JPH06273815A - Higher harmonic generator - Google Patents

Higher harmonic generator

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Publication number
JPH06273815A
JPH06273815A JP8270093A JP8270093A JPH06273815A JP H06273815 A JPH06273815 A JP H06273815A JP 8270093 A JP8270093 A JP 8270093A JP 8270093 A JP8270093 A JP 8270093A JP H06273815 A JPH06273815 A JP H06273815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
harmonic generator
harmonic
fundamental wave
expansion coefficient
linear expansion
Prior art date
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Pending
Application number
JP8270093A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshinobu Takano
芳伸 高野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP8270093A priority Critical patent/JPH06273815A/en
Publication of JPH06273815A publication Critical patent/JPH06273815A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain stable output with simple constitution by forming the whole of higher harmonic generator by placing it on a pedestal consisting of material with specific linear expansion coefficient. CONSTITUTION:A second higher harmonic generator 9 is constituted by arranging an LD 2 as a laser beam source, a collimator lens 3, a mode matching lens 4, and a monolithic ring type resonator 5 on a base (pedestal) 6 of super- Invar material sequentially. Also, the holder (holding tool) of each element is manufactured by using the super-Invar material. The whole higher harmonic generator 9 is formed by placing on the pedestal 6 consisting of the material with linear expansion coefficient <=1.2X10<-6>. Also, the light source 2 of a fundamental wave, the collimator lens 3, and the mode matching lens 4 are formed to be holding with the holding tool consisting of the material with linear expansion coefficient <=1.2X10<-6>.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から発せら
れる基本波を共振器内で高調波に変換する高調波発生装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harmonic generator for converting a fundamental wave emitted from a laser light source into a harmonic in a resonator.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体レーザ等から出射される基
本波を非線形光学材料に通して波長変換された第2高調
波や第3高調波を得る装置が種々提案されている。これ
らの装置では、複数の反射面で構成される共振器内に非
線形光学材料を配置し、基本波を共振器内に閉じ込めて
増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように
している。
2. Description of the Related Art In recent years, various devices have been proposed for obtaining a second harmonic wave or a third harmonic wave whose wavelength is converted by passing a fundamental wave emitted from a semiconductor laser or the like through a nonlinear optical material. In these devices, a nonlinear optical material is arranged in a resonator composed of a plurality of reflecting surfaces, and a fundamental wave is confined in the resonator to be amplified so that harmonics are efficiently generated.

【0003】そして、共振器としては、非線形光学材料
の端面に反射膜を設けて、その内部で共振させるモノリ
シック型共振器と、複数のミラーを配置して共振器を構
成し、この共振器内に非線形光学材料を配置した外部共
振器とが知られている。最近では、装置の小型化及び高
調波への変換効率の向上を図るために、外部共振器型の
ものから、非線形光学材料の内部において基本波を共振
させるモノリシック型のものへとその主流が移行しつつ
ある。
As a resonator, a reflecting film is provided on the end face of a non-linear optical material, and a monolithic resonator for resonating inside the reflecting film and a plurality of mirrors are arranged to form the resonator. An external resonator in which a non-linear optical material is arranged is known. Recently, in order to downsize the device and improve the conversion efficiency to higher harmonics, the mainstream is shifting from the external resonator type to the monolithic type that resonates the fundamental wave inside the nonlinear optical material. I am doing it.

【0004】図2は、従来の高調波発生装置の一例とし
て、モノリシックリング型共振器を用いた第2高調波発
生装置を示す。
FIG. 2 shows, as an example of a conventional harmonic generator, a second harmonic generator using a monolithic ring type resonator.

【0005】この第2高調波発生装置20は、半導体レ
ーザ(以下LDとする)21、コリメートレンズ22、
モードマッチングレンズ23及びKNbO3 結晶等から
なる非線形光学材料24によって構成されている。LD
21は、例えば波長860nmの基本波25を出射す
る。
This second harmonic generator 20 includes a semiconductor laser (hereinafter referred to as LD) 21, a collimator lens 22,
It is composed of a mode matching lens 23 and a non-linear optical material 24 made of KNbO 3 crystal or the like. LD
21 emits a fundamental wave 25 having a wavelength of 860 nm, for example.

【0006】非線形光学材料24の図中左右の2面は球
面状に加工されている。このうち図中左側の面は基本波
25の入射面をなし、この面に基本波25に対して一部
透過、第2高調波26に対して反射の球面ミラー27が
形成されている。また、図中右側の面は第2高調波26
の出射面をなし、この面に基本波25に対して反射、第
2高調波26に対して透過の球面ミラー28が形成され
ている。更に、非線形光学材料24の図中下面は、基本
波25及び第2高調波26のいずれも反射する平面ミラ
ー29をなしている。
The left and right surfaces of the nonlinear optical material 24 in the figure are processed into spherical shapes. Of these, the surface on the left side of the drawing is the incident surface of the fundamental wave 25, and a spherical mirror 27 that partially transmits the fundamental wave 25 and reflects the second harmonic 26 is formed on this surface. The surface on the right side of the figure is the second harmonic 26
Is formed, and a spherical mirror 28 that reflects the fundamental wave 25 and transmits the second harmonic 26 is formed on this surface. Further, the lower surface of the nonlinear optical material 24 in the drawing forms a plane mirror 29 that reflects both the fundamental wave 25 and the second harmonic wave 26.

【0007】上記の構成において、LD21から出射す
る波長860nmの基本波25は、コリメートレンズ2
2により平行光にされ、PZT31に取り付けたミラー
30により反射した後モードマッチングレンズ23を通
過して、非線形光学材料24の球面ミラー27のA点か
ら入射する。この際、A点に入射した基本波25が非線
形光学材料24の結晶軸aと平行に進むように、基本波
25を結晶軸aに対して特定の角度θで入射させる。
In the above structure, the fundamental wave 25 having a wavelength of 860 nm emitted from the LD 21 is collimated by the collimator lens 2.
The light is collimated by 2 and reflected by the mirror 30 attached to the PZT 31 and then passes through the mode matching lens 23 and enters from the point A of the spherical mirror 27 of the nonlinear optical material 24. At this time, the fundamental wave 25 is incident on the crystal axis a at a specific angle θ so that the fundamental wave 25 incident on the point A travels in parallel with the crystal axis a of the nonlinear optical material 24.

【0008】この基本波25は、2つの球面ミラー2
7、28と、平面ミラー29とで構成されるリング共振
器内の点A、B、Cでリング型に反射して増幅される。
そして、基本波25は非線形光学材料24内を結晶軸a
の方向に通過するとき、その一部が波長430nmの第
2高調波26に変換され、球面ミラー28のB点から出
射される。
This fundamental wave 25 is generated by the two spherical mirrors 2
The light is reflected and amplified in a ring shape at points A, B, and C in the ring resonator constituted by 7, 28 and the plane mirror 29.
Then, the fundamental wave 25 passes through the crystal axis a in the nonlinear optical material 24.
When passing in the direction of, a part of the light is converted into the second harmonic wave 26 having a wavelength of 430 nm and emitted from the point B of the spherical mirror 28.

【0009】なお、位相整合条件に適合させて高調波へ
の変換効率を安定させるため、非線形光学材料24はペ
ルチェ素子等による温度制御が行われる。ミラー30
は、LDとリング共振器が複合共振器を構成するよう光
路長を調整するためにPZT31により微動される。と
くに、温度環境の変化による熱膨張によりLD、リング
共振器間の光路長が変化するため、これを打ち消すため
に第2高調波出力をモニターし出力が一定になるように
PZT31を調整する。このような高調波発生装置を用
いれば、基本波を効率よく高調波に変換することができ
る。
The nonlinear optical material 24 is temperature-controlled by a Peltier element or the like in order to meet the phase matching condition and stabilize the conversion efficiency to higher harmonics. Mirror 30
Is finely moved by the PZT 31 in order to adjust the optical path length so that the LD and the ring resonator form a composite resonator. In particular, since the optical path length between the LD and the ring resonator changes due to the thermal expansion due to the change of the temperature environment, the PZT 31 is adjusted so that the second harmonic output is monitored and the output becomes constant in order to cancel it. By using such a harmonic generator, the fundamental wave can be efficiently converted into a harmonic.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では次に示す問題があった。PZT31を調整するた
めの機構を図3に示す。第2高調波出力をフォトダイオ
ード32でモニターし、交流電源33、ロックインアン
プ34、P−Iコントローラー35により駆動信号を作
り、PZTドライバー36によりPZTを駆動する。こ
のように光路長の変化及び共振条件の変化等の悪影響を
抑制するための多くの装置が必要になり、第2高調波発
生装置は大型かつ複雑で高価格になってしまった。
However, the above conventional method has the following problems. The mechanism for adjusting the PZT 31 is shown in FIG. The second harmonic output is monitored by the photodiode 32, a drive signal is generated by the AC power supply 33, the lock-in amplifier 34, and the PI controller 35, and the PZT driver 36 drives the PZT. As described above, many devices are required to suppress the adverse effects such as the change of the optical path length and the change of the resonance condition, and the second harmonic generation device becomes large, complicated and expensive.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、基本波の光源と、モノリシック型共振器
としての非線形光学材料と、前記光源と非線形光学材料
との間に配置される結合光学系とを備えてなる高調波発
生装置において、高調波発生装置全体を線膨張係数が
1.2×10-6以下の材質からなる基台上に載置してな
ることを特徴とする高調波発生装置を提供するものであ
る。
In order to solve the above problems, the present invention provides a fundamental wave light source, a nonlinear optical material as a monolithic resonator, and a light source disposed between the light source and the nonlinear optical material. A harmonic generator comprising a coupling optical system, characterized in that the entire harmonic generator is mounted on a base made of a material having a linear expansion coefficient of 1.2 × 10 −6 or less. A harmonic generation device is provided.

【0012】また、本発明の好ましい1態様として、前
記基本波の光源、非線形光学材料、結合光学系の各部品
が、線膨張係数が1.2×10-6以下の材質からなる保
持具で保持されてなる高調波発生装置を提供するもので
ある。
In a preferred embodiment of the present invention, each of the fundamental wave light source, the nonlinear optical material, and the coupling optical system is a holder made of a material having a linear expansion coefficient of 1.2 × 10 −6 or less. The present invention provides a held harmonic generator.

【0013】前記線膨張係数が1.2×10-6以下の材
質のものとしては、インバー(商標名)、スーパーイン
バー(商標名)等の不変鋼、ゼロデュアガラス(ショッ
ト社製、商標名)等の低熱膨張物質が使用でき、これら
は熱膨張及び熱収縮の変化を受けにくく、したがって光
路長も変化しにくいため好ましい。
Examples of the material having a linear expansion coefficient of 1.2 × 10 −6 or less include invariant steel such as Invar (trademark) and Super Invar (trademark), Zerodur glass (trade name, manufactured by Shot Co., Ltd.). 2) and the like can be used, and these are preferable because they are less susceptible to changes in thermal expansion and thermal contraction, and thus the optical path length is also less likely to change.

【0014】本発明において、低熱膨張物質としては、
高調波発生装置が使用される温度域で線膨張係数が1.
2×10-6以下のものであればよく、通常50℃以下で
前記範囲を満足するものであればよい。また、線膨張係
数に異方性を有するものの場合、いずれの方向の線膨張
係数も1.2×10-6以下とすることが望ましい。
In the present invention, the low thermal expansion material is
The linear expansion coefficient is 1. in the temperature range where the harmonic generator is used.
It may be 2 × 10 −6 or less, and usually 50 ° C. or less so as to satisfy the above range. When the linear expansion coefficient has anisotropy, it is desirable that the linear expansion coefficient in any direction is 1.2 × 10 −6 or less.

【0015】[0015]

【作用】スーパーインバーの線膨張係数は0.1×10
-6であるため、LD、リング型共振器間の光路長が20
mm、温度変化が30℃のとき、光路長の変化は0.0
6μmにすぎず、LDとリング共振器の複合共振条件は
変化しないため安定な第2高調波出力が得られる。
[Function] The coefficient of linear expansion of Super Invar is 0.1 × 10
Since it is -6 , the optical path length between the LD and the ring resonator is 20.
mm, when the temperature change is 30 ° C, the change in optical path length is 0.0
Since it is only 6 μm and the composite resonance condition of the LD and the ring resonator does not change, a stable second harmonic output can be obtained.

【0016】[0016]

【実施例】図1には本発明を第2高調波発生装置に適用
した一実施例が示されている。なお、本発明は第2高調
波発生装置に限定されるものではなく、第3高調波発生
装置等にも適用できる。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generation device. The present invention is not limited to the second harmonic generation device, but can be applied to the third harmonic generation device and the like.

【0017】この第2高調波発生装置9はレーザ光源と
してのLD2、コリメートレンズ3、モードマッチング
レンズ4、モノリシックリング型共振器5がスーパーイ
ンバー(商標名)材のベース(基台)6上に順次配列さ
れて構成されている。また各素子のホルダー(保持具)
もスーパーインバー材を用いて製作した。LD2はこの
実施例では波長860nm、単一縦、単一横モードで、
非点収差の少ない基本波を出射するものが用いられてい
る。
In the second harmonic generator 9, an LD 2 as a laser light source, a collimator lens 3, a mode matching lens 4, and a monolithic ring resonator 5 are mounted on a base (base) 6 made of Super Invar (trademark) material. It is arranged in order. Also, a holder for each element
Was also manufactured using Super Invar material. In this embodiment, the LD2 has a wavelength of 860 nm, a single longitudinal mode and a single transverse mode.
A device that emits a fundamental wave with little astigmatism is used.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば簡
単な構成で安定な出力の高調波発生装置が製作できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a harmonic generator having a stable structure and a stable output.

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

【図1】本発明の高調波発生装置の1実施例を示す側面
図である。
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a harmonic generator of the present invention.

【図2】従来の高調波発生装置の1例を示す側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view showing an example of a conventional harmonic generator.

【図3】従来の高調波発生装置の1例を示す側面図であ
る。
FIG. 3 is a side view showing an example of a conventional harmonic generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、21:半導体レーザ(LD) 3、22:コリメートレンズ 4、23:モードマッチングレンズ 5:モノリシックリング共振器 6:ベース(基台) 7、8:ペルチェ素子 9、20:第2高調波発生装置 24:非線形光学材料 25:基本波 26:第2高調波 27、28:球面ミラー 29:平面ミラー 30:ミラー 31:PZT 32:フォトダイオード 33:交流電源 34:ロックインアンプ 35:P−Iコントローラー 36:PZTドライバー 37:ハーフミラー 2, 21: Semiconductor laser (LD) 3, 22: Collimating lens 4, 23: Mode matching lens 5: Monolithic ring resonator 6: Base (base) 7, 8: Peltier element 9, 20: Second harmonic generation Device 24: Nonlinear optical material 25: Fundamental wave 26: Second harmonic 27, 28: Spherical mirror 29: Plane mirror 30: Mirror 31: PZT 32: Photodiode 33: AC power supply 34: Lock-in amplifier 35: P-I Controller 36: PZT driver 37: Half mirror

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基本波の光源と、モノリシック型共振器と
しての非線形光学材料と、前記光源と非線形光学材料と
の間に配置される結合光学系とを備えてなる高調波発生
装置において、高調波発生装置全体を線膨張係数が1.
2×10-6以下の材質からなる基台上に載置してなるこ
とを特徴とする高調波発生装置。
1. A harmonic generator comprising a light source for a fundamental wave, a nonlinear optical material as a monolithic resonator, and a coupling optical system arranged between the light source and the nonlinear optical material. The linear expansion coefficient of the entire wave generator is 1.
A harmonic generation device characterized by being mounted on a base made of a material of 2 × 10 −6 or less.
【請求項2】前記基本波の光源、非線形光学材料、結合
光学系の各部品が、線膨張係数が1.2×10-6以下の
材質からなる保持具で保持されてなる請求項1記載の高
調波発生装置。
2. The light source for the fundamental wave, the non-linear optical material, and each component of the coupling optical system are held by a holder made of a material having a linear expansion coefficient of 1.2 × 10 −6 or less. Harmonic generator.
JP8270093A 1993-03-17 1993-03-17 Higher harmonic generator Pending JPH06273815A (en)

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