JPH04347823A - 高調波発生装置 - Google Patents

高調波発生装置

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JPH04347823A
JPH04347823A JP3149546A JP14954691A JPH04347823A JP H04347823 A JPH04347823 A JP H04347823A JP 3149546 A JP3149546 A JP 3149546A JP 14954691 A JP14954691 A JP 14954691A JP H04347823 A JPH04347823 A JP H04347823A
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JP
Japan
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fundamental wave
nonlinear optical
external resonator
light
harmonic
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JP3149546A
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Inventor
Tadanori Senoo
妹尾 忠則
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のミラーを配置し
て共振器を構成し、この共振器内に非線形光学材料を配
置した外部共振器型の高調波発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体レーザ(以下LDとする)
等から出射される基本波を非線形光学材料に入射して第
2高調波を得るための研究が行なわれている。第2高調
波を効率よく発生させるためには、位相整合をとること
など様々な条件が必要とされるが、一般には基本波の強
度が強いほど第2高調波を効率よく発生させることがで
きる。このため、複数のミラーを用いて共振器を構成し
、この共振器内部に非線形光学材料、通常は非線形光学
結晶を配置して、基本波を閉じ込めて増幅し、第2高調
波を効率よく発生させることが行なわれている。
【0003】この共振器としては、非線形光学結晶の端
面に反射膜を設けて結晶の内部で共振させるモノリシッ
ク型共振器と、外部に複数のミラーを配置して共振器を
構成し、この共振器内に非線形光学結晶を配置した外部
共振器とが知られている。
【0004】図3及び図4には、外部共振器を用いた従
来の第2高調波発生装置の一例が示されている。
【0005】この第2高調波発生装置51は、LD53
、コリメートレンズ55、光位相制御用ミラー57、モ
ードマッチングレンズ59及び外部共振器61によって
構成されている。LD53は、例えば波長860nmの
基本波65を出射する。コリメートレンズ55は、LD
53から出射される基本波65を平行ビームにし、モー
ドマッチングレンズ59は、外部共振器61内の共振モ
ードと入射ビームとを整合させる役割をなす。光位相制
御用ミラー57は、LD53に基本波65の共振光の一
部を帰還させて発振周波数をロックし安定化させる役割
をなす。
【0006】外部共振器61は、球面ミラー67、69
及び平面ミラー71によって構成されており、図に示す
ように三角リング型の共振経路が形成されるようになっ
ている。そして、これらのミラー67、69、71によ
って構成される共振経路内に非線形光学材料をなす例え
ばKNbO3 結晶等からなる非線形光学結晶63が配
置されている。基本波65の入射側の球面ミラー67は
、基本波65の入射方向に対して斜めに配置されており
、基本波65が球面ミラー67の入射面で直接反射され
てLD53に帰還されるのを防止している。
【0007】LD53から出射された基本波65は、コ
リメートレンズ55を通して平行ビームとされ、光位相
制御用ミラー57で反射されて方向を変え、モードマッ
チングレンズ59を通してモード整合され、球面ミラー
67に照射される。そして、球面ミラー67から外部共
振器61内に入射し、球面ミラー67、69、平面ミラ
ー71によって反射され、リング型に共振する。そして
、共振経路に配置された非線形光学結晶63を通過する
ときにその一部が第2高調波75に変換され、球面ミラ
ー69を通過して出力される。
【0008】また、外部共振器61内で共振した基本波
65の一部が球面ミラー67を通してLD53に帰還し
、LD53の発振周波数が外部共振器61の共振周波数
にロックし安定化する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
第2高調波発生装置においては、球面ミラー67から入
射した基本波65の一部が、非線形光学結晶63の入射
側の端面で反射され、この直接反射光がLD53に帰還
して、LD53の発振動作を不安定にすることがあった
。このため、図3に拡大して示すように、非線形光学結
晶63を基本波65の光路に対して斜めに配置し、非線
形光学結晶63の端面で反射された直接反射光がLD5
3に戻らないようにしていた。
【0010】しかしながら、非線形光学結晶63の端面
は、通常、位相整合がとれる結晶軸aに対して垂直にカ
ットされているので、非線形光学結晶63を傾けて配置
することによって結晶軸aが光軸に対して傾いてしまい
、波長変換効率が最大となる状態から外れるため、第2
高調波75への波長変換効率が低下してしまうという問
題点があった。
【0011】したがって、本発明の目的は、非線形光学
材料の端面で直接反射される基本波が基本波発生用の光
源に帰還するのを防止するとともに、高調波への波長変
換効率が低下しないようにした高調波発生装置を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、基本波発生用の光源と、前記基本波を内部
に閉じ込めてリング状に共振させる外部共振器と、前記
外部共振器内に配置され前記基本波の一部を高調波に変
換する非線形光学材料とを備えた高調波発生装置におい
て、前記非線形光学材料の基本波の入射面を光軸に対し
て傾くように形成するとともに、非線形光学材料内での
光軸が位相整合がとれる方向に一致するようにしたこと
を特徴とする。
【0013】
【作用】本発明では、基本波発生用の光源から出射され
た基本波が、外部共振器内に入射した後、非線形光学材
料の端面に入射するとき、その端面が光軸に対して傾く
ように形成されているため、その端面における直接反射
光が基本波発生用の光源に帰還して発振周波数を不安定
にすることが防止される。また、上記の状態で非線形光
学材料内での光軸が位相整合がとれる方向に一致してい
るので、非線形光学材料内に入射した基本波を高調波に
変換する時の波長変換効率も低下することなく良好に維
持される。
【0014】
【実施例】図1及び図2には、本発明を第2高調波発生
装置に適用した一実施例が示されている。ただし、本発
明は、第2高調波発生装置に限定されることなく、第3
高調波発生装置、さらに高次の高調波発生装置に適用す
ることもできる。
【0015】この第2高調波発生装置11は、前記従来
の第2高調波発生装置と同様に、LD13、コリメート
レンズ15、光位相制御ミラー17、モードマッチング
レンズ19及び外部共振器21で構成されている。LD
13としては、波長860nmの基本波25を出射する
AlGaAsシングルモード半導体レーザが用いられて
いる。ただし、基本波発生用光源としては、例えばYA
Gなどの固体レーザ等を用いることもできる。
【0016】外部共振器21は、球面ミラー27、29
及び平面ミラー31によって構成されている。球面ミラ
ー27は、基本波25に対して一部透過の反射面とされ
、球面ミラー29は、基本波25に対して反射、第2高
調波33に対して透過の反射面(ダイクロイックミラー
)とされ、平面ミラー31は、基本波25、第2高調波
33のいずれも反射する全反射面とされている。そして
、球面ミラー27から入射した基本波25が、上記各ミ
ラーで反射されて三角リング型に共振するようになって
いる。
【0017】球面ミラー27と球面ミラー29との間に
は、KNbO3 からなる非線形光学結晶23が配置さ
れている。なお、非線形光学材料としては、上記の他に
、KTiOPO4 、KH2 PO4 、LiNbO3
 、β−BaB2 O4 等の各種の結晶を用いること
ができる。
【0018】特に図1に示すように、非線形光学結晶2
3は、光軸に対して位相整合がとれるa軸方向と平行な
4つの側面と、これらの側面と交差する2つの端面35
、37とで囲まれたブロック状をなし、2つの端面35
、37がa軸に対して垂直な面から8°傾いたテーパ面
に形成されている。そして、非線形光学結晶23は、外
部共振器21内において、一方の端面35が光入射側に
位置し、他方の端面37が光出射側に位置し、かつ、結
晶内部を通る光軸がa軸と一致するように配置されてい
る。
【0019】上記の構成において、LD13から波長8
60nmの基本波25を出射し、この基本波25をコリ
メートレンズ15に通して平行ビームとし、光位相制御
用ミラー17で反射して方向を変え、モードマッチング
レンズ19を通してモード整合させた後、球面ミラー2
7に照射すると、基本波25は、球面ミラー27から外
部共振器21内に入射し、球面ミラー27、29、平面
ミラー31によって反射され、リング型に共振する。そ
して、共振経路に配置された非線形光学結晶23を通過
するときにその一部が波長430nmの第2高調波33
に変換され、球面ミラー29を通過して出力される。
【0020】この場合、球面ミラー27から入射した基
本波25を、非線形光学結晶23の端面35に入射角約
3.5°で入射させると、屈折して非線形光学材料23
内に入射し、その光軸をa軸に一致させることができ、
位相整合をとって第2高調波33への変換効率を最大に
できる。また、球面ミラー27から入射した基本波25
が、非線形光学結晶23の端面35に入射するとき、そ
の一部は端面35で反射される。しかし、非線形光学結
晶23の光入射側の端面35がa軸に対して垂直な面か
ら8°傾いたテーパ面をなしているので、この直接反射
光は、入射方向からそれた図中b方向に向かい、LD1
3に帰還することが防止される。
【0021】一方、外部共振器21内で、リング型に共
振した基本波25は、平面ミラー31で反射された後、
その一部が球面ミラー27を透過して図中c方向に向か
い、光位相制御ミラー17を介してLD13に帰還され
る。このようにして、基本波25の共振波だけをLD1
3に帰還させることにより、LD13の発振周波数を外
部共振器周波数にロックして発振動作を安定させること
ができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非線形光学材料の基本波の入射面を光軸に対して傾くよ
うに形成したので、基本波発生用光源から出射された基
本波が非線形光学材料の光入射面で反射されて直接帰還
するのを防止し、基本波発生用光源の発振動作を安定さ
せることができる。また、上記の状態で非線形光学材料
内での光軸が位相整合がとれる方向に一致するようにし
たので、波長変換効率を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第2高調波発生装置の部分拡大図
【図
2】本発明を第2高調波発生装置に適用した一実施例を
示す側面図
【図3】従来の第2高調波発生装置の部分拡大図
【図4
】従来の第2高調波発生装置の一例を示す側面図
【符号の説明】
11  第2高調波発生装置 13  半導体レーザ(LD) 15  コリメートレンズ 17  光位相制御ミラー 19  モードマッチングレンズ 21  外部共振器 23  非線形光学結晶 27  球面ミラー 29  球面ミラー 31  平面ミラー 33  第2高調波

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基本波発生用の光源と、前記基本波を内部
    に閉じ込めてリング状に共振させる外部共振器と、前記
    外部共振器内に配置され前記基本波の一部を高調波に変
    換する非線形光学材料とを備えた高調波発生装置におい
    て、前記非線形光学材料の基本波の入射面を光軸に対し
    て傾くように形成するとともに、非線形光学材料内での
    光軸が位相整合がとれる方向に一致するようにしたこと
    を特徴とする高調波発生装置。
JP3149546A 1991-05-24 1991-05-24 高調波発生装置 Pending JPH04347823A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0811873A2 (en) * 1996-06-05 1997-12-10 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Laser light generating apparatus
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