JPH06164048A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
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- JPH06164048A JPH06164048A JP33544592A JP33544592A JPH06164048A JP H06164048 A JPH06164048 A JP H06164048A JP 33544592 A JP33544592 A JP 33544592A JP 33544592 A JP33544592 A JP 33544592A JP H06164048 A JPH06164048 A JP H06164048A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い変換効率でビーム形状に優れた高調波を
得る。 【構成】 基本波のレーザ共振器内に基本波レーザ媒質
（１３）と非線形光学結晶（１７）が位置する内部共振
器型波長変換装置であり、基本波レーザ媒質（１３）と
非線形光学結晶（１７）の間の上記共振器の光軸上に高
調波共振用ミラー（１５）を配置し、レーザ出力ミラー
（１８）に凹面ミラーを使用し、そのレーザ出力ミラー
（１８）と前記高調波共振用ミラー（１５）とで高調波
を同時に共振させる。
得る。 【構成】 基本波のレーザ共振器内に基本波レーザ媒質
（１３）と非線形光学結晶（１７）が位置する内部共振
器型波長変換装置であり、基本波レーザ媒質（１３）と
非線形光学結晶（１７）の間の上記共振器の光軸上に高
調波共振用ミラー（１５）を配置し、レーザ出力ミラー
（１８）に凹面ミラーを使用し、そのレーザ出力ミラー
（１８）と前記高調波共振用ミラー（１５）とで高調波
を同時に共振させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非線形光学結晶による波
長変換素子に係わり、特に基本波と高調波の両方に対す
る２重共振器を構成することによって高い変換効率で、
かつビーム形状に優れた高調波が得られる高調波発生装
置に関するものである。
長変換素子に係わり、特に基本波と高調波の両方に対す
る２重共振器を構成することによって高い変換効率で、
かつビーム形状に優れた高調波が得られる高調波発生装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は、例えば、Ｃ．ＺＩＭＭＥＲＭＡ
ＮＮ他「ＤＯＵＢＬＹ−ＲＥＳＯＮＡＮＴ ＳＥＣＯＮ
Ｄ−ＨＡＲＭＯＮＩＣ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮＩＮ β
−ＢＡＲＩＵＭ−ＢＯＲＡＴＥ」ＯＰＴＩＣＳ ＣＯＭ
ＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ、Ｖｏｌ．７１、Ｎｏ．３及び
４、ｐ２２９（１９８９）などに示された、従来の基本
波と高調波の両方に対する２重共振器を構成した高変換
効率波長変換装置を示す概略構成図であり、図におい
て、Ａｒレーザ等の光源（１）から発した基本波（ω）
は基本波に対する一部透過平面ミラー（２）へ入射す
る。その入射した基本波（ω）は一部透過平面ミラー
（２）と完全反射凹面ミラー（２’）の間で定在波共振
し、その基本波に対する共振器（２、２’）内部に配置
されたβ−ＢａＢ2 Ｏ3 等の非線形光学結晶（３）に入
射することによって第２高調波（２ω）を発生させる。
さらに、共振凹面ミラー（２’）から共振平面ミラー
（２）方向に進行する基本波（ω）によって発生した第
２高調波を基本波に対する共振器（２、２’）を用いて
同時に共振させる。このとき、共振平面ミラー（２）
は、ガラス等の基本波に対して透過率の高い基板の非線
形光学結晶（３）側平面に形成した誘電体多層膜（４）
によって形成されており、そのコート条件は、基本波
（ω）に対して一部透過であり、高調波（２ω）に対し
ては完全反射である。さらに、共振凹面ミラー（２’）
は、ガラス等の高調波に対して透過率の高い基板の非線
形光学結晶（３）側に形成した誘電体多層膜（４’）に
よって形成されており、そのコート条件は、基本波
（ω）に対して完全反射であり、高調波（２ω）に対し
ては一部透過である。このような構成にすると、共振器
内部の基本波（ω）は共振器外部へほとんど散逸せず、
さらに発生した第２高調波も共振させることによって高
変換効率で第２高調波が出力される。
ＮＮ他「ＤＯＵＢＬＹ−ＲＥＳＯＮＡＮＴ ＳＥＣＯＮ
Ｄ−ＨＡＲＭＯＮＩＣ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮＩＮ β
−ＢＡＲＩＵＭ−ＢＯＲＡＴＥ」ＯＰＴＩＣＳ ＣＯＭ
ＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ、Ｖｏｌ．７１、Ｎｏ．３及び
４、ｐ２２９（１９８９）などに示された、従来の基本
波と高調波の両方に対する２重共振器を構成した高変換
効率波長変換装置を示す概略構成図であり、図におい
て、Ａｒレーザ等の光源（１）から発した基本波（ω）
は基本波に対する一部透過平面ミラー（２）へ入射す
る。その入射した基本波（ω）は一部透過平面ミラー
（２）と完全反射凹面ミラー（２’）の間で定在波共振
し、その基本波に対する共振器（２、２’）内部に配置
されたβ−ＢａＢ2 Ｏ3 等の非線形光学結晶（３）に入
射することによって第２高調波（２ω）を発生させる。
さらに、共振凹面ミラー（２’）から共振平面ミラー
（２）方向に進行する基本波（ω）によって発生した第
２高調波を基本波に対する共振器（２、２’）を用いて
同時に共振させる。このとき、共振平面ミラー（２）
は、ガラス等の基本波に対して透過率の高い基板の非線
形光学結晶（３）側平面に形成した誘電体多層膜（４）
によって形成されており、そのコート条件は、基本波
（ω）に対して一部透過であり、高調波（２ω）に対し
ては完全反射である。さらに、共振凹面ミラー（２’）
は、ガラス等の高調波に対して透過率の高い基板の非線
形光学結晶（３）側に形成した誘電体多層膜（４’）に
よって形成されており、そのコート条件は、基本波
（ω）に対して完全反射であり、高調波（２ω）に対し
ては一部透過である。このような構成にすると、共振器
内部の基本波（ω）は共振器外部へほとんど散逸せず、
さらに発生した第２高調波も共振させることによって高
変換効率で第２高調波が出力される。
【０００３】しかしながら、上記構成の波長変換装置に
おいて、基本波の共振法は外部共振器法と呼ばれるもの
であり、例えば、田辺ら「非線形光学結晶ＫＮｂＯ3 を
用いた半導体レーザー波長変換による青色レーザー」日
本化学会誌、Ｎｏ１０、ｐ１０２９（１９９２）に記載
されているように、効率よく基本波レーザ光を外部共振
器内に注入するためには、インピーダンスマッチン
グ、モードマッチング、及び周波数マッチングの３
つの条件を満たす必要があり、さらに、外部共振器内で
基本波を効率良く共振させるためには、基本波レーザの
発振周波数と外部共振器の共振周波数を一致させること
が必要であり、安定かつ高い変換効率で高調波を得るた
めには、装置構成が複雑となり、さらに構成部品の各制
御機能を用いらなければならないという問題点がある。
また、特開平３−２１９２１５号には、外部共振器内で
高調波を共振させる技術が記載されているが、外部共振
器は装置が大型となり、また共振条件の調整が極めて複
雑になるという問題点が見られた。
おいて、基本波の共振法は外部共振器法と呼ばれるもの
であり、例えば、田辺ら「非線形光学結晶ＫＮｂＯ3 を
用いた半導体レーザー波長変換による青色レーザー」日
本化学会誌、Ｎｏ１０、ｐ１０２９（１９９２）に記載
されているように、効率よく基本波レーザ光を外部共振
器内に注入するためには、インピーダンスマッチン
グ、モードマッチング、及び周波数マッチングの３
つの条件を満たす必要があり、さらに、外部共振器内で
基本波を効率良く共振させるためには、基本波レーザの
発振周波数と外部共振器の共振周波数を一致させること
が必要であり、安定かつ高い変換効率で高調波を得るた
めには、装置構成が複雑となり、さらに構成部品の各制
御機能を用いらなければならないという問題点がある。
また、特開平３−２１９２１５号には、外部共振器内で
高調波を共振させる技術が記載されているが、外部共振
器は装置が大型となり、また共振条件の調整が極めて複
雑になるという問題点が見られた。
【０００４】一方、共振器内にレーザ媒質を位置させた
内部共振器法と呼ばれる基本波共振法がある。内部共振
器法による基本波の共振は、自動的に外部共振器で必要
であった各マッチングがとれるため、複雑な構成及び調
整は不必要であり、その基本波の共振器内部に非線形光
学結晶を位置させることによって、安定で高い変換効率
で高調波を得ることができる。
内部共振器法と呼ばれる基本波共振法がある。内部共振
器法による基本波の共振は、自動的に外部共振器で必要
であった各マッチングがとれるため、複雑な構成及び調
整は不必要であり、その基本波の共振器内部に非線形光
学結晶を位置させることによって、安定で高い変換効率
で高調波を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらに
高い変換効率で高調波を得る目的で、波長変換によって
得られた高調波を同じ内部共振器内で同時に共振させよ
うとすると、高調波はレーザ媒質中を通過することにな
る。このレーザ媒質が高調波をわずかでも吸収するよう
な物質であった場合（例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶は、
基本波光の透過率には優れているが、高調波光の波長帯
域に吸収ピークを有している。）には、レーザ媒質が高
調波の共振器内部損失として働く。通常、共振器内部損
失が大きいものほど共振器増幅率は小さくなり、高い変
換効率で高調波を得ることは困難である。
高い変換効率で高調波を得る目的で、波長変換によって
得られた高調波を同じ内部共振器内で同時に共振させよ
うとすると、高調波はレーザ媒質中を通過することにな
る。このレーザ媒質が高調波をわずかでも吸収するよう
な物質であった場合（例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶は、
基本波光の透過率には優れているが、高調波光の波長帯
域に吸収ピークを有している。）には、レーザ媒質が高
調波の共振器内部損失として働く。通常、共振器内部損
失が大きいものほど共振器増幅率は小さくなり、高い変
換効率で高調波を得ることは困難である。
【０００６】本発明は、かかる課題を考慮してなされた
もので、高調波の透過率が優れない基本波レーザ媒質を
使用した場合でも、従来よりも高い変換効率で高調波が
発生させることができる波長変換装置を提供することを
目的とする。
もので、高調波の透過率が優れない基本波レーザ媒質を
使用した場合でも、従来よりも高い変換効率で高調波が
発生させることができる波長変換装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、基本波のレーザ媒質と非線形光学結晶の
間に高調波の共振用ミラーを設け、基本波及び高調波に
対するレーザ出力ミラーを凹面鏡をもちいることを特徴
とする。
決するために、基本波のレーザ媒質と非線形光学結晶の
間に高調波の共振用ミラーを設け、基本波及び高調波に
対するレーザ出力ミラーを凹面鏡をもちいることを特徴
とする。
【０００８】以下、本発明の問題を解決する手段を図１
を用いて説明する。図１において、（１１）は半導体レ
ーザ（以下、ＬＤと略す。）、（１２）は励起光用集光
レンズ、（１３）は固体レーザ結晶、（１５）は高調波
共振用ミラー、（１７）は非線形光学結晶、（１８）は
レーザ出力凹面ミラーであり、（１４）は固体レーザ結
晶（１３）端面に形成した誘電体多層膜であり、固体レ
ーザ励起用ＬＤ光に対しては無反射、基本波レーザ光に
対しては全反射性を持つ。
を用いて説明する。図１において、（１１）は半導体レ
ーザ（以下、ＬＤと略す。）、（１２）は励起光用集光
レンズ、（１３）は固体レーザ結晶、（１５）は高調波
共振用ミラー、（１７）は非線形光学結晶、（１８）は
レーザ出力凹面ミラーであり、（１４）は固体レーザ結
晶（１３）端面に形成した誘電体多層膜であり、固体レ
ーザ励起用ＬＤ光に対しては無反射、基本波レーザ光に
対しては全反射性を持つ。
【０００９】（１６）は高調波共振用ミラー基板（１
５）表面に形成した誘電体多層膜であり、基本波レーザ
光に対しては無反射、高調波レーザ光に対しては全反射
性を持つ。（１９）はレーザ出力凹面ミラー（１８）上
に形成した誘電体多層膜であり、基本波レーザ光に対し
ては全反射、高調波レーザ光に対しては一部透過性を持
つ。次に動作について説明する。半導体レーザ（１１）
から発した固体レーザ励起用レーザ光は集光レンズ（１
２）によって集光され、固体レーザ結晶（１３）端面に
形成した波長選択性膜により効率よく固体レーザ結晶
（１３）に入射し、励起する。
５）表面に形成した誘電体多層膜であり、基本波レーザ
光に対しては無反射、高調波レーザ光に対しては全反射
性を持つ。（１９）はレーザ出力凹面ミラー（１８）上
に形成した誘電体多層膜であり、基本波レーザ光に対し
ては全反射、高調波レーザ光に対しては一部透過性を持
つ。次に動作について説明する。半導体レーザ（１１）
から発した固体レーザ励起用レーザ光は集光レンズ（１
２）によって集光され、固体レーザ結晶（１３）端面に
形成した波長選択性膜により効率よく固体レーザ結晶
（１３）に入射し、励起する。
【００１０】励起された基本波は、固体レーザ結晶（１
３）端面に形成した波長選択膜（１４）とレーザ出力ミ
ラー（１８）に形成した波長選択膜（１９）により構成
される基本波共振器により定在波共振しレーザ発振す
る。その基本波レーザ光は基本波用共振器（１４、１
９）の間に位置した非線形光学結晶（１７）に入射し、
高調波を発生する。この時、基本波のレーザ光は定在波
であるため、固体レーザ結晶（１３）から出力ミラー
（１８）方向（以下、正方向と略す。）成分（２０）と
出力ミラー（１８）から固体レーザ結晶（１３）方向
（以下、逆方向と略す。）成分（２１）を持っている。
３）端面に形成した波長選択膜（１４）とレーザ出力ミ
ラー（１８）に形成した波長選択膜（１９）により構成
される基本波共振器により定在波共振しレーザ発振す
る。その基本波レーザ光は基本波用共振器（１４、１
９）の間に位置した非線形光学結晶（１７）に入射し、
高調波を発生する。この時、基本波のレーザ光は定在波
であるため、固体レーザ結晶（１３）から出力ミラー
（１８）方向（以下、正方向と略す。）成分（２０）と
出力ミラー（１８）から固体レーザ結晶（１３）方向
（以下、逆方向と略す。）成分（２１）を持っている。
【００１１】したがって、正方向基本波成分（２０）と
逆方向基本波成分（２１）によって双方向に発生する高
調波が存在する（２２、２３）。そのうち、逆方向基本
波成分（２０）によって発生した高調波（２３）は、固
体レーザ結晶（１３）と非線形光学結晶（１７）の間に
位置した高調波共振用ミラー（１５）によって反射され
る。その時逆方向の高調波（２３）は、非線形光学結晶
（１７）の複屈折により基本波レーザ光の光軸とずれて
発生するが、高調波用共振用ミラー（１５）によって反
射された高調波は、再び非線形光学結晶（１７）を通過
することによって、高調波の光軸は基本波レーザ光の光
軸と一致する。
逆方向基本波成分（２１）によって双方向に発生する高
調波が存在する（２２、２３）。そのうち、逆方向基本
波成分（２０）によって発生した高調波（２３）は、固
体レーザ結晶（１３）と非線形光学結晶（１７）の間に
位置した高調波共振用ミラー（１５）によって反射され
る。その時逆方向の高調波（２３）は、非線形光学結晶
（１７）の複屈折により基本波レーザ光の光軸とずれて
発生するが、高調波用共振用ミラー（１５）によって反
射された高調波は、再び非線形光学結晶（１７）を通過
することによって、高調波の光軸は基本波レーザ光の光
軸と一致する。
【００１２】その基本波の光軸と一致した高調波は、レ
ーザ出力凹面ミラー（１８）によって一部反射する。そ
の反射した高調波の光軸は再び基本波レーザ光の光軸と
一致する。したがって、発生した逆方向の高調波（２
３）は、高調波共振用ミラー（１５）とレーザ出力凹面
ミラー（１８）によって共振し、増幅される。一方、正
方向に発生した高調波（２２）は、非線形光学結晶（１
７）の複屈折によって、非線形光学結晶（１７）とレー
ザ出力ミラー（１８）の間で基本波の光軸と一致せず、
さらにレーザ出力ミラー（１８）が凹面鏡であるため
に、レーザ出力ミラー（１８）で一部反射された高調波
と発生した高調波の光軸は一致しない。したがって、正
方向の高調波は、逆方向の高調波の様に多重反射するこ
とはなく、増幅されない。
ーザ出力凹面ミラー（１８）によって一部反射する。そ
の反射した高調波の光軸は再び基本波レーザ光の光軸と
一致する。したがって、発生した逆方向の高調波（２
３）は、高調波共振用ミラー（１５）とレーザ出力凹面
ミラー（１８）によって共振し、増幅される。一方、正
方向に発生した高調波（２２）は、非線形光学結晶（１
７）の複屈折によって、非線形光学結晶（１７）とレー
ザ出力ミラー（１８）の間で基本波の光軸と一致せず、
さらにレーザ出力ミラー（１８）が凹面鏡であるため
に、レーザ出力ミラー（１８）で一部反射された高調波
と発生した高調波の光軸は一致しない。したがって、正
方向の高調波は、逆方向の高調波の様に多重反射するこ
とはなく、増幅されない。
【００１３】本発明において、内部共振型基本波レーザ
としては、ＬＤ励起固体レーザの他にＨｅ−Ｎｅあるい
はＡｒ等の各種気体レーザ、Ｎｄ−ＹＡＧあるいはルビ
ー等のフラッシュランプ励起固体レーザ、その他液体レ
ーザあるいは色素レーザ等が使用できる。
としては、ＬＤ励起固体レーザの他にＨｅ−Ｎｅあるい
はＡｒ等の各種気体レーザ、Ｎｄ−ＹＡＧあるいはルビ
ー等のフラッシュランプ励起固体レーザ、その他液体レ
ーザあるいは色素レーザ等が使用できる。
【００１４】特に、コンパクト化及び軽量化するために
は、基本波レーザ媒質としてＮｄ：ＹＶＯ4 、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧあるいはＣｒ：ＬｉＳＡＦ等の固体レーザ結晶を用
い、その結晶の励起光源としてＬＤを用いることが好ま
しい。非線形光学結晶としては、ＫＮｂＯ3 、ＫＴｉＯ
ＰＯ4 、β−ＢａＢ2 Ｏ4、ＬｉＮｂＯ3 結晶等が使用
できる。
は、基本波レーザ媒質としてＮｄ：ＹＶＯ4 、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧあるいはＣｒ：ＬｉＳＡＦ等の固体レーザ結晶を用
い、その結晶の励起光源としてＬＤを用いることが好ま
しい。非線形光学結晶としては、ＫＮｂＯ3 、ＫＴｉＯ
ＰＯ4 、β−ＢａＢ2 Ｏ4、ＬｉＮｂＯ3 結晶等が使用
できる。
【００１５】また、高調波共振用ミラーは、非線形光学
結晶の基本波レーザ媒質側端面、あるいは固体レーザ結
晶の非線形光学結晶側端面に光学膜を形成することによ
って作製することも可能である。
結晶の基本波レーザ媒質側端面、あるいは固体レーザ結
晶の非線形光学結晶側端面に光学膜を形成することによ
って作製することも可能である。
【００１６】前記高調波共振用ミラーとしては、平面ミ
ラーを用いることが好ましい。この理由は、軸の調整が
容易なためである。
ラーを用いることが好ましい。この理由は、軸の調整が
容易なためである。
【００１７】
【作用】上記構成にかかる本発明の波長変換装置によれ
ば、基本波の共振器内に位置した非線形光学結晶と基本
波用レーザ媒質の間に高調波の共振用平面ミラーを配置
するようにしている。従って、基本波の共振器内で効率
よく発生した第２高調波をさらに効率よく共振すること
ができ、非常に高い変換効率で高調波を得ることができ
る。さらに双方向に発生する高調波の一方だけを共振さ
せることができるため、安定な出力とビームモードが得
られる。
ば、基本波の共振器内に位置した非線形光学結晶と基本
波用レーザ媒質の間に高調波の共振用平面ミラーを配置
するようにしている。従って、基本波の共振器内で効率
よく発生した第２高調波をさらに効率よく共振すること
ができ、非常に高い変換効率で高調波を得ることができ
る。さらに双方向に発生する高調波の一方だけを共振さ
せることができるため、安定な出力とビームモードが得
られる。
【００１８】
【実施例】（実施例１）本発明の第１の実施例を図１を
用いて説明する。固体レーザ励起用光源（１１）には、
波長８１２ｎｍのＬＤを用いた。固体レーザ励起用ＬＤ
光は焦点距離ｆ＝５ｍｍの集束レンズにより集束され、
固体レーザ結晶へ入射される。この時、固体レーザ結晶
には平行平板のＮｄ：ＹＶＯ4 （素子長：１ｍｍ、Ｎｄ
ドープ量：１．１％）を使用した。このＮｄ：ＹＶＯ4
固体レーザ結晶（１３）の光源側端面と、非線形光学結
晶（１７）側の端面には各々光学膜が形成されており、
光源側端面の反射率（以下Ｒ１と略す）は、Ｒ１（励起
用ＬＤの波長：８１２ｎｍ）＝０．１％、Ｒ１（基本
波：ω＝１０６４ｎｍ）＝９９．９％であり、非線形光
学結晶側端面の反射率（以下Ｒ’と略す）は、Ｒ１’
（基本波：ω＝１０６４ｎｍ）＝０．１％である。非線
形光学結晶（１７）には５ｍｍ（素子長）のβ−ＢａＢ
2 Ｏ4 を使用した。この非線形光学結晶（１７）の両端
面には光学膜が形成されており、その反射率（以下Ｒ２
と略す）は、Ｒ２（基本波：ω＝１０６４ｎｍ）＝０．
５％、Ｒ２（高調波：２ω＝５３２ｎｍ）＝０．５％で
ある。レーザ出力ミラー（１８）は、合成石英凹面（曲
率半径＝３０ｍｍ）基板表面に光学膜が形成されてお
り、非線形光学結晶（１７）側表面（１９）の反射率
（以下Ｒ３と略す）は、Ｒ３（基本波：ω＝１０６４ｎ
ｍ）＝９９．９％、Ｒ３（高調波：２ω＝５３２ｎｍ）
＝９８％であり、レーザ光出力側表面の反射率（以下Ｒ
３’）は、Ｒ３’（高調波：２ω＝５３２ｎｍ）＝０．
１％である。高調波共振用平面ミラー（１５）は、合成
石英平行平面基板の各端面に光学膜を形成した平面ミラ
ーを使用し、その非線形光学結晶側端面（１６）の反射
率（以下、Ｒ４と略す）は、Ｒ４（基本波：ω＝１０６
４ｎｍ）＝０．１％、Ｒ４（高調波：２ω＝５３２ｎ
ｍ）＝９９．９％であり、固体レーザ結晶（１３）側端
面の反射率（以下、Ｒ４’と略す）は、Ｒ４’（基本
波：ω＝１０６４ｎｍ）＝０．１％である。基本波
（ω）の発振が最も強くなるように固体レーザ結晶（１
３）とレーザ出力ミラー（１８）の位置を調整した後、
高調波（２ω）光が最も強くなるように非線形光学結晶
（１７）の光学軸（Ｃ軸）と基本波の光学軸とのなす角
度を調整し、その後、レーザ出力ミラー（１８）から出
射される高調波（２ω）光が最も強くなるように高調波
共振用平面ミラー（１５）の位置及び傾きを微調整し
た。その結果、高調波を共振させないときには１００ｍ
ＷのＬＤ励起パワーに対して２ｍＷのマルチモードの高
調波しか得られなかったのに対して、本発明による高調
波の共振法によって、１０ｍＷの高調波（緑色）光がＴ
ＥＭ００モードで得られた。
用いて説明する。固体レーザ励起用光源（１１）には、
波長８１２ｎｍのＬＤを用いた。固体レーザ励起用ＬＤ
光は焦点距離ｆ＝５ｍｍの集束レンズにより集束され、
固体レーザ結晶へ入射される。この時、固体レーザ結晶
には平行平板のＮｄ：ＹＶＯ4 （素子長：１ｍｍ、Ｎｄ
ドープ量：１．１％）を使用した。このＮｄ：ＹＶＯ4
固体レーザ結晶（１３）の光源側端面と、非線形光学結
晶（１７）側の端面には各々光学膜が形成されており、
光源側端面の反射率（以下Ｒ１と略す）は、Ｒ１（励起
用ＬＤの波長：８１２ｎｍ）＝０．１％、Ｒ１（基本
波：ω＝１０６４ｎｍ）＝９９．９％であり、非線形光
学結晶側端面の反射率（以下Ｒ’と略す）は、Ｒ１’
（基本波：ω＝１０６４ｎｍ）＝０．１％である。非線
形光学結晶（１７）には５ｍｍ（素子長）のβ−ＢａＢ
2 Ｏ4 を使用した。この非線形光学結晶（１７）の両端
面には光学膜が形成されており、その反射率（以下Ｒ２
と略す）は、Ｒ２（基本波：ω＝１０６４ｎｍ）＝０．
５％、Ｒ２（高調波：２ω＝５３２ｎｍ）＝０．５％で
ある。レーザ出力ミラー（１８）は、合成石英凹面（曲
率半径＝３０ｍｍ）基板表面に光学膜が形成されてお
り、非線形光学結晶（１７）側表面（１９）の反射率
（以下Ｒ３と略す）は、Ｒ３（基本波：ω＝１０６４ｎ
ｍ）＝９９．９％、Ｒ３（高調波：２ω＝５３２ｎｍ）
＝９８％であり、レーザ光出力側表面の反射率（以下Ｒ
３’）は、Ｒ３’（高調波：２ω＝５３２ｎｍ）＝０．
１％である。高調波共振用平面ミラー（１５）は、合成
石英平行平面基板の各端面に光学膜を形成した平面ミラ
ーを使用し、その非線形光学結晶側端面（１６）の反射
率（以下、Ｒ４と略す）は、Ｒ４（基本波：ω＝１０６
４ｎｍ）＝０．１％、Ｒ４（高調波：２ω＝５３２ｎ
ｍ）＝９９．９％であり、固体レーザ結晶（１３）側端
面の反射率（以下、Ｒ４’と略す）は、Ｒ４’（基本
波：ω＝１０６４ｎｍ）＝０．１％である。基本波
（ω）の発振が最も強くなるように固体レーザ結晶（１
３）とレーザ出力ミラー（１８）の位置を調整した後、
高調波（２ω）光が最も強くなるように非線形光学結晶
（１７）の光学軸（Ｃ軸）と基本波の光学軸とのなす角
度を調整し、その後、レーザ出力ミラー（１８）から出
射される高調波（２ω）光が最も強くなるように高調波
共振用平面ミラー（１５）の位置及び傾きを微調整し
た。その結果、高調波を共振させないときには１００ｍ
ＷのＬＤ励起パワーに対して２ｍＷのマルチモードの高
調波しか得られなかったのに対して、本発明による高調
波の共振法によって、１０ｍＷの高調波（緑色）光がＴ
ＥＭ００モードで得られた。
【００１９】（実施例２）本発明の第２の実施例を第１
図を用いて説明する。固体レーザ励起用光源（１１）に
は、ペルチェ素子によって波長を８０８ｎｍに調整した
ＬＤを用いた。固体レーザ励起用ＬＤ光は焦点距離ｆ＝
５ｍｍの集束レンズにより集束され、固体レーザ結晶へ
入射される。この時、固体レーザ結晶には平行平板のＮ
ｄ：ＹＡＧ（素子長：１ｍｍ、Ｎｄドープ量：１．１
％）を使用した。このＮｄ：ＹＡＧ固体レーザ結晶（１
３）の光源側端面と、非線形光学結晶（１７）側の端面
には各々光学膜が形成されており、光源側端面の反射率
（以下Ｒ１と略す）は、Ｒ１（励起用ＬＤの波長：８０
８ｎｍ）＝０．１％、Ｒ１（基本波：ω＝９４６ｎｍ）
＝９９．９％であり、非線形光学結晶側端面の反射率
（以下Ｒ’と略す）は、Ｒ１’（基本波：ω＝９４６ｎ
ｍ）＝０．１％である。非線形光学結晶（１７）には５
ｍｍ（素子長）のβ−ＢａＢ2 Ｏ4 を使用した。この非
線形光学結晶（１７）の両端面には光学膜が形成されて
おり、その反射率（以下Ｒ２と略す）は、Ｒ２（基本
波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．５％、Ｒ２（高調波：２ω
＝４７３ｎｍ）＝０．５％である。レーザ出力ミラー
（１８）は、合成石英凹面（曲率半径＝３０ｍｍ）基板
表面に光学膜が形成されており、非線形光学結晶（１
７）側表面（１９）の反射率（以下Ｒ３と略す）は、Ｒ
３（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝９９．９％、Ｒ３（高
調波：２ω＝４７３ｎｍ）＝９８％であり、レーザ光出
力側表面の反射率（以下Ｒ３’）は、Ｒ３’（高調波：
２ω＝４７３ｎｍ）＝０．１％である。高調波共振用ミ
ラー（１５）は、合成石英平行平面基板の各端面に光学
膜を形成した平面ミラーであり、その非線形光学結晶側
端面（１６）の反射率（以下、Ｒ４と略す）は、Ｒ４
（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．１％、Ｒ４（高調
波：２ω＝４７３ｎｍ）＝９９．９％であり、固体レー
ザ結晶（１３）側端面の反射率（以下、Ｒ４’と略す）
は、Ｒ４’（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．１％であ
る。基本波（ω）の発振が最も強くなるように固体レー
ザ結晶（１３）とレーザ出力ミラー（１８）の位置を調
整した後、高調波（２ω）光が最も強くなるように非線
形光学結晶（１７）の光学軸（Ｃ軸）と基本波の光学軸
とのなす角度を調整し、その後、レーザ出力ミラー（１
８）から出射される高調波（２ω）光が最も強くなるよ
うに高調波共振用平面ミラー（１５）の位置及び傾きを
微調整した結果、高調波を共振しない場合には１００ｍ
ＷのＬＤ励起パワーに対して１ｍＷの高調波光がマルチ
モードでしか得られなかったのに対して、７ｍＷの高調
波（青色）光がＴＥＭ００モードで得られた。
図を用いて説明する。固体レーザ励起用光源（１１）に
は、ペルチェ素子によって波長を８０８ｎｍに調整した
ＬＤを用いた。固体レーザ励起用ＬＤ光は焦点距離ｆ＝
５ｍｍの集束レンズにより集束され、固体レーザ結晶へ
入射される。この時、固体レーザ結晶には平行平板のＮ
ｄ：ＹＡＧ（素子長：１ｍｍ、Ｎｄドープ量：１．１
％）を使用した。このＮｄ：ＹＡＧ固体レーザ結晶（１
３）の光源側端面と、非線形光学結晶（１７）側の端面
には各々光学膜が形成されており、光源側端面の反射率
（以下Ｒ１と略す）は、Ｒ１（励起用ＬＤの波長：８０
８ｎｍ）＝０．１％、Ｒ１（基本波：ω＝９４６ｎｍ）
＝９９．９％であり、非線形光学結晶側端面の反射率
（以下Ｒ’と略す）は、Ｒ１’（基本波：ω＝９４６ｎ
ｍ）＝０．１％である。非線形光学結晶（１７）には５
ｍｍ（素子長）のβ−ＢａＢ2 Ｏ4 を使用した。この非
線形光学結晶（１７）の両端面には光学膜が形成されて
おり、その反射率（以下Ｒ２と略す）は、Ｒ２（基本
波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．５％、Ｒ２（高調波：２ω
＝４７３ｎｍ）＝０．５％である。レーザ出力ミラー
（１８）は、合成石英凹面（曲率半径＝３０ｍｍ）基板
表面に光学膜が形成されており、非線形光学結晶（１
７）側表面（１９）の反射率（以下Ｒ３と略す）は、Ｒ
３（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝９９．９％、Ｒ３（高
調波：２ω＝４７３ｎｍ）＝９８％であり、レーザ光出
力側表面の反射率（以下Ｒ３’）は、Ｒ３’（高調波：
２ω＝４７３ｎｍ）＝０．１％である。高調波共振用ミ
ラー（１５）は、合成石英平行平面基板の各端面に光学
膜を形成した平面ミラーであり、その非線形光学結晶側
端面（１６）の反射率（以下、Ｒ４と略す）は、Ｒ４
（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．１％、Ｒ４（高調
波：２ω＝４７３ｎｍ）＝９９．９％であり、固体レー
ザ結晶（１３）側端面の反射率（以下、Ｒ４’と略す）
は、Ｒ４’（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．１％であ
る。基本波（ω）の発振が最も強くなるように固体レー
ザ結晶（１３）とレーザ出力ミラー（１８）の位置を調
整した後、高調波（２ω）光が最も強くなるように非線
形光学結晶（１７）の光学軸（Ｃ軸）と基本波の光学軸
とのなす角度を調整し、その後、レーザ出力ミラー（１
８）から出射される高調波（２ω）光が最も強くなるよ
うに高調波共振用平面ミラー（１５）の位置及び傾きを
微調整した結果、高調波を共振しない場合には１００ｍ
ＷのＬＤ励起パワーに対して１ｍＷの高調波光がマルチ
モードでしか得られなかったのに対して、７ｍＷの高調
波（青色）光がＴＥＭ００モードで得られた。
【００２０】（実施例３）本発明の第３の実施例を第１
図を用いて説明する。固体レーザ励起用光源（１１）に
は、ペルチェ素子によって波長を６７０ｎｍに調整した
ＬＤを用いた。固体レーザ励起用ＬＤ光は焦点距離ｆ＝
５ｍｍの集束レンズにより集束され、固体レーザ結晶へ
入射される。この時、固体レーザ結晶には平行平板のＣ
ｒ：ＬｉＳＡＦ（素子長：１ｍｍ、Ｃｒドープ量：３
％）を使用した。このＣｒ：ＬｉＳＡＦ固体レーザ結晶
（１３）の光源側端面と、非線形光学結晶（１７）側の
端面には各々光学膜が形成されており、光源側端面の反
射率（以下Ｒ１と略す）は、Ｒ１（励起用ＬＤの波長：
６７０ｎｍ）＝０．１％、Ｒ１（基本波：ω＝７８０〜
９００ｎｍ）＝９９．９％であり、非線形光学結晶側端
面の反射率（以下Ｒ’と略す）は、Ｒ１’（基本波：ω
＝７８０〜９００ｎｍ）＝０．１％である。非線形光学
結晶（１７）には５ｍｍ（素子長）のβ−ＢａＢ2 Ｏ4
を使用した。この非線形光学結晶（１７）の両端面には
光学膜が形成されており、その反射率（以下Ｒ２と略
す）は、Ｒ２（基本波：ω＝７８０〜９００ｎｍ）＝
０．５％、Ｒ２（高調波：２ω＝３８０〜４５０ｎｍ）
＝０．５％である。レーザ出力ミラー（１８）は、合成
石英凹面（曲率半径＝３０ｍｍ）基板表面に光学膜が形
成されており、非線形光学結晶（１７）側表面（１９）
の反射率（以下Ｒ３と略す）は、Ｒ３（基本波：ω＝８
３０ｎｍ）＝９９．９％、Ｒ３（高調波：２ω＝４１５
ｎｍ）＝９８％であり、レーザ光出力側表面の反射率
（以下Ｒ３’）は、Ｒ３’（高調波：２ω＝４１５ｎ
ｍ）＝０．１％である。高調波共振用ミラー（１５）
は、合成石英平行平面基板の各端面に光学膜を形成した
平面ミラーを使用し、その非線形光学結晶側端面（１
６）の反射率（以下、Ｒ４と略す）は、Ｒ４（基本波：
ω＝８３０ｎｍ）＝０．１％、Ｒ４（高調波：２ω＝４
１５ｎｍ）＝９９．９％であり、固体レーザ結晶（１
３）側端面の反射率（以下、Ｒ４’と略す）は、Ｒ４’
（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．１％である。基本波
（ω＝８３０ｎｍ）の発振が最も強くなるように固体レ
ーザ結晶（１３）とレーザ出力ミラー（１８）の位置及
び傾きを調整した後、高調波（２ω＝４１５ｎｍ）光が
最も強くなるように非線形光学結晶（１７）の光学軸
（Ｃ軸）と基本波の光学軸とのなす角度を調整し、その
後、レーザ出力ミラー（１８）から出射される高調波
（２ω＝４１５ｎｍ）光が最も強くなるように高調波共
振用平面ミラー（１５）の位置及び傾きを微調整した。
その結果、高調波を共振させない場合、１００ｍＷのＬ
Ｄ励起パワーに対して２ｍＷの高調波光がマルチモード
でしか得られなかったのに対して、本発明の高調波共振
によって１０ｍＷの高調波（紫色）光がＴＥＭ００モー
ドで得られた。
図を用いて説明する。固体レーザ励起用光源（１１）に
は、ペルチェ素子によって波長を６７０ｎｍに調整した
ＬＤを用いた。固体レーザ励起用ＬＤ光は焦点距離ｆ＝
５ｍｍの集束レンズにより集束され、固体レーザ結晶へ
入射される。この時、固体レーザ結晶には平行平板のＣ
ｒ：ＬｉＳＡＦ（素子長：１ｍｍ、Ｃｒドープ量：３
％）を使用した。このＣｒ：ＬｉＳＡＦ固体レーザ結晶
（１３）の光源側端面と、非線形光学結晶（１７）側の
端面には各々光学膜が形成されており、光源側端面の反
射率（以下Ｒ１と略す）は、Ｒ１（励起用ＬＤの波長：
６７０ｎｍ）＝０．１％、Ｒ１（基本波：ω＝７８０〜
９００ｎｍ）＝９９．９％であり、非線形光学結晶側端
面の反射率（以下Ｒ’と略す）は、Ｒ１’（基本波：ω
＝７８０〜９００ｎｍ）＝０．１％である。非線形光学
結晶（１７）には５ｍｍ（素子長）のβ−ＢａＢ2 Ｏ4
を使用した。この非線形光学結晶（１７）の両端面には
光学膜が形成されており、その反射率（以下Ｒ２と略
す）は、Ｒ２（基本波：ω＝７８０〜９００ｎｍ）＝
０．５％、Ｒ２（高調波：２ω＝３８０〜４５０ｎｍ）
＝０．５％である。レーザ出力ミラー（１８）は、合成
石英凹面（曲率半径＝３０ｍｍ）基板表面に光学膜が形
成されており、非線形光学結晶（１７）側表面（１９）
の反射率（以下Ｒ３と略す）は、Ｒ３（基本波：ω＝８
３０ｎｍ）＝９９．９％、Ｒ３（高調波：２ω＝４１５
ｎｍ）＝９８％であり、レーザ光出力側表面の反射率
（以下Ｒ３’）は、Ｒ３’（高調波：２ω＝４１５ｎ
ｍ）＝０．１％である。高調波共振用ミラー（１５）
は、合成石英平行平面基板の各端面に光学膜を形成した
平面ミラーを使用し、その非線形光学結晶側端面（１
６）の反射率（以下、Ｒ４と略す）は、Ｒ４（基本波：
ω＝８３０ｎｍ）＝０．１％、Ｒ４（高調波：２ω＝４
１５ｎｍ）＝９９．９％であり、固体レーザ結晶（１
３）側端面の反射率（以下、Ｒ４’と略す）は、Ｒ４’
（基本波：ω＝９４６ｎｍ）＝０．１％である。基本波
（ω＝８３０ｎｍ）の発振が最も強くなるように固体レ
ーザ結晶（１３）とレーザ出力ミラー（１８）の位置及
び傾きを調整した後、高調波（２ω＝４１５ｎｍ）光が
最も強くなるように非線形光学結晶（１７）の光学軸
（Ｃ軸）と基本波の光学軸とのなす角度を調整し、その
後、レーザ出力ミラー（１８）から出射される高調波
（２ω＝４１５ｎｍ）光が最も強くなるように高調波共
振用平面ミラー（１５）の位置及び傾きを微調整した。
その結果、高調波を共振させない場合、１００ｍＷのＬ
Ｄ励起パワーに対して２ｍＷの高調波光がマルチモード
でしか得られなかったのに対して、本発明の高調波共振
によって１０ｍＷの高調波（紫色）光がＴＥＭ００モー
ドで得られた。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、基本波の共振器内に位置した
非線形光学結晶と基本波用レーザ媒質の間に高調波の共
振用ミラーを配置するようにしている。従って、基本波
の共振器内で効率よく発生した第２高調波が基本波レー
ザ媒質によって吸収損失することなく、効率よく共振増
幅することができ、非常に高い変換効率で高調波を得る
ことができる。さらに、双方向に発生する高調波の一方
だけを共振させることができるため、安定な出力とビー
ムモードが得られるという優れた効果を有する。
非線形光学結晶と基本波用レーザ媒質の間に高調波の共
振用ミラーを配置するようにしている。従って、基本波
の共振器内で効率よく発生した第２高調波が基本波レー
ザ媒質によって吸収損失することなく、効率よく共振増
幅することができ、非常に高い変換効率で高調波を得る
ことができる。さらに、双方向に発生する高調波の一方
だけを共振させることができるため、安定な出力とビー
ムモードが得られるという優れた効果を有する。
【図１】図１は本発明の２重内部共振型波長変換素子の
基本構成図である。
基本構成図である。
【図２】図２は従来の２重共振型波長変換素子の基本構
成図である。
成図である。
１ 基本波レーザ ２ ，１５ 波長選択性共振用ミラ
ー ２’，１８ 波長選択性共振用凹面
ミラー ３ ，１７ 非線形光学結晶 ４ ，４’，１４，１６，１９ 波長選択性光学膜 １１ ＬＤ １２ 集束レンズ １３ 固体レーザ結晶 ２０ 正方向基本波レーザ光 ２１ 逆方向基本波レーザ光 ２２ 正方向高調波レーザ光 ２３ 逆方向高調波レーザ光
ー ２’，１８ 波長選択性共振用凹面
ミラー ３ ，１７ 非線形光学結晶 ４ ，４’，１４，１６，１９ 波長選択性光学膜 １１ ＬＤ １２ 集束レンズ １３ 固体レーザ結晶 ２０ 正方向基本波レーザ光 ２１ 逆方向基本波レーザ光 ２２ 正方向高調波レーザ光 ２３ 逆方向高調波レーザ光
Claims (4)
- 【請求項１】 基本波のレーザ共振器内に基本波レーザ
媒質（１３）と非線形光学結晶（１７）が位置する内部
共振器型波長変換装置において、基本波レーザ媒質（１
３）と非線形光学結晶（１７）の間の上記共振器の光軸
上に高調波共振用ミラー（１５）を配置し、レーザ出力
ミラー（１８）に凹面ミラーを使用し、そのレーザ出力
ミラー（１８）と前記高調波共振用ミラー（１５）とで
高調波を同時に共振させる機構を備えた波長変換装置。 - 【請求項２】 前記請求項１において、非線形光学結晶
としてβ−ＢａＢ2Ｏ4 を使用した波長変換装置。 - 【請求項３】 前記請求項１において、基本波レーザ媒
質としてＮｄ：ＹＶＯ4 あるいはＮｄ：ＹＡＧあるいは
Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ結晶を使用する波長変換装置。 - 【請求項４】 前記請求項１において、高調波共振用ミ
ラー（１５）を、基本波レーザ媒質（１３）あるいは非
線形光学結晶（１７）の表面に設けた波長変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33544592A JPH06164048A (ja) | 1992-11-21 | 1992-11-21 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33544592A JPH06164048A (ja) | 1992-11-21 | 1992-11-21 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06164048A true JPH06164048A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=18288643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33544592A Pending JPH06164048A (ja) | 1992-11-21 | 1992-11-21 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06164048A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5892614A (en) * | 1996-03-22 | 1999-04-06 | Nec Corporation | Optical parametric oscillator including a saturable absorber having a saturable absorption characteristic |
| JP2006310743A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-11-09 | Topcon Corp | レーザ発振装置 |
| JP2020188250A (ja) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | ライトメッド コーポレーションＬｉｇｈｔｍｅｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 高仕事率多波長可視光のラマンレーザー |
-
1992
- 1992-11-21 JP JP33544592A patent/JPH06164048A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5892614A (en) * | 1996-03-22 | 1999-04-06 | Nec Corporation | Optical parametric oscillator including a saturable absorber having a saturable absorption characteristic |
| JP2006310743A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-11-09 | Topcon Corp | レーザ発振装置 |
| JP2020188250A (ja) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | ライトメッド コーポレーションＬｉｇｈｔｍｅｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 高仕事率多波長可視光のラマンレーザー |
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