JPH05100267A - 光高調波発生装置 - Google Patents
光高調波発生装置Info
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- JPH05100267A JPH05100267A JP25740491A JP25740491A JPH05100267A JP H05100267 A JPH05100267 A JP H05100267A JP 25740491 A JP25740491 A JP 25740491A JP 25740491 A JP25740491 A JP 25740491A JP H05100267 A JPH05100267 A JP H05100267A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非線形光学結晶を用いて、レーザビームの高
次高調波を高効率で変換する。 【構成】 複数の非線形光学結晶１を入射光が多段に通
過する位置に設置し、それぞれの非線形光学結晶１のレ
ーザビーム通過方向の厚さが、順次厚くなる各々の非線
形光学結晶の相対位置が変化しないように固定治具にて
保持し、固定治具をレーザビームに対して外部からの操
作により角度変化させる構成を特徴とする光波長変換装
置。 【効果】 光波長変換素子の高調波の変換効率を増大さ
せるとともに、位相整合角度範囲ならびに位相整合温度
範囲をも増大させる。
次高調波を高効率で変換する。 【構成】 複数の非線形光学結晶１を入射光が多段に通
過する位置に設置し、それぞれの非線形光学結晶１のレ
ーザビーム通過方向の厚さが、順次厚くなる各々の非線
形光学結晶の相対位置が変化しないように固定治具にて
保持し、固定治具をレーザビームに対して外部からの操
作により角度変化させる構成を特徴とする光波長変換装
置。 【効果】 光波長変換素子の高調波の変換効率を増大さ
せるとともに、位相整合角度範囲ならびに位相整合温度
範囲をも増大させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学結晶を用い
て、レーザビームの高次高調波を高効率で変換・発生さ
せる光高調波発生に関するものである。
て、レーザビームの高次高調波を高効率で変換・発生さ
せる光高調波発生に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザビームを高次の高調波に変
換して波長を薄くすることにより、集光度を上げて高密
度の計測，微細加工への応用、さらに、被加工物の吸収
特性に合わせて波長を選択し、加工する方法が行われて
きている。
換して波長を薄くすることにより、集光度を上げて高密
度の計測，微細加工への応用、さらに、被加工物の吸収
特性に合わせて波長を選択し、加工する方法が行われて
きている。
【０００３】以下に従来の非線形光学結晶を用いた光高
調波発生方法について説明する。図７は、従来の単一の
非線形光学結晶を用いた光高調波発生装置の概略構成の
一例を示すものである。図７中、３１，３２および３３
は非線形光学結晶タイプＩで、３４，３５および３６は
それぞれの非線形光学結晶のＺ方向の結晶軸である。結
晶のＺ軸３４，３５，３６をすべて入射レーザビーム３
７に位相整合する角度に設置する。入射レーザビーム３
７は非線形光学結晶３１により一部第二高調波光に変換
されレーザビーム３８になる。レーザビーム３８の第二
高調波光は非線形光学結晶３２を透過し、レーザビーム
３８の基本波光は非線形光学結晶３２を通過する間に第
二高調波光に変換されレーザビーム３９になる。レーザ
ビーム３９の第二高調波光は非線形光学結晶３３を透過
し、レーザビーム３９の基本波光は非線形光学結晶３３
を通過する間に第二高調波光に変換されレーザビーム４
０になる。非線形光学結晶の変換効率は、変換効率が小
さい場合には（数１）により決定される。
調波発生方法について説明する。図７は、従来の単一の
非線形光学結晶を用いた光高調波発生装置の概略構成の
一例を示すものである。図７中、３１，３２および３３
は非線形光学結晶タイプＩで、３４，３５および３６は
それぞれの非線形光学結晶のＺ方向の結晶軸である。結
晶のＺ軸３４，３５，３６をすべて入射レーザビーム３
７に位相整合する角度に設置する。入射レーザビーム３
７は非線形光学結晶３１により一部第二高調波光に変換
されレーザビーム３８になる。レーザビーム３８の第二
高調波光は非線形光学結晶３２を透過し、レーザビーム
３８の基本波光は非線形光学結晶３２を通過する間に第
二高調波光に変換されレーザビーム３９になる。レーザ
ビーム３９の第二高調波光は非線形光学結晶３３を透過
し、レーザビーム３９の基本波光は非線形光学結晶３３
を通過する間に第二高調波光に変換されレーザビーム４
０になる。非線形光学結晶の変換効率は、変換効率が小
さい場合には（数１）により決定される。
【０００４】
【数１】
【０００５】（数１）によれば変換効率は（Ｉ［Ｗ／cm
2］）の２乗に比例するが、非線形光学結晶が厚く変換
効率が大きい（数十％）場合には、変換効率は基本波光
のレーザビーム強度（Ｉ［Ｗ／cm2］）の平方根に比例
する。すなわち基本波光のレーザビーム強度が大きいほ
ど非線形光学結晶による第二高調波光の変換効率が大き
くなる。
2］）の２乗に比例するが、非線形光学結晶が厚く変換
効率が大きい（数十％）場合には、変換効率は基本波光
のレーザビーム強度（Ｉ［Ｗ／cm2］）の平方根に比例
する。すなわち基本波光のレーザビーム強度が大きいほ
ど非線形光学結晶による第二高調波光の変換効率が大き
くなる。
【０００６】従って、図７において、レーザビーム３７
とレーザビーム３８の基本波光のレーザビーム強度を比
較すると非線形光学結晶３１により第二高調波光を発生
した分だけレーザビーム３８の基本波光は小さくなるの
で非線形光学結晶３２における変換効率は小さくなる。
同様に、非線形光学結晶３３の変換効率は非線形光学結
晶３２のそれよりも小さくなる。
とレーザビーム３８の基本波光のレーザビーム強度を比
較すると非線形光学結晶３１により第二高調波光を発生
した分だけレーザビーム３８の基本波光は小さくなるの
で非線形光学結晶３２における変換効率は小さくなる。
同様に、非線形光学結晶３３の変換効率は非線形光学結
晶３２のそれよりも小さくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように同一厚さの非線形光学結晶を用いて高調波発生を
行った場合レーザビームの進行方向の非線形光学結晶の
順番で変換効率が小さくなる。そこで、変換効率を大き
くするために入射レーザビーム３７のレーザビーム強度
を大きくする必要があるが、あるしきい値以上のレーザ
ビーム強度を入射すると、最初にレーザビーム３７が入
射する非線形光学結晶３７に光損傷を与えてしまうた
め、大きな変換効率を得るのが困難であった。
ように同一厚さの非線形光学結晶を用いて高調波発生を
行った場合レーザビームの進行方向の非線形光学結晶の
順番で変換効率が小さくなる。そこで、変換効率を大き
くするために入射レーザビーム３７のレーザビーム強度
を大きくする必要があるが、あるしきい値以上のレーザ
ビーム強度を入射すると、最初にレーザビーム３７が入
射する非線形光学結晶３７に光損傷を与えてしまうた
め、大きな変換効率を得るのが困難であった。
【０００８】本発明は上記問題に鑑み、複数の非線形光
学結晶を用いて、光波長変換素子の高調波の変換効率を
増大させるとともに、位相整合角度範囲ならびに位相整
合温度範囲をも増大させることができる光高調波発生方
法を提供する装置である。
学結晶を用いて、光波長変換素子の高調波の変換効率を
増大させるとともに、位相整合角度範囲ならびに位相整
合温度範囲をも増大させることができる光高調波発生方
法を提供する装置である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の波長変換装置は、複数の非線形光学結晶（光
波長変換素子）を、レーザビームの基本波光がそれぞれ
順次に通過する位置に設置する手段と、それぞれの非線
形光学結晶のレーザビームの通過方向の厚さが、異なる
ことを特徴とする手段を備えた構成にて、高調波を発生
することを特徴とする。
の本発明の波長変換装置は、複数の非線形光学結晶（光
波長変換素子）を、レーザビームの基本波光がそれぞれ
順次に通過する位置に設置する手段と、それぞれの非線
形光学結晶のレーザビームの通過方向の厚さが、異なる
ことを特徴とする手段を備えた構成にて、高調波を発生
することを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明は上記のように構成した装置によって、
光波長変換素子の高調波の変換効率を増大させるととも
に、位相整合角度範囲ならびに位相整合温度範囲をも増
大させることができる。
光波長変換素子の高調波の変換効率を増大させるととも
に、位相整合角度範囲ならびに位相整合温度範囲をも増
大させることができる。
【００１１】
（実施例１）以下、本発明の一実施例における、高調波
発生装置を使用した第二高調波光発生方法について、図
面を参照しながら説明する。
発生装置を使用した第二高調波光発生方法について、図
面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は、非線形光学結晶としてＤＫＤＰ結
晶タイプＩ（クリティカル位相整合）を用いて第二高調
波光の発生を行う場合の構成を示す。第１図において、
１，２および３は非線形光学結晶タイプＩで、４，５お
よび６はそれぞれの非線形光学結晶のＺ方向の結晶軸で
ある。結晶のＺ軸４，５，６をすべて入射レーザビーム
７に位相整合する角度に設置する。入射レーザビーム７
は非線形光学結晶１により一部第二高調波光に変換され
レーザビーム８になる。レーザビーム８の第二高調波光
は非線形光学結晶２を透過し、レーザビーム８の基本波
光は非線形光学結晶２を通過する間に第二高調波光に変
換されレーザビーム９になる。レーザビーム９の第二高
調波光は非線形光学結晶３を透過し、レーザビーム９の
基本波光は非線形光学結晶３を通過する間に第二高調波
光に変換されレーザビーム１０になる。ここで、非線形
光学結晶１の通過方向の厚さが図５における非線形光学
結晶１の通過方向の厚さと等しいものとし、また、非線
形光学結晶２の通過方向の厚さが非線形光学結晶１の通
過方向の厚さより厚く、非線形光学結晶３の通過方向の
厚さが非線形光学結晶２の通過方向の厚さより厚いもの
とする。数式１により、第二高調波光の変換効率は非線
形光学結晶の通過方向の厚さの２乗に比例することがわ
かっている。この構成により、図１における非線形光学
結晶２の変換効率が図７の非線形光学結晶３２よりも大
きくなり、また、図１における非線形光学結晶３の変換
効率が図７の非線形光学結晶３３よりも大きくなり、非
線形光学結晶を通過したあとのレーザビームの基本波光
の減少分を非線形光学結晶の通過方向の厚さを厚くする
ことで、総合の第二高調波光の変換効率を大きくするこ
とができる。
晶タイプＩ（クリティカル位相整合）を用いて第二高調
波光の発生を行う場合の構成を示す。第１図において、
１，２および３は非線形光学結晶タイプＩで、４，５お
よび６はそれぞれの非線形光学結晶のＺ方向の結晶軸で
ある。結晶のＺ軸４，５，６をすべて入射レーザビーム
７に位相整合する角度に設置する。入射レーザビーム７
は非線形光学結晶１により一部第二高調波光に変換され
レーザビーム８になる。レーザビーム８の第二高調波光
は非線形光学結晶２を透過し、レーザビーム８の基本波
光は非線形光学結晶２を通過する間に第二高調波光に変
換されレーザビーム９になる。レーザビーム９の第二高
調波光は非線形光学結晶３を透過し、レーザビーム９の
基本波光は非線形光学結晶３を通過する間に第二高調波
光に変換されレーザビーム１０になる。ここで、非線形
光学結晶１の通過方向の厚さが図５における非線形光学
結晶１の通過方向の厚さと等しいものとし、また、非線
形光学結晶２の通過方向の厚さが非線形光学結晶１の通
過方向の厚さより厚く、非線形光学結晶３の通過方向の
厚さが非線形光学結晶２の通過方向の厚さより厚いもの
とする。数式１により、第二高調波光の変換効率は非線
形光学結晶の通過方向の厚さの２乗に比例することがわ
かっている。この構成により、図１における非線形光学
結晶２の変換効率が図７の非線形光学結晶３２よりも大
きくなり、また、図１における非線形光学結晶３の変換
効率が図７の非線形光学結晶３３よりも大きくなり、非
線形光学結晶を通過したあとのレーザビームの基本波光
の減少分を非線形光学結晶の通過方向の厚さを厚くする
ことで、総合の第二高調波光の変換効率を大きくするこ
とができる。
【００１３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
における、高調波発生装置を使用した第二高調波光発生
方法について、図面を参照しながら説明する。
における、高調波発生装置を使用した第二高調波光発生
方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】図２は、非線形光学結晶としてＤＫＤＰ結
晶タイプ１（クリティカル位相整合）を用いて第二高調
波光の発生を行う場合の構成を示す。図２において、１
１，１２および１３は非線形光学結晶タイプＩで、１
４，１５および１６はそれぞれの非線形光学結晶のＺ方
向の結晶軸である。非線形光学結晶１２のレーザビーム
の通過方向の厚さを非線形光学結晶１１のレーザビーム
の通過方向の厚さの１.２倍、非線形光学結晶１３のレ
ーザビームの通過方向の厚さを非線形光学結晶１１のレ
ーザビームの通過方向の厚さを１.３倍とする。入射レ
ーザビーム１７は非線形光学結晶１１により一部第二高
調波光に変換されレーザビーム１８になる。レーザビー
ム１８の第二高調波光は非線形光学結晶１２を透過し、
レーザビーム１８の基本波光は非線形光学結晶１２を通
過する間に第二高調波光に変換されレーザビーム１９に
なる。レーザビーム１９の第二高調波光は非線形光学結
晶１３を透過し、レーザビーム１９の基本波光は非線形
光学結晶１３を通過する間に第二高調波光に変換されレ
ーザビーム２０になる。
晶タイプ１（クリティカル位相整合）を用いて第二高調
波光の発生を行う場合の構成を示す。図２において、１
１，１２および１３は非線形光学結晶タイプＩで、１
４，１５および１６はそれぞれの非線形光学結晶のＺ方
向の結晶軸である。非線形光学結晶１２のレーザビーム
の通過方向の厚さを非線形光学結晶１１のレーザビーム
の通過方向の厚さの１.２倍、非線形光学結晶１３のレ
ーザビームの通過方向の厚さを非線形光学結晶１１のレ
ーザビームの通過方向の厚さを１.３倍とする。入射レ
ーザビーム１７は非線形光学結晶１１により一部第二高
調波光に変換されレーザビーム１８になる。レーザビー
ム１８の第二高調波光は非線形光学結晶１２を透過し、
レーザビーム１８の基本波光は非線形光学結晶１２を通
過する間に第二高調波光に変換されレーザビーム１９に
なる。レーザビーム１９の第二高調波光は非線形光学結
晶１３を透過し、レーザビーム１９の基本波光は非線形
光学結晶１３を通過する間に第二高調波光に変換されレ
ーザビーム２０になる。
【００１５】図３は、一定の温度での非線形光学結晶１
１に入射するレーザビームの角度に対する第二高調波光
の変換効率を示したもの、つまり位相整合角度範囲を示
したものである。図３において、横軸は非線形光学結晶
１１に入射するレーザビーム１７の角度を示し、縦軸は
第二高調波光の変換効率を示したものである。図２にお
いての最大変換効率は２５％で、最大変換効率になる角
度が位相整合角度（縦実線２１で示す）であり、位相整
合角度２１より角度がずれるに従って変換効率は減少す
る。なお、最大変換効率の半分の効率（１２.５％）の
横実線２２と変換効率の曲線との交点をＡおよびＢとす
る場合、Ａ−Ｂ間の角度範囲を位相整合角度の半値全幅
と一般に定義されている。
１に入射するレーザビームの角度に対する第二高調波光
の変換効率を示したもの、つまり位相整合角度範囲を示
したものである。図３において、横軸は非線形光学結晶
１１に入射するレーザビーム１７の角度を示し、縦軸は
第二高調波光の変換効率を示したものである。図２にお
いての最大変換効率は２５％で、最大変換効率になる角
度が位相整合角度（縦実線２１で示す）であり、位相整
合角度２１より角度がずれるに従って変換効率は減少す
る。なお、最大変換効率の半分の効率（１２.５％）の
横実線２２と変換効率の曲線との交点をＡおよびＢとす
る場合、Ａ−Ｂ間の角度範囲を位相整合角度の半値全幅
と一般に定義されている。
【００１６】さらに、非線形光学結晶に入射するレーザ
ビームの角度を位相整合角度に合わせて一定とした場合
の、温度変化に対する第二高調波光の変換効率を示した
もの、つまり位相整合温度範囲についても、図２のよう
な曲線を描く（但し、この場合、横軸の単位は温度とな
る）。
ビームの角度を位相整合角度に合わせて一定とした場合
の、温度変化に対する第二高調波光の変換効率を示した
もの、つまり位相整合温度範囲についても、図２のよう
な曲線を描く（但し、この場合、横軸の単位は温度とな
る）。
【００１７】ここで、これら３つの結晶に対して入射レ
ーザビーム１７の角度が変化した場合の、角度変化に対
する総合変換効率（レーザビーム１７の入力に対するレ
ーザビーム２０の第二高調波光出力の割合）を図４
（ａ）に示す。
ーザビーム１７の角度が変化した場合の、角度変化に対
する総合変換効率（レーザビーム１７の入力に対するレ
ーザビーム２０の第二高調波光出力の割合）を図４
（ａ）に示す。
【００１８】これに対して、結晶のＺ軸５は結晶軸４に
対して位相整合角度の半値全幅の０.３５倍の角度だけ
ずらした位置に設置したものとし、結晶のＺ軸６は結晶
のＺ軸５に対して同方向に半値全幅の０.６倍ずらした
ものとした場合の、これら３つの結晶に対して入射レー
ザビーム１７の角度が変化した場合の、角度変化に対す
る総合変換効率（レーザビーム２の入力に対するレーザ
ビーム２０の第二高調波光出力の割合）を図４（ｂ）に
示す。
対して位相整合角度の半値全幅の０.３５倍の角度だけ
ずらした位置に設置したものとし、結晶のＺ軸６は結晶
のＺ軸５に対して同方向に半値全幅の０.６倍ずらした
ものとした場合の、これら３つの結晶に対して入射レー
ザビーム１７の角度が変化した場合の、角度変化に対す
る総合変換効率（レーザビーム２の入力に対するレーザ
ビーム２０の第二高調波光出力の割合）を図４（ｂ）に
示す。
【００１９】なお、この場合も非線形光学結晶１２のレ
ーザビームの通過方向の厚さを非線形光学結晶１１のレ
ーザビームの通過方向の厚さの１.２倍、非線形光学結
晶１３のレーザビームの通過方向の厚さを非線形光学結
晶１１のレーザビームの通過方向の厚さの１.３倍と
し、結晶の位相整合角度範囲が通過方向の厚さを厚さの
平方根に反比例して狭くなることも考慮している。図４
（ａ）と図４（ｂ）とを比較してわかるように、それぞ
れの非線形光学結晶を通過後の基本波光が小さくなる代
わりに、次に通過する非線形光学結晶の結晶軸をずらす
ことにより、第二高調波光の総合変換効率が大きくなる
ことがわかる。
ーザビームの通過方向の厚さを非線形光学結晶１１のレ
ーザビームの通過方向の厚さの１.２倍、非線形光学結
晶１３のレーザビームの通過方向の厚さを非線形光学結
晶１１のレーザビームの通過方向の厚さの１.３倍と
し、結晶の位相整合角度範囲が通過方向の厚さを厚さの
平方根に反比例して狭くなることも考慮している。図４
（ａ）と図４（ｂ）とを比較してわかるように、それぞ
れの非線形光学結晶を通過後の基本波光が小さくなる代
わりに、次に通過する非線形光学結晶の結晶軸をずらす
ことにより、第二高調波光の総合変換効率が大きくなる
ことがわかる。
【００２０】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
における、高調波発生装置を使用した第二高調波光発生
方法について、図面を参照しながら説明する。
における、高調波発生装置を使用した第二高調波光発生
方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】図５は、本発明の第２の実施例２における
非線形光学結晶１１，１２および１３を、入射レーザビ
ーム１７に対する相対位置が変化しないように固定治具
２３にて保持したものである。さらに、固定治具は入射
レーザビーム１７に対して外部からの操作により角度変
化させる構造となっている。実施例２においては、非線
形光学結晶１１，１２および１３を固定しレーザビーム
１７の非線形光学結晶１に対する入射角度を変化させた
場合の、位相整合する角度の範囲ならびに位相整合する
温度の範囲を広くできることを証明した。本実施例３に
おいては、入射レーザビーム２の方向を一定とし固定治
具２３のレーザビーム２に対する角度を変化させる構造
により、実施例１の図４（ａ）および（ｂ）に示すグラ
フと同様の効果が生まれる。
非線形光学結晶１１，１２および１３を、入射レーザビ
ーム１７に対する相対位置が変化しないように固定治具
２３にて保持したものである。さらに、固定治具は入射
レーザビーム１７に対して外部からの操作により角度変
化させる構造となっている。実施例２においては、非線
形光学結晶１１，１２および１３を固定しレーザビーム
１７の非線形光学結晶１に対する入射角度を変化させた
場合の、位相整合する角度の範囲ならびに位相整合する
温度の範囲を広くできることを証明した。本実施例３に
おいては、入射レーザビーム２の方向を一定とし固定治
具２３のレーザビーム２に対する角度を変化させる構造
により、実施例１の図４（ａ）および（ｂ）に示すグラ
フと同様の効果が生まれる。
【００２２】この構成によると、複数の非線形光学結晶
の結晶軸を所定の角度だけあらかじめずらした状態で固
定治具に相対位置が変化しないように設置しておくこと
により、レーザビームの第二高調波を発生するに当た
り、固定治具の調整のみで変換効率を調節できるため、
変換効率の制御が簡単になる。
の結晶軸を所定の角度だけあらかじめずらした状態で固
定治具に相対位置が変化しないように設置しておくこと
により、レーザビームの第二高調波を発生するに当た
り、固定治具の調整のみで変換効率を調節できるため、
変換効率の制御が簡単になる。
【００２３】また、非線形光学結晶の結晶軸の角度のず
れは数ｍrad〜数十ｍradと小さいが、結晶の加工精度で
調節できうる値である。
れは数ｍrad〜数十ｍradと小さいが、結晶の加工精度で
調節できうる値である。
【００２４】また、各非線形光学結晶が固定治具に対し
て移動しないものとしたが、固定治具に対して移動量を
調節し固定できるものでも良い。
て移動しないものとしたが、固定治具に対して移動量を
調節し固定できるものでも良い。
【００２５】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
における高調波発生装置を使用した第二高調波光発生方
法について、図面を参照しながら説明する。
における高調波発生装置を使用した第二高調波光発生方
法について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】図６は、本発明の第４の実施例４におけ
る、固定治具２３に改良を加えた固定治具２４に固定さ
れた非線形光学結晶１１，１２および１３の周囲に温度
制御をした媒体（液体もしくは気体）２５を流すことに
より、非線形光学結晶の温度を制御する構成を示したも
のである。図７において、２６および２７は基本波光お
よび第二高調波光に対して透明かつ反射防止膜を施した
窓である。図６において、入射レーザビーム１７が非線
形光学結晶１１を通過した後、再び非線形光学結晶１２
に入射するが、非線形光学結晶１２は位相整合の結晶軸
１５を非線形光学結晶１１の結晶軸１４に対して、位相
整合角度の半値全幅以下の角度だけずらした位置に設置
しており、同様に非線形光学結晶１３結晶軸１６は結晶
軸１５に対して、位相整合角度の半値全幅以下の角度だ
けずらした位置に設置している。窓２６および窓２７は
固定治具２４に固定され、接続部は媒体２５が漏れるこ
とのないように密着させており、レーザビーム１７の入
射側より窓２６，非線形光学結晶１１，非線形光学結晶
１２，非線形光学結晶１３，窓２７の順に並びそれぞれ
の間に温度制御した媒体が流れるように隙間が設けてあ
る。媒体は、加熱・冷却装置２８により温度制御され、
固定治具２４の内部と循環できるように配管２９，３０
にて接続されている。一定温度に保たれた媒体を非線形
光学結晶１１，１２および１３の周囲に絶えず流すこと
により、非線形光学結晶の温度を一定にさせることがで
き、安定な第二高調波光の変換効率が得られる。
る、固定治具２３に改良を加えた固定治具２４に固定さ
れた非線形光学結晶１１，１２および１３の周囲に温度
制御をした媒体（液体もしくは気体）２５を流すことに
より、非線形光学結晶の温度を制御する構成を示したも
のである。図７において、２６および２７は基本波光お
よび第二高調波光に対して透明かつ反射防止膜を施した
窓である。図６において、入射レーザビーム１７が非線
形光学結晶１１を通過した後、再び非線形光学結晶１２
に入射するが、非線形光学結晶１２は位相整合の結晶軸
１５を非線形光学結晶１１の結晶軸１４に対して、位相
整合角度の半値全幅以下の角度だけずらした位置に設置
しており、同様に非線形光学結晶１３結晶軸１６は結晶
軸１５に対して、位相整合角度の半値全幅以下の角度だ
けずらした位置に設置している。窓２６および窓２７は
固定治具２４に固定され、接続部は媒体２５が漏れるこ
とのないように密着させており、レーザビーム１７の入
射側より窓２６，非線形光学結晶１１，非線形光学結晶
１２，非線形光学結晶１３，窓２７の順に並びそれぞれ
の間に温度制御した媒体が流れるように隙間が設けてあ
る。媒体は、加熱・冷却装置２８により温度制御され、
固定治具２４の内部と循環できるように配管２９，３０
にて接続されている。一定温度に保たれた媒体を非線形
光学結晶１１，１２および１３の周囲に絶えず流すこと
により、非線形光学結晶の温度を一定にさせることがで
き、安定な第二高調波光の変換効率が得られる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上記のように構成した装置によ
って、光波長変換素子通過後の出射レーザビーム中の第
二高調波光に変換されなかった基本波光を再度同一の光
波長変換素子に通過させて第二高調波光に変換するた
め、入射レーザビームのエネルギーに対する第二高調波
光の変換効率を大きくすることができ、さらに、位相整
合する角度範囲ならびに温度範囲を広くすることによ
り、安定な変換効率を維持できる。
って、光波長変換素子通過後の出射レーザビーム中の第
二高調波光に変換されなかった基本波光を再度同一の光
波長変換素子に通過させて第二高調波光に変換するた
め、入射レーザビームのエネルギーに対する第二高調波
光の変換効率を大きくすることができ、さらに、位相整
合する角度範囲ならびに温度範囲を広くすることによ
り、安定な変換効率を維持できる。
【００２８】また、実施例１〜４において、非線形光学
結晶としてタイプＩ（クリティカル位相整合）を使用し
たが、非線形光学結晶としてＤＫＤＰ結晶タイプII（ノ
ンクリティカル位相整合）を使用しても同様の効果が得
られる。
結晶としてタイプＩ（クリティカル位相整合）を使用し
たが、非線形光学結晶としてＤＫＤＰ結晶タイプII（ノ
ンクリティカル位相整合）を使用しても同様の効果が得
られる。
【図１】本発明における、非線形光学結晶３個を用いて
非線形光学結晶のレーザビームの通過方向の厚さが、レ
ーザビームの通過する順に厚くなる場合の構成図
非線形光学結晶のレーザビームの通過方向の厚さが、レ
ーザビームの通過する順に厚くなる場合の構成図
【図２】本発明の実施例における、３つの非線形光学結
晶の結晶軸どおしを平行に設置した、もしくは、位相整
合角度の半値全幅以下だけずらして設置した場合の構成
図
晶の結晶軸どおしを平行に設置した、もしくは、位相整
合角度の半値全幅以下だけずらして設置した場合の構成
図
【図３】本発明の実施例１〜５もしくは従来の実施例に
おける、単一の非線形光学結晶の位相整合角度範囲のグ
ラフ
おける、単一の非線形光学結晶の位相整合角度範囲のグ
ラフ
【図４】（ａ）は本発明の実施例における、３つの非線
形光学結晶の結晶軸どおしを平行に設置した場合の位相
整合角度範囲のグラフ （ｂ）は本発明の実施例における、それぞれ３つの非線
形光学結晶の結晶軸どおしを位相整合角度の半値全幅以
下だけずらした場合の位相整合角度範囲のグラフ
形光学結晶の結晶軸どおしを平行に設置した場合の位相
整合角度範囲のグラフ （ｂ）は本発明の実施例における、それぞれ３つの非線
形光学結晶の結晶軸どおしを位相整合角度の半値全幅以
下だけずらした場合の位相整合角度範囲のグラフ
【図５】本発明における非線形光学結晶２個を固定治具
にて保持し、固定治具をレーザビームに対して外部から
の操作により角度変化させる場合の構成図
にて保持し、固定治具をレーザビームに対して外部から
の操作により角度変化させる場合の構成図
【図６】本発明における非線形光学結晶２個を固定治具
にて保持し、非線形光学結晶の周囲に温度制御をした媒
体を流すことにより、非線形光学結晶の温度を制御する
場合の構成図
にて保持し、非線形光学結晶の周囲に温度制御をした媒
体を流すことにより、非線形光学結晶の温度を制御する
場合の構成図
【図７】非線形光学結晶３個を用いて非線形光学結晶の
レーザビームの通過方向の厚さがすべて等しい場合の従
来例の構成図
レーザビームの通過方向の厚さがすべて等しい場合の従
来例の構成図
１ 非線形光学結晶 ２ 非線形光学結晶 ３ 非線形光学結晶 ４ 非線形光学結晶１のＺ軸 ５ 非線形光学結晶２のＺ軸 ６ 非線形光学結晶３のＺ軸 ７ レーザビーム（基本波光） ８ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） ９ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） １０ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） １１ 非線形光学結晶 １２ 非線形光学結晶 １３ 非線形光学結晶 １４ 非線形光学結晶１１のＺ軸 １５ 非線形光学結晶１２のＺ軸 １６ 非線形光学結晶１３のＺ軸 １７ レーザビーム（基本波光） １８ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） １９ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） ２０ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） ２１ 位相整合角度 ２２ 位相整合角度の半値全幅 ２３ 非線形光学結晶の固定治具 ２４ 非線形光学結晶の固定治具 ２５ 媒体（液体もしくは気体） ２６ 窓 ２７ 窓 ２８ 加熱・冷却装置 ２９ 配管 ３０ 配管 ３１ 非線形光学結晶 ３２ 非線形光学結晶 ３３ 非線形光学結晶 ３４ 非線形光学結晶３１のＺ軸 ３５ 非線形光学結晶３２のＺ軸 ３６ 非線形光学結晶３３のＺ軸 ３７ レーザビーム（基本波光） ３８ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） ３９ レーザビーム（基本波光と第二高調波光） ４０ レーザビーム（基本波光と第二高調波光）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植杉 雄二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の非線形光学結晶（光波長変換素
子）を、レーザビームの基本波光がそれぞれ順次に通過
する位置に設置する手段と、それぞれの非線形光学結晶
のレーザビームの通過方向の厚さが、順次厚くなること
を特徴とする手段を備えた光高調波発生装置。 - 【請求項２】 複数の非線形光学結晶のそれぞれの結晶
方位軸どおしが、位相整合角度の半値全幅以下の角度だ
けずらした位置に設置する構成を特徴とする請求項１記
載の光高調波発生装置。 - 【請求項３】 複数の非線形光学結晶の結晶軸の相対位
置が変化しないように固定治具にて保持し、固定治具を
レーザビームに対して外部からの操作により角度変化さ
せる構成を特徴とする請求項１または２記載の光高調波
発生装置。 - 【請求項４】 複数の非線形光学結晶の周囲に温度制御
をした媒体を流すことにより、非線形光学結晶の温度を
制御する構成を特徴とする請求項３記載の光高調波発生
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25740491A JPH05100267A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25740491A JPH05100267A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100267A true JPH05100267A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17305910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25740491A Pending JPH05100267A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 光高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05100267A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001079929A1 (fr) * | 2000-04-19 | 2001-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Convertisseur de longueur d'onde de laser |
| JP2007140564A (ja) * | 2007-02-23 | 2007-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置 |
| US7511879B2 (en) | 2007-06-12 | 2009-03-31 | Seiko Epson Corporation | Light source device and projector |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP25740491A patent/JPH05100267A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001079929A1 (fr) * | 2000-04-19 | 2001-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Convertisseur de longueur d'onde de laser |
| US6744547B2 (en) | 2000-04-19 | 2004-06-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Laser wavelength converter |
| JP2007140564A (ja) * | 2007-02-23 | 2007-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置 |
| US7511879B2 (en) | 2007-06-12 | 2009-03-31 | Seiko Epson Corporation | Light source device and projector |
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