JPH07253528A - 光軸調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】不可視の光源を用いる光学系において、不可視
光の位置を正確に認識して光学部品のアライメントを行
える光軸調整装置を提供する。 【構成】本発明の光軸調整装置は、入射光束に対して第
一種の位相整合条件を満たすべく配置された一軸性結晶
からなる透過型の第２高調波発生素子１１と、位相整合
条件を満たすべく、一軸性結晶の温度を調整するための
温度調節素子１０と、第２高調波発生素子１１を透過し
た光束を受けて第２高調波発生素子１１からのＳＨＧ波
の所定の光量を回折するための透過型回折格子１２と、
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度調節素子及び回折
格子等を備えたＳＨＧ素子に関し、不可視の近赤外レー
ザ光を可視化して光学系のアライメント（光軸調整）を
行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高出力の近赤外レーザ光のアライ
メント方法には、蛍光材料を発光面に用いたIRカード
や、赤外カメラ等が用いられている。また、不可視のレ
ーザ光とHe-Ne レーザ等の可視のレーザ光が同軸に重な
るようにIRカード等を用いて調整した後、不可視のレー
ザ光を遮断し、可視レーザ光をガイドとして光学系を組
み立て調整して行くアライメント方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記アライメント法に
おいて、IRカードは、反射型で光路を遮ることになるの
で、IRカード上では赤外光の照射位置を可視の蛍光によ
ってはっきり認識することができる。しかし、IRカード
を光路上から取り去って光学部品に赤外光を入射させる
際には、IRカード上の蛍光の位置から不可視のビームが
部品の大体どのあたりを照射しているか見積もることに
なり、精密な調整には不向きである。

【０００４】また、赤外カメラを用いてアライメントを
行う場合、この赤外カメラは結構重い上に片手がふさが
るので、光路上の部品の位置調整がやりにくい。さら
に、赤外カメラを通すと、部品の像の輪郭やビーム経路
は不鮮明にしか見えない。

【０００５】さらに、可視レーザ光を同軸で重ねてガイ
ドする方法があるが、この方法によれば、可視ガイド光
に対して最適となる調整をして行くことになるので、光
学系の途中に波長依存性（分散性）のある部品（レン
ズ、波長板など）が入る場合、赤外光とガイド光の波長
の差から焦点距離や收差、リタデーション等が異なり、
正確に調整できないことがある。従って、必ずしも優れ
たアライメント方法とは言い難い。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するために、
赤外光に対して透過型であり、可視のＳＨＧ回折光によ
って不可視近赤外光である基本波の位置を正確に知るこ
とが可能なアライメント用の装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の光軸調整装置は、入射光束に対して第一種
の位相整合条件を満たすべく配置された一軸性結晶から
なる透過型の第２高調波発生素子と、前記位相整合条件
を満たすべく前記一軸性結晶の温度を調整するための温
度調整手段と、前記第２高調波発生素子を透過した光束
を受けて前記第２高調波発生素子からのＳＨＧ波の所定
の光量を回折するための透過型回折格子と、を有するこ
とを特徴としている。

【０００８】

【作用】近赤外の入射光束は、一軸性結晶からなる透過
型の第２高調波発生素子（ＳＨＧ素子）であって入射光
束に対して第１種の位相整合条件を満たすように配置さ
れ温度調整手段で温度同調をとられた第２高調波発生素
子によって、その一部は可視光に変換される。その後、
透過型回折格子によって、ＳＨＧ波出力の内、一部分が
可視の±１次回折光として光軸から離れて射出される。
この回折光が調整対象の光学部品に設けられた指標上の
所定の位置に投影されるように当該光学部品の位置を調
整する。これによって、不可視の基本波が光学部品の所
定の位置を透過するように調整される。

【０００９】

【本発明の概要】まず、本発明の原理について説明す
る。ＳＨＧが得られる非中心対称性の一軸性結晶を用い
て、９０度方向で温度同調によって基本波（偏光面が常
光線方向）とＳＨＧ波（異常光線方向）の屈折率を一致
させる第１種の位相整合条件（即ちｎ₀ （ω）＝ｎ_e
（２ω））を満たす配置をとるように結晶の方位と偏光
方向を選択すると、入射する不可視の近赤外光（λ≦〜
1.5 μm ）は温度調整素子で９０度温度同調位相整合状
態に調整してあるＳＨＧ素子によって、その一部が可視
光に変換される。さらに矩形断面形状を持つ透過型回折
格子の、回折格子上での進相部分と遅相部分の位相差γ
がＳＨＧ波に対して例えばπとなるようにつくられてい
る場合には、回折格子に入射するＳＨＧ波はすべて回折
光となり（透過率η₀ ＝ｃｏｓ² （γ/2）において位相
差γ＝２πΔｎ・Ｔ／λ＝πならη₀ ＝０となり全て回
折光となる。Δｎ；進相部分と遅相部分の屈折率の差、
Ｔ；格子厚さ、λ；波長）、かつ回折格子上での位相の
進相部分と遅相部分の幅の比、即ちその矩形断面の幅の
比率を１対１に設計してやれば、波長によらず高い回折
効率で奇数次の回折光のみが現れる（回折光効率η_q ＝
［（2/π）ｓｉｎ（ｑπ/2）/ ｑ・ｓｉｎ（γ/2）］
² ，ｑ；回折次数ｑ＝±ｉ但しｉ＝１，２，…すなわち
次数偶数の時は上式よりη _2i＝０。一方、次数が奇数
ならば、η ₁はほぼ40.53 % ，η ₃はほぼ4.50%，η ₅
はほぼ1.620%…）ことが回折理論より明らかである。

【００１０】従って、例えばＳＨＧ結晶後方に上記のス
ペックの透過型回折格子を別体で設けるか、ＳＨＧ結晶
の表面に適当な透明薄膜を作製してから薄膜を加工する
か、或いは結晶表面を直接加工することで一体型の回折
格子を作製すれば、不可視近赤外の基本波を中心として
左右対称の位置に明るい可視の奇数次の回折光を発生さ
せることができる。ＳＨＧ波に対する位相差γがπの場
合、不可視の基本波に対しては、例えば結晶表面に直接
エッチング法で作製した回折格子上での進相部分と遅相
部分の位相差γは、π/2になっており、回折論的には50
% が透過する。なお、基本波の回折波は有害な散乱光と
なるので透過波以外は中心に孔を持つ赤外吸収フィルタ
ーによって除去することが好ましい。

【００１１】上記透過型回折格子によって、発生した±
１次の可視回折光が、光学系を構成する光学部品の支持
枠上に各光学部品の中心又は光軸に対して対称の位置に
あるように設けられた指標を正しく照射するように光学
部品の位置を調整する。すなわちこれは、±１次の可視
回折光の中心位置にある不可視光が光軸上を通るように
調整することであり、このようにして光学系のアライメ
ントを行う。

【００１２】なお、上記透過型回折格子によって発生し
た±１次の可視回折光を適当な偏向角の薄型の偏向素子
（例えばマイクロプリズムアレイ）を用いて基本波と適
当な間隔で平行になるようにすれば、光学部品上で不可
視基本波と可視の±１次回折光の間隔は常に一定になる
ので、ＳＨＧ素子から指標までの距離を近傍から十分に
遠方までとることが可能となる。さらに、オフアクシス
型の集束性回折レンズを用いると、予め指標を支持して
いる部品支持枠の回転角と左右の指標上のスポット径の
関係を調べておけば、照射された±１次回折光のスポッ
ト径より部品支持枠の回転角がわかるので、所望の角度
に合わせることができる。

【００１３】また、ＳＨＧガイド光の出力は適当に大き
い方が調整しやすいので、ＳＨＧ素子の保持具に回転機
構を設けるか又は偏光回転子をＳＨＧ素子の前方に設け
て、入射偏光方向とＳＨＧ結晶の常光線方向を正確に一
致させてＳＨＧ波出力が最大となるように調節できるよ
うにするのが好ましい。このようにすれば、ＳＨＧ素子
保持具の回転又は偏光回転素子によって逆に位置不整合
を最大にしてＳＨＧ波出力を最小とすることができる。
従って、光学系中に複数の回折機能をもつＳＨＧ素子を
配したままでアライメント調整に必要なＳＨＧ素子のみ
を選択的に動作させるようにして、基本波からＳＨＧ波
への不要な変換による減衰および不要なＳＨＧ光による
迷光の発生を抑えることができる。但し、光路中に本発
明のＳＨＧ素子をおいたままでアライメントする場合に
は、入射側に偏光回転子を用いる構成では、ＳＨＧ素子
後方の光学系中に基本波長に対する偏光依存素子（偏光
ビームスプリッタや波長板等）が挿入されることを考慮
して、出力側にも偏光回転子を設けておき、入力時と同
じ偏光方向に戻すことができるようにして上記の偏光依
存素子への影響を除くことができるようにするのが好ま
しい。

【００１４】また、途中の光学系によってレーザの偏光
状態が（楕）円偏光になっている場合には、1/4 波長板
を挿入してそのＦ又はＳ軸を入射基本波の偏光の主軸方
向と一致させ、一方の主軸方向にπ/2のリタデーション
を与えて直線偏光に変換した後に、この偏光方向を最適
位置に調整することによって、変換効率を高めることが
できる。但しこの構成において、前述の場合と同様に、
光路中に本発明のＳＨＧ素子をおいたままでアライメン
トする場合には、ＳＨＧ素子後方の光学系中に基本波長
に対する偏光依存素子（偏光ビームスプリッタや波長板
等）が挿入されることを考慮して、透過後に1/4 波長板
を挿入してπ/2のリタデーションを与えて（楕）円偏光
に戻すようにし、上記の偏光依存素子への影響を除くこ
とができるようにするのが好ましい。

【００１５】

【実施例】以下、添付の図面に基づいて、本発明に適し
た実施例を具体的に説明する。図１は回折機能を有する
ＳＨＧ素子の基本構成を示す斜視図であり、図２はＳＨ
Ｇ素子の断面図である。

【００１６】これらの図において、符号１１は、一軸性
のＳＨＧ結晶を示しており、この一軸性のＳＨＧ結晶１
１には、温度調整手段である孔開きの温度調節素子１０
が設けられている。また、一軸性のＳＨＧ結晶１１の後
方には、１次元直線回折格子１２ａが作製された透明材
料１２ｂが配されており、好ましくは透明材料１２ｂの
後方に、迷光となる基本波の回折光を除去し、且つ基本
波の透過光が反射、吸収等による損失を受けないよう
に、光軸部分に孔が形成された赤外吸収フィルター１３
が配されている。これにより、孔開きの温度調節素子１
０から入射する入射近赤外基本波１４の一部が、一軸性
のＳＨＧ結晶１１および１次元直線回折格子１２ａを介
して、ＳＨＧ波±１次可視回折光１５、及びＳＨＧ波透
過光１６となる。

【００１７】次に、図１および図２に示す回折機能を有
するＳＨＧ素子の作用について説明する。温度調節素子
１０と一体化され温度調整することで９０度方向温度同
調によって第１種の位相整合条件（即ちｎ₀ （ω）＝ｎ
_e （２ω））を満たす配置をとるように切り出され、研
磨された一軸性ＳＨＧ結晶１１に対して、直線偏光の近
赤外基本波１４が孔開きの温度調節素子１０を通して入
射すると、基本波の偏光方向がＳＨＧ結晶１１の常光線
方向と一致するときに、基本波と同軸上に、偏光方向が
ＳＨＧ結晶１１の異常光線方向である可視のＳＨＧ波が
高い変換効率で発生する。このようにして発生したＳＨ
Ｇ波と基本波１４が、透明材料１２ｂ上に作製された矩
形断面形状で格子周期のデューティー比が１対１の１次
元直線回折格子１２ａに入射すると、各波長が感じる位
相差に従ってそれぞれ透過光と奇数次の回折光が発生す
る。この場合、例えば格子基板材料として、ＳＨＧ波を
発生させたＳＨＧ結晶と同じ結晶を選び、これに常光線
方向に平行にエッチングして、格子厚さがＳＨＧ波に対
してＴ＝λ/2Δｎ（即ち回折格子上での進相部分と遅相
部分の位相差γが、γ＝２πΔｎ・Ｔ／λ＝π）となる
ように回折格子を作製すると、ＳＨＧ波は全て回折光と
なる（透過率η₀ ＝ｃｏｓ² （γ/2）＝０，回折光効率
η_q ＝［（2/ｑπ）・ｓｉｎ（γ/2）］² ，ｑ＝±１，
±３，……；奇数次回折次数η ₁はほぼ40.53 % ，η ₃
はほぼ4.50% ，η ₅はほぼ 1.620%…）。

【００１８】このようにして発生した可視のＳＨＧ波の
内、高出力の±１次回折光１５をアライメントに利用す
る。一方、この回折格子では、基本波に対しての位相差
は、γ＝π/2となるので透過率は50% となるが、透過光
以外の有害な散乱光となる回折光は、透過光のみが通過
するように中心に孔の開いた赤外吸収フィルター１３に
よって除去される。なお、均質材料であるガラスを格子
基板材料として用いた場合、例えば最もポピュラーなBK
-7にエッチンググレーティングを作製する場合は、基本
波長を1.064 μm ，ＳＨＧ波を0.532 μm とすれば、Ｓ
ＨＧ波が全て回折する条件で基本波の透過率は51.9% と
なる。実際には、この条件では基本波の減衰が大きいの
で、屈折率と格子厚さを適当に選択し、基本波の減衰を
もう少し抑えることが必要になる。その際、ＳＨＧ波の
透過光１６が発生するので、これと±１次回折光１５を
用いてアライメントするようにもできる。例えば上記構
成の結晶表面をエッチングしたグレーティングの場合、
ＳＨＧ波の透過率25% とすれば、ＳＨＧ波の±１次回折
効率は30.40%，基本波の透過率は75.00%、また、ＳＨＧ
波の透過率50% とすれば、ＳＨＧ波の±１次回折効率は
20.27%，基本波の透過率は85.36%となる。

【００１９】図３および図４は、偏光状態、方向の変換
手段を備えた回折機能を有するＳＨＧ素子の構成を示す
斜視図である。これらの図において、図１及び図２に示
す構成要素と同一の構成要素に付いては、同一の参照符
号が付されている。

【００２０】図において、符号３０ａ，３０ｂは回転可
能な1/4 波長板、符号３１は孔開きの温度調節素子と一
軸性のＳＨＧ結晶を接合したもので回転可能な素子、符
号３２ａ，３２ｂは偏光回転子をそれぞれ示している。
このように構成された回折機能を有するＳＨＧ素子の動
作を以下に説明する。

【００２１】図１および図２に示す構成の回折機能を有
するＳＨＧ素子では、入射偏光の状態と方向が結晶の常
光線方向と一致しない場合はＳＨＧ波への変換効率が減
少する。よって、基本波の近赤外レーザの偏光状態また
は途中に挿入された光学部品による偏光状態の変化を考
慮してそれらを補償するような構成が必要となる。今方
位が分かっている楕円偏光を入射偏光状態とする（レー
ザ光の偏光状態を予め測定しておけば、挿入する光学系
による偏光状態の変化は容易に分かる）。このときは、
偏光状態をまず楕円偏光から直線偏光に変換する必要が
ある。

【００２２】図３および図４において、入射する楕円偏
光は、楕円の主軸方向とＦ，Ｓ軸が一致するように回転
させた1/4 波長板３０ａによって、一方の主軸方向にπ
/2のリタデーションが与えられることで直線偏光に変換
される。この直線偏光の方向（方位）とＳＨＧ結晶の常
光線とを一致させるために、図３に示すように、温度調
節素子と一体化したＳＨＧ結晶３１を回転させて最適方
位を取るように構成している。このようにすれば、ＳＨ
Ｇ結晶３１へ入射する基本波の方位と透過後の基本波の
方位は自動的に一致するので、入射側の1/4 波長板３０
ａに対して９０度回転させた同じリタデーションを持つ
1/4 波長板３０ｂを射出側に挿入しておけば、入射前の
楕円偏光状態に戻すことができる。

【００２３】また、図４に示す構成では、ＳＨＧ結晶は
固定して偏光回転子３２ａによって入射偏光の方位を最
適になるように回転させている。この構成の場合には、
射出側に、入射回転角と逆方向に同じ量だけ方位を回転
させるようにした偏光回転子３２ｂを設けて、これを透
過した後に図３に示す構成と同様、1/4 波長板３０ｂに
よって入射前の楕円偏光に戻すようにしている。

【００２４】このように、図３および図４の両者の構成
において、偏光状態を入射前の状態に戻すようにしたこ
とで、以後の光学系に、基本波に対する偏光依存素子が
挿入されていても、これらに対する影響は全く無くな
り、光学系中に本発明の回折機能付きＳＨＧ素子をおい
たままでも基本波による測定や評価を行うことが可能に
なる。これは光学系中のサンプルや光学部品を交換しな
がら測定する場合に、交換による再アライメントが短時
間でできるというメリットとなる。また、基本波が直線
偏光である場合は、２枚の1/4 波長板３０ａ，３０ｂは
不要になるが、これらを図示していないスロットに挿入
する構造にして着脱可能とすることで対応することがで
きる。なお、ＳＨＧ透過波（図示せず）が発生して迷光
となる場合には、可視のフィルター（図示せず）によっ
て除去すれば良い。

【００２５】図５および図６は、可視回折光用の薄型偏
向素子であるマイクロプリズムアレイ及びオフアクシス
型集束性回折レンズの断面図をそれぞれ示している。そ
して図７および図８は、図５および図６に示したマイク
ロプリズムアレイ及びオフアクシス型集束性回折レンズ
を用いた回折機能を有するＳＨＧ素子における光軸の調
整方法を示す斜視図である。

【００２６】図５に示すように、透明基板４３の両面に
は、マイクロプリズムアレイ４０，４１が作製されてい
る。ＳＨＧ結晶の後方に配された透過型回折格子から射
出された光の内、基本波はそのまま透過し、±１次回折
光はマイクロプリズムアレイ４０，４１によって、基本
波１４と平行となるように偏向される。この偏向光を符
号４５で示す。また、図６に示すように、透明基板４３
には、片面にマイクロプリズムアレイ４０が、裏面にオ
フアクシス型集束性回折レンズ４２がそれぞれ作製され
ている。ＳＨＧ結晶の後方に配された透過型回折格子か
ら射出された光の内、基本波はそのまま透過し、±１次
回折光はマイクロプリズムアレイ４０及びオフアクシス
型集束性回折レンズ４２によって、その光軸が基本波１
４と平行となるように偏向、集束するように射出され
る。このように偏向された±１次回折光４５，４５′
（偏向光とする）は、図７及び図８に示すように、光学
部品支持枠５０に形成された位置調整用で光軸対称に配
置されている指標５１，５２に投射される。

【００２７】まず、図５に示すマイクロプリズムアレ
イ、および図６に示すオフアクシス型集束性回折レンズ
について説明する。今、図５に示すマイクロプリズムア
レイ４０，４１が作製された透明基板４３に、基本波及
びＳＨＧ波の透過光１４と、ＳＨＧ波の±１次回折光が
入射した場合、基本波及びＳＨＧ波の透過光１４はその
まま通過するが、ＳＨＧ波の±１次回折光は、入力側の
マイクロプリズムアレイ４０によって透過光１４から離
れる方向に屈折し、出力側のマイクロプリズムアレイ４
１によって透過光１４と適当に離れた位置で符号４５に
示すように平行に射出される。この条件を満たすように
２つのマイクロプリズムアレイ４０，４１には、適当な
偏向角が与えられている。

【００２８】一方、図６に示すマイクロプリズムアレイ
４０及びオフアクシス型集束性回折レンズ４２が作製さ
れた透明基板４３に、基本波及びＳＨＧ波の透過光１４
とＳＨＧ波の±１次回折光が入射した場合は、透過光１
４はそのまま通過するが、ＳＨＧ波の±１次回折光は、
入力側のマイクロプリズムアレイ４０によって透過光１
４から離れる方向に屈折し、出力側のオフアクシス型集
束性回折レンズ４２によってレンズから射出後の光軸が
透過光１４と適当に離れた位置で平行となる集束光４
５′になる。この条件を満たすように偏向角と波面の位
相変調が与えられている。

【００２９】次に、図７を参照して、図１に示す構成に
図５に示す偏向素子を付け加えたＳＨＧ素子を用いて光
軸調整を行う場合と、図８を参照して、図１に示す構成
に図６に示す偏向素子を付け加えたＳＨＧ素子を用いて
光軸調整を行う場合を、それぞれ説明する。

【００３０】図７に示すように、入力する基本波１４か
ら、回折機能を有するＳＨＧ素子（１０，１１，１２，
１３で構成）によって基本波の透過光１４，ＳＨＧ波の
透過光１６及びＳＨＧ波の±１次回折光１５が発生し、
図５に示す偏向素子に入射する。入射光波のうち、ＳＨ
Ｇ波の±１次回折光１５が偏向要素であるマイクロプリ
ズムアレイ４０，４１によって偏向されて、同軸上にあ
る基本波１４とＳＨＧ波の透過光１６と適当に離れた位
置で平行な偏向光４５になる。このように基本波１４と
平行な偏向光４５は、光学部品支持枠５０上で光軸（中
心）対称に形成された指標５１に照射される。指標５１
は、照射された偏向光４５のスポットのズレ、すなわち
光軸ずれが容易に認識できるように、図に示すように、
格子状に形成されていることが好ましい。この場合、偏
向光４５が光軸に対して対称の位置となるように光学部
品支持枠を調整すると、基本波の透過光１４は光軸上を
通るようになる。このように、ＳＨＧ波の±１次回折光
１５を基本波１４から適当に離れた位置で基本波と平行
となるように調整することによって、光学部品支持枠５
０上の指標５１の設置位置は光軸から常に一定の距離に
することができ、十分遠方に配置する部品と、近傍に配
置する部品に対して、同じ部品支持枠を使用することが
可能になる。さらに、偏向光４５が透過光１４と平行で
あるならば、部品支持枠５０を回転させても指標５１上
のスポット位置の光軸対称性は維持されるため、反射型
光学部品の光軸調整装置に利用することが可能になる。

【００３１】一方、図８に示すような構成によれば、図
７に示す構成同様、基本波の透過光１４，ＳＨＧ波の透
過光１６及びＳＨＧ波の±１次回折光１５が発生する。
これらの内、ＳＨＧ波の±１次回折光１５が、図６に示
す回折型の偏向、集束素子に入射して偏向要素であるマ
イクロプリズムアレイ４０によって偏向された後、偏向
集束要素であるオフアクシス型集束性回折レンズ４２に
よって集束するように射出される。これらの素子４０，
４２は、射出後の集束光の光軸が、基本波及びＳＨＧ波
の透過光１４，１６に対して適当に離れた位置で平行と
なるように偏向角と位相変調量を有するように構成され
ている。従って、図７で示した構成と同様に、偏向光４
５′は光学部品支持枠５０上で光軸（中心）対称に形成
された指標５２に照射される。なお、指標５２に照射さ
れるスポットは、集束光であるため、透明基板４３から
の距離に応じて、その径が変化する。この場合、偏向光
４５′が光軸に対して対称の位置となるように光学部品
支持枠５０を調整すると、基本波の透過光１４は光軸上
を通るようになる。また、図７に示す構成と同様、十分
遠方に配置する部品、近傍に配置する部品に対して、同
じ部品支持枠を使用することが可能になり、指標５１上
のスポット中心と光軸位置の対称性より、反射型光学部
品の光軸調整装置に利用することも可能になる。さら
に、本構成を用いる場合、予め左右の偏向光４５′のス
ポットサイズ、光軸上の距離、及び部品支持枠５０の回
転角の関係を調べておけば、指標５２上のスポットサイ
ズから部品の大体の回転角を知ることができる。このた
め、指標５２は、スポットサイズが認識できるように、
図に示すように、同心円状に形成された輪帯状のものが
好ましい。なお、発散性のスポットでも同様のことがい
えるので、オフアクシス型集束性回折レンズ４２の焦点
位置より後方の発散光、あるいは発散性の回折型レンズ
を用いても良い。

【００３２】以上説明した、図５乃至図８に示す構成で
は、透明基板４３内の基本波とＳＨＧ波の透過光１４，
１６の経路は、空気中としているが、もちろん基板媒質
中であるような構成であっても差支え無い。

【００３３】図９および図１０は、本発明の回折機能を
有するＳＨＧ素子を用いたアライメント方法のうち、光
軸高さ調整方法を説明する斜視図及び側面図である。レ
ーザビーム基準面（除振台等）６８には、近赤外レーザ
光源６０が設けられており、この射出側には、前述した
マイクロプリズムアレイを含む構成の回折機能を有する
ＳＨＧ素子のユニット６１、このユニット６１の射出部
分に配された赤外線フィルター６２、および光軸に沿っ
て一定間隔をおいて指標支持板６３，６３′が配されて
いる。この指標支持板６３，６３′には、光軸対称で格
子状の調整用の指標６４，６４′が形成されている。そ
して、近赤外レーザ光源６０からの近赤外線基本波６５
は、ＳＨＧ素子のユニット６１を通過した後、ＳＨＧ透
過光６６及びこの透過光６６から所定の距離だけ離れ、
これと平行なＳＨＧ±１次回折光の偏向光６７となる。

【００３４】次に、図９および図１０に示す構成におい
て、光軸高さ調整方法を説明する。近赤外レーザ光源６
０から射出する基本波６５であるレーザビームの高さ
が、基準面から一定となるように、図７に示す構成を有
するＳＨＧ素子ユニット６１を用いて調整する。ＳＨＧ
素子ユニット６１からの射出光のうち、基本波６５の透
過光を赤外吸収フィルター６２によって除去すると、透
過光の内、ＳＨＧ波の透過光６６だけが空間を伝搬して
行く。このとき、透過光６６と±１次の回折光の偏向光
６７は、回折格子の格子ベクトルに対して平行な直線上
に並ぶので、格子ベクトルを基準面６８と平行になるよ
うに選ぶと、透過光６６と偏向光６７の３つの光スポッ
トは、ＳＨＧ素子ユニット６１から適当に離れた位置で
も基準面６８から同じ高さにあることになる。

【００３５】ここで、指標６４、及び光軸に対して対称
位置に形成された一対の指標６４′が基準面から同じ高
さを示すように形成された２枚の指標支持板６３，６
３′をＳＨＧ素子ユニット６１の近傍と、十分な遠方に
設置する。この場合、近赤外レーザ光源６０から射出す
る基本波レーザビーム６５の基準面６８からの高さが一
定ならば、ＳＨＧ波の透過光６６と±１次回折光の偏向
光６７は、十分離れた２つのの指標支持板６３，６３′
上で同じ高さを示す。よって、２つの指標の示す高さが
等しくなるように、レーザ光源筐体のあおり角を調整す
るか、あるいはレーザビームの傾き角を反射装置等で調
整することで、光軸高さを一定に調整することができ
る。上述したように、基本波は全く出てこない構成にな
っているので、有害な高出力の近赤外散乱光に対する心
配が不要になり、基本波のＳＨＧ素子への入射条件が満
たされていれば、基本波と同軸上にＳＨＧ波が発生する
ので、ガイド光であるＳＨＧ波は自動的に基本波と重な
り、何等調整する必要がない。

【００３６】次に、図１１乃至図１５を参照して、図７
に示した構成を持つＳＨＧ素子による光学部品のアライ
メント方法について説明する。ここでは、例として、空
間フィルターの光軸調整方法について説明する。空間フ
ィルターは、２個のレンズと絞り又はピンホールの計３
点の光学部品で構成されている。

【００３７】まず、図１１の配置を取るように調整を行
う。今、近赤外レーザ光源６０から射出する基本波６５
に関して、既に図９及び図１０に示した方法で光軸高さ
が調整されていたとする。ＳＨＧ素子ユニット６１から
の射出光のうち、基本波６５の透過光を赤外吸収フィル
ター６２によって除去すれば、ＳＨＧ波の透過光６６と
±１次の回折光の偏向光６７が空間を伝搬して、支持枠
７０を照射する。この支持枠７０には、図に示すよう
に、中心に孔の開いた同心円で輪帯状に構成された基準
点を指示するための指標７２が形成されている。また、
この指標７２の左右対称の位置には、光軸に対して垂直
な面内で支持枠７０の位置を調整するための、図に示す
ように矩形を４分割して構成された一対の指標７１が形
成されている。さらに、支持枠７０の後方には、適当な
距離を置いて支持枠７０と平行で支持枠７０と一体的に
回転する反射面７３が設けられており、支持枠７０に形
成された指標７２の中心の孔を透過したＳＨＧ波の透過
光６６は、この反射面７３で反射される。基準点指標７
２を対称の中心として、ＳＨＧ波の±１次回折光の偏向
光６７が指標７１の対称位置を照射するように、光軸に
対して垂直な面内で支持枠７０の位置を図の矢印で示す
ように調整すると、ＳＨＧ波の透過光６６は、基準点指
示指標７２の中心を通り反射面７３で反射する。このと
き、基準点指示指標７２の支持枠７０がＳＨＧ波の透過
光６６に対して直交していない場合は、反射面７３から
の反射光は支持枠７０の裏面でスポットを生じる。支持
枠７０を矢印で示すように回転させて、この裏面のＳＨ
Ｇ波の透過光６６のスポットを消滅させたとき、ＳＨＧ
波の透過光６６と基準点指示指標７２は直交する配置に
なる。

【００３８】次に、図１２に示すように、前記支持枠７
０に対して近赤外レーザ光源６０側に配される基本波コ
リメート用のレンズ７４をマウントした光学部品支持枠
７６を調整する。光学部品支持枠７６には、支持枠７０
と同様な構成で、光軸対称に配された指標７５が形成さ
れている。この指標７５に対して、ＳＨＧ波の±１次回
折光の偏向光６７が指標７５の対称位置を照射するよう
に、光軸に対して垂直な面内で光学部品支持枠７６の位
置を図の矢印で示すように調整し、かつ基本波コリメー
ト用のレンズ７４を透過したＳＨＧ波の透過光６６が、
支持枠７０の基準点指標７２の中心を通るように部品支
持枠７６を矢印で示すように回転する。これにより、基
本波コリメート用のレンズ７４は、その中心が光学系の
光軸を通り、かつ支持枠７６が光軸に直交するように調
整がなされる。

【００３９】次に、図１３に示すように、前記光学部品
支持枠７６に対して近赤外レーザ光源６０側に配される
絞り又はピンホールマウント８７をマウントした光学部
品支持枠８６を調整する。光学部品支持枠８６には、支
持枠７０，７６と同様な構成で、光軸対称に配された指
標８５が形成されている。この指標８５に対して、ＳＨ
Ｇ波の±１次回折光の偏向光６７が指標８５の対称位置
を照射するように、光軸に対して垂直な面内で光学部品
支持枠８６の位置を図の矢印で示すように調整する。こ
の場合、光学部品支持枠８６にマウントされた絞り又は
ピンホールマウント８７の径が十分に大きければ、ＳＨ
Ｇ波透過光６６が支持枠７０の基準点指標７２に到達す
るので、この基準点指示指標７２の中心を通るように、
絞り又はピンホールマウント８７をマウントした光学部
品支持枠８６を図の矢印で示す方向に回転させることで
支持枠８６と光軸が直交するように調整できる。

【００４０】ただし、絞り又はピンホールマウント８７
の開口径が小さくて、ＳＨＧ波透過光６６が十分に基準
点指示指標７２に到達しない場合は、図６及び図８に示
したような構成を有するＳＨＧ素子を用いれば良い。こ
の場合、光学部品支持枠８６の指標８５上に発生するＳ
ＨＧ波±１次回折光の偏向光６７のそれぞれのスポット
径が同じ大きさになるように、光学部品支持枠８６を矢
印で示す方向に回転させることで、支持枠８６と光軸が
直交するように調整される。

【００４１】次に、図１４に示すように、前記光学部品
支持枠８６に対して近赤外レーザ光源６０側に配される
基本波集光用のレンズ９８をマウントした光学部品支持
枠９６を調整する。光学部品支持枠９６には、支持枠７
０，７６，８６と同様な構成で、光軸対称に配された指
標９５が形成されている。この指標９５に対して、ＳＨ
Ｇ波の±１次回折光の偏向光６７が指標９５の対称位置
を照射するように、光軸に対して垂直な面内で光学部品
支持枠９６の位置を図の矢印で示すように調整する。ま
た、基本波集光用のレンズ９８及び光学部品支持枠７６
の基本波コリメート用のレンズ７４を透過したＳＨＧ波
透過光６６が支持枠７０の基準点指標７２の中心を通る
ように、光学部品支持枠９６を図の矢印で示す方向に回
転させることで支持枠９６と光軸が直交するように調整
する。この場合、光学部品支持枠８６の絞り又はピンホ
ールマウント８７の開口径が小さくて、ＳＨＧ波透過光
６６が十分に基準点指示指標７２に到達しないときは、
前記同様、図６及び図８に示したような構成を有するＳ
ＨＧ素子を用いれば良い。この場合、光学部品支持枠９
６の指標９５上に発生するＳＨＧ波±１次回折光の偏向
光６７のそれぞれのスポット径が同じ大きさになるよう
に、光学部品支持枠９６を矢印で示す方向に回転させる
ことで、支持枠９６と光軸が直交するように調整され
る。

【００４２】以上のようにして、基本波コリメート用の
レンズ７４、絞り又はピンホールマウント８７及び基本
波集光用のレンズ９８の光軸に対して垂直な面内におけ
るアライメントが完了する。光軸方向の調整は、ある程
度までは機械的に行えるが、レンズ等の分散素子の最終
的な調整はレンズが基本波とＳＨＧ波の２波長に対して
収差補正されていない限り使用する波長で行うしかな
い。従って、この場合、光軸方向の調整を行うために
は、赤外吸収フィルター６２を取り外して基本波６５の
透過光が伝搬するようにし、図１５に示すように、代わ
りに可視光吸収フィルター７９を挿入してＳＨＧ波の透
過光６６を除去する。そして、図に示すような同心円で
輪帯状の反射型の蛍光発光素子８０を、支持枠７０と光
学部品支持枠７６との間、及び光学部品支持枠７６，８
６間に順に配して光軸方向にスポットを観察しながら順
に調整を行う。

【００４３】上述した本発明のＳＨＧ素子では、偏光方
向回転手段を用いてＳＨＧ波の発生を逆に抑制すること
もできるので、光学系中に本発明のＳＨＧ素子を複数台
用いた状態でも、必要なＳＨＧ素子だけからＳＨＧ波を
取り出すことができる。これによれば、基本波からＳＨ
Ｇ波への不要な光エネルギーの変換が減り、また、不要
なＳＨＧ波による迷光の発生をさけることができる（図
示せず）。

【００４４】なお、以上図面を参照して説明した本発明
の実施例では、１次元直線回折格子を用いた構成を示し
たが、２次元直交直線格子を用いれば、光軸の左右だけ
でなく光軸の上下にもＳＨＧ回折光スポットを発生させ
ることができ（図示せず）、あるいは同心円状格子を用
いれば、輪帯状にＳＨＧ回折光を発生させることもでき
るので（図示せず）、このような形状の格子を使用して
も良い。また、回折格子の作製手段としては、回折格子
を単体として作製する場合には、ガラス、単結晶等の透
過率の高い媒質の表面に、エッチング法などで矩形に溝
を作製するか、そのような溝に異なる屈折率の物質を充
填するか、イオン交換法等の手法により異なる物質を選
択的に導入して、屈折率の異なる部分を作製する方法が
ある。またＳＨＧ結晶と回折格子を一体に作製する場合
には、ＳＨＧ結晶の表面を直接上記と同様な手法で加工
して作製するか、あるいはＳＨＧ結晶表面に物理・化学
的手法で作製した透明薄膜を上記と同様な手法で加工し
て作製する方法がある。さらに、図５，図６で示したマ
イクロプリズムアレイ及びオフアクシス型集束性回折レ
ンズは、ガラス等の透明基板の表面または基板の表面に
物理・化学的手法で作製した透明薄膜をエッチング法等
でブレーズ化することによって作製する。あるいは、原
盤を電子ビームまたはレーザビームで描画作製して、Ni
電鋳法で型を起こすか、又は切削法で型を作製して、こ
れをもとにゾルゲル法で素子を作製することもできる。

【００４５】また、以上の実施例で述べた１次元の直線
回折格子の場合においては、ＳＨＧ結晶であるＬｉＮｂ
₂ Ｏ₃ の表面にプロトン交換法で作製した回折格子と誘
電体エッチング格子と組み合わせるか、あるいは結晶表
面に波長以下の微細な周期構造による構造複屈折を導入
して複屈折性回折格子とすれば、異常光線に対して常光
線の回折効率を通常の回折格子よりも低くなるようにで
きるので、異常光線であるＳＨＧ波の回折効率に対して
常光線である基本波の回折効率を通常の回折格子の場合
よりも低く、すなわち基本波の透過率を通常の回折効率
よりも高くすることができる。

【００４６】さらに、以上の実施例で示した偏光回転子
には、液晶の印加電圧制御、1/2 波長板の機械的な回
転、直線偏光の基本波を1/4 波長板によって円偏光にし
て、その先に設けた偏光板を機械的に回転させる方法、
ファラデー回転子の印加電圧制御等の方法を用いた素子
を利用している。

【００４７】以下、上記した本発明において、その特徴
となる部分を記載する。なお、以下に記載するように、
各項に記載されている特徴は、その項が引用している任
意の項に従い、特徴部分同志の組み合わせが可能であ
り、本発明は、そのような特徴部分の任意の組合わせも
含んでいる。 （１） 光軸を調整するための光軸調整装置において、
入射光束に対して第一種の位相整合条件を満たすべく配
置された一軸性結晶からなる透過型の第２高調波発生素
子と、前記位相整合条件を満たすべく前記一軸性結晶の
温度を調整するための温度調整手段と、前記第２高調波
発生素子を透過した光束を受けて前記第２高調波発生素
子からのＳＨＧ波の所定の光量を回折するための透過型
回折格子と、を有することを特徴とする光軸調整装置。

【００４８】上記した温度調整手段としては、ペルチェ
素子、あるいはシリコンラバーを用いるのが好ましい。
このように、透過型の素子を用いて、不可視光を可視化
しているため、光学系の光源が近赤外のような不可視の
波長領域であっても、精密な光学系の調整が可能にな
る。 （２）前記第２高調波発生素子の基本波の前記回折格子
による回折光を除去するための赤外光吸収フィルターを
さらに有することを特徴とする上記(1) に記載の光軸調
整装置。

【００４９】この場合、赤外吸収フィルターは、基本波
の透過光が反射、吸収等による損失を受けないために、
光軸部分に開口のあるものが望ましい。このように赤外
吸収フィルターを射出側に設けることによって、不可視
光の迷光を吸収することができ、安全に光軸調整を行う
ことが可能になる。 （３）前記回折格子は矩形の断面形状を有し、前記回折
格子を通過する光束の位相の進相部分と遅相部分との幅
の比が１：１であることを特徴とする上記(1) または
(2) に記載の光軸調整装置。

【００５０】このように、矩形の断面形状を有し、格子
の進相部分と遅相部分の幅の比が１：１となっている回
折格子を採用することにより、奇数次の回折光のみを発
生させることが可能になる。このため、調整に用いる１
次回折光の強度が大きくなるので、調整が容易になる。 （４）前記第２高調波発生素子は、光軸の回りに回動可
能に保持されていることを特徴とする上記(1) 乃至(3)
のいずれかの１に記載の光軸調整装置。

【００５１】第２高調波発生素子を光軸の回りに回転可
能に保持し、入射光束の偏光面に応じて回転させること
により、ＳＨＧ波への変換効率を所定の値にする。この
ように、ＳＨＧ波の光量の調整が可能となるので、光軸
調整が容易になる。 （５）前記第２高調波発生素子の入射側に第１の1/4 波
長板を光軸の回りに回動可能に設けたことを特徴とする
上記(1) 乃至(4) のいずれかの１に記載の光軸調整装
置。

【００５２】楕円偏光している入射光束を、1/4 波長板
によって直線偏光に変換することが可能になるので、入
射光束が楕円偏向の状態にあっても、ＳＨＧ波の光量の
調整が可能となり、光軸の調整が容易になる。 （６）前記第１の1/4 波長板は、着脱可能に設けられて
いることを特徴とする上記(5) に記載の光軸調整装置。

【００５３】入射光束の性質に応じて1/4 波長板を着脱
自在に構成したため、入射光束が楕円偏向、直線偏向の
どちらであっても、光軸の調整が可能になる。 （７）前記回折格子の出射側に第２の1/4 波長板を光軸
の回りに回動可能に設けたことを特徴とする上記(5) 又
は(6) に記載の光軸調整装置。

【００５４】射出側に1/4 波長板を設けることによっ
て、入射前の偏光状態に戻すことが可能になり、光軸調
整装置に入射する前の光束の性質を担保することができ
る。 （８）前記第２の1/4 波長板は、着脱可能に設けられて
いることを特徴とする上記(7) に記載の光軸調整装置。

【００５５】第２の1/4 波長板を着脱可能とすることに
より、入射前の偏光面を維持する必要がない場合には、
射出側の1/4 波長板を外しておくことが可能になり、光
軸調整装置に係る光学部品を少なくすることができる。 （９）前記第２高調波発生素子の入射側に第１の偏光回
転素子を光軸の回りに回動可能に設けたことを特徴とす
る上記(1) 乃至(8) のいずれかの１に記載の光軸調整装
置。

【００５６】この場合、第１の偏光回転素子としては、
液晶、1/2 波長板の機械的な回転、直線偏光を1/4 波長
板によって円偏光にした後に、偏光板を機械的に回転さ
せる方法、ファラデー素子等が該当する。このように、
偏光回転子を近赤外の基本波の入力側に設けて入射偏光
の方向を回転できるように構成することで、相対的な偏
光方向を適当な量だけ回転して入射基本波の偏光方向と
ＳＨＧ結晶の常光線方向の相対的角度が調整でき、ＳＨ
Ｇ波の出力を任意に調整することができる。すなわち、
回折光の光量を調整することができるので光軸の調整が
容易になる。 （１０）前記回折格子の射出側に第２の偏光回転素子を
光軸の回りに回動可能に設けたことを特徴とする上記
(9) に記載の光軸調整装置。

【００５７】偏光回転子を射出側にも設けることによ
り、光軸調整装置通過後の偏光面を入射時の偏光面と同
じにすることができる。このように、入射時の偏光面が
担保されるので、光軸調整装置が光路中に挿入されたこ
とを意識すること無く、光軸調整を行うことが可能にな
る。 （１１）前記第２高調波発生素子の入射側に第１の1/4
波長板を光軸の回りに回動可能に設けたことを特徴とす
る上記(10)に記載の光軸調整装置。

【００５８】楕円偏光の入射光束は、1/4 波長板によっ
て直線偏光に変換されるので、入射光束が楕円偏光して
いる場合であっても、ＳＨＧ波の光量の調整が可能とな
り、光軸の調整が容易になる。 （１２）前記第１の1/4 波長板は、着脱可能に設けられ
ていることを特徴とする上記(11)に記載の光軸調整装
置。

【００５９】入射光束の偏光に応じて1/4 波長板を着脱
するため、楕円偏光、直線偏光の両方の調整が可能にな
る。 （１３）前記回折格子の射出側に第２の1/4 波長板を光
軸の回りに回動可能に設けたことを特徴とする上記(11)
又は(12)に記載の光軸調整装置。

【００６０】射出側に1/4 波長板を設けることによっ
て、光軸調整装置の入射前の光束の偏光状態に戻すこと
ができ、光軸調整装置が光路中に挿入されても、その後
の調整に影響を及ぼすことはない。 （１４）前記第２の1/4 波長板は、着脱可能に設けられ
ていることを特徴とする上記(13)に記載の光軸調整装
置。

【００６１】入射前の光束の偏光状態を維持する必要が
ない場合には、射出側の1/4 波長板を外しておくことが
可能になり、光軸調整に係る光学部品を削減できる。 （１５）前記回折格子は、１次元直線格子であることを
特徴とする上記(1) 乃至(14)のいずれかの１に記載の光
軸調整装置。

【００６２】回折格子で生成される回折光は、基本波を
中心に対称な２点となるため、回折格子の構成が簡単に
なる。 （１６）前記回折格子は、２次元直交直線格子であるこ
とを特徴とする上記(1)乃至(14)のいずれかの１に記載
の光軸調整装置。

【００６３】２次元直交直線格子によって、光束は２次
元アレイ状に回折される。このように回折光が２次元に
配列されるので光軸の調整が精密になる。 （１７）前記回折格子は、同心円状格子であることを特
徴とする上記(1) 乃至(14)のいずれかの１に記載の光軸
調整装置。

【００６４】同心円状の回折格子によって、光束は輪帯
状に回折される。このように回折光が同心の輪帯状に回
折されるので光軸の調整が容易になる。 （１８）前記回折格子は、前記第２高調波発生素子に一
体化して設けられていることを特徴とする上記(1) 乃至
(17)のいずれかの１に記載の光軸調整装置。

【００６５】第２高調波発生素子を透過した光束は、第
２高調波発生素子に一体に設けられている回折格子に入
射し回折光を生成する。このように、第２高調波発生素
子と回折格子が一体に形成されているので、装置全体が
小型になる。 （１９）前記第２高調波発生素子の入射側に第１の偏光
回転素子を光軸の回りに回動可能に設けたことを特徴と
する上記(18)に記載の光軸調整装置。

【００６６】偏向回転子を近赤外の基本波の入力側に設
けて入射偏光の方向を回転できるように構成すること
で、相対的な偏光方向適当な量だけ回転して入射基本波
の偏光方向とＳＨＧ結晶の常光線方向の相対的角度を調
整することができ、ＳＨＧ波の出力を任意に調整するこ
とができる。これにより、光軸調整に係る回折光の回折
方向を変えることなく回折光の光量を調整できるので光
軸調整が容易になる。 （２０）前記回折格子の射出側に第２の偏光回転素子を
光軸の回りに回動可能に設けたことを特徴とする上記(1
8)又は(19)に記載の光軸調整装置。

【００６７】偏向回転子を射出側にも設けることによ
り、光軸調整装置透過後の光束の偏光面を入射時の偏光
面と同じにすることができる。このように、入射時の偏
光面が担保されるので、光軸調整装置が光路中に挿入さ
れたことを意識することなく、光軸調整が行える。 （２１）前期第２高調波発生素子の入射側に光軸の回り
に回動可能に設けられた第１の1/4 波長板と前記回折格
子の射出側に光軸の回りに回動可能に設けられた第２の
1/4 波長板とを有することを特徴とする上記(18)乃至(2
0)のいずれかの１に記載の光軸調整装置。

【００６８】楕円偏光の入射光束は、1/4 波長板によっ
て直線偏光に変換され、射出側の1/4 波長板によって入
射前の偏向状態に戻る。これにより、入射光束が楕円偏
光している場合であっても、ＳＨＧ波の光量の調整が可
能となり、光軸の調整が容易になる。 （２２）前記回折格子は、１次元直線格子であることを
特徴とする上記(18)乃至(21)のいずれかの１に記載の光
軸調整装置。(15)に記載の光軸調整装置。

【００６９】回折格子で生成される回折光は、基本波を
中心に対称な２点となるため、回折格子の構成が簡単に
なる。 （２３）前記回折格子は、２次元直交直線格子であるこ
とを特徴とする上記(18)乃至(21)のいずれかの１に記載
の光軸調整装置。

【００７０】２次元直交直線格子によって、光束は２次
元アレイ状に回折される。このように回折光が２次元に
配列されるので光軸の調整が精密になる。 （２４）前記回折格子は、同心円状格子であることを特
徴とする上記(18)乃至(21)のいずれかの１に記載の光軸
調整装置。

【００７１】同心円状の回折格子によって、光束は輪帯
状に回折される。このように回折光が同心の輪帯状に回
折されるので光軸の調整が容易になる。 （２５）前記回折格子からの１次回折光を光軸に平行に
偏向するための偏向手段を前記回折格子の射出側に設け
たことを特徴とする上記(1) 乃至(24)のいずれかの１に
記載の光軸調整装置。

【００７２】偏向手段としては、マイクロプリズムアレ
イが形成された透明基板、マイクロプリズムアレイとオ
フアクシス型回折レンズが形成された透明基板が該当す
る。この構成により、回折格子によって生成された回折
光は偏向手段を経て光軸に平行な光束に変換されるの
で、調整対象の光学部品間の距離に依存しない光軸調整
が可能になる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
可視近赤外（≦〜１．５μm ）のハイパワーのレーザ光
を光源とする光学系のアライメントに関して、基本波に
対して透過型で回折機能を持つ透過型ＳＨＧ素子を用い
て発生させた可視のＳＨＧ波の±１次回折光が、光学部
品支持枠の指標上で光軸対称の位置を照射するように部
品支持枠の位置を調整することが可能となる。このた
め、不可視である基本波の位置を光学部品上で正確に認
識することが可能となり、不可視近赤外の光源であって
も正確に光学部品のアライメントを行うことが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光軸調整装置において、回折機能
付きＳＨＧ素子の一例を示す斜視図。

【図２】図１に示した回折機能付きＳＨＧ素子の断面
図。

【図３】回折機能付きＳＨＧ素子の別の構成を示す斜視
図。

【図４】回折機能付きＳＨＧ素子のさらに別の構成を示
す斜視図。

【図５】回折機能付きＳＨＧ素子に用いられる、可視回
折光用の薄形偏向素子であるマイクロプリズムアレイを
示す断面図。

【図６】回折機能付きＳＨＧ素子に用いられる、可視回
折光用の薄形偏向素子であるオフアクシス型集束性回折
レンズの断面図。

【図７】図５に示す構成を有する回折機能付きＳＨＧ素
子を用いて光軸調整を行う場合を示す斜視図。

【図８】図６に示す構成を有する回折機能付きＳＨＧ素
子を用いて光軸調整を行う場合を示す斜視図。

【図９】回折機能付きＳＨＧ素子を用いてアライメント
を行う例を示す斜視図であり、光軸高さ調整方法を説明
する斜視図。

【図１０】図９に示す構成の側面図。

【図１１】本発明に係る光軸調整装置において、回折機
能付きＳＨＧ素子を用いて光学部品のアライメント方法
の一例を示す斜視図（第１の手順）。

【図１２】本発明に係る光軸調整装置において、回折機
能付きＳＨＧ素子を用いて光学部品のアライメント方法
の一例を示す斜視図（第２の手順）。

【図１３】本発明に係る光軸調整装置において、回折機
能付きＳＨＧ素子を用いて光学部品のアライメント方法
の一例を示す斜視図（第３の手順）。

【図１４】本発明に係る光軸調整装置において、回折機
能付きＳＨＧ素子を用いて光学部品のアライメント方法
の一例を示す斜視図（第４の手順）。

【図１５】本発明に係る光軸調整装置において、回折機
能付きＳＨＧ素子を用いて光学部品のアライメント方法
の光軸方向の調整の方法を示す斜視図。

【符号の説明】

１０…温度調節素子、１１…一軸性のＳＨＧ結晶（第２
高調波発生素子）、１２…１次元直線回折格子（透過型
回折格子）、１３…赤外吸収フィルター、１４…近赤外
基本波、１５…ＳＨＧ波±１次可視回折光、４０，４１
…マイクロプリズムアレイ、４２…オフアクシス型集束
性回折レンズ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年４月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【本発明の概要】まず、本発明の原理について説明す
る。ＳＨＧが得られる非中心対称性の一軸性結晶を用い
て、９０度方向で温度同調によって基本波（偏光面が常
光線方向）とＳＨＧ波（異常光線方向）の屈折率を一致
させる第１種の位相整合条件（即ちｎ₀ （ω）＝ｎ
_e （２ω））を満たす配置をとるように結晶の方位と偏
光方向を選択すると、入射する不可視の近赤外光（λ≦
〜1.5 μm ）は温度調整素子で９０度温度同調位相整合
状態に調整してあるＳＨＧ素子によって、その一部が可
視光に変換される。さらに矩形断面形状を持つ透過型回
折格子の、回折格子上での進相部分と遅相部分の位相差
γがＳＨＧ波に対して例えばπとなるようにつくられて
いる場合には、回折格子に入射するＳＨＧ波はすべて回
折光となり（透過率η₀ ＝ｃｏｓ² （γ/2）において位
相差γ＝２πΔｎ・Ｔ／λ＝πならη₀ ＝０となり全て
回折光となる。Δｎ；進相部分と遅相部分の屈折率の
差、Ｔ；格子厚さ、λ；波長）、かつ回折格子上での位
相の進相部分と遅相部分の幅の比、即ちその矩形断面の
幅の比率を１対１に設計してやれば、波長によらず高い
回折効率で奇数次の回折光のみが現れる（回折光効率η
_q ＝［（2/π）ｓｉｎ（ｑπ/2）/ ｑ・ｓｉｎ（γ/
2）］² ，ｑ；回折次数ｑ＝±ｉ但しｉ＝１，２，…す
なわち次数偶数の時は上式よりη_±２ｉ＝０。一方、次
数が奇数ならば、η_±１はほぼ40.53 % ，η_±３はほぼ
4.50% ，η_±５はほぼ1.620%…）ことが回折理論より明
らかである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】次に、図１および図２に示す回折機能を有
するＳＨＧ素子の作用について説明する。温度調節素子
１０と一体化され温度調整することで９０度方向温度同
調によって第１種の位相整合条件（即ちｎ₀ （ω）＝ｎ
_e （２ω））を満たす配置をとるように切り出され、研
磨された一軸性ＳＨＧ結晶１１に対して、直線偏光の近
赤外基本波１４が孔開きの温度調節素子１０を通して入
射すると、基本波の偏光方向がＳＨＧ結晶１１の常光線
方向と一致するときに、基本波と同軸上に、偏光方向が
ＳＨＧ結晶１１の異常光線方向である可視のＳＨＧ波が
高い変換効率で発生する。このようにして発生したＳＨ
Ｇ波と基本波１４が、透明材料１２ｂ上に作製された矩
形断面形状で格子周期のデューティー比が１対１の１次
元直線回折格子１２ａに入射すると、各波長が感じる位
相差に従ってそれぞれ透過光と奇数次の回折光が発生す
る。この場合、例えば格子基板材料として、ＳＨＧ波を
発生させたＳＨＧ結晶と同じ結晶を選び、これに常光線
方向に平行にエッチングして、格子厚さがＳＨＧ波に対
してＴ＝λ/2Δｎ（即ち回折格子上での進相部分と遅相
部分の位相差γが、γ＝２πΔｎ・Ｔ／λ＝π）となる
ように回折格子を作製すると、ＳＨＧ波は全て回折光と
なる（透過率η₀ ＝ｃｏｓ² （γ/2）＝０，回折光効率
η_q ＝［（2/ｑπ）・ｓｉｎ（γ/2）］² ，ｑ＝±１，
±３，……；奇数次回折次数η_±１はほぼ40.53 % ，η
_±３はほぼ4.50% ，η_±５はほぼ1.620%…）。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】図３および図４において、入射する楕円偏
光は、楕円の主軸方向とＦまたはＳ軸が一致するように
回転させた1/4 波長板３０ａによって、一方の主軸方向
にπ/2のリタデーションが与えられることで直線偏光に
変換される。この直線偏光の方向（方位）とＳＨＧ結晶
の常光線とを一致させるために、図３に示すように、温
度調節素子と一体化したＳＨＧ結晶３１を回転させて最
適方位を取るように構成している。このようにすれば、
ＳＨＧ結晶３１へ入射する基本波の方位と透過後の基本
波の方位は自動的に一致するので、入射側の1/4 波長板
３０ａに対して９０度回転させた同じリタデーションを
持つ1/4 波長板３０ｂを射出側に挿入しておけば、入射
前の楕円偏光状態に戻すことができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】図９および図１０は、本発明の回折機能を
有するＳＨＧ素子を用いたアライメント方法のうち、光
軸高さ調整方法を説明する斜視図及び側面図である。レ
ーザビーム基準面（除振台等）６８には、近赤外レーザ
光源６０が設けられており、この射出側には、前述した
マイクロプリズムアレイを含む構成の回折機能を有する
ＳＨＧ素子のユニット６１、このユニット６１の射出部
分に配された赤外線フィルター６２、および光軸に沿っ
て一定間隔をおいて指標支持板６３，６３′が配されて
いる。この指標支持板６３，６３′には、光軸対称で格
子状の調整用の指標６４，６４′が形成されている。そ
して、近赤外レーザ光源６０からの近赤外基本波６５
は、ＳＨＧ素子のユニット６１を通過した後、ＳＨＧ透
過光６６及びこの透過光６６から所定の距離だけ離れ、
これと平行なＳＨＧ±１次回折光の偏向光６７となる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】偏向回転子を近赤外の基本波の入力側に設
けて入射偏光の方向を回転できるように構成すること
で、相対的な偏光方向を適当な量だけ回転して入射基本
波の偏光方向とＳＨＧ結晶の常光線方向の相対的角度を
調整することができ、ＳＨＧ波の出力を任意に調整する
ことができる。これにより、光軸調整に係る回折光の回
折方向を変えることなく回折光の光量を調整できるので
光軸調整が容易になる。（２０）前記回折格子の射出側
に第２の偏光回転素子を光軸の回りに回動可能に設けた
ことを特徴とする上記(18)又は(19)に記載の光軸調整装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸を調整するための光軸調整装置にお
   いて、 入射光束に対して第一種の位相整合条件を満たすべく配
   置された一軸性結晶からなる透過型の第２高調波発生素
   子と、 前記位相整合条件を満たすべく前記一軸性結晶の温度を
   調整するための温度調整手段と、 前記第２高調波発生素子を透過した光束を受けて前記第
   ２高調波発生素子からのＳＨＧ波の所定の光量を回折す
   るための透過型回折格子と、を有することを特徴とする
   光軸調整装置。