 13 to the optical axis midpoint D of the amplifier 25 (light intensity distribution (
I)), the optical axis midpoint E of the amplifier 26 (light intensity distribution (III
)), amplification-1127 optical axis midpoint F (light intensity distribution (IV
)), the optical axis midpoint G (light intensity distribution (V)) of the first nonlinear optical crystal 11, and the optical axis midpoint H (light intensity distribution (Vl)) of the second nonlinear optical crystal 12 are sequentially similar. is being transferred. Therefore, the fundamental wave laser beam L7 incident on the first nonlinear optical crystal 11 and the second harmonic laser beam Lm incident on the second nonlinear optical crystal 12 can have high light intensity in the beam cross-sectional direction. However, since the light intensity of the defined light intensity distribution is amplified by the amplification means, extremely high wavelength conversion efficiency can be obtained.

更に、本実施例の転送手段13を構成するイメージ・リ
レー18〜22は、全て、第1凸レンズと第2凸レンズ
を共焦点に構成していることから、第1非線形光学結晶
11を通過する基本波レーザ光L7と第2非線形光学結
晶12を通過する第2高調波レーザ光L10とは、共に
ビームの平行度を維持したまま通過するので、前記各々
の結晶11゜12の各々の入射面から出射面に至る間、
安定して波長変換を行なうことができる。
Furthermore, since the image relays 18 to 22 constituting the transfer means 13 of this embodiment all have the first convex lens and the second convex lens confocal, the fundamental light passing through the first nonlinear optical crystal 11 is The wave laser beam L7 and the second harmonic laser beam L10 passing through the second nonlinear optical crystal 12 both pass through while maintaining the parallelism of the beams, so that they can be While reaching the exit surface,
Wavelength conversion can be performed stably.

本実施例において、第1非綿形光学結晶11から得られ
た第2高調波レーザ光L8及び第2非線形光学結晶12
から得られた第4高調波レーザ光Lt2の各々をパワー
・メータで測定したところ、第1非線形光学結晶12に
おける波長変換効率は、約40%、第2非線形光学結晶
12における波長変換効率は、約20%であることが確
認できた。
In this example, the second harmonic laser beam L8 obtained from the first non-cotton-shaped optical crystal 11 and the second nonlinear optical crystal 12
When each of the fourth harmonic laser beams Lt2 obtained from It was confirmed that it was about 20%.

これらの波長変換効率は、共に従来例のレーザ装置に比
較して、約30%向上したことになる。
Both of these wavelength conversion efficiencies are improved by about 30% compared to the conventional laser device.

尚、本実施例においては、転送手段を構成するイメージ
・リレーをとして一対の凸レンズから成るケプラー・タ
イプを採用したが、凸レンズ及び凹レンズから成るガリ
レオ・タイプのイメージ・リレーを使用してもよい。
In this embodiment, a Kepler type image relay comprising a pair of convex lenses is used as the image relay constituting the transfer means, but a Galileo type image relay comprising a convex lens and a concave lens may also be used.

又、隣接する相互のイメージ・リレーは必ずしも共結像
点を共有させる必要はなく、イメージ・リレー圏の前側
及び後側結像点が互いに近傍に配置されていれば、実用
上支障はない。同様にイメージ・リレー18の前側結像
点A18とアパーチュア17の入射面11b、イメージ
・リレー21の後側結像点B21と第1非線形光学結晶
11の光軸結晶12の光軸中点G1並びにイメージ・リ
レー22の後側結像点822と第2非線形光学結晶12
の光軸中点Hとは、各々、一致させずとも近傍に配置し
ていれば、実用上支障はない。
Further, adjacent image relays do not necessarily have to share a common imaging point, and there is no practical problem as long as the front and rear imaging points of the image relay area are arranged close to each other. Similarly, the front imaging point A18 of the image relay 18 and the entrance surface 11b of the aperture 17, the rear imaging point B21 of the image relay 21, the optical axis midpoint G1 of the optical axis crystal 12 of the first nonlinear optical crystal 11, and The rear imaging point 822 of the image relay 22 and the second nonlinear optical crystal 12
There is no problem in practical use as long as the optical axis midpoint H and the optical axis midpoint H do not coincide with each other, but as long as they are placed close to each other.

更に、増幅器25,26.及び27を共結像点り、E及
びF上に各々配置したが、増幅器は、非線形光学結晶の
破壊lI罐を考慮して適宜、配置すればよく、例えば、
増幅器を25及び26のみとしt共結惺点F上には他の
光学素子を配置してもよい。
Furthermore, amplifiers 25, 26 . and 27 are placed on the co-imaging points E and F, respectively, but the amplifiers may be placed as appropriate in consideration of damage to the nonlinear optical crystal. For example,
It is also possible to use only the amplifiers 25 and 26 and to arrange other optical elements on the coupling point F.

[発明の効果] 本発明のレーザ装置は1Rii11手段によってビーム
断面の光強度が規制された光強度分布を有する基本波レ
ーザ光を出射するレーザ光源と、前記規制手段によって
得られた光強度分布を非線形光学結晶に相似的に転送す
る転送手段とを備えている。
[Effects of the Invention] The laser device of the present invention includes a laser light source that emits a fundamental laser beam having a light intensity distribution in which the light intensity of the beam cross section is regulated by means of 1Rii11, and a light intensity distribution obtained by the regulating means. and a transfer means for transferring information to the nonlinear optical crystal in a similar manner.

これにより、先ず、規制手段においてビーム断面の光強
度差が抑IIJされた光強度分布を形成することができ
る。そして、この#1制手段により形成された光強度分
布は、前記#ll11手段から出射した後、基本波レー
ザ光の進行に伴なって変化するものの、少なくとも非線
形光学結晶においては前記光強度分布と相似性を有する
光強度分布を形成することができる。従って、非線形光
学結晶に入射した基本波レーザ光の、ビーム断面におけ
る波長変換効率差を抑制することができる。
As a result, first, it is possible to form a light intensity distribution in which the difference in light intensity in the cross section of the beam is suppressed in the regulating means. Although the light intensity distribution formed by this #1 control means changes as the fundamental wave laser beam advances after being emitted from the #ll11 means, at least in the nonlinear optical crystal, the light intensity distribution is different from the light intensity distribution. A light intensity distribution having similarity can be formed. Therefore, the difference in wavelength conversion efficiency in the beam cross section of the fundamental laser beam incident on the nonlinear optical crystal can be suppressed.

更に、本発明のレーザ装置は非線形光学結晶に入射する
基本波レーザ光の光強度を増幅する増幅手段を備えてい
ることから、前述したビーム断面における光強度差の抑
制に加えて非線形光学結晶に入射する光強度分布のピー
ク強度を向上させることができる。従うて、本発明のレ
ーザl1lFによれば、非線形光学結晶から、極めて高
い波長変換効率で基本波レーザ光から波長変換された高
調波レーザ光を得ることができる。
Furthermore, since the laser device of the present invention is equipped with an amplification means for amplifying the light intensity of the fundamental laser light incident on the nonlinear optical crystal, in addition to suppressing the difference in light intensity in the beam cross section described above, The peak intensity of the incident light intensity distribution can be improved. Therefore, according to the laser l1lF of the present invention, harmonic laser light whose wavelength is converted from the fundamental laser light can be obtained from the nonlinear optical crystal with extremely high wavelength conversion efficiency.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は、イ
メージ・リレーの構成図、第3図(a)〜(C)は基本
波レーザ光が進行する際の、光強度分布の変化を示す図
、第4図は従来のレーザ装置の構成図である。 10・・・レーザ光源、11・・・第1非線形光学結晶
、12・・・第2非線形光学結晶、13−・・転送手段
、14・・・増幅手段、17・・・規制手段たるアパー
チュア18〜22−・・イメージ・リレー、25〜27
・・・増幅器。
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of an image relay, and Figs. 3 (a) to (C) show the light intensity when the fundamental laser beam travels. FIG. 4, which is a diagram showing changes in distribution, is a configuration diagram of a conventional laser device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Laser light source, 11... First nonlinear optical crystal, 12... Second nonlinear optical crystal, 13... Transfer means, 14... Amplification means, 17... Aperture 18 serving as regulating means ~22-...Image Relay, 25-27
···amplifier.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)規制手段によってビーム断面の光強度が規制され
た光強度分布を有する基本波レーザ光を出射するレーザ
光源と、 前記レーザ光源から出射した基本波レーザ光の光強度を
増幅する増幅手段と、 前記増幅手段から送出される基本波レーザ光を入射して
、高調波レーザ光に波長変換して出射する非線形光学結
晶と、 前記レーザ光源から出射する基本波レーザ光の、前記規
制手段によって光強度が規制された光強度分布を、前記
非線形光学結晶内を進行する基本波レーザ光の光強度分
布に相似的に転送させる転送手段とを備えたことを特徴
とするレーザ装置。
(1) A laser light source that emits fundamental laser light having a light intensity distribution in which the light intensity of a beam cross section is regulated by a regulating means; and an amplification means that amplifies the light intensity of the fundamental laser light emitted from the laser light source. , a nonlinear optical crystal that inputs the fundamental laser beam emitted from the amplification means, converts the wavelength into harmonic laser light, and emits it; 1. A laser device comprising: transfer means for transferring a light intensity distribution whose intensity is regulated in a similar manner to a light intensity distribution of a fundamental laser beam traveling within the nonlinear optical crystal.
(2)規制手段によつてビーム断面の光強度が規制され
た光強度分布を有する基本波レーザ光を出射するレーザ
光源と、 基本波レーザ光を入射して、高調波レーザ光に波長変換
して出射する非線形光学結晶とを備え、前側及び後側の
一対の結像点を有し、前側結像点の基本波レーザ光のビ
ーム断面における光強度分布を後側結像点に転送するイ
メージ・リレーを前記レーザ光源の前記規制手段と前記
非線形光学結晶との間に複数個直列に介設し、前記複数
個のイメージ・リレーは、前記規制手段に含まれる前側
結像点を有するイメージ・リレーと前記非線形光学結晶
に含まれる後側結像点を有するイメージ・リレーとを少
なくとも含み、かつ、隣接するイメージ・リレー同士は
、互いの前側及び後側結像点を近傍に配置して成り、 前記隣接するイメージ・リレー間の少なくとも一つに、
各々近傍に配置された前側及び後側結像点を含む増幅器
を配置したことを特徴とするレーザ装置。
(2) A laser light source that emits fundamental laser light having a light intensity distribution in which the light intensity of the beam cross section is regulated by a regulating means; An image that has a pair of front and rear imaging points, and transfers the light intensity distribution in the beam cross section of the fundamental laser beam at the front imaging point to the rear imaging point. - A plurality of relays are interposed in series between the regulating means of the laser light source and the nonlinear optical crystal, and the plurality of image relays are configured to transmit an image having a front imaging point included in the regulating means. It includes at least a relay and an image relay having a rear imaging point included in the nonlinear optical crystal, and adjacent image relays are arranged with their front and rear imaging points close to each other. , at least one between the adjacent image relays,
A laser device characterized in that an amplifier is disposed including front and rear imaging points, each of which is disposed in the vicinity of the other.
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