JPH07311396A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
- Publication number
- JPH07311396A JPH07311396A JP6125892A JP12589294A JPH07311396A JP H07311396 A JPH07311396 A JP H07311396A JP 6125892 A JP6125892 A JP 6125892A JP 12589294 A JP12589294 A JP 12589294A JP H07311396 A JPH07311396 A JP H07311396A
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- JP
- Japan
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- wavelength
- light
- laser
- converted
- wavelength conversion
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光軸に垂直な二平面で大きく異なる位相整合
許容角を有する非線形光学結晶を用いた高調波変換にお
いて、高効率で低発散角な変換光を得る。 【構成】 球面レンズ２と円筒面レンズ３とにより光軸
に垂直な二平面で非線形光学結晶５の位相整合許容角の
狭い平面上は平行光で、位相整合許容角の広い平面上は
集光するように非線形光学結晶５に入射して波長変換を
行う。さらに変換光と無変換光とを非線形光学結晶５に
戻し入れる円筒面反射鏡６を配設し、上記同様の光路で
再度波長変換を行う。この結果、非線形光学結晶５中の
全域において往復して変換光を得ることができる。偏光
子４により変換光のみ取り出した後に円筒面レンズ７に
より発散光となる方向について平行光にすることによ
り、低発散角で真円のビーム形状を有する変換光を得る
ことができる。
許容角を有する非線形光学結晶を用いた高調波変換にお
いて、高効率で低発散角な変換光を得る。 【構成】 球面レンズ２と円筒面レンズ３とにより光軸
に垂直な二平面で非線形光学結晶５の位相整合許容角の
狭い平面上は平行光で、位相整合許容角の広い平面上は
集光するように非線形光学結晶５に入射して波長変換を
行う。さらに変換光と無変換光とを非線形光学結晶５に
戻し入れる円筒面反射鏡６を配設し、上記同様の光路で
再度波長変換を行う。この結果、非線形光学結晶５中の
全域において往復して変換光を得ることができる。偏光
子４により変換光のみ取り出した後に円筒面レンズ７に
より発散光となる方向について平行光にすることによ
り、低発散角で真円のビーム形状を有する変換光を得る
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高調波変換を行い、例
えば紫外域のレーザ光を高効率でかつ低発散角で出力さ
せるレーザ装置に関するものである。
えば紫外域のレーザ光を高効率でかつ低発散角で出力さ
せるレーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３および図４は、従来のレーザ装置の
構成を示す図であり、図３は横から見た概略構成図，図
４は上から見た概略構成図である。これらの図に示され
るレーザ装置は、例えば連続励起で音響光学Ｑスイッチ
を用いたＮｄ：ＹＡＧレーザで第二高調波に相当する５
３２ｎｍを発生させる第二高調波発生装置１１を使用し
て第四高調波に相当する２６６ｎｍのレーザ光を出力さ
せている。
構成を示す図であり、図３は横から見た概略構成図，図
４は上から見た概略構成図である。これらの図に示され
るレーザ装置は、例えば連続励起で音響光学Ｑスイッチ
を用いたＮｄ：ＹＡＧレーザで第二高調波に相当する５
３２ｎｍを発生させる第二高調波発生装置１１を使用し
て第四高調波に相当する２６６ｎｍのレーザ光を出力さ
せている。
【０００３】このようなレーザ装置では、高繰り返し
（数ＫＨｚ〜数１０ＫＨｚ）のパルス列の第二高調波
（ＳＨ光）を用いているが、ＳＨ光の尖頭出力は数１０
ＫＷ程度であるため、図３，図４に示されるようにＳＨ
光を球面レンズ１２により波長変換用結晶１３に集光
し、この波長変換用結晶１３中でのレーザ光強度を高め
ることにより、変換効率を上げて第四高調波（ＦＨ光）
を発生させている。出力光は反射鏡１４によりＦＨ光と
ＳＨ光とが分離される。
（数ＫＨｚ〜数１０ＫＨｚ）のパルス列の第二高調波
（ＳＨ光）を用いているが、ＳＨ光の尖頭出力は数１０
ＫＷ程度であるため、図３，図４に示されるようにＳＨ
光を球面レンズ１２により波長変換用結晶１３に集光
し、この波長変換用結晶１３中でのレーザ光強度を高め
ることにより、変換効率を上げて第四高調波（ＦＨ光）
を発生させている。出力光は反射鏡１４によりＦＨ光と
ＳＨ光とが分離される。
【０００４】しかし、最近、紫外域のＦＨ光発生に変換
効率，温度的安定性，紫外域の高透過率が得られるなど
の理由からよく利用されているβ−ＢＢＯ結晶は、ＳＨ
光の偏光方向と垂直な平面（Ｓ平面）の位相整合許容角
が集光角より小さいため、集光位置付近において平行光
となる僅かな領域ＡでしかＦＨ光に変換しない。また、
ＳＨ光の偏光方向と平行な平面（Ｐ平面）の位相整合許
容角は、比較的大きく、結晶１３中の大きな領域Ｂで効
率良く変換するため、ＦＨ光の発散角はＳ平面上とＰ平
面上とで大きく異なる。
効率，温度的安定性，紫外域の高透過率が得られるなど
の理由からよく利用されているβ−ＢＢＯ結晶は、ＳＨ
光の偏光方向と垂直な平面（Ｓ平面）の位相整合許容角
が集光角より小さいため、集光位置付近において平行光
となる僅かな領域ＡでしかＦＨ光に変換しない。また、
ＳＨ光の偏光方向と平行な平面（Ｐ平面）の位相整合許
容角は、比較的大きく、結晶１３中の大きな領域Ｂで効
率良く変換するため、ＦＨ光の発散角はＳ平面上とＰ平
面上とで大きく異なる。
【０００５】なお、例えば特開平２−１５６６９０号公
報に開示されているレーザ装置は、その実施例の中で
は、ＦＨ光発生の効率化について記述されているが、Ｆ
Ｈ光の発散角の補正の構造については触れられていな
い。
報に開示されているレーザ装置は、その実施例の中で
は、ＦＨ光発生の効率化について記述されているが、Ｆ
Ｈ光の発散角の補正の構造については触れられていな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されるレーザ装置では、変換効率が低く抑えら
れており、発生するＦＨ光発散角が二平面上で大きく異
なり、低発散角で高出力なＦＨ光の発生に限界があっ
た。また、このように光軸に垂直な二平面で大きく異な
る位相整合許容角を有するβ−ＢＢＯのような非線形光
学結晶によるＦＨ光発生の場合、球面レンズにより結晶
中に集光するだけの波長変換では、更なる効率の増加が
難しく、また、出射するＦＨ光が楕円状のビーム形状を
有するという点に問題があった。
うに構成されるレーザ装置では、変換効率が低く抑えら
れており、発生するＦＨ光発散角が二平面上で大きく異
なり、低発散角で高出力なＦＨ光の発生に限界があっ
た。また、このように光軸に垂直な二平面で大きく異な
る位相整合許容角を有するβ−ＢＢＯのような非線形光
学結晶によるＦＨ光発生の場合、球面レンズにより結晶
中に集光するだけの波長変換では、更なる効率の増加が
難しく、また、出射するＦＨ光が楕円状のビーム形状を
有するという点に問題があった。
【０００７】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、非
線形光学結晶中の十分な領域で波長変換を行い、効率の
増加を図るとととに出力光の発散角を補正して低発散角
で高出力の紫外光を出力するレーザ装置を提供すること
にある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、非
線形光学結晶中の十分な領域で波長変換を行い、効率の
増加を図るとととに出力光の発散角を補正して低発散角
で高出力の紫外光を出力するレーザ装置を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明によるレーザ装置は、高調波発生装置か
ら出力された直線偏光を有する第１の波長のレーザ光を
集光する球面レンズと、レーザ光の偏光方向と平行に配
設され偏光方向と垂直な方向に対してのみ平行光にする
第１の円筒面レンズと、この第１の円筒面レンズより出
射されるレーザ光を第２の波長に変換が可能でレーザ光
軸に対し垂直な二平面に対し異なる位相整合許容角を有
する波長変換素子と、この波長変換素子にて変換されな
かった第１の波長と変換された第２の波長のレーザ光を
反射する第１の円筒面レンズと垂直な方向に配設された
円筒面鏡と、第１の波長に対して全透過となり第２の波
長に対して全反射となる偏光子と、この偏光子により反
射された第２の波長のレーザ光の光軸に垂直な二方向の
うち発散する一方向を平行光にする第２の円筒面レンズ
とを有して構成されている。
るために本発明によるレーザ装置は、高調波発生装置か
ら出力された直線偏光を有する第１の波長のレーザ光を
集光する球面レンズと、レーザ光の偏光方向と平行に配
設され偏光方向と垂直な方向に対してのみ平行光にする
第１の円筒面レンズと、この第１の円筒面レンズより出
射されるレーザ光を第２の波長に変換が可能でレーザ光
軸に対し垂直な二平面に対し異なる位相整合許容角を有
する波長変換素子と、この波長変換素子にて変換されな
かった第１の波長と変換された第２の波長のレーザ光を
反射する第１の円筒面レンズと垂直な方向に配設された
円筒面鏡と、第１の波長に対して全透過となり第２の波
長に対して全反射となる偏光子と、この偏光子により反
射された第２の波長のレーザ光の光軸に垂直な二方向の
うち発散する一方向を平行光にする第２の円筒面レンズ
とを有して構成されている。
【０００９】
【作用】本発明においては、第１の波長のレーザ光が波
長変換素子を通過する大部分の領域で往復して高効率に
波長変換を行うことができ、さらに変換された第２の波
長のレーザ光は低発散角で、かつ真円のビーム形状で得
られる。
長変換素子を通過する大部分の領域で往復して高効率に
波長変換を行うことができ、さらに変換された第２の波
長のレーザ光は低発散角で、かつ真円のビーム形状で得
られる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。図１および図２は、本発明によるレーザ装置
の構成を示す図であり、図１は横から見た概略図，図２
は上から見た概略図である。これらの図において、連続
励起で音響光学Ｑスイッチの固体レーザ発振器を用いた
第二高調波発生装置１により、ＴＥＭOOモードのＳＨ光
が発生されている。このＳＨ光は図示される直線偏光を
有している。以下、この偏光と平行な平面をＰ平面と
し、垂直な平面をＳ平面とする。このＳＨ光は、球面レ
ンズ２により集光され、Ｐ平面上は、波長変換素子とし
ての第四高調波発生用非線形光学結晶５の中心付近に焦
点を結ぶ。この非線形光学結晶５は例えばβ−ＢＢＯで
あり、Ｓ平面の位相整合許容角が０．２７ｍｒａｄ・ｃ
ｍと極めて小さく、Ｐ平面の位相整合許容角は比較的大
きい。
説明する。図１および図２は、本発明によるレーザ装置
の構成を示す図であり、図１は横から見た概略図，図２
は上から見た概略図である。これらの図において、連続
励起で音響光学Ｑスイッチの固体レーザ発振器を用いた
第二高調波発生装置１により、ＴＥＭOOモードのＳＨ光
が発生されている。このＳＨ光は図示される直線偏光を
有している。以下、この偏光と平行な平面をＰ平面と
し、垂直な平面をＳ平面とする。このＳＨ光は、球面レ
ンズ２により集光され、Ｐ平面上は、波長変換素子とし
ての第四高調波発生用非線形光学結晶５の中心付近に焦
点を結ぶ。この非線形光学結晶５は例えばβ−ＢＢＯで
あり、Ｓ平面の位相整合許容角が０．２７ｍｒａｄ・ｃ
ｍと極めて小さく、Ｐ平面の位相整合許容角は比較的大
きい。
【００１１】一方、Ｓ平面上は、円筒面レンズ３により
平行光に補正される。このとき、球面レンズ２と円筒面
レンズ３との焦点距離の関係は、平行光のビーム径にお
ける回折限界の発散角が非線形光学結晶５のＳ平面の位
相整合許容角と同じになるようにする。すなわち、位相
整合許容角の大きなＰ平面上では非線形光学結晶５中で
集光しながら領域Ｄで波長変換を行い、位相整合許容角
の小さなＳ平面上では、ビーム径を最小限に保ち広い領
域Ｃで波長変換を行う。非線形光学結晶５で発生したＦ
Ｈ光および変換されなかったＳＨ光は、円筒面反射鏡６
により反射されて再度非線形光学結晶５を通過する。こ
の反射鏡６の曲率はＰ平面のみ非線形光学結晶５で集光
するものとする。このため、一度目の波長変換とほぼ同
じ条件でＦＨ光が発生する。ここで第二高調波発生装置
１によるレーザ光のＱスイッチパルス幅が数１０ｎｓで
あるため、一度目と二度目の波長変換で発生したＦＨ光
の時間差が数ｎｓであることを考慮するとパルスが重畳
することになり約２倍の尖頭出力となる。
平行光に補正される。このとき、球面レンズ２と円筒面
レンズ３との焦点距離の関係は、平行光のビーム径にお
ける回折限界の発散角が非線形光学結晶５のＳ平面の位
相整合許容角と同じになるようにする。すなわち、位相
整合許容角の大きなＰ平面上では非線形光学結晶５中で
集光しながら領域Ｄで波長変換を行い、位相整合許容角
の小さなＳ平面上では、ビーム径を最小限に保ち広い領
域Ｃで波長変換を行う。非線形光学結晶５で発生したＦ
Ｈ光および変換されなかったＳＨ光は、円筒面反射鏡６
により反射されて再度非線形光学結晶５を通過する。こ
の反射鏡６の曲率はＰ平面のみ非線形光学結晶５で集光
するものとする。このため、一度目の波長変換とほぼ同
じ条件でＦＨ光が発生する。ここで第二高調波発生装置
１によるレーザ光のＱスイッチパルス幅が数１０ｎｓで
あるため、一度目と二度目の波長変換で発生したＦＨ光
の時間差が数ｎｓであることを考慮するとパルスが重畳
することになり約２倍の尖頭出力となる。
【００１２】ＳＨ光とＦＨ光の偏光方向が互いに垂直と
なることから、偏光子４によりＦＨ光は分離される。こ
のＦＨ光は、Ｐ平面上が発散光となっているが、Ｓ平面
上、Ｐ平面上のビーム径が一致する点にＰ平面上の発散
角を補正する曲率を有する円筒面レンズ７を配設するこ
とにより、真円かつ低発散角の出射光とすることができ
る。
なることから、偏光子４によりＦＨ光は分離される。こ
のＦＨ光は、Ｐ平面上が発散光となっているが、Ｓ平面
上、Ｐ平面上のビーム径が一致する点にＰ平面上の発散
角を補正する曲率を有する円筒面レンズ７を配設するこ
とにより、真円かつ低発散角の出射光とすることができ
る。
【００１３】なお、前述した実施例では、波長変換素子
として非線形光学結晶を用いた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、パルス励
起レーザや色素レーザなどの他のレーザ媒質を用いた高
調波発生装置においても適用できる。
として非線形光学結晶を用いた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、パルス励
起レーザや色素レーザなどの他のレーザ媒質を用いた高
調波発生装置においても適用できる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
相整合許容角が光軸に垂直な二平面で異なる波長変換素
子を用いた高調波変換において、高効率の波長変換がで
き、かつ低発散角の高調波光が得られるという極めて優
れた効果を有する。
相整合許容角が光軸に垂直な二平面で異なる波長変換素
子を用いた高調波変換において、高効率の波長変換がで
き、かつ低発散角の高調波光が得られるという極めて優
れた効果を有する。
【図１】 本発明によるレーザ装置の一実施例による構
成を示す横から見た概略図である。
成を示す横から見た概略図である。
【図２】 図１に示したレーザ装置を上から見た概略図
である。
である。
【図３】 従来のレーザ装置の構成を示す横から見た概
略図である。
略図である。
【図４】 図３に示したレーザ装置を上から見た概略図
である。
である。
１…第二高調波発生装置、２…球面レンズ、３…円筒面
レンズ、４…偏光子、５…非線形光学結晶、６…円筒面
反射鏡、７…円筒面レンズ。
レンズ、４…偏光子、５…非線形光学結晶、６…円筒面
反射鏡、７…円筒面レンズ。
Claims (2)
- 【請求項１】 高調波発生装置から出力された直線偏光
を有する第１の波長のレーザ光を集光する球面レンズ
と、 前記レーザ光の偏光方向と平行に配設され偏光方向と垂
直な方向に対してのみ前記レーザ光を平行光にする第１
の円筒面レンズと、 前記第１の円筒面レンズより出射されるレーザ光を第２
の波長に変換が可能でレーザ光軸に垂直な二平面に対し
て異なる位相整合許容角を有する波長変換素子と、 前記波長変換素子にて変換されなかった第１の波長と変
換された第２の波長のレーザ光とを反射する前記第１の
円筒面レンズと垂直な方向に配設された円筒面鏡と、 前記第１の波長に対して全透過となり第２の波長に対し
て全反射となる偏光子と、 前記偏光子により反射された第２の波長のレーザ光の光
軸に垂直な二平面のうち発散する一平面について平行光
にする第２の円筒面レンズと、を具備したことを特徴と
するレーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記円筒面反射鏡は
曲率の調整可能な反射鏡としたことを特徴とするレーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125892A JPH07311396A (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6125892A JPH07311396A (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311396A true JPH07311396A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14921505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6125892A Pending JPH07311396A (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07311396A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172800B1 (en) | 1997-07-16 | 2001-01-09 | Nec Corporation | Laser wavelength conversion method and device |
| CN107946891A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-04-20 | 湖北工业大学 | 一种大功率紫外固体激光器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0511287A (ja) * | 1991-06-04 | 1993-01-19 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | レーザー光波長変換装置 |
-
1994
- 1994-05-17 JP JP6125892A patent/JPH07311396A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0511287A (ja) * | 1991-06-04 | 1993-01-19 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | レーザー光波長変換装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172800B1 (en) | 1997-07-16 | 2001-01-09 | Nec Corporation | Laser wavelength conversion method and device |
| CN107946891A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-04-20 | 湖北工业大学 | 一种大功率紫外固体激光器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |