JPH04347824A - 高調波発生装置 - Google Patents

高調波発生装置

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JPH04347824A
JPH04347824A JP3149547A JP14954791A JPH04347824A JP H04347824 A JPH04347824 A JP H04347824A JP 3149547 A JP3149547 A JP 3149547A JP 14954791 A JP14954791 A JP 14954791A JP H04347824 A JPH04347824 A JP H04347824A
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JP
Japan
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fundamental wave
mirror
optical material
spherical mirror
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JP3149547A
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English (en)
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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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    • G02F1/353Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
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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、半導体レーザ等の基本
波発生用光源から出射される基本波を、非線形光学材料
によって高調波に変換する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通して、波
長変換された第2高調波や第3高調波を得る装置が種々
提案されている。これらの装置では、複数の反射面で構
成される共振器内に非線形光学材料を配置し、基本波を
共振器内に閉じ込めて共振させることで、高調波を効率
よく発生させるようにしている。
【0003】また、共振光を半導体レーザに一部帰還さ
せることで、半導体レーザの発振波長を外部共振器の共
振周波数にロックさせて安定化することも行なわれてい
る。更に、共振器としては、非線形光学材料の端面に反
射膜を設けて、その内部で共振させるモノリシック型共
振器と、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とが知
られている。
【0004】図3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11は、LD12
、コリメートレンズ13、光位相制御用ミラー14、モ
ードマッチングレンズ15及び外部共振器16によって
構成されている。LD12は、例えば波長860nmの
基本波17を出射する。コリメートレンズ13は、LD
12から出射される基本波17を平行ビームにし、モー
ドマッチングレンズ15は、外部共振器16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14は、LD12に基本波17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16は、球面ミラー18、19
及び平面ミラー20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18、19、20によ
って構成される共振経路内に例えばKNbO3 結晶等
からなる非線形光学材料21が配置されている。基本波
17の入射側の球面ミラー18は、基本波17の入射方
向に対して斜めに配置されており、基本波17が球面ミ
ラー18の入射面で直接反射されてLD12に帰還され
るのを防止している。
【0007】LD12から出射された基本波17は、コ
リメートレンズ13を通して平行ビームとされ、光位相
制御用ミラー14で反射されて方向を変え、モードマッ
チングレンズ15を通してモード整合され、球面ミラー
18に照射される。そして、球面ミラー18から外部共
振器16内に入射し、球面ミラー18、19、平面ミラ
ー20によって反射され、三角リング型に共振する。
【0008】そして、共振経路に配置された非線形光学
結晶21を通過するときにその一部が第2高調波22に
変換され、球面ミラー19を通過して出力される。また
、外部共振器16内で共振した基本波17の一部が球面
ミラー18を通してLD12に帰還し、LD12の発振
周波数がロックし安定化する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような第2高調波
発生装置11において、基本波17を第2高調波22に
効率よく変換するためには、外部共振器16内で基本波
17の共振条件が満たされるようにすること、非線形光
学結晶21内で位相整合がとれるようにすることが特に
重要とされている。このため、共振器を構成する球面ミ
ラー18、19、平面ミラー20、非線形光学結晶21
のそれぞれの加工精度や、それぞれの位置決め精度など
が厳しく要求されることとなる。
【0010】ところが、上記従来の第2高調波発生装置
11では、外部共振器16を構成する部品が上記のよう
に4つもあり、これらを全て厳密な精度で加工して、し
かも厳密な配置で組み付けなければならず、加工、製作
が困難を極めると共に製品の歩留まりも悪いものであっ
た。また、3つのミラー18、19、20を配置して、
それらの間に非線形光学結晶21を配置するため、装置
の小型化を図ることが困難であるという問題点もあった
【0011】したがって、本発明の目的は、外部共振器
を構成する部品数を少なくして、製造作業性を向上させ
、装置の小型化も図れる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、非線形光学材料を
有する外部共振器とを備えた高調波発生装置において、
前記外部共振器は第1のミラーと、第2のミラーと、光
入出射面をテーパ状にカットされた非線形光学材料とで
構成されており、基本波が前記第1のミラー、前記第2
のミラー、前記非線形光学材料の光入射面、前記非線形
光学材料の光出射面、前記第1のミラーの経路で三角リ
ング型に共振するようにしたことを特徴とする。
【0013】本発明の好ましい態様においては、前記非
線形光学材料の光入出射面が、基本波の波長に対してブ
リュースター面となるような角度にカットされている。
【0014】
【作用】本発明では、非線形光学材料の光入出射面をテ
ーパ状にカットしたので、基本波は、非線形光学材料の
入射面で屈折して非線形光学材料の位相整合がとれる方
向に進み、更に、非線形光学材料の出射面で屈折して出
射する。このように、非線形光学材料を通るときに、基
本波の光軸が曲げられることとなるので、これを従来の
平面ミラーの代りにすることにより、2枚のミラーを用
いるだけで三角リング型に共振させることが可能となる
【0015】すなわち、基本波を、第1のミラーから第
2のミラーに入射し、第2のミラーで反射させて非線形
光学材料の光入射面に入射させ、非線形光学材料の光出
射面から出射させて第1のミラーに戻し、第1のミラー
で反射させて、再び第2のミラーに入射させるという三
角リング型の共振がなされる。この場合、基本波の入射
側を第1のミラーとし、高調波の出力側を第2のミラー
としてもよく、それとは逆に、基本波の入射側を第2の
ミラーとし、高調波の出力側を第1のミラーとすること
もできる。
【0016】このように、外部共振器を2枚のミラーと
、非線形光学材料との3つの部品で構成することができ
るので、部品の加工精度や、組み立て精度を高めること
が容易となり、製造作業性、製品の歩留まりを向上させ
ることができる。
【0017】本発明の好ましい態様において、非線形光
学材料の光入出射面が、基本波の波長に対してブリュー
スター面となるような角度にカットされている場合には
、基本波が非線形光学材料の光入出射面に入出射すると
き、特にp偏光に対しては透過率が100%となるため
、非線形光学材料に反射防止膜を設けなくても、基本波
の反射による損失を少なくすることができる。
【0018】
【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
高調波発生装置やさらに高次の高調波発生装置に適用す
ることもできる。
【0019】この第2高調波発生装置31は、前記従来
の第2高調波発生装置と同様に、LD12、コリメート
レンズ13、光位相制御ミラー14、モードマッチング
レンズ15及び外部共振器32で構成されている。LD
12としては、波長860nmの基本波17を出射する
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YAGなどの固体
レーザ等を用いることもできる。コリメートレンズ13
、光位相制御ミラー14、モードマッチングレンズ15
は、前記従来の装置と同様なものである。
【0020】外部共振器32は、第1球面ミラー33、
第2球面ミラー34及び非線形光学材料35によって構
成されている。第1球面ミラー33は、基本波17の入
射側に位置し、基本波17に対して一部透過の反射面と
されている。第2球面ミラー34は、第2高調波22の
出力側に位置し、基本波17に対しては反射、第2高調
波22に対しては透過の反射面(ダイクロイックミラー
)とされている。非線形光学材料35としては、KNb
O3 結晶が用いられているが、これに限らず、KTi
OPO4 、KH2 PO4 、LiNbO3 、β−
BaB2 O4 等の各種の結晶を用いることができる
【0021】KNbO3 結晶からなる非線形光学結晶
35は、基本波17の波長860nm付近では、結晶の
a軸方向に基本波17を伝播させると、室温にてノンク
リティカルな位相整合 (Noncritical P
hase Matching) が可能となる。また、
基本波17の波長860nmでは、ブリュースター角は
約66.3°となるので、非線形光学結晶35の光入出
射面35a、35bを、a軸に対して23.7°テーパ
を付けてカットした。
【0022】そして、LD12からの基本波17が第1
球面ミラー33の図中A点から入射し、第2球面ミラー
34のB点で反射され、非線形光学結晶35の光入射面
35aにブリュースター角で入射するように、かつ、非
線形光学結晶35の光出射面35bから出射した基本波
17が第1球面ミラー33のA点に戻るように、第1球
面ミラー33、第2球面ミラー34及び非線形光学結晶
35を組み付けて、外部共振器32を構成した。
【0023】上記の構成において、LD12から波長8
60nmの基本波17を出射し、この基本波17をコリ
メートレンズ13に通して平行ビームとし、光位相制御
用ミラー14で反射して方向を変え、モードマッチング
レンズ15を通してモード整合させた後、外部共振器3
2の第1球面ミラー33に照射する。
【0024】基本波17は、第1球面ミラー33のA点
から高効率に共振器内部に入射して第2球面ミラー34
のB点に向かい、B点で反射されて非線形光学結晶35
の光入射面35aにブリュースター角で入射し、非線形
光学結晶35中をa軸方向に伝播した後、非線形光学結
晶35の光出射面35bから出射して、第1球面ミラー
33のA点に戻り、A点で反射されて再び第2球面ミラ
ー34のB点に向かうという三角リング型の共振がなさ
れる。そして、基本波17が非線形光学結晶35中をa
軸方向に伝播するとき、波長430nmの第2高調波2
2に高効率に変換され、第2球面ミラー34を通過して
出力される。
【0025】一方、外部共振器32内でリング型に共振
した基本波17は、その一部が第1球面ミラー33を透
過して、基本波17の入射方向に戻され、光位相制御ミ
ラー14を介してLD12に帰還される。このようにし
て、共振波長の基本波17だけをLD12に帰還させる
ことにより、LD12の発振周波数を外部共振器32の
共振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。
【0026】上記において、非線形光学結晶35の光入
出射面35a、35bに基本波17がブリュースター角
で入射して屈折されるので、これらの面における反射損
失が極めて少なくなる。また、非線形光学結晶35の光
入出射面35a、35bで直接反射された基本波17が
、LD12に帰還してLD12の発振動作を不安定にす
るという問題も解決される。更に、基本波17は、非線
形光学結晶35中をa軸と平行な方向に伝播するので、
第2高調波22への変換効率を高めることができる。な
お、第1球面ミラー33、第2球面ミラー34のいずれ
かを平面ミラーとすることもできる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2枚のミラーと、非線形光学材料との3つの部品でリン
グ型に共振する外部共振器を構成したので、加工、組み
立て精度を高めることが容易となり、製造作業性、製品
の歩留まりを向上させることができる。また、ミラーを
少なくすることにより、装置を小型化することができ、
出力を安定させることができる。更に、非線形光学材料
の光入出射面に基本波がブリュースター角で入射するよ
うにすれば、基本波の非線形光学材料の光入出射面にお
ける反射損失を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】同第2高調波発生装置の部分拡大図
【図3】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 12  半導体レーザ(LD) 13  コリメートレンズ 14  光位相制御ミラー 15  モードマッチングレンズ 17  基本波 32  外部共振器 33  第1球面ミラー 34  第2球面ミラー 35  非線形光学結晶 35a  光入射面 35b  光出射面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基本波発生用の光源と、非線形光学材料を
    有する外部共振器とを備えた高調波発生装置において、
    前記外部共振器は第1のミラーと、第2のミラーと、光
    入出射面をテーパ状にカットされた非線形光学材料とで
    構成されており、基本波が前記第1のミラー、前記第2
    のミラー、前記非線形光学材料の光入射面、前記非線形
    光学材料の光出射面、前記第1のミラーの経路で三角リ
    ング型に共振するようにしたことを特徴とする高調波発
    生装置。
  2. 【請求項2】前記非線形光学材料の光入出射面が、基本
    波の波長に対してブリュースター面となるような角度に
    カットされている請求項1の高調波発生装置。
JP3149547A 1991-05-24 1991-05-24 高調波発生装置 Withdrawn JPH04347824A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675593A (en) * 1992-06-19 1997-10-07 Oka; Michio Laser beam generator
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JP2015510273A (ja) * 2012-02-13 2015-04-02 リアルディー インコーポレイテッド レーザアーキテクチャ

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Effective date: 19980806