JPH08190111A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
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- JPH08190111A JPH08190111A JP345995A JP345995A JPH08190111A JP H08190111 A JPH08190111 A JP H08190111A JP 345995 A JP345995 A JP 345995A JP 345995 A JP345995 A JP 345995A JP H08190111 A JPH08190111 A JP H08190111A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体レーザ（ＬＤ）発振周波数がモードホッ
プし異なる発振波長での安定化を防ぐ。 【構成】バンドパスフィルタ１０４は、入射角２゜に対
して中心波長８６０ｎｍで透過率７０％、透過帯域幅は
半値全幅で１ｎｍで、８６０ｎｍ±０．５ｎｍの波長帯
域の基本波のみが共振器に結合する。中心波長±０．５
ｎｍの範囲からはずれた波長の戻り光をＬＤ１０２へ戻
るのを制限し、位相整合条件からずれた波長での安定化
を防ぐ。
プし異なる発振波長での安定化を防ぐ。 【構成】バンドパスフィルタ１０４は、入射角２゜に対
して中心波長８６０ｎｍで透過率７０％、透過帯域幅は
半値全幅で１ｎｍで、８６０ｎｍ±０．５ｎｍの波長帯
域の基本波のみが共振器に結合する。中心波長±０．５
ｎｍの範囲からはずれた波長の戻り光をＬＤ１０２へ戻
るのを制限し、位相整合条件からずれた波長での安定化
を防ぐ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザからの基
本波を非線形光学材料により高調波に変換する高調波発
生装置に関するものである。
本波を非線形光学材料により高調波に変換する高調波発
生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３には従来の高調波発生装置の一例と
して、定在波直線共振器を用いた第２高調波発生装置３
０１が示されている。この第２高調波発生装置は、半導
体レーザ（以下ＬＤとする）３０２、コリメータレンズ
及びモードマッチングレンズ等からなる結合光学系３０
３、共振用ミラー３０４と片面（出射面３０５）を共振
用ミラーとしたＫＮｂＯ3 等の非線形光学結晶３０６と
からなる共振器３０７により構成されている。ＬＤ３０
２は例えば波長８６０ｎｍの基本波３０８を出射する。
して、定在波直線共振器を用いた第２高調波発生装置３
０１が示されている。この第２高調波発生装置は、半導
体レーザ（以下ＬＤとする）３０２、コリメータレンズ
及びモードマッチングレンズ等からなる結合光学系３０
３、共振用ミラー３０４と片面（出射面３０５）を共振
用ミラーとしたＫＮｂＯ3 等の非線形光学結晶３０６と
からなる共振器３０７により構成されている。ＬＤ３０
２は例えば波長８６０ｎｍの基本波３０８を出射する。
【０００３】共振器３０７の入射面３０９には、基本波
に対し一部透過で高調波に対し高反射の膜が蒸着等の手
段で形成され、共振器３０７の出射面３０５には、基本
波に対し高反射で高調波に対し高透過の膜が蒸着等の手
段で形成され、各々共振用ミラーとして機能する。
に対し一部透過で高調波に対し高反射の膜が蒸着等の手
段で形成され、共振器３０７の出射面３０５には、基本
波に対し高反射で高調波に対し高透過の膜が蒸着等の手
段で形成され、各々共振用ミラーとして機能する。
【０００４】上記の構成において、ＬＤ３０２から出射
する波長８６０ｎｍの基本波３０８は結合光学系３０３
により集光され、共振モードに整合され、共振器３０７
に入射する。
する波長８６０ｎｍの基本波３０８は結合光学系３０３
により集光され、共振モードに整合され、共振器３０７
に入射する。
【０００５】この構成において、入射した基本波３０８
は２つの共振用ミラー面を構成する入射面３０９と出射
面３０５の間を進行し、共振して増幅される。増幅され
た基本波のうち、入射面３０９を通過した共振器からの
戻り光３１０は、ＬＤ３０２に戻る。この戻り光３１０
により半導体レーザの発振波長は安定化され、共振器と
の結合が維持される。そして基本波３０８は非線形光学
結晶３０６を通過するときその一部が波長４３０ｎｍの
第２高調波３１１に変換され、出射面３０５より出射さ
れる。
は２つの共振用ミラー面を構成する入射面３０９と出射
面３０５の間を進行し、共振して増幅される。増幅され
た基本波のうち、入射面３０９を通過した共振器からの
戻り光３１０は、ＬＤ３０２に戻る。この戻り光３１０
により半導体レーザの発振波長は安定化され、共振器と
の結合が維持される。そして基本波３０８は非線形光学
結晶３０６を通過するときその一部が波長４３０ｎｍの
第２高調波３１１に変換され、出射面３０５より出射さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の高
調波発生装置においては、図４に示すように共振器３０
７の入射面３０９とＬＤ３０２の出射面との０．１μｍ
の距離変化により、ＬＤ３０２の発振周波数がモードホ
ップし異なる発振波長で安定化することから、第２高調
波発生の位相整合条件からはずれ、高効率な波長変換が
継続できないという問題点を有していた。
調波発生装置においては、図４に示すように共振器３０
７の入射面３０９とＬＤ３０２の出射面との０．１μｍ
の距離変化により、ＬＤ３０２の発振周波数がモードホ
ップし異なる発振波長で安定化することから、第２高調
波発生の位相整合条件からはずれ、高効率な波長変換が
継続できないという問題点を有していた。
【０００７】この結果、±１℃の動作温度変化に対し高
調波出力が停止するという問題を併せて有していた。本
発明は、ＬＤの発振周波数がモードホップし異なる発振
波長で安定化するのを防止することをその目的としてい
る。
調波出力が停止するという問題を併せて有していた。本
発明は、ＬＤの発振周波数がモードホップし異なる発振
波長で安定化するのを防止することをその目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決すべくなされたものであり、基本波光源である半導
体レーザと、基本波を共振させる複数の共振用ミラーに
よって構成される共振器と、前記共振器内の基本波の光
軸上に配置された非線形光学材料とを備えてなる高調波
発生装置において、前記半導体レーザと共振器間の基本
波の光軸上に、通過波長帯域が前記半導体レーザの中心
波長に対して半値幅で±０．５ｎｍである通過波長帯域
制限素子を配置した高調波発生装置を提供する。
解決すべくなされたものであり、基本波光源である半導
体レーザと、基本波を共振させる複数の共振用ミラーに
よって構成される共振器と、前記共振器内の基本波の光
軸上に配置された非線形光学材料とを備えてなる高調波
発生装置において、前記半導体レーザと共振器間の基本
波の光軸上に、通過波長帯域が前記半導体レーザの中心
波長に対して半値幅で±０．５ｎｍである通過波長帯域
制限素子を配置した高調波発生装置を提供する。
【０００９】特定の波長帯域のみを透過する通過波長帯
域制限素子の透過波長半値全幅としては、ＬＤ及び共振
器から構成される複合共振器がモードホップする際の波
長変化が０．５ｎｍ程度であることから１ｎｍ（±０．
５ｎｍ）以下であることが必要である。また、±０．３
ｎｍ以下にすると完全にＬＤの中心波長に隣接したモー
ドへホップすることがなくなるので、通過波長帯域を中
心波長±０．３ｎｍ（半値幅）以下とすることが好まし
い。
域制限素子の透過波長半値全幅としては、ＬＤ及び共振
器から構成される複合共振器がモードホップする際の波
長変化が０．５ｎｍ程度であることから１ｎｍ（±０．
５ｎｍ）以下であることが必要である。また、±０．３
ｎｍ以下にすると完全にＬＤの中心波長に隣接したモー
ドへホップすることがなくなるので、通過波長帯域を中
心波長±０．３ｎｍ（半値幅）以下とすることが好まし
い。
【００１０】前記通過波長帯域制限素子は、ガラス、プ
ラスチック等からなる透明基板に光学多層膜を形成した
バンドパスフィルターであってもよいし、エタロン板で
あってもよい。バンドパスフィルターの場合は、ローパ
スフィルターとハイパスフィルターを組み合わせたもの
であってもよい。
ラスチック等からなる透明基板に光学多層膜を形成した
バンドパスフィルターであってもよいし、エタロン板で
あってもよい。バンドパスフィルターの場合は、ローパ
スフィルターとハイパスフィルターを組み合わせたもの
であってもよい。
【００１１】前記非線形光学材料としては、ＫＮｂＯ
3 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ
4 、ＬｉＮｂＯ3 等の非線形光学結晶、その他有機非線
形光学材料等が使用できるが、高い第２高調波への変換
効率、結晶の取扱いやすさ等からしてＫＮｂＯ3 単結晶
が好ましい。
3 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ
4 、ＬｉＮｂＯ3 等の非線形光学結晶、その他有機非線
形光学材料等が使用できるが、高い第２高調波への変換
効率、結晶の取扱いやすさ等からしてＫＮｂＯ3 単結晶
が好ましい。
【００１２】また本発明は、第２高調波のみならず、第
３高調波等のより高次の高調波の発生装置にも応用でき
る。
３高調波等のより高次の高調波の発生装置にも応用でき
る。
【００１３】
【作用】本発明の高調波発生装置は、前記半導体レーザ
と共振器の間に、特定の波長帯域のみを透過する通過波
長帯域制限素子を配置することにより、特定の波長の戻
り光のみを選択的にＬＤに戻すことができるため、位相
整合条件からはずれた波長でのＬＤ発振波長安定化が回
避可能となり、安定な波長変換を継続することが可能に
なる。
と共振器の間に、特定の波長帯域のみを透過する通過波
長帯域制限素子を配置することにより、特定の波長の戻
り光のみを選択的にＬＤに戻すことができるため、位相
整合条件からはずれた波長でのＬＤ発振波長安定化が回
避可能となり、安定な波長変換を継続することが可能に
なる。
【００１４】
【実施例】以下実施例に基づいて説明する。図１には本
発明による第２高調波発生装置１０１の一実施例が示さ
れている。この第２高調波発生装置１０１は、基本波光
源としてのＬＤ１０２、結合光学系１０３、バンドパス
フィルタ１０４及び定在波直線共振型の共振器１０５が
順次配列されて構成されている。
発明による第２高調波発生装置１０１の一実施例が示さ
れている。この第２高調波発生装置１０１は、基本波光
源としてのＬＤ１０２、結合光学系１０３、バンドパス
フィルタ１０４及び定在波直線共振型の共振器１０５が
順次配列されて構成されている。
【００１５】ＬＤ１０２は本実施例では波長８６０ｎ
ｍ、単一縦横モードの非点収差が少ないものが用いられ
基本波１０６を出射する。基本波１０６は結合光学系１
０３により集光され共振モードに整合され、バンドパス
フィルタ１０４を透過した後、共振器１０５に入射す
る。定在波直線共振型の共振器１０５は、この実施例で
は曲率半径５ｍｍの共振用ミラー１０７と片面（出射面
１０８）を共振用ミラーとしたＫＮｂＯ3 単結晶からな
る非線形光学結晶１０９により構成されている。
ｍ、単一縦横モードの非点収差が少ないものが用いられ
基本波１０６を出射する。基本波１０６は結合光学系１
０３により集光され共振モードに整合され、バンドパス
フィルタ１０４を透過した後、共振器１０５に入射す
る。定在波直線共振型の共振器１０５は、この実施例で
は曲率半径５ｍｍの共振用ミラー１０７と片面（出射面
１０８）を共振用ミラーとしたＫＮｂＯ3 単結晶からな
る非線形光学結晶１０９により構成されている。
【００１６】共振器１０５の入射面１１０には、基本波
に対し９５％以上反射で第２高調波に対し９０％以上反
射の膜が蒸着され、出射面１０８には、基本波に対し９
９％以上反射で第２高調波に対し９０％以上透過の膜が
蒸着され、各々共振用ミラーを形成している。
に対し９５％以上反射で第２高調波に対し９０％以上反
射の膜が蒸着され、出射面１０８には、基本波に対し９
９％以上反射で第２高調波に対し９０％以上透過の膜が
蒸着され、各々共振用ミラーを形成している。
【００１７】本実施例で、特定の波長帯域のみを透過す
る通過波長帯域制限素子として用いるバンドパスフィル
タ１０４は、入射角２゜に対して中心波長８６０ｎｍで
透過率７０％、透過帯域幅は半値全幅で１ｎｍの特性を
有する。バンドパスフィルタの使用により、８６０ｎｍ
±０．５ｎｍの波長帯域の基本波のみが共振器に結合
し、共振器で増幅される。共振器内の基本波の一部は、
入射面１１０を透過し共振器からの戻り光１１１として
バンドパスフィルタ１０４を再度通過し、ＬＤ１０２へ
戻る。
る通過波長帯域制限素子として用いるバンドパスフィル
タ１０４は、入射角２゜に対して中心波長８６０ｎｍで
透過率７０％、透過帯域幅は半値全幅で１ｎｍの特性を
有する。バンドパスフィルタの使用により、８６０ｎｍ
±０．５ｎｍの波長帯域の基本波のみが共振器に結合
し、共振器で増幅される。共振器内の基本波の一部は、
入射面１１０を透過し共振器からの戻り光１１１として
バンドパスフィルタ１０４を再度通過し、ＬＤ１０２へ
戻る。
【００１８】中心波長±０．５ｎｍの範囲からはずれた
波長の戻り光をＬＤ１０２へ戻るのを制限することによ
り、位相整合条件からずれた波長で安定化することが回
避可能となった。その結果、図２に示すように安定な高
調波出力が得られ、ＬＤ１０２と共振器１０５との間の
距離変動量が０．４μｍまで拡大された。距離変動の許
容量の拡大に伴い、高調波出力の動作温度範囲も拡大す
る。その結果、±５℃の範囲で波長４３０ｎｍ、出力１
ｍＷの高調波１１２が安定に得られた。
波長の戻り光をＬＤ１０２へ戻るのを制限することによ
り、位相整合条件からずれた波長で安定化することが回
避可能となった。その結果、図２に示すように安定な高
調波出力が得られ、ＬＤ１０２と共振器１０５との間の
距離変動量が０．４μｍまで拡大された。距離変動の許
容量の拡大に伴い、高調波出力の動作温度範囲も拡大す
る。その結果、±５℃の範囲で波長４３０ｎｍ、出力１
ｍＷの高調波１１２が安定に得られた。
【００１９】また本発明に用いる共振器１０５として
は、複数の共振用ミラーと非線形光学材料が別個とされ
た共振器に限定されるものではなく、非線形光学材料と
共振用ミラーが一体的に形成されたモノリシック型の共
振器であってもよい。
は、複数の共振用ミラーと非線形光学材料が別個とされ
た共振器に限定されるものではなく、非線形光学材料と
共振用ミラーが一体的に形成されたモノリシック型の共
振器であってもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体レーザと共振器の間に特定の波長帯域のみを透過
する通過波長帯域制限素子を配置することにより、位相
整合条件からずれた波長でＬＤの発振波長が安定化する
のを回避することが可能となり、高効率な高調波発生を
安定に維持することが可能となる。また、起動時のＬＤ
の発振周波数履歴を特定の波長帯域に制限できることか
ら、起動時のＬＤのモードホップが抑制され、毎回同じ
条件で高調波出力が再現性良く得られるという効果も併
せて有する。
半導体レーザと共振器の間に特定の波長帯域のみを透過
する通過波長帯域制限素子を配置することにより、位相
整合条件からずれた波長でＬＤの発振波長が安定化する
のを回避することが可能となり、高効率な高調波発生を
安定に維持することが可能となる。また、起動時のＬＤ
の発振周波数履歴を特定の波長帯域に制限できることか
ら、起動時のＬＤのモードホップが抑制され、毎回同じ
条件で高調波出力が再現性良く得られるという効果も併
せて有する。
【図１】本発明の高調波発生装置の実施例を示す側面図
である。
である。
【図２】本発明の高調波発生装置における半導体レーザ
と共振器間の距離変化に対する高調波出力と共振波長変
化の一例を示すグラフである。
と共振器間の距離変化に対する高調波出力と共振波長変
化の一例を示すグラフである。
【図３】従来の高調波発生装置の一例を示す側面図であ
る。
る。
【図４】従来の高調波発生装置における半導体レーザと
共振器間の距離変化に対する高調波出力と共振波長変化
の一例を示すグラフである。
共振器間の距離変化に対する高調波出力と共振波長変化
の一例を示すグラフである。
１０１：高調波発生装置 １０２：半導体レーザ（ＬＤ） １０３：結合光学系 １０４：バンドパスフィルタ １０５：共振器 １０６：基本波 １０７：共振用ミラー １０８：出射面 １０９：非線形光学結晶 １１０：入射面 １１１：戻り光 １１２：高調波 ３０１：高調波発生装置 ３０２：半導体レーザ（ＬＤ） ３０３：結合光学系 ３０７：共振器 ３０８：基本波 ３０４：共振用ミラー ３０５：出射面 ３０６：非線形光学結晶 ３０９：入射面 ３１０：戻り光 ３１１：高調波
Claims (3)
- 【請求項１】基本波光源である半導体レーザと、基本波
を共振させる複数の共振用ミラーによって構成される共
振器と、前記共振器内の基本波の光軸上に配置された非
線形光学材料とを備えてなる高調波発生装置において、
前記半導体レーザと共振器間の基本波の光軸上に、通過
波長帯域が前記半導体レーザの中心波長に対して半値幅
で±０．５ｎｍである通過波長帯域制限素子を配置した
ことを特徴とする高調波発生装置。 - 【請求項２】前記通過波長帯域制限素子が、透明基板に
光学多層膜を形成したバンドパスフィルターである請求
項１記載の高調波発生装置。 - 【請求項３】前記通過波長帯域制限素子が、エタロン板
である請求項１記載の高調波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP345995A JPH08190111A (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP345995A JPH08190111A (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08190111A true JPH08190111A (ja) | 1996-07-23 |
Family
ID=11557916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP345995A Withdrawn JPH08190111A (ja) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08190111A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7639717B2 (en) | 2006-08-11 | 2009-12-29 | Seiko Epson Corporation | Laser source device and projector equipped with the laser source device |
| JP2010093211A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Ricoh Co Ltd | 波長変換レーザ装置 |
| US7905608B2 (en) | 2006-08-31 | 2011-03-15 | Seiko Epson Corporation | Light source device and image display device having a wavelength selective element |
| US8047659B2 (en) | 2007-07-12 | 2011-11-01 | Seiko Epson Corporation | Light source device, image display apparatus, and monitor apparatus |
| US8057051B2 (en) | 2007-08-30 | 2011-11-15 | Seiko Epson Corporation | Light source device, image display device, and monitor device |
-
1995
- 1995-01-12 JP JP345995A patent/JPH08190111A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7639717B2 (en) | 2006-08-11 | 2009-12-29 | Seiko Epson Corporation | Laser source device and projector equipped with the laser source device |
| US7905608B2 (en) | 2006-08-31 | 2011-03-15 | Seiko Epson Corporation | Light source device and image display device having a wavelength selective element |
| US8038306B2 (en) | 2006-08-31 | 2011-10-18 | Seiko Epson Corporation | Light source device and image display device having a wavelength selective element |
| US8047659B2 (en) | 2007-07-12 | 2011-11-01 | Seiko Epson Corporation | Light source device, image display apparatus, and monitor apparatus |
| US8057051B2 (en) | 2007-08-30 | 2011-11-15 | Seiko Epson Corporation | Light source device, image display device, and monitor device |
| JP2010093211A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Ricoh Co Ltd | 波長変換レーザ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040426 |