JPH04506130A - 周波数２倍化レーザ - Google Patents

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】 周波数２倍化レーザ 本発明は請求項１の前提部分に記載のレーザに関する。

多くの興味あるレーザは、波長が多くの用途に有用でないか、あるいはあまり適 していないレーザ光を発生する。特に光学的用途には、可視レーザ光が必要とさ れる。例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザは波長１０６４ｎｒｎのレーザ放射を発生す る。従って、このレーザ光を周波数の２倍化により可視レーザに変換することが 試みられてきた。

レーザ光の周波数２倍化を如何に達成するかについて、多くの提案が知られてい る。例えば、共振器の内側または外側の非線形結晶が使用されている。レーザ光 はこの結晶内に結合され、結晶の出力部において、２倍の周波数を有するレーザ 放射光線を得る。しかしながら、この２倍周波数の光の強さは元のレーザ周波数 を有する光の強さに対して比較的低い比を有しており、この比は結晶に入射する 基本波長のレーザ光の強さに依存する。

この点を考慮して、現在までのところ、強度のかなりの集中がある箇所に、非線 形結晶を配置することが一貫して試みられてきた。例えば、ＤＥ−Ｏ３第３６４ ３６４８号は、共振器において最適光ビームの成形を達成するために、非線形結 晶の近くに配置された出力ミラーに部分的にミラーコーティングされた凹面を設 けることを提案している。この凹形鏡面は放射光の集束を達成しようとするもの である。

周波数２倍化レーザについての事実上すべての提案では、出力ミラーは非線形結 晶の近傍の凹形ミラーとして設計されている。

それにもかかわらず、周波数２倍化光の歩留りは比較的低い。

連続波モードでは、特に重大な影響を有する強さの変動がある。

高い強さのピークが観測され得る。

このような強さの変動の原因およびこれらの変動を如何に無くすかについての多 くの理論的および実用的な研究がある。

しかしながら、強さの変動を無くすだめのこれらの試みは、現在までのところ全 く、あるいは少なくとも部分的にも決定的な成功を収めていない。

本発明は、高い効率を有するが、周波数２倍化放射においてほんの僅な強度の変 動を示す初めに述べた種類のレーザについての問題に基づいている。

この問題は請求項１に記載の発明により解決される。この発明は、基本的には、 ２つの択一の可能性を含む。第１に、偏光子の助けにより共振器において基本波 の明確な偏光を固定することが必須であると見なされる。これが安定な動作の前 提条件であるからである。偏光子は非線形結晶とレーザ媒体との間に配置されて いる。

本発明の第１実施例では、出力ミラーは平面ミラーまたは略平面のミラーとして 設計されている。かくして、本発明は当業界でこれまで事実上の必須と見なされ てきた凹形出力ミラーから明らかにはずれている。凹形出力ミラーの焦点の領域 に非線形結晶を配置することが事実上必須であると見なされていたが、本発明の レーザの設計は、非線形結晶の中心における最大の光の強度無しで済ますことが できる。しかしながら、これは、非線形結晶内における光線の望ましくない偏移 の回避に起因した利得により補償される以上である。以下に、これについてより 詳細に説明する。

非線形結晶内に入射する光は、一般に、周知のように、互いに直角に偏光される 異常光線に分割される。−軸結晶の特別な場合においては、これらの異常光線は 周知の常および異常光線成分である。ここで扱うＩＩ型同周波数２倍化は、２つ の光線の強さは略等しい。何故なら、結晶の前方の偏光子は光を２つの偏光方向 と４５°の角度をなすある方向に偏光するからである。これらの両光線は異なる 演算法則に従い、互いに対して漢方向に偏向され、ずれた配置で結晶から射出す る。これらの光線が凹形ミラーに当たると、両光線のうちの一方のみが反射され て元に戻るが、他方の光線は側部へそれてかなりの有用な放射容量が損失される 。出力ミラーとして平面ミラーを用いた本発明の手段は、凹形ミラーの使用とは 対照的に、ビーム強さの損失を防ぐ。

しかしながら、本発明の手段は他の集束手段の使用を除外するわけではない。例 えば、従来技術に従って、レーザ媒体の前方の第１ミラーを共振器に対して凹形 ミラーとして形成することができる。

任意の湾曲出力ミラーを設けることができるが、出力ミラーとしての平面ミラー の可能性を明確に含む本発明の別の実施例においては、２つの非線形結晶を互い に対して前後に配置し、これらの結晶を２次光軸のまわりに９０°ずらずことに より上記の光線の偏移を回避することができる。この手段によれば、結晶内に異 なって延びる成分光線に起因して第１結晶内に起こる光線の偏移を第２結晶が補 償する。

異常光線が光軸から横方向に射出するのを防ぐことにより、損失を事実上無くし 、また高次の横モードにおける発振の原因を回避する。

本発明は、基本的に、事実上あらゆる種類のレーザに使用することができるが、 特に固体レーザとの共用に適している。さらに、好ましくは、レーザダイオード またはレーザダイオード分野が励起光源として使用される。

単一周波数、すなわち、基本レーザ周波数の２倍に相当する周波数を有するレー ザ光を、可能なら有用な周波数２倍化放射として利用し得るためには、共振器の 出力ミラーは、基本レーザ周波数に対してよりも周波数２倍化放射に対しての方 が高い透過性を有するべきである。理想的には、出力ミラーはレーザの基本周波 数に対しては事実上不透過性であるべきである。

図面を参照して、本発明のいくつかの実施例を以下により詳細に説明する。

第１図は周波数２倍化レーザの概略側面図を示している。

第２図は周波数２倍化要素としての非線形結晶の別の実施例の概略図を示してい る。

励起手段１が光３をレーザダイオード２を経てレンズ４に供給する。レンズ４は 励起光として作用する光３を共振器Ｒ内に結合する。

この共振器は、第１図の左側において凹形ミラー５によって限定されている。こ の凹形ミラー５の後には、図示の順序で、レーザ媒体と、偏光子として機能する ブルースター板７と、非線形結晶８どしてのＫＴＰと、任意のλ／４板１０と、 平面鏡面１１がレーザ空間に面し、出力ミラーとして機能する平面ミラー９とが 設けられている。

励起された光３はレーザ媒体６において周波数ｆ１のレーザ放射を生じさせる。

この光はブルースター板７により偏光され、直線状に偏光された光はＫＴＰに入 射し、そこで光線は２つの異常光線成分に分割される。ＫＴＰ８の他方の側に射 出した光は２ｘｆｌの周波数を有している。この周波数２倍化レーザ光は出力ミ ラー９を経て出力され、第１図の右側に射出する。

レーザ媒体６はドープされた結晶、例えばＡＮｄ　：ＹＡＧである。非線形結晶 はここではＫＴＰである。しかしながら、その代わりに、他の公知な非線形結晶 、例えば、ＫＴＡ、ＫＤＰ、ＢＢＯ，ＬｉＮＢＯｓ　、ＫＮｂＯ３、ＢａＮａＮ ｂＯ３、ＬｉＴＯｌなども使用することができる。

変更実施例においては、第１図に示すＫＴＰ８の代わりに、第２図に示す２つの 非線形結晶８ａ、８ｂを使用することができ、これらの結晶はレーザ光の２次光 軸に対して９０°ずれている。かくして、個々の結晶８ａ、８ｂ○偏移は、レー ザビームが通る一方向について個々の矢印で示すように互いに補償する。この実 施例では、出力ミラー９は好ましくは同様に平面ミラーとして設計されているが 、公知のように凹形ミラーとして設計することもできる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．励起された光の源（１、２）、および、第１ミラー（５）と、レーザ媒体（ ６）と、偏光子（７）と、ＩＩ型周波数２倍化のための少なくとも１つの非線形 結晶（８、８ａ、８ｂ）と、出力ミラーとして機能する第２ミラー（９）とを備 えた共振器を有するレーザにおいて、第２ミラー（９）は、好ましくは平面ミラ ーとして設計されて、極めて大きい曲率半径を持つ凹形鏡面（１１）を有してお り、および／または２つの非線形結晶（８ａ、８ｂ）を設け、これらの結晶は２ 次光軸に対して９０°ずれていることを特徴とするレーザ。
2. ２．請求項１記載のレーザにおいて、レーザ媒体（６）は固体であり、特に、ド ープされた結晶であることを特徴とするレーザ。
3. ３．請求項１または２記載のレーザにおいて、平面ミラー（９）はレーザ媒体（ ６）から離れた方に面している非線形結晶（８）の表面上に設けられていること を特徴とするレーザ。
4. ４．請求項３記載のレーザにおいて、平面ミラー（９）は非線形結晶上に形成さ れたミラー被覆であり、および／または第１ミラーはレーザ媒体（６）の一方の 側のミラー被覆として設計されていることを特徴とするレーザ。
5. ５．請求項１乃至４のいずれかに記載のレーザにおいて、励起された光の源（１ 、２）は１つまたはそれ以上のレーザダイオード（２）を有することを特徴とす るレーザ。
6. ６．請求項１乃至５のいずれかに記載のレーザにおいて、共振器（Ｒ）の出力ミ ラー（９）は、レーザ周波数に対してよりも周波数２倍化放射に対しての方が高 い透過性を有することを特徴するレーザ。