JPH07135367A - 反射鏡およびこれを用いた波長可変レーザ装置 - Google Patents
反射鏡およびこれを用いた波長可変レーザ装置Info
- Publication number
- JPH07135367A JPH07135367A JP27934893A JP27934893A JPH07135367A JP H07135367 A JPH07135367 A JP H07135367A JP 27934893 A JP27934893 A JP 27934893A JP 27934893 A JP27934893 A JP 27934893A JP H07135367 A JPH07135367 A JP H07135367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- conversion element
- wavelength conversion
- light
- film
- 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
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 共振させる波長が変化しても反射率が変
化することの無い反射膜を設けたＯＰＯ波長可変レーサ
装置用の出力側反射鏡とこれを用いたＯＰＯ波長変換レ
ーザ装置の提供を目的とする。 【構成】 反射鏡に設ける反射膜を、波長変換素子
の回転角に応じて、波長変換素子より出射されたレーザ
光が照射される位置の反射率が照射される波長のレーザ
光に対して所望の反射率となるような膜厚分布をもった
反射膜とする。 【効果】 反射膜がレーザ光の反射位置で、当該レ
ーザ光の波長に対して常に一定の反射率を示すため、波
長により出力が変動するという現象は起きない。よっ
て、本発明の出力側反射鏡を用いた波長可変レーザ装置
の出力は波長依存性の無いものとなる。
化することの無い反射膜を設けたＯＰＯ波長可変レーサ
装置用の出力側反射鏡とこれを用いたＯＰＯ波長変換レ
ーザ装置の提供を目的とする。 【構成】 反射鏡に設ける反射膜を、波長変換素子
の回転角に応じて、波長変換素子より出射されたレーザ
光が照射される位置の反射率が照射される波長のレーザ
光に対して所望の反射率となるような膜厚分布をもった
反射膜とする。 【効果】 反射膜がレーザ光の反射位置で、当該レ
ーザ光の波長に対して常に一定の反射率を示すため、波
長により出力が変動するという現象は起きない。よっ
て、本発明の出力側反射鏡を用いた波長可変レーザ装置
の出力は波長依存性の無いものとなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オプティカルパラメト
リック発振による波長可変レーザ装置に関し、詳しくは
出力側反射鏡とこれを用いた波長可変レーザ装置に関す
る。
リック発振による波長可変レーザ装置に関し、詳しくは
出力側反射鏡とこれを用いた波長可変レーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、盛んに研究が進められているオプ
ティカルパラメトリック発振（以下、ＯＰＯと言う。）
を用いた波長可変レーザは、アイセーフレーザ（波長：
１．４〜１．８μｍ）、分光学的化学分析用近赤外線域
波長可変レーザなどを可能にする。
ティカルパラメトリック発振（以下、ＯＰＯと言う。）
を用いた波長可変レーザは、アイセーフレーザ（波長：
１．４〜１．８μｍ）、分光学的化学分析用近赤外線域
波長可変レーザなどを可能にする。
【０００３】図７に従来のＯＰＯ波長可変レーザ装置に
用いられる共振器の概略図を示した。この共振器を用い
て、ＯＰＯによる波長変換について簡単に説明する。図
７の共振器は入力側反射鏡１と波長変換素子２と出力側
反射鏡３により構成され、入力側反射鏡１と出力側反射
鏡３の波長変換素子２側の鏡面には反射膜４，５が設け
られている。これらの反射膜４，５は、波長変換素子２
により発生するアイドラ光とシグナル光とのどちらか一
方、あるいは双方を反射し、共振器内で光を共振させて
増幅させる役割を持つ。そして、反射によるロスを最小
限に止めるために波長変換素子の両面には反射防止膜６
を設けている。
用いられる共振器の概略図を示した。この共振器を用い
て、ＯＰＯによる波長変換について簡単に説明する。図
７の共振器は入力側反射鏡１と波長変換素子２と出力側
反射鏡３により構成され、入力側反射鏡１と出力側反射
鏡３の波長変換素子２側の鏡面には反射膜４，５が設け
られている。これらの反射膜４，５は、波長変換素子２
により発生するアイドラ光とシグナル光とのどちらか一
方、あるいは双方を反射し、共振器内で光を共振させて
増幅させる役割を持つ。そして、反射によるロスを最小
限に止めるために波長変換素子の両面には反射防止膜６
を設けている。
【０００４】このような共振器内に外部より波長λｐの
レーザ光を励起光７として入射すると、励起光７は入力
側反射鏡１を通過し、共振器内の波長変換素子２に到
る。励起光７は波長変換素子２より下記数１に示した関
係に基づき波長λi のアイドラ光と波長λs のシグナル
光とに変換される。そして、例えばアイドラ光７は出力
側反射鏡３に設けられた反射膜５により反射され、波長
変換素子２を通過して入力側反射鏡１に設けられた反射
膜４に到る。そして、反射膜４により反射され、共振器
内で共振し、増幅され、最終的に出力側反射鏡３より外
部に出射される。
レーザ光を励起光７として入射すると、励起光７は入力
側反射鏡１を通過し、共振器内の波長変換素子２に到
る。励起光７は波長変換素子２より下記数１に示した関
係に基づき波長λi のアイドラ光と波長λs のシグナル
光とに変換される。そして、例えばアイドラ光７は出力
側反射鏡３に設けられた反射膜５により反射され、波長
変換素子２を通過して入力側反射鏡１に設けられた反射
膜４に到る。そして、反射膜４により反射され、共振器
内で共振し、増幅され、最終的に出力側反射鏡３より外
部に出射される。
【０００５】
【数１】１／λp ＝１／λi ＋１／λs
【０００６】ところで、波長変換素子２への励起光７の
入射角を変えると発生するアイドラ光とシグナル光の波
長が変化することが知られている。図８に示したよう
に、励起光として波長１．０６μｍのＮｄ：ＹＡＧレー
ザ光を用い、波長変換素子にＫＴｉＯＰＯ4 （以下、Ｋ
ＴＰと言う。）を用いた場合、発生するアイドラ光とシ
グナル光との波長可変範囲は共に約１．６〜３．１μｍ
となる（ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡＮＴ
ＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．２７，ＮＯ．
５，Ｐ．１１３７，ＭＡＹ １９９１参照）。
入射角を変えると発生するアイドラ光とシグナル光の波
長が変化することが知られている。図８に示したよう
に、励起光として波長１．０６μｍのＮｄ：ＹＡＧレー
ザ光を用い、波長変換素子にＫＴｉＯＰＯ4 （以下、Ｋ
ＴＰと言う。）を用いた場合、発生するアイドラ光とシ
グナル光との波長可変範囲は共に約１．６〜３．１μｍ
となる（ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡＮＴ
ＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．２７，ＮＯ．
５，Ｐ．１１３７，ＭＡＹ １９９１参照）。
【０００７】この場合、波長変換素子を図７の矢印で示
したように、Ａ〜Ａ’で振幅運動させると、発生するす
るアイドラ光とシグナル光との波長はこれに応じて前記
約１．６〜３．１μｍの範囲で各々変化する。よって、
発生したアイドラ光やシグナル光を共振器内で共振させ
るためには入力側反射鏡と出力側反射鏡に設ける反射膜
はこれらの波長範囲において所定の反射率を有すること
が必要となる。たとえば、波長約１．６〜１．７５μｍ
のシグナル光を共振させる場合には、反射鏡材質として
合成石英を使用した場合、入力側反射鏡には図９に示す
分光反射特性のＴａ2Ｏ5とＳｉＯ2とを交互に積層して
得た全２１層の反射膜を、出力側反射鏡には図１０に示
す分光反射特性のＴａ2Ｏ5とＳｉＯ2とを交互に積層し
て得た全１５層の反射膜を施すことが必要とされる。
したように、Ａ〜Ａ’で振幅運動させると、発生するす
るアイドラ光とシグナル光との波長はこれに応じて前記
約１．６〜３．１μｍの範囲で各々変化する。よって、
発生したアイドラ光やシグナル光を共振器内で共振させ
るためには入力側反射鏡と出力側反射鏡に設ける反射膜
はこれらの波長範囲において所定の反射率を有すること
が必要となる。たとえば、波長約１．６〜１．７５μｍ
のシグナル光を共振させる場合には、反射鏡材質として
合成石英を使用した場合、入力側反射鏡には図９に示す
分光反射特性のＴａ2Ｏ5とＳｉＯ2とを交互に積層して
得た全２１層の反射膜を、出力側反射鏡には図１０に示
す分光反射特性のＴａ2Ｏ5とＳｉＯ2とを交互に積層し
て得た全１５層の反射膜を施すことが必要とされる。
【０００８】ところで、入力側反射鏡に設ける反射膜は
反射率９８％以上とするため、積層する各層の厚さは、
いずれも光学的膜厚ｎ・ｄ＝λ／４に等しくできる。そ
して、このような膜を真空蒸着で製膜することは自動制
御装置を用いて容易に実施できる。一方、出力側反射鏡
に設ける反射膜は一般に反射率８０〜９０％の所望の値
とする。
反射率９８％以上とするため、積層する各層の厚さは、
いずれも光学的膜厚ｎ・ｄ＝λ／４に等しくできる。そ
して、このような膜を真空蒸着で製膜することは自動制
御装置を用いて容易に実施できる。一方、出力側反射鏡
に設ける反射膜は一般に反射率８０〜９０％の所望の値
とする。
【０００９】例えば反射率８７％の反射鏡をえる場合、
広い波長範囲で反射率８７％を得ることが必要であり、
そのためには積層する各層の厚さは１層毎に異なること
になる。このような膜の製造は手動で行わなければなら
ない。よって、各層の厚さを度の程度とし、何層設けれ
ば良いかという反射膜の設計自体はコンピューターを用
いた計算により比較的容易に行うことができるものの、
出力側反射鏡の反射膜を設計値通りに作成することは困
難であった。この結果、予定の波長領域での反射率が例
えば前記した８７％で一定となっているようなものは得
られなかった。
広い波長範囲で反射率８７％を得ることが必要であり、
そのためには積層する各層の厚さは１層毎に異なること
になる。このような膜の製造は手動で行わなければなら
ない。よって、各層の厚さを度の程度とし、何層設けれ
ば良いかという反射膜の設計自体はコンピューターを用
いた計算により比較的容易に行うことができるものの、
出力側反射鏡の反射膜を設計値通りに作成することは困
難であった。この結果、予定の波長領域での反射率が例
えば前記した８７％で一定となっているようなものは得
られなかった。
【００１０】しかしながら、従来のＯＰＯ波長可変レー
ザ装置ではこのような反射膜を設けた出力側反射鏡を用
いざるを得なかった。そのため、波長の違いにより反射
率が大きく変動し、結果的に波長毎に出力が大きく変動
するという現象が避けられなかった。
ザ装置ではこのような反射膜を設けた出力側反射鏡を用
いざるを得なかった。そのため、波長の違いにより反射
率が大きく変動し、結果的に波長毎に出力が大きく変動
するという現象が避けられなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、ＯＰＯ波長可変レーサ
装置の出力側反射鏡において、波長毎に反射率の変化す
ることの無い反射膜を設けた反射鏡とこれを用いたＯＰ
Ｏ波長変換レーザ装置の提供を目的とする。
況に鑑みてなされたものであり、ＯＰＯ波長可変レーサ
装置の出力側反射鏡において、波長毎に反射率の変化す
ることの無い反射膜を設けた反射鏡とこれを用いたＯＰ
Ｏ波長変換レーザ装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく種々の検討を試みた結果、波長変換素子を回
転させると、発生するレーザ光が反射膜に照射される位
置が回転角に応じて移動することを見いだし、本発明に
至った。即ち、上記課題を解決する本発明の反射鏡は、
励起光が入射される波長変換素子を回転させ、波長変換
素子の回転角に応じて発生するレーザ光を共振器で共振
させ、増幅し、出力光として得るＯＰＯ波長可変レーザ
装置の出力側反射鏡として用いるものであり、以下の反
射膜を有する反射鏡である。
解決すべく種々の検討を試みた結果、波長変換素子を回
転させると、発生するレーザ光が反射膜に照射される位
置が回転角に応じて移動することを見いだし、本発明に
至った。即ち、上記課題を解決する本発明の反射鏡は、
励起光が入射される波長変換素子を回転させ、波長変換
素子の回転角に応じて発生するレーザ光を共振器で共振
させ、増幅し、出力光として得るＯＰＯ波長可変レーザ
装置の出力側反射鏡として用いるものであり、以下の反
射膜を有する反射鏡である。
【００１３】波長変換素子の回転角に応じて、波長変換
素子より出射されたレーザ光が照射される反射膜の、照
射される位置の反射率が照射される波長のレーザ光に対
して所望の反射率となるような膜厚分布を有する反射膜
を設けた反射鏡である。
素子より出射されたレーザ光が照射される反射膜の、照
射される位置の反射率が照射される波長のレーザ光に対
して所望の反射率となるような膜厚分布を有する反射膜
を設けた反射鏡である。
【００１４】このような構成を採る結果、反射膜を構成
する各層の膜厚をｎ・ｄ＝λ／４とすることができ、自
動制御装置を用いて製膜できる。このため、反射膜の製
膜は容易となる。このような膜を製造するに際しては、
例えば斜め蒸着法といわれる真空蒸着法が適用できる。
又、被製膜基板の前面で遮蔽板を回転させ、基板の単位
時間当たりの遮蔽率が一方向に連続的に変化するような
条件で真空蒸着してもよい。そして、本発明の波長可変
レーザ装置は、前記本発明の反射鏡を用いたものであ
る。
する各層の膜厚をｎ・ｄ＝λ／４とすることができ、自
動制御装置を用いて製膜できる。このため、反射膜の製
膜は容易となる。このような膜を製造するに際しては、
例えば斜め蒸着法といわれる真空蒸着法が適用できる。
又、被製膜基板の前面で遮蔽板を回転させ、基板の単位
時間当たりの遮蔽率が一方向に連続的に変化するような
条件で真空蒸着してもよい。そして、本発明の波長可変
レーザ装置は、前記本発明の反射鏡を用いたものであ
る。
【００１５】
【作用】本発明の出力側反射鏡は反射膜が、該反射膜に
照射されるレーザ光の照射される位置の反射率が当該レ
ーザ光の波長に対して、例えば８０〜９０％の内の所望
の値、例えば８７％で一定となるようになっている。こ
のため、レーザ光の波長に反射率が異なるという現象は
発生せず、常に一定の反射率が得られる。よって、出力
光の強度も安定する。
照射されるレーザ光の照射される位置の反射率が当該レ
ーザ光の波長に対して、例えば８０〜９０％の内の所望
の値、例えば８７％で一定となるようになっている。こ
のため、レーザ光の波長に反射率が異なるという現象は
発生せず、常に一定の反射率が得られる。よって、出力
光の強度も安定する。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例について述べる。 （実施例１）ここでは、励起光に波長１．０６μｍのＮ
ｄ：ＹＡＧレーザを用い、ＫＴＰ結晶のＸ−カット面を
レーザ入出射面とした波長変換素子を用いて膜設計をす
る方法を説明する。
ｄ：ＹＡＧレーザを用い、ＫＴＰ結晶のＸ−カット面を
レーザ入出射面とした波長変換素子を用いて膜設計をす
る方法を説明する。
【００１７】ａ．波長変換素子の各波長における屈折率
の算出 まず、所望のアイドラ光とシグナル光との波長を決定
し、図８より対応するフェーズマッチングアングルθを
求める。そして、数２，３よりアイドラ光あるいはシグ
ナル光のそれぞれに対するＫＴＰの屈折率ｎS,ｎIを求
める。数２，３において、ｎX，ｎY とｎZ はＫＴＰ結
晶のｘ軸、ｙ軸とｚ軸方向における屈折率であり、この
屈折率は波長により異なる。各波長に置けるこの屈折率
は、たとえばＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡ
ＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．２７，Ｎ
Ｏ．５，Ｐ．１１３７，ＭＡＹ １９９１に記載のセル
マイヤー方程式から求めることができる。
の算出 まず、所望のアイドラ光とシグナル光との波長を決定
し、図８より対応するフェーズマッチングアングルθを
求める。そして、数２，３よりアイドラ光あるいはシグ
ナル光のそれぞれに対するＫＴＰの屈折率ｎS,ｎIを求
める。数２，３において、ｎX，ｎY とｎZ はＫＴＰ結
晶のｘ軸、ｙ軸とｚ軸方向における屈折率であり、この
屈折率は波長により異なる。各波長に置けるこの屈折率
は、たとえばＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡ
ＮＴＵＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．２７，Ｎ
Ｏ．５，Ｐ．１１３７，ＭＡＹ １９９１に記載のセル
マイヤー方程式から求めることができる。
【００１８】
【数２】ｎS ＝ｎY
【００１９】
【数３】
【００２０】フェーズマッチングアングルと、アイドラ
光あるいはシグナル光の波長と、これらに対応する屈折
率ｎS，ｎIの計算結果を表１にまとめた。
光あるいはシグナル光の波長と、これらに対応する屈折
率ｎS，ｎIの計算結果を表１にまとめた。
【００２１】
【表１】
【００２２】ｂ．各フェーズマッチングアングルにおけ
る波長変換素子への励起光の入射角の算出 フェーズマッチングアングルθmatch（波長変換素子の
入射面と波長変換素子を通過する光とがなす角度）とな
るための入射光の入射角を各波長毎に表１のＫＴＰの屈
折率を用いて数４に従い算出する。数４において、θ
pumpは励起光の波長変換素子の入射面への入射角であ
る。そして、ｎairは空気の屈折率（＝１）であり、ｎ
KTPはθmatchに対応するＫＴＰの屈折率である。
る波長変換素子への励起光の入射角の算出 フェーズマッチングアングルθmatch（波長変換素子の
入射面と波長変換素子を通過する光とがなす角度）とな
るための入射光の入射角を各波長毎に表１のＫＴＰの屈
折率を用いて数４に従い算出する。数４において、θ
pumpは励起光の波長変換素子の入射面への入射角であ
る。そして、ｎairは空気の屈折率（＝１）であり、ｎ
KTPはθmatchに対応するＫＴＰの屈折率である。
【００２３】
【数４】ｓｉｎ（θpump）・ｎair＝ｓｉｎ（９０−θ
match）・ｎKTP
match）・ｎKTP
【００２４】ｃ．各フェーズマッチングアングルにおけ
るレーザ光の出力側反射鏡上の照射位置の算出図１は波
長変換素子に斜めに入射したレーザ光の光路を示したも
のである。図１から分かるように、共振器内で共振して
いるレーザ光８は、波長変換素子２に斜めに入出射する
ので屈折により光路がずれる。すなわち、変換される波
長により、出力側反射鏡の反射膜に照射される位置が入
射光の光軸９よりずれることになる。このずれの距離Ｄ
は、数５により求められる。ただし、数５においてＬは
波長変換素子の長さである。
るレーザ光の出力側反射鏡上の照射位置の算出図１は波
長変換素子に斜めに入射したレーザ光の光路を示したも
のである。図１から分かるように、共振器内で共振して
いるレーザ光８は、波長変換素子２に斜めに入出射する
ので屈折により光路がずれる。すなわち、変換される波
長により、出力側反射鏡の反射膜に照射される位置が入
射光の光軸９よりずれることになる。このずれの距離Ｄ
は、数５により求められる。ただし、数５においてＬは
波長変換素子の長さである。
【００２５】
【数５】Ｄ＝（Ｌ・ｔａｎ（θpump）−Ｌ・ｔａｎ（９
０−θmatch））×ｃｏｓ（θpump）
０−θmatch））×ｃｏｓ（θpump）
【００２６】これを変形すると、
【００２７】
【数６】Ｄ＝（Ｌ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（（９０−θ
match）・ｎKTP））−Ｌ・ｔａｎ（９０−θmatch））
×ｃｏｓ（θpump）
match）・ｎKTP））−Ｌ・ｔａｎ（９０−θmatch））
×ｃｏｓ（θpump）
【００２８】波長変換素子の長さＬを２０ｍｍ、ｎKYP
を１．７３一定と仮定し、数６を用いて入射角０〜２０
度（フェーズマッチングアングルθmatch約９０〜７９
度）で波長変換素子を回転させた場合のＤを求める。こ
の場合、発生するシグナル光の波長は１．５８〜１．６
６μｍとなる。得られた結果を図２に示した。図２は横
軸に入射角をとり左縦軸にシグナル光の波長をとり右縦
軸にＤをとったものであり、実線が入射角とＤとの関係
を示し、点線が入射角とシグナル光の波長との関係を示
している。
を１．７３一定と仮定し、数６を用いて入射角０〜２０
度（フェーズマッチングアングルθmatch約９０〜７９
度）で波長変換素子を回転させた場合のＤを求める。こ
の場合、発生するシグナル光の波長は１．５８〜１．６
６μｍとなる。得られた結果を図２に示した。図２は横
軸に入射角をとり左縦軸にシグナル光の波長をとり右縦
軸にＤをとったものであり、実線が入射角とＤとの関係
を示し、点線が入射角とシグナル光の波長との関係を示
している。
【００２９】なお、ここでは、ＫＴＰの屈折率ｎKTPを
１．７３で一定であると仮定しているが、計算の精度か
ら考えて問題はない。ｄ．反射膜の設計及び膜厚分布の
算出次に出力鏡側反射鏡に施す希望の反射率の反射膜を
設計する。光学的膜厚材料として使用する低屈折率物質
の屈折率をｎL、その物理的膜厚をｄLとし、高屈折率物
質の屈折率をｎH、その物理的膜厚をｄHとし、反射すべ
きシグナル光の波長をλとする。そうすると、光学的膜
厚ｎL・ｄLがλ／４の低屈折率物質層と、光学的膜厚ｎ
H・ｄH がλ／４の高屈折率物質層を交互に２ｐ＋１層
積層した反射膜のλにおける反射率は数７で表すことが
できる。なお、数７において、ｎSは反射鏡とする基板
のシグナル光に対する屈折率である。
１．７３で一定であると仮定しているが、計算の精度か
ら考えて問題はない。ｄ．反射膜の設計及び膜厚分布の
算出次に出力鏡側反射鏡に施す希望の反射率の反射膜を
設計する。光学的膜厚材料として使用する低屈折率物質
の屈折率をｎL、その物理的膜厚をｄLとし、高屈折率物
質の屈折率をｎH、その物理的膜厚をｄHとし、反射すべ
きシグナル光の波長をλとする。そうすると、光学的膜
厚ｎL・ｄLがλ／４の低屈折率物質層と、光学的膜厚ｎ
H・ｄH がλ／４の高屈折率物質層を交互に２ｐ＋１層
積層した反射膜のλにおける反射率は数７で表すことが
できる。なお、数７において、ｎSは反射鏡とする基板
のシグナル光に対する屈折率である。
【００３０】
【数７】
【００３１】今、反射鏡用基板として屈折率１．４３の
合成石英を用い、光学的膜厚λ／４、屈折率１．９３の
Ｔａ2Ｏ5の膜と、光学的膜厚λ／４、屈折率１．４３の
ＳｉＯ2の膜とを用いて、波長約１．５８〜１．６６μ
ｍのシグナル光にたいしてＲ＝０．８７、すなわち反射
率８７％の反射膜を屈折率１．４４の基板表面に製膜し
ようとすれば、数７よりＴａ2Ｏ5膜とＳｉＯ2膜とを交
互に９層積層すれば良いことになる。この反射膜の具体
的構造は、反射膜の設計中心波長１．６２μｍのレーザ
光が照射する反射鏡の位置より前後に約１．５ｍｍの長
さで、膜厚分布を対中心波長の照射位置の厚さに対し光
学的膜厚さで約±２．５％の厚さの反射膜を設けること
になる。
合成石英を用い、光学的膜厚λ／４、屈折率１．９３の
Ｔａ2Ｏ5の膜と、光学的膜厚λ／４、屈折率１．４３の
ＳｉＯ2の膜とを用いて、波長約１．５８〜１．６６μ
ｍのシグナル光にたいしてＲ＝０．８７、すなわち反射
率８７％の反射膜を屈折率１．４４の基板表面に製膜し
ようとすれば、数７よりＴａ2Ｏ5膜とＳｉＯ2膜とを交
互に９層積層すれば良いことになる。この反射膜の具体
的構造は、反射膜の設計中心波長１．６２μｍのレーザ
光が照射する反射鏡の位置より前後に約１．５ｍｍの長
さで、膜厚分布を対中心波長の照射位置の厚さに対し光
学的膜厚さで約±２．５％の厚さの反射膜を設けること
になる。
【００３２】（実施例２）以下に波長約１．６２〜１．
７５μｍのシグナル光を発信するレーザ装置の組立につ
いて説明する。波長変換素子としては、１０ｍｍ×１０
ｍｍのレーザ光入出射面がＹ軸を中心として約Ｚ−１５
度に加工してある長さ２０ｍｍのＫＴＰ結晶を用いる。
７５μｍのシグナル光を発信するレーザ装置の組立につ
いて説明する。波長変換素子としては、１０ｍｍ×１０
ｍｍのレーザ光入出射面がＹ軸を中心として約Ｚ−１５
度に加工してある長さ２０ｍｍのＫＴＰ結晶を用いる。
【００３３】ａ．反射膜の設計 本レーザ装置では波長変換素子はフェーズマッチングア
ングルθが７５〜５５となる範囲で回転させられる。こ
の場合実施例１の数４は以下の数８に、数６は数９に変
形される。
ングルθが７５〜５５となる範囲で回転させられる。こ
の場合実施例１の数４は以下の数８に、数６は数９に変
形される。
【００３４】
【数８】ｓｉｎ（θpump）・ｎair＝ｓｉｎ（７５−θ
match）・ｎKTP
match）・ｎKTP
【００３５】
【数９】Ｄ＝（Ｌ・ｔａｎ（ｓｉｎ-1（（７５−θ
match）・ｎKTP））−Ｌ・ｔａｎ（７５−θmatch））
×ｃｏｓ（θpump）
match）・ｎKTP））−Ｌ・ｔａｎ（７５−θmatch））
×ｃｏｓ（θpump）
【００３６】数８，９を考慮し、光学的膜厚λ／４、屈
折率１．９３のＴａ2Ｏ5の膜と、光学的膜厚λ／４、屈
折率１．４３のＳｉＯ2の膜とを用いて、波長約１．６
２〜１．７５μｍのシグナル光にたいしてＲ＝０．８
７、すなわち反射率８７％の反射膜を屈折率１．４４の
基板表面に製膜すべく、設計した。その結果、目的の膜
はＴａ2Ｏ5膜とＳｉＯ2膜とを交互に９層積層したもの
となった。
折率１．９３のＴａ2Ｏ5の膜と、光学的膜厚λ／４、屈
折率１．４３のＳｉＯ2の膜とを用いて、波長約１．６
２〜１．７５μｍのシグナル光にたいしてＲ＝０．８
７、すなわち反射率８７％の反射膜を屈折率１．４４の
基板表面に製膜すべく、設計した。その結果、目的の膜
はＴａ2Ｏ5膜とＳｉＯ2膜とを交互に９層積層したもの
となった。
【００３７】目的とするシグナル光の波長よりフェーズ
マッチングアングルθを求め、各フェーズマッチングア
ングルにおけるレーザ光の出力側反射鏡上の照射位置の
算出した。得られた結果を図３に示した。図３は図２と
同様に横軸に入射角をとり左縦軸にシグナル光の波長を
とり右縦軸にＤをとったものであり、実線が入射角とＤ
との関係を示し、点線が入射角とシグナル光の波長との
関係を示している。図３から分かるように、最大ビーム
ずれの距離は３．０５ｍｍとなるので、この３．０５ｍ
ｍの間に波長１．６２〜１．７５μｍに対する反射膜を
製膜することになる。この膜厚分布をシグナル光の波長
を代用値として示すと図４のようになる。
マッチングアングルθを求め、各フェーズマッチングア
ングルにおけるレーザ光の出力側反射鏡上の照射位置の
算出した。得られた結果を図３に示した。図３は図２と
同様に横軸に入射角をとり左縦軸にシグナル光の波長を
とり右縦軸にＤをとったものであり、実線が入射角とＤ
との関係を示し、点線が入射角とシグナル光の波長との
関係を示している。図３から分かるように、最大ビーム
ずれの距離は３．０５ｍｍとなるので、この３．０５ｍ
ｍの間に波長１．６２〜１．７５μｍに対する反射膜を
製膜することになる。この膜厚分布をシグナル光の波長
を代用値として示すと図４のようになる。
【００３８】ｂ．出力側反射鏡の作成 次に、得られた設計値に基づき出力側反射鏡を作成し
た。なお、出力側反射鏡の基板には直径１インチ、厚さ
１／４インチの両面光学研磨された無水合成石英製の平
行平板を用いた。そして、反射膜の作製には基板近傍に
回転遮蔽板が設けられた電子ビーム真空蒸着装置を用い
た。この装置では回転する遮蔽板の大きさにより基板表
面に膜材料が蒸着される時間が調節でき、遮蔽板の形状
を選定することにより連続的に蒸着膜の厚さを変えるこ
とができる。
た。なお、出力側反射鏡の基板には直径１インチ、厚さ
１／４インチの両面光学研磨された無水合成石英製の平
行平板を用いた。そして、反射膜の作製には基板近傍に
回転遮蔽板が設けられた電子ビーム真空蒸着装置を用い
た。この装置では回転する遮蔽板の大きさにより基板表
面に膜材料が蒸着される時間が調節でき、遮蔽板の形状
を選定することにより連続的に蒸着膜の厚さを変えるこ
とができる。
【００３９】本実施例では各蒸着膜の光学的膜厚の分布
が図４の状態となるように図５に示した菱型の遮蔽板１
０を用いた。図５において１０が遮蔽板であり、１１が
基板である。遮蔽板１０を回転しつつ基板１１を３００
℃まで加熱しながら、５．０×１０-6Torrまで排気し
た。ＳｉＯ2層蒸着には酸素を５．０×１０-6Torrに保
たれるように導入し、θ＝７５度の照射位置に対応させ
る基板位置Ａでのビーム蒸着速度を０．７ｎｍ／ｍｉ
ｎ．になるように制御した。一方、Ｔａ2Ｏ5層蒸着時に
は酸素を１．０×１０-4Torrに保たれるように導入し、
基板位置Ａでの蒸着速度を０．２ｎｍ／ｍｉｎ．になる
ように制御した。そして、蒸着時の膜厚の制御には光学
干渉式膜厚モニターを用いた。
が図４の状態となるように図５に示した菱型の遮蔽板１
０を用いた。図５において１０が遮蔽板であり、１１が
基板である。遮蔽板１０を回転しつつ基板１１を３００
℃まで加熱しながら、５．０×１０-6Torrまで排気し
た。ＳｉＯ2層蒸着には酸素を５．０×１０-6Torrに保
たれるように導入し、θ＝７５度の照射位置に対応させ
る基板位置Ａでのビーム蒸着速度を０．７ｎｍ／ｍｉ
ｎ．になるように制御した。一方、Ｔａ2Ｏ5層蒸着時に
は酸素を１．０×１０-4Torrに保たれるように導入し、
基板位置Ａでの蒸着速度を０．２ｎｍ／ｍｉｎ．になる
ように制御した。そして、蒸着時の膜厚の制御には光学
干渉式膜厚モニターを用いた。
【００４０】なお、この蒸着条件は、反射膜にクラック
が発生しないように求めたものである。これらの蒸着条
件は、真空蒸着装置の蒸着源から基板までの距離、酸素
を導入している位置および酸素分圧を測定している位
置、排気速度などにより異なることがあるので絶対的な
ものではない。
が発生しないように求めたものである。これらの蒸着条
件は、真空蒸着装置の蒸着源から基板までの距離、酸素
を導入している位置および酸素分圧を測定している位
置、排気速度などにより異なることがあるので絶対的な
ものではない。
【００４１】反射膜作製後、大気中で２０時間、２５０
℃で加熱処理を行った。なお、この条件も、作製した反
射膜により異なることがある。熱処理により、蒸着直後
の反射膜の着色の脱色を確認する必要がある。
℃で加熱処理を行った。なお、この条件も、作製した反
射膜により異なることがある。熱処理により、蒸着直後
の反射膜の着色の脱色を確認する必要がある。
【００４２】次に、このようにして作成した出力側反射
鏡が実際に使用可能かどうか図６に示した共振器を持つ
波長可変レーザ装置を組み立ててチェックした。用いた
入力側反射鏡は従来のものと同じものであり、波長変換
素子は上記ＫＴＰ結晶である。励起光として波長１．０
６μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザ光を用い、励起光の波長変
換素子への入射角が０〜２０度まで変わるように回転さ
せた。その結果、波長１．６２〜１．７５μｍのシグナ
ル光が安定した出力で得られた。
鏡が実際に使用可能かどうか図６に示した共振器を持つ
波長可変レーザ装置を組み立ててチェックした。用いた
入力側反射鏡は従来のものと同じものであり、波長変換
素子は上記ＫＴＰ結晶である。励起光として波長１．０
６μｍのＮｄ：ＹＡＧレーザ光を用い、励起光の波長変
換素子への入射角が０〜２０度まで変わるように回転さ
せた。その結果、波長１．６２〜１．７５μｍのシグナ
ル光が安定した出力で得られた。
【００４３】
【発明の効果】本発明の出力側反射鏡に設けられた反射
膜を用いれば、該反射膜がレーザ光の反射位置で、当該
レーザ光の波長に対して常に一定の反射率を示すため、
波長により出力が変動するという現象は起きない。よっ
て、本発明の出力側反射鏡を用いた波長可変レーザ装置
の出力は波長依存性の無いものとなる。
膜を用いれば、該反射膜がレーザ光の反射位置で、当該
レーザ光の波長に対して常に一定の反射率を示すため、
波長により出力が変動するという現象は起きない。よっ
て、本発明の出力側反射鏡を用いた波長可変レーザ装置
の出力は波長依存性の無いものとなる。
【図１】波長変換素子に斜めに入射したレーザ光の光路
を示したものである。
を示したものである。
【図２】実施例１で検討した励起光の入射角とシグナル
光の波長とビームずれの大きさとの関係である。
光の波長とビームずれの大きさとの関係である。
【図３】実施例２で検討した励起光の入射角とシグナル
光の波長とビームずれの大きさとの関係である。
光の波長とビームずれの大きさとの関係である。
【図４】実施例２の出力側反射鏡に施す反射膜の各反射
位置Ｄと反射膜の光学的膜厚との関係を示した図であ
る。
位置Ｄと反射膜の光学的膜厚との関係を示した図であ
る。
【図５】実施例２で反射膜製造時に用いて遮蔽板と基板
との位置関係を示す概念図である。
との位置関係を示す概念図である。
【図６】本発明の出力側反射鏡を用いた共振器の概念図
である。
である。
【図７】従来のＯＰＯ波長可変レーザ装置の共振器の概
念図である。
念図である。
【図８】ＫＴＰのフェーズマッチングアングルθによる
アイドラ光とシグナル光の波長の関係である。
アイドラ光とシグナル光の波長の関係である。
【図９】図７の共振器に用いる入力側反射鏡に施した反
射膜の分光反射特性図である。
射膜の分光反射特性図である。
【図１０】図７の共振器に用いる出力側反射鏡に施した
反射膜の分光反射特性図である。
反射膜の分光反射特性図である。
１−−−入力側反射鏡 ２−−−波長変
換素子 ３−−−出力側反射鏡 ４−−−反射膜 ５−−−反射膜 ６−−−反射防
止膜 ７−−−励起光 ８−−−レーザ
光 ９−−−光軸 １０−−−遮蔽板 １１−−−基板
換素子 ３−−−出力側反射鏡 ４−−−反射膜 ５−−−反射膜 ６−−−反射防
止膜 ７−−−励起光 ８−−−レーザ
光 ９−−−光軸 １０−−−遮蔽板 １１−−−基板
Claims (2)
- 【請求項１】 励起光が入射される波長変換素子を回
転させ、波長変換素子の回転角に応じて発生するレーザ
光を共振器で共振させ、増幅し、出力光として得るＯＰ
Ｏ波長可変レーザ装置に用いる出力側反射鏡において、
以下の反射膜を有することを特徴とする反射鏡。波長変
換素子の回転角に応じて、波長変換素子より出射された
レーザ光が照射される反射膜の、照射される位置の反射
率が照射される波長のレーザ光に対して所望の反射率と
なるような膜厚分布を有する反射膜。 - 【請求項２】 請求項１記載の反射鏡を出力側反射鏡
として用いたことを特徴とする波長可変レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27934893A JPH07135367A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 反射鏡およびこれを用いた波長可変レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27934893A JPH07135367A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 反射鏡およびこれを用いた波長可変レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135367A true JPH07135367A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17609923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27934893A Pending JPH07135367A (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 反射鏡およびこれを用いた波長可変レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07135367A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018188117A1 (zh) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | 广州市新晶瓷材料科技有限公司 | 激光激发装置及其激发方法 |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP27934893A patent/JPH07135367A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018188117A1 (zh) * | 2017-04-14 | 2018-10-18 | 广州市新晶瓷材料科技有限公司 | 激光激发装置及其激发方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5513039A (en) | Ultraviolet resistive coated mirror and method of fabrication | |
| Duplain et al. | Graded-reflectance mirrors for beam quality control in laser resonators | |
| US4904083A (en) | Partially transparent mirror for a ring laser | |
| JP3060624B2 (ja) | 多層膜反射鏡 | |
| US5608577A (en) | Optical mirror and optical device using the same | |
| JPH07135367A (ja) | 反射鏡およびこれを用いた波長可変レーザ装置 | |
| JPH08227014A (ja) | 波長可変フィルタおよびその製造方法並びに波長可変光源 | |
| Rudisill et al. | Optical coatings for high energy ZnSe laser windows | |
| JPH06265722A (ja) | 波長可変型干渉光フィルタとその製造方法及び波長可変型干渉光フィルタ装置 | |
| US5741595A (en) | Ultraviolet optical part having coat of ultraviolet optical thin film, and wavelength-changing device and ultraviolet light source unit having coat of ultraviolet optical thin film | |
| JPH0792515A (ja) | 光パラメトリック発振による波長変換装置 | |
| JPH08146218A (ja) | 偏光ビームスプリッター | |
| JPH0682862A (ja) | 半導体レーザ励起固体レーザ装置 | |
| JP3735975B2 (ja) | 波長変換素子 | |
| JPH07221383A (ja) | Ｌｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置 | |
| JPH06188500A (ja) | Ｌｄ励起第二高調波発生固体レーザ装置とその製造方法 | |
| Kischkat et al. | Design, fabrication, and applications of ultra-narrow infrared bandpass interference filters | |
| JPH07154012A (ja) | 波長可変レーザ装置及びその作製方法 | |
| JPH06120597A (ja) | Ｌｄ励起固体レーザ装置 | |
| KR100266539B1 (ko) | 제2고조파발생용케이티피반사방지막 | |
| JPH02247601A (ja) | レーザ素子の反射防止膜 | |
| JPH06216454A (ja) | 第２高調波発生方法及びその装置 | |
| JPH04333834A (ja) | 誘電体多層反射防止膜 | |
| JPH07154033A (ja) | 半導体レーザ励起第２高調波発生固体レーザ装置 | |
| JPH07225316A (ja) | 偏光ビームスプリッター |