JPH05100275A

JPH05100275A - 高調波発生装置

Info

Publication number: JPH05100275A
Application number: JP30393191A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Sakurai; 宏巳桜井; Mitsuru Hayashi; みつる林
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】入射基本波に対して高調波が常に平行に出射さ
れ、高調波への変換軸の結晶軸ａ方向の共振器長が従来
の２分の１で、従来と同じ変換効率を得る。【構成】モノリシック型共振器１５を構成する非線形光
学材料１６は、結晶軸ａ方向の長さ３．７ｍｍ、回転対
称な２つの球面の曲率半径が３．９ｍｍのブロックとさ
れている。基本波１７は、非線形光学材料１６中を結晶
軸ａ方向に伝搬するとき、その一部が波長４３０ｎｍの
第２高調波１８に変換される。この第２高調波１８がモ
ノリシック型共振器１５の出射側の球面ミラー２０ｂの
点Ｄから、基本波１７に対して平行に出射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ等の光源
から発せられる基本波をモノリッシク型共振器内で高調
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
増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように
している。

【０００３】そして、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。最近では、装置の小型化及び高
調波への変換効率の向上を図るために、外部共振器型の
ものから、非線形光学材料の内部において基本波を共振
させるモノリシック型のものへとその主流が移行しつつ
ある。

【０００４】図２には、従来の高調波発生装置の一例と
して、モノリシック型共振器を用いた第２高調波発生装
置が示されている。この第２高調波発生装置１は、半導
体レーザ（以下ＬＤとする）２、コリメートレンズ３、
モードマッチングレンズ４及びＫＮｂＯ₃ 結晶等からな
る非線形光学材料５によって構成されている。ＬＤ２
は、例えば波長860nm の基本波６を出射する。非線形光
学材料５の図中左右の２面は、球面状に研磨加工されて
いる。このうち図中左側の面は基本波６の入射面をな
し、この面に基本波６に対して一部透過、第２高調波７
に対して反射の球面ミラー８が形成されている。また、
図中右側の面は第２高調波７の出射面をなし、この面に
基本波６に対して反射、第２高調波７に対して透過の球
面ミラー９が形成されている。更に、非線形光学材料５
の図中下面は、基本波６及び第２高調波７のいずれも反
射する全反射面１０を成している。

【０００５】上記の構成において、ＬＤ２から出射する
波長860nm の基本波６は、コリメートレンズ３により平
行光にされ、モードマッチングレンズ４を通過して、非
線形光学材料５の球面ミラー８のＡ₁ 点から入射する。
この際、Ａ₁ 点に入射した基本波６が非線形材料５の結
晶軸ａと平行に進むように、基本波６を結晶軸ａに対し
て特定の角度θで入射させる。

【０００６】この基本波６は、２つの球面ミラー８、９
と、全反射面１０とで構成されるリング共振器内の点Ａ
₁ 、Ｂ₁ 、Ｃ₁ でリング型に反射して増幅される。そし
て、基本波６は、非線形光学材料５内を結晶軸ａの方向
に通過するとき、その一部が波長430nm の第２高調波７
に変換され、球面ミラー９のＢ₁ 点から出射される。な
お、位相整合条件に適合させて高調波への変換効率を安
定させるため、非線形光学材料５は、ペルチェ素子等に
よる温度制御が行われる。このような高調波発生装置を
用いれば、基本波を効率よく高調波に変換することがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の第２高調波発生装置では、共振器へ入射する基本波
と共振器から出射する高調波が、常に２θだけ光軸が傾
いており、他の装置と組み合わせる場合に直線状の配列
ができず、光軸調整及びアラインメントが複雑になり、
また小型化の障害にもなっていた。さらに、対面する２
曲面（球面ミラー８、９）と１平面からなる反射面（全
反射面１０）による三角状のリング共振であり、全反射
面１０における基本波の入射角が大きいため、反射点Ｃ
₁ での基本波のビーム（円形）投影面が引き伸ばされた
楕円形状になっていた。そのため、反射点Ｃ₁ での基本
波の散乱が大きいという問題点も有していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解消するた
め、本発明の高調波発生装置は、少なくとも対面する２
面を用いて基本波を内部で８の字状にリング共振させる
非線形光学材料を含むモノリシック型共振器を備えた高
調波発生装置であって、前記モノリシック型共振器内に
入射される基本波と、モノリシック型共振器から出射さ
れる高調波の光軸が平行とされていることを特徴とす
る。

【０００９】本発明において、図１の実施例に示すよう
に、対面する２面が回転対称な球面の一部であり、入射
された基本波は、基本波の入射点Ａ、基本波及び高調波
の反射点Ｂ、基本波及び高調波の反射点Ｃ、高調波の出
射点Ｄの４点を前記順路で８の字状にリング共振し、前
記ＡとＣは１球面上に、ＢとＤはもう１つの球面上に存
在するようにするのが、非線形光学材料の加工や光軸合
わせの点で最も好ましい。

【００１０】また、図１において、球面ミラー１９ａ、
１９ｂ、２０ａ、２０ｂをそれぞれ平面とし、上記と同
様に４つの反射点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間をリング共振させて
もよい。この場合、４つの反射点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの存在
する面が平面であるため、球面と違い基本波は非線形光
学材料１６内でビーム径を絞ることができない。したが
って、非線形光学材料１６内に入射される前に基本波
は、ビーム径を十分絞った平行光とされていることが必
要である。

【００１１】さらに図３に示すように、対面する２面以
外の面（図中上下の平面）を用いて、６つの反射点Ａ、
Ｅ、Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｄ間を前記順にリング共振させること
もできる。この場合、高調波への変換軸であるａ軸は、
ＡＥ間、ＢＣ間、ＦＤ間に沿っており、３つの光軸で高
調波への変換が可能となるので、図１の場合に比べてさ
らなる小型化が達成される。しかし、この場合反射点が
増えるので、反射点での損失が増加したり、光軸の調整
作業も繁雑になる。

【００１２】

【作用】従来の三角状のリング共振をするモノリシック
型共振器の場合、出射する高調波はＬＤの基本波の光軸
に対して２θ傾き、かつ、非線形光学材料の形状によっ
てはθがばらつきを持つ。また、この場合共振器内を基
本波が一周する際、高調波への変換軸ａに沿っては一回
しか通過しない。これに対して、本願のように対面する
２曲面間で８の字状にリング共振させる場合、出射する
高調波はＬＤの基本波の光軸に対して常に平行とされ取
り出される。また、この場合には、共振器内を基本波が
一周する際変換軸ａに沿う光路を２回通過するため、第
２高調波への変換長を従来の共振器と等しくすれば、変
換軸ａ方向の共振器長は半分にすることができ小型化が
達成される。

【００１３】

【実施例】図１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。なお、本発明は第２高調
波発生装置に限定されるものではなく、第３高調波発生
装置等にも適用することができる。

【００１４】この第２高調波発生装置１１はレーザ光源
としてのＬＤ１２、コリメートレンズ１３、モードマッ
チングレンズ１４、モノリシック型共振器１５が順次配
列されて構成されている。ＬＤ１２はこの実施例では、
波長860nm、単一縦、単一横モードで、非点収差の少な
い基本波を出射するものが用いられている。なお、光源
としてはＬＤによって励起されたＹＡＧ、ＹＬＦなどの
固体レーザ媒質からのレーザ発振光を用いることもでき
る。コリメートレンズ１３は、ＬＤ１２から出射される
基本波１７を平行なビームにし、モードマッチングレン
ズ１４は、このビームを絞ってモノリシック型共振器１
５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。モノリシック型共振器１５は、この実施例では、非
線形光学材料としてＫＮｂＯ₃ 結晶が用いられている。

【００１５】基本波１７の入射側に位置する一方のモノ
リシック型共振器１５の端面は球面状に形成されてお
り、この面の基本波の入射点Ａ付近（図中左側面上半
分）には、基本波を９２％反射する反射膜が蒸着されて
球面ミラー１９ａとされており、この面の基本波及び高
調波の反射点Ｃ付近（図中左側面下半分）には、基本波
及び第２高調波を９９％以上反射する膜が蒸着されて球
面ミラー１９ｂとされている。

【００１６】また、前記端面に対面し、第２高調波の出
射側に位置する共振器の端面は、同じく球面状に形成さ
れており、この面の基本波及び高調波の反射点Ｂ付近
（図中右側面上半分）には、基本波及び高調波を９９％
以上反射する膜が蒸着されて球面ミラー２０ａとされて
おり、この面の高調波の出射点Ｄ付近（図中右側面下半
分）には、基本波を９９％以上反射し第２高調波を９０
％以上透過する膜が蒸着されて球面ミラー２０ｂとされ
ている。

【００１７】前記対面する２つの球面は、同じ曲率を有
する回転対称な球面の一部とされている。

【００１８】モノリシック型共振器１５を構成する非線
形光学材料１６は、結晶軸ａ方向の長さ3.7mm 、球面の
曲率半径3.9mm のブロックとされている。この第２高調
波発生装置を用い、ＬＤ１２から波長860nmの基本波１
７を出射すると、基本波１７は、コリメートレンズ１３
によって平行なビームとされた後、モードマッチングレ
ンズ１４によって集光されて、球面ミラー１９ａの点Ａ
からモノリシック型共振器１５内に入射する。

【００１９】共振器内に入射した基本波１７は、非線形
光学材料１６中を結晶軸ａに沿って伝搬し、対面する球
面ミラー２０ａの点Ｂで反射され、結晶軸ａに沿って伝
搬し、球面ミラー１９ｂの点Ｃに向い、全反射面１９ｂ
の点Ｃで反射されて球面ミラー２０ｂの点Ｄに向かう。
点Ｄで反射された基本波１７は点Ａに戻り、点Ａで反射
されて再び結晶軸ａに沿って伝搬し、元の光と重なり合
って進行波型の共振がなされる。このように基本波１７
は、モノリシック型共振器１５内においてリング状の共
振経路をとって共振し増幅される。

【００２０】こうして増幅された基本波１７は、非線形
光学材料１６中を結晶軸ａ方向に伝搬するとき、その一
部が波長430nm の第２高調波１８に変換される。この第
２高調波１８がモノリシック型共振器１５の出射側の球
面ミラー２０ｂの点Ｄから基本波１７に対して平行に出
射される。したがって、本発明の高調波発生装置を情報
検出用光源として用いて、光記録媒体の情報読み取り装
置を構成した場合には、記録密度の高い装置を得ること
ができるばかりでなく、共振器長が短くなることから、
装置の小型化を図ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも対面する２面間で８の字状にリング共振させ
るモノリシック型共振器の基本波の入射側及び高調波の
出射側に、各々反射率特性の異なる２種類の膜を形成
し、入射基本波に対して高調波が常に平行に出射され
る。

【００２２】また、基本波が共振器内を一周する際、第
２高調波への変換軸である結晶軸ａに沿う光路を２回通
過することによって、結晶軸ａ方向の共振器長が従来の
２分の１で、従来のモノリシック型共振器と同じ変換効
率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第２高調波発生装置の一実施例を示す
側面図である。

【図２】従来の第２高調波発生装置の一例を示す側面図
である。

【図３】本発明の第２高調波発生装置の他の実施例を示
す側面図である。

【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モードマッチングレンズ１５モノリシック共振器１６非線形光学材料１７基本波１８第２高調波１９ａ球面ミラー（入射側）１９ｂ球面ミラー（入射側）２０ａ球面ミラー（出射側）２０ｂ球面ミラー（出射側）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも対面する２面を用いて基本波を
８の字状にリング共振させる非線形光学材料を含むモノ
リシック型共振器を備えた高調波発生装置であって、前
記モノリシック型共振器内に入射される基本波と、モノ
リシック型共振器から出射される高調波の光軸が平行と
されていることを特徴とする高調波発生装置。
【請求項２】前記対面する２面は回転対称な球面の一部
であり、モノリシック型共振器内に入射された基本波
は、基本波の入射点Ａ、基本波及び高調波の反射点Ｂ、
基本波及び高調波の反射点Ｃ、高調波の出射点Ｄの４点
を前記順路で８の字状にリング共振し、前記ＡとＣは１
球面上に、ＢとＤはもう１つの球面上に存在する請求項
１の高調波発生装置。