JPH05100276A - コヒーレント光放射を発生させるための方法及び装置 - Google Patents
コヒーレント光放射を発生させるための方法及び装置Info
- Publication number
- JPH05100276A JPH05100276A JP3337801A JP33780191A JPH05100276A JP H05100276 A JPH05100276 A JP H05100276A JP 3337801 A JP3337801 A JP 3337801A JP 33780191 A JP33780191 A JP 33780191A JP H05100276 A JPH05100276 A JP H05100276A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- refractive index
- frequency
- light radiation
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 title claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 100
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 42
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 229910003334 KNbO3 Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QLNWXBAGRTUKKI-UHFFFAOYSA-N metacetamol Chemical compound CC(=O)NC1=CC=CC(O)=C1 QLNWXBAGRTUKKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
- G02F1/392—Parametric amplification
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波長を有する
放射２０と信号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６
μｍの範囲の波長を有する放射２２とを発生させ、上記
放射２０、２２を所定の方向に伝送し、配向軸２４と屈
折率（配向軸２４に対する結晶１２の方向の関数）とを
有し化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる上記結晶
１２を配向し、上記放射２０、２２を結晶１２内で相互
作用させて、約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲の波長
のアイドラー周波数ωi （ωi ＝ωp −ωs ）を有する
コヒーレント光放射３０を発生させる方法及び装置。 【効果】ＫＮb Ｏ3 を利用して、１μｍ近傍の光源から
１．４μｍ〜４．６μｍの近及び中赤外線を発生するパ
ラメトリック源を提供することができ、さらに、パラメ
トリック発生の効率が改善される。
放射２０と信号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６
μｍの範囲の波長を有する放射２２とを発生させ、上記
放射２０、２２を所定の方向に伝送し、配向軸２４と屈
折率（配向軸２４に対する結晶１２の方向の関数）とを
有し化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる上記結晶
１２を配向し、上記放射２０、２２を結晶１２内で相互
作用させて、約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲の波長
のアイドラー周波数ωi （ωi ＝ωp −ωs ）を有する
コヒーレント光放射３０を発生させる方法及び装置。 【効果】ＫＮb Ｏ3 を利用して、１μｍ近傍の光源から
１．４μｍ〜４．６μｍの近及び中赤外線を発生するパ
ラメトリック源を提供することができ、さらに、パラメ
トリック発生の効率が改善される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁エネルギのパラメ
トリック発生に関し、特に、ＫＮb Ｏ3 結晶内において
波長が１μｍ近傍の電磁波を１．４μｍ〜４．６μｍの
波長範囲の電磁波にパラメトリック変換する方法及び装
置に関する。
トリック発生に関し、特に、ＫＮb Ｏ3 結晶内において
波長が１μｍ近傍の電磁波を１．４μｍ〜４．６μｍの
波長範囲の電磁波にパラメトリック変換する方法及び装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】３つの電磁波の相互作用過程による誘導
２次非線形性を利用した、光学結晶内における、ある周
波数から他の周波数への光の変換については、ビエライ
ン（Bierlein）及びギア（Gier）の米国特許３，９４
９，３２３に記載されている。簡単にいうと、媒質（た
とえば結晶）内での誘導分極の２次非線形項を利用した
ある周波数から他の周波数への光の変換は、周波数の和
及び差のミキシング現象を生じる。これは、電磁場と媒
質との間にエネルギの交換がないとした場合の媒質作用
過程である。また、この過程において、エネルギ保存則
から、ポンプ周波数をωp 、信号周波数をωs 、そして
アイドラー周波数をωi としたときに、ωp ＝ωs ＋ω
i という式が成り立つことが要求される。
２次非線形性を利用した、光学結晶内における、ある周
波数から他の周波数への光の変換については、ビエライ
ン（Bierlein）及びギア（Gier）の米国特許３，９４
９，３２３に記載されている。簡単にいうと、媒質（た
とえば結晶）内での誘導分極の２次非線形項を利用した
ある周波数から他の周波数への光の変換は、周波数の和
及び差のミキシング現象を生じる。これは、電磁場と媒
質との間にエネルギの交換がないとした場合の媒質作用
過程である。また、この過程において、エネルギ保存則
から、ポンプ周波数をωp 、信号周波数をωs 、そして
アイドラー周波数をωi としたときに、ωp ＝ωs ＋ω
i という式が成り立つことが要求される。
【０００３】さらに、このエネルギ変換が起こるときに
は、モメンタム（運動量）すなわち相互作用する電磁場
の位相速度が、媒質内を伝播している間、整合していな
ければならないという条件も要求される。この位相整合
の要求は、各電磁波のｋベクトル（波数ベクトル）を用
いて定義されるものであり、△ｋ＝ｋp −ｋs −ｋi と
したときに（ここで、ｋはωｎ（ω）／ｃで定義され、
△ｋは位相整合の測度であり、ｎ（ω）は周波数ωの電
磁波に対する媒質の屈折率、ｃは光速度を表す）、△ｋ
＝０であれば、位相整合が実現し、変換効率が最大とな
る。この条件は、非線形結晶においては、電磁波に対す
る屈折率が位相整合を満たすような角度に結晶を回転さ
せることにより、一般的には、実現される。
は、モメンタム（運動量）すなわち相互作用する電磁場
の位相速度が、媒質内を伝播している間、整合していな
ければならないという条件も要求される。この位相整合
の要求は、各電磁波のｋベクトル（波数ベクトル）を用
いて定義されるものであり、△ｋ＝ｋp −ｋs −ｋi と
したときに（ここで、ｋはωｎ（ω）／ｃで定義され、
△ｋは位相整合の測度であり、ｎ（ω）は周波数ωの電
磁波に対する媒質の屈折率、ｃは光速度を表す）、△ｋ
＝０であれば、位相整合が実現し、変換効率が最大とな
る。この条件は、非線形結晶においては、電磁波に対す
る屈折率が位相整合を満たすような角度に結晶を回転さ
せることにより、一般的には、実現される。
【０００４】上に述べた、位相整合の△ｋ＝０という条
件は、複屈折の生じる結晶においてのみ満たされる。等
方媒質内においては、屈折率ｎ（ω）は、光波の伝播方
向及び偏光の向きに対して独立であるが、電磁波の周波
数の関数となっている。このような媒質内においては、
屈折率はωとともに増加するため、上記したようなエネ
ルギ制約のある実際のωp 、ωs 及びωi を位相整合さ
せることは不可能である。異方（複屈折）媒質内におい
ても屈折率はωとともに増加するという等方媒質と同様
の傾向を示すが、このような媒質内においては、屈折率
ｎ（ω）は、伝播方向及び電磁波の偏光の関数でもあ
る。複屈折媒質内での、ある周波数ωにおける電磁波の
２つの偏光状態は、常光線及び異常光線と呼ばれ、それ
ぞれ、ｎo（ω）、ｎe （ω）という屈折率を有してい
る。ｎo （ω）及びｎe （ω）は、共に、結晶主軸（結
晶主光学軸、すなわち主軸）に対する伝播方向の関数で
もあるから、極座標の変数θ、φを用いて、ｎo （ω，
θ，φ）、ｎe （ω，θ，φ）という形で完全に特定さ
れる。
件は、複屈折の生じる結晶においてのみ満たされる。等
方媒質内においては、屈折率ｎ（ω）は、光波の伝播方
向及び偏光の向きに対して独立であるが、電磁波の周波
数の関数となっている。このような媒質内においては、
屈折率はωとともに増加するため、上記したようなエネ
ルギ制約のある実際のωp 、ωs 及びωi を位相整合さ
せることは不可能である。異方（複屈折）媒質内におい
ても屈折率はωとともに増加するという等方媒質と同様
の傾向を示すが、このような媒質内においては、屈折率
ｎ（ω）は、伝播方向及び電磁波の偏光の関数でもあ
る。複屈折媒質内での、ある周波数ωにおける電磁波の
２つの偏光状態は、常光線及び異常光線と呼ばれ、それ
ぞれ、ｎo（ω）、ｎe （ω）という屈折率を有してい
る。ｎo （ω）及びｎe （ω）は、共に、結晶主軸（結
晶主光学軸、すなわち主軸）に対する伝播方向の関数で
もあるから、極座標の変数θ、φを用いて、ｎo （ω，
θ，φ）、ｎe （ω，θ，φ）という形で完全に特定さ
れる。
【０００５】結晶内における屈折率の方向的な変化は、
光学屈折率楕円体（optical indicatrix）といわれる三
次元の楕円体により表される。この屈折率楕円体の最大
値（長軸）及び最小値（短軸）は相互に垂直であり、こ
れら２つに垂直な第３の方向と共に、一般的にｘ，ｙ，
ｚと記される主光学軸でデカルト座標を形成する。結晶
内のいかなる方向のいかなる電磁波についても屈折率ｎ
o （ω，θ，φ）及びｎe （ω，θ，φ）は、主光学軸
に沿った屈折率ｎx （ω），ｎy （ω），ｎz（ω）の
値から数学的に割り出すことができる。
光学屈折率楕円体（optical indicatrix）といわれる三
次元の楕円体により表される。この屈折率楕円体の最大
値（長軸）及び最小値（短軸）は相互に垂直であり、こ
れら２つに垂直な第３の方向と共に、一般的にｘ，ｙ，
ｚと記される主光学軸でデカルト座標を形成する。結晶
内のいかなる方向のいかなる電磁波についても屈折率ｎ
o （ω，θ，φ）及びｎe （ω，θ，φ）は、主光学軸
に沿った屈折率ｎx （ω），ｎy （ω），ｎz（ω）の
値から数学的に割り出すことができる。
【０００６】実際には、ある与えられたパラメトリック
３波過程に対しての位相整合条件は、ωp 、ωs 及びω
i の間の正しい偏光関係を選択すること、及び、結晶軸
に対しての伝播方向を位相整合が起こる方向に配向（or
ientation ）することの両方により達成される。ある与
えられた周波数及び偏光の集合に対して位相整合を起こ
すような結晶内での伝播方向の集まりは、「位相整合軌
跡」といわれる。単軸結晶では、この位相整合軌跡は、
光学屈折率楕円体の円断面（circular section）で表さ
れる。双軸結晶では、位相整合軌跡は、より複雑である
が、光学屈折率楕円体上の閉曲線として表すことが可能
である。どちらの場合も、位相整合軌跡は、３つの主光
学面のうちの多くて２つと接線的に交差する。
３波過程に対しての位相整合条件は、ωp 、ωs 及びω
i の間の正しい偏光関係を選択すること、及び、結晶軸
に対しての伝播方向を位相整合が起こる方向に配向（or
ientation ）することの両方により達成される。ある与
えられた周波数及び偏光の集合に対して位相整合を起こ
すような結晶内での伝播方向の集まりは、「位相整合軌
跡」といわれる。単軸結晶では、この位相整合軌跡は、
光学屈折率楕円体の円断面（circular section）で表さ
れる。双軸結晶では、位相整合軌跡は、より複雑である
が、光学屈折率楕円体上の閉曲線として表すことが可能
である。どちらの場合も、位相整合軌跡は、３つの主光
学面のうちの多くて２つと接線的に交差する。
【０００７】結晶の主屈折率ｎx （ω）、ｎy （ω）及
びｎz （ω）は、実験により測定できるが、一般的には
いくつかの限られた周波数において知られているだけで
ある。他の周波数での値は、測定された値と、周波数に
相当する波長の関数である波長及び結晶の屈折率の間の
近似的な関係とから解析的に見積もることができる。波
長と屈折率との間の関係を近似的にあらわした解析的な
関係式のひとつとしては、まず、コーシーの分散式、 ｎ（λ）＝Ａ＋Ｂ／λ2 ＋Ｃ／λ4 ＋‥‥ が挙げられる。もし、異なったいくつかの波長における
媒質の屈折率が知られていれば、その値λ、ｎ（λ）を
コーシーの分散式に代入すると、一組の線形方程式が得
られる。コーシーの分散式の定数係数Ａ、Ｂ、Ｃ、‥‥
は、この一組の線形方程式を解くことにより求めること
ができる。
びｎz （ω）は、実験により測定できるが、一般的には
いくつかの限られた周波数において知られているだけで
ある。他の周波数での値は、測定された値と、周波数に
相当する波長の関数である波長及び結晶の屈折率の間の
近似的な関係とから解析的に見積もることができる。波
長と屈折率との間の関係を近似的にあらわした解析的な
関係式のひとつとしては、まず、コーシーの分散式、 ｎ（λ）＝Ａ＋Ｂ／λ2 ＋Ｃ／λ4 ＋‥‥ が挙げられる。もし、異なったいくつかの波長における
媒質の屈折率が知られていれば、その値λ、ｎ（λ）を
コーシーの分散式に代入すると、一組の線形方程式が得
られる。コーシーの分散式の定数係数Ａ、Ｂ、Ｃ、‥‥
は、この一組の線形方程式を解くことにより求めること
ができる。
【０００８】コーシーの分散式は、媒質の吸収帯からお
おきく離れた波長付近においてみられるように、屈折率
が小さくなると波長が大きくなるという一般的な傾向を
示している。しかし、全ての透過性媒質は、長波長及び
短波長に吸収端を有しているので、コーシーの分散式は
全透過帯においての屈折率の変化を正確に表すことがで
きていない。吸収端に相当する周波数近くの波長では、
媒質の屈折率は、コーシーの分散式から導かれた値から
外れたものとなる。吸収端近傍での波長を考慮した理論
的モデルは１８７１年に確立され、その数学的な調査に
よりセルミエール（Sellmeier）は全透過帯においての
屈折率変化をより特徴的に表すことのできる方程式を導
いた。この方程式は、コーシーの分散式と同じように、
波長の関数として、以下の級数で表される。 ｎ（λ）2 ＝１＋Ａ／（１−Ｂ／λ2)＋Ｃ／（１−Ｄ／λ4)＋‥‥ この関数の係数は、セルミエール係数といわれる。これ
らの係数も、コーシーの分散式の係数と同じように、異
なったいくつかの波長における媒質の屈折率を代入する
ことにより得られる。セルミエール方程式は、屈折率が
実験によりすでに測定されている周波数領域における、
主屈折率（さらにこれらの値から、位相整合角度）を求
めることのできる唯一の正確な方程式である。
おきく離れた波長付近においてみられるように、屈折率
が小さくなると波長が大きくなるという一般的な傾向を
示している。しかし、全ての透過性媒質は、長波長及び
短波長に吸収端を有しているので、コーシーの分散式は
全透過帯においての屈折率の変化を正確に表すことがで
きていない。吸収端に相当する周波数近くの波長では、
媒質の屈折率は、コーシーの分散式から導かれた値から
外れたものとなる。吸収端近傍での波長を考慮した理論
的モデルは１８７１年に確立され、その数学的な調査に
よりセルミエール（Sellmeier）は全透過帯においての
屈折率変化をより特徴的に表すことのできる方程式を導
いた。この方程式は、コーシーの分散式と同じように、
波長の関数として、以下の級数で表される。 ｎ（λ）2 ＝１＋Ａ／（１−Ｂ／λ2)＋Ｃ／（１−Ｄ／λ4)＋‥‥ この関数の係数は、セルミエール係数といわれる。これ
らの係数も、コーシーの分散式の係数と同じように、異
なったいくつかの波長における媒質の屈折率を代入する
ことにより得られる。セルミエール方程式は、屈折率が
実験によりすでに測定されている周波数領域における、
主屈折率（さらにこれらの値から、位相整合角度）を求
めることのできる唯一の正確な方程式である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ＫＮb Ｏ3 結晶におい
ては、透過範囲は、短波長側の吸収端が０．４μｍ近傍
であり、全可視領域、近及び中赤外線を透過し、長波長
側のカットオフ端が５μｍ近傍である。しかしながら、
ＫＮb Ｏ3 の文献として公表されている屈折率は、０．
４μｍから１．０６４μｍまでのわずかな波長範囲に過
ぎない。つまり、文献には、１．１μｍから５μｍまで
の範囲の屈折率の測定結果を示すものはない。従って、
ＫＮb Ｏ3 に対するセルミエール係数も０．４μｍから
１．０６４μｍまでの実測屈折率をもとに得られたもの
である。このため、これらの係数を用いて得られる長波
長側の吸収端近傍の波長に対する主屈折率の精度は高い
ものとはいえない。
ては、透過範囲は、短波長側の吸収端が０．４μｍ近傍
であり、全可視領域、近及び中赤外線を透過し、長波長
側のカットオフ端が５μｍ近傍である。しかしながら、
ＫＮb Ｏ3 の文献として公表されている屈折率は、０．
４μｍから１．０６４μｍまでのわずかな波長範囲に過
ぎない。つまり、文献には、１．１μｍから５μｍまで
の範囲の屈折率の測定結果を示すものはない。従って、
ＫＮb Ｏ3 に対するセルミエール係数も０．４μｍから
１．０６４μｍまでの実測屈折率をもとに得られたもの
である。このため、これらの係数を用いて得られる長波
長側の吸収端近傍の波長に対する主屈折率の精度は高い
ものとはいえない。
【００１０】セルミエール係数が正確なものである範囲
以外で、屈折率を求めるためにセルミエール方程式を用
いると、その結果は間違ったものとなり、パラメトリッ
ク過程を生じる正確な位相整合角度を得ることができな
い。さらには、セルミエール係数の間違いは、位相整合
ができないときにそれが可能であるという予測につなが
り、逆にいえば、現実には位相整合ができるときにそれ
ができないという予測をすることになる。従って、屈折
率が実験により確かめられている範囲、即ち、位相整合
が実測されている範囲外で、ＫＮb Ｏ3 の結晶を位相整
合を生じる方向に配向することが必要とされている。
以外で、屈折率を求めるためにセルミエール方程式を用
いると、その結果は間違ったものとなり、パラメトリッ
ク過程を生じる正確な位相整合角度を得ることができな
い。さらには、セルミエール係数の間違いは、位相整合
ができないときにそれが可能であるという予測につなが
り、逆にいえば、現実には位相整合ができるときにそれ
ができないという予測をすることになる。従って、屈折
率が実験により確かめられている範囲、即ち、位相整合
が実測されている範囲外で、ＫＮb Ｏ3 の結晶を位相整
合を生じる方向に配向することが必要とされている。
【００１１】本発明の主たる目的は、近及び中赤外線領
域において調整可能なパラメトリック源を提供すること
である。より詳細には、本発明は、ＫＮb Ｏ3 を利用し
て、１μｍ近傍の光源から、１．４μｍ〜４．６μｍま
での近及び中赤外線を発生するパラメトリック源を提供
するものである。
域において調整可能なパラメトリック源を提供すること
である。より詳細には、本発明は、ＫＮb Ｏ3 を利用し
て、１μｍ近傍の光源から、１．４μｍ〜４．６μｍま
での近及び中赤外線を発生するパラメトリック源を提供
するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、一つの観点と
しては、非線形光学装置である。この装置は、１μｍ近
傍に相当する周波数を少なくとも有する電磁放射を、結
晶主軸の組に対して非線形光学特性を有する結晶に入射
させる手段を備えている。その結果、結晶から出射され
る電磁エネルギは、１．４μｍ〜４．６μｍまでの範囲
の波長に相当する周波数を少なくとも有するものとな
り、全ての入射波長においてエネルギは増加するが、こ
の現象は、化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる結
晶においておこるものである。
しては、非線形光学装置である。この装置は、１μｍ近
傍に相当する周波数を少なくとも有する電磁放射を、結
晶主軸の組に対して非線形光学特性を有する結晶に入射
させる手段を備えている。その結果、結晶から出射され
る電磁エネルギは、１．４μｍ〜４．６μｍまでの範囲
の波長に相当する周波数を少なくとも有するものとな
り、全ての入射波長においてエネルギは増加するが、こ
の現象は、化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる結
晶においておこるものである。
【００１３】本発明は、別の観点としては、コヒーレン
ト光放射を発生するための方法である。この方法は、
（ａ）ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波長を有するコ
ヒーレント近赤外線光放射を発生させること、（ｂ）信
号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲の
波長を有するコヒーレント光放射を発生させること、
（ｃ）ポンプ及び信号周波数のコヒーレント光放射を所
定の方向に伝送すること、（ｄ）化学式ＫＮb Ｏ3 を有
する化合物からなり、かつ、配向軸と配向軸に対する結
晶の方向の関数として変化する屈折率とを有する結晶を
配向すること（ここで、配向軸は所定の方向に向けられ
かつ最小位相関係により定義される軌跡上にあり、この
軌跡は、最大屈折率を有する方向の主軸及び最小屈折率
を有する方向の主軸により定義された平面内の方向を含
んでおり、最大屈折率を有する主軸から約３６°から４
６°の範囲の角度をなしている）、及び、（ｅ）上記ポ
ンプ周波数を有する放射と上記信号周波数を有する放射
とを複屈折を起こす光学的物質内で相互作用させて、約
１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲の波長のアイドラー周
波数ωi （ここでωi ＝ωp −ωs ）を有するコヒーレ
ント中赤外線光放射を発生させること、という段階を備
えている。
ト光放射を発生するための方法である。この方法は、
（ａ）ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波長を有するコ
ヒーレント近赤外線光放射を発生させること、（ｂ）信
号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲の
波長を有するコヒーレント光放射を発生させること、
（ｃ）ポンプ及び信号周波数のコヒーレント光放射を所
定の方向に伝送すること、（ｄ）化学式ＫＮb Ｏ3 を有
する化合物からなり、かつ、配向軸と配向軸に対する結
晶の方向の関数として変化する屈折率とを有する結晶を
配向すること（ここで、配向軸は所定の方向に向けられ
かつ最小位相関係により定義される軌跡上にあり、この
軌跡は、最大屈折率を有する方向の主軸及び最小屈折率
を有する方向の主軸により定義された平面内の方向を含
んでおり、最大屈折率を有する主軸から約３６°から４
６°の範囲の角度をなしている）、及び、（ｅ）上記ポ
ンプ周波数を有する放射と上記信号周波数を有する放射
とを複屈折を起こす光学的物質内で相互作用させて、約
１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲の波長のアイドラー周
波数ωi （ここでωi ＝ωp −ωs ）を有するコヒーレ
ント中赤外線光放射を発生させること、という段階を備
えている。
【００１４】本発明は、もう一つの観点としては、コヒ
ーレント光放射を発生するための装置を備えるものであ
る。この装置は、ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波長
を有するコヒーレント近赤外線光放射を発生させる手
段、信号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６μｍの
範囲の波長を有するコヒーレント光放射を発生させる手
段、ポンプ及び信号周波数のコヒーレント光放射を所定
の方向に伝送する手段、化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合
物からなり、かつ、配向軸と配向軸に対する結晶方向の
関数として変化する屈折率とを有する結晶を配向する手
段（ここで、配向軸は所定の方向に向けられかつ最小位
相関係により定義される軌跡上にあり、この軌跡は、最
大屈折率を有する方向の主軸及び最小屈折率を有する方
向の主軸により定義された平面内の方向を含んでおり、
最大屈折率を有する主軸から約３６°から４６°の範囲
の角度をなしている）、及び、上記ポンプ周波数を有す
る放射と上記信号周波数を有する放射とを複屈折を起こ
す光学的物質内で相互作用させて、約１．４μｍ〜約
４．６μｍの範囲の波長のアイドラー周波数ωi （ここ
でωi ＝ωp −ωs ）を有するコヒーレント中赤外線光
放射を発生させる手段を備えている。
ーレント光放射を発生するための装置を備えるものであ
る。この装置は、ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波長
を有するコヒーレント近赤外線光放射を発生させる手
段、信号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６μｍの
範囲の波長を有するコヒーレント光放射を発生させる手
段、ポンプ及び信号周波数のコヒーレント光放射を所定
の方向に伝送する手段、化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合
物からなり、かつ、配向軸と配向軸に対する結晶方向の
関数として変化する屈折率とを有する結晶を配向する手
段（ここで、配向軸は所定の方向に向けられかつ最小位
相関係により定義される軌跡上にあり、この軌跡は、最
大屈折率を有する方向の主軸及び最小屈折率を有する方
向の主軸により定義された平面内の方向を含んでおり、
最大屈折率を有する主軸から約３６°から４６°の範囲
の角度をなしている）、及び、上記ポンプ周波数を有す
る放射と上記信号周波数を有する放射とを複屈折を起こ
す光学的物質内で相互作用させて、約１．４μｍ〜約
４．６μｍの範囲の波長のアイドラー周波数ωi （ここ
でωi ＝ωp −ωs ）を有するコヒーレント中赤外線光
放射を発生させる手段を備えている。
【００１５】上記目的は、ＫＮb Ｏ3 をパラメトリック
変換器として用い、最大屈折率を有する主軸から最小屈
折率を有する主軸へ向けて３６°から４６°の角度でＫ
ＮbＯ3 結晶を配向し、ポンプ周波数が１μｍ近傍の光
ポンプエネルギを吸収させ、１．４μｍ〜４．６μｍの
範囲の信号周波数を有する光信号エネルギ及び１．４μ
ｍ〜４．６μｍの範囲のアイドラー周波数を有する光ア
イドラーエネルギを発生することにより達成される。
変換器として用い、最大屈折率を有する主軸から最小屈
折率を有する主軸へ向けて３６°から４６°の角度でＫ
ＮbＯ3 結晶を配向し、ポンプ周波数が１μｍ近傍の光
ポンプエネルギを吸収させ、１．４μｍ〜４．６μｍの
範囲の信号周波数を有する光信号エネルギ及び１．４μ
ｍ〜４．６μｍの範囲のアイドラー周波数を有する光ア
イドラーエネルギを発生することにより達成される。
【００１６】本発明によると、ＫＮb Ｏ3 結晶内におけ
る１μｍ近傍の光源を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の
光にパラメトリック発生させる効率は、３つの電磁波の
位相非整合が最小になるような角度に結晶を配向するこ
とで改善され得る。
る１μｍ近傍の光源を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の
光にパラメトリック発生させる効率は、３つの電磁波の
位相非整合が最小になるような角度に結晶を配向するこ
とで改善され得る。
【００１７】
【実施例】図１は、本発明の第１実施例であるパラメト
リック発生器１０の概略図であって、本発明に従って位
相整合するように配向されたＫＮb Ｏ3 結晶１２内にお
いて１μｍ近傍の光を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の
光に変換する発生器である。ＫＮb Ｏ3 結晶１２は、最
大屈折率を有する主軸１６（ｚ軸）から最小屈折率を有
する主軸１８（ｘ軸）へ向けて、３６°から４６°の範
囲の角度１４（θ）だけ配向されている。パラメトリッ
ク発生器１０は、ポンプレーザ源（図示せず）及び信号
レーザ源（図示せず）を含んでおり、結晶１２の配向軸
２４に沿って光ポンプエネルギ２０及び光信号エネルギ
２２が伝送される。
リック発生器１０の概略図であって、本発明に従って位
相整合するように配向されたＫＮb Ｏ3 結晶１２内にお
いて１μｍ近傍の光を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の
光に変換する発生器である。ＫＮb Ｏ3 結晶１２は、最
大屈折率を有する主軸１６（ｚ軸）から最小屈折率を有
する主軸１８（ｘ軸）へ向けて、３６°から４６°の範
囲の角度１４（θ）だけ配向されている。パラメトリッ
ク発生器１０は、ポンプレーザ源（図示せず）及び信号
レーザ源（図示せず）を含んでおり、結晶１２の配向軸
２４に沿って光ポンプエネルギ２０及び光信号エネルギ
２２が伝送される。
【００１８】結晶１２は、光ポンプエネルギ２０と同じ
波長を有する光ポンプ出力エネルギ２６、及び、光信号
エネルギ２２と同じ波長を有する光信号出力エネルギ２
８を発生する。光ポンプエネルギ２０及び光信号エネル
ギ２２と結晶１２との相互作用により、光信号出力エネ
ルギ２８は増加し、さらに、周波数が、光ポンプエネル
ギ２０と光信号エネルギ２２との周波数差に等しいアイ
ドラー出力エネルギ３０が発生する。
波長を有する光ポンプ出力エネルギ２６、及び、光信号
エネルギ２２と同じ波長を有する光信号出力エネルギ２
８を発生する。光ポンプエネルギ２０及び光信号エネル
ギ２２と結晶１２との相互作用により、光信号出力エネ
ルギ２８は増加し、さらに、周波数が、光ポンプエネル
ギ２０と光信号エネルギ２２との周波数差に等しいアイ
ドラー出力エネルギ３０が発生する。
【００１９】一つの具体例として、光ポンプエネルギ２
０を波長１．０６４μｍ、光信号エネルギ２２を波長
１．５μｍとし、光ポンプ及び信号エネルギ２０、２２
を透過させるために角度θを４０°近傍に配向したと
き、パラメトリック過程により、波長３．６６μｍのア
イドラー出力エネルギ３０が位相整合し、ポンプエネル
ギ２０から信号及びアイドラー出力エネルギ２８、３０
へのエネルギ変換効率は最大となる。
０を波長１．０６４μｍ、光信号エネルギ２２を波長
１．５μｍとし、光ポンプ及び信号エネルギ２０、２２
を透過させるために角度θを４０°近傍に配向したと
き、パラメトリック過程により、波長３．６６μｍのア
イドラー出力エネルギ３０が位相整合し、ポンプエネル
ギ２０から信号及びアイドラー出力エネルギ２８、３０
へのエネルギ変換効率は最大となる。
【００２０】この第１の実施例においては、アイドラー
出力エネルギ３０の調整は、光信号エネルギ２２の周波
数を変化させること、及び、光ポンプエネルギ２０及び
光信号エネルギ２２の伝播角度が正確な位相整合角度と
なるようにＫＮb Ｏ3 結晶１２の配向軸２４に対する配
向角度を変化させることの両方で達成される。
出力エネルギ３０の調整は、光信号エネルギ２２の周波
数を変化させること、及び、光ポンプエネルギ２０及び
光信号エネルギ２２の伝播角度が正確な位相整合角度と
なるようにＫＮb Ｏ3 結晶１２の配向軸２４に対する配
向角度を変化させることの両方で達成される。
【００２１】図２は、本発明の第２実施例である光パラ
メトリック発振器といわれるパラメトリック発生器４０
の概略図であって、本発明に従って位相整合するように
配向されたＫＮb Ｏ3 結晶４２内において１μｍ近傍の
光を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の光に変換する発生
器である。ＫＮb Ｏ3 結晶１２は、信号及びアイドラー
出力エネルギ５０、５２のひとつ又は両方のための共鳴
空洞４８として機能する２つのミラー４４、４６の間に
位置しており、最大屈折率を有する主軸１６（ｚ軸）か
ら多くの場合は最小屈折率を有する主軸１８（ｘ軸）へ
向けて、３６°から４６°の範囲で、空洞４８の配向軸
５４に対して角度１４（θ）だけ配向されている（図１
参照）。光パラメトリック発振器４０は、結晶４２の配
向軸５４及び空洞４８の光軸５８に沿って光ポンプ入力
エネルギ５６を伝送するポンプレーザ源（図示せず）を
含んでいる。
メトリック発振器といわれるパラメトリック発生器４０
の概略図であって、本発明に従って位相整合するように
配向されたＫＮb Ｏ3 結晶４２内において１μｍ近傍の
光を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の光に変換する発生
器である。ＫＮb Ｏ3 結晶１２は、信号及びアイドラー
出力エネルギ５０、５２のひとつ又は両方のための共鳴
空洞４８として機能する２つのミラー４４、４６の間に
位置しており、最大屈折率を有する主軸１６（ｚ軸）か
ら多くの場合は最小屈折率を有する主軸１８（ｘ軸）へ
向けて、３６°から４６°の範囲で、空洞４８の配向軸
５４に対して角度１４（θ）だけ配向されている（図１
参照）。光パラメトリック発振器４０は、結晶４２の配
向軸５４及び空洞４８の光軸５８に沿って光ポンプ入力
エネルギ５６を伝送するポンプレーザ源（図示せず）を
含んでいる。
【００２２】ポンプエネルギ５６と結晶４２との相互作
用により、信号出力エネルギ５０、及び、ポンプ及び信
号エネルギ５６、５０の周波数の差に等しい周波数を有
するアイドラー出力エネルギ５２が発生する。
用により、信号出力エネルギ５０、及び、ポンプ及び信
号エネルギ５６、５０の周波数の差に等しい周波数を有
するアイドラー出力エネルギ５２が発生する。
【００２３】一つの具体例として、ポンプ入力エネルギ
５６を波長１．０６４μｍ、信号エネルギ５０を波長
１．５μｍとし、ポンプ及び信号エネルギ５６、５０を
透過させるために角度θを４０°近傍に配向したとき、
パラメトリック過程により、波長３．６６μｍのアイド
ラー出力エネルギ５２が位相整合し、ポンプ入力エネル
ギ５６から信号及びアイドラー出力エネルギ５０、５２
へのエネルギ変換効率は最大となる。
５６を波長１．０６４μｍ、信号エネルギ５０を波長
１．５μｍとし、ポンプ及び信号エネルギ５６、５０を
透過させるために角度θを４０°近傍に配向したとき、
パラメトリック過程により、波長３．６６μｍのアイド
ラー出力エネルギ５２が位相整合し、ポンプ入力エネル
ギ５６から信号及びアイドラー出力エネルギ５０、５２
へのエネルギ変換効率は最大となる。
【００２４】この第２の実施例においては、アイドラー
出力エネルギ５２の調整は、ポンプ入力エネルギ５６の
伝播角度が正確な位相整合角度となり、所望の信号及び
アイドラーエネルギ５０、５２を発生するように、ＫＮ
b Ｏ3結晶４２の配向軸５４に対する配向角度を変化さ
せることにより達成される。
出力エネルギ５２の調整は、ポンプ入力エネルギ５６の
伝播角度が正確な位相整合角度となり、所望の信号及び
アイドラーエネルギ５０、５２を発生するように、ＫＮ
b Ｏ3結晶４２の配向軸５４に対する配向角度を変化さ
せることにより達成される。
【００２５】図３は、ＫＮb Ｏ3 内において１μｍ近傍
の光源を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の光にパラメト
リック発生させるための位相整合角度について、現在文
献化されているセルミエール係数から予測されたもの及
び実測された正確なもの（白丸印（○）で示されてい
る）を比較したグラフである。図３において、ビーゼン
デンジャー（Wiesendanger）のFerroelectrics１，141
（1970）により明らかにされた値は三角印（▽）で示さ
れており、ウエマツのJapan J ．Appl.Phys.13,1362
（1974）により明らかにされた値は黒丸印（●）で示さ
れており、バウマート(Baumert) その他のSPIE vol.37
4,ECOOSA （1984）により明らかにされた値は白四角印
（□）で示されている。ここで内部結晶角（internal c
rystal angle）は、最大屈折率を有する主軸（ｚ軸）か
ら最小屈折率を有する主軸（ｘ軸）へ向けての角度で測
定されている。図３の右側にある３つの曲線はセルミエ
ール方程式及び文献に示されたセルミエール係数から計
算された値を示しており、図３の左側にある白丸印の曲
線はパラメトリック過程の実測された正確な位相整合角
度を示している。
の光源を１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の光にパラメト
リック発生させるための位相整合角度について、現在文
献化されているセルミエール係数から予測されたもの及
び実測された正確なもの（白丸印（○）で示されてい
る）を比較したグラフである。図３において、ビーゼン
デンジャー（Wiesendanger）のFerroelectrics１，141
（1970）により明らかにされた値は三角印（▽）で示さ
れており、ウエマツのJapan J ．Appl.Phys.13,1362
（1974）により明らかにされた値は黒丸印（●）で示さ
れており、バウマート(Baumert) その他のSPIE vol.37
4,ECOOSA （1984）により明らかにされた値は白四角印
（□）で示されている。ここで内部結晶角（internal c
rystal angle）は、最大屈折率を有する主軸（ｚ軸）か
ら最小屈折率を有する主軸（ｘ軸）へ向けての角度で測
定されている。図３の右側にある３つの曲線はセルミエ
ール方程式及び文献に示されたセルミエール係数から計
算された値を示しており、図３の左側にある白丸印の曲
線はパラメトリック過程の実測された正確な位相整合角
度を示している。
【００２６】セルミエール係数から予測された位相整合
角度に垂直な面でカットされたＫＮb Ｏ3 の結晶では、
結晶内を結晶面に垂直な方向に進む１μｍ近傍の光を、
パラメトリックダウンコンバージョン（parametric dow
nconversion ）のために位相整合させることはできな
い。このような結晶は、結晶の屈折率に起因する位相整
合条件を達成するために、図３に示された内部結晶角度
の差よりも大きな値で、入射光に対して外部角度を回転
させる必要がある。
角度に垂直な面でカットされたＫＮb Ｏ3 の結晶では、
結晶内を結晶面に垂直な方向に進む１μｍ近傍の光を、
パラメトリックダウンコンバージョン（parametric dow
nconversion ）のために位相整合させることはできな
い。このような結晶は、結晶の屈折率に起因する位相整
合条件を達成するために、図３に示された内部結晶角度
の差よりも大きな値で、入射光に対して外部角度を回転
させる必要がある。
【００２７】図３から、計算された内部角度と実測され
た内部角度との差は、およそ１０．５°であることがわ
かる。図３に示された波長におけるＫＮb Ｏ3 の屈折率
は約２．２であるので、セルミエール方程式に従ってカ
ットされた結晶の外部角度エラーは、sin -1（２．２・
sin(１０．５°))＝２２．６°となる。このような大き
な角度にわたって結晶を通過する光が減少させられるの
で、パラメトリック過程に関与する３つの波長間の角分
散が引き起こされ、その結果、パラメトリック変換は減
少すなわち抑制される。
た内部角度との差は、およそ１０．５°であることがわ
かる。図３に示された波長におけるＫＮb Ｏ3 の屈折率
は約２．２であるので、セルミエール方程式に従ってカ
ットされた結晶の外部角度エラーは、sin -1（２．２・
sin(１０．５°))＝２２．６°となる。このような大き
な角度にわたって結晶を通過する光が減少させられるの
で、パラメトリック過程に関与する３つの波長間の角分
散が引き起こされ、その結果、パラメトリック変換は減
少すなわち抑制される。
【００２８】最初、発明者が、１．０６４μｍの光を
２．１２８μｍの中赤外線帯の光に変換することのでき
る材料を探している間、ＫＮb Ｏ3 結晶は、文献にある
セルミエール係数により予想された角度に相当するｘ−
ｚ平面の位相整合角度に垂直な面でカットされた。この
結晶は、以前に他の材料によりパラメトリック過程に有
効に用いられた光パラメトリック発信器空洞内に置かれ
た。しかし、このＫＮbＯ3 結晶では、空洞内でいかに
配向してもパラメトリック変換を得ることができなかっ
た。セルミエール係数が使用範囲の波長において間違っ
ていることが疑われたので、結晶が空洞から外され、
２．１２８μｍの光源が、結晶を試験し、１．０６４μ
ｍへの周波数２倍化（frequency doubling）の起こる角
度を見つけるために用いられた。
２．１２８μｍの中赤外線帯の光に変換することのでき
る材料を探している間、ＫＮb Ｏ3 結晶は、文献にある
セルミエール係数により予想された角度に相当するｘ−
ｚ平面の位相整合角度に垂直な面でカットされた。この
結晶は、以前に他の材料によりパラメトリック過程に有
効に用いられた光パラメトリック発信器空洞内に置かれ
た。しかし、このＫＮbＯ3 結晶では、空洞内でいかに
配向してもパラメトリック変換を得ることができなかっ
た。セルミエール係数が使用範囲の波長において間違っ
ていることが疑われたので、結晶が空洞から外され、
２．１２８μｍの光源が、結晶を試験し、１．０６４μ
ｍへの周波数２倍化（frequency doubling）の起こる角
度を見つけるために用いられた。
【００２９】２．１２８μｍから１．０６４μｍの周波
数２倍化は所望のパラメトリックダウンコンバージョン
とは逆の過程であるが、位相整合角度を決定するために
はより簡単なものである。結晶を光の伝播方向及び結晶
面に垂直な方向に対して約２０°傾けることにより、波
長２．１２８μｍの光が波長１．０６８μｍに周波数２
倍化されることが、ＫＮb Ｏ3 で達成された。この角度
は始めに探そうとしたダウンコンバージョン過程のもの
と等しいので、結晶はこの角度で発振器内に置かれた
が、やはり、パラメトリックダウンコンバージョンは見
つけられなかった。
数２倍化は所望のパラメトリックダウンコンバージョン
とは逆の過程であるが、位相整合角度を決定するために
はより簡単なものである。結晶を光の伝播方向及び結晶
面に垂直な方向に対して約２０°傾けることにより、波
長２．１２８μｍの光が波長１．０６８μｍに周波数２
倍化されることが、ＫＮb Ｏ3 で達成された。この角度
は始めに探そうとしたダウンコンバージョン過程のもの
と等しいので、結晶はこの角度で発振器内に置かれた
が、やはり、パラメトリックダウンコンバージョンは見
つけられなかった。
【００３０】次の試みは、周波数２倍化実験で発見され
た伝播方向に垂直な面でカットされた結晶で行われた。
この結晶がパラメトリック発振器空洞内に置かれたと
き、パラメトリックダウンコンバージョンは直ちに実現
された。最初の実験で、文献のセルミエール係数に従っ
てＫＮb Ｏ3 結晶をカットしたのが失敗したのは、正し
い位相整合を予測するのには、これら係数が大きく間違
っていたためであった。
た伝播方向に垂直な面でカットされた結晶で行われた。
この結晶がパラメトリック発振器空洞内に置かれたと
き、パラメトリックダウンコンバージョンは直ちに実現
された。最初の実験で、文献のセルミエール係数に従っ
てＫＮb Ｏ3 結晶をカットしたのが失敗したのは、正し
い位相整合を予測するのには、これら係数が大きく間違
っていたためであった。
【００３１】１．０６４μｍの光を１．４μｍ〜４．６
μｍの範囲にダウンコンバージョンするための位相整合
角度が、周波数２倍化の方法と同様な方法により、ＫＮ
b Ｏ3 について決定された。ここでは、２つの光源が用
いられている。そのうちのひとつは１．０６４μｍに固
定されており、もう一方は１．４μｍから２．１２８μ
ｍの範囲で調節可能である。これらの光線は同一直線上
になるようにかつ１．０６４μｍの波長を有する光から
２.１２８μｍの波長を有する光を発生できるように、
上記の発見された角度でＫＮb Ｏ3 結晶に入射される。
結晶内でのこれら２つの光線のパラメトリック相互作用
により、結晶が正確に位相整合角度に配向されていると
きには、これら２つの光線の周波数差に等しい周波数の
第３の光線が発生する。この光線は、これが検出された
ときは、結晶が位相整合をする角度に配向されているこ
とを示している。図３の白丸印はこの結果による測定の
結果を示しているものである。
μｍの範囲にダウンコンバージョンするための位相整合
角度が、周波数２倍化の方法と同様な方法により、ＫＮ
b Ｏ3 について決定された。ここでは、２つの光源が用
いられている。そのうちのひとつは１．０６４μｍに固
定されており、もう一方は１．４μｍから２．１２８μ
ｍの範囲で調節可能である。これらの光線は同一直線上
になるようにかつ１．０６４μｍの波長を有する光から
２.１２８μｍの波長を有する光を発生できるように、
上記の発見された角度でＫＮb Ｏ3 結晶に入射される。
結晶内でのこれら２つの光線のパラメトリック相互作用
により、結晶が正確に位相整合角度に配向されていると
きには、これら２つの光線の周波数差に等しい周波数の
第３の光線が発生する。この光線は、これが検出された
ときは、結晶が位相整合をする角度に配向されているこ
とを示している。図３の白丸印はこの結果による測定の
結果を示しているものである。
【００３２】以上の記述は、本発明の好ましい実施例に
ついて示されたものであって、本発明は、その精神から
離れない範囲において、さまざまな設計変更が可能であ
る。本発明の精神は、上述の特許請求の範囲に限定され
ている。
ついて示されたものであって、本発明は、その精神から
離れない範囲において、さまざまな設計変更が可能であ
る。本発明の精神は、上述の特許請求の範囲に限定され
ている。
【００３３】
【発明の効果】近及び中赤外線領域において調整可能な
パラメトリック源を提供することができ、より詳細に
は、ＫＮb Ｏ3 を利用して、１μｍ近傍の光源から、
１．４μｍ〜４．６μｍの近及び中赤外線を発生するパ
ラメトリック源を提供することができる。さらに、パラ
メトリック発生の効率が改善される。
パラメトリック源を提供することができ、より詳細に
は、ＫＮb Ｏ3 を利用して、１μｍ近傍の光源から、
１．４μｍ〜４．６μｍの近及び中赤外線を発生するパ
ラメトリック源を提供することができる。さらに、パラ
メトリック発生の効率が改善される。
【図１】本発明の第１実施例であるパラメトリック発生
器の概略図である。
器の概略図である。
【図２】本発明の第２実施例であるパラメトリック発生
器の概略図である。
器の概略図である。
【図３】ＫＮb Ｏ3 内において波長１μｍ近傍の光源か
らパラメトリック発生する１．４μｍ〜４．６μｍの範
囲の光の位相整合角度について、文献化されているセル
ミエール係数から予測されたもの及び実測されたものを
比較したグラフである。
らパラメトリック発生する１．４μｍ〜４．６μｍの範
囲の光の位相整合角度について、文献化されているセル
ミエール係数から予測されたもの及び実測されたものを
比較したグラフである。
【符号の説明】 １０ パラメトリック発生器 １２ ＫＮb Ｏ3 結晶 ２０ 光ポンプエネルギ ２２ 光信号エネルギ ２４ 配向軸 ２６ 光ポンプ出力エネルギ ２８ 光信号出力エネルギ ３０ アイドラー出力エネルギ
Claims (7)
- 【請求項１】波長１μｍ近傍に相当する周波数を少なく
とも有する電磁放射を、結晶主軸の組に対して非線形光
学特性を有する結晶に入射させる手段を備えている非線
形光学装置であって、 化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる上記結晶を備
えており、 上記結晶から出射される電磁放射は、全ての入射波長に
おいてエネルギが増加しており、かつ、１．４μｍ〜
４．６μｍまでの範囲の波長に相当する周波数を少なく
とも有するものである非線形光学装置。 - 【請求項２】上記結晶主軸に関連して定義され、最大屈
折率を有する結晶主軸から概して最小屈折率を有する結
晶主軸へ約３６°から約４６°の範囲だけ傾いている上
記電磁放射の配向軸を備える請求項１の非線形光学装
置。 - 【請求項３】（ａ）ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波
長を有するコヒーレント近赤外線光放射を発生させるこ
と、 （ｂ）信号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６μｍ
の範囲の波長を有するコヒーレント光放射を発生させる
こと、 （ｃ）上記ポンプ周波数及び上記信号周波数のコヒーレ
ント光放射を所定の方向に伝送すること、 （ｄ）所定の方向に向けられかつ最小位相関係により定
義される軌跡（この軌跡は、最大屈折率を有する方向の
結晶主軸及び最小屈折率を有する方向の結晶主軸により
定義された平面内の一方向を含んでおり、上記最大屈折
率を有する方向の結晶主軸から約３６°〜４６°の範囲
の角度をなしている）上にある配向軸と上記配向軸に対
する結晶の方向の関数として変化する屈折率とを有し、
かつ、化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる上記結
晶を配向すること、及び、 （ｅ）上記ポンプ周波数を有する上記コヒーレント近赤
外線光放射と上記信号周波数を有する上記コヒーレント
光放射とを複屈折を起こす光学的物質である上記結晶内
で相互作用させて、約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲
の波長のアイドラー周波数ωi （ωi ＝ωp −ωs ）を
有するコヒーレント中赤外線光放射を発生させること、 という段階を備えているコヒーレント光放射を発生させ
るための方法。 - 【請求項４】ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波長を有
するコヒーレント近赤外線光放射を発生させる手段、 信号周波数ωs 及び約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲
の波長を有するコヒーレント光放射を発生させる手段、 上記ポンプ周波数及び上記信号周波数のコヒーレント光
放射を所定の方向に伝送する手段、及び、 所定の方向に向けられかつ最小位相関係により定義され
る軌跡（この軌跡は、最大屈折率を有する方向の結晶主
軸及び最小屈折率を有する方向の結晶主軸により定義さ
れた平面内の一方向を含んでおり、上記最大屈折率を有
する方向の結晶主軸から約３６°〜４６°の範囲の角度
をなしている）上にある配向軸と上記配向軸に対する結
晶の方向の関数として変化する屈折率とを有し、かつ、
化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる上記結晶を配
向し、上記ポンプ周波数を有する上記コヒーレント近赤
外線光放射と上記信号周波数を有する上記コヒーレント
光放射とを複屈折を起こす光学的物質である上記結晶内
で相互作用させて、約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲
の波長のアイドラー周波数ωi （ωi ＝ωp −ωs ）を
有するコヒーレント中赤外線光放射を発生させる手段、 を備えているコヒーレント光放射を発生させるための装
置。 - 【請求項５】（ａ）ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波
長を有するコヒーレント近赤外線光放射を発生させるこ
と、 （ｂ）上記ポンプ周波数のコヒーレント光放射を所定の
方向に伝送すること、 （ｃ）所定の方向に向けられかつ最小位相関係により定
義される軌跡（この軌跡は、最大屈折率を有する方向の
結晶主軸及び最小屈折率を有する方向の結晶主軸により
定義された平面内の一方向を含んでおり、上記最大屈折
率を有する方向の結晶主軸から約３６°〜４６°の範囲
の角度をなしている）上にある配向軸と上記配向軸に対
する結晶の方向の関数として変化する屈折率とを有し、
かつ、化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる上記結
晶を、１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の波長の放射を１
又はそれ以上共鳴させる光パラメトリック発振器内で配
向すること、及び、 （ｄ）上記ポンプ周波数を有する上記コヒーレント近赤
外線光放射を複屈折を起こす光学的物質である上記結晶
内で相互作用させて、約１．４μｍ〜約４．６μｍの範
囲の波長に相当する周波数のアイドラー周波数ωi 及び
信号周波数ωs （ωi ＝ωp −ωs ）を有するコヒーレ
ント中赤外線光放射を発生させること、 という段階を備えているコヒーレント光放射を発生させ
るための方法。 - 【請求項６】ポンプ周波数ωp 及び約１μｍの波長を有
するコヒーレント近赤外線光放射を発生させる手段、 上記ポンプ周波数のコヒーレント光放射を所定の方向に
伝送する手段、 所定の方向に向けられかつ最小位相関係により定義され
る軌跡（この軌跡は、最大屈折率を有する方向の結晶主
軸及び最小屈折率を有する方向の結晶主軸により定義さ
れた平面内の一方向を含んでおり、上記最大屈折率を有
する方向の結晶主軸から約３６°〜４６°の範囲の角度
をなしている）上にある配向軸と上記配向軸に対する結
晶の方向の関数として変化する屈折率とを有し、かつ、
化学式ＫＮb Ｏ3 を有する化合物からなる上記結晶を、
１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の波長の放射を１又はそ
れ以上共鳴させる光パラメトリック発振器内で配向する
手段、及び、 上記ポンプ周波数を有する上記コヒーレント近赤外線光
放射を複屈折を起こす光学的物質である上記結晶内で相
互作用させて、約１．４μｍ〜約４．６μｍの範囲の波
長に相当する周波数のアイドラー周波数ωi 及び信号周
波数ωs （ωi ＝ωp −ωs ）を有するコヒーレント中
赤外線光放射を発生させる手段、 を備えているコヒーレント光放射を発生させるための装
置。 - 【請求項７】上記コヒーレント中赤外線光放射を発生さ
せる手段が、１．４μｍ〜４．６μｍの範囲の波長の放
射を１又はそれ以上共鳴させる光パラメトリック発振器
を備えている請求項６の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/619,123 US5065046A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Method and apparatus for parametric generation of midinfrared light in KNbO3 |
| US619,123 | 1990-11-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100276A true JPH05100276A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=24480557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3337801A Pending JPH05100276A (ja) | 1990-11-28 | 1991-11-27 | コヒーレント光放射を発生させるための方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5065046A (ja) |
| JP (1) | JPH05100276A (ja) |
| CA (1) | CA2055834A1 (ja) |
| DE (1) | DE4138843A1 (ja) |
| FR (1) | FR2669747B1 (ja) |
| GB (1) | GB2251314A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11762261B2 (en) * | 2020-09-15 | 2023-09-19 | Shan Dong University | Parametric light generation method and its application |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5181211A (en) * | 1991-05-20 | 1993-01-19 | Fibertek, Inc. | Eye-safe laser system |
| JPH04345078A (ja) * | 1991-05-22 | 1992-12-01 | Sony Corp | レーザ光発生装置 |
| US5144630A (en) * | 1991-07-29 | 1992-09-01 | Jtt International, Inc. | Multiwavelength solid state laser using frequency conversion techniques |
| US6450641B2 (en) | 1992-06-02 | 2002-09-17 | Lasersight Technologies, Inc. | Method of corneal analysis using a checkered placido apparatus |
| USRE37504E1 (en) | 1992-12-03 | 2002-01-08 | Lasersight Technologies, Inc. | Ophthalmic surgery method using non-contact scanning laser |
| US6716210B2 (en) | 1992-12-03 | 2004-04-06 | Lasersight Technologies, Inc. | Refractive surgical laser apparatus and method |
| JP3276512B2 (ja) * | 1993-12-21 | 2002-04-22 | 三菱電機株式会社 | 差動増幅回路 |
| DE4429898C1 (de) * | 1994-08-23 | 1995-11-30 | Lambda Physik Gmbh | Optischer parametrischer Oszillator |
| CN1036556C (zh) * | 1994-12-26 | 1997-11-26 | 中国科学院物理研究所 | 多波长光参量激光器 |
| US5904678A (en) * | 1995-06-19 | 1999-05-18 | Lasersight Technologies, Inc. | Multizone, multipass photorefractive keratectomy |
| US5997529A (en) * | 1996-10-28 | 1999-12-07 | Lasersight Technologies, Inc. | Compound astigmatic myopia or hyperopia correction by laser ablation |
| US5852620A (en) * | 1997-01-16 | 1998-12-22 | Uniwave Technology, Inc. | Tunable time plate |
| US6210169B1 (en) | 1997-01-31 | 2001-04-03 | Lasersight Technologies, Inc. | Device and method for simulating ophthalmic surgery |
| US6007202A (en) * | 1997-10-23 | 1999-12-28 | Lasersight Technologies, Inc. | Eye illumination system and method |
| US6132424A (en) * | 1998-03-13 | 2000-10-17 | Lasersight Technologies Inc. | Smooth and uniform laser ablation apparatus and method |
| US6010497A (en) * | 1998-01-07 | 2000-01-04 | Lasersight Technologies, Inc. | Method and apparatus for controlling scanning of an ablating laser beam |
| US6409718B1 (en) | 1998-02-03 | 2002-06-25 | Lasersight Technologies, Inc. | Device and method for correcting astigmatism by laser ablation |
| US6101023A (en) * | 1998-09-11 | 2000-08-08 | Northrop Grumman Corporation | Line periodically poled LiNbO3 (PPLN) optical parametric oscillator (OPO-DFG-OPO) with common doubly resonant cavity |
| FR2785050B1 (fr) * | 1998-10-23 | 2001-01-19 | Aerospatiale | Systeme de detection et de mesure d'un ou de plusieurs gaz d'un melange gazeux |
| US6497701B2 (en) | 1999-04-30 | 2002-12-24 | Visx, Incorporated | Method and system for ablating surfaces with partially overlapping craters having consistent curvature |
| US6282014B1 (en) | 1999-06-09 | 2001-08-28 | Northrop Grumman Corporation | Cascade optical parametric oscillator for down-conversion |
| CN1293683C (zh) * | 2003-12-04 | 2007-01-03 | 山东大学 | 一种硼酸铋非共线倍频晶体器件 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4349907A (en) * | 1980-04-23 | 1982-09-14 | The United Stated Of America As Represented By The Department Of Energy | Broadly tunable picosecond IR source |
| US4879722A (en) * | 1987-07-27 | 1989-11-07 | Amoco Corporation | Generation of coherent optical radiation by optical mixing |
| US4884276A (en) * | 1987-11-25 | 1989-11-28 | Amoco Corporation | Optical feedback control in the frequency conversion of laser diode radiation |
-
1990
- 1990-11-28 US US07/619,123 patent/US5065046A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-19 CA CA002055834A patent/CA2055834A1/en not_active Abandoned
- 1991-11-21 GB GB9124732A patent/GB2251314A/en not_active Withdrawn
- 1991-11-26 DE DE4138843A patent/DE4138843A1/de not_active Withdrawn
- 1991-11-27 JP JP3337801A patent/JPH05100276A/ja active Pending
- 1991-11-27 FR FR9114681A patent/FR2669747B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11762261B2 (en) * | 2020-09-15 | 2023-09-19 | Shan Dong University | Parametric light generation method and its application |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9124732D0 (en) | 1992-01-15 |
| FR2669747B1 (fr) | 1994-09-23 |
| FR2669747A1 (fr) | 1992-05-29 |
| DE4138843A1 (de) | 1992-06-04 |
| CA2055834A1 (en) | 1992-05-29 |
| US5065046A (en) | 1991-11-12 |
| GB2251314A (en) | 1992-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05100276A (ja) | コヒーレント光放射を発生させるための方法及び装置 | |
| US10890824B2 (en) | Nonlinear crystal | |
| US20090237777A1 (en) | Engineered nonlinear optical crystal composites for frequency conversion | |
| Boulanger et al. | Methodology for optical studies of nonlinear crystals: application to the isomorph family KTiOPO4, KTiOAsO4, RbTiOAsO4 and CsTiOAsO4 | |
| US8759779B2 (en) | Terahertz wave generation element, terahertz wave detection element, and terahertz time domain spectral device | |
| EP2482127B1 (en) | Optical crystal and terahertz wave generation device and method | |
| Bechthold et al. | Linear and nonlinear optical properties of Ca3 (VO4) 2 | |
| Yang et al. | High-energy terahertz wave parametric oscillator with a surface-emitted ring-cavity configuration | |
| CA3063316A1 (en) | Nonlinear crystal | |
| Ghosh | Temperature dispersion in KTP for nonlinear devices | |
| Kupreychik et al. | The spatial structure of acousto-optic phase matching in biaxial crystal of alpha-iodic acid | |
| Pack et al. | Measurement of the χ (2) tensor of the potassium niobate crystal | |
| US6882465B1 (en) | Tunable frequency-converting optical device | |
| CN112803224A (zh) | 一种基于铌酸镓镧晶体的中红外波段差频激光器 | |
| Kador et al. | Second-harmonic generation in GaSe crystals investigated with the Maker fringe technique | |
| Yang et al. | THz wave parametric oscillator with a surface-emitted ring-cavity configuration | |
| Feve et al. | Refined Sellmeier equations from phase-matching measurements over the complete transparency range of KTiOAsO4, RbTiOAsO4 and CsTiOAsO4 | |
| JPH03100630A (ja) | 波長変換装置 | |
| Bhar et al. | Noncritical detection of tunable CO 2 laser radiation into the green by upconversion in silver thio-gallate | |
| Epikhin et al. | A double acousto-optic monochromator for the uv region with improved optical characteristics based on a KDP single crystal | |
| Kinoshita et al. | Nonlinear-optical properties of a novel organic crystal: 2-furyl methacrylic anhydride | |
| Lu et al. | Angular Quasi-Phase-Matching in the biaxial crystal PPRKTP | |
| Boulanger et al. | Methodology for optical studies of nonlinear crystals: application to the isomorph family, and | |
| JPH06194703A (ja) | 波長変換素子 | |
| US20060023308A1 (en) | Infrared polarization rotation element |