JPH04369281A - 固体レーザの第二高調波発生装置 - Google Patents
固体レーザの第二高調波発生装置Info
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- JPH04369281A JPH04369281A JP17045591A JP17045591A JPH04369281A JP H04369281 A JPH04369281 A JP H04369281A JP 17045591 A JP17045591 A JP 17045591A JP 17045591 A JP17045591 A JP 17045591A JP H04369281 A JPH04369281 A JP H04369281A
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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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
Landscapes
- Lasers (AREA)
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、共振器内に配置した非
線形光学結晶によって基本波レーザ光を高効率で波長変
換する第二高調波発生装置に関する。
線形光学結晶によって基本波レーザ光を高効率で波長変
換する第二高調波発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学結晶に基本波レーザ光を入射
すると、この基本波の半分の波長を持つレーザ光が発生
する現象は第二高調波発生装置として知られている。し
かし、基本波レーザ光の第二高調波レーザ光への変換効
率は基本波レーザ光のパワー密度に依存するため基本波
レーザ光を非線形光学結晶に入射させるだけではレーザ
光のパワー密度が小さく、第二高調波レーザ光の発生効
率が低下するという問題点があった。また、一般に行わ
れている共振器外部における波長変換では、偏光面制御
素子、非線形光学結晶等を配置することによる第二高調
波発生装置の大型化、変換効率の低下などの問題点があ
った。
すると、この基本波の半分の波長を持つレーザ光が発生
する現象は第二高調波発生装置として知られている。し
かし、基本波レーザ光の第二高調波レーザ光への変換効
率は基本波レーザ光のパワー密度に依存するため基本波
レーザ光を非線形光学結晶に入射させるだけではレーザ
光のパワー密度が小さく、第二高調波レーザ光の発生効
率が低下するという問題点があった。また、一般に行わ
れている共振器外部における波長変換では、偏光面制御
素子、非線形光学結晶等を配置することによる第二高調
波発生装置の大型化、変換効率の低下などの問題点があ
った。
【０００３】この問題を解決する手段として、例えば、
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７．１９６５ ｐ２
５６−２５８に示されるように共振器内部に非線形光学
結晶を配置することにより、第二高調波発生装置を小型
化し、高効率にて第二高調波を発生させる技術が公知と
なっている。具体的には、図１０に示すように、固体レ
ーザロッド６、励起用ランプ７、集光反射鏡８から成る
レーザ励起部５と、このレーザ励起部５の両側に対向し
て設けられた２枚の曲率を持ったミラー、すなわち基本
波、第二高調波レーザ光を全反射するミラー１５及び基
本波レーザ光を全反射し第二高調波レーザ光を透過する
出力ミラー１６と、出力ミラー１６とレーザ励起部５と
の間に設けられた非線形光学結晶１２と、ブリュースタ
ープレート１７とで構成される。
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７．１９６５ ｐ２
５６−２５８に示されるように共振器内部に非線形光学
結晶を配置することにより、第二高調波発生装置を小型
化し、高効率にて第二高調波を発生させる技術が公知と
なっている。具体的には、図１０に示すように、固体レ
ーザロッド６、励起用ランプ７、集光反射鏡８から成る
レーザ励起部５と、このレーザ励起部５の両側に対向し
て設けられた２枚の曲率を持ったミラー、すなわち基本
波、第二高調波レーザ光を全反射するミラー１５及び基
本波レーザ光を全反射し第二高調波レーザ光を透過する
出力ミラー１６と、出力ミラー１６とレーザ励起部５と
の間に設けられた非線形光学結晶１２と、ブリュースタ
ープレート１７とで構成される。
【０００４】さらに、特開平１−１３０５８２号公報に
おいては、互いに直交する光学軸を持つ非線形光学結晶
を２つ隣接させてレーザー光軸上に配置することにより
、非線形光学結晶の有する複屈折性に起因する第二高調
波への変換効率の低下を補正する手段が考案されている
。
おいては、互いに直交する光学軸を持つ非線形光学結晶
を２つ隣接させてレーザー光軸上に配置することにより
、非線形光学結晶の有する複屈折性に起因する第二高調
波への変換効率の低下を補正する手段が考案されている
。
【０００５】しかるに、固体レーザロッドを有する第二
高調波発生装置においては、レーザロッドの熱的な複屈
折性に起因する基本波レーザ光の偏光面の乱れが第二高
調波への変換効率を著しく低下させるという重要な問題
点がある。
高調波発生装置においては、レーザロッドの熱的な複屈
折性に起因する基本波レーザ光の偏光面の乱れが第二高
調波への変換効率を著しく低下させるという重要な問題
点がある。
【０００６】ランプ励起を用いる固体レーザ装置に於い
ては、レーザロッドが熱応力によって破損することを防
ぐ目的で、通常レーザロッドの周辺を水などの冷媒で冷
却する必要がある。これが円柱状のレーザロッドの半径
方向に温度勾配及び応力勾配を招き、光学的な複屈折性
を発生せしめる。その結果、直線偏光面を有したレーザ
光がレーザロッドに入射する場合、レーザロッドの半径
方向成分の電界ベクトルと、前記成分と垂直な成分の電
界ベクトルを有するレーザ光に関しては互いに直交する
電界ベクトルの伝搬速度に違いが生じ、位相差が発生す
る。それゆえ偏光プリズムやブリュースタープレートの
ような偏光素子を含んだレーザー発生装置においては、
偏光素子によって直線偏光とされたレーザー光がレーザ
ロッドに入射すると、その大部分はレーザーロッドを通
過する際に楕円偏光面を有するレーザ光となる。
ては、レーザロッドが熱応力によって破損することを防
ぐ目的で、通常レーザロッドの周辺を水などの冷媒で冷
却する必要がある。これが円柱状のレーザロッドの半径
方向に温度勾配及び応力勾配を招き、光学的な複屈折性
を発生せしめる。その結果、直線偏光面を有したレーザ
光がレーザロッドに入射する場合、レーザロッドの半径
方向成分の電界ベクトルと、前記成分と垂直な成分の電
界ベクトルを有するレーザ光に関しては互いに直交する
電界ベクトルの伝搬速度に違いが生じ、位相差が発生す
る。それゆえ偏光プリズムやブリュースタープレートの
ような偏光素子を含んだレーザー発生装置においては、
偏光素子によって直線偏光とされたレーザー光がレーザ
ロッドに入射すると、その大部分はレーザーロッドを通
過する際に楕円偏光面を有するレーザ光となる。
【０００７】ところで、非線形光学結晶を用いて第二高
調波を発生させる場合、高い変換効率を得るためには、
直線偏光した基本波レーザー光を、位相整合条件を満足
せしめる入射角度を持って非線形光学結晶に入射させる
必要がある。それゆえレーザーロッドの熱的な複屈折性
に起因して生じた偏光面の乱れた基本波レーザ光を第二
高調波レーザ光に変換する場合、偏光面制御素子を使用
して基本波レーザ光成分の大部分を共振器外に除去しな
ければならず、その結果第二高調波レーザ光の出力及び
効率は非常に低下するという問題点があった。
調波を発生させる場合、高い変換効率を得るためには、
直線偏光した基本波レーザー光を、位相整合条件を満足
せしめる入射角度を持って非線形光学結晶に入射させる
必要がある。それゆえレーザーロッドの熱的な複屈折性
に起因して生じた偏光面の乱れた基本波レーザ光を第二
高調波レーザ光に変換する場合、偏光面制御素子を使用
して基本波レーザ光成分の大部分を共振器外に除去しな
ければならず、その結果第二高調波レーザ光の出力及び
効率は非常に低下するという問題点があった。
【０００８】更に、偏光面を制御しない基本波レーザ光
を非線形光学結晶に入射しても第二高調波を得ることは
可能であるが、この場合の変換効率は低く、高出力の第
二高調波を取り出すためには、過度な基本波レーザ光入
力が要求され、非線形光学結晶が破損してしまうという
問題がある。
を非線形光学結晶に入射しても第二高調波を得ることは
可能であるが、この場合の変換効率は低く、高出力の第
二高調波を取り出すためには、過度な基本波レーザ光入
力が要求され、非線形光学結晶が破損してしまうという
問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点を解消するためになされたもので、レーザロッド
の熱的な複屈折性に起因して生じる基本波レーザ光の偏
光面の乱れを共振器外部へ除去する事なく共振器内で制
御し、それを非線形光学結晶に入射させることで非線形
光学結晶の損傷等が無く高効率かつ高出力の第二高調波
を発生せしめる固体レーザの第二高調波発生装置を得る
ことを目的とする。
問題点を解消するためになされたもので、レーザロッド
の熱的な複屈折性に起因して生じる基本波レーザ光の偏
光面の乱れを共振器外部へ除去する事なく共振器内で制
御し、それを非線形光学結晶に入射させることで非線形
光学結晶の損傷等が無く高効率かつ高出力の第二高調波
を発生せしめる固体レーザの第二高調波発生装置を得る
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の固体レーザの第二高調波発生装置は、ミラー
（Ａ）と、レーザロッドと、その励起系からなるレーザ
励起部と、レーザ励起部とミラー（Ａ）との間に配置し
た４５°偏光面回転素子と、レーザ励起部をはさんでミ
ラー（Ａ）と光軸上で対向するように配置されたミラー
（Ｃ）と、ミラー（Ｃ）とレーザ励起部の間に偏光ビー
ムスプリッターを配置し、偏光ビームスプリッターを透
過するＰ偏光に対してミラー（Ａ）とミラー（Ｃ）で共
振器を構成し、更に該偏光ビームスプリッターで反射さ
れるＳ偏光に対してミラー（Ａ）と対向する位置に配置
されたミラー（Ｂ）とで共振器を構成することにより、
ミラー（Ａ）とミラー（Ｂ）とミラー（Ｃ）との間で複
合共振器を構成することによって、レーザーロッドの熱
的な複屈折性に起因する基本波レーザー光の偏光面の乱
れを補正し、互いに直交する直線偏光の得られている固
体レーザロッドと非線形光学結晶の間に二色性コーティ
ングを施したミラーを設置して、第二高調波を該ミラー
によって共振器から取り出す構成とすることで、高出力
かつ高効率での第二高調波発生を可能にしたものである
。
に本発明の固体レーザの第二高調波発生装置は、ミラー
（Ａ）と、レーザロッドと、その励起系からなるレーザ
励起部と、レーザ励起部とミラー（Ａ）との間に配置し
た４５°偏光面回転素子と、レーザ励起部をはさんでミ
ラー（Ａ）と光軸上で対向するように配置されたミラー
（Ｃ）と、ミラー（Ｃ）とレーザ励起部の間に偏光ビー
ムスプリッターを配置し、偏光ビームスプリッターを透
過するＰ偏光に対してミラー（Ａ）とミラー（Ｃ）で共
振器を構成し、更に該偏光ビームスプリッターで反射さ
れるＳ偏光に対してミラー（Ａ）と対向する位置に配置
されたミラー（Ｂ）とで共振器を構成することにより、
ミラー（Ａ）とミラー（Ｂ）とミラー（Ｃ）との間で複
合共振器を構成することによって、レーザーロッドの熱
的な複屈折性に起因する基本波レーザー光の偏光面の乱
れを補正し、互いに直交する直線偏光の得られている固
体レーザロッドと非線形光学結晶の間に二色性コーティ
ングを施したミラーを設置して、第二高調波を該ミラー
によって共振器から取り出す構成とすることで、高出力
かつ高効率での第二高調波発生を可能にしたものである
。
【００１１】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。図２はレーザ
ロッドにおける熱複屈折性を説明するための模式図であ
り、図中の円はレーザロッドを表す。図に示すようにＹ
軸方向に平行な直線偏光を有する基本波レーザ光がレー
ザロッドを通過する際に、例えば点ＰのようにＹ軸上か
らずれた場所を通過する基本波レーザ光は円柱状のレー
ザロッドの半径方向に生じた温度勾配及び応力勾配に起
因する光学的な複屈折性により、レーザロッドの半径方
向成分の屈折率ｎｒ とｎｒ に垂直な方向の屈折率ｎ
φが異なるためレーザロッドの半径方向成分の電界ベク
トルＥｒ とＥｒ 成分に垂直な電界ベクトル成分Ｅφ
とでは伝搬速度に違いが生じ、レーザロッド通過後には
位相差が発生することによって楕円偏光面を有する基本
波レーザ光となる。また、非線形光学結晶は本質的に複
屈折性結晶であり、上記の議論と同様に、直線偏光した
レーザ光が入射した場合、その透過光の偏光特性は楕円
偏光となる。
ロッドにおける熱複屈折性を説明するための模式図であ
り、図中の円はレーザロッドを表す。図に示すようにＹ
軸方向に平行な直線偏光を有する基本波レーザ光がレー
ザロッドを通過する際に、例えば点ＰのようにＹ軸上か
らずれた場所を通過する基本波レーザ光は円柱状のレー
ザロッドの半径方向に生じた温度勾配及び応力勾配に起
因する光学的な複屈折性により、レーザロッドの半径方
向成分の屈折率ｎｒ とｎｒ に垂直な方向の屈折率ｎ
φが異なるためレーザロッドの半径方向成分の電界ベク
トルＥｒ とＥｒ 成分に垂直な電界ベクトル成分Ｅφ
とでは伝搬速度に違いが生じ、レーザロッド通過後には
位相差が発生することによって楕円偏光面を有する基本
波レーザ光となる。また、非線形光学結晶は本質的に複
屈折性結晶であり、上記の議論と同様に、直線偏光した
レーザ光が入射した場合、その透過光の偏光特性は楕円
偏光となる。
【００１２】次に、複屈折性の制御方法について説明す
る。図３に示すように、複屈折性媒質に入射する直線偏
光レーザ光の特性は下記の数１で示されるベクトルＡで
記述される。更に任意の複屈折性媒質、ならびに４５°
偏光面回転素子４の特性マトリクスはそれぞれ下記の数
２、数３で記述される。
る。図３に示すように、複屈折性媒質に入射する直線偏
光レーザ光の特性は下記の数１で示されるベクトルＡで
記述される。更に任意の複屈折性媒質、ならびに４５°
偏光面回転素子４の特性マトリクスはそれぞれ下記の数
２、数３で記述される。
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【００１５】
【数３】
ここで、複屈折性媒質はレーザロッドと非線形光学結晶
との組合せで構成される。複屈折性媒質に入射した基本
波レーザ光のべクトルＡが、４５°偏光面回転素子を通
過してミラーで反射され、再び４５°偏光面回転素子を
通過し、複屈折性媒質を通過することによって、ベクト
ルＡ’で記述される基本波レーザ光となり、入射光と直
行する直線偏光面を有する基本波レーザ光となることが
下記の数４よりわかる。
との組合せで構成される。複屈折性媒質に入射した基本
波レーザ光のべクトルＡが、４５°偏光面回転素子を通
過してミラーで反射され、再び４５°偏光面回転素子を
通過し、複屈折性媒質を通過することによって、ベクト
ルＡ’で記述される基本波レーザ光となり、入射光と直
行する直線偏光面を有する基本波レーザ光となることが
下記の数４よりわかる。
【００１６】
【数４】
本発明の作用を模式的に示した図が図４である。直線偏
光面（Ｐ偏光）を有する基本波レーザ光が複屈折性媒質
６、１２を通過する際に楕円偏光面を有する基本波レー
ザ光となり、４５°偏光面回転素子４を通過し、基本波
レーザ光を全反射せしめるミラー（Ａ）１で反射され、
再び４５°偏光面回転素子４を通過することによって楕
円偏光面を９０°回転した基本波レーザ光となり、その
結果、基本波レーザ光が複屈折性媒質６、１２を再び通
過する際に、複屈折性に起因する偏光面の楕円性を相殺
し、入射レーザ光と直交する直線偏光（Ｓ偏光）を有す
る基本波レーザ光となる。
光面（Ｐ偏光）を有する基本波レーザ光が複屈折性媒質
６、１２を通過する際に楕円偏光面を有する基本波レー
ザ光となり、４５°偏光面回転素子４を通過し、基本波
レーザ光を全反射せしめるミラー（Ａ）１で反射され、
再び４５°偏光面回転素子４を通過することによって楕
円偏光面を９０°回転した基本波レーザ光となり、その
結果、基本波レーザ光が複屈折性媒質６、１２を再び通
過する際に、複屈折性に起因する偏光面の楕円性を相殺
し、入射レーザ光と直交する直線偏光（Ｓ偏光）を有す
る基本波レーザ光となる。
【００１７】入射レーザ光と直交する直線偏光（Ｓ偏光
）を有する基本波レーザ光が偏光ビームスプリッター９
で反射され、基本波レーザ光を全反射するミラー（Ｂ）
２で反射され、さらに偏光ビームスプリッター９で反射
されることにより、再び複屈折性媒質６、１２を通過す
る。
）を有する基本波レーザ光が偏光ビームスプリッター９
で反射され、基本波レーザ光を全反射するミラー（Ｂ）
２で反射され、さらに偏光ビームスプリッター９で反射
されることにより、再び複屈折性媒質６、１２を通過す
る。
【００１８】すると、複屈折性媒質の持つ複屈折性によ
り楕円偏光面を有する基本波レーザ光となり、４５°偏
光面回転素子４を通過してミラー（Ａ）１で反射され、
再び４５°偏光面回転素子４を通過することによって楕
円偏光面を９０°回転し、複屈折性媒質６、１２を再び
通過する際に、複屈折性に起因する偏光面の楕円性を相
殺し、最終的に入射レーザ光と平行な直線偏光（Ｐ偏光
）を有する基本波レーザ光となり、偏光ビームスプリッ
ター９を通過する。
り楕円偏光面を有する基本波レーザ光となり、４５°偏
光面回転素子４を通過してミラー（Ａ）１で反射され、
再び４５°偏光面回転素子４を通過することによって楕
円偏光面を９０°回転し、複屈折性媒質６、１２を再び
通過する際に、複屈折性に起因する偏光面の楕円性を相
殺し、最終的に入射レーザ光と平行な直線偏光（Ｐ偏光
）を有する基本波レーザ光となり、偏光ビームスプリッ
ター９を通過する。
【００１９】上記構成により、図４に示されるように、
非線形光学結晶１２と偏光ビームスプリッター９の間に
おいて非線形光学結晶１２から偏光ビームスプリッター
９方向と偏光ビームスプリッター９から非線形光学結晶
１２方向へ進む直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有
する基本波レーザ光が得られる。
非線形光学結晶１２と偏光ビームスプリッター９の間に
おいて非線形光学結晶１２から偏光ビームスプリッター
９方向と偏光ビームスプリッター９から非線形光学結晶
１２方向へ進む直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有
する基本波レーザ光が得られる。
【００２０】非線形光学結晶の位相整合には、Ｔｙｐｅ
Ｉ位相整合とＴｙｐｅＩＩ位相整合の２種類がある。Ｔ
ｙｐｅＩＩ位相整合に関しては、図５に示すように直交
直線偏光を有する基本波レーザ光の電界ベクトルＥを互
いに直行する２方向のベクトルＥｏｒｄ 、Ｅｅｘｔ
に分解し、非線形光学結晶の常光成分方向とそれに直交
する異常光成分方向に入射することにより、効率よく第
二高調波レーザ光に変換されることが知られている。そ
れゆえＴｙｐｅＩＩ位相整合をとる非線形光学結晶にお
いては、直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有する基
本波レーザ光は双方の直交偏光成分とも有効に第二高調
波発生に寄与し得る。
Ｉ位相整合とＴｙｐｅＩＩ位相整合の２種類がある。Ｔ
ｙｐｅＩＩ位相整合に関しては、図５に示すように直交
直線偏光を有する基本波レーザ光の電界ベクトルＥを互
いに直行する２方向のベクトルＥｏｒｄ 、Ｅｅｘｔ
に分解し、非線形光学結晶の常光成分方向とそれに直交
する異常光成分方向に入射することにより、効率よく第
二高調波レーザ光に変換されることが知られている。そ
れゆえＴｙｐｅＩＩ位相整合をとる非線形光学結晶にお
いては、直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有する基
本波レーザ光は双方の直交偏光成分とも有効に第二高調
波発生に寄与し得る。
【００２１】図６は二色性ミラーの作用を示す模式図で
ある。偏光ビームスプリッター９から非線形光学結晶１
２方向へ進む完全な直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）
を有する基本波レーザ光が、２枚の集光レンズ１０、１
１から成るテレスコープの共焦点位置に配置された非線
形光学結晶１２に位相整合条件を満足せしめる入射角度
を持って入射されることによって、双方が第二高調波レ
ーザー光に波長変換される。レーザロッド６は第二高調
波レーザ光の有する波長の光をよく吸収するため、ミラ
ー（Ａ）１より第二高調波レーザ光を共振器外部に取り
出すことは困難であるので、レーザロッド６と集光レン
ズ１０の間に二色性ミラー１３を設置することにより、
第二高調波レーザ光が共振器外部に取り出される。レー
ザロッド６から二色性ミラー１３によって反射され、非
線形光学結晶１２方向へ進む楕円偏光を有する基本波レ
ーザ光から変換された第二高調波レーザ光は、基本波及
び第二高調波レーザ光を全反射するミラー（Ｂ）２、（
Ｃ）３で反射され二色性ミラー１３よりあわせて共振器
外部に取り出される。
ある。偏光ビームスプリッター９から非線形光学結晶１
２方向へ進む完全な直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）
を有する基本波レーザ光が、２枚の集光レンズ１０、１
１から成るテレスコープの共焦点位置に配置された非線
形光学結晶１２に位相整合条件を満足せしめる入射角度
を持って入射されることによって、双方が第二高調波レ
ーザー光に波長変換される。レーザロッド６は第二高調
波レーザ光の有する波長の光をよく吸収するため、ミラ
ー（Ａ）１より第二高調波レーザ光を共振器外部に取り
出すことは困難であるので、レーザロッド６と集光レン
ズ１０の間に二色性ミラー１３を設置することにより、
第二高調波レーザ光が共振器外部に取り出される。レー
ザロッド６から二色性ミラー１３によって反射され、非
線形光学結晶１２方向へ進む楕円偏光を有する基本波レ
ーザ光から変換された第二高調波レーザ光は、基本波及
び第二高調波レーザ光を全反射するミラー（Ｂ）２、（
Ｃ）３で反射され二色性ミラー１３よりあわせて共振器
外部に取り出される。
【００２２】上記作用の中で述べた偏光ビームスプリッ
ター９のＳ偏光、Ｐ偏光に対する反射、透過率は現実的
には完全（１００％）ではないため、偏光ビームスプリ
ッター９をはさんでミラー（Ｂ）２と対向するように基
本波及び第二高調波レーザ光を全反射するミラー（Ｄ）
１４を配置することにより、偏光ビームスプリッターか
ら複合共振器外へ散逸する微少基本波及び第二高調波レ
ーザ光を複合共振器に閉じ込め、第二高調波の出力を増
加することが可能である。
ター９のＳ偏光、Ｐ偏光に対する反射、透過率は現実的
には完全（１００％）ではないため、偏光ビームスプリ
ッター９をはさんでミラー（Ｂ）２と対向するように基
本波及び第二高調波レーザ光を全反射するミラー（Ｄ）
１４を配置することにより、偏光ビームスプリッターか
ら複合共振器外へ散逸する微少基本波及び第二高調波レ
ーザ光を複合共振器に閉じ込め、第二高調波の出力を増
加することが可能である。
【００２３】上記の作用は、励起用ランプとしてアーク
ランプを用いたＣＷレーザでもフラッシュランプを用い
たパルスレーザでも同様であり、半導体レーザで励起す
る固体レーザでも同様である。偏光面回転素子として、
ファラデーローテーター、４５°偏光面回転素子などの
使用が可能であり、偏光ビームスプリッターとして、ガ
ラス製あるいは石英製薄膜ポラライザ、ウオラストンプ
リズム、グラントンプソンプリズムなどの使用が可能で
ある。二色性ミラーとしては基本波レーザ光を反射し第
二高調波レーザ光を透過するコーティングを施すことも
、基本波レーザ光を透過し第二高調波レーザ光を反射す
るコーティングを施すことも可能であり、二色性ミラー
の配置角度としては、光軸に対して垂直に近い角度ある
いは平行に近い角度を除けばなんら問題はない。また、
非線形光学結晶としては、ＫＴＰ、ＬＢＯ等に代表され
る無機非線形光学結晶、ＤＡＮ、ＰＲＡ等に代表される
有機非線形光学結晶などが適用可能である。
ランプを用いたＣＷレーザでもフラッシュランプを用い
たパルスレーザでも同様であり、半導体レーザで励起す
る固体レーザでも同様である。偏光面回転素子として、
ファラデーローテーター、４５°偏光面回転素子などの
使用が可能であり、偏光ビームスプリッターとして、ガ
ラス製あるいは石英製薄膜ポラライザ、ウオラストンプ
リズム、グラントンプソンプリズムなどの使用が可能で
ある。二色性ミラーとしては基本波レーザ光を反射し第
二高調波レーザ光を透過するコーティングを施すことも
、基本波レーザ光を透過し第二高調波レーザ光を反射す
るコーティングを施すことも可能であり、二色性ミラー
の配置角度としては、光軸に対して垂直に近い角度ある
いは平行に近い角度を除けばなんら問題はない。また、
非線形光学結晶としては、ＫＴＰ、ＬＢＯ等に代表され
る無機非線形光学結晶、ＤＡＮ、ＰＲＡ等に代表される
有機非線形光学結晶などが適用可能である。
【００２４】
【実施例１】図１に本発明にかかわる第二高調波発生装
置の一実施例を示す。レーザ励起部５はＹＡＧロッド６
、２本の励起用アークランプ（３ｋＷ〜１０ｋＷ入力）
７、２重楕円集光反射鏡８から構成されており、ＹＡＧ
ロッド６は水冷されている。ミラー（Ａ）１、（Ｂ）２
、（Ｃ）３は基本波及び第二高調波レーザ光が反射され
るようにコーティングが施されており、特に基本波レー
ザ光の反射率は９９％以上となっている。レーザ励起部
と出力ミラー（Ａ）１の間に光軸に垂直に４５°偏光面
回転素子４が配置され、レーザ励起部５と出力ミラー（
Ｃ）３の間に偏光ビームスプリッターとして、Ｓ偏光基
本波レーザ光の反射率が９９％以上かつＰ偏光基本波レ
ーザ光の透過率が９５％以上の特性を有する石英製の薄
膜ポラライザー９が配置されている。偏光ビームスプリ
ッターの配置角度としては互いに直交する直線偏光面を
的確に分離するような配置角度に設定する必要があり、
本実施例においては、石英製の薄膜ポラライザー９の基
本波レーザ光の波長に対する屈折率は１．４５であるか
ら、光軸に対してｔａｎ θ＝ｎ１／ｎ２〔 ｎ１ ＝
薄膜ポラライザーの有する屈折率＝１．４５、ｎ２ ＝
空気の有する屈折率＝１．００〕なる角度θ＝５５°±
３°に傾けて配置されている。なお、４５°偏光面回転
素子４と薄膜ポラライザー９には、基本波及び第二高調
波レーザ光が透過するようにコーティングが施されてい
る。薄膜ポラライザー９とレーザロッド６の間には、基
本波及び第二高調波レーザ光が透過するようにコーティ
ングが施された２枚の集光レンズ１０、１１が共焦点条
件で設置されテレスコープとして動作する。共焦点位置
にはＴｙｐｅＩＩの非線形光学結晶としてＫＴＰ結晶１
２が設置され、基本波及び第二高調波レーザ光が透過す
るようにコーティングが施されている。レーザロッド６
と集光レンズ１０の間には、基本波レーザ光を９９．５
％以上反射し第二高調波レーザ光を９０％以上透過する
コーティングが施された二色性ミラー１３がレーザ光軸
に対して４５°傾けて設置され、レーザ光軸は二色性ミ
ラー１３を中心に直交している。この構成によって薄膜
ポラライザー９からＫＴＰ結晶１２方向へ進む完全な直
交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有する基本波レーザ
光が、テレスコープの共焦点位置に配置されたＫＴＰ結
晶１２に位相整合条件を満足せしめる入射角度を持って
入射されることによって、第二高調波レーザー光に波長
変換され、二色性ミラー１３より第二高調波レーザ光と
して共振器外部に取り出される。また、レーザロッド６
から二色性ミラー１３によって反射され、ＫＴＰ結晶１
２方向へ進む楕円偏光を有する基本波レーザ光から変換
された第二高調波レーザ光は基本波及び第二高調波レー
ザ光を全反射するミラー（Ｂ）２、（Ｃ）３で反射され
二色性ミラーよりあわせて共振器外部に取り出される。
置の一実施例を示す。レーザ励起部５はＹＡＧロッド６
、２本の励起用アークランプ（３ｋＷ〜１０ｋＷ入力）
７、２重楕円集光反射鏡８から構成されており、ＹＡＧ
ロッド６は水冷されている。ミラー（Ａ）１、（Ｂ）２
、（Ｃ）３は基本波及び第二高調波レーザ光が反射され
るようにコーティングが施されており、特に基本波レー
ザ光の反射率は９９％以上となっている。レーザ励起部
と出力ミラー（Ａ）１の間に光軸に垂直に４５°偏光面
回転素子４が配置され、レーザ励起部５と出力ミラー（
Ｃ）３の間に偏光ビームスプリッターとして、Ｓ偏光基
本波レーザ光の反射率が９９％以上かつＰ偏光基本波レ
ーザ光の透過率が９５％以上の特性を有する石英製の薄
膜ポラライザー９が配置されている。偏光ビームスプリ
ッターの配置角度としては互いに直交する直線偏光面を
的確に分離するような配置角度に設定する必要があり、
本実施例においては、石英製の薄膜ポラライザー９の基
本波レーザ光の波長に対する屈折率は１．４５であるか
ら、光軸に対してｔａｎ θ＝ｎ１／ｎ２〔 ｎ１ ＝
薄膜ポラライザーの有する屈折率＝１．４５、ｎ２ ＝
空気の有する屈折率＝１．００〕なる角度θ＝５５°±
３°に傾けて配置されている。なお、４５°偏光面回転
素子４と薄膜ポラライザー９には、基本波及び第二高調
波レーザ光が透過するようにコーティングが施されてい
る。薄膜ポラライザー９とレーザロッド６の間には、基
本波及び第二高調波レーザ光が透過するようにコーティ
ングが施された２枚の集光レンズ１０、１１が共焦点条
件で設置されテレスコープとして動作する。共焦点位置
にはＴｙｐｅＩＩの非線形光学結晶としてＫＴＰ結晶１
２が設置され、基本波及び第二高調波レーザ光が透過す
るようにコーティングが施されている。レーザロッド６
と集光レンズ１０の間には、基本波レーザ光を９９．５
％以上反射し第二高調波レーザ光を９０％以上透過する
コーティングが施された二色性ミラー１３がレーザ光軸
に対して４５°傾けて設置され、レーザ光軸は二色性ミ
ラー１３を中心に直交している。この構成によって薄膜
ポラライザー９からＫＴＰ結晶１２方向へ進む完全な直
交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有する基本波レーザ
光が、テレスコープの共焦点位置に配置されたＫＴＰ結
晶１２に位相整合条件を満足せしめる入射角度を持って
入射されることによって、第二高調波レーザー光に波長
変換され、二色性ミラー１３より第二高調波レーザ光と
して共振器外部に取り出される。また、レーザロッド６
から二色性ミラー１３によって反射され、ＫＴＰ結晶１
２方向へ進む楕円偏光を有する基本波レーザ光から変換
された第二高調波レーザ光は基本波及び第二高調波レー
ザ光を全反射するミラー（Ｂ）２、（Ｃ）３で反射され
二色性ミラーよりあわせて共振器外部に取り出される。
【００２５】
【実施例２】図６は本発明の他の実施例である。ミラー
（Ａ）１、（Ｂ）２、（Ｃ）３には基本波及び第二高調
波レーザ光が反射されるようにコーティングが施されて
おり、ミラー（Ａ）１とミラー（Ｃ）３は対向している
。レーザロッド６と集光レンズ１０の間には、基本波レ
ーザ光を９０％以上透過し、第二高調波レーザ光を９９
．５％以上反射するコーティングが施された二色性ミラ
ー１３がレーザ光軸に対して４５°傾けて設置されてい
る。薄膜ポラライザー９と二色性ミラー１３の間に２枚
の集光レンズ１０、１１とＫＴＰ結晶１２が設置され、
薄膜ポラライザー９からＫＴＰ結晶１２方向へ進む完全
な直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有する基本波レ
ーザ光が、テレスコープの共焦点位置に配置されたＫＴ
Ｐ結晶１２に位相整合条件を満足せしめる入射角度を持
って入射されることによって、第二高調波レーザ光に波
長変換され、二色性ミラー１３で反射され、第二高調波
レーザ光として共振器外部に取り出される。また、レー
ザロッド６から二色性ミラー１３を透過して、ＫＴＰ結
晶１２方向へ進む楕円偏光を有する基本波レーザ光から
変換された第二高調波レーザ光は基本波及び第二高調波
レーザ光を全反射するミラー（Ｂ）２、（Ｃ）３で反射
され二色性ミラー１３よりあわせて共振器外部に取り出
される。
（Ａ）１、（Ｂ）２、（Ｃ）３には基本波及び第二高調
波レーザ光が反射されるようにコーティングが施されて
おり、ミラー（Ａ）１とミラー（Ｃ）３は対向している
。レーザロッド６と集光レンズ１０の間には、基本波レ
ーザ光を９０％以上透過し、第二高調波レーザ光を９９
．５％以上反射するコーティングが施された二色性ミラ
ー１３がレーザ光軸に対して４５°傾けて設置されてい
る。薄膜ポラライザー９と二色性ミラー１３の間に２枚
の集光レンズ１０、１１とＫＴＰ結晶１２が設置され、
薄膜ポラライザー９からＫＴＰ結晶１２方向へ進む完全
な直交直線偏光対（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を有する基本波レ
ーザ光が、テレスコープの共焦点位置に配置されたＫＴ
Ｐ結晶１２に位相整合条件を満足せしめる入射角度を持
って入射されることによって、第二高調波レーザ光に波
長変換され、二色性ミラー１３で反射され、第二高調波
レーザ光として共振器外部に取り出される。また、レー
ザロッド６から二色性ミラー１３を透過して、ＫＴＰ結
晶１２方向へ進む楕円偏光を有する基本波レーザ光から
変換された第二高調波レーザ光は基本波及び第二高調波
レーザ光を全反射するミラー（Ｂ）２、（Ｃ）３で反射
され二色性ミラー１３よりあわせて共振器外部に取り出
される。
【００２６】
【実施例３】図７は本発明の他の実施例である。ミラー
（Ａ）１、（Ｂ）２、（Ｃ）３には基本波及び第二高調
波レーザ光が反射されるようにコーティングが施されて
おり、薄膜ポラライザー９をはさんでミラー（Ｂ）２と
対向するように基本波及び第二高調波レーザ光を反射す
るようにコーティングを施したミラー（Ｄ）１４を配置
している。この構成により、薄膜ポラライザー９から複
合共振器外へ散逸する微少基本波及び第二高調波レーザ
光が該複合共振器に閉じ込められ、基本波レーザ光を９
９．５％以上反射し第二高調波レーザ光を９０％以上透
過するようにコーティングが施されている二色性ミラー
１３より第二高調波レーザ光として共振器外部に取り出
される。
（Ａ）１、（Ｂ）２、（Ｃ）３には基本波及び第二高調
波レーザ光が反射されるようにコーティングが施されて
おり、薄膜ポラライザー９をはさんでミラー（Ｂ）２と
対向するように基本波及び第二高調波レーザ光を反射す
るようにコーティングを施したミラー（Ｄ）１４を配置
している。この構成により、薄膜ポラライザー９から複
合共振器外へ散逸する微少基本波及び第二高調波レーザ
光が該複合共振器に閉じ込められ、基本波レーザ光を９
９．５％以上反射し第二高調波レーザ光を９０％以上透
過するようにコーティングが施されている二色性ミラー
１３より第二高調波レーザ光として共振器外部に取り出
される。
【００２７】
【実施例４】図８は本発明の他の実施例である。ミラー
（Ａ）１、（Ｂ）２、（Ｃ）３には基本波及び第二高調
波レーザ光が反射されるようにコーティングが施されて
おり、薄膜ポラライザー９をはさんでミラー（Ｂ）２と
対向するように基本波及び第二高調波レーザ光を反射す
るようにコーティングを施したミラー（Ｄ）１４を配置
している。この構成により、薄膜ポラライザー９から複
合共振器外へ散逸する微少基本波及び第二高調波レーザ
光が該複合共振器に閉じ込められ、基本波レーザ光を９
０％以上透過し、第二高調波レーザ光を９９．５％以上
反射するようにコーティングが施されている二色性ミラ
ー１３により反射されて第二高調波レーザ光として共振
器外部に取り出される。
（Ａ）１、（Ｂ）２、（Ｃ）３には基本波及び第二高調
波レーザ光が反射されるようにコーティングが施されて
おり、薄膜ポラライザー９をはさんでミラー（Ｂ）２と
対向するように基本波及び第二高調波レーザ光を反射す
るようにコーティングを施したミラー（Ｄ）１４を配置
している。この構成により、薄膜ポラライザー９から複
合共振器外へ散逸する微少基本波及び第二高調波レーザ
光が該複合共振器に閉じ込められ、基本波レーザ光を９
０％以上透過し、第二高調波レーザ光を９９．５％以上
反射するようにコーティングが施されている二色性ミラ
ー１３により反射されて第二高調波レーザ光として共振
器外部に取り出される。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第二高調
波発生装置によれば、共振器内に偏光面制御素子を配置
することにより、複屈折性媒質の存在に起因して生じる
基本波レーザ光の偏光面の乱れを共振器外部に散逸除去
する事なく直線偏光面に制御し、互いに直交する直線偏
光の得られている固体レーザロッドと非線形光学結晶の
間に二色性コーティングを施したミラーを設置するとい
う簡便な構成にて、基本波レーザ光を高効率で第二高調
波レーザ光に波長変換することができるので、小型で高
性能な第二高調波発生装置を簡便に構築できる利点を有
する。
波発生装置によれば、共振器内に偏光面制御素子を配置
することにより、複屈折性媒質の存在に起因して生じる
基本波レーザ光の偏光面の乱れを共振器外部に散逸除去
する事なく直線偏光面に制御し、互いに直交する直線偏
光の得られている固体レーザロッドと非線形光学結晶の
間に二色性コーティングを施したミラーを設置するとい
う簡便な構成にて、基本波レーザ光を高効率で第二高調
波レーザ光に波長変換することができるので、小型で高
性能な第二高調波発生装置を簡便に構築できる利点を有
する。
【図１】本発明による固体レーザの第二高調波発生装置
の一実施例を示す構成図である。
の一実施例を示す構成図である。
【図２】レーザロッドの熱的な複屈折性に起因する基本
波レーザ光の偏光面の乱れを説明するための模式図であ
る。
波レーザ光の偏光面の乱れを説明するための模式図であ
る。
【図３】基本波レーザ光における楕円偏光面の制御方法
に関する説明図である。
に関する説明図である。
【図４】本発明の作用を説明するための模式図である。
【図５】ＴｙｐｅＩＩ位相整合を説明する模式図である
。
。
【図６】二色性ミラーの作用を説明するための模式図で
ある。
ある。
【図７】本発明による第二高調波発生装置の他の実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図８】本発明による第二高調波発生装置の他の実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図９】本発明による第二高調波発生装置の他の実施例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図１０】従来技術の説明図である。
１ ミラー（Ａ）
２ ミラー（Ｂ）
３ ミラー（Ｃ）
４ ４５°偏光面回転素子
５ レーザー励起部
６ 固体レーザロッド
７ 励起用ランプ
８ 集光反射鏡
９ 偏光ビームスプリッター
１０ 集光レンズ
１１ 集光レンズ
１２ 非線形光学結晶
１３ 二色性ミラー
１４ ミラー（Ｄ）
１５ ミラー
１６ ミラー
１７ ブリュースタープレート
Claims (4)
- 【請求項１】 固体レーザロッドを有する共振器内部
に、非線形光学結晶を配置した第二高調波発生装置に於
て、ミラー（Ａ）と、レーザロッドと、その励起系から
なるレーザ励起部と、レーザ励起部とミラー（Ａ）との
間に配置した４５°偏光面回転素子と、レーザ励起部を
はさんでミラー（Ａ）と光軸上で対向するように配置さ
れたミラー（Ｃ）と、ミラー（Ｃ）とレーザ励起部の間
に偏光ビームスプリッターを配置し、偏光ビームスプリ
ッターを透過するＰ偏光に対してミラー（Ａ）とミラー
（Ｃ）で共振器を構成し、更に該偏光ビームスプリッタ
ーで反射されるＳ偏光に対してミラー（Ａ）と対向する
位置に配置されたミラー（Ｂ）とで共振器を構成するこ
とにより、ミラー（Ａ）とミラー（Ｂ）とミラー（Ｃ）
との間で複合共振器を構成することによって、レーザー
ロッドの熱的な複屈折性に起因する基本波レーザー光の
偏光面の乱れを補正し、互いに直交する直線偏光の得ら
れている固体レーザロッドと非線形光学結晶の間に二色
性コーティングを施したミラーを設置して、第二高調波
を該ミラーによって共振器から取り出すことを特徴とす
る、固体レーザの第二高調波発生装置。 - 【請求項２】 二色性ミラーコーティングが、基本波
に対して高反射率を有し、第二高調波に対して高透過率
を有し、該ミラーからの透過によって第二高調波を基本
波共振器から取り出すことを特徴とする、請求項１記載
の固体レーザの第二高調波発生装置。 - 【請求項３】 二色性ミラーコーティングが、基本波
に対して高透過率を有し、第二高調波に対して高反射率
を有し、該ミラーからの反射によって第二高調波を基本
波共振器から取り出すことを特徴とする、請求項１記載
の固体レーザの第二高調波発生装置。 - 【請求項４】 該偏光ビームスプリッターをはさんで
該ミラー（Ｂ）と対向するようにミラー（Ｄ）を配置す
ることにより、該偏光ビームスプリッターから該複合共
振器外へ散逸する微少基本波及び第二高調波レーザ光を
該複合共振器に閉じ込めることを特徴とする、請求項１
記載の固体レーザの第二高調波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17045591A JPH04369281A (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 固体レーザの第二高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17045591A JPH04369281A (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 固体レーザの第二高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04369281A true JPH04369281A (ja) | 1992-12-22 |
Family
ID=15905256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17045591A Withdrawn JPH04369281A (ja) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | 固体レーザの第二高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04369281A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1050234C (zh) * | 1996-01-05 | 2000-03-08 | 中国科学院物理研究所 | 复合腔调谐光参量振荡器 |
| US7440477B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-10-21 | Laserfront Technologies, Inc. | Solid-state laser generator |
-
1991
- 1991-06-17 JP JP17045591A patent/JPH04369281A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1050234C (zh) * | 1996-01-05 | 2000-03-08 | 中国科学院物理研究所 | 复合腔调谐光参量振荡器 |
| US7440477B2 (en) | 2004-11-29 | 2008-10-21 | Laserfront Technologies, Inc. | Solid-state laser generator |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |