JPH07281228A - 光パラメトリック発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変換効率を上げる。 【構成】 本発明の光パラメトリック発振器は、その波
長が可変の励起光のパルスを出力する励起光源と、励起
光の照射により光パラメトリック発振し、信号光及びア
イドラー光を発する非線形媒質と、非線形媒質をはさむ
ように配置され、信号光、アイドラー光及び励起光に対
して共振器を構成する光学系と、必要な信号光若しくは
アイドラー光の波長と非線形媒質のもつ分散特性とに対
する相関に基づいて、励起光の波長及び励起光に対する
非線形媒質の位相整合条件を最適値に調整する制御手段
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光パラメトリック発振
器に係り、特に、高い変換効率を達成し、大きな発振出
力を得るのに好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、市販されているレーザの多くは、
特定の発振線でのレーザ発振がえれられる、即ち固定波
長のレーザである。このような様々な固定波長のレーザ
は、様々な分野で応用されているが、レーザ光が、通信
などに使われている電波のように自由に周波数が変えら
れるとすれば、さらに、レーザの応用面で大きな進展が
期待できる。このような期待をもとに、レーザ発振が確
認された初期の頃から波長可変なレーザが開発されてき
た。

【０００３】波長可変なレーザとしては、色素レーザ
や、非線形効果，誘導ラマン散乱を利用したものがあ
る。光パラメトリック発振器は、光パラメトリック効果
を利用したもので、非線形結晶に周波数ω_p の励起光
（ポンプ光）によって周波数ω_s のシグナル光（信号
光）及び周波数ω_i のアイドラ光のレーザ発振をうるも
のである（ω_p ＝ω_s ＋ω_i ）。このレーザは、連続波
長可変であり、ピコ秒のパルス動作においての有効性が
知られている。そして、例えば、「特開平０４−０６７
６９４」には、コンピュータコントロールによる全自動
波長可変レーザが示されている。

【０００４】従来の光パラメトリック発振器では、励起
光源の波長が固定されており、必要とする信号光、アイ
ドラー光の波長を決定すると、これらの条件から位相整
合条件が定まる。たとえ、励起光源の波長が可変でも、
励起光源の波長を固定した後に位相整合条件を定めてい
る。

【０００５】さらに、フェムト秒領域で光パラメトリッ
ク発振器を動作させるために、スペクトラ・フィジック
ス社のＯｐａｌという光パラメトリック発振器では、励
起光源として波長可変フェムト秒チタンサファイアレー
ザを用いてこのフェムト秒パルス繰り返し周波数と光パ
ラメトリック発振器の周波数を完全同期することで強制
モード同期を達成している。そのために、非常に高い精
度にて共振器長を制御しており、この制御のみでフェム
ト秒の動作をさせている。そして、より短い時間幅を達
成するために光パラメトリック発振器内部に分散補正用
にプリズムペアを挿入している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光パラメトリック発振
器をパルス動作させた場合、共振器内部を伝搬する信号
光とアイドラー光の時間幅がピコ秒以下であると、理想
的なオプティカル・パラメトリック増幅ができないとい
う問題がある。図１１はこれを模式的に示したものであ
り、ポンプ光Ｐ_P ，信号光Ｐ_S ，アイドラ光Ｐ_I が非線
形結晶１１０へ入射した場合、波長分散特性により非線
形結晶１１０からの信号光Ｐ_S ，アイドラ光Ｐ_I がポン
プ光Ｐ_P に対し時間τ₁ ，τ₂ だけ遅れて出力される様
子を示したものである。共振器を構成する材料の波長分
散特性により、異なる波長のポンプ光や信号光とアイド
ラー光のまでの群速度の違いが発生する。そのため、共
振器内部において、これらの光パルス間に位相のズレが
生じてしまうからである（通常、この現象をウォークオ
フと言う）。

【０００７】その影響を避ける為に、例えば、米国特許
第5017806 号では、結晶の厚みを薄くすることで、非線
形結晶中で生じる群遅延を抑え、光パルス間に位相のズ
レを小さくしている。しかし、非線形結晶では前述した
ように光パラメトリック効果でポンプ光や信号光を得て
いるため、ウォークオフは小さくなるかもしれないが、
変換効率の低下を招いてしまう。非線形結晶の厚みは、
ウォークオフを決定するのみでなく、変換効率を決定す
るのである。したがって、非線形結晶をむやみに薄く出
来ないという問題がある。

【０００８】また、非線形結晶を薄くし、変換効率を上
げようとすると、焦点距離の短いレンズなどを用いて励
起光を集光する必要がある。しかし、このようにする
と、位相整合条件から、異なる波長の信号光とアイドラ
ー光も交じり、単色の光を得ることもできなくなってし
まう、という問題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光パラメトリック発振器は、励起光の波長
を可変にする波長可変機構を含み、可変波長の励起光の
パルスを出力する励起光源と、励起光の照射により光パ
ラメトリック発振し、信号光及びアイドラー光を発する
非線形媒質と、非線形媒質が配置され、非線形媒質の位
相整合条件を調整する位相整合調整機構と、非線形媒質
をはさむように配置され、信号光、アイドラー光及び励
起光に対して共振器を構成する光学系と、必要な信号光
若しくはアイドラー光の波長と非線形媒質のもつ分散特
性とに対する相関に基づいて、波長可変機構及び位相整
合調整機構を同時に制御し、励起光の波長及び励起光に
対する非線形媒質の位相整合条件を調整する制御手段と
を有する。

【００１０】位相整合調整機構は、励起光の前記非線形
媒質への入射角、非線形媒質の温度或いは非線形媒質へ
の印加電圧のいずれか一つ以上を変化させることによっ
て位相整合条件を調整することを特徴としても良い。

【００１１】励起光源はレーザ発振器を含んで構成さ
れ、波長可変機構はレーザ発振器のレーザキャビティ内
に配置された複屈折フィルタを含んで構成され、波長可
変機構は、前記複屈折フィルタを回転させることによっ
て励起光の波長を可変にすることを特徴としても良い。

【００１２】波長可変機構は、複屈折フィルタを回転さ
せる第１の歯車機構を有し、位相整合調整機構は、励起
光の非線形媒質への入射角を変化させる第２の歯車機構
を有し、制御手段は、第１及び第２の歯車機構に噛み合
う第３の歯車機構を有し、この第３の歯車機構で複屈折
フィルタと非線形媒質とを同時に回転させることによっ
て励起光の波長及び位相整合条件を同時に調整すること
を特徴としても良い。

【００１３】

【作用】本発明の光パラメトリック発振器では、励起光
のパルスの照射により非線形媒質が光パラメトリック発
振し、信号光及びアイドラー光のパルスが発生する。こ
れらの光は、信号光、アイドラー光及び励起光に対して
共振器を構成する光学系によってレーザ発振する。ここ
で、必要な信号光若しくはアイドラー光の波長と非線形
媒質のもつ分散特性とに対する相関に基づいて、波長可
変機構及び位相整合調整機構が同時に制御される。その
ため、信号光、アイドラー光及び励起光が非線形媒質を
伝搬する時間の差が最小となるように最適値に調整さ
れ、また、励起光に対する非線形媒質の位相整合条件が
最適値に調整され得ることから、共振器内における信号
光、アイドラー光及び励起光のレーザパルスのタイミン
グを揃えることができ、また、非線形媒質を伝搬する励
起光の強度を高いものにし得る。そのため、必要な信号
光若しくはアイドラー光が発生する効率を高くしうる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の構成概念図を示したものである。

【００１５】この光パラメトリック発振器の励起光源１
３０には、チタンサファイアレーザといった波長が可変
のパルス光源が用いられ、励起光源１３０からの励起光
Ｐ_Pの光路上には、対向したミラーＭ１，Ｍ２による共
振器が配置されている。この共振器内には、励起光Ｐ_P
の照射によって光パラメトリック変換がなされ、信号光
Ｐ_S 及びアイドラー光Ｐ_I を発生する非線形光学結晶１
１０が配置されている。ミラーＭ１は、励起光源１３０
からの励起光Ｐ_P を透過するが非線形光学結晶１１０か
ら励起光源１３０への励起光Ｐ_P 、信号光Ｐ_S 及びアイ
ドラー光Ｐ_I を反射するようになっている。ミラーＭ２
は、非線形光学結晶１１０からの励起光Ｐ_P は全反射す
るが、信号光Ｐ_S 及びアイドラー光Ｐ_I を一部反射し一
部透過するようになっている。この共振器によって励起
光Ｐ_P 、信号光Ｐ_S 及びアイドラー光Ｐ_I を閉じ込め、
発振するようになっている。

【００１６】非線形光学結晶１１０としてはベータバリ
ウムボーレートなどを用いることができる。非線形光学
結晶１１０はステージ１１５上に乗せられており、この
ステージ１１５は、回転可能で、ヒータ及び非線形光学
結晶１１０への電圧を印加する電極が内蔵されており、
コンピュータ３１０からの制御信号によって、非線形光
学結晶１１０への励起光Ｐ_P の入射角をかえたり、或い
は、非線形光学結晶１１０を加熱して非線形光学結晶１
１０の温度を変えたり、非線形光学結晶１１０への印加
電圧を変えたりし得るようになっている。

【００１７】励起光源１３０とミラーＭ１との間にはハ
ーフミラーＭ５が配置され、励起光源１３０からの励起
光Ｐ_P の一部は、分光器４１０に入射するようになって
いる。分光器４１０は、励起光Ｐ_P の波長を検出し、そ
の波長に応じた検出信号をコンピュータ３１０に出力す
る。コンピュータ３１０は、検出信号から励起光Ｐ_Pの
波長が決定された波長であるかどうかを判定し、励起光
Ｐ_P の波長がその決定された波長になるように、励起光
源１３０に励起光Ｐ_P の波長を制御するための信号を出
力する。

【００１８】ミラーＭ２から共振器の外部に出た信号光
Ｐ_S 及びアイドラー光Ｐ_I の光路上には、信号光Ｐ
_S （或いはアイドラー光Ｐ_I ）の一部を反射するハーフ
ミラーＭ３，Ｍ４が配置されている。ハーフミラーＭ
３，Ｍ４でそれぞれ反射された信号光Ｐ_S （或いはアイ
ドラー光Ｐ_I ）は分光器４２０、パワーメータ４３０に
入射するようになっている。分光器４２０は信号光Ｐ_S
（或いはアイドラー光Ｐ_I ）の波長を検出し、その波長
に応じた検出信号をコンピュータ３１０に出力する。ま
た、パワーメータ４３０は、信号光Ｐ_S （或いはアイド
ラー光Ｐ_I ）の強度を検出し、その強度に応じた検出信
号をコンピュータ３１０に出力する。

【００１９】コンピュータ３１０は、必要な信号光Ｐ_S
の波長が外部から入力され、この与えられた信号光Ｐ_S
の波長をもとに、励起光Ｐ_P の波長を決定するととも
に、この決定された波長の励起光Ｐ_P に対する非線形光
学結晶１１０の位相整合条件を求め、ステージ１１５に
信号を送って非線形光学結晶１１０がこの位相整合条件
を満たすように制御する。そして、分光器４１０、分光
器４２０及びパワーメータ４３０それぞれからの検出信
号を入力し、装置の状態をモニタして制御信号を送って
最適な状態に制御する。

【００２０】図２は、装置の動作フローチャートを示し
たものである。

【００２１】まず、コンピュータ３１０に信号光Ｐ_S の
波長を入力すると、コンピュータ３１０は、入力された
信号光Ｐ_S の波長をもとに励起光Ｐ_P の波長及びこの波
長の励起光Ｐ_P に対する非線形光学結晶１１０の位相整
合条件を求める。コンピュータ３１０は、非線形光学結
晶１１０内部において励起光Ｐ_P 、信号光Ｐ_S 及びアイ
ドラー光Ｐ_I が伝搬する時間の差をほぼぞれになるよう
小さくするように励起光Ｐ_P の波長を決定する。励起光
Ｐ_P の波長は、非線形光学結晶１１０の群遅延特性から
得られる。

【００２２】図３は、非線形光学結晶１１０に厚さ１ｍ
ｍのベータバリウムボーレートを用いた場合において、
励起光Ｐ_P に対して信号光Ｐ_S 及びアイドラー光Ｐ_I の
非線形光学結晶１１０内の遅延時間の差が零になるよう
な励起光Ｐ_P 、信号光Ｐ_S 及びアイドラー光Ｐ_I の波長
の関係を示したものである。コンピュータ３１０にはこ
のような関係が予めインプットされており、この関係を
用いてコンピュータ３１０は信号光Ｐ_S の波長から励起
光Ｐ_P の波長をもとめる。図３の関係を用いる場合、必
要な信号光Ｐ_S の波長が１．５３μｍ程度であれば励起
光Ｐ_P の波長は７００ｎｍになる。また、必要な信号光
Ｐ_S の波長が１．８７μｍ程度であれば励起光Ｐ_P の波
長は９００ｎｍになる。チタンサファイアレーザの発振
波長が７００〜９００ｎｍであることから、コンピュー
タ３１０で決定された励起光Ｐ_Pの波長に励起光源１３
０の波長を調整することにより、必要な波長をもつ信号
光Ｐ_S （１．５３〜１．８７μｍ）が得られることにな
る。

【００２３】非線形光学結晶１１０の位相整合条件は励
起光Ｐ_P の波長によって変化するが、励起光Ｐ_P の波長
が決定されると、この波長の励起光Ｐ_P に対する非線形
光学結晶１１０の位相整合条件は定まる。即ち、位相整
合条件をみたす非線形光学結晶１１０への励起光Ｐ_P の
入射角は決定する。この励起光Ｐ_P の入射角は非線形光
学結晶１１０の温度や非線形光学結晶１１０への印加電
圧で異なるため、コンピュータ３１０にはこれらの温度
や電圧と励起光Ｐ_P の入射角との関係についても予めイ
ンプットされており、コンピュータ３１０は非線形光学
結晶１１０の温度や非線形光学結晶１１０への印加電圧
についても位相整合条件をみたすように制御する。

【００２４】非線形光学結晶１１０のパラメトリック発
振で得られた信号光Ｐ_S （或いはアイドラー光Ｐ_I ）
は、分光器４２０によってその波長が計測され、パワー
メータ４３０によってその強度が計測され、コンピュー
タ３１０でモニタされる。そして、信号光Ｐ_S が必要な
波長精度の必要な強度になるように、コンピュータ３１
０は、上記計測値を設定値と比較をしフィードバックし
て微小な補正をする。そして、非線形光学結晶１１０が
位相整合条件を満たすように発振器全体の微調をした
後、設定を終了する。こうして最終的に設定した発振波
長を得る。

【００２５】この様に、必要な信号光Ｐ_S の波長から、
遅延時間の差が零になるように励起光Ｐ_P の波長を決定
すると同時にこの波長の励起光Ｐ_P に対する非線形光学
結晶１１０の位相整合条件を満たすように非線形光学結
晶１１０の状態を設定することにより、群速度整合条件
及び位相整合条件が同時に満たされ、共振器内における
信号光Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_I 及び励起光Ｐ_P のレーザ
パルスのタイミングを揃えることができ、また、非線形
媒質を伝搬する励起光の強度を高いものにし得る。その
ため、必要な信号光Ｐ_S 若しくはアイドラー光Ｐ_I の発
生効率を高くしうることが可能になる。

【００２６】図４は、これを模式的に示したものであ
り、共振器の定常的な状態を模式的に示したものと考え
得る。この図に示す状態では、群速度整合条件及び位相
整合条件が同時に満たされ、共振器１１９内では信号光
Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_I 及び励起光Ｐ_P の間で群遅延の
ないように、非線形光学結晶１１０の角度などの位相整
合条件や、信号光Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_I 及び励起光Ｐ
_P の波長は制限されている。これらの光に群遅延がない
ことから、信号光Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_I 及び励起光Ｐ
_P は同時に非線形光学結晶１１０から出てミラーＭ１，
Ｍ２で反射した後に同時に非線形光学結晶１１０に戻っ
てくる。また、同時に位相整合条件が満たされているこ
とから非線形光学結晶１１０から出る励起光Ｐ_P はもっ
とも強度が大きいものになる。そのため、信号光Ｐ_S 若
しくはアイドラー光Ｐ_I の発生効率を高くしうることが
可能になる。

【００２７】図５は、共振器内部において１周回の間に
生じる励起光Ｐ_P のパルスに対する信号光Ｐ_S 、アイド
ラー光Ｐ_I のパルスの遅延時間をシュミレーションした
結果を示したものである。非線形光学結晶１１０として
ベータバリウムボーレートを用い、励起光Ｐ_P の波長を
６００ｎｍとしている。また、励起光Ｐ_P は異常屈折に
対して位相整合角で入射し、信号光Ｐ_S 、アイドラー光
Ｐ_I は常屈折率軸方向の偏向特性を持つものとしてい
る。

【００２８】通常、光学結晶は、光の波長によって伝搬
速度が異なるという、分散特性を持つのであるが、図５
から明らかなように、信号光Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_I の
波長が１．１μｍ程度であると、励起光Ｐ_P に対する信
号光Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_Iの群遅延はゼロになる。即
ち、６００ｎｍの波長の励起光Ｐ_P に対して１．１μｍ
程度の信号光Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_I は、群速度が等し
くなり、結晶中を同時に伝搬することになる。本発明
は、このような波長でオプティカルパラメトリック発振
器を選択的に発振させることにより、ウォークオフのな
い変換効率の高いオプティカルパラメトリック発振を達
成している。

【００２９】このウォークオフのない動作は、励起光Ｐ
_P の波長と非線形光学結晶１１０の整合角や非線形光学
結晶１１０の温度などのパラメータによって決定される
が、必要な信号光Ｐ_S に対応した励起光Ｐ_P の波長とそ
の波長における非線形光学結晶１１０の位相整合条件は
計算により求めることができる。また、ウォークオフの
ない動作によって非線形光学結晶１１０の厚みは特に関
係しなくなる（但し、結晶が厚くなると波長分散に基づ
くパルス幅の広がりの影響が出る恐れがあるので、あま
り厚くしない方が調整しやすくなる可能性はある）。現
実的には、結晶の不均一性なども考慮する必要があるの
で適当な厚さにして用いるのが望ましいものと考えられ
る。図３は、上述の観点から、ウォークオフのない動作
になるような必要な信号光Ｐ_S 或いはアイドラー光Ｐ_I
の波長とこれらを発生させるための励起光Ｐ_P の波長と
の関係を求めたものである。図３のような群速度の整合
のとれた関係を予めコンピュータにインプットしておく
ことにより、ウォークオフのない変換効率の高いオプテ
ィカルパラメトリック発振を達成しているのである。

【００３０】この様に、本発明では、パルス動作オプテ
ィカルパラメトリック発振器において共振器内部の分散
特性があったとしても、群速度の整合及び位相整合が採
られることにより、励起光Ｐ_P 、信号光Ｐ_S 、アイドラ
ー光Ｐ_I の間に群遅延がない共振器を提供できる。その
ため、非線形光学結晶の厚みを大きくすることができる
ので、変換効率の高いオプティカルパラメトリック発振
器を提供できる。

【００３１】図６は、より詳細な構成を示したものであ
る。なお、以下においては、先に述べたものと同一また
は同等のものについてはその説明を簡略化し若しくは省
略するものとする。

【００３２】この光パラメトリック発振器は、励起光源
１３０からの励起光Ｐ_P の光路上にミラーＭ１，Ｍ２に
よる共振器が配置され、この共振器内に非線形光学結晶
１１０が配置されている。非線形光学結晶１１０はステ
ージ１１５上に乗せられ、非線形光学結晶１１０への励
起光Ｐ_P の入射角をかえたり、或いは、非線形光学結晶
１１０を加熱して非線形光学結晶１１０の温度を変えた
り、非線形光学結晶１１０への印加電圧を変えたりし得
るようになっている。そして、励起光源１３０とミラー
Ｍ１との間にはハーフミラーＭ５が配置され、分光器４
１０で励起光Ｐ_P の波長を検出するようになっている。
また、ミラーＭ２から共振器の外部に出た信号光Ｐ_S 及
びアイドラー光Ｐ_I の光路上にハーフミラーＭ３，Ｍ４
が配置され、分光器４２０及びパワーメータ４３０で信
号光Ｐ_S （或いはアイドラー光Ｐ_I ）の波長及び強度を
検出するようになっている。ここまでは前述の実施例と
同様である。

【００３３】励起光源１３０には、チタンサファイアレ
ーザといった波長が可変のパルス光源が用いられるが、
励起光Ｐ_P の光路上には回転可能な複屈折フィルタ１３
２が設けられていて、その回転角に応じて励起光Ｐ_P の
波長が変化するようになっている。コンピュータ３１０
は、必要な信号光Ｐ_S の波長が外部から入力され、この
与えられた信号光Ｐ_S の波長をもとに、励起光Ｐ_P の波
長を決定するとともに、この決定された波長の励起光Ｐ
_P に対する非線形光学結晶１１０の位相整合条件を求め
る。この点に付いては上記実施例と同様であるが、コン
ピュータ３１０は励起光Ｐ_P の波長及び位相整合条件に
応じた信号を制御装置３９０に出力するようになってい
る。

【００３４】制御装置３９０は、コンピュータ３１０か
らの信号により複屈折フィルタ１３２の角度と、非線形
光学結晶１１０への励起光Ｐ_P の入射角，非線形光学結
晶１１０の温度，印加電圧を同時に変化させ、これらを
制御する。即ち、制御装置３９０は、コンピュータ３１
０からの信号に応じて励起光Ｐ_P の波長と非線形光学結
晶１１０の位相整合条件とを同時に変化させて制御する
ものである。

【００３５】図７は、制御装置３９０が、複屈折フィル
タ１３２の角度と非線形光学結晶１１０への励起光Ｐ_P
の入射角とを同時に制御するような場合の構成例を示し
たものである。複屈折フィルタ１３２には、これを回転
させるためのギア３９３が設けられ、また、非線形光学
結晶１１０のステージ１１５にもこれを回転させるため
のギアが設けられている。これらのギアは制御装置３９
０内にあるギア３９４と噛み合わされており、ギア３９
３とステージ１１５のギアは、図３に示した関係を満た
すように、初期設定位置及びギア比が決められている。
そして、ギア３９４が回転すると、複屈折フィルタ１３
２及びステージ１１５が回転し、図３に示した関係を満
たすように励起光Ｐ_P の波長が変化し、同時に位相整合
条件を満たすように非線形光学結晶１１０への励起光Ｐ
_P の入射角が変化する。このようにして、制御装置３９
０は、コンピュータ３１０からの信号に応じて励起光Ｐ
_Pの波長と非線形光学結晶１１０の位相整合条件とを同
時に変化させて制御する。

【００３６】図８は、装置の動作フローチャートを示し
たものである。

【００３７】まず、コンピュータ３１０に信号光Ｐ_S の
波長を入力すると、コンピュータ３１０は、同時に入力
された信号光Ｐ_S の波長をもとに励起光Ｐ_P の波長及び
この波長の励起光Ｐ_P に対する非線形光学結晶１１０の
位相整合条件を求め、それらに応じた信号を制御装置３
９０に出力する。制御装置３９０は、それに応じて動作
を開始し、ギア３９４を回転させて複屈折フィルタ１３
２の角度と非線形光学結晶１１０の角度とを同時に動か
すなど非線形光学結晶１１０の温度，印加電圧を変化さ
せ、非線形光学結晶１１０が位相整合条件を満たす状態
に制御する。

【００３８】上述の機構により、励起光Ｐ_P の波長と非
線形光学結晶１１０の位相整合条件とが同時に変化し、
分光器４２０によってその波長が計測され、パワーメー
タ４３０によってその強度が計測され、制御装置３９０
にモニタされる。そして、制御装置３９０は、信号光Ｐ
_S が必要な波長精度の必要な強度になるように、上記計
測値を設定値と比較をしフィードバックして微小な補正
をする。そして、制御装置３９０は、非線形光学結晶１
１０が位相整合条件を満たすように発振器全体の微調を
した後、設定を終了する。こうして最終的に設定した発
振波長を得る。

【００３９】この様にして、同時に励起光Ｐ_P の波長と
非線形光学結晶１１０の位相整合条件とを制御すること
により、迅速に必要な信号光Ｐ_S 若しくはアイドラー光
Ｐ_Iの発生効率を高して得ることが可能になる。

【００４０】図９は、制御装置３９０が、複屈折フィル
タ１３２の角度と非線形光学結晶１１０への励起光Ｐ_P
の入射角とを同時に制御するような場合の他の構成例を
示したものである。図７のギア３９４に代えて、ギア３
９３の駆動をギア３９７を介してモータ３９２で行い、
ステージ１１５のギアの駆動をギア３９６を介してモー
タ３９５で行うようにしたものである。モータ３９２，
３９５は制御装置３９０の制御回路３９１に応じて同期
して動作するようになっており、これらには例えばステ
ップモータなどを用い得る。そして、モータ３９２，３
９５の回転速度やギア比は群速度と位相整合条件を満た
すように設定されている。これによって、上記実施例と
同様に動作をする。

【００４１】図１０は、制御装置３９０が、複屈折フィ
ルタ１３２の角度と非線形光学結晶１１０の温度（又は
印加電圧）とを同時に制御するような場合の他の構成例
を示したものである。図９のステージ１１５の駆動系に
代えて、ステージ１１５に設けられたヒータで非線形光
学結晶１１０を加熱するようになっている。モータ３９
２による複屈折フィルタ１３２の駆動とヒータによる非
線形光学結晶１１０の加熱は制御装置３９０の制御回路
３９１によって同時にするようになっている。励起光源
１３０の波長は、制御回路３９１からモータ３９２への
モータ制御信号によって制御され、非線形光学結晶１１
０の温度は、ステージ１１５のヒータへの駆動電流によ
って制御され、これらは同期して制御される。これによ
って、上記実施例と同様に群速度と位相整合条件を満た
すように動作をする。

【００４２】非線形光学結晶１１０の印加電圧を制御す
る場合は、ステージ１１５のヒータにかえて非線形光学
結晶１１０に電極を設け、この電極に印加する電圧を変
化させることによって同様に行われる。

【００４３】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、必要な信号
光若しくはアイドラー光の波長と非線形媒質のもつ分散
特性とに対する相関に基づいて、励起光の波長及び励起
光に対する非線形媒質の位相整合条件を同時に最適値に
調整することから、励起光の強度を上げつつ、信号光若
しくはアイドラー光のレーザパルスのタイミングを揃え
ることができる。そのため、非線形媒質内部で発生した
信号光若しくはアイドラー光或いは励起光の光子が同時
に非線形媒質内部に戻るので、非線形媒質内部で信号光
若しくはアイドラー光が発生する効率を高くしうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成概念図。

【図２】図１の装置の動作を示す図。

【図３】励起光Ｐ_P に対して信号光Ｐ_S 及びアイドラー
光Ｐ_I の非線形光学結晶１１０内の遅延時間の差が零に
なるような励起光Ｐ_P 、信号光Ｐ_S 及びアイドラー光Ｐ
_I の波長の関係を示した図。

【図４】図１の装置の動作を模式的に示した図。

【図５】信号光Ｐ_S 、アイドラー光Ｐ_I のパルスの遅延
時間をシュミレーションした結果を示した図。

【図６】より詳細な実施例の構成図。

【図７】制御装置の構成例を示した図。

【図８】図６の装置の動作を示す図。

【図９】制御装置の変形例を示した図。

【図１０】制御装置の変形例を示した図。

【図１１】ウォークオフを示した図。

【符号の説明】 １１０…非線形結晶、１１５…ステージ、１１９…共振
器、１３０…励起光源、１３２…フィルタ、３１０…コ
ンピュータ、３９０…制御装置、３９１…制御回路、３
９３，３９４，３９６，３９７…ギア、３９２，３９５
…モータ、Ｍ１〜Ｍ５…ミラー。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光の波長を可変にする波長可変機構
   を含み、可変波長の励起光のパルスを出力する励起光源
   と、 前記励起光の照射により光パラメトリック変換し、信号
   光及びアイドラー光を発する非線形媒質と、 前記非線形媒質が配置され、前記非線形媒質の位相整合
   条件を調整する位相整合調整機構と、 前記非線形媒質をはさむように配置され、前記信号光、
   前記アイドラー光及び前記励起光に対して共振器を構成
   する光学系と、 必要な前記信号光若しくは前記アイドラー光の波長と前
   記非線形媒質のもつ分散特性とに対する相関に基づい
   て、前記波長可変機構及び前記位相整合調整機構を同時
   に制御し、前記励起光の波長及び前記励起光に対する前
   記非線形媒質の位相整合条件を調整する制御手段とを有
   する光パラメトリック発振器。
2. 【請求項２】 前記位相整合調整機構は、前記励起光の
   前記非線形媒質への入射角、前記非線形媒質の温度或い
   は前記非線形媒質への印加電圧のいずれか一つ以上を変
   化させることによって前記位相整合条件を調整すること
   を特徴とする請求項１記載の光パラメトリック発振器。
3. 【請求項３】 前記励起光源はレーザ発振器を含んで構
   成され、 前記波長可変機構は前記レーザ発振器のレーザキャビテ
   ィ内に配置された複屈折フィルタを含んで構成され、 前記波長可変機構は、前記複屈折フィルタを回転させる
   ことによって前記励起光の波長を可変にすることを特徴
   とする請求項１記載の光パラメトリック発振器。
4. 【請求項４】 前記波長可変機構は、前記複屈折フィル
   タを回転させる第１の歯車機構を有し、 前記位相整合調整機構は、前記励起光の前記非線形媒質
   への入射角を変化させる第２の歯車機構を有し、 前記制御手段は、前記第１及び第２の歯車機構に噛み合
   う第３の歯車機構を有し、この第３の歯車機構で前記複
   屈折フィルタと前記非線形媒質とを同時に回転させるこ
   とによって前記励起光の波長及び前記位相整合条件を同
   時に調整することを特徴とする請求項３記載の光パラメ
   トリック発振器。