JPH04233290A - 固体レーザ装置 - Google Patents
固体レーザ装置Info
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- JPH04233290A JPH04233290A JP2408661A JP40866190A JPH04233290A JP H04233290 A JPH04233290 A JP H04233290A JP 2408661 A JP2408661 A JP 2408661A JP 40866190 A JP40866190 A JP 40866190A JP H04233290 A JPH04233290 A JP H04233290A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学結晶を用い
て高調波レーザ光を得る固体レーザ装置に関する。
て高調波レーザ光を得る固体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学結晶を用いて高調波レーザ光
を得る固体レーザ装置としては、例えば、図２に示され
る構成のものが知られている。
を得る固体レーザ装置としては、例えば、図２に示され
る構成のものが知られている。
【０００３】図２に示される例は、共振器を構成する一
対のミラー３及び４の間に光軸を共通にしてレーザ媒体
１及びＱスイッチ素子５を配置し、レーザ媒体１を励起
用フラッシュランプ２によって励起するとと同時にＱス
イッチ素子５を動作させることにより、パルス基本波レ
ーザ光Ｌ１ を発振させ、この基本波レーザＬ１ を外
部に配置した非線形光学結晶６に入射させて第２高調波
レーザ光Ｌ２ を得るものである。この構成において、
レーザ媒体１として、例えば、Ｎｄ（ネオジウム）イオ
ン含有のＹＡＧ（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２）結晶を用い、
非線形光学結晶６としてＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４ ）を
用いることにより、基本波レーザ光Ｌ１ として波長１
．０６２μｍのレーザ光が得られ、これにより、第２高
調波レーザ光Ｌ２ として波長０．５３１μｍの緑色レ
ーザ光が得られる。 なお、Ｑスイッチ素子５としてはポッケルス素子（例え
ば、ＫＤ＊Ｐ結晶等がある）や音響光学素子等を用いる
ことができる。これによれば、基本波レーザ光Ｌ１ と
してピークパワーの高いレーザ光を得ることができるか
ら、比較的ピークパワーの高いパルス性の第２高調波レ
ーザ光Ｌ２ を得ることが可能である。
対のミラー３及び４の間に光軸を共通にしてレーザ媒体
１及びＱスイッチ素子５を配置し、レーザ媒体１を励起
用フラッシュランプ２によって励起するとと同時にＱス
イッチ素子５を動作させることにより、パルス基本波レ
ーザ光Ｌ１ を発振させ、この基本波レーザＬ１ を外
部に配置した非線形光学結晶６に入射させて第２高調波
レーザ光Ｌ２ を得るものである。この構成において、
レーザ媒体１として、例えば、Ｎｄ（ネオジウム）イオ
ン含有のＹＡＧ（Ｙ３ Ａｌ５ Ｏ１２）結晶を用い、
非線形光学結晶６としてＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４ ）を
用いることにより、基本波レーザ光Ｌ１ として波長１
．０６２μｍのレーザ光が得られ、これにより、第２高
調波レーザ光Ｌ２ として波長０．５３１μｍの緑色レ
ーザ光が得られる。 なお、Ｑスイッチ素子５としてはポッケルス素子（例え
ば、ＫＤ＊Ｐ結晶等がある）や音響光学素子等を用いる
ことができる。これによれば、基本波レーザ光Ｌ１ と
してピークパワーの高いレーザ光を得ることができるか
ら、比較的ピークパワーの高いパルス性の第２高調波レ
ーザ光Ｌ２ を得ることが可能である。
【０００４】また、非線形光学結晶自体で基本波レーザ
光を発生させて同時に第２高調波も発生させるようにし
、装置をより小型に形成できるようにしたレーザ装置も
提案されている（”Ｌ．Ｂａｏｓｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ
．，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．
３，Ｎｏ９．（１９８６）ｐ４１３” ”Ｔ．Ｙ．Ｆａ
ｎ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｏｐｙ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｂ．Ｖ
ｏｌ．３．Ｎｏ１．（１９８６）ｐ１４０”参照）。こ
の装置は、非線形光学結晶のうちで、ＮＹＡＢ（ＮｄＸ
ＹＩ−Ｘ Ａｌ３ （ＢＯ３ ）４ ）、Ｎｄ：Ｍｇ
Ｏ：ＬｉＮｂＯ３ 等の結晶が、レーザ媒体としての機
能と非線形光学結晶としての機能との両方の機能を兼ね
備えていることを利用したものである。すなわち、これ
らの非線形光学結晶を、共振器内においてランプまたは
レーザ光などにより励起すると、基本波レーザー光を発
生すると共に、位相整合の条件を満たしてやると、この
結晶自身で基本波レーザ光の第２高調波を発生し、基本
波レーザ光の波長の半分の波長のレーザ光を共振器外に
出力するものである。なお、ここで、位相整合とは特定
の非線形光学効果を得るために満足していなければなら
ない条件であり、基本波レーザ光の非線形光学結晶に対
する入射角度及びまたは結晶の温度等の条件を指す。
光を発生させて同時に第２高調波も発生させるようにし
、装置をより小型に形成できるようにしたレーザ装置も
提案されている（”Ｌ．Ｂａｏｓｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ
．，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．
３，Ｎｏ９．（１９８６）ｐ４１３” ”Ｔ．Ｙ．Ｆａ
ｎ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｏｐｙ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｂ．Ｖ
ｏｌ．３．Ｎｏ１．（１９８６）ｐ１４０”参照）。こ
の装置は、非線形光学結晶のうちで、ＮＹＡＢ（ＮｄＸ
ＹＩ−Ｘ Ａｌ３ （ＢＯ３ ）４ ）、Ｎｄ：Ｍｇ
Ｏ：ＬｉＮｂＯ３ 等の結晶が、レーザ媒体としての機
能と非線形光学結晶としての機能との両方の機能を兼ね
備えていることを利用したものである。すなわち、これ
らの非線形光学結晶を、共振器内においてランプまたは
レーザ光などにより励起すると、基本波レーザー光を発
生すると共に、位相整合の条件を満たしてやると、この
結晶自身で基本波レーザ光の第２高調波を発生し、基本
波レーザ光の波長の半分の波長のレーザ光を共振器外に
出力するものである。なお、ここで、位相整合とは特定
の非線形光学効果を得るために満足していなければなら
ない条件であり、基本波レーザ光の非線形光学結晶に対
する入射角度及びまたは結晶の温度等の条件を指す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
例のうち、図２に示される例のように、非線形光学結晶
６をレーザ装置の外部に配置する構成の例では、基本波
レーザ光Ｌ１ を共振器外に取り出してから非線形光学
結晶６に入射させている。すなわち、共振器を構成する
一方のミラー４は基本波レーザ光Ｌ１ を一部透過する
性質のミラーであり、基本波レーザ光Ｌ１ はこのミラ
ー４を通過して外部に取り出される。つまり、このミラ
ー４を通過する際に基本波レーザ光Ｌ１ のエネルギー
の一部が失われる。このことは、媒体１で発生した基本
波レーザ光Ｌ１ の全部が非線形光学結晶６に入射して
第２高調波レーザ光Ｌ２ の発生に寄与するのではなく
、一部が無駄になることを意味する。また、共振器外部
に非線形光学結晶６を配置する構成では、基本波レーザ
光Ｌ１ を発振するためのレーザ発振器としての光軸調
整後に、この調整によって定まった光軸に非線形光学結
晶６の光軸を合致させる等という繁雑な光軸調整が必要
であると共に、部品点数も多いので製造コストの上でも
不利である等の欠点がある。
例のうち、図２に示される例のように、非線形光学結晶
６をレーザ装置の外部に配置する構成の例では、基本波
レーザ光Ｌ１ を共振器外に取り出してから非線形光学
結晶６に入射させている。すなわち、共振器を構成する
一方のミラー４は基本波レーザ光Ｌ１ を一部透過する
性質のミラーであり、基本波レーザ光Ｌ１ はこのミラ
ー４を通過して外部に取り出される。つまり、このミラ
ー４を通過する際に基本波レーザ光Ｌ１ のエネルギー
の一部が失われる。このことは、媒体１で発生した基本
波レーザ光Ｌ１ の全部が非線形光学結晶６に入射して
第２高調波レーザ光Ｌ２ の発生に寄与するのではなく
、一部が無駄になることを意味する。また、共振器外部
に非線形光学結晶６を配置する構成では、基本波レーザ
光Ｌ１ を発振するためのレーザ発振器としての光軸調
整後に、この調整によって定まった光軸に非線形光学結
晶６の光軸を合致させる等という繁雑な光軸調整が必要
であると共に、部品点数も多いので製造コストの上でも
不利である等の欠点がある。
【０００６】また、上述の従来例のうち、非線形光学結
晶自体で基本波レーザ光を発生させて同時に第２高調波
も発生させるようにした例では、非線形光学結晶の有効
相互作用長に一定の限界があるために、得られる第２高
調波光の強度に一定の限界がある。特に、複屈折性の非
線形光学結晶では、等位相波面の進行方向とエネルギー
の伝搬する光線方向が一致せずズレが生ずる。このズレ
角をθ、入射基本波レーザ光のビーム径をＤとした場合
、仮に、位相整合条件を満足していたとしても有効相互
作用長は略Ｄ／θ程度に限定されることが知られている
。この現象は一般にウォーク・オフ（ｗａｌｋーｏｆｆ
）効果と呼ばれ、ズレ角θをウォーク・オフ角と呼んで
いる。このウォーク・オフ効果によって非線形光学結晶
の作用長が限定され、これによって必然的に基本波レー
ザ光を発生する有効長も限定されるから、得られる基本
波レーザ光の強度に限界が生じ、その結果、得られる第
２高調波の強度に一定の限界が生じていた。
晶自体で基本波レーザ光を発生させて同時に第２高調波
も発生させるようにした例では、非線形光学結晶の有効
相互作用長に一定の限界があるために、得られる第２高
調波光の強度に一定の限界がある。特に、複屈折性の非
線形光学結晶では、等位相波面の進行方向とエネルギー
の伝搬する光線方向が一致せずズレが生ずる。このズレ
角をθ、入射基本波レーザ光のビーム径をＤとした場合
、仮に、位相整合条件を満足していたとしても有効相互
作用長は略Ｄ／θ程度に限定されることが知られている
。この現象は一般にウォーク・オフ（ｗａｌｋーｏｆｆ
）効果と呼ばれ、ズレ角θをウォーク・オフ角と呼んで
いる。このウォーク・オフ効果によって非線形光学結晶
の作用長が限定され、これによって必然的に基本波レー
ザ光を発生する有効長も限定されるから、得られる基本
波レーザ光の強度に限界が生じ、その結果、得られる第
２高調波の強度に一定の限界が生じていた。
【０００７】本発明は、上述の背景のもとでなされたも
のであり、比較的単純な構成を有すると共に、効率良く
高強度の高調波レーザ光を得ることができる固体レーザ
装置を提供することを目的としたものである。
のであり、比較的単純な構成を有すると共に、効率良く
高強度の高調波レーザ光を得ることができる固体レーザ
装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の構成と
することにより上述の課題を解決している。
することにより上述の課題を解決している。
【０００９】（１） レーザ共振器を構成する一対の
ミラーと、この一対のミラーの間に光軸を共通にして配
置された複数の非線形光学結晶と、これら非線形光学結
晶に励起光を照射する励起光源とを有し、前記複数の非
線形光学結晶として、励起光を照射することにより基本
波レーザ光とこの基本波レーザ光の高調波光とを共に発
生する性質の非線形光学結晶を用いた構成。
ミラーと、この一対のミラーの間に光軸を共通にして配
置された複数の非線形光学結晶と、これら非線形光学結
晶に励起光を照射する励起光源とを有し、前記複数の非
線形光学結晶として、励起光を照射することにより基本
波レーザ光とこの基本波レーザ光の高調波光とを共に発
生する性質の非線形光学結晶を用いた構成。
【００１０】（２） 構成１に記載の固体レーザ装置
において、前記複数の非線形光学結晶を、互いに隣り合
う結晶の結晶軸方向を異ならしめてこれら結晶の中を伝
搬する基本波レーザ光の伝搬方向と等位相波面の進行方
向とのズレ方向が互いにそのズレを相殺するような方向
になるように配置したことを特徴とする構成。
において、前記複数の非線形光学結晶を、互いに隣り合
う結晶の結晶軸方向を異ならしめてこれら結晶の中を伝
搬する基本波レーザ光の伝搬方向と等位相波面の進行方
向とのズレ方向が互いにそのズレを相殺するような方向
になるように配置したことを特徴とする構成。
【００１１】（３） 構成２に記載の固体レーザ装置
において、前記複数の非線形光学結晶の任意の１つの結
晶軸方向として、該結晶中を伝搬する基本波レーザ光の
進行方向を含む軸（光軸）とこの軸に対して直交する特
定の結晶軸を想定したとき、この１つの非線形光学結晶
の前記特定の結晶軸が、この非線形光学結晶と隣り合う
他の非線形光学結晶における前記特定の結晶軸に対応す
る結晶軸に対して前記光軸を回転軸として１８０°回転
した方向を向くように、前記複数の非線形光学結晶の結
晶軸方向を設定したことを特徴とする構成。
において、前記複数の非線形光学結晶の任意の１つの結
晶軸方向として、該結晶中を伝搬する基本波レーザ光の
進行方向を含む軸（光軸）とこの軸に対して直交する特
定の結晶軸を想定したとき、この１つの非線形光学結晶
の前記特定の結晶軸が、この非線形光学結晶と隣り合う
他の非線形光学結晶における前記特定の結晶軸に対応す
る結晶軸に対して前記光軸を回転軸として１８０°回転
した方向を向くように、前記複数の非線形光学結晶の結
晶軸方向を設定したことを特徴とする構成。
【００１２】（４） 構成１ないし３のいずれかに記
載の固体レーザ装置において、前記レーザ共振器内にＱ
スイッチ素子を配置したことを特徴とする構成。
載の固体レーザ装置において、前記レーザ共振器内にＱ
スイッチ素子を配置したことを特徴とする構成。
【００１３】（５） 構成１ないし４のいずれかに記
載の固体レーザ装置において、前記複数の非線形光学結
晶を透明筒体の筒内に収納したことを特徴とする構成。
載の固体レーザ装置において、前記複数の非線形光学結
晶を透明筒体の筒内に収納したことを特徴とする構成。
【００１４】（６） 構成４に記載の固体レーザ装置
において、前記透明筒体がＣｅをドープした石英管であ
ることを特徴とした構成。
において、前記透明筒体がＣｅをドープした石英管であ
ることを特徴とした構成。
【００１５】（７） 構成１ないし６のいずれかに記
載の固体レーザ装置において、前記複数の非線形光学結
晶がＮＹＡＢ（Ｎｄｘ Ｙ１−ｘ Ａｌ３ （ＢＯ３
）４ ）結晶でであることを特徴とした構成。
載の固体レーザ装置において、前記複数の非線形光学結
晶がＮＹＡＢ（Ｎｄｘ Ｙ１−ｘ Ａｌ３ （ＢＯ３
）４ ）結晶でであることを特徴とした構成。
【００１６】
【作用】前記構成１によれば、仮に大きな結晶を得るこ
とが困難な材料を用いても有効長を任意の長さに設定す
ることができ、かつ、構成２のようにすれば、隣り合う
非線形結晶どうしで互いにウォーク・オフ効果を相殺す
るように作用するからウォーク・オフ効果に左右されず
に実質的に複数の非線形光学結晶の合計長に等しい長い
有効相互作用長を確保することができる。これにより、
比較的単純な構成によって強い基本波レーザ光の発振が
可能となり、したがって、強い高調波レーザ光を得るこ
とを可能となる。また、構成３によれば、構成２による
効果を顕著なものとすることができる。さらに、構成４
によれば、ピークパワーの高いパルス性の高調波レーザ
光を得ることができる。また、構成５によれば光軸合わ
せが容易となり、しかも、構成６のようにすれば、ラン
プ励起による場合において、ランプから射出される励起
光に含まれる紫外光をカットすることが可能となり、非
線形光学結晶のソラリゼーションの防止が可能となる。 構成７によれば、構成１〜６の特徴を有効に生かした固
体レーザ装置を得ることができる。
とが困難な材料を用いても有効長を任意の長さに設定す
ることができ、かつ、構成２のようにすれば、隣り合う
非線形結晶どうしで互いにウォーク・オフ効果を相殺す
るように作用するからウォーク・オフ効果に左右されず
に実質的に複数の非線形光学結晶の合計長に等しい長い
有効相互作用長を確保することができる。これにより、
比較的単純な構成によって強い基本波レーザ光の発振が
可能となり、したがって、強い高調波レーザ光を得るこ
とを可能となる。また、構成３によれば、構成２による
効果を顕著なものとすることができる。さらに、構成４
によれば、ピークパワーの高いパルス性の高調波レーザ
光を得ることができる。また、構成５によれば光軸合わ
せが容易となり、しかも、構成６のようにすれば、ラン
プ励起による場合において、ランプから射出される励起
光に含まれる紫外光をカットすることが可能となり、非
線形光学結晶のソラリゼーションの防止が可能となる。 構成７によれば、構成１〜６の特徴を有効に生かした固
体レーザ装置を得ることができる。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の一実施例にかかる固体レーザ
装置の構成を示す図、図３は図１における非線形光学結
晶の結晶軸方向の説明図である。以下、これら図面を参
照しながら本発明の一実施例を詳述する。
装置の構成を示す図、図３は図１における非線形光学結
晶の結晶軸方向の説明図である。以下、これら図面を参
照しながら本発明の一実施例を詳述する。
【００１８】図において、符号１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
，１１ｄは非線形光学結晶、符号１２は励起光源たるフ
ラッシュランプ、符号１３，１４はレーザ共振器を構成
する一対のミラー、符号１５はＱスイッチ素子、符号１
７は石英管である。
，１１ｄは非線形光学結晶、符号１２は励起光源たるフ
ラッシュランプ、符号１３，１４はレーザ共振器を構成
する一対のミラー、符号１５はＱスイッチ素子、符号１
７は石英管である。
【００１９】非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，
１１ｄは、共にＮＹＡＢ（Ｎｄｘ Ｙ１−ｘ Ａｌ３
（ＢＯ３ ）４ ）結晶を所定の結晶軸方向に対して所
定の角度をなす方向からカットしたもの（ＴＹＰＥ１；
負結晶）を２ｍｍφ×５ｍｍの円柱状にして、カット面
が円柱の両端面となるなるように形成したものである。 これら非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ
は、励起光を照射すると、それ自体で波長１．０６２μ
ｍの基本波レーザ光Ｌ１ を発生すると同時に、非線形
光学効果によって基本波レーザ光Ｌ１ の第２高調波光
（波長０．５３１μｍ）Ｌ２ を発生する性質を有して
いる。なお、これら非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄの両端面には、波長１．０６２μｍ及び波
長０．５３１μｍの光に対してこれら両端面の透過率が
９９％以上となるように反射防止用の誘電体多層膜が被
着されている。
１１ｄは、共にＮＹＡＢ（Ｎｄｘ Ｙ１−ｘ Ａｌ３
（ＢＯ３ ）４ ）結晶を所定の結晶軸方向に対して所
定の角度をなす方向からカットしたもの（ＴＹＰＥ１；
負結晶）を２ｍｍφ×５ｍｍの円柱状にして、カット面
が円柱の両端面となるなるように形成したものである。 これら非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ
は、励起光を照射すると、それ自体で波長１．０６２μ
ｍの基本波レーザ光Ｌ１ を発生すると同時に、非線形
光学効果によって基本波レーザ光Ｌ１ の第２高調波光
（波長０．５３１μｍ）Ｌ２ を発生する性質を有して
いる。なお、これら非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄの両端面には、波長１．０６２μｍ及び波
長０．５３１μｍの光に対してこれら両端面の透過率が
９９％以上となるように反射防止用の誘電体多層膜が被
着されている。
【００２０】これら非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄは、互いの中心軸が共通になり、かつ、互
いの結晶軸方向が一定の関係になり、さらに、互いの端
面が近接して直列に配置されるように共に石英管１７内
に収納固定されている。
１ｃ，１１ｄは、互いの中心軸が共通になり、かつ、互
いの結晶軸方向が一定の関係になり、さらに、互いの端
面が近接して直列に配置されるように共に石英管１７内
に収納固定されている。
【００２１】図３は、これら非線形光学結晶１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ，１１ｄの結晶軸方向の説明図である。こ
れら非線形光学結晶はＴＹＰＥ１のＮＹＡＢ結晶である
から、負結晶であって、そのウォーク・オフ角は約３９
ｍｒａｄである。いま、基本波レーザ光（Ｌ１ ）のビ
ーム径を０．１５ｍｍφとすると、これらＮＹＡＢ結晶
の有効相互作用長は約６．８ｍｍである。そこで、基本
波レーザ光の進行方向に対して３２°５４´の角度を有
する結晶軸であるｃ軸が、互いに隣り合う結晶間で互い
に光軸を回転軸として１８０°回転したような関係にな
るように設定する。これにより、例えば、非線形光学結
晶１１ａでウォーク・オフ効果によってズレた等位相波
光は、非線形光学結晶１１ｂに入射して再度ウォーク・
オフ効果を受けるが、そのズレ方向が非線形光学結晶１
１ａにおける方向と丁度逆方向となるため、ズレが相殺
されるかたちとなる。非線形光学結晶１１ｃと１１ｄに
おいても同様の作用を受けるから、結局４つの非線形光
学結晶１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにおけるウォー
ク・オフ効果は、互いにとなり合う結晶によって相殺さ
れ、実質的に、有効相互作用長が４つの結晶の合計長で
ある場合と同等の効果が得られることになる。なお、石
英管１７は、紫外光を吸収するＣｅをドープした石英を
円筒状に形成したものであり、２ｍｍφより僅かに大き
い内径を有すると共に、非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ
，１１ｃ，１１ｄの合計長より僅かに長い筒長を有して
いるものである。
１ｂ，１１ｃ，１１ｄの結晶軸方向の説明図である。こ
れら非線形光学結晶はＴＹＰＥ１のＮＹＡＢ結晶である
から、負結晶であって、そのウォーク・オフ角は約３９
ｍｒａｄである。いま、基本波レーザ光（Ｌ１ ）のビ
ーム径を０．１５ｍｍφとすると、これらＮＹＡＢ結晶
の有効相互作用長は約６．８ｍｍである。そこで、基本
波レーザ光の進行方向に対して３２°５４´の角度を有
する結晶軸であるｃ軸が、互いに隣り合う結晶間で互い
に光軸を回転軸として１８０°回転したような関係にな
るように設定する。これにより、例えば、非線形光学結
晶１１ａでウォーク・オフ効果によってズレた等位相波
光は、非線形光学結晶１１ｂに入射して再度ウォーク・
オフ効果を受けるが、そのズレ方向が非線形光学結晶１
１ａにおける方向と丁度逆方向となるため、ズレが相殺
されるかたちとなる。非線形光学結晶１１ｃと１１ｄに
おいても同様の作用を受けるから、結局４つの非線形光
学結晶１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにおけるウォー
ク・オフ効果は、互いにとなり合う結晶によって相殺さ
れ、実質的に、有効相互作用長が４つの結晶の合計長で
ある場合と同等の効果が得られることになる。なお、石
英管１７は、紫外光を吸収するＣｅをドープした石英を
円筒状に形成したものであり、２ｍｍφより僅かに大き
い内径を有すると共に、非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ
，１１ｃ，１１ｄの合計長より僅かに長い筒長を有して
いるものである。
【００２２】また、前記ＴＹＰＥ１のＮＹＡＢ結晶のａ
軸は常光線軸、ｃ軸は異常光線軸であって、ａ軸、ｃ軸
及び基本波レーザ光の進行方向は同一平面内にある。さ
らに、ｃ軸（異常光線軸）と直交するａ軸（常光線軸）
は他の常光線軸（ｂ軸；図示せず）に対して１２０°の
角度をなす。
軸は常光線軸、ｃ軸は異常光線軸であって、ａ軸、ｃ軸
及び基本波レーザ光の進行方向は同一平面内にある。さ
らに、ｃ軸（異常光線軸）と直交するａ軸（常光線軸）
は他の常光線軸（ｂ軸；図示せず）に対して１２０°の
角度をなす。
【００２３】さて、これら非線形光学結晶１１ａ，１１
ｂ，１１ｃ，１１ｄを収納した石英管１７は、レーザ共
振器を構成する一対のミラー１３及び１４の間に光軸を
共通にして配置されている。これらミラー１３及び１４
は共に透光性部材の相対向する面を凹面状に形成し、そ
れぞれの表面に多層膜コーティングを施して反射面１３
ａ，１４ａが形成されたものである。この場合、反射面
１３ａは、波長１．０６２μｍ及び波長０．５３１μｍ
の双方の光を全反射する性質を有するが、反射面１４ａ
は、波長１．０６２μｍの光を全反射し、一方、波長０
．５３１μｍの光をほぼ全部透過する性質を有している
。
ｂ，１１ｃ，１１ｄを収納した石英管１７は、レーザ共
振器を構成する一対のミラー１３及び１４の間に光軸を
共通にして配置されている。これらミラー１３及び１４
は共に透光性部材の相対向する面を凹面状に形成し、そ
れぞれの表面に多層膜コーティングを施して反射面１３
ａ，１４ａが形成されたものである。この場合、反射面
１３ａは、波長１．０６２μｍ及び波長０．５３１μｍ
の双方の光を全反射する性質を有するが、反射面１４ａ
は、波長１．０６２μｍの光を全反射し、一方、波長０
．５３１μｍの光をほぼ全部透過する性質を有している
。
【００２４】また、非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，１
１ｃ，１１ｄを収納した石英管１７とミラー１３との間
には光軸を共通にしてＱスイッチ素子１５が配置されて
いる。このＱスイッチ素子１５は、アルカリハライド結
晶たるＬｉＦ結晶を３ｍｍφ×３０ｍｍの円柱状に切り
出し、Ｃｏ６０を用いたγ線照射によりカラーセンター
化した受動Ｑスイッチ素子である。
１ｃ，１１ｄを収納した石英管１７とミラー１３との間
には光軸を共通にしてＱスイッチ素子１５が配置されて
いる。このＱスイッチ素子１５は、アルカリハライド結
晶たるＬｉＦ結晶を３ｍｍφ×３０ｍｍの円柱状に切り
出し、Ｃｏ６０を用いたγ線照射によりカラーセンター
化した受動Ｑスイッチ素子である。
【００２５】さらに、石英管１７の近傍にはＸｅまたは
Ｋｒ等のフラッシュランプが配置され、図示しない制御
装置によって発光制御できるようになっている。
Ｋｒ等のフラッシュランプが配置され、図示しない制御
装置によって発光制御できるようになっている。
【００２６】上述の構成において、フラッシュランプ１
２を発光させると、共振器内で基本波レーザ光Ｌ１ の
発振が起こり、Ｑスイッチ素子１５が作動してピークパ
ワーの高いパルスレーザ光（パスル幅；１０ｎｓｅｃ）
が発振し、同時に、非線形光学効果により、基本波レー
ザ光Ｌ１ の第２高調波（波長；０．５３１μｍ）のパ
ルスレーザ光Ｌ２ がミラー１４を通過して外部に取り
出される。
２を発光させると、共振器内で基本波レーザ光Ｌ１ の
発振が起こり、Ｑスイッチ素子１５が作動してピークパ
ワーの高いパルスレーザ光（パスル幅；１０ｎｓｅｃ）
が発振し、同時に、非線形光学効果により、基本波レー
ザ光Ｌ１ の第２高調波（波長；０．５３１μｍ）のパ
ルスレーザ光Ｌ２ がミラー１４を通過して外部に取り
出される。
【００２７】この実施例の装置によれば、基本波レーザ
光を発生させる有効長を長く確保できると共に、非線形
光学効果を得る有効作用長を長く確保できるから強度の
強い緑色光たる第２高調波レーザ光を得ることができる
。
光を発生させる有効長を長く確保できると共に、非線形
光学効果を得る有効作用長を長く確保できるから強度の
強い緑色光たる第２高調波レーザ光を得ることができる
。
【００２８】また、基本波レーザ光と第２高調波との双
方を発生する非線形光学結晶を用いているから部品点数
が少ないのでロスが少なく、しかも、基本波レーザ光を
共振器内に閉じ込めて第２高調波のみを外部に取り出す
ようにしていることから極めて効率の良い発振が可能で
ある。
方を発生する非線形光学結晶を用いているから部品点数
が少ないのでロスが少なく、しかも、基本波レーザ光を
共振器内に閉じ込めて第２高調波のみを外部に取り出す
ようにしていることから極めて効率の良い発振が可能で
ある。
【００２９】さらに、非線形光学結晶１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄがＴＹＰＥ１の負結晶であることから、
基本波レーザ光Ｌ１ の偏光面と第２高調波光Ｌ２ 偏
光面とは互いに直交する関係にあり、相互作用が起きな
いので、第２高調波光Ｌ２ の線質は極めてすぐれたも
のである。
１１ｃ，１１ｄがＴＹＰＥ１の負結晶であることから、
基本波レーザ光Ｌ１ の偏光面と第２高調波光Ｌ２ 偏
光面とは互いに直交する関係にあり、相互作用が起きな
いので、第２高調波光Ｌ２ の線質は極めてすぐれたも
のである。
【００３０】加えて、部品点数が少ないから信頼性の向
上、調整の容易性及び製造コストの面でも有利である。
上、調整の容易性及び製造コストの面でも有利である。
【００３１】なお、上述の一実施例では、非線形光学結
晶としてＮＹＡＢ結晶を用いた例を掲げたが、非線形光
学結晶としては、他に、例えば、ＥＹＡＢ（ＥｒＸ Ｙ
１−Ｘ Ａｌ３ （ＢＯ３ ）４ ）、Ｎｄ：ＭｇＯ：
ＬｉＮｂＯ３ 、Ｎｄ：ＫＴＰ、Ｎｄ：ＫＤＰ、Ｎｄ：
ＢＢＯ、Ｎｄ：ＬＢＯまたはＮｄ：ＫＮｂＯ３ 等を用
いることができる。
晶としてＮＹＡＢ結晶を用いた例を掲げたが、非線形光
学結晶としては、他に、例えば、ＥＹＡＢ（ＥｒＸ Ｙ
１−Ｘ Ａｌ３ （ＢＯ３ ）４ ）、Ｎｄ：ＭｇＯ：
ＬｉＮｂＯ３ 、Ｎｄ：ＫＴＰ、Ｎｄ：ＫＤＰ、Ｎｄ：
ＢＢＯ、Ｎｄ：ＬＢＯまたはＮｄ：ＫＮｂＯ３ 等を用
いることができる。
【００３２】また、励起光源としてフラッシュランプを
用いた側面励起の例を掲げたが、これは半導体レーザそ
の他のレーザ装置を用いた端面励起であっても良い。
用いた側面励起の例を掲げたが、これは半導体レーザそ
の他のレーザ装置を用いた端面励起であっても良い。
【００３３】さらに、Ｑスイッチ素子としては、ポッケ
ルス素子や音響光学素子を用いても良い。
ルス素子や音響光学素子を用いても良い。
【００３４】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、要す
るに、複数の非線形結晶を共振器内に光軸を共通にして
配置するようにしたことにより、大きな結晶が得られな
いような場合でも実質的に所望の有効長が得られるよう
にすると共に、これら複数の非線形光学結晶の結晶軸方
向が所定の関係になるように配置することによって、実
質的に非線形光学効果の有効相互作用長が複数の非線形
光学結晶の合計長と等しい場合と同等の作用が得られる
ようにしたもので、これにより、比較的単純な構成を有
すると共に、効率良く高強度の高調波レーザ光を得るこ
とができる固体レーザ装置を得ているものである。
るに、複数の非線形結晶を共振器内に光軸を共通にして
配置するようにしたことにより、大きな結晶が得られな
いような場合でも実質的に所望の有効長が得られるよう
にすると共に、これら複数の非線形光学結晶の結晶軸方
向が所定の関係になるように配置することによって、実
質的に非線形光学効果の有効相互作用長が複数の非線形
光学結晶の合計長と等しい場合と同等の作用が得られる
ようにしたもので、これにより、比較的単純な構成を有
すると共に、効率良く高強度の高調波レーザ光を得るこ
とができる固体レーザ装置を得ているものである。
【図１】本発明の一実施例にかかる固体レーザ装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】従来例の構成を示す図。
【図３】図１の非線形光学結晶の結晶軸方向の説明図。
１，６，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 非線形光
学結晶 ２，１２ フラッシュランプ １３ａ，１４ａ 反射面 ３，４，１３，１４ ミラー ５，１５ Ｑスイッチ素子 １７ 石英管 Ｌ１ 基本波レーザ光 Ｌ２ 第２高調波レーザ光
学結晶 ２，１２ フラッシュランプ １３ａ，１４ａ 反射面 ３，４，１３，１４ ミラー ５，１５ Ｑスイッチ素子 １７ 石英管 Ｌ１ 基本波レーザ光 Ｌ２ 第２高調波レーザ光
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザ共振器を構成する一対のミラー
と、この一対のミラーの間に光軸を共通にして配置され
た複数の非線形光学結晶と、これら非線形光学結晶に励
起光を照射する励起光源とを有し、前記複数の非線形光
学結晶として、励起光を照射することにより基本波レー
ザ光とこの基本波レーザ光の高調波光とを共に発生する
性質の非線形光学結晶を用いた固体レーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の固体レーザ装置にお
いて、前記複数の非線形光学結晶を、互いに隣り合う結
晶の結晶軸方向を異ならしめてこれら結晶の中を伝搬す
る基本波レーザ光の伝搬方向と等位相波面の進行方向と
のズレ方向が互いにそのズレを相殺するような方向にな
るように配置したことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の固体レーザ装置にお
いて、前記複数の非線形光学結晶の任意の１つの結晶軸
方向として、該結晶中を伝搬する基本波レーザ光の進行
方向を含む軸（光軸）とこの軸に対して直交する特定の
結晶軸を想定したとき、この１つの非線形光学結晶の前
記特定の結晶軸が、この非線形光学結晶と隣り合う他の
非線形光学結晶における前記特定の結晶軸に対応する結
晶軸に対して前記光軸を回転軸として１８０°回転した
方向を向くように、前記複数の非線形光学結晶の結晶軸
方向を設定したことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の
固体レーザ装置において、前記レーザ共振器内にＱスイ
ッチ素子を配置したことを特徴とする固体レーザ装置。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の
固体レーザ装置において、前記複数の非線形光学結晶を
透明筒体の筒内に収納したことを特徴とする固体レーザ
装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の固体レーザ装置にお
いて、前記透明筒体がＣｅをドープした石英管であるこ
とを特徴とした固体レーザ装置。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の
固体レーザ装置において、前記複数の非線形光学結晶が
ＮＹＡＢ（Ｎｄｘ Ｙ１−ｘ Ａｌ３ （ＢＯ３ ）４
）結晶でであることを特徴とした固体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408661A JPH04233290A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 固体レーザ装置 |
| US07/813,682 US5274650A (en) | 1990-12-28 | 1991-12-27 | Solid state laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408661A JPH04233290A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 固体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233290A true JPH04233290A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=18518084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2408661A Pending JPH04233290A (ja) | 1990-12-28 | 1990-12-28 | 固体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5274650A (ja) |
| JP (1) | JPH04233290A (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5394420A (en) * | 1994-01-27 | 1995-02-28 | Trw Inc. | Multiform crystal and apparatus for fabrication |
| US5388114A (en) * | 1994-03-17 | 1995-02-07 | Polaroid Corporation | Miniaturized self-Q-switched frequency-doubled laser |
| US5477378A (en) * | 1994-08-11 | 1995-12-19 | Spectra-Physics Lasers, Inc. | Multiple crystal non-linear frequency conversion apparatus |
| GB2300964B (en) * | 1995-05-13 | 1999-11-10 | I E Optomech Limited | Monolithic laser |
| DE69628709T2 (de) * | 1995-09-20 | 2004-04-29 | Mitsubishi Materials Corp. | Frequenzumwandler und Frequenzumwandlungsverfahren mit Lithiumtetraborat, und optische Vorrichtung mit diesem Frequenzumwandler |
| JPH09214024A (ja) * | 1996-02-02 | 1997-08-15 | Fanuc Ltd | 固体レーザ発振装置 |
| US5940418A (en) * | 1996-06-13 | 1999-08-17 | Jmar Technology Co. | Solid-state laser system for ultra-violet micro-lithography |
| US5867518A (en) * | 1996-08-07 | 1999-02-02 | Lumonics Inc. | Multiple element laser pumping chamber |
| US5835513A (en) * | 1997-01-08 | 1998-11-10 | Spectra Physics, Inc. | Q-switched laser system providing UV light |
| US5852620A (en) * | 1997-01-16 | 1998-12-22 | Uniwave Technology, Inc. | Tunable time plate |
| US6005878A (en) * | 1997-02-19 | 1999-12-21 | Academia Sinica | Efficient frequency conversion apparatus for use with multimode solid-state lasers |
| AU7960498A (en) * | 1997-06-20 | 1999-01-04 | Warren E. Parkhurst | Multi-media solid state laser |
| US20050190805A1 (en) * | 2003-06-30 | 2005-09-01 | Scripsick Michael P. | Doped stoichiometric lithium niobate and lithium tantalate for self-frequency conversion lasers |
| EP1684110A4 (en) * | 2003-11-14 | 2009-04-29 | Optical Comb Inst Inc | OPTICAL FREQUENCY COMB GENERATOR AND OPTICAL MODULATOR |
| JP4781648B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2011-09-28 | 株式会社 光コム | 光共振器 |
| JP2015222414A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-12-10 | キヤノン株式会社 | テラヘルツ波発生装置、及びこれを用いた測定装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4884277A (en) * | 1988-02-18 | 1989-11-28 | Amoco Corporation | Frequency conversion of optical radiation |
| JPH0666502B2 (ja) * | 1989-04-15 | 1994-08-24 | ヅォン ゴォ カォ シュエ ユェン フゥ ヂェン ウ ヂ ヂィェ ゴォ イェン ジュ スゥォ | レーザ材料としてｎｙａｂ結晶を有する自倍周波数小型レーザ装置 |
| FR2655435B1 (fr) * | 1989-12-01 | 1992-02-21 | Thomson Csf | Dispositif d'addition coherente de faisceaux laser. |
| US5047668A (en) * | 1990-06-26 | 1991-09-10 | Cornell Research Foundation, Inc. | Optical walkoff compensation in critically phase-matched three-wave frequency conversion systems |
| US5117126A (en) * | 1990-06-27 | 1992-05-26 | La Sen, Inc. | Stacked optical parametric oscillator |
-
1990
- 1990-12-28 JP JP2408661A patent/JPH04233290A/ja active Pending
-
1991
- 1991-12-27 US US07/813,682 patent/US5274650A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5274650A (en) | 1993-12-28 |
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