JPH06265950A - 波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子Info
- Publication number
- JPH06265950A JPH06265950A JP5162593A JP5162593A JPH06265950A JP H06265950 A JPH06265950 A JP H06265950A JP 5162593 A JP5162593 A JP 5162593A JP 5162593 A JP5162593 A JP 5162593A JP H06265950 A JPH06265950 A JP H06265950A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angle
- walk
- wavelength conversion
- laser
- laser light
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウオークオフ角の大きな非線形光学材料を用
い、ビーム径の細いレーザ光の波長変換を行なう際、ウ
オークオフ角を補償をして素子長で変換高率を上げる。 【構成】 非線形光学材料１を有効結晶以下の厚さで位
相整合角方位に加工した層状の素子を入射レーザの光軸
に対して１８０°回転させて交互に接合することによ
り、ウオークオフ角を補償することのできる非線形光学
レーザ材料を実現することができる。
い、ビーム径の細いレーザ光の波長変換を行なう際、ウ
オークオフ角を補償をして素子長で変換高率を上げる。 【構成】 非線形光学材料１を有効結晶以下の厚さで位
相整合角方位に加工した層状の素子を入射レーザの光軸
に対して１８０°回転させて交互に接合することによ
り、ウオークオフ角を補償することのできる非線形光学
レーザ材料を実現することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は非線形光学材料を用い
た波長変換素子に関する。
た波長変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来非線形光学材料を用いレーザ光の波
長変換を角度位相整合で行なう場合、非線形光学材料の
もつウオークオフ角とレーザ光のビーム径から有効結晶
が定まる。波長変換素子の長さは有効結晶以内で使用さ
れていた。例えばβ−ＢａＢ2Ｏ4 単結晶（ＢＢＯ）は
直径１ｍｍのレーザビーム径に対して約７ｍｍ程度の素
子長、ＫＴｉＯＰＯ4 （ＫＴＰ）は約０．５ｍｍのレー
ザビーム径に対して５ｍｍ程度の素子長のものが用いら
れていた。
長変換を角度位相整合で行なう場合、非線形光学材料の
もつウオークオフ角とレーザ光のビーム径から有効結晶
が定まる。波長変換素子の長さは有効結晶以内で使用さ
れていた。例えばβ−ＢａＢ2Ｏ4 単結晶（ＢＢＯ）は
直径１ｍｍのレーザビーム径に対して約７ｍｍ程度の素
子長、ＫＴｉＯＰＯ4 （ＫＴＰ）は約０．５ｍｍのレー
ザビーム径に対して５ｍｍ程度の素子長のものが用いら
れていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】非線形光学素子を用い
てビーム径の細いレーザ光の波長変換を行なう場合、ウ
オークオフ角の大きな非線形光学材料は有効結晶長が短
くなるため、結晶長を長くして波長変換効率を向上させ
ることが出来ないという欠点を持っていた。
てビーム径の細いレーザ光の波長変換を行なう場合、ウ
オークオフ角の大きな非線形光学材料は有効結晶長が短
くなるため、結晶長を長くして波長変換効率を向上させ
ることが出来ないという欠点を持っていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】使用レーザ波長に対して
非線形光学材料を位相整合角のとれた方位で有効結晶以
下の層に加工し、入射レーザ光の光軸に対して各層を１
８０°回転させながら積層し一体化させることにより、
ウオークオフを補償しながらレーザ光の波長変換を行な
うことが出来るため、ウオークオフ角が大きい材料で入
射レーザ光のビーム径が細くても素子長を長くすること
により変換効率を高くすることが可能となる。
非線形光学材料を位相整合角のとれた方位で有効結晶以
下の層に加工し、入射レーザ光の光軸に対して各層を１
８０°回転させながら積層し一体化させることにより、
ウオークオフを補償しながらレーザ光の波長変換を行な
うことが出来るため、ウオークオフ角が大きい材料で入
射レーザ光のビーム径が細くても素子長を長くすること
により変換効率を高くすることが可能となる。
【０００５】
【作用】非線形光学材料を用いて波長変換を行なう場
合、通常高調波と基本波の光進行速度を結晶中で等しく
させるために位相整合が必要である。そのため複屈折性
結晶の持つ結晶中の異常光が光軸からの角度に応じて光
の進行速度が変化する性質を利用し、基本波を高調波の
速度と同じになるような角度で素子に入射する角度位相
整合が用いられている。しかし異常光は結晶中でエネル
ギー伝搬方向が光の進行方向と異なりこの角度がウオー
クオフ角となる。
合、通常高調波と基本波の光進行速度を結晶中で等しく
させるために位相整合が必要である。そのため複屈折性
結晶の持つ結晶中の異常光が光軸からの角度に応じて光
の進行速度が変化する性質を利用し、基本波を高調波の
速度と同じになるような角度で素子に入射する角度位相
整合が用いられている。しかし異常光は結晶中でエネル
ギー伝搬方向が光の進行方向と異なりこの角度がウオー
クオフ角となる。
【０００６】図１は非線形光学材料中の角度位相整合を
利用した場合の結晶中の基本波と高調波の進む光路の角
度であるウオークオフ角を説明するための図である。ｄ
は入射レーザ光のビーム径、αはウオークオフ角、ｌは
素子長、θは位相整合角、ｃは光軸、実線は励起光であ
る常光の光路、点線は高調波である異常光の光路をそれ
ぞれ示す。図１に示したように光は素子中を進むにつれ
て位相整合が取れなくなり、有効結晶長ｌ以上では異常
光のエネルギー伝搬方向は常光と完全に別れてしまう。
波長変換の際の有効結晶長はビーム径とウオークオフ角
に依存しているため、ビーム径を細くすると結晶長を長
くして効率を上げることが出来なくなる。 一方、図２
は位相整合角に加工した厚さが有効結晶長以下の素子を
接合させてウオークオフ角を補償することができる素子
の一例である。ｌ／ｎは有効結晶長以下の素子長、実線
は励行である常光の光路、点線はウオークオフ角を補償
されながら素子中を進行する高調波である異常光、ｃは
光軸をそれぞれ示す。図２のような構成をとることで、
波長変換された光は厚さ１以下で入射レーザ光に対して
１８０°回転して接合された各素子で異常光のエネルギ
ー伝搬方向が補償されながら素子中を進むため素子長を
長くしても位相整合が取れ、素子長を有効結晶以上に長
くして変換効率を上げることが可能となる。なお、回転
角は１８０°±５°程度であれば、正確に１８０°回転
していなくとも本発明の効果が得られる。
利用した場合の結晶中の基本波と高調波の進む光路の角
度であるウオークオフ角を説明するための図である。ｄ
は入射レーザ光のビーム径、αはウオークオフ角、ｌは
素子長、θは位相整合角、ｃは光軸、実線は励起光であ
る常光の光路、点線は高調波である異常光の光路をそれ
ぞれ示す。図１に示したように光は素子中を進むにつれ
て位相整合が取れなくなり、有効結晶長ｌ以上では異常
光のエネルギー伝搬方向は常光と完全に別れてしまう。
波長変換の際の有効結晶長はビーム径とウオークオフ角
に依存しているため、ビーム径を細くすると結晶長を長
くして効率を上げることが出来なくなる。 一方、図２
は位相整合角に加工した厚さが有効結晶長以下の素子を
接合させてウオークオフ角を補償することができる素子
の一例である。ｌ／ｎは有効結晶長以下の素子長、実線
は励行である常光の光路、点線はウオークオフ角を補償
されながら素子中を進行する高調波である異常光、ｃは
光軸をそれぞれ示す。図２のような構成をとることで、
波長変換された光は厚さ１以下で入射レーザ光に対して
１８０°回転して接合された各素子で異常光のエネルギ
ー伝搬方向が補償されながら素子中を進むため素子長を
長くしても位相整合が取れ、素子長を有効結晶以上に長
くして変換効率を上げることが可能となる。なお、回転
角は１８０°±５°程度であれば、正確に１８０°回転
していなくとも本発明の効果が得られる。
【０００７】この素子は同組成の非線形光学結晶で構成
されるため密着させることが容易である。この素子の作
成方法として有効結晶長以下の層厚さに加工し、両面を
鏡面研磨した後それぞれを密着させ材料の融点直下で熱
処理を行ない接合界面を結合させて一体化する方法、両
面を鏡面研磨した後それぞれを密着させフラックス融液
中に浸すことで界面を結合させて一体化する方法、両面
を鏡面研磨した後使用波長に対して透明な接着剤を用い
て界面を接合させて一体化する方法等が可能となる。
されるため密着させることが容易である。この素子の作
成方法として有効結晶長以下の層厚さに加工し、両面を
鏡面研磨した後それぞれを密着させ材料の融点直下で熱
処理を行ない接合界面を結合させて一体化する方法、両
面を鏡面研磨した後それぞれを密着させフラックス融液
中に浸すことで界面を結合させて一体化する方法、両面
を鏡面研磨した後使用波長に対して透明な接着剤を用い
て界面を接合させて一体化する方法等が可能となる。
【０００８】角度位相整合を用いて波長変換を行なうと
きにウオークオフ効果は必ず生じる。この発明による素
子はウオークオフの大きな材料であるＢＢＯ、ウレア
（尿素）等に有効なだけでなく、ＫＴＰ、ＫＤＰ等の角
度整合を用いた全ての波長変換素子に応用できる。
きにウオークオフ効果は必ず生じる。この発明による素
子はウオークオフの大きな材料であるＢＢＯ、ウレア
（尿素）等に有効なだけでなく、ＫＴＰ、ＫＤＰ等の角
度整合を用いた全ての波長変換素子に応用できる。
【０００９】
（実施例１）ベータバリウムボレイト（β−ＢａＢ2 Ｏ
4 、以下ＢＢＯと略記する）単結晶を用いて１．０６μ
ｍのレーザ光の波長変換を角度整合を用いて行なう場
合、ウオークオフ角は約４°となる。基本波のレーザ光
のビーム径を０．２ｍｍとすると有効結晶長は２．８６
ｍｍとなる。１．０６μｍに対した位相整合角であるｃ
軸から２３°の方位を厚み方向に持つように３ｍｍ角、
厚さ１ｍｍの素子を１０枚作製し、表面を鏡面研磨し
た。それぞれの素子を図２の配置になるようにバルサム
貼で接着し、一体化させた。この素子をピーク出力１Ｍ
ＷのＹＡＧレーザの波長変換を行ったところ８％の変換
高率で高調波である０．５３μｍの緑色光をえることが
出来た。 （比較例１）実施例１と同じレーザを用い、ビーム径
０．２ｍｍのレーザに対する有効結晶長である２．８６
ｍｍの厚さの素子で変換高率を測定したところ、変換高
率は２％であり、実施例１の約１／４の効率しか得られ
なかった。
4 、以下ＢＢＯと略記する）単結晶を用いて１．０６μ
ｍのレーザ光の波長変換を角度整合を用いて行なう場
合、ウオークオフ角は約４°となる。基本波のレーザ光
のビーム径を０．２ｍｍとすると有効結晶長は２．８６
ｍｍとなる。１．０６μｍに対した位相整合角であるｃ
軸から２３°の方位を厚み方向に持つように３ｍｍ角、
厚さ１ｍｍの素子を１０枚作製し、表面を鏡面研磨し
た。それぞれの素子を図２の配置になるようにバルサム
貼で接着し、一体化させた。この素子をピーク出力１Ｍ
ＷのＹＡＧレーザの波長変換を行ったところ８％の変換
高率で高調波である０．５３μｍの緑色光をえることが
出来た。 （比較例１）実施例１と同じレーザを用い、ビーム径
０．２ｍｍのレーザに対する有効結晶長である２．８６
ｍｍの厚さの素子で変換高率を測定したところ、変換高
率は２％であり、実施例１の約１／４の効率しか得られ
なかった。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、非線形光学材料を用い
てレーザ光の波長変換を行なう際に、ウオークオフ角を
補償して効率良く波長変換を行なうことが出来る。
てレーザ光の波長変換を行なう際に、ウオークオフ角を
補償して効率良く波長変換を行なうことが出来る。
【図１】ウオークオフ角を説明するための図である。
【図２】ウオークオフ角を補償することができる素子を
示した図である。
示した図である。
１ 非線形光学材料 ２ レーザ発振源
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光の波長変換を行なうための素子
であって、角度位相整合の際に素子中に生じるウオーク
オフ角αと入射レーザ光のビーム径ｄで決められる有効
結晶長ｌ（ｌ＝ｄ／ｔａｎα）以下の層厚を有した非線
形光学材料の層を入射レーザ光の光軸に対して交互に１
８０±５°回転させて複数枚接合し、一体型の素子とし
たことを特徴とする波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162593A JPH06265950A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162593A JPH06265950A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265950A true JPH06265950A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12892049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162593A Pending JPH06265950A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265950A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0649049A2 (en) * | 1993-10-19 | 1995-04-19 | International Business Machines Corporation | Wavelength converting device |
| JP2007133445A (ja) * | 2007-02-23 | 2007-05-31 | Sony Corp | 波長変換装置 |
| US20170052426A1 (en) * | 2014-05-07 | 2017-02-23 | The University Of Electro-Communications | Laser device |
| CN112467510A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-09 | 北京科益虹源光电技术有限公司 | 一种谐波走离补偿装置及方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50150453A (ja) * | 1974-05-22 | 1975-12-02 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5162593A patent/JPH06265950A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50150453A (ja) * | 1974-05-22 | 1975-12-02 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0649049A2 (en) * | 1993-10-19 | 1995-04-19 | International Business Machines Corporation | Wavelength converting device |
| JPH07120797A (ja) * | 1993-10-19 | 1995-05-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 波長変換装置 |
| EP0649049A3 (en) * | 1993-10-19 | 1996-05-01 | Ibm | Wavelength conversion device. |
| US6137624A (en) * | 1993-10-19 | 2000-10-24 | International Business Machines Corporation | Nonlinear optical wavelength converting device |
| JP2007133445A (ja) * | 2007-02-23 | 2007-05-31 | Sony Corp | 波長変換装置 |
| US20170052426A1 (en) * | 2014-05-07 | 2017-02-23 | The University Of Electro-Communications | Laser device |
| US9851617B2 (en) | 2014-05-07 | 2017-12-26 | The University Of Electro-Communications | Laser device |
| US9857659B2 (en) * | 2014-05-07 | 2018-01-02 | The University Of Electro-Communications | Laser device |
| CN112467510A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-09 | 北京科益虹源光电技术有限公司 | 一种谐波走离补偿装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970401 |