JPH04342182A - Laser system - Google Patents

Laser system

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Publication number
JPH04342182A
JPH04342182A JP3113563A JP11356391A JPH04342182A JP H04342182 A JPH04342182 A JP H04342182A JP 3113563 A JP3113563 A JP 3113563A JP 11356391 A JP11356391 A JP 11356391A JP H04342182 A JPH04342182 A JP H04342182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
laser
phase conjugate
optical fiber
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP3113563A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryohei Tanuma
良平 田沼
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH04342182A publication Critical patent/JPH04342182A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:During the acquisition of either an oscillated laser beam or a wavelength converted oscillated laser beam through an optical fiber, to allow the beam to be very efficiently obtained by way of an optical fiber having a small diameter without a substantial loss, and the beam thus obtained to be easily converged into a microspot having a high energy density. CONSTITUTION:A phase-conjugate light emitting element 20 which possesses a light refracting property, and is made up of a non-linear medium, is positioned within a cavity resonator system 10 in a round-trip optical path of an oscillated laser beam or a wavelength converted oscillated laser beam. Moreover, one end 31 of an optical fiber is disposed adjacently to the phase-conjugate light emitting element. A phase conjugate light is produced by the use of, as a pumping beam, the oscillated laser beam or the wavelength converted oscillated laser beam, wherein the light is transmitted accurately in a reversed direction along the optical path of a guide beam which is incident on the phase-conjugate light emitting element 20 from the end of the fiber. The phase conjugate light thus produced is injected into the end 31 of the optical fiber with a high energy density, and then acquired from the other end 32 of the optical fiber.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、発振レーザ光ないしは
それを第2高調波等に波長変換したレーザ光を材料加工
や医療等の目的のために小径の光ファイバを介して高エ
ネルギ密度で取り出すようにしたレーザ装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention utilizes oscillated laser light or laser light whose wavelength is converted into second harmonics, etc., at high energy density through a small diameter optical fiber for purposes such as material processing and medical treatment. The present invention relates to a laser device that can be taken out.

【0002】0002

【従来の技術】ガスないし固体レーザ装置は計測,医療
,材料加工,化学工業等の広い分野で利用されているが
、これらの用途ではレーザ装置で発生させたレーザ光を
対象に導くために光ファイバが利用されることが多い。 例えば、YAGレーザを用いる材料加工分野ではレーザ
光を被加工物に導くために光ファイバが広く利用され、
また医療分野でもレーザ光を光ファイバを介して患部に
導いて治療を施す場合が多い。周知のように、光ファイ
バの利点は狭い場所や入り組んだ場所にも自由にレーザ
光を送り込める点にあり、かつミラーやレンズ等の光学
部品を組み合わせた導光路に比べてずっと安価に付く点
に大きな魅力がある。
[Prior Art] Gas or solid-state laser devices are used in a wide range of fields such as measurement, medical care, material processing, and the chemical industry. Fiber is often used. For example, in the field of material processing using YAG lasers, optical fibers are widely used to guide laser light to the workpiece.
Furthermore, in the medical field, treatment is often performed by guiding laser light to an affected area via an optical fiber. As is well known, the advantage of optical fibers is that they allow laser light to be sent freely into narrow or intricate spaces, and they are much cheaper than light guide paths that combine optical components such as mirrors and lenses. has great appeal.

【0003】このように光ファイバを介してレーザ光を
導く多くの応用分野では高エネルギ密度のレーザ光が必
要であるが、光ファイバから出たレーザ光をレンズ等に
より材料加工や医療の対象に集光する際に光ファイバの
出射端の径が小さいほど集光ビーム径が小さくなってエ
ネルギ密度を高くなるので光ファイバにはできるだけ小
径のものを用いることが要求される。
[0003] As described above, many application fields in which laser light is guided through optical fibers require high-energy density laser light, but the laser light emitted from the optical fiber can be used for material processing or medical purposes using lenses, etc. When condensing light, the smaller the diameter of the output end of the optical fiber, the smaller the condensed beam diameter and the higher the energy density, so it is required to use an optical fiber with as small a diameter as possible.

【0004】かかる小径の光ファイバによりレーザ光を
導くには、レーザ装置で発生させたレーザ光をまず光フ
ァイバの端部に高密度で注入する必要があるが、レーザ
装置から出力されるレーザビームの径はもちろん光ファ
イバの径よりずっと大きい。このため、従来からレーザ
装置から出力されるほぼ平行なレーザビームをレンズ等
の光学的手段により受けてそのビーム径を光ファイバの
径以下に絞って、その焦点位置に置いた光ファイバの端
部にレーザ光を高エネルギ密度に集光して注入するのが
常である。
In order to guide laser light through such a small-diameter optical fiber, it is first necessary to inject the laser light generated by a laser device into the end of the optical fiber at high density. Of course, the diameter of the optical fiber is much larger than that of the optical fiber. For this reason, conventionally, a nearly parallel laser beam output from a laser device is received by optical means such as a lens, the beam diameter is narrowed down to the diameter of the optical fiber, and the end of the optical fiber is placed at the focal point. Usually, laser light is focused and injected at high energy density.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近のレー
ザ応用分野では光ファイバを通して伝送するレーザ光の
エネルギ密度を高めることが要求されるようになり、こ
れに応じて光ファイバの径を細めて行くと、レーザビー
ムをそれに合わせて小さなスポットに集光しかつ光ファ
イバの端部に位置合わせするのが困難になって来た。
[Problem to be Solved by the Invention] However, in the recent field of laser applications, it has become necessary to increase the energy density of laser light transmitted through optical fibers, and the diameter of optical fibers has been reduced accordingly. This has made it difficult to focus the laser beam onto a small spot and align it with the end of the optical fiber.

【0006】すなわち、レーザビームはほぼ平行ではあ
るが必ず若干の拡がり角θがあり、これを集光できるス
ポットの最小径は一般に次式で与えられる。 d=f・θ ただしfは集光レンズの焦点距離である。これからわか
るように、スポット径dを小さくするにはθとfを小さ
くすればよいことになるが、通常のレーザ装置のマルチ
モード発振では拡がり角θは5mrad程度が限界であ
り、焦点距離fの方もあまり小さくし過ぎるとレンズの
球面収差が増えるのでスポット径が逆に大きくなってし
まう。いま仮に、この集光レンズの焦点距離fを 10
0mm, レーザビームの拡がり角θを5mradとす
ると、集光スポットの径dは 500μmとなって、上
述のような高エネルギ密度伝送用に要求される光ファイ
バの径よりもかなり大きくなってしまう。
That is, although the laser beam is almost parallel, there is always a slight divergence angle θ, and the minimum diameter of the spot that can condense the laser beam is generally given by the following equation. d=f·θ where f is the focal length of the condenser lens. As can be seen from this, in order to reduce the spot diameter d, it is sufficient to reduce θ and f, but in the multi-mode oscillation of a normal laser device, the limit for the divergence angle θ is about 5 mrad, and the focal length f If it is made too small, the spherical aberration of the lens will increase, and the spot diameter will become larger. Now, let us assume that the focal length f of this condensing lens is 10
0 mm, and the divergence angle θ of the laser beam is 5 mrad, the diameter d of the focused spot is 500 μm, which is considerably larger than the diameter of the optical fiber required for high energy density transmission as described above.

【0007】この解決のためには、レーザ装置をシング
ルモード発振させてレーザビームの拡がり角θを小さく
したり、組み合わせレンズを用いて集光レンズの焦点距
離fを短縮することは可能であるが、レーザ装置や集光
レンズが高級になって非常に高価につくだけでなく、微
小スポットを光ファイバの端部に位置合わせする作業が
困難であり、かつこの調整が微妙なので使用中に振動や
衝撃を受けると狂いが発生しやすくなる実用上の問題も
出て来る。
To solve this problem, it is possible to make the laser device oscillate in a single mode to reduce the divergence angle θ of the laser beam, or to shorten the focal length f of the condensing lens by using a combination lens. Not only are laser devices and condensing lenses becoming sophisticated and very expensive, but it is also difficult to align the minute spot with the end of the optical fiber, and this adjustment is delicate, causing vibrations and vibrations during use. There is also a practical problem in that it is more likely to become distorted when subjected to impact.

【0008】かかる問題点を解決するため、本発明はレ
ーザ光ないしその波長変換光を微小スポットに集光でき
るよう小径の光ファイバを介して高エネルギ密度で取り
出すに適するレーザ装置を得ることを目的とする。
In order to solve these problems, the present invention aims to provide a laser device suitable for extracting laser light or its wavelength-converted light at high energy density through a small-diameter optical fiber so that it can be focused on a minute spot. shall be.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】レーザ装置から光ファイ
バを介してその発振レーザ光を取り出す本願の第1の発
明では、レーザ共振系と、この共振系内のレーザ光の往
復光路内に挿入された非線形媒質からなる位相共役光発
生素子と、この素子の近傍に一端が位置する光ファイバ
とを設け、位相共役光発生素子を通りレーザ共振系内を
往復するレーザ光をポンピング光とし,光ファイバの一
端から素子に入射するレーザ光をガイド光としてその位
相共役光を発生させ、この位相共役光としてのレーザ光
を素子を位相共役ミラーとしてこれと光ファイバの他端
との間を往復させてこの他端からその一部を取り出すこ
とによって上述の目的が達成される。
[Means for Solving the Problems] In the first invention of the present application, in which the oscillated laser light is extracted from a laser device via an optical fiber, there is provided a laser resonant system and a laser beam inserted into the reciprocating optical path of the laser light within this resonant system. A phase conjugate light generating element made of a nonlinear medium, and an optical fiber having one end located near this element are provided, and the laser light passing through the phase conjugate light generating element and reciprocating within the laser resonant system is used as pumping light, and the optical fiber is The laser beam that enters the element from one end is used as a guide light to generate phase conjugate light, and the laser beam as the phase conjugate light is reciprocated between this and the other end of the optical fiber using the element as a phase conjugate mirror. By taking out the part from this other end, the above-mentioned objective is achieved.

【0010】なお、上述の位相共役光発生素子用の非線
形媒質としては光屈折性効果ないしボッケルス効果等の
電気光学効果を呈する例えばチタン酸バリウム結晶を用
いるのがよく、この場合にはレーザ共振系を1000n
m程度の波長のレーザ光を発振する例えばアルゴンガス
のレーザ媒質を用いるレーザ発振系とするのがよい。ま
た、位相共役光発生素子と光ファイバの一端との間にレ
ンズ等の光学系を介在させて一方からのレーザ光を他方
に集光するようにするのがよい。
As the nonlinear medium for the above-mentioned phase conjugate light generating element, it is preferable to use, for example, a barium titanate crystal which exhibits an electro-optic effect such as a photorefractive effect or a Bockels effect, and in this case, a laser resonant system 1000n
It is preferable to use a laser oscillation system using a laser medium of argon gas, for example, which oscillates a laser beam with a wavelength of approximately m. Further, it is preferable to interpose an optical system such as a lens between the phase conjugate light generating element and one end of the optical fiber so that laser light from one end is condensed onto the other end.

【0011】さらに、レーザ装置から光ファイバを介し
てその発振レーザ光の波長変換光を取り出す本願の第2
の発明によれば、レーザ媒質を含む第1の共振系と、第
1の共振系内に挿入されその発振レーザ光を波長変換す
る非線形光学結晶と、第1の共振系とその非線形光学結
晶を含む部分を共有する波長変換光用の第2の共振系と
、この第2の共振系の第1の共振系との非共有部内の波
長変換光の往復光路内に挿入された非線形媒質からなる
位相共役光発生素子と、この素子の近傍に一端が位置す
る光ファイバとを設け、位相共役光発生素子を通って第
2の共振系内を往復する波長変換光をポンピング光とし
,光ファイバの一端からこの素子に入射する波長変換光
をガイド光としてその位相共役光を発生させ、この位相
共役光である波長変換光を素子を位相共役ミラーとして
光ファイバの他端との間を往復させてこの他端からその
一部を取り出すことにより前述の目的が達成される。
[0011] Furthermore, the second aspect of the present invention extracts the wavelength-converted light of the oscillated laser light from the laser device via an optical fiber.
According to the invention, a first resonant system including a laser medium, a nonlinear optical crystal that is inserted into the first resonant system and converts the wavelength of the oscillated laser light, and a first resonant system and the nonlinear optical crystal. It consists of a second resonant system for wavelength converted light that shares a portion including a non-linear medium inserted in the round trip optical path of the wavelength converted light in the non-shared portion of the second resonant system with the first resonant system. A phase conjugate light generating element and an optical fiber having one end located near this element are provided, and the wavelength-converted light that passes through the phase conjugate light generating element and reciprocating within the second resonant system is used as pumping light, and the optical fiber is Wavelength-converted light that enters this element from one end is used as a guide light to generate its phase conjugate light, and this phase-conjugated wavelength-converted light is made to travel back and forth between the other end of the optical fiber using the element as a phase conjugate mirror. By taking out the part from this other end, the aforementioned object is achieved.

【0012】なお、この第2の発明では波長変換光を第
1の共振系内の発振レーザ光の第2高調波光とするのが
とくに有利であり、かかる波長変換用の非線形光学結晶
には例えば燐酸チタン酸カリウム結晶を用いるのがよい
。位相共役光発生素子として前述のチタン酸バリウム結
晶を用いる場合は、第1の共振系を 500nm程度の
波長のレーザ光を発するYAG等の固体レーザ媒質を用
いるレーザ発振系とするのが適当である。また、この第
2の発明の場合も位相共役光発生素子と光ファイバの一
端との間にレンズ等の光学系を介在させて一方からの波
長変換光を他方に集光するようにするのがよい。
[0012] In this second invention, it is particularly advantageous to use the wavelength-converted light as the second harmonic light of the oscillation laser light within the first resonant system, and nonlinear optical crystals for such wavelength conversion include, for example, Potassium titanate phosphate crystals are preferably used. When using the above-mentioned barium titanate crystal as a phase conjugate light generating element, it is appropriate that the first resonant system is a laser oscillation system using a solid laser medium such as YAG that emits laser light with a wavelength of about 500 nm. . Also, in the case of the second invention, an optical system such as a lens is interposed between the phase conjugate light generating element and one end of the optical fiber to condense the wavelength-converted light from one end to the other. good.

【0013】さらに、第2の発明では位相共役光発生素
子と第2の共振系の第1の共振系との非共有部分側の反
射ミラーとの間にシャッタを挿入し、最初はこのシャッ
タを開いた状態で反射ミラーの位置を微調整して第2の
共振系を波長変換光に対して共振させた後にシャッタを
閉状態にして、位相共役光発生素子を位相共役ミラーと
してこれと光ファイバの他端との間に波長変換光を往復
させるようにするのがこの第2の発明の実施上有利であ
る。
Furthermore, in the second invention, a shutter is inserted between the phase conjugate light generating element and the reflection mirror on the non-shared part side of the first resonance system of the second resonance system, and this shutter is initially Finely adjust the position of the reflecting mirror in the open state to make the second resonance system resonate with the wavelength-converted light, then close the shutter and connect the phase conjugate light generating element to the optical fiber as a phase conjugate mirror. It is advantageous in implementing the second invention to make the wavelength-converted light go back and forth between the other end and the other end.

【0014】[0014]

【作用】以下、理解を容易にするため、まず図2を参照
して本願の第1と第2の発明に用いる位相共役光発生素
子による位相共役光の発生原理の概要を説明する。この
位相共役光に関する比較的平易な解説としては、ファイ
ンバーグ, 光屈折性効果とは何か; パリティ誌, 
Vol.4, No.7,1989年7月号や、ペッパ
ー, 光位相共役の応用; サイエンス誌, 1986
年3月号を参照されたい。本願発明では縮退4波混合に
よる位相共役波の発生を利用するので、図2には例えば
チタン酸バリウム結晶である位相共役光発生素子20と
これを通る4個のレーザ光L1〜L4が簡略に示されて
いる。レーザ光L1とL2は互いに反対方向に進行する
ものでふつうポンピング光と呼ばれ、これらと異なる方
向から位相共役光発生素子20に入射するレーザ光L3
はふつうプローブ光と呼ばれるが、位相共役光L4の発
生を誘導ないしは案内する役目を果たすのでここではガ
イド光と呼ぶこととする。
[Function] In order to facilitate understanding, an outline of the principle of generation of phase conjugate light by the phase conjugate light generation element used in the first and second inventions of the present application will first be explained with reference to FIG. For a relatively simple explanation of this phase conjugate light, see Feinberg, What is the photorefractive effect? Parity Magazine,
Vol. 4, No. 7, July 1989 issue, Pepper, Applications of optical phase conjugation; Science magazine, 1986
Please refer to the March issue. Since the present invention utilizes the generation of phase conjugate waves by degenerate four-wave mixing, FIG. It is shown. Laser beams L1 and L2 travel in opposite directions and are usually called pumping beams, and laser beam L3 enters the phase conjugate light generating element 20 from a direction different from these.
Although this light is usually called a probe light, it will be called a guide light here because it plays the role of guiding or guiding the generation of the phase conjugate light L4.

【0015】チタン酸バリウム結晶のような3次の非線
形光学定数が大きい非線形媒体に光を照射すると、光電
場によって内部に誘起される空間電荷によりその結晶格
子が若干歪んで光の波長に相当する周期的な屈折率分布
が発生し、これが光に対して一種の回折格子として働い
てそれを散乱させるいわゆる光屈折性効果が生じる。い
ま図2のように位相共役光発生素子20にポンピング光
L1, L2およびガイド光L3が入射した場合を考え
、それらによる電場ベクトルをそれぞれ E1,E2お
よびE3とすると、 E1=A1(r)exp[i(k1r −ω1t) ]
+ c.c.E2=A2(r)exp[i(k2r−ω
2t) ]+ c.c.E3=A3(r)exp[i(
k3r−ω3t) ]+ c.c.で表される。ここで
、 A1(r),A2(r),A3(r)は光の複素振
幅、rは位置ベクトル、iは虚数符号、k1,k2,k
3は光の波数ベクトル、ω1,ω2,ω3 は光の角周
波数、tは時間、c.c.は各右辺の複素共役項である
When a nonlinear medium with a large third-order nonlinear optical constant, such as a barium titanate crystal, is irradiated with light, the crystal lattice is slightly distorted by the space charge induced inside by the optical electric field, which corresponds to the wavelength of the light. A periodic refractive index distribution occurs, which acts as a kind of diffraction grating for light and scatters it, producing a so-called photorefractive effect. Now consider the case where the pumping lights L1, L2 and the guide light L3 are incident on the phase conjugate light generating element 20 as shown in Fig. 2, and if the electric field vectors due to these are E1, E2 and E3, respectively, then E1=A1(r)exp [i(k1r −ω1t) ]
+c. c. E2=A2(r)exp[i(k2r−ω
2t) ] + c. c. E3=A3(r)exp[i(
k3r−ω3t) ]+ c. c. It is expressed as Here, A1(r), A2(r), A3(r) are the complex amplitudes of light, r is the position vector, i is the imaginary code, k1, k2, k
3 is the wave number vector of light, ω1, ω2, ω3 are the angular frequencies of light, t is time, c. c. is the complex conjugate term on each right-hand side.

【0016】縮退4波混合による位相共役波の発生では
、図2に示すよう2個の互いに反対方向に進行するポン
ピング光 L1,L2および1個のガイド光L3を入力
光として位相共役光L4を出力光として取り出し、この
際ガイド光L3は位相共役光L4を誘導する役目を, 
ポンピング光 L1,L2はこの誘導を励起する役目を
それぞれ果たす。この様子を知るためまず3個の光 L
1,L2およびL3の相互作用を考えると、これを表す
上式の3個の電場ベクトルの積E1E2E3中の位相共
役光発生素子20による前記3次の非線形光学定数に対
応する3次の非線形分極 Pn は位置ベクトルrと時
間tの関数として次式で表される。         Pn(r,t) ∝A1(r)A2(
r)A3* (r)           ・ exp
[i{ (k1+k2+k3)r− (ω1 +ω2 
−ω3)t }]+ c.c. ただし、A1,A2,
A3* はすべてスカラ量でA3* はベクトルA3の
複素共役項である。この式中で、本発明の場合はω1=
ω2=ω3=ωであり、また図2からわかるようにk1
+k2=0であるから、次式が得られる。 Pn(r,t) ∝A3* (r)exp[i(k3r
+ωt)]+ c.c.
In the generation of phase conjugate waves by degenerate four-wave mixing, as shown in FIG. 2, phase conjugate light L4 is generated using two pumping lights L1, L2 traveling in opposite directions and one guide light L3 as input lights. The guide light L3 has the role of guiding the phase conjugate light L4.
Pumping lights L1 and L2 each serve to excite this induction. To understand this situation, first let's look at three lights L.
1, L2, and L3, the third-order nonlinear polarization corresponding to the third-order nonlinear optical constant by the phase conjugate light generating element 20 in the product E1E2E3 of the three electric field vectors in the above equation expressing this. Pn is expressed as a function of position vector r and time t by the following equation. Pn(r,t) ∝A1(r)A2(
r) A3* (r) ・exp
[i{ (k1+k2+k3)r- (ω1 +ω2
−ω3)t }]+ c. c. However, A1, A2,
All A3* are scalar quantities, and A3* is the complex conjugate term of vector A3. In this formula, in the case of the present invention, ω1=
ω2=ω3=ω, and as can be seen from Figure 2, k1
Since +k2=0, the following equation is obtained. Pn(r,t) ∝A3* (r)exp[i(k3r
+ωt)]+c. c.

【0017】位相共役光L4は
上式の分極波から発生され、その電場ベクトルE4は次
式で与えられる。 E4∝A3* (r)exp[i(k3r+ωt)]+
 c.c.いま、これを前出のガイド光L3の電場ベク
トルE3を表す式、 E3=A3(r)exp[i(k3r−ωt)]+ c
.c.と比較すると、時間tを−tで置き換えたものに
相当する。つまり位相共役光L4の電場ベクトルE4は
ガイド光L3の電場ベクトルE3の時間反転, すなわ
ちE4はE3が辿って来た道筋を正確に逆向きに進む光
電場であって、この意味でこの電場E4をもつ光L4を
電場E3をもつガイド光L3の位相共役光と呼んでいる
The phase conjugate light L4 is generated from the polarized wave expressed by the above equation, and its electric field vector E4 is given by the following equation. E4∝A3* (r)exp[i(k3r+ωt)]+
c. c. Now, this is expressed as the equation representing the electric field vector E3 of the guide light L3, E3=A3(r)exp[i(k3r-ωt)]+c
.. c. This corresponds to replacing time t with -t. In other words, the electric field vector E4 of the phase conjugate light L4 is the time reversal of the electric field vector E3 of the guide light L3, that is, E4 is an optical electric field that travels in the exact opposite direction of the path taken by E3, and in this sense, this electric field E4 The light L4 having the electric field E3 is called the phase conjugate light of the guide light L3 having the electric field E3.

【0018】また、上からわかるように位相共役光発生
素子20はガイド光L3を位相共役光L4として反射す
るミラーの機能をもっていることになり、これを位相共
役ミラーと呼んでいる。この位相共役ミラーは通常のミ
ラーとは異なる特異な挙動を示す。すなわち、例えば発
散しつつ進行する光が通常の平面のミラーで反射される
と、反射光はもちろん同様に発散し続けるが、位相共役
ミラーの場合は位相共役光L4は上述のようにガイド光
L3が辿って来た道筋を正確に逆向きに進むから、反射
光が入射光と反対方向に収斂しつつ進むことになる。
Further, as can be seen from above, the phase conjugate light generating element 20 has the function of a mirror that reflects the guide light L3 as the phase conjugate light L4, and this is called a phase conjugate mirror. This phase conjugate mirror exhibits a unique behavior that differs from ordinary mirrors. That is, for example, when light traveling while diverging is reflected by a normal plane mirror, the reflected light naturally continues to diverge in the same way, but in the case of a phase conjugate mirror, the phase conjugate light L4 becomes the guide light L3 as described above. Because the reflected light travels in exactly the opposite direction of the path it followed, the reflected light travels while converging in the opposite direction to the incident light.

【0019】また、縮退4波混合による位相共役光L4
の発生用の位相共役ミラーがふつうのミラーと異なるも
う一つの点はその反射率を1以上にできることであって
、条件によってはこれを1000倍程度にまで上げて、
入射光つまりガイド光L3を増幅することができる。こ
れは、前述の非線形分極 Pn の振幅がA1A2A3
* に比例, つまりポンピング光L1とL2の光電場
の振幅の積A1A2に比例するためであり、エネルギ的
にはポンピング光L1やL2のエネルギが位相共役光L
4に移行するからである。
Furthermore, phase conjugate light L4 due to degenerate four-wave mixing
Another point in which the phase conjugate mirror used for generation of the
The incident light, that is, the guide light L3 can be amplified. This means that the amplitude of the aforementioned nonlinear polarization Pn is A1A2A3
* This is because it is proportional to the product A1A2 of the amplitudes of the optical electric fields of the pumping lights L1 and L2, and in terms of energy, the energy of the pumping lights L1 and L2 is proportional to the phase conjugate light L.
This is because the transition will be made to step 4.

【0020】さらに、位相共役ミラーは入射光の一部を
分割してポンピング光に使いながら動作させることも可
能で、このように入射光をポンピング光として利用する
ものを自己ポンプ位相共役ミラーと呼んでいる。
Furthermore, it is possible to operate a phase conjugate mirror by dividing a part of the incident light and using it as pumping light.A mirror that uses the incident light as pumping light in this way is called a self-pumping phase conjugate mirror. I'm here.

【0021】本願発明は、光屈折性効果をもつ非線形媒
質の上述のような位相共役光の発生機能とその位相共役
ミラーとしての性質を利用するもので、この非線形媒質
からなる位相共役光発生素子を第1の発明では発振レー
ザ光用のレーザ共振系内に,第2の発明では波長変換光
用の第2の共振系内にそれぞれ挿入して、共振系内に往
復する発振レーザ光ないしは波長変換光をポンピング光
として与え、この素子の近傍に光ファイバの一端を位置
させる。
The present invention utilizes the above-mentioned phase conjugate light generation function of a nonlinear medium having a photorefractive effect and its properties as a phase conjugate mirror, and a phase conjugate light generating element made of this nonlinear medium. In the first invention, the oscillating laser light or the wavelength is inserted into the laser resonant system for the oscillated laser light, and in the second invention, the oscillating laser light or the wavelength is inserted into the second resonant system for the wavelength converted light. Converted light is applied as pumping light, and one end of an optical fiber is positioned near this element.

【0022】これにより、ポンピング光は素子がもつ光
屈折性効果により前述のように散乱されて、この散乱光
の一部が光ファイバにその一端から入って他端で反射さ
れた後に再び素子にガイド光として入射する。これを受
ける素子は前述のような位相共役ミラーとして動作し、
ガイド光を増幅した位相共役光を発生して入射経路を逆
に正確に辿った経路で光ファイバの一端に送り返すので
、以降はかかる過程が繰り返される。このようにして、
位相共役光発生素子に与えられたポンピング光は位相共
役光として光ファイバの方にその一端からあたかも吸い
込まれるように導かれ、位相共役ミラーとしての素子と
光ファイバの他端の間には位相共役光とその反射光であ
るガイド光が往復するので、これらレーザ光の一部を光
ファイバの他端から取り出せばよいことになる。
As a result, the pumping light is scattered as described above due to the optical refraction effect of the element, and a part of this scattered light enters the optical fiber from one end, is reflected at the other end, and then returns to the element. It enters as a guide light. The element receiving this operates as a phase conjugate mirror as described above,
Since phase conjugate light is generated by amplifying the guide light and sent back to one end of the optical fiber along a path that accurately traces the input path in reverse, this process is repeated thereafter. In this way,
The pumping light given to the phase conjugate light generating element is guided into the optical fiber as phase conjugate light from one end of the optical fiber, and a phase conjugate beam is formed between the element as a phase conjugate mirror and the other end of the optical fiber. Since the light and the guide light, which is its reflected light, travel back and forth, it is sufficient to extract a portion of these laser beams from the other end of the optical fiber.

【0023】これからわかるように、本願発明では位相
共役光発生素子から光ファイバの方に導かれる位相共役
光がガイド光の入射経路を逆方向に正確に辿ってその一
端に送り返されるので、光ファイバが非常に細くてもガ
イド光を増幅した位相共役光のすべてをむだなく高エネ
ルギ密度で注入することができる。また、位相共役光が
素子がもつ位相共役ミラーとしての特質により前述のよ
うに光ファイバの方にいわば自動的に導かれるので、本
願発明では光ファイバの一端を単に位相共役光発生素子
の近傍に位置させて、それから出射するガイド光が素子
に入射するよう素子の方にほぼ向けるだけで充分であり
、従来のようにレーザビームをレンズ等で集光したスポ
ットを細い光ファイバの端部に対して精密に位置合わせ
する必要をなくすことができる。
As can be seen from this, in the present invention, the phase conjugate light guided from the phase conjugate light generating element toward the optical fiber accurately follows the incident path of the guide light in the opposite direction and is sent back to one end of the optical fiber. Even if the guide light is very thin, it is possible to inject all of the phase conjugate light that has amplified the guide light at a high energy density without wasting any waste. Furthermore, since the phase conjugate light is automatically guided to the optical fiber as described above due to the characteristics of the element as a phase conjugate mirror, in the present invention, one end of the optical fiber is simply placed in the vicinity of the phase conjugate light generating element. It is sufficient to position the laser beam and direct it almost toward the element so that the emitted guide light enters the element. This eliminates the need for precise positioning.

【0024】[0024]

【実施例】以下、図を参照しながら本願の発明の実施例
を説明する。図1は光ファイバを介して発振レーザ光を
取り出す第1の発明によるレーザ装置の実施例を,図3
はその波長変換光を取り出す第2の発明によるレーザ装
置の実施例をそれぞれ示すものである。なお、両実施例
では位相共役光発生素子としてチタン酸バリウムを用い
るものとするが、もちろんこのほかにもリチウムナイオ
ベート等の光屈折性効果の高い非線形媒質を適宜利用す
ることができる。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the invention of the present application will be described with reference to the drawings. Figure 1 shows an embodiment of a laser device according to the first invention that extracts oscillated laser light through an optical fiber, and Figure 3 shows an embodiment of the laser device according to the first invention.
1 and 2 respectively show examples of a laser device according to the second invention that extracts the wavelength-converted light. Although barium titanate is used as the phase conjugate light generating element in both embodiments, it is of course possible to appropriately use a nonlinear medium with a high photorefractive effect such as lithium niobate.

【0025】図1のレーザ共振系10はガスレーザ系で
あって、励起用の放電電極1aを備えるアルゴンレーザ
管1とこれを両側から挟む1対のミラー2と3からなり
、 488nmの波長のレーザ光Lを発振する。なお、
通常のレーザ装置ではレーザ光Lの取り出し側に部分反
射ミラーが用いられるが、図1のミラー2と3はいずれ
も全反射ミラーとされる。位相共役光発生素子20には
前述のチタン酸バリウムの数mm程度の大きさの単結晶
を用い、これをレーザ共振系10に挿入して内部にレー
ザ光Lをポンピング光として往復通過させる。
The laser resonant system 10 in FIG. 1 is a gas laser system, and consists of an argon laser tube 1 equipped with a discharge electrode 1a for excitation, and a pair of mirrors 2 and 3 sandwiching this from both sides, and emits a laser with a wavelength of 488 nm. It oscillates light L. In addition,
In a normal laser device, a partial reflection mirror is used on the extraction side of the laser beam L, but mirrors 2 and 3 in FIG. 1 are both total reflection mirrors. For the phase conjugate light generating element 20, a single crystal of barium titanate described above with a size of several mm is used, which is inserted into the laser resonant system 10, and the laser beam L is passed therein as pumping light back and forth.

【0026】光ファイバ30は上述のレーザ共振系10
からレーザ光Lを高エネルギ密度で取り出すための小径
のもので、その一端31が図の例では結合レンズ系33
を介して位相共役光発生素子20の近傍に置かれ、その
他端32から出力レーザ光Loがコリメートレンズ34
を介して取り出される。なお、結合レンズ系33は位相
共役光発生素子20から発生する位相共役光を出力レー
ザ光Loとして取り出す上では不要であるが、光ファイ
バ30の一端から出射するガイド光に若干の拡がり角が
あるので、これを位相共役光発生素子20内に効率よく
注入するためのものである。 光ファイバ30のレーザ光Lの取り込み側の一端31に
はその波長に対し無反射性のコーティングを施すのがよ
く、出力側の他端32にはコーティングを全く施さない
か, 必要に応じ部分反射コーティングを適宜施すこと
でよい。 コリメートレンズ34は他端32から取り出される若干
の拡がり角をもつ出力レーザ光Loを平行光束にして、
レンズ等の手段により小さなスポットに集光しやすくす
るためのものである。
The optical fiber 30 is connected to the laser resonant system 10 described above.
It is a small-diameter lens for extracting the laser beam L with high energy density from
The output laser beam Lo is placed near the phase conjugate light generating element 20 through the collimating lens 34 from the other end 32.
is retrieved via. Although the coupling lens system 33 is not necessary for extracting the phase conjugate light generated from the phase conjugate light generating element 20 as the output laser beam Lo, the guide light emitted from one end of the optical fiber 30 has a slight divergence angle. Therefore, this is intended to be efficiently injected into the phase conjugate light generating element 20. One end 31 of the optical fiber 30 on the inlet side of the laser beam L is preferably coated with a non-reflective coating for that wavelength, and the other end 32 on the output side is not coated at all or is partially reflective if necessary. A coating may be applied as appropriate. The collimating lens 34 converts the output laser beam Lo, which is extracted from the other end 32 and has a slight divergence angle, into a parallel light beam.
This is to make it easier to focus light onto a small spot using means such as a lens.

【0027】以上のように構成された図1の実施例では
、レーザ管1を含むレーザ共振系10をレーザ発振させ
た当初はレーザ光Lが位相共役光発生素子20の光屈折
性効果によって散乱されるだけであるが、この散乱光の
一部が光ファイバ30にその一端31から入り、かつ他
端32で反射されて位相共役光発生素子20に帰って来
ると、その位相共役ミラーとしての作用によりこの帰来
した入射光をガイド光としてこれを増幅した位相共役光
が発生して光ファイバ30に注入されるので、この過程
の繰り返しにより短時間内に光ファイバ30内を往復す
る光が急速に成長する。
In the embodiment of FIG. 1 configured as described above, when the laser resonant system 10 including the laser tube 1 is initially oscillated, the laser beam L is scattered by the optical refraction effect of the phase conjugate light generating element 20. However, when a part of this scattered light enters the optical fiber 30 from one end 31 and is reflected at the other end 32 and returns to the phase conjugate light generating element 20, it is reflected as a phase conjugate mirror. As a result, phase conjugate light is generated by amplifying the returned incident light as a guide light and is injected into the optical fiber 30. By repeating this process, the light that travels back and forth within the optical fiber 30 in a short period of time is rapidly grow to.

【0028】この際、光ファイバ30に注入される位相
共役光は作用の項で述べたように位相共役光発生素子2
0によってレーザ共振系10内のレーザ光Lをポンピン
グ光としてそのエネルギを同じ波長の光に変換したもの
にほかならないから、レーザ光Lがレーザ共振系10か
ら位相共役光発生素子20を媒介として光ファイバ30
に導かれることになる。さらに、この位相共役光は位相
共役光発生素子20の位相共役ミラーとしての機能によ
り、光ファイバ30の一端からこの例では結合レンズ3
3を介してそれに入射するガイド光が辿って来た経路を
逆方向に忠実に辿るように発生するから、この位相共役
光として導かれるレーザ光Lはすべて途中で漏れること
なく非常に効率よく光ファイバ30に注入される。
At this time, the phase conjugate light injected into the optical fiber 30 is transmitted through the phase conjugate light generating element 2 as described in the section of operation.
0, the laser light L in the laser resonant system 10 is used as pumping light and its energy is converted into light of the same wavelength. fiber 30
You will be guided by Further, due to the function of the phase conjugate light generating element 20 as a phase conjugate mirror, this phase conjugate light is transmitted from one end of the optical fiber 30 to the coupling lens 3 in this example.
Since the guide light that enters it through 3 is generated so as to faithfully follow the path that it has followed in the opposite direction, all of the laser light L that is guided as phase conjugate light is transmitted very efficiently without leaking along the way. is injected into fiber 30.

【0029】このようにして、光ファイバ30内には位
相共役ミラーとしての位相共役光発生素子20とその他
端32の間にガイド光および位相共役光としてのレーザ
光Lが往復するから、その一部を他端32から取り出す
ことによりレーザ共振系10で発振したレーザ光Lを細
い光ファイバ30を介して高エネルギ密度でかつ従来よ
りもずっと効率よく取り出すことができる。
In this manner, the guide light and the laser light L as the phase conjugate light reciprocate within the optical fiber 30 between the phase conjugate light generating element 20 as a phase conjugate mirror and the other end 32, so that one of them By taking out the part from the other end 32, the laser beam L oscillated by the laser resonant system 10 can be taken out with high energy density and much more efficiently than before through the thin optical fiber 30.

【0030】図3に示す第2の発明の実施例では、第1
の共振系11で発振させたレーザ光Lを非線形光学結晶
40によりその第2高調波である波長変換光Lsに変換
して第2の共振系12内で共振させ、それに挿入した位
相共役光発生素子20から波長変換光Lsを光ファイバ
30を介して出力レーザ光Loとして取り出す。
In the second embodiment of the invention shown in FIG.
The laser beam L oscillated in the resonant system 11 is converted by the nonlinear optical crystal 40 into wavelength-converted light Ls, which is the second harmonic thereof, and resonated in the second resonant system 12 to generate phase conjugate light. The wavelength-converted light Ls is extracted from the element 20 via the optical fiber 30 as an output laser light Lo.

【0031】第1の共振系11内の発振用レーザ媒質に
はこの実施例では固体のYAGロッドを用い、キセノン
放電灯等の励起光源4aにより光励起してレーザ光Lを
1064nmの波長で発振させて、全反射ミラー2およ
び3の相互間をこの波長に共振させる。また、この第1
の共振系11には偏向ミラー5を挿入してその全反射ミ
ラー3側の光路を例えば図のように直角方向に曲げ、こ
の光路部に波長変換用の非線形光学結晶40を挿入する
。この非線形光学結晶40には例えば燐酸チタン酸カリ
ウム結晶を用い、発振レーザ光Lをその第2高調波光で
ある 532nmの波長の波長変換光Lsに変換して偏
向ミラー5を通してその下方に取り出す。このため、偏
向ミラー5に対しては1064nmの波長には高反射性
で 532nmの波長には無反射性の波長選択性コーテ
ィングが施される。
In this embodiment, a solid YAG rod is used as the oscillation laser medium in the first resonant system 11, and is optically excited by an excitation light source 4a such as a xenon discharge lamp to oscillate laser light L at a wavelength of 1064 nm. This wavelength is caused to resonate between the total reflection mirrors 2 and 3. Also, this first
A deflection mirror 5 is inserted into the resonant system 11, and the optical path on the total reflection mirror 3 side is bent, for example, in the right angle direction as shown in the figure, and a nonlinear optical crystal 40 for wavelength conversion is inserted into this optical path. For example, a potassium phosphate titanate crystal is used as the nonlinear optical crystal 40, and the oscillated laser light L is converted into wavelength-converted light Ls having a wavelength of 532 nm, which is the second harmonic light, and is extracted downward through the deflection mirror 5. For this reason, the deflection mirror 5 is coated with a wavelength selective coating that is highly reflective for a wavelength of 1064 nm and non-reflective for a wavelength of 532 nm.

【0032】第2の共振系12はこの波長変換光Ls用
であって、第1の共振系11の非線形光学結晶40を含
む光路部分を共有するように構成され、上述の偏向ミラ
ー5を通して取り出された波長変換光Lsを全反射ミラ
ー6により受けて、その位置の微調整により第1の共振
系11と共用の全反射ミラー3とこの全反射ミラー6と
の間が波長変換光Lsに対して共振される。前実施例と
同じ位相共役光発生素子20はこの第2の共振系12の
第1の共振系11との非共有部分内の波長変換光Lsの
往復光路に挿入され、かつこの図3の実施例ではこの位
相共役光発生素子20と全反射ミラー6との間にシャッ
タ7が挿入される。位相共役光発生素子20の近傍に光
ファイバ30の一端31を結合レンズ33を介して位置
させる点は前実施例と同じである。
The second resonant system 12 is for this wavelength-converted light Ls, and is configured to share the optical path portion including the nonlinear optical crystal 40 of the first resonant system 11, and is taken out through the above-mentioned deflection mirror 5. The total reflection mirror 6 receives the wavelength-converted light Ls, and by finely adjusting its position, the distance between the total reflection mirror 3 shared with the first resonance system 11 and this total reflection mirror 6 is adjusted to the wavelength-converted light Ls. resonates. The same phase conjugate light generating element 20 as in the previous embodiment is inserted into the round trip optical path of the wavelength-converted light Ls in the part of the second resonant system 12 that is not shared with the first resonant system 11. In the example, a shutter 7 is inserted between the phase conjugate light generating element 20 and the total reflection mirror 6. This embodiment is the same as the previous embodiment in that one end 31 of an optical fiber 30 is located near the phase conjugate light generating element 20 via a coupling lens 33.

【0033】以上のように構成された図3の実施例では
、最初はシャッタ7を開いた状態で全反射ミラー6を正
確に微調整して第2の共振系12を波長変換光Lsに対
し非線形光学結晶40による波長変換に最適なモードが
得られるように共振させる。第2の共振系12内の位相
共役光発生素子20は波長変換光Lsをポンピング光と
してこれを図1の場合と同様に光ファイバ30の方に導
いてその一端31に注入するので、その他端32からこ
の実施例では 532nmの波長の波長変換光Lsが出
力レーザ光Loとして取り出されるようになる。
In the embodiment shown in FIG. 3 configured as described above, the total reflection mirror 6 is initially finely adjusted with the shutter 7 open to direct the second resonance system 12 to the wavelength-converted light Ls. Resonance is made so that the optimum mode for wavelength conversion by the nonlinear optical crystal 40 is obtained. The phase conjugate light generating element 20 in the second resonant system 12 uses the wavelength-converted light Ls as pumping light and guides it toward the optical fiber 30 and injects it into one end 31 of the optical fiber 30 as in the case of FIG. 32, in this embodiment, the wavelength-converted light Ls having a wavelength of 532 nm is extracted as the output laser light Lo.

【0034】このように位相共役光発生素子20を介し
て波長変換光Lsが光ファイバ30の方に定常的に導か
れるようになった後にシャッタ7が閉じると、第2の共
振系12内でそれまでは全反射ミラー6により反射され
ていた波長変換光Lsが位相共役光発生素子20を位相
共役ミラーとして反射されて、もう一方の全反射ミラー
3との間でそれまでと同じ状態, すなわち非線形光学
結晶40による波長変換に最適なモードで共振するよう
になる。前述の全反射ミラー6の微調整による共振状態
ではその機械的位置の僅かな狂いによりこの最適モード
が崩れやすいが、位相共役ミラーによる共振状態ではこ
のモードが非常に安定に維持されるので、レーザ光Lか
ら波長変換光Lsへの波長変換効率を高く保つことがで
きる。
When the shutter 7 is closed after the wavelength-converted light Ls is steadily guided to the optical fiber 30 via the phase conjugate light generating element 20 in this way, the light inside the second resonant system 12 is The wavelength-converted light Ls that was previously reflected by the total reflection mirror 6 is reflected by the phase conjugate light generating element 20 as a phase conjugate mirror, and is in the same state as before with the other total reflection mirror 3, i.e. The nonlinear optical crystal 40 resonates in the optimum mode for wavelength conversion. In the resonant state due to the fine adjustment of the total reflection mirror 6 mentioned above, this optimum mode is likely to collapse due to a slight deviation in its mechanical position, but in the resonant state due to the phase conjugate mirror, this mode is maintained very stably, so the laser The wavelength conversion efficiency from the light L to the wavelength-converted light Ls can be maintained high.

【0035】なお、シャッタ7を閉じた後のこの状態で
は、位相共役ミラーと光ファイバ30の他端の間が位相
共役光に対して共振状態になり、このいわば第3の共振
系内の位相共役光と第2の共振系内の波長変換光Lsと
がその一方が他方のポンピング光となって位相共役光発
生素子20をいわは前述の自己ポンプ位相共役ミラーと
して互いに結合される。このように、第2の発明では位
相共役光発生素子20を一種の自己ポンプ位相共役ミラ
ーとして利用することにより、非線形光学結晶40によ
る波長変換に最適なモードが安定化するように第2の共
振系12内の共振状態を維持することができる。
Note that in this state after the shutter 7 is closed, the phase conjugate mirror and the other end of the optical fiber 30 are in a resonant state with respect to the phase conjugate light, so that the phase within this so-called third resonant system is The conjugated light and the wavelength-converted light Ls in the second resonant system are coupled together, with one serving as pumping light for the other, and the phase conjugate light generating element 20 serving as the above-mentioned self-pumping phase conjugate mirror. As described above, in the second invention, by using the phase conjugate light generating element 20 as a kind of self-pumping phase conjugate mirror, the second resonance is generated so that the optimum mode for wavelength conversion by the nonlinear optical crystal 40 is stabilized. A resonant condition within the system 12 can be maintained.

【0036】また、この第2の発明でも第2の共振系1
2内の波長変換光Lsを位相共役光発生素子20を介し
て細い光ファイバ30に効率よく注入して高エネルギ密
度で取り出すことができるのは第1の発明の場合と全く
同じである。
[0036] Also, in this second invention, the second resonance system 1
It is exactly the same as in the first invention that the wavelength-converted light Ls in 2 can be efficiently injected into the thin optical fiber 30 via the phase conjugate light generating element 20 and extracted with high energy density.

【0037】以上説明した実施例に限らず本願発明は種
々の態様で実施することができる。例えば、位相共役光
発生素子20に光ファイバ30の一端31をより近接さ
せれば結合レンズ33を省略できる。レーザ管1や固体
レーザ媒質4の種類や発振波長, 波長変換用の非線形
光学結晶40の材料等も位相共役光発生素子20として
用いる非線形媒質の種類に応じてもちろん適宜に選択す
べきものである。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and the present invention can be implemented in various embodiments. For example, if one end 31 of the optical fiber 30 is brought closer to the phase conjugate light generating element 20, the coupling lens 33 can be omitted. Of course, the type and oscillation wavelength of the laser tube 1 and the solid-state laser medium 4, the material of the nonlinear optical crystal 40 for wavelength conversion, etc. should be appropriately selected depending on the type of nonlinear medium used as the phase conjugate light generating element 20.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のとおり、本願の第1の発明ではレ
ーザ共振系内のレーザ光の往復光路,第2の発明ではレ
ーザ媒質を含む第1の共振系に挿入した非線形光学結晶
でその発振レーザ光を波長変換した波長変換光に共振さ
せた第2の共振系内のその往復光路にそれぞれ位相共役
光発生素子を挿入し、かつその近傍に光ファイバの一端
を位置させることにより、位相共役光発生素子の内部を
往復するレーザ光ないし波長変換光をポンピング光とし
て光ファイバの一端から入射するガイド光の位相共役光
を逆方向に発生させ、位相共役光発生素子を位相共役ミ
ラーとしてこれと光ファイバの他端との間に位相共役光
とガイド光とを往復させてその一部を取り出すことによ
って、次の効果を得ることができる。
As described above, in the first invention of the present application, the reciprocating optical path of the laser beam within the laser resonant system, and in the second invention, the oscillation is performed by the nonlinear optical crystal inserted into the first resonant system containing the laser medium. By inserting a phase conjugate light generating element in each of the round trip optical paths in a second resonant system that resonates with wavelength-converted light obtained by converting the wavelength of a laser beam, and by positioning one end of an optical fiber near the second resonant system, phase conjugate light can be generated. The phase conjugate light of the guide light entering from one end of the optical fiber is generated in the opposite direction by using the laser light or wavelength-converted light reciprocating inside the light generating element as pumping light, and the phase conjugate light generating element is used as a phase conjugate mirror. By reciprocating the phase conjugate light and the guide light between the other end of the optical fiber and extracting a portion thereof, the following effects can be obtained.

【0039】(a) 位相共役光発生素子から光ファイ
バの方に導かれる位相共役光がガイド光の入射経路を逆
方向に正確に辿ってその一端に注入されるので、光ファ
イバの径がごく細い場合でもポンピング光のエネルギを
利用してガイド光を増幅して発生させた位相共役光をす
べてむだなく光ファイバに高エネルギ密度で注入してそ
れから取り出すことができる。かかる小径の光ファイバ
を介して伝送されたレーザ光は非常にエネルギ密度の高
い微小スポットに容易に集光できる。
(a) Since the phase conjugate light guided from the phase conjugate light generating element to the optical fiber accurately traces the incident path of the guide light in the opposite direction and is injected into one end of the optical fiber, the diameter of the optical fiber is small. Even if the guide light is thin, the energy of the pumping light can be used to amplify the guide light, and all the generated phase conjugate light can be wastefully injected into the optical fiber at high energy density and extracted from it. Laser light transmitted through such a small diameter optical fiber can be easily focused on a minute spot with extremely high energy density.

【0040】(b) 位相共役光発生素子がもつ位相共
役ミラーとしての特質により光ファイバに位相共役光が
自動的に導かれるので、光ファイバはその一端を単に位
相共役光発生素子の近傍に位置させるだけで充分で、従
来のようにレーザビームをレンズ等で集光したスポット
を細い光ファイバの端部に対し精密に位置合わせする必
要をなくし、かつ使用中に位置合わせが狂うおそれをな
くすことができる。
(b) Since the phase conjugate light is automatically guided to the optical fiber due to the characteristic of the phase conjugate light generating element as a phase conjugate mirror, the optical fiber is simply positioned with one end near the phase conjugate light generating element. To eliminate the need to precisely align the spot of a laser beam focused by a lens or the like with the end of a thin optical fiber as in the past, and to eliminate the risk of misalignment during use. Can be done.

【0041】(c) 発振レーザ光を波長変換した上で
光ファイバを介して取り出す場合にも、位相共役光発生
素子を自己ポンプ位相共役ミラーとして利用することに
よって、非線形光学結晶による波長変換に最適なモード
が安定化するように波長変換光用共振系内の共振状態を
維持することができる。
(c) Even when the oscillation laser beam is wavelength-converted and then extracted through an optical fiber, the phase conjugate light generating element is used as a self-pumping phase conjugate mirror, making it optimal for wavelength conversion using a nonlinear optical crystal. The resonant state within the resonant system for wavelength conversion light can be maintained so that the mode is stabilized.

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

【図1】本願の第1の発明によるレーザ装置の実施例を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser device according to a first invention of the present application.

【図2】本願の発明において位相共役光を発生させる原
理を説明するための位相共役光発生素子および関連する
レーザ光の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a phase conjugate light generating element and related laser light for explaining the principle of generating phase conjugate light in the invention of the present application.

【図3】本願の第2の発明によるレーザ装置の実施例を
示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of a laser device according to a second invention of the present application.

【符号の説明】 1      ガスレーザ管 4      固体レーザ媒質 10      レーザ共振系 11      発振レーザ光に対する第1の共振系1
2      波長変換光に対する第2の共振系20 
     位相共役光発生素子 30      光ファイバ 31      光ファイバの一端 32      光ファイバの他端 40      波長変換用の非線形光学結晶L   
   レーザ光ないしは発振レーザ光Lo      
光ファイバを介して取り出される出力レーザ光Ls  
    波長変換光ないしは第2高調波光L1    
  ポンピング光 L2      ポンピング光 L3      ガイド光ないしはプローブ光L4  
    位相共役光
[Explanation of symbols] 1 Gas laser tube 4 Solid laser medium 10 Laser resonance system 11 First resonance system 1 for oscillation laser light
2 Second resonant system 20 for wavelength converted light
Phase conjugate light generating element 30 Optical fiber 31 One end of optical fiber 32 Other end of optical fiber 40 Nonlinear optical crystal L for wavelength conversion
Laser light or oscillation laser light Lo
Output laser beam Ls extracted via optical fiber
Wavelength converted light or second harmonic light L1
Pumping light L2 Pumping light L3 Guide light or probe light L4
phase conjugate light

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ光を光ファイバを介して取り出すレ
ーザ装置であって、レーザ共振系と、この共振系内のレ
ーザ光の往復光路内に挿入された非線形媒質からなる位
相共役光発生素子と、この素子の近傍に一端が位置する
光ファイバとを備えてなり、位相共役光発生素子を通っ
てレーザ共振系内を往復するレーザ光をポンピング光と
し,光ファイバの一端から素子に入射するレーザ光をガ
イド光としてその位相共役光を発生させ、かつこの位相
共役光としてのレーザ光を素子を位相共役ミラーとして
光ファイバの他端との間を往復させてこの他端からその
一部を取り出すようにしたことを特徴とするレーザ装置
1. A laser device that extracts laser light through an optical fiber, comprising: a laser resonant system; and a phase conjugate light generating element comprising a nonlinear medium inserted in the reciprocating optical path of the laser light within the resonant system. , and an optical fiber with one end located near the element, the pumping light is laser light that passes through the phase conjugate light generating element and reciprocates within the laser resonant system, and the laser enters the element from one end of the optical fiber. A phase conjugate light is generated using light as a guide light, and a laser beam as a phase conjugate light is sent back and forth between the other end of the optical fiber using an element as a phase conjugate mirror, and a part of it is taken out from the other end. A laser device characterized by:
【請求項2】請求項1に記載の装置において、レーザ共
振系がガスのレーザ媒質を用いるレーザ発振系であるこ
とを特徴とするレーザ装置。
2. The laser device according to claim 1, wherein the laser resonance system is a laser oscillation system using a gas laser medium.
【請求項3】波長変換されたレーザ光を光ファイバを介
して取り出すレーザ装置であって、レーザ媒質を含む第
1の共振系と、この共振系内に挿入されその発振レーザ
光を波長変換する非線形光学結晶と、第1の共振系の非
線形光学結晶を含む部分を共有する波長変換光に対する
第2の共振系と、この第2の共振系の第1の共振系との
非共有部内の波長変換光の往復光路内に挿入された非線
形媒質からなる位相共役光発生素子と、この素子の近傍
に一端が位置する光ファイバとを備えてなり、位相共役
光発生素子を通って第2の共振系内を往復する波長変換
光をポンピング光とし,光ファイバの一端からこの素子
に入射する波長変換光をガイド光としてその位相共役光
を発生させ、かつこの位相共役光である波長変換光を素
子を位相共役ミラーとして光ファイバの他端との間を往
復させてこの他端からその一部を取り出すようにしたこ
とを特徴とするレーザ装置。
3. A laser device that extracts wavelength-converted laser light through an optical fiber, the laser device including a first resonant system including a laser medium, and a laser device that is inserted into the resonant system and converts the wavelength of the oscillated laser light. A second resonant system for wavelength converted light that shares a portion including the nonlinear optical crystal of the first resonant system with the nonlinear optical crystal, and a wavelength within a non-shared portion of the second resonant system with the first resonant system. It is equipped with a phase conjugate light generating element made of a nonlinear medium inserted in the round trip optical path of the converted light, and an optical fiber with one end located near this element, and a second resonance is generated through the phase conjugate light generating element. The wavelength-converted light that travels back and forth within the system is used as pumping light, and the wavelength-converted light that enters this element from one end of the optical fiber is used as guide light to generate its phase conjugate light. A laser device characterized in that a phase conjugate mirror is moved back and forth between the other end of an optical fiber and a part of the mirror is taken out from the other end.
【請求項4】請求項3に記載の装置において、第1の共
振系が固体のレーザ媒質を用いるレーザ発振系であるこ
とを特徴とするレーザ装置。
4. The laser device according to claim 3, wherein the first resonant system is a laser oscillation system using a solid laser medium.
【請求項5】請求項3に記載の装置において、波長変換
光が第1の共振系内の発振レーザ光の第2高調波光であ
ることを特徴とするレーザ装置。
5. The laser device according to claim 3, wherein the wavelength-converted light is second harmonic light of the oscillation laser light within the first resonant system.
JP3113563A 1991-05-18 1991-05-18 Laser system Pending JPH04342182A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021006236A1 (en) 2019-07-09 2021-01-14 株式会社金門光波 Laser device

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JPS53135361A (en) * 1977-04-28 1978-11-25 Nippon Kokan Kk Measuring apparatus for dies diameter
JPS606818A (en) * 1983-06-24 1985-01-14 Mitsutoyo Mfg Co Ltd Measuring machine of inside and outside

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