JPH0697560A - レーザビーム波長変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基本波のレーザビームを有効に利用でき、波
長変換の変換効率が高いレーザビーム波長変換装置を得
る。 【構成】 偏光ビームスプリッタ、波長変換素子など
と、全反射ミラー、光ファイバあるいは平行ミラー等で
形成されるリング状の光路内に、レーザビームの偏光方
向を回転させる偏光方向可変素子を配置し、また、偏光
方向可変素子に印加する電圧をパルス状のレーザビーム
がそれを１回目に通過する期間だけ供給し、また、レー
ザビームがリング状の光路を１周する時間をレーザビー
ムのパルス幅より長く設定し、また、偏光方向制御装置
における高電圧のスイッチングを直列に接続された複数
の半導体素子を用いて行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、波長変換効率を改善
して高出力の波長変換レーザビームを安定に発生させる
レーザビーム波長変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は例えば、雑誌「光学」第１８巻
第２号（１９８９年２月）の第９１〜９６頁に掲載され
た論文「銅レーザー光の第二高調波発生におけるノンコ
リニアー相互作用モデル」に示された、従来のレーザビ
ーム波長変換装置を示す構成図である。図において、１
はパルス状のレーザビームを発生するレーザ発振器で、
例えば銅蒸発レーザ装置が用いられている。２はこのレ
ーザ発振器１から発生された基本波のレーザビームであ
り、３はこのレーザビーム２の光強度を増加させるため
の集光レンズである。４は集光されたレーザビームの波
長を変換する波長変換素子で、例えばほう酸バリウムの
非線形結晶（β−ＢａＢ₂ Ｏ₄ ）が用いられている。５
は集光されたレーザビームの波長変換素子４への入射角
度を調整するための角度調節器であり、６は波長変換素
子４より出力されたレーザビームを平行に戻すためのレ
ンズである。７はレンズ６で平行に戻されたレーザビー
ムを基本波の成分と波長変換を受けた成分とに分離する
プリズムであり、８はこのプリズムにて分離された波長
変換を受けたレーザビームである。

【０００３】次に動作について説明する。レーザ発振器
１より発生された基本波のレーザビーム２は集光レンズ
３で集光されて波長変換素子４に送られる。波長変換素
子４はある角度でレーザビームが入射すると、結晶の非
線形効果によってその一部が高調波のレーザビームに波
長変換される。そのとき波長変換効率は入射されるレー
ザビームのパワー密度に比例して増大するため、入射さ
れるレーザビームの反射ロスは少ない方がよい。また、
波長変換素子４の結晶内の進行方向に沿った各点で発生
した高調波のレーザビームが互いに打ち消し合わないよ
うになる、いわゆる位相整合条件を満たすには、波長変
換素子４の結晶にある特定の方向からレーザビームを入
射させる必要がある。この入射角度は前記結晶の温度変
動に従って変化するため、高出力領域で効率よく波長変
換を行うには、レーザビームの波長変換素子４への入射
角度を角度調節器５によって細かく調整する必要があ
る。この波長変換素子４にて１０％程度が高調波に波長
変換されたレーザビームはレンズ６で平行ビームに戻さ
れてプリズム７に入射される。プリズム７は入射された
レーザビームを基本波のレーザビーム２と波長変換され
たレーザビーム８とに分離し、波長変換されたレーザビ
ーム８は外部に出力として取り出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザビーム波
長変換装置は以上のように構成されているので、レーザ
発振器１にて発生された基本波のレーザビーム２は波長
変換素子４を１度しか通過せず、その波長変換素子４の
波長変換の効率も数１０％程度（この論文では１０％程
度）と低いものであるため、基本波のレーザビーム２の
多くは波長変換されずにそのまま外部に捨てられてしま
い、波長変換の効率は低いものとなるという問題点があ
った。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、入射された基本波のレー
ザビームを有効に利用し、波長変換の変換効率の高いレ
ーザビーム波長変換装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るレーザビーム波長変換装置は、偏光ビームスプリッ
タ、波長変換素子、波長変換光透過ミラー、および全反
射ミラーにて形成されるリング状の光路内に、電圧源か
ら供給される電圧に従って透過するレーザビームの偏光
方向を回転させる偏光方向可変素子を配置したものであ
る。

【０００７】また、請求項２に記載の発明に係るレーザ
ビーム波長変換装置は、波長変換素子でその波長が変換
されたレーザビームは透過させて、波長が変換されなか
った部分を反射する波長変換光透過ミラーの作用を、偏
光ビームスプリッタに持たせたものである。

【０００８】また、請求項３に記載の発明に係るレーザ
ビーム波長変換装置は、リング状の光路の形成に光ケー
ブルを用いたものである。

【０００９】また、請求項４に記載の発明に係るレーザ
ビーム波長変換装置は、リング状の光路の形成に平行ミ
ラーを用いたものである。

【００１０】また、請求項５に記載の発明に係るレーザ
ビーム波長変換装置は、その電圧源を、偏光方向可変素
子にパルス状のレーザビームが１回目に通過する期間だ
け電圧を供給する偏光方向制御装置としたものである。

【００１１】また、請求項６に記載の発明に係るレーザ
ビーム波長変換装置は、リング状の光路長を光速で除算
した値がレーザビームのパルス幅より長くなるようにし
たものである。

【００１２】また、請求項７に記載の発明に係るレーザ
ビーム波長変換装置は、偏光方向制御装置を、直流電圧
源、この直流電圧源からの電圧をスイッチングする直列
接続された複数の半導体素子、およびこの半導体素子を
レーザ発振器からのトリガ信号に同期してオン／オフさ
せるタイミング制御回路にて形成したものである。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明における偏光方向可変素
子は、偏光ビームスプリッタ、波長変換素子、波長変換
光透過ミラー、および全反射ミラーにて形成されるリン
グ状の光路内に配置されて、電圧源から供給される電圧
に従って透過するレーザビームの偏光方向を偏光ビーム
スプリッタで反射される方向に回転させることにより、
入射されたレーザビームを複数回、波長変換素子内を通
過させてその都度波長変換を行い、基本波のレーザビー
ムの有効利用をはかって変換効率の高いレーザビーム波
長変換装置を実現する。

【００１４】また、請求項２に記載の発明における偏光
ビームスプリッタは、レーザ発振器の発生する所定の偏
光方向を持つパルス状のレーザビームを透過させ、偏光
方向が変換された前記レーザビームを反射するととも
に、さらに波長も変換された前記レーザビームは透過さ
せることにより、波長変換光透過ミラーを省略すること
を可能とする。

【００１５】また、請求項３に記載の発明におけるリン
グ状の光路は、その一部に光ケーブルを用いることによ
り、装置を小形化して扱いやすいものとする。

【００１６】また、請求項４に記載の発明におけるリン
グ状の光路は、その一部に平行ミラーを用いてレーザビ
ームをその間で複数回往復させることにより、充分に長
い光路を容易に実現し、偏光方向変換素子へのレーザビ
ームの印加タイミングをとるための遅延時間を得やすい
ものとする。

【００１７】また、請求項５に記載の発明における偏光
方向制御装置は、偏光方向可変素子に印加する電圧を、
パルス状のレーザビームがそれを１回目に通過する期間
だけ供給することにより、レーザビームをリング状の光
路に閉じ込めて、当該光路内を循環する基本波のレーザ
ビームを波長変換素子で何度も波長変換し、変換効率の
より高いレーザビーム波長変換装置を実現する。

【００１８】また、請求項６に記載の発明におけるレー
ザビーム波長変換装置は、レーザビームがリング状の光
路を１周する時間をレーザビームのパルス幅より長くな
るようにすることにより、入射されたレーザビームの偏
光方向を完全に変えて、基本波のレーザビームのリング
状の光路への閉じ込めを確実なものとする。

【００１９】また、請求項７に記載の発明における偏光
方向制御装置は、直流電圧源からの電圧のスイッチング
に直列接続された複数の半導体素子を用いることによ
り、高電圧を急峻にスイッチングすることを可能とし、
波長変換を受けたレーザビームの安定な出力を可能とす
る。

【００２０】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図に
ついて説明する。図１は請求項１に記載の発明の一実施
例を示す構成図である。図において、１はレーザ発振
器、２は基本波のレーザビーム、４は波長変換素子、８
は波長変換されたレーザビームであり、図１５に同一符
号を付した従来のそれらと同一、あるいは相当部分であ
るため詳細な説明は省略する。また、９はレーザ発振器
１より発生される所定の偏光方向を持つレーザビームを
透過させ、偏光方向が変換されたレーザビームは反射す
る偏光ビームスプリッタである。１０はこの偏光ビーム
スプリッタ９を透過し、あるいはそれで反射されて波長
変換素子４に入射され、この波長変換素子４にて波長変
換が行われたレーザビームを透過させ、波長変換が行わ
れなかったレーザビームは反射する波長変換光透過ミラ
ーである。１１はこの波長変換光透過ミラー１０で反射
されたレーザビームを反射して前記偏光ビームスプリッ
タ９に入射し、この偏光ビームスプリッタ９、波長変換
素子４、および波長変換光透過ミラー１０とともにリン
グ状の光路を形成する２つの全反射ミラーである。１２
は偏光ビームスプリッタ９と波長変換素子４との間に配
置され、電圧が印加されると通過するレーザビームの偏
光方向を回転させる偏光方向可変素子としての電気光学
結晶であり、１３はこの電気光学結晶１２に印加する電
圧を供給する電圧源である。

【００２１】次に動作について説明する。ここで、図２
はレーザ発振器１の発生する基本波のレーザビーム、波
長変換素子４に入力される基本波のレーザビーム、およ
び電気光学結晶１２に印加される電圧の時間関係を示す
タイムチャートである。レーザ発振器１から発生される
基本波のレーザビームの偏光方向を偏光ビームスプリッ
タ９を通過する条件にしておくと、レーザ発振器１の発
生するレーザビーム２は偏光ビームスプリッタ９を通過
して電気光学結晶１２に入射される。この電気光学結晶
１２には電圧源１３より図２に示すような直流電圧が印
加されているため、入射された基本波のレーザビーム２
はその偏光方向が回転されて、偏光ビームスプリッタ
９、波長変換光透過ミラー１０、全反射ミラー１１等で
形成されるリング状光路から出られない条件に変換され
る。偏光方向が変換された基本波のレーザビーム２は波
長変換素子４に入射されることでその一部が波長変換さ
れ、波長変換光透過ミラー１０に送られる。波長変換光
透過ミラー１０は波長変換素子４にて波長変換を受けな
かった基本波のレーザビーム２は反射し、波長変換を受
けたレーザビーム８のみを通過させて外部に出力として
取り出す。

【００２２】波長変換光透過ミラー１０で反射された基
本波のレーザビーム２は２枚の全反射ミラー１１で反射
されて偏光ビームスプリッタ９に戻される。戻されてき
たこの基本波のレーザビーム２は電気光学結晶１２を通
過してその偏光方向が変換されているため、偏光ビーム
スプリッタ９では反射されて電気光学結晶１２に再度入
射される。以下、前述の場合と同様に、電気光学結晶１
２で偏光方向が再度変換され、波長変換素子４でその一
部だけ波長変換されて、波長変換を受けたレーザビーム
８が波長変換光透過ミラー１０より外部に出力として取
り出される。なお、この時波長変換光透過ミラー１０で
反射された波長変換を受けなかった基本波のレーザビー
ム２は全反射ミラー１１で反射されて偏光ビームスプリ
ッタ９に戻されるが、電気光学結晶１２を２回通過して
その偏光方向が再度変換されて元に戻っているため、偏
光ビームスプリッタ９を通過して、この偏光ビームスプ
リッタ９、波長変換光透過ミラー１０、および２枚の全
反射ミラー１１にて形成されたリング状の光路の外に出
る。このようにして、レーザ発振器１の発生した基本波
のレーザビーム２は、波長変換素子４で少なくとも２回
波長変換され、その波長変換されたレーザビーム８を外
部に出力として取り出すことができる。

【００２３】実施例２．なお、上記実施例１では、２枚
の全反射ミラー１１を用いてリング状の光路を形成する
場合について述べたが、図３に示すように、１枚の全反
射ミラー１１にてリング状の光路を形成するようにして
もよく、このことにより、全反射ミラー１１による反射
時における基本波のレーザビーム２の減衰が小さくなっ
て、変換効率を向上させることができる。

【００２４】実施例３．また、上記実施例１では、電気
光学結晶１２を偏光ビームスプリッタ９と波長変換素子
４との間に配置したものを示したが、図４に示すよう
に、全反射ミラー１１と偏光ビームスプリッタ９との間
など、リング状の光路内の他の場所に配置してもよく、
上記実施例と同様の効果を奏する。

【００２５】実施例４．なお、上記各実施例では、波長
変換素子４には電気光学結晶１２あるいは偏光ビームス
プリッタ９より直接レーザビーム２を入力し、当該波長
変換素子４より出射されたレーザビーム２をそのまま波
長変換光透過ミラー１０に出力する場合について説明し
たが、図５に示すように、波長変換素子４の入口と出口
にそれぞれ共焦点のレンズ３および６を配置するように
してもよい。これによって、波長変換素子４に入力され
るレーザビーム２は集光されてその強度が増加する。

【００２６】実施例５．また、上記各実施例では、波長
変換素子４にて波長が変換されたレーザビーム８の取り
出しを波長変換光透過ミラー１０を用いて行うものを示
したが、偏光ビームスプリッタ９より波長が変換された
レーザビーム８の取り出しを行うようにしてもよい。図
６は請求項２に記載したそのような発明の一実施例を示
すブロック図であり、相当部分には図１と同一符号を付
してその説明を省略する。図において、１４がその偏光
ビームスプリッタであり、レーザ発振器１の発生する基
本波のレーザビーム２を透過させ、電気光学結晶１２で
偏光方向が変換されたレーザビームは反射するととも
に、波長変換素子４にて波長が変換されたレーザビーム
８についてはそれを透過させるものである。即ち、波長
変換したレーザビーム８の偏光方向が変化することを利
用して、波長変換されずに残った基本波は偏光ビームス
プリッタ１４で反射して再度リング状の光路に戻し、波
長変換されたレーザビーム８はそのまま偏光ビームスプ
リッタ１４を透過させて外部に出力する。これによっ
て、波長変換光透過ミラー１０を省略することが可能と
なる。

【００２７】実施例６．次に、この発明の実施例６を図
に基づいて説明する。図７は請求項５に記載の発明の一
実施例を示す構成図で、図１と同一の部分には同一符号
を付してその説明を省略する。図において、１５はレー
ザ発振器１からのトリガ信号に応動して基本波のレーザ
ビーム２が電気光学結晶１２を１回目に通過する期間だ
けその電気光学結晶１２に電圧を印加する、実施例１の
電圧源１３に代替された偏光方向制御装置である。

【００２８】次に動作について説明する。ここで、図８
はその動作を説明するためのタイムチャートである。レ
ーザ発振器１からの基本波のレーザビーム２は、実施例
１の場合と同様に、偏光ビームスプリッタ９を通過して
電気光学結晶１２に入射される。この時、電気光学結晶
１２にはレーザ発振器１からのトリガ信号が入力された
偏光方向制御装置１５によって、図８に示すようなパル
ス状の電圧がレーザ発振器１より基本波のレーザビーム
２が入射される度に１つずつ印加される。従って、入射
された基本波のレーザビーム２はその偏光方向が変換さ
れて波長変換素子４に入射され、その一部が波長変換さ
れて波長変換光透過ミラー１０に送られる。以下、実施
例１の場合と同様にして、波長変換素子４にて波長変換
を受けたレーザビーム８のみが出力として外部に取り出
され、波長変換を受けなかった残りの基本波のレーザビ
ーム２は反射されて全反射ミラー１１経由で偏光ビーム
スプリッタ９に戻される。

【００２９】この偏光ビームスプリッタ９で反射された
基本波のレーザビーム２で電気光学結晶１２を再度通過
するが、その時には図８に示すように偏光方向制御装置
１５から電気光学結晶１２に印加されていたパルス状の
電圧は消滅しているため、その偏光方向が変換されるこ
とはない。従って、前述の場合と同様に、波長変換素子
４でその一部が波長変換されて、波長変換光透過ミラー
１０より外部に出力として取り出た後の、波長変換光透
過ミラー１０で反射された基本波のレーザビーム２は、
それ以降は常に偏光ビームスプリッタ９の反射条件とな
るため、偏光ビームスプリッタ９、波長変換光透過ミラ
ー１０、および全反射ミラー１１で形成されるリング状
の光路内に閉じ込められてその外に出ることはない。こ
のようにして、レーザ発振器１の発生した基本波のレー
ザビーム２は波長変換素子４を繰り返して通過すること
になり、その都度波長変換が行われて、入射された基本
波のレーザビーム２が有効に利用される。

【００３０】実施例７．次に、この発明の実施例７を図
に基づいて説明する。図９は請求項６に記載の発明の一
実施例を示す構成図で、その構成は図７に示した実施例
６のそれと同一である。この場合、リング状の光路の長
さ、すなわち、電気光学結晶１２から波長変換光透過ミ
ラー１０までの距離Ｘ１、波長変換光変換ミラー１０か
ら全反射ミラー１１までの距離Ｘ２、全反射ミラー１１
相互間の距離Ｘ３、全反射ミラー１１から偏光ビームス
プリッタ９までの距離Ｘ４、および偏光ビームスプリッ
タ９から電気光学結晶１２までの距離Ｘ５の合計を、光
速で除算した当該光路における遅延時間が、基本波のレ
ーザビーム２のパルス幅（全幅）より充分に長くなるよ
うに設定している。従って、図１０に示されているよう
に、レーザ発振器１の発生した基本波のレーザビーム２
が電気光学結晶１２に入射される時には、トリガ信号で
起動された偏光方向制御装置１５によって、電気光学結
晶１２にはパルス状の電圧が印加されており、この電圧
が０または電気光学結晶１２が偏光方向を回転させる能
力を失う値にまで低下した時点、もしくはそれより遅い
時刻に、リング状の光路を一巡してきた基本波のレーザ
ビーム２が電気光学結晶１２に入射されるようになる。

【００３１】実施例８．次に、この発明の実施例８を図
に基づいて説明する。図１１は請求項７に記載の発明の
一実施例を示す回路図であり、図において、１６は高圧
の直流電圧を発生する直流電圧源であり、１７は互いに
直列に接続されて、この直流電圧源１６から供給される
高圧の直流電圧を高速でスイッチングする複数の半導体
素子、１８はレーザ発振器１からのトリガ信号に従って
各半導体素子１７を一斉にオン／オフ制御するタイミン
グ制御回路である。１９は各半導体素子１７のオン／オ
フによって充放電されるコンデンサであり、２０はこの
コンデンサ１９の充電抵抗である。なお、他の部分は前
記各実施例のものと同一部分であるためその説明は省略
する。

【００３２】次に動作について説明する。レーザ発振器
１は基本波のレーザビーム２を発生する際にトリガ信号
を偏光方向制御装置１５に送出する。偏光方向制御装置
１５ではこのトリガ信号が与えられるとタイミング制御
回路１８が作動して、直列に接続された各半導体素子１
７のスイッチング動作を一斉に制御する。この半導体素
子１７のスイッチング動作によってコンデンサ１９、充
電抵抗２０を介して直流電圧源１６からの高電圧が充放
電され、それによって、電気光学結晶１２にパルス状の
高電圧をタイミングよく印加する。

【００３３】実施例９．なお、上記各実施例では、レー
ザビーム２を波長変換素子４および電気光学結晶１２内
に周回させるためのリング状光路の形成を、複数の全反
射ミラー１１を用いて行うものについてのべたが、リン
グ状光路の形成を光ファイバを用いて行うようにしても
よい。図１２は請求項３に記載したそのような発明の一
実施例を示す構成図であり、相当部分には図１と同一符
号を付してその説明を省略する。図において、２１は前
記リング状光路の形成を行う偏波面保存型の光ファイバ
であり、２２は波長変換光透過ミラー１０で反射された
レーザビーム２をこの光ファイバ２１内に導入するため
の光学系、２３はこの光ファイバ２１内を伝送されたレ
ーザビーム２を偏光ビームスプリッタ９へ出射するため
の光学系である。

【００３４】次に動作について説明する。レーザ発振器
１の発生する基本波のレーザビーム２は、実施例１の場
合と同様にして偏光ビームスプリッタ９を通過し、電気
光学結晶１２に入射されてその偏光方向が変換される。
偏光方向が変換されたレーザビーム２は波長変換素子４
に入射されてその一部が波長変換され、波長変換光透過
ミラー１０に送られる。波長変換光透過ミラー１０は波
長変換素子４にて波長変換を受けなかったレーザビーム
２は反射し、波長変換を受けたレーザビーム８のみを通
過させて外部に出力として取り出す。この波長変換光透
過ミラー１０で反射されたレーザビーム２は光学系２２
より偏波面保存型の光ファイバ２１内に導入され、この
光ファイバ２１内を伝送することで必要な遅延時間を稼
ぐ。この遅延時間によって電気光学結晶１２に印加した
電圧が低下するまでのタイミングをはかり、レーザビー
ム２が２回目以降に電気光学結晶１２を通過するときに
は偏光方向の変換を受けないようにしている。これによ
りレーザビーム２はリング状光路内に閉じ込められて何
度も波長の変換が行われ、その都度、波長変換されたレ
ーザビーム８が波長変換光透過ミラー１０より外部に出
力として取り出される。

【００３５】実施例１０．また、上記実施例９では、波
長変換光透過ミラー１０で反射されたレーザビーム２を
直接光学系２２に導いて偏波面保存型の光ファイバ２１
に導入し、光ファイバ２１を伝送されたレーザビーム２
を光学系２２より直接偏光ビームスプリッタ９へ出射す
る場合について述べたが、図１３に示すように、レンズ
２４を用いてレーザビーム２の導入および出射を行うよ
うにしてもよい。このようにレンズ２４を用いることに
よって、光ファイバ２１内を伝送中のレーザビーム２の
ロスを軽減することができる。

【００３６】実施例１１．次に、この発明の実施例１１
を図に基づいて説明する。図１４は請求項４に記載した
発明の一実施例を示す構成図である。図において、２５
は互いに平行に配置された２枚の全反射ミラーで形成さ
れ、波長変換光透過ミラー１０で反射されたレーザビー
ム２を複数回反射させる平行ミラーであり、２６は波長
変換光透過ミラー１０で反射されたレーザビーム２をこ
の平行ミラー２５に導く全反射ミラー、２７はこの平行
ミラー２５より出射されたレーザビーム２を偏光ビーム
スプリッタ９に導く全反射ミラーである。

【００３７】次に動作について説明する。この場合も実
施例１と同様に、レーザ発振器１の発生する基本波のレ
ーザビーム２が偏光ビームスプリッタ９を通過して電気
光学結晶１２に入射され、その偏光方向が変換された
後、波長変換素子４に入射される。この波長変換素子４
で波長の変換されたレーザビーム８は波長変換光透過ミ
ラー１０を透過して外部に出力として取り出され、波長
変換を受けなかったレーザビーム２は波長変換光透過ミ
ラー１０で反射される。この波長変換光透過ミラー１０
で反射されたレーザビーム２は全反射ミラー２５で反射
されて平行ミラー２５に導かれ、当該平行ミラー２５を
形成している２枚の全反射ミラーの間を何度も反射され
ながら折り返して進み、この平行ミラー２５を出たレー
ザビーム２は全反射ミラー２７で反射されて偏光ビーム
スプリッタ９に導かれる。これによって必要な遅延時間
を稼ぐことができ、電気光学結晶１２とのタイミングが
はかれて、レーザビーム２が２回目以降に電気光学結晶
１２を通過するときには偏光方向の変換を受けず、リン
グ状光路内に閉じ込められたレーザビーム２は何度も波
長変換が行われ、波長変換光透過ミラー１０より外部に
出力として取り出される。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、偏光ビームスプリッタ、波長変換素子、波長変
換光透過ミラー、および全反射ミラーにて形成されるリ
ング状の光路内に、印加される電圧に従ってレーザビー
ムの偏光方向を回転させる偏光方向可変素子を配置する
ように構成したので、入射されたレーザビームが波長変
換素子内を複数回通過するようになってその都度波長変
換を行うことが可能となり、入射された基本波のレーザ
ビームの有効利用をはかることができて、変換効率の高
いレーザビーム波長変換装置が得られる効果がある。

【００３９】また、請求項２に記載の発明によれば、偏
光ビームスプリッタに、レーザ発振器の発生する所定の
偏光方向を持つパルス状のレーザビームを透過させ、偏
光方向が変換されたレーザビームを反射するとともに、
さらに波長も変換されたレーザビームは透過させる機能
を持たせるように構成したので、波長変換されたレーザ
ビームを出力するための波長変換光透過ミラーが不要と
なり、装置を簡略化できる効果がある。

【００４０】また、請求項３に記載の発明によれば、リ
ング状光路の形成に光ケーブルを用いるように構成した
ので、偏光方向可変素子とのタイミング遅延時間を稼ぐ
ための光路長を容易に得ることが可能となり、偏光方向
可変素子に印加する電圧源のスイッチング時間の制限を
緩和できるばかりか、装置全体を小形で取り扱いやすい
ものとすることができる効果がある。

【００４１】また、請求項４に記載の発明によれば、リ
ング状光路の形成に平行ミラーを用いるように構成した
ので、レーザビームをその間で何度も反射して往復させ
ることにより、小さなスペースで充分に長い光路長をと
ることができ、偏光方向可変素子に印加する電圧源のス
イッチング時間制限の緩和、装置の小形化および取り扱
いの簡易化が可能となるばかりか、光ファイバへレーザ
ビームを導くための光学系も不要となって、より効率よ
く波長変換を行うことができる効果がある。

【００４２】また、請求項５に記載の発明によれば、偏
光方向制御装置より偏光方向可変素子に印加する電圧
を、パルス状のレーザビームがそれを１回目に通過する
期間だけ供給するように構成したので、一旦回転させた
偏光方向は新たなレーザビームが入射されるまで変わる
ことはなく、それによって当該レーザビームはリング状
の光路に閉じ込められてその光路内を循環し、波長変換
素子を何度も通過してその都度波長変換が行われ、波長
変換の変換効率がさらに向上する効果がある。

【００４３】また、請求項６に記載の発明によれば、レ
ーザビームがリング状の光路を１周する時間が、レーザ
ビームのパルス幅より長くなるように構成したので、入
射されたレーザビームの偏光方向を完全に変えることが
でき、基本波のレーザビームのリング状の光路への閉じ
込めを確実なものとして、さらに波長変換の効率を向上
させることができる効果がある。

【００４４】また、請求項７に記載の発明によれば、偏
光方向制御装置の直流電圧源からの電圧のスイッチング
を、直列接続された複数の半導体素子を用いて行うよう
に構成したので、ジッタが抑えられ、真空管を用いたも
のに比べてスイッチ自身の寿命を大幅にのばすことがで
き、波長変換を受けたレーザビームを安定に出力するこ
とが可能となる効果がある

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す構成図である。

【図２】その動作を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図３】この発明の実施例２を示す構成図である。

【図４】この発明の実施例３を示す構成図である。

【図５】この発明の実施例４を示す構成図である。

【図６】この発明の実施例５を示す構成図である。

【図７】この発明の実施例６を示す構成図である。

【図８】その動作を説明するためのタイムチャートであ
る。

【図９】この発明の実施例７を示す構成図である。

【図１０】その動作を説明するためのタイムチャートで
ある。

【図１１】この発明の実施例８を示す回路図である。

【図１２】この発明の実施例９を示す構成図である。

【図１３】この発明の実施例１０を示す構成図である。

【図１４】この発明の実施例１１を示す構成図である。

【図１５】従来のレーザビーム波長変換装置を示す構成
図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ レーザビーム ４ 波長変換素子 ８ レーザビーム ９ 偏光ビームスプリッタ １０ 波長変換光透過ミラー １１ 全反射ミラー １２ 偏光方向可変素子（電気光学結晶） １３ 電圧源 １４ 偏光ビームスプリッタ １５ 偏光方向制御装置 １６ 直流電圧源 １７ 半導体素子 １８ タイミング制御回路 ２１ 光ファイバ ２５ 平行ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 殖栗 成夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社中央研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器の発生する所定の偏光方向
   を持つパルス状のレーザビームを透過させ、偏光方向が
   変換された前記レーザビームは反射する偏光ビームスプ
   リッタと、前記偏光ビームスプリッタから送られてくる
   レーザビームの波長を変換する波長変換素子と、前記波
   長変換素子にてその波長が変換されたレーザビームを透
   過させ、前記波長変換素子で波長が変換されなかったレ
   ーザビームは反射する波長変換光透過ミラーと、前記波
   長変換光透過ミラーにて反射されたレーザビームを反射
   して前記偏光ビームスプリッタに入射し、前記偏光ビー
   ムスプリッタおよび波長変換光透過ミラーとともにリン
   グ状の光路を形成する全反射ミラーと、前記リング状の
   光路内に配置され、電圧が印加されると通過するレーザ
   ビームの偏光方向を回転させる偏光方向可変素子と、前
   記偏光方向可変素子に電圧を供給する電圧源とを備えた
   レーザビーム波長変換装置。
2. 【請求項２】 レーザ発振器の発生する所定の偏光方向
   を持つパルス状のレーザビームを透過させ、偏光方向が
   変換された前記レーザビームは反射し、さらに波長も変
   換された前記レーザビームは透過させる偏光ビームスプ
   リッタと、前記偏光ビームスプリッタから送られてくる
   レーザビームの波長を変換する波長変換素子と、前記波
   長変換素子にてその波長が変換されたレーザビームを反
   射して前記偏光ビームスプリッタに入射し、前記偏光ビ
   ームスプリッタとともにリング状の光路を形成する全反
   射ミラーと、前記リング状の光路内に配置され、電圧が
   印加されると通過するレーザビームの偏光方向を回転さ
   せる偏光方向可変素子と、前記偏光方向可変素子に電圧
   を供給する電圧源とを備えたレーザビーム波長変換装
   置。
3. 【請求項３】 前記リング状の光路の形成を、光ファイ
   バを用いて行ったことを特徴とする請求項１または２に
   記載のレーザビーム波長変換装置。
4. 【請求項４】 前記リング状の光路の形成を、平行に配
   置されて前記レーザビームを複数回反射させる平行ミラ
   ーを用いて行ったことを特徴とする請求項１または２に
   記載のレーザビーム波長変換装置。
5. 【請求項５】 前記電圧源を、パルス状のレーザビーム
   が前記偏光方向可変素子を１回目に通過する期間だけ、
   前記偏光方向可変素子に電圧を供給する偏光方向制御装
   置としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   １項に記載のレーザビーム波長変換装置。
6. 【請求項６】 前記リング状の光路の長さを、前記レー
   ザビームのパルス幅に光速を乗算した値より大きく設定
   したことを特徴とする請求項５に記載のレーザビーム波
   長変換装置。
7. 【請求項７】 前記偏光方向制御装置が、直流電圧源
   と、互いに直列に接続されて、前記直流電圧源からの電
   圧をスイッチングする複数の半導体素子と、前記レーザ
   発振器からのトリガ信号に同期して、前記半導体素子の
   オン／オフを制御するタイミング制御回路とからなるこ
   とを特徴とする請求項５または６に記載のレーザビーム
   波長変換装置。