JPH06350176A - Device for generating laser beam harmonics - Google Patents

Device for generating laser beam harmonics

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Publication number
JPH06350176A
JPH06350176A JP13816193A JP13816193A JPH06350176A JP H06350176 A JPH06350176 A JP H06350176A JP 13816193 A JP13816193 A JP 13816193A JP 13816193 A JP13816193 A JP 13816193A JP H06350176 A JPH06350176 A JP H06350176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical element
laser light
harmonic
filter
convex lens
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13816193A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Yada
雄司 矢田
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Publication of JPH06350176A publication Critical patent/JPH06350176A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a laser beam harmonic generating device which efficiently generates harmonics without permitting beam reflected by a filter to directly enter a non-linear optical element. CONSTITUTION:A flat convex lens 2 and a flat convex lens type filter 4 are provided at a prescribed interval permitting the convex planes to face each other and a non-linear optical element 3 is provided at the focal point S of the flat convex lens 2. The non-linear optical element 3 efficiently converts the fundamental waves alpha of laser beams entered with high energy density into second harmonics beta. The fundamental waves alpha are reflected by the film 4b on the convex plane and are permitted to diverge. The second harmonics betaare permitted to permeate the film 4b to be applied on a flat lens 4a and are collimated.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はレーザ光の高調波発生
装置に関し、特に、レーザ光の基本波を高調波に変換す
る非線形光学素子と、その非線形光学素子を透過したレ
ーザ光のうち基本波を反射し、高調波を透過させるフィ
ルタとを備えたレーザ光の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 laser light harmonic generator, and more particularly to a nonlinear optical element for converting a fundamental wave of laser light into a harmonic, and a fundamental wave of laser light transmitted through the nonlinear optical element. The present invention relates to a harmonic generation device for laser light, which includes a filter that reflects light and transmits harmonics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、レーザ光による加工やマーキ
ングにおいてレーザ光の基本波を第2高調波に変換する
高調波発生装置が用いられている。これは、基本波より
波長が短い第2高調波を使用したほうが小さな光スポッ
トを得ることができ、微細な加工を行なうことができる
からである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a harmonic generator for converting a fundamental wave of laser light into a second harmonic has been used in processing or marking with laser light. This is because a smaller light spot can be obtained and fine processing can be performed by using the second harmonic wave having a shorter wavelength than the fundamental wave.

【0003】図2は従来の高調波発生装置31の構成お
よびその使用状態を示す正面図である。この高調波発生
装置31にあっては、その光軸31aにレーザ光の基本
波αを第2高調波βにある効率Eで変換する非線形光学
素子32と、レーザ光の基本波αを反射し、第2高調波
βを透過させるフィルタ33とが設けられている。
FIG. 2 is a front view showing the structure of a conventional harmonic generator 31 and its usage. In the harmonic generator 31, the nonlinear optical element 32 for converting the fundamental wave α of the laser light into the second harmonic β with the efficiency E existing in the second harmonic β and the fundamental wave α of the laser light are reflected on the optical axis 31a. , And a filter 33 that transmits the second harmonic β.

【0004】しかして、高調波発生装置31の光軸31
aにレーザ光源34の光軸34aを合わせ、レーザ光源
34からレーザ光を出射させると、レーザ光の基本波α
は非線形光学素子32によって基本波αおよび第2高調
波βに変換され、そのうち第2高調波βのみがフィルタ
33を透過する。第2高調波βは上述のとおり加工やマ
ーキングに供される。
However, the optical axis 31 of the harmonic generator 31 is
When the optical axis 34a of the laser light source 34 is aligned with a and the laser light is emitted from the laser light source 34, the fundamental wave α of the laser light
Is converted into a fundamental wave α and a second harmonic wave β by the non-linear optical element 32, and only the second harmonic wave β passes through the filter 33. The second harmonic β is used for processing and marking as described above.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな高調波発生装置31にあっては、フィルタ33で反
射したレーザ光の基本波αが非線形光学素子32に再び
入射するため、反射光のレーザエネルギによっては非線
形光学素子32が破損したり、出力が不安定になるとい
う問題があった。
However, in such a harmonic generator 31, since the fundamental wave α of the laser light reflected by the filter 33 is incident on the nonlinear optical element 32 again, the laser of the reflected light is generated. There is a problem that the nonlinear optical element 32 is damaged or the output becomes unstable depending on energy.

【0006】また、図3に示すように、レーザ光のエネ
ルギ密度Pを小さくすると、非線形光学素子32の変換
効率Eが小さくなるため、エネルギ密度が比較的小さな
レーザ光を使用する場合はエネルギの利用効率が悪かっ
た。
Further, as shown in FIG. 3, when the energy density P of the laser light is reduced, the conversion efficiency E of the nonlinear optical element 32 decreases, so that the energy of the laser light with a relatively small energy density is used. Usage efficiency was poor.

【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、フ
ィルタの反射光が非線形光学素子にそのまま入射するこ
とを防止することができ、エネルギ密度が小さなレーザ
光からも効率よく高調波を発生することができるレーザ
光の高調波発生装置を提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to prevent the reflected light of the filter from directly entering the non-linear optical element, and to efficiently generate harmonics even from laser light having a small energy density. An object of the present invention is to provide a laser light harmonic generation device capable of performing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明はレーザ光源か
ら出射されたレーザ光の基本波を高調波に変換する非線
形光学素子と、該非線形光学素子を透過したレーザ光の
うち基本波を反射し、高調波を透過させるフィルタとを
備えたレーザ光の高調波発生装置において、前記フィル
タは基本波を発散反射し、高調波を透過させる凸面形状
をしたレンズであり、前記レーザ光源と前記非線形光学
素子との間に設けられ、前記レーザ光を集光して前記非
線形光学素子に入射させる集光レンズを含めて構成され
る。
According to the present invention, a nonlinear optical element for converting a fundamental wave of a laser beam emitted from a laser light source into a harmonic wave and a fundamental wave of a laser beam transmitted through the nonlinear optical element are reflected. In a laser light harmonic generation device including a filter that transmits harmonics, the filter is a convex lens that diverges and reflects a fundamental wave and transmits harmonics, and the laser light source and the nonlinear optical A condenser lens is provided between the element and the element to condense the laser beam and make it enter the nonlinear optical element.

【0009】[0009]

【作用】この発明に係るレーザ光の高調波発生装置にあ
っては、フィルタが凸面形状をしたレンズであるので、
フィルタの反射光は凸面の形状に応じた発散光となる。
したがって、フィルタの反射光がそのまま非線形光学素
子に入射することを防止することができ、フィルタの反
射光によって非線形光学素子が破損したり、出力が不安
定になるのを防止することができる。
In the laser light harmonic generating device according to the present invention, since the filter is a convex lens,
The reflected light of the filter becomes divergent light according to the shape of the convex surface.
Therefore, it is possible to prevent the reflected light of the filter from directly entering the nonlinear optical element, and it is possible to prevent the nonlinear optical element from being damaged or the output from becoming unstable due to the reflected light of the filter.

【0010】また、レーザ光源と非線形光学素子の間に
集光レンズを設けたので、この集光レンズによりレーザ
光のエネルギ密度を増大させて非線形光学素子に照射す
ることができる。したがって、エネルギ密度が小さなレ
ーザ光からも効率よく高調波を発生することができる。
Further, since the condenser lens is provided between the laser light source and the non-linear optical element, the energy density of the laser beam can be increased by the condenser lens to irradiate the non-linear optical element. Therefore, it is possible to efficiently generate harmonics even from laser light having a low energy density.

【0011】[0011]

【実施例】図1はこの発明の一実施例による高調波発生
装置1の構成およびその使用状態を示す正面図である。
この高調波発生装置1は、レーザ光を集光するための平
凸レンズ2とレーザ光の基本波αをある効率Eで第2高
調波βに変換する非線形光学素子3(たとえば、KT
P;KTiOPO4 )と、平凸レンズ型フィルタ4とを
含む。平凸レンズ型フィルタ4は、平凸レンズ4aの凸
面にレーザ光の基本波αを反射し、第2高調波βを透過
させる光学的性質を有する皮膜4bをコーティングした
ものである。
1 is a front view showing the structure of a harmonic generator 1 according to an embodiment of the present invention and its usage.
The harmonic generator 1 includes a plano-convex lens 2 for condensing a laser beam and a nonlinear optical element 3 (for example, KT) that converts a fundamental wave α of the laser beam into a second harmonic β with a certain efficiency E.
P; KTiOPO 4 ) and the plano-convex lens type filter 4. The plano-convex lens type filter 4 is formed by coating the convex surface of the plano-convex lens 4a with a film 4b having an optical property of reflecting the fundamental wave α of the laser light and transmitting the second harmonic β.

【0012】平凸レンズ2と平凸レンズ型フィルタ4
は、ともに光軸を高調波発生装置1の光軸1に合わせて
平凸レンズ2の焦点距離以上の間隔で設けられており、
平凸レンズ2の凸面と平凸レンズ型フィルタ4の凸面は
互いに対向している。つまり、平凸レンズ2と平凸レン
ズ型フィルタ4はケプラー型のビームエキスパンダを構
成している。また、非線形光学素子3は、平凸レンズ2
の焦点Sを含むようにして設けられる。
Plano-convex lens 2 and plano-convex lens type filter 4
Are both provided with their optical axes aligned with the optical axis 1 of the harmonic generator 1 and at intervals equal to or greater than the focal length of the plano-convex lens 2.
The convex surface of the plano-convex lens 2 and the convex surface of the plano-convex lens type filter 4 face each other. That is, the plano-convex lens 2 and the plano-convex lens type filter 4 constitute a Kepler type beam expander. In addition, the nonlinear optical element 3 is the plano-convex lens 2
The focus S is included.

【0013】しかして、高調波発生装置1の光軸1aに
レーザ光源5(たとえば、連続発振型YAGレーザ)の
光軸5aを合わせ、レーザ光源5からレーザ光を出射さ
せると、レーザ光は平凸レンズ2によって集光され、高
いエネルギ密度で非線形光学素子3に照射される。した
がって、レーザ光の基本波αは高い効率Eで第2高調波
レーザに変換される。
When the optical axis 1a of the harmonic generator 1 is aligned with the optical axis 5a of the laser light source 5 (for example, continuous wave type YAG laser) and the laser light source 5 emits the laser light, the laser light is flat. It is condensed by the convex lens 2 and is applied to the nonlinear optical element 3 with high energy density. Therefore, the fundamental wave α of the laser light is converted into the second harmonic laser with high efficiency E.

【0014】非線形光学素子3を透過した基本波αおよ
び第2高調波βは、拡がりながら平凸レンズ型フィルタ
4の凸面に照射される。このうち基本波αは凸面の皮膜
4bで反射され発散する。したがって、反射した基本波
αは非線形光学素子3にほとんど入射しない。一方、第
2高調波βは皮膜4bを透過して平凸レンズ型4aに入
射し、平凸レンズ4aによってコリメートされる。コリ
メートされた第2高調波βは、加工やマーキングに供さ
れる。
The fundamental wave α and the second harmonic wave β which have passed through the nonlinear optical element 3 are applied to the convex surface of the plano-convex lens type filter 4 while expanding. Of these, the fundamental wave α is reflected by the convex coating 4b and diverges. Therefore, the reflected fundamental wave α hardly enters the nonlinear optical element 3. On the other hand, the second harmonic β passes through the film 4b and enters the plano-convex lens mold 4a, and is collimated by the plano-convex lens 4a. The collimated second harmonic β is provided for processing and marking.

【0015】なお、この実施例ではこの発明を第2高調
波βを発生する高調波発生装置1に適用したが、第4高
調波を発生する高調波発生装置にも適用できる。ただ
し、その場合は、それに応じた光学的性質の非線形光学
素子3(たとえば、BBO;β−BaB2 4 )や皮膜
4bを用いる必要がある。
In this embodiment, the present invention is applied to the harmonic generator 1 for generating the second harmonic β, but it can also be applied to the harmonic generator for generating the fourth harmonic. However, in that case, it is necessary to use the non-linear optical element 3 (for example, BBO; β-BaB 2 O 4 ) or the film 4b having an optical property corresponding thereto.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、フィ
ルタが凸面形状をしたレンズであるので、フィルタの反
射光は凸面の形状に応じた発散光となる。したがって、
従来のようにフィルタの反射光がそのまま非線形光学素
子に入射することがなく、フィルタの反射光によって非
線形光学素子が破損したり、出力が不安定になることが
ない。
As described above, according to the present invention, since the filter is a convex lens, the reflected light of the filter is divergent light according to the convex shape. Therefore,
Unlike the conventional case, the reflected light of the filter does not directly enter the nonlinear optical element, and the reflected light of the filter does not damage the nonlinear optical element or make the output unstable.

【0017】また、レーザ光源と非線形光学素子の間に
集光レンズを設けるので、非線形光学素子に入射するレ
ーザ光のエネルギ密度を増大させることができる。した
がって、エネルギ密度が小さなレーザ光からも高い効率
で高調波を発生することができる。
Further, since the condenser lens is provided between the laser light source and the nonlinear optical element, the energy density of the laser light incident on the nonlinear optical element can be increased. Therefore, it is possible to generate harmonics with high efficiency even from laser light having a low energy density.

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

【図1】この発明の一実施例による高調波発生装置の構
成およびその使用状態を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a configuration of a harmonic generator according to an embodiment of the present invention and a usage state thereof.

【図2】従来の高調波発生装置の構成およびその使用状
態を示す正面図である。
FIG. 2 is a front view showing a configuration of a conventional harmonic generator and a usage state thereof.

【図3】非線形光学素子の変換効率Eのレーザ光のエネ
ルギ密度P依存性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the dependence of the conversion efficiency E of a nonlinear optical element on the energy density P of laser light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高調波発生装置 2 平凸レンズ(集光レンズ) 3 非線形光学素子 4 平凸レンズ型フィルタ 5 レーザ光源 α 基本波 β 第2高調波 1 Harmonic Generator 2 Plano-Convex Lens (Condenser Lens) 3 Nonlinear Optical Element 4 Plano-Convex Lens Filter 5 Laser Light Source α Fundamental Wave β Second Harmonic

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光源から出射されたレーザ光の基
本波を高調波に変換する非線形光学素子と、該非線形光
学素子を透過したレーザ光のうち基本波を反射し、高調
波を透過させるフィルタとを備えたレーザ光の高調波発
生装置において、 前記フィルタは基本波を発散反射し、高調波を透過させ
る凸面形状をしたレンズであり、 前記レーザ光源と前記非線形光学素子との間に設けら
れ、前記レーザ光を集光して前記非線形光学素子に入射
させる集光レンズを含むことを特徴とする、レーザ光の
高調波発生装置。
1. A non-linear optical element for converting a fundamental wave of laser light emitted from a laser light source into a harmonic wave, and a filter for reflecting the fundamental wave of the laser light transmitted through the non-linear optical element and transmitting the harmonic wave. In the harmonic generating device for laser light provided with, the filter is a lens having a convex surface that divergently reflects the fundamental wave and transmits the harmonic, and is provided between the laser light source and the nonlinear optical element. A harmonic generation device for laser light, comprising: a condenser lens that condenses the laser light and makes it enter the nonlinear optical element.
JP13816193A 1993-06-10 1993-06-10 Device for generating laser beam harmonics Withdrawn JPH06350176A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010010607A (en) * 2008-06-30 2010-01-14 Seiko Epson Corp Laser light source device, projector, and monitor device

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