JPH07140501A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
- Publication number
- JPH07140501A JPH07140501A JP28683793A JP28683793A JPH07140501A JP H07140501 A JPH07140501 A JP H07140501A JP 28683793 A JP28683793 A JP 28683793A JP 28683793 A JP28683793 A JP 28683793A JP H07140501 A JPH07140501 A JP H07140501A
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- Japan
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- resonator
- harmonic
- pinhole
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高調波発生装置の出力光の空間モードをＴＥＭ
00に合わせ込み自動起動を行う。 【構成】共振器１０２の出射光はビームスプリッタ１０
８で約１０％が反射され、第２高調波成分がフィルター
１０９を透過しピンホール１１０に入射し、高次横モー
ド成分を十分に除去しフォトダイオード１１１で検出し
て、コンピュータ１１２で光出力が最大になるよう半導
体レーザ１０１温度、注入電流、共振器１０２温度を自
動制御する。
00に合わせ込み自動起動を行う。 【構成】共振器１０２の出射光はビームスプリッタ１０
８で約１０％が反射され、第２高調波成分がフィルター
１０９を透過しピンホール１１０に入射し、高次横モー
ド成分を十分に除去しフォトダイオード１１１で検出し
て、コンピュータ１１２で光出力が最大になるよう半導
体レーザ１０１温度、注入電流、共振器１０２温度を自
動制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ等からの
基本波を非線形光学材料によって高調波へ変換する高調
波発生装置に関するものである。
基本波を非線形光学材料によって高調波へ変換する高調
波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学材料を用いた高調波発生装置
の自動起動及び自動安定制御のため、高調波等光出力の
一部を出射側で分離し検出することにより制御を行う方
式が行われている。この方式の一例を図３に示す。高調
波発生部は半導体レーザ（以下ＬＤとする）３０１と、
ＫＮｂＯ3 結晶等の非線形光学材料からなる共振器３０
２とにより構成されている。
の自動起動及び自動安定制御のため、高調波等光出力の
一部を出射側で分離し検出することにより制御を行う方
式が行われている。この方式の一例を図３に示す。高調
波発生部は半導体レーザ（以下ＬＤとする）３０１と、
ＫＮｂＯ3 結晶等の非線形光学材料からなる共振器３０
２とにより構成されている。
【０００３】ＬＤ３０１から出射した基本波３０３は光
学系３０４により集光され共振器３０２に入射する。基
本波３０３は共振器３０２の中を共振し、基本波３０３
の一部が第２高調波３０５に変換される。この方式の場
合、ＬＤ３０１及び共振器３０２はペルチェ素子３０
６、３０７により温調されており、第２高調波はＬＤ３
０１の温度及び注入電流と共振器３０２の温度により制
御される。
学系３０４により集光され共振器３０２に入射する。基
本波３０３は共振器３０２の中を共振し、基本波３０３
の一部が第２高調波３０５に変換される。この方式の場
合、ＬＤ３０１及び共振器３０２はペルチェ素子３０
６、３０７により温調されており、第２高調波はＬＤ３
０１の温度及び注入電流と共振器３０２の温度により制
御される。
【０００４】このような装置はＬＤ３０１の温度及び注
入電流と共振器３０２の温度をコンピュータ３１１を用
いて制御することにより、高調波等光出力信号が最大に
なるように自動的に起動及び調整を行うことができる。
共振器３０２から出射した光は、ビームスプリッタ３０
８により約１０％が反射される。反射された光の第２高
調波成分がフィルター３０９を透過した後、フォトダイ
オード３１０に入射する。
入電流と共振器３０２の温度をコンピュータ３１１を用
いて制御することにより、高調波等光出力信号が最大に
なるように自動的に起動及び調整を行うことができる。
共振器３０２から出射した光は、ビームスプリッタ３０
８により約１０％が反射される。反射された光の第２高
調波成分がフィルター３０９を透過した後、フォトダイ
オード３１０に入射する。
【０００５】この光を検出しコンピュータ３１１に取り
込み、光出力が最大になるように、ＬＤ３０１の温度及
び注入電流と共振器３０２の温度を自動制御し、最適な
第２高調波発生の条件になるよう自動起動する。最適な
条件を決定した後、光出力が一定となるように自動制御
を行う。この方式の場合、出力レーザ光の大小のみによ
り起動制御されるため、発振が基本ＴＥＭ00モードで起
こっているかどうかは判別できない。したがってコンピ
ュータを用いて自動起動する場合、高次の空間モードで
発振していても、検出される光出力が大きければ、高次
モードで発振する条件に合わせ込んで自動起動され、そ
の状態を保持するように自動制御が行われる。
込み、光出力が最大になるように、ＬＤ３０１の温度及
び注入電流と共振器３０２の温度を自動制御し、最適な
第２高調波発生の条件になるよう自動起動する。最適な
条件を決定した後、光出力が一定となるように自動制御
を行う。この方式の場合、出力レーザ光の大小のみによ
り起動制御されるため、発振が基本ＴＥＭ00モードで起
こっているかどうかは判別できない。したがってコンピ
ュータを用いて自動起動する場合、高次の空間モードで
発振していても、検出される光出力が大きければ、高次
モードで発振する条件に合わせ込んで自動起動され、そ
の状態を保持するように自動制御が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の出力自動
制御装置を備えた高調波発生装置では、空間モードを厳
密にＴＥＭ00に合わせ込み自動起動することができない
という問題点があった。したがって、本発明の目的は空
間モードをＴＥＭ00に合わせ込んで自動起動することが
できる出力自動制御装置を供給することにある。
制御装置を備えた高調波発生装置では、空間モードを厳
密にＴＥＭ00に合わせ込み自動起動することができない
という問題点があった。したがって、本発明の目的は空
間モードをＴＥＭ00に合わせ込んで自動起動することが
できる出力自動制御装置を供給することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、基本波発生用の半導体レーザと、基本波を
高調波へ変換する非線形光学材料を含み基本波を共振さ
せる共振器と、前記共振器から出射される高調波の一部
を分離するビーム分割手段と、分離された高調波の一部
を検出する光検出器と、光検出された信号に基づいて前
記半導体レーザの注入電流、温度、前記共振器の温度の
うち少なくとも一つの物理量を制御して高調波出力を最
大にする出力自動制御装置を備えた高調波発生装置にお
いて、前記ビーム分割手段と光検出器の間の光軸上に高
次横モードを除去する除去手段を設置することを特徴と
する高調波発生装置を提供するものである。
成するため、基本波発生用の半導体レーザと、基本波を
高調波へ変換する非線形光学材料を含み基本波を共振さ
せる共振器と、前記共振器から出射される高調波の一部
を分離するビーム分割手段と、分離された高調波の一部
を検出する光検出器と、光検出された信号に基づいて前
記半導体レーザの注入電流、温度、前記共振器の温度の
うち少なくとも一つの物理量を制御して高調波出力を最
大にする出力自動制御装置を備えた高調波発生装置にお
いて、前記ビーム分割手段と光検出器の間の光軸上に高
次横モードを除去する除去手段を設置することを特徴と
する高調波発生装置を提供するものである。
【０００８】本発明において、ビーム分割手段としては
ビームスプリッタ、光ファイバーカップラ型のビーム分
割器等が用いられ、光検出器はフォトダイオード等の光
電変換器が用いられる。高調波出力を最大にする出力自
動制御装置としては、ＬＤの注入電流、温度、共振器の
温度の物理量を常時モニターし、高調波出力の変動に伴
ってこれらの物理量を制御する制御回路、コンピュータ
等が用いられる。ＬＤ及び共振器の温度は、それらに付
設されたペルチェ素子等の温度制御素子の入力値を制御
することによって行われる。
ビームスプリッタ、光ファイバーカップラ型のビーム分
割器等が用いられ、光検出器はフォトダイオード等の光
電変換器が用いられる。高調波出力を最大にする出力自
動制御装置としては、ＬＤの注入電流、温度、共振器の
温度の物理量を常時モニターし、高調波出力の変動に伴
ってこれらの物理量を制御する制御回路、コンピュータ
等が用いられる。ＬＤ及び共振器の温度は、それらに付
設されたペルチェ素子等の温度制御素子の入力値を制御
することによって行われる。
【０００９】ＬＤの注入電流、温度、共振器の温度の物
理量のいずれを制御するかは適宜選択すればよく、少な
くともそれらのうち１以上を制御すればよい。２つの物
理量を組み合わせて制御してもよい。
理量のいずれを制御するかは適宜選択すればよく、少な
くともそれらのうち１以上を制御すればよい。２つの物
理量を組み合わせて制御してもよい。
【００１０】前記除去手段は、ＴＥＭ00基本モードのみ
を通過させ高次横モードを遮蔽するピンホール、スリッ
ト等が好ましく使用でき、フォトダイオード等の光検出
器で受光面積が小さいものを使用することもできる。
を通過させ高次横モードを遮蔽するピンホール、スリッ
ト等が好ましく使用でき、フォトダイオード等の光検出
器で受光面積が小さいものを使用することもできる。
【００１１】本発明の非線形光学材料としてはＫＮｂＯ
3 結晶が好ましく用いられるが、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＴｉ
ＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ4 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、Ｂａ2 Ｎ
ａＮｂ5 Ｏ15 等の他の非線形光学結晶、有機非線形材
料等も使用できる。
3 結晶が好ましく用いられるが、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＴｉ
ＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ4 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、Ｂａ2 Ｎ
ａＮｂ5 Ｏ15 等の他の非線形光学結晶、有機非線形材
料等も使用できる。
【００１２】
【作用】本発明の出力自動制御装置を備えた高調波発生
装置では、制御に用いるための光検出器の前にピンホー
ルを設置することにより、光出力の検出のみで出射レー
ザの発振空間モードを基本ＴＥＭ00モードに合わせ込ん
で自動起動することが可能となる。
装置では、制御に用いるための光検出器の前にピンホー
ルを設置することにより、光出力の検出のみで出射レー
ザの発振空間モードを基本ＴＥＭ00モードに合わせ込ん
で自動起動することが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１には本発明の出力自動制御装置を適用し
た第２高調波発生装置の一実施例が示されている。第２
高調波発生部は、ＬＤ１０１とＫＮｂＯ3 非線形光学結
晶からなる共振器１０２により構成されている。ＬＤ１
０１から出射した基本波１０３は、コリメートレンズや
モードマッチングレンズ等からなる光学系１０４により
集光され共振器１０２に入射する。基本波１０３は共振
器１０２の中を三角状に進行して共振し、基本波１０３
の一部が第２高調波１０５に変換される。
説明する。図１には本発明の出力自動制御装置を適用し
た第２高調波発生装置の一実施例が示されている。第２
高調波発生部は、ＬＤ１０１とＫＮｂＯ3 非線形光学結
晶からなる共振器１０２により構成されている。ＬＤ１
０１から出射した基本波１０３は、コリメートレンズや
モードマッチングレンズ等からなる光学系１０４により
集光され共振器１０２に入射する。基本波１０３は共振
器１０２の中を三角状に進行して共振し、基本波１０３
の一部が第２高調波１０５に変換される。
【００１４】この方式の場合、ＬＤ１０１及び共振器１
０２はペルチェ素子１０６、１０７により温調されてお
り、第２高調波発生はＬＤ１０１の温度及び注入電流と
共振器１０２の温度により制御されている。本装置はＬ
Ｄ１０１の温度及び注入電流と共振器１０２の温度をコ
ンピュータ１１２を用いて制御することにより、光出力
信号が最大になるように自動的に起動及び調整を行って
いる。
０２はペルチェ素子１０６、１０７により温調されてお
り、第２高調波発生はＬＤ１０１の温度及び注入電流と
共振器１０２の温度により制御されている。本装置はＬ
Ｄ１０１の温度及び注入電流と共振器１０２の温度をコ
ンピュータ１１２を用いて制御することにより、光出力
信号が最大になるように自動的に起動及び調整を行って
いる。
【００１５】共振器１０２から出射した光は、ビームス
プリッタ１０８により約１０％が反射される。反射され
た光の第２高調波成分がフィルター１０９を透過した
後、ピンホール１１０に入射する。ピンホール１１０の
直径及び設定位置は高次横モードの成分が十分に除去で
きるように設定されている。本実施例の場合は、直径１
ｍｍのピンホール２０１に対して、高次横モードの出射
パターン２０２及び基本モードの出射パターン２０３が
図２に示すようなパターンとなるようにピンホール位置
を設定している。
プリッタ１０８により約１０％が反射される。反射され
た光の第２高調波成分がフィルター１０９を透過した
後、ピンホール１１０に入射する。ピンホール１１０の
直径及び設定位置は高次横モードの成分が十分に除去で
きるように設定されている。本実施例の場合は、直径１
ｍｍのピンホール２０１に対して、高次横モードの出射
パターン２０２及び基本モードの出射パターン２０３が
図２に示すようなパターンとなるようにピンホール位置
を設定している。
【００１６】まず、ピンホール２０１を設けた遮蔽板を
光軸上に設け、ピンホール２０１位置に基本モードが相
当するように位置調整する。その場合、高次横モードが
図２のパターン２０２のように生じていれば、基本モー
ドのみが発生するようにコンピュータ１１２により制御
する。出力光のパターンがパターン２０３のようになり
基本モードのビーム径が拡がり強度が増大したところ
で、コンピュータ１１２の制御を一定に保持する。
光軸上に設け、ピンホール２０１位置に基本モードが相
当するように位置調整する。その場合、高次横モードが
図２のパターン２０２のように生じていれば、基本モー
ドのみが発生するようにコンピュータ１１２により制御
する。出力光のパターンがパターン２０３のようになり
基本モードのビーム径が拡がり強度が増大したところ
で、コンピュータ１１２の制御を一定に保持する。
【００１７】この場合、ピンホールの大きさは一定でな
くてもよく、大きさの異なるピンホールを複数設けた回
転板により、基本モードのビームパターンの最大径より
小さいピンホール径を設定するようにしてもよい。ピン
ホールの内径を基本モードのビームパターンの外径変化
との関係で最適化することにより、ＴＥＭ00と高次モー
ドとの強度比は、ピンホールの無い場合に対して約３倍
以上になる。
くてもよく、大きさの異なるピンホールを複数設けた回
転板により、基本モードのビームパターンの最大径より
小さいピンホール径を設定するようにしてもよい。ピン
ホールの内径を基本モードのビームパターンの外径変化
との関係で最適化することにより、ＴＥＭ00と高次モー
ドとの強度比は、ピンホールの無い場合に対して約３倍
以上になる。
【００１８】ピンホールを通過した光をフォトダイオー
ド１１１で検出し、検出信号をコンピュータ１１２に取
り込み、前述のように光出力が最大になるように、ＬＤ
１０１の温度及び注入電流と共振器１０２の温度を自動
制御し、最適な第２高調波発生の条件を決定し自動起動
する。最適な条件を決定した後、光出力が一定となるよ
うに自動制御を行う。また本実施例と同様の構成で、基
本波１０３を検出して基本ＴＥＭ00モードに合わせ込み
自動起動することも可能である。
ド１１１で検出し、検出信号をコンピュータ１１２に取
り込み、前述のように光出力が最大になるように、ＬＤ
１０１の温度及び注入電流と共振器１０２の温度を自動
制御し、最適な第２高調波発生の条件を決定し自動起動
する。最適な条件を決定した後、光出力が一定となるよ
うに自動制御を行う。また本実施例と同様の構成で、基
本波１０３を検出して基本ＴＥＭ00モードに合わせ込み
自動起動することも可能である。
【００１９】本発明の高調波発生装置は、その形態を高
調波発生モジュールとした場合、光ディスク、光磁気デ
ィスク等の光記録媒体の光情報記録検出用光源として、
実用的な光記録媒体の情報読み取り装置が実現可能であ
る。
調波発生モジュールとした場合、光ディスク、光磁気デ
ィスク等の光記録媒体の光情報記録検出用光源として、
実用的な光記録媒体の情報読み取り装置が実現可能であ
る。
【００２０】また本発明の高調波発生装置は、２波長の
レーザー光を同時に必要とする高精度光計測装置にも応
用可能である。たとえば、空気やガス中のダストカウン
ター用の光源として有効である。ガス中を浮遊する微小
なダストの散乱強度は、ダストが小さくなると低下し、
照射するレーザ光の波長の４乗に反比例する。したがっ
て、本発明の高調波を計測用の光源として用いると、よ
り小さなダストを精度良く計測できる。
レーザー光を同時に必要とする高精度光計測装置にも応
用可能である。たとえば、空気やガス中のダストカウン
ター用の光源として有効である。ガス中を浮遊する微小
なダストの散乱強度は、ダストが小さくなると低下し、
照射するレーザ光の波長の４乗に反比例する。したがっ
て、本発明の高調波を計測用の光源として用いると、よ
り小さなダストを精度良く計測できる。
【００２１】また、レーザ顕微鏡は、従来その光源部に
Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅといったガスレーザを用いていたが、
本発明の高調波発生装置を用いることで、ハロゲンラン
プ等の励起光源が不要となるため水冷機構の省略化、長
寿命化、小型化等の効果が得られる。また、レーザ顕微
鏡で得られる像の解像度は光源波長の２乗に反比例する
ことから、本発明の高調波発生装置を用いることで、よ
り高解像度の観察ができる。この外本発明の効果を損し
ない範囲で種々の応用が可能である。
Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅといったガスレーザを用いていたが、
本発明の高調波発生装置を用いることで、ハロゲンラン
プ等の励起光源が不要となるため水冷機構の省略化、長
寿命化、小型化等の効果が得られる。また、レーザ顕微
鏡で得られる像の解像度は光源波長の２乗に反比例する
ことから、本発明の高調波発生装置を用いることで、よ
り高解像度の観察ができる。この外本発明の効果を損し
ない範囲で種々の応用が可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の出力自動
制御装置を用いることにより、光出力を検出するだけで
レーザ出力の発振空間モードを基本ＴＥＭ00モードに合
わせ込にで自動起動することが可能となる。
制御装置を用いることにより、光出力を検出するだけで
レーザ出力の発振空間モードを基本ＴＥＭ00モードに合
わせ込にで自動起動することが可能となる。
【図１】本発明の高調波発生装置の基本構成のブロック
図。
図。
【図２】本発明のピンホールとレーザ光出射パターンと
の関係を示す平面図。
の関係を示す平面図。
【図３】従来の高調波発生装置の基本構成のブロック
図。
図。
１０１：ＬＤ １０２：共振器 １０３：基本波 １０４：光学系 １０５：第２高調波 １０６：ペルチェ素子 １０７：ペルチェ素子 １０８：ビームスプリッタ １０９：フィルタ １１０：ピンホール １１１：フォトダイオード １１２：コンピュータ ２０１：ピンホール ２０２：高次モードの出射パターン ２０３：基本（ＴＥＭ00）モードの出射パターン ３０１：ＬＤ ３０２：共振器 ３０３：基本波 ３０４：光学系 ３０５：第２高調波 ３０６：ペルチェ素子 ３０７：ペルチェ素子 ３０８：ビームスプリッタ ３０９：フィルタ ３１０：フォトダイオード ３１１：制御用コンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】基本波発生用の半導体レーザと、基本波を
高調波へ変換する非線形光学材料を含み基本波を共振さ
せる共振器と、前記共振器から出射される高調波の一部
を分離するビーム分割手段と、分離された高調波の一部
を検出する光検出器と、光検出された信号に基づいて前
記半導体レーザの注入電流、温度、前記共振器の温度の
うち少なくとも一つの物理量を制御して高調波出力を最
大にする出力自動制御装置を備えた高調波発生装置にお
いて、前記ビーム分割手段と光検出器の間の光軸上に高
次横モードを除去する除去手段を設置することを特徴と
する高調波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28683793A JPH07140501A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28683793A JPH07140501A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07140501A true JPH07140501A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17709681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28683793A Pending JPH07140501A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07140501A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6865197B2 (en) | 2002-02-04 | 2005-03-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser diode module |
| WO2005078970A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 光伝送システム |
-
1993
- 1993-11-16 JP JP28683793A patent/JPH07140501A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6865197B2 (en) | 2002-02-04 | 2005-03-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser diode module |
| WO2005078970A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2005-08-25 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 光伝送システム |
| JPWO2005078970A1 (ja) * | 2004-02-17 | 2008-01-10 | 日本電信電話株式会社 | 光伝送システム |
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