JPH062341U - Optical parametric oscillator - Google Patents

Optical parametric oscillator

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JPH062341U
JPH062341U JP4034392U JP4034392U JPH062341U JP H062341 U JPH062341 U JP H062341U JP 4034392 U JP4034392 U JP 4034392U JP 4034392 U JP4034392 U JP 4034392U JP H062341 U JPH062341 U JP H062341U
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JP
Japan
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light
pumping
pumping light
point
nonlinear optical
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JP4034392U
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Japanese (ja)
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文煥 金
大輔 山崎
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来より低いパワー密度の光源でオプティカ
ル・パラメトリック発振が得られる発振器を実現する。 【構成】 ポンピング光を非線形光学結晶に入射させ
て、波長の違う信号光とアイドラ光を発生させるオプテ
ィカル・パラメトリック発振器において、前記信号光と
アイドラ光の共振器以外に、前記ポンピング光の共振器
を設けると共に、前記ポンピング光が前記非線形光学結
晶内に入射する際の表面反射による前記ポンピング光の
損失を最小限にするために、前記非線形光学結晶をポン
ピング光路に合わせた角度にカットしたことを特徴とす
るものである。
(57) [Summary] [Objective] To realize an oscillator that can obtain optical parametric oscillation with a light source with a lower power density than before. In an optical parametric oscillator for generating pumping light into a nonlinear optical crystal to generate signal light and idler light having different wavelengths, in addition to the resonator for the signal light and the idler light, a resonator for the pumping light is used. In addition, the nonlinear optical crystal is cut at an angle matched to the pumping optical path in order to minimize the loss of the pumping light due to surface reflection when the pumping light is incident on the nonlinear optical crystal. It is what

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、波長可変光源として利用されるオプティカル・パラメトリック(以 下、単にOPという)発振に関し、特に低パワーのポンピング光でOP発振の出 力値をより増大できるようにした装置に関するものである。 The present invention relates to an optical parametric (hereinafter simply referred to as OP) oscillation used as a wavelength tunable light source, and more particularly to a device capable of further increasing the output value of OP oscillation with low-power pumping light. .

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

OP発振は非線形光学結晶にポンピングのレーザ光(波長λp)を入射させて 、波長の違う二つの光(信号光λsとアイドラ光λi)を発生させる方法であり、 従来より、レーザ波長可変の一つの方法として用いられてきた。OP oscillation is a method of injecting pumping laser light (wavelength λ p ) into a nonlinear optical crystal to generate two lights of different wavelengths (signal light λ s and idler light λ i ). It has been used as a variable method.

【0003】 図3(イ)および(ロ)は、このようなOP発振器の従来例を示す構成図であ る。図3(イ)および(ロ)において、Cは非線形光学結晶、Ma,Mbはポンピ ング光λpには高い透過率を、信号光λsとアイドラ光λiには高い反射率を持つ ミラー、Mcはポンピング光λpには高い反射率を、信号光λsとアイドラ光λiに は高い透過率を持つミラーである。zは非線形光学結晶Cの結晶軸を、角θは位 相整合角を示す。また、非線形光学結晶Cに対して、ポンピング光λpは、信号 光λs,アイドラ光λiと位相整合のとれる角θに合わせて入射させる。なお、位 相整合の条件によって、3つの光波の偏光状態は決められている。3A and 3B are configuration diagrams showing a conventional example of such an OP oscillator. 3A and 3B, C is a nonlinear optical crystal, M a and M b are high transmittance for the pumping light λ p , and high reflectance for the signal light λ s and the idler light λ i. The mirror M c has a high reflectance for the pumping light λ p and a high transmittance for the signal light λ s and the idler light λ i . z represents the crystal axis of the nonlinear optical crystal C, and angle θ represents the phase matching angle. Further, the pumping light λ p is made incident on the nonlinear optical crystal C in accordance with an angle θ that can achieve phase matching with the signal light λ s and the idler light λ i . The polarization states of the three light waves are determined by the conditions of phase matching.

【0004】 このような構成において、非線形光学結晶C内で、ポンピング光λpのパワー 密度がOP発振しきい値を越えると、信号光λsとアイドラ光λiが発振する。こ の信号光λsとアイドラ光λiを増幅するには、結晶の外部に、それぞれの波長に 合う共振器を組んで、ポンピング光λpのパワー密度を上げることにより行われ る。図3(イ)はポンピング光λpが1回結晶を通過する構造になっており、こ の場合、ポンピング光λpは、次式で示すように、発振しきい値を越えるパワー 密度を持たなければならない。 Ps/ωs=Pi/ωi=(Ppth/ωp)・(Pp/Ppth−1) ただし、 Pは光のパワー、ωは各光波の周波数、添字sは信号光、iはアイドラ光、p はポンピング光、pthは発振しきい値を示している。また、図3(ロ)はミラ ーMcを設けて、ポンピング光λpを折り返し、非線形光学結晶C内のポンピング 光のパワー密度を上げる工夫を行ったものである。In such a configuration, when the power density of the pumping light λ p exceeds the OP oscillation threshold value in the nonlinear optical crystal C, the signal light λ s and the idler light λ i oscillate. Amplification of the signal light λ s and the idler light λ i is performed by forming a resonator for each wavelength outside the crystal and increasing the power density of the pumping light λ p . FIG. 3 (a) shows a structure in which the pumping light λ p passes through the crystal once. In this case, the pumping light λ p has a power density exceeding the oscillation threshold as shown in the following equation. There must be. P s / ω s = P i / ω i = (P pth / ω p ) · (P p / P pth -1) where P is the optical power, ω is the frequency of each light wave, and the subscript s is the signal light. i is idler light, p is pumping light, and pth is an oscillation threshold. Further, in FIG. 3B, a mirror M c is provided to turn back the pumping light λ p to increase the power density of the pumping light in the nonlinear optical crystal C.

【0005】[0005]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、上記従来技術に示すOP発振器では、発振しきい値を満足する パワー密度を持つ光源が必要であり、パルス光に対して、比較的低いパワー密度 を持つCW(Continuous Wave:連続波)のレーザや計測用の低いパワー密度を要 する波長可変光源として用いるには困難であった。 However, the OP oscillator shown in the above-mentioned prior art requires a light source having a power density that satisfies the oscillation threshold, and a CW (Continuous Wave) having a relatively low power density with respect to pulsed light is required. It was difficult to use as a wavelength tunable light source that requires a low power density for laser and measurement.

【0006】 本考案は、上記従来技術の課題を踏まえて成されたものであり、その目的は、 従来より低いパワー密度の光源でOP発振が得られるようにするものである。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to make it possible to obtain OP oscillation with a light source having a lower power density than before.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記課題を解決するための本考案の構成は、 ポンピング光を非線形光学結晶に入射させて、波長の違う信号光とアイドラ光 を発生させるOP発振器において、 前記信号光とアイドラ光の共振器以外に、前記ポンピング光の共振器を設ける と共に、前記ポンピング光が前記非線形光学結晶内に入射する際の表面反射によ る前記ポンピング光の損失を最小限にするために、前記非線形光学結晶をポンピ ング光路に合わせた角度にカットしたことを特徴とするものである。 The configuration of the present invention for solving the above-mentioned problems is an OP oscillator for generating pumping light into a nonlinear optical crystal to generate signal light and idler light having different wavelengths. Providing a resonator for the pumping light, and pumping the nonlinear optical crystal to minimize the loss of the pumping light due to surface reflection when the pumping light enters the nonlinear optical crystal. It is characterized by being cut at an angle that matches the optical path.

【0008】[0008]

【作用】[Action]

本考案では、OP発振器にポンピング光の外部共振器を取組、結晶内のポンピ ング光のパワー密度を上げており、より低いポンピングパワーでOP発振を可能 にしている。 In the present invention, an external resonator for pumping light is incorporated in the OP oscillator to increase the power density of the pumping light in the crystal, enabling OP oscillation with lower pumping power.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

以下、本考案を図面に基づいて説明する。 図1は本考案のOP発振器の一実施例を示す構成図である。なお、図1におい て図3と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略する。図1において 、M1,M2はポンピング光に高い透過率を、信号光とアイドラ光に高い反射率を 持つミラーである。M3はポンピング光に高い反射率を、信号光とアイドラ光に 高い透過率を持つミラーである。M4,M5はポンピング光に高い反射率を持つミ ラーである。a〜hは光の通過および反射される点を示す。また、非線形光学結 晶C1は点c→e間を透過する光が点dで入射角0°になるように、点g→c間 を透過する光が点hで入射角0°になるように、それぞれカットしてある。Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the OP oscillator of the present invention. In FIG. 1, the same elements as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In FIG. 1, M 1 and M 2 are mirrors having a high transmittance for pumping light and a high reflectance for signal light and idler light. M 3 is a mirror having a high reflectance for pumping light and a high transmittance for signal light and idler light. M 4 and M 5 are mirrors having a high reflectance for pumping light. a to h indicate points where light passes and is reflected. Further, in the nonlinear optical crystal C 1, light transmitted between points c → e has an incident angle of 0 ° at point d, and light transmitted between points g → c has an incident angle of 0 ° at point h. As you can see, each is cut.

【0010】 このような構成において、入射されるポンピング光λpは、点aを透過して、 点cで一部は透過して点dに、一部は反射されて点bに分かれる。点dを透過し た光は、点e→f→g→hを経由して、点cに入射する。点cで一部は透過して 点bに、また一部は反射され、点d→e→f→g→hへと進行する。一方、点c で反射された光は、点bで反射され、点cに折り返される。点cで一部は反射さ れて点aに、一部は透過して点c→h→g→f→e→d→cへと進行する。ただ し、点cから点aへと進行する光は、パラメトリック発振には関与しない。点d から点cへ入射される光は、点cで、一部は透過して点aに、一部は反射されて 点c→h→g→f→e→dへと進行する。これら一連の光路を図2に示す。In such a configuration, the incident pumping light λ p passes through the point a, partially passes through the point c and is divided into the point d, and the other portion is reflected into the point b. The light transmitted through the point d enters the point c via the points e → f → g → h. At point c, part of the light is transmitted, point b is reflected, and part is reflected, and the process proceeds from point d → e → f → g → h. On the other hand, the light reflected at the point c 1 is reflected at the point b 1 and is returned to the point c 2. Part of the light is reflected at point c to point a, and part of light is transmitted to proceed to points c → h → g → f → e → d → c. However, the light traveling from the point c to the point a does not participate in parametric oscillation. The light incident from the point d 1 to the point c is partially transmitted through the point c, is partially reflected at the point a, and is partially reflected at the point c 1 to proceed to points c → h → g → f → e → d. This series of optical paths is shown in FIG.

【0011】 ここで、ポンピング光の結晶内での吸収と散乱などによる損失をα、ミラーM 1 ,M2での透過率をt、ミラーM3,M4,M5での反射率をr、点cでの反射率 をrc、透過率をtcとし、また点h,dでの反射率は0、透過率は1として、点 c→d間に存在するポンピング光のパワー密度(点d→c間を通過する光を含む )を求める。まず、ポンピング光の入射光量をPとすると、図2中に示す〜 の各光量は、 の光量=αtct・P の光量=tr2αrcα・(の光量) の光量=tr2αrcα・(の光量) の光量=tr2αrcα・(の光量) の光量=tr2αtcrtcαtr2α・(の光量) の光量=tr2αtcrtcαtr2α・(の光量) の光量=rcαtr2α・(の光量) の光量=rcrrcαtr2αt・P の光量=rcαtr2α・(の光量) となる。また、点c→d間(または点d→c間)に存在するポンピング光のパワ ー密度Pcdは、 ++++─++─+++─+++─ (1) になる。この(1)式に、〜の各光量を代入し、整理すると、 Pcd={αt/(1−α2tr2c) ・(tc+α537c 3c+α325c 3+αtr3c 2)・P (2) となる。Here, the loss due to absorption and scattering of the pumping light in the crystal is represented by α, and the mirror M 1 , M2Transmittance at t, mirror M3, MFour, MFiveWhere r is the reflectance at point c and r is the reflectance at point cc, Transmittance tcFurther, the power density of the pumping light existing between the points c → d (including the light passing between the points d → c) is determined by setting the reflectance at the points h and d to 0 and the transmittance to 1. First, when the incident light amount of the pumping light is P, the light amounts of to shown in FIG.cLight intensity of t · P = tr2αrcLight amount of α · (light amount) = tr2αrcLight amount of α · (light amount) = tr2αrcLight amount of α · (light amount) = tr2αtcrtcαtr2Light amount of α · (light amount) = tr2αtcrtcαtr2Light amount of α · (light amount of) = rcαtr2Light amount of α · (light amount of) = rcrrcαtr2Light amount of αt · P = rcαtr2α ・ (light intensity) Also, the power density P of the pumping light existing between points c → d (or between points d → c)cdBecomes ++++++++++++++++++++ (1). By substituting each light quantity of ~ into this equation (1) and rearranging it, Pcd= {Αt / (1-α2tr2rc) ・ (Tc+ ΑFivet3r7tc 3rc+ Α3t2rFivetc 3+ Αtr3rc 2) ・ P (2)

【0012】 この時、例えば、この(2)式の各変数の値を、 α=0.99、t=0.99、r=0.99 また、点cでの入射角をブリュースタ角に近い値 tc=0.1、rc=0.9 とすると、 Pcd=5.9・P になる。これは、発振しきい値の0.17(1/5.9)倍のパワー密度を持つ レーザ光源で、OP発振しきい値を満たすことができることを意味しており、従 来のパワー密度増幅方法である図3(ロ)の場合において、理想的状態で、発振 しきい値の0.5倍の光源が必要であるのに対して、上記実施例では、パワー密 度がそれの約3倍程度低い光源で発振可能になる。At this time, for example, the values of the respective variables in the equation (2) are α = 0.99, t = 0.99, r = 0.99, and the incident angle at the point c is the Brewster angle. If close values t c = 0.1 and r c = 0.9, then P cd = 5.9 · P. This means that a laser light source with a power density of 0.17 (1 / 5.9) times the oscillation threshold can satisfy the OP oscillation threshold. In the case of FIG. 3B, which is the method, in the ideal state, a light source of 0.5 times the oscillation threshold value is required, whereas in the above embodiment, the power density is about 3 times that. It becomes possible to oscillate with a light source that is about twice as low.

【0013】 このように、上記実施例では、OP発振器のポンピング光の共振構造を持って いるため、ポンピング光のパワー密度を増幅する効果を持ち、共振構造を持って いないOP発振器に比べて、より低いパワー密度を持つ光源でOP発振光が得ら れる。また、非線形光学結晶の構造においても、ポンピング光の入出射面は平面 であるため、加工が簡単であり、より低コストの大量生産が可能である。As described above, in the above embodiment, since the pump oscillator has a resonant structure for pumping light, it has the effect of amplifying the power density of the pumping light, and is more effective than an OP oscillator having no resonant structure. OP oscillation light can be obtained with a light source having a lower power density. Further, even in the structure of the nonlinear optical crystal, since the pumping light entrance / exit surface is a flat surface, the processing is easy and mass production at a lower cost is possible.

【0014】[0014]

【考案の効果】[Effect of device]

以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案によれば、従来より低い パワー密度の光源でOP発振が得られるOP発振器を実現できる。 As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, it is possible to realize an OP oscillator in which OP oscillation can be obtained with a light source having a power density lower than that of the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案のOP発振器の一実施例を示す構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an OP oscillator of the present invention.

【図2】図1装置のポンピング光の光路を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an optical path of pumping light of the apparatus shown in FIG.

【図3】従来のOP発振器の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional OP oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 非線形光学結晶 M1〜M5 ミラー a〜h 光の通過および反射点C 1 Non-linear optical crystal M 1 to M 5 mirrors a to h Light passing and reflecting points

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 ポンピング光を非線形光学結晶に入射さ
せて、波長の違う信号光とアイドラ光を発生させるオプ
ティカル・パラメトリック発振器において、 前記信号光とアイドラ光の共振器以外に、前記ポンピン
グ光の共振器を設けると共に、前記ポンピング光が前記
非線形光学結晶内に入射する際の表面反射による前記ポ
ンピング光の損失を最小限にするために、前記非線形光
学結晶をポンピング光路に合わせた角度にカットしたこ
とを特徴とするオプティカル・パラメトリック発振器。
1. An optical parametric oscillator for injecting pumping light into a nonlinear optical crystal to generate signal light and idler light having different wavelengths, wherein a resonance of the pumping light is provided in addition to the resonator for the signal light and the idler light. And that the nonlinear optical crystal is cut at an angle matched to the pumping optical path in order to minimize the loss of the pumping light due to surface reflection when the pumping light is incident on the nonlinear optical crystal. An optical parametric oscillator characterized by.
JP4034392U 1992-06-12 1992-06-12 Optical parametric oscillator Withdrawn JPH062341U (en)

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