JPH06175181A - 波 長 可 変 レ ー ザ 装 置 - Google Patents

波 長 可 変 レ ー ザ 装 置

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JPH06175181A
JPH06175181A JP4350108A JP35010892A JPH06175181A JP H06175181 A JPH06175181 A JP H06175181A JP 4350108 A JP4350108 A JP 4350108A JP 35010892 A JP35010892 A JP 35010892A JP H06175181 A JPH06175181 A JP H06175181A
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JP
Japan
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nonlinear optical
optical element
laser device
wavelength
laser light
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JP4350108A
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Toshiki Kishimoto
本 俊 樹 岸
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光パラメトリック発振器を利用した波長
可変レーザ装置の提供を目的とする。 【構成】 励起光源と、光パラメトリック発振用非
線形光学素子と、該光パラメトリック発振用非線形光学
素子の入射側と出射側に配置された一対の反射鏡とから
基本的に構成されるレーザ装置において、用いる非線形
光学素子が側周面を光学研磨された円盤状非線形光学結
晶で構成されている。 【効果】 側面を光学研磨した円盤状の非線形光学
素子を用いるため、容易に波長変換することが可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学素子を用い
た光パラメトリック発振器を利用した波長可変レーザ装
置に関し、特に非線形光学素子を回転させることで出射
するレーザ光の波長を可変可能とする波長可変レーザ装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光パラメトリック効果に基づいて非線形
光学素子(結晶)のコヒーレントな励起光(λp)を入
射することにより、 1/λp=1/λs+1/λi (1) np/λp=ns/λs+ni/λi (2) の関係を満たす波長の異なるコヒーレント光(λsおよ
びλi、λsはシグナル、λiはアイドラで、λs<λi、
np、ns、niは屈折率)を発生する光パラメトリック
発振が知られている。この光パラメトリック発振器は、
図4に示すように一般に励起光源(図示せず。)と、非
線形光学素子(1)と、非線形光学素子(1)の入射側(2)と
出射側(3)に配置された一対の反射鏡(4),(5)とから構成
されている。そして、励起光源より出射されたレーザ光
(6)は非線形光学素子(1)の両側に設けられた反射鏡(4),
(5)間で共振し、波長が変換され、反射鏡(5)より出射さ
れる。従来、この種の光パラメトリック発振器用非線形
光学素子にはKTiOPO4(KTP),RbTiOP
O4(RTP)といった非線形光学結晶が用いられ、励
起光源として1.047〜1.0796μmで発振するN
d:YLF,Nd:YAG,Nd:GSGG,Nd:Y
AP等の固体レーザがよく用られている。
【0003】ところで、レーザ光は波長分布も狭く、直
進性のよいことが大きな特徴であり、用いる材質により
その波長は特定されるものである。しかしながら、近年
この波長分布の狭さと直進性のよさを維持しつつ種々の
波長のレーザ光を一つの装置より発振できるレーザー装
置が要望されるようになってきた。例えば大気中の種々
の成分の分析に用いるためである。また、加えて現状の
材質では得られない領域の波長のレーザ光が必要とされ
る場合もあり、この様なレーザ光をいかにして得るのか
といった課題も生じてきている。
【0004】このような要求や課題を満たすべく種々の
検討がなされている。この検討の一つにKTPやRTP
を用いた光パラメトリック発振器を用いて、該発振器内
の非線形光学結晶内でのレーザ光の伝播角を変える方法
がある。これはKTPやRTPを用いた光パラメトリッ
ク発振は、aカットの90゜位相整合(φ=0゜,θ=
90゜)付近では、スペクトル幅が数オンク゛ストロームと狭い
こと、またこの方法によれば、理論的にはレーザ光の伝
播角を40〜90度の範囲(伝播角の変化量として最大
50度)で変化させることにより上記波長1.047〜
1.0796μmのレーザ光を波長1.08〜3.3μm
の範囲のレーザ光に波長変換可能とされているからであ
る。
【0005】ところで、一般にレーザ光は結晶の入射面
で屈折を起こすために、レーザ光の入射角(θext:結
晶の回転角)と、素子内部の実際の伝搬角(θint)と
の間には、 sin(θext)=n・sin(θint) (3) の関係がある。ここで、nは、結晶の屈折率である。K
TPやRTPの場合、屈折率は約1.8程度である。よ
って、伝搬角を50度変化させるためには入射角(回転
角)を約100度変化させなければならない。しかし、
従来用いられている光パラメトリック発振用の非線形光
学結晶の素子は5×5×10mm程度の素子の入出射面
を平行に光学研磨したものであり、該素子の回転角が大
きくなると、レーザ光の共振位置が変化し、図4の様
に、レーザ光の出射位置が点線(a)から実線(b)に
変化してしまう。また、それ以上に回転角が大きくなる
と、発振が止まったり、素子の側面に励起光が当たっ
て、出射面に到達せず、光パラメトリック発振を起こさ
なくなったり、極端な場合は、結晶にダメージを起こし
たりする。従って、十分な強度の出射光を得ることので
きる範囲内で該非線形光学結晶を回転できる範囲は伝播
角として約20゜程度程度であり、入射角にすると40
゜程度が限界である。このため、結晶が本来持っている
可能な波長可変域(即ち、伝播角の変化としては、約5
0゜)を、1つの素子で実現することは不可能となって
いた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は光パラメトリ
ック発振を利用し、より広い波長領域まで波長変換可能
な波長可変レーザ装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の装置は、励起光源と、光パラメトリック発振用非線
形光学素子と、該光パラメトリック発振用非線形光学素
子の入射側と出射側に配置された一対の反射鏡とから基
本的に構成されるレーザ装置において、非線形光学素子
が側周面を光学研磨された円盤状非線形光学結晶で構成
されているものであり、必要に応じ該非線形光学素子と
上記各反射鏡との間に補償用レンズが設けられたもので
あり、好ましくは円盤状非線形光学結晶としてKTP、
またはRTPを用いるものである。
【0008】
【作用】本発明のレーザー装置は、基本的に光パラメト
リック発振器であり、得られるレーザ光の波長分布が狭
く、直進性がよいという長所は失われていない。本発明
において、非線形光学素子を側周面を光学研磨した円盤
状の非線形光学結晶でで構成するのは、該円盤状の素子
を回転することにより非線形光学素子への入射角を変化
させることなく、レーザ光の伝播角の変化量を増大させ
レーザ光の変換幅を大きくするためである。この結果、
円盤状の非線形光学素子を50゜回転させることが可能
となり、励起光としてNd:YAGレーザ(λp=1.0
64μm)を用いた場合、1.064μmのレーザ光を
1.08〜3.3μmの任意のレーザ光(λsまたはλi)
に変換することが可能となる。
【0009】また、非線形光学素子とその前後に設けら
れた反射鏡との間に補償用レンズを設けるのは、該レン
ズにより共振しているレーザ光のフォーカッシング効果
を補償するためであり、これによりより効果的に波長変
換を行うものである。
【0010】以下、本発明を図を用いてさらに説明す
る。図1は、本発明の光パラメトリック発振を用いた波
長可変レーザ装置の一例のである。本装置は、励起光源
(7)と、光パラメトリック発振用非線形光学結晶(1)とリ
アミラ−(4)、出力ミラ−(5)、と回転ステージ(8)とか
らなるものであり、回転ステージ(8)上に設けられた非
線形光学結晶(1)を回転ステージごと回転させて、波長
変換を行うものである。
【0011】励起光源(7)としてはNd:YAG,N
d:YLF,Nd:GSGG,Nd:YAP等の固体レ
ーザを用いるが、この励起光源(7)より出射されたレー
ザ光はリアミラー(4)を介して非線形光学結晶(1)に入射
し、出力ミラー(5)に至り出力ミラー(5)の非線形光学素
子側の面に設けられた反射膜(9)により反射され、非線
形光学素子(1)を通過してリアミラー(4)に至り、リアミ
ラー(4)の非線形光学素子側に設けられた反射膜(10)に
より反射され、再度非線形光学素子(1)に入射する。そ
して、このようにして入射したレーザ光は波長変換され
る。
【0012】リアミラー(4)、出力ミラー(5)は、何れも
励起レーザ光に対し高い透過率を有し、リアミラー(4)
はシグナル光(励起レーザ光の波長の2倍より短い波
長、)あるいは、アイドラ光(励起レーザ光の波長の2
倍より長い波長,)の一方の波長で高い反射率を有する
ダイクロイック反射鏡を使用し、出力ミラー(5)は、シ
グナル光またはアイドラ光のどちらか一方で50−98
%の反射率を有するダイクロイック反射鏡を使用する。
【0013】本例の装置により所望の波長に変換したレ
ーザ光を得るには、例えば、励起光源(7)として波長1.
064μmで発振するNd:YAGレーザを用いて、非
線形光学結晶(1)を回転ステージごと必要な角度だけ回
転すればよい。
【0014】図2は本発明の装置に用いる非線形光学素
子(1)の拡大図であり、側面(11)が鏡面研磨された円盤
状の非線形光学結晶である。この結晶としてはKTPや
RTP等を用いることが可能である。
【0015】図3は本発明の装置の別の実施態様であ
り、円盤状の非線形光学素子(1)によるフォーカッシン
グ効果を補償するために、非線形光学素子(1)と各反射
鏡(4),(5)との間にそれぞれ補償用のレンズ(12)を挿入
したものである。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例について述べる (実施例1)励起光源としてNd:YAGレーザを用
い、光パラメトリック発振用非線形光学素子としてRT
P(b−ウエファー、半径7mm、厚さ5mm)結晶を
用い、反射鏡として波長1.6〜1.8μmの間で発振可
能なものを用い、図1と同様の装置を構成し、これを用
いてレーザ光の波長変換を行った。その結果、非線形光
学素子を約30゜回転することにより波長1.064μ
mのレーザ光を波長1.622〜1.8μmまでの任意の
レーザ光に変換することができ、かつ得られたレーザー
光の強度は満足できるものであった。
【0017】(実施例2)励起光源としてNd:YAG
レーザを用い、光パラメトリック発振用非線形光学素子
としてRTP(b−ウエファー、半径7mm、厚さ5m
m)結晶を用い、共振器用ミラーとして1.6〜1.8μ
mの間で発振可能なものを用い、石英製の補償用レンズ
を用いて図3と同様の装置を構成し、これを用いてレー
ザ光の波長変換を行った。その結果、非線形光学素子を
約30゜回転することにより波長1.064μmのレー
ザ光を波長1.622〜1.8μmまでの任意のレーザ光
に変換することができた。なお、得られたレーザー光の
強度は実施例1より若干強く、波長分布も狭いものであ
った。
【0018】
【発明の効果】本発明の波長可変レーザ装置は、側面を
光学研磨した円盤状の非線形光学素子を用いるため、容
易に波長変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光パラメトリック発振を用いた波長可
変レーザ装置の一例の構成を示した概要図である。
【図2】本発明の装置に用いる非線形光学素子の拡大図
である。
【図3】本発明の装置の別の実施態様であり、円盤状の
非線形光学素子によるフォーカッシング効果を補償する
ために、補償用のレンズを用いた装置の一例の構成を示
した概要図である。
【図4】従来の光パラメトリック発振器の構成を示した
概要図である。
【符号の説明】
(1)------非線形光学素子、(2)------入射側、(3)-----
-出射側、(4),(5)------反射鏡、(6)------光、(7)---
---励起光源、(8)------回転ステージ、(9),(10)-----
-反射膜、(11)------側面、(12)------補償用レンズ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励起光源と、光パラメトリック発振用
    非線形光学素子と、該光パラメトリック発振用非線形光
    学素子の入射側と出射側に配置された一対の反射鏡とか
    ら基本的に構成されるレーザ装置において、非線形光学
    素子が側周面を光学研磨された円盤状非線形光学結晶で
    構成されていることを特徴とする波長可変レーザ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、非線形
    光学素子と、該非線形光学素子の入射側と出射側とに設
    けられた反射鏡との間にそれぞれ補償用レンズが設けら
    れたことを特徴とする波長可変レーザ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の装置におい
    て、非線形光学素子がKTP、RTPのいずれかである
    ことを特徴とする波長可変レーザ装置。
JP4350108A 1992-12-04 1992-12-04 波 長 可 変 レ ー ザ 装 置 Pending JPH06175181A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2771519A1 (fr) * 1997-11-27 1999-05-28 Univ Bourgogne Moyens pour la generation de rayonnements optiques accordables au moins en frequence
JP2020508488A (ja) * 2017-02-22 2020-03-19 エム スクエアード レーザーズ リミテッドM Squared Lasers Limited 非線形結晶

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