JPH08194240A - レーザ光発生装置 - Google Patents
レーザ光発生装置Info
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
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- G02F1/354—Third or higher harmonic generation
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/3542—Multipass arrangements, i.e. arrangements to make light pass multiple times through the same element, e.g. using an enhancement cavity
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0092—Nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
- H01S3/2383—Parallel arrangements
Abstract
(57)【要約】
【目的】 基本波に対する第３高調波のレーザ光を連続
光で出射させることのできるレーザ光発生装置の提供を
目的とする。 【構成】 赤外波長の連続波レーザ光を出射させるレー
ザ光源に例えばレーザ媒質としてNd:YAGを用いた第１の
レーザ光源Ｌ１と、グリーン波長の連続波レーザ光を出
射させるレーザ光源に例えばレーザ媒質としてNd:YVO4
からのレーザ光を共振器内で共振させて第２高調波を発
生させる第２のレーザ光源Ｌ２と、第１及び第２のレー
ザ光源Ｌ１、Ｌ２から出射される各連続波レーザ光を１
組のミラーから成る外部共振器１とを有し、この外部共
振器１で同時に同期・共振させながらこの外部共振器１
内に配された位相整合のとれた非線形光学結晶素子であ
るＢＢＯ１０によりこれらの出射光を和周波混合させて
いる。
光で出射させることのできるレーザ光発生装置の提供を
目的とする。 【構成】 赤外波長の連続波レーザ光を出射させるレー
ザ光源に例えばレーザ媒質としてNd:YAGを用いた第１の
レーザ光源Ｌ１と、グリーン波長の連続波レーザ光を出
射させるレーザ光源に例えばレーザ媒質としてNd:YVO4
からのレーザ光を共振器内で共振させて第２高調波を発
生させる第２のレーザ光源Ｌ２と、第１及び第２のレー
ザ光源Ｌ１、Ｌ２から出射される各連続波レーザ光を１
組のミラーから成る外部共振器１とを有し、この外部共
振器１で同時に同期・共振させながらこの外部共振器１
内に配された位相整合のとれた非線形光学結晶素子であ
るＢＢＯ１０によりこれらの出射光を和周波混合させて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源からの出射
光を基にしてより短波長の連続光として出射させるレー
ザ光発生装置に関する。
光を基にしてより短波長の連続光として出射させるレー
ザ光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光記録媒体は、例えば映像信号やオーデ
ィオ信号のようなデータの記録再生に用いられてきてい
る。光記録媒体には、大量なデータの記録が行われる
が、光記録媒体には、現在の記録容量よりも一層高い記
録容量のものが望まれている。
ィオ信号のようなデータの記録再生に用いられてきてい
る。光記録媒体には、大量なデータの記録が行われる
が、光記録媒体には、現在の記録容量よりも一層高い記
録容量のものが望まれている。
【０００３】高い記録容量の光記録媒体を実現するた
め、光記録媒体は、情報の記録密度を高くさせる必要に
せまられる。この高記録密度化のための技術の一つとし
ては、記録／再生時に用いるレーザ光の波長を短かくす
ることがある。
め、光記録媒体は、情報の記録密度を高くさせる必要に
せまられる。この高記録密度化のための技術の一つとし
ては、記録／再生時に用いるレーザ光の波長を短かくす
ることがある。
【０００４】最近では、短波長のレーザ光として紫外波
長のレーザ光が望まれている。特に、この紫外波長のレ
ーザ光の一つとして例えば波長 355nm近傍のレーザ光が
強く望まれている。この波長域のレーザ光の発生方法に
は、赤外波長のレーザ光を基本波にして、この基本波レ
ーザ光の第３高調波を発生させる方法がある。
長のレーザ光が望まれている。特に、この紫外波長のレ
ーザ光の一つとして例えば波長 355nm近傍のレーザ光が
強く望まれている。この波長域のレーザ光の発生方法に
は、赤外波長のレーザ光を基本波にして、この基本波レ
ーザ光の第３高調波を発生させる方法がある。
【０００５】レーザ光発光装置による第３高調波発生
（ＴＨＧ）は、例えば固体レーザであるNd:YAGやNd:YVO
4 等のレーザ媒質を用いる場合、光ポンピング法による
励起によって、これらの固体レーザの出射する基本波に
対する第３高調波、すなわち例えば紫外域内の波長355n
m 近傍のレーザ光として発生させている。
（ＴＨＧ）は、例えば固体レーザであるNd:YAGやNd:YVO
4 等のレーザ媒質を用いる場合、光ポンピング法による
励起によって、これらの固体レーザの出射する基本波に
対する第３高調波、すなわち例えば紫外域内の波長355n
m 近傍のレーザ光として発生させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、波長355nm
近傍のレーザ光は、パルスモードで生成されるレーザ光
である。第３高調波発生がパルス発振のモードになる原
因を簡単に説明すると、出射される基本波のレーザ光と
このレーザ光の第２高調波とを周波数混合させる際、第
３高調波のレーザ光は、非線形結晶に入射させるこれら
のレーザ光が一回だけしか通さないシングルパスで発生
させている。この結果、第３高調波発生の非線形変換効
率が１回の回数だけに限られてしまうことになる。
近傍のレーザ光は、パルスモードで生成されるレーザ光
である。第３高調波発生がパルス発振のモードになる原
因を簡単に説明すると、出射される基本波のレーザ光と
このレーザ光の第２高調波とを周波数混合させる際、第
３高調波のレーザ光は、非線形結晶に入射させるこれら
のレーザ光が一回だけしか通さないシングルパスで発生
させている。この結果、第３高調波発生の非線形変換効
率が１回の回数だけに限られてしまうことになる。
【０００７】従って、第３高調波発生のレーザ光発生装
置は、共振器内で十分な増幅ができないので、このよう
にシングルパスによって第３高調波を発生させても連続
発振のレーザ光の強度が低くなってしまい、産業上、必
要とする光強度を得ることができない。
置は、共振器内で十分な増幅ができないので、このよう
にシングルパスによって第３高調波を発生させても連続
発振のレーザ光の強度が低くなってしまい、産業上、必
要とする光強度を得ることができない。
【０００８】そこで、現在、この第３高調波のレーザ光
強度を高めるため、レーザ光発生装置は、入射するレー
ザ光のパワーに比例して変換効率が増加するという性質
を用いて、平均パワーとしてはそのままであるが、レー
ザ光発生装置に高出力のパルスを入力することにより、
第３高調波レーザ光として高出力パルスのレーザ光を得
ている。
強度を高めるため、レーザ光発生装置は、入射するレー
ザ光のパワーに比例して変換効率が増加するという性質
を用いて、平均パワーとしてはそのままであるが、レー
ザ光発生装置に高出力のパルスを入力することにより、
第３高調波レーザ光として高出力パルスのレーザ光を得
ている。
【０００９】このように第３高調波発生は、シングルパ
スで生成することと変換効率を向上させる必要性によっ
て現在までレーザ光発生装置は、産業上で使用する第３
高調波のレーザ光をすべてパルスモードのレーザ光で得
てきている。
スで生成することと変換効率を向上させる必要性によっ
て現在までレーザ光発生装置は、産業上で使用する第３
高調波のレーザ光をすべてパルスモードのレーザ光で得
てきている。
【００１０】実際に、レーザ媒質として例えばNd:YAG等
を用いて、このレーザ媒質から出射される基本波に対す
る第３高調波を発生させるレーザ光発生装置は、平均パ
ワーを保ったまま、パルスの尖頭値を高くして非線形変
換効率を向上させて基本波の波長1064nmのレーザ光とこ
のレーザ光に対する第２高調波発生（ＳＨＧ）による波
長 532nmのレーザ光とを周波数混合させる方法で第３高
調波、すなわち波長355nm 近傍のレーザ光を得ている。
を用いて、このレーザ媒質から出射される基本波に対す
る第３高調波を発生させるレーザ光発生装置は、平均パ
ワーを保ったまま、パルスの尖頭値を高くして非線形変
換効率を向上させて基本波の波長1064nmのレーザ光とこ
のレーザ光に対する第２高調波発生（ＳＨＧ）による波
長 532nmのレーザ光とを周波数混合させる方法で第３高
調波、すなわち波長355nm 近傍のレーザ光を得ている。
【００１１】しかしながら、この波長355nm 近傍で出射
されるレーザ光がパルス光という性格上、連続光が必要
とされる光記録や光ディスプレイ等に応用することがで
きないので、このレーザ光の適用範囲が限定されてしま
う。
されるレーザ光がパルス光という性格上、連続光が必要
とされる光記録や光ディスプレイ等に応用することがで
きないので、このレーザ光の適用範囲が限定されてしま
う。
【００１２】一方、レーザ光発生装置によって連続波で
非線形変換効率を上げる方法としては、光共振器の光路
中に非線形結晶を配置する方法が提案されている。
非線形変換効率を上げる方法としては、光共振器の光路
中に非線形結晶を配置する方法が提案されている。
【００１３】この方法によれば、例えば第２高調波発生
（ＳＨＧ）は、基本波の波長におけるレベル損失を抑
え、高フィネスという性質及びその基本波の半分の波長
で透過率の高い共振器を用いることで実現されてきてい
る。
（ＳＨＧ）は、基本波の波長におけるレベル損失を抑
え、高フィネスという性質及びその基本波の半分の波長
で透過率の高い共振器を用いることで実現されてきてい
る。
【００１４】さらに、要望の高い基本波のレーザ光に対
する第３高調波を連続光で発生させるには、理論的に入
射波として基本波のレーザ光（周波数１ω）とＳＨＧに
よる第２高調波のレーザ光（周波数２ω）の和周波混合
で得ることが考えられるが、実際には、これらレーザ光
の双方を共振させる必要がある等、クリアしなければな
らない技術的な問題があり非常に難しい。
する第３高調波を連続光で発生させるには、理論的に入
射波として基本波のレーザ光（周波数１ω）とＳＨＧに
よる第２高調波のレーザ光（周波数２ω）の和周波混合
で得ることが考えられるが、実際には、これらレーザ光
の双方を共振させる必要がある等、クリアしなければな
らない技術的な問題があり非常に難しい。
【００１５】従って、第３高調波発生によるレーザ光
は、前述したようなパルス状のため連続光が必要とされ
る分野に適用できないので、使用可能な範囲が非常に狭
い範囲にしか適用できない。
は、前述したようなパルス状のため連続光が必要とされ
る分野に適用できないので、使用可能な範囲が非常に狭
い範囲にしか適用できない。
【００１６】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みてなされたものであり、基本波に対する第３高調波
のレーザ光を連続光で出射させることのできるレーザ光
発生装置の提供を目的とする。
鑑みてなされたものであり、基本波に対する第３高調波
のレーザ光を連続光で出射させることのできるレーザ光
発生装置の提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光発
生装置は、上述した課題を解決するために、赤外波長の
連続波レーザ光を出射させるレーザ光源に例えばレーザ
媒質としてNd:YAGを用いた第１のレーザ光源と、グリー
ン波長の連続波レーザ光を出射させるレーザ光源に例え
ばレーザ媒質としてNd:YVO4 からのレーザ光を共振器内
で共振させて第２高調波を発生させる第２のレーザ光源
と、第１及び第２のレーザ光源から出射される各連続波
レーザ光を１組のミラーから成る外部共振器とを有し、
この外部共振器で同時に同期・共振させながらこの外部
共振器内に配された位相整合のとれた非線形光学結晶素
子によりこれらの出射光を和周波混合させることを特徴
としている。
生装置は、上述した課題を解決するために、赤外波長の
連続波レーザ光を出射させるレーザ光源に例えばレーザ
媒質としてNd:YAGを用いた第１のレーザ光源と、グリー
ン波長の連続波レーザ光を出射させるレーザ光源に例え
ばレーザ媒質としてNd:YVO4 からのレーザ光を共振器内
で共振させて第２高調波を発生させる第２のレーザ光源
と、第１及び第２のレーザ光源から出射される各連続波
レーザ光を１組のミラーから成る外部共振器とを有し、
この外部共振器で同時に同期・共振させながらこの外部
共振器内に配された位相整合のとれた非線形光学結晶素
子によりこれらの出射光を和周波混合させることを特徴
としている。
【００１８】ここで、第１のレーザ光源の波長は、1.05
〜1.07μm とする。
〜1.07μm とする。
【００１９】なお、波長1064nmのレーザ光を発振させる
レーザ媒質には、例示したNd:YAG、Nd:YVO4 以外にＬＮ
Ｐ、ＹＬＦ、ＧＧＧ、ＹＡＰ等も使用できる。
レーザ媒質には、例示したNd:YAG、Nd:YVO4 以外にＬＮ
Ｐ、ＹＬＦ、ＧＧＧ、ＹＡＰ等も使用できる。
【００２０】また、第２のレーザ光源は、第１のレーザ
光源の波長をλとするとき、この波長λに対して波長λ
／２の第２高調波を出射する。
光源の波長をλとするとき、この波長λに対して波長λ
／２の第２高調波を出射する。
【００２１】より具体的に、第１のレーザ光源からの出
射光の波長を1.064μmとし、第２のレーザ光源からの出
射光の波長を0.532μmとしている。
射光の波長を1.064μmとし、第２のレーザ光源からの出
射光の波長を0.532μmとしている。
【００２２】外部共振器は、誘電体多層膜がコーティン
グされたミラーとインピーダンスマッチングさせる反射
率を有する入力結合ミラーとを有している。この誘電体
多層膜は、イオンスパッタ法あるいはイオンプレーティ
ング法等により作成する。この外部共振器のミラーの少
なくとも一つには、和周波混合による連続光を透過させ
る波長特性を有する出力ミラーが用いられている。この
入力結合ミラーは、出力ミラーとを共用させている。
グされたミラーとインピーダンスマッチングさせる反射
率を有する入力結合ミラーとを有している。この誘電体
多層膜は、イオンスパッタ法あるいはイオンプレーティ
ング法等により作成する。この外部共振器のミラーの少
なくとも一つには、和周波混合による連続光を透過させ
る波長特性を有する出力ミラーが用いられている。この
入力結合ミラーは、出力ミラーとを共用させている。
【００２３】また、第１のレーザ光源及び第２のレーザ
光源には、少なくとも一方の光源に出射光の波長を制御
する波長制御機能が設けられている。
光源には、少なくとも一方の光源に出射光の波長を制御
する波長制御機能が設けられている。
【００２４】外部共振器は、第１のレーザ光源及び第２
のグリーンレーザ光源の内の一方の光源からの出射光に
対して光路長を制御してこの出射光に同期させると共
に、他方の光源からの出射光の発振波長を制御してこの
出射光に同期させるようにすることが好ましい。
のグリーンレーザ光源の内の一方の光源からの出射光に
対して光路長を制御してこの出射光に同期させると共
に、他方の光源からの出射光の発振波長を制御してこの
出射光に同期させるようにすることが好ましい。
【００２５】第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源の
少なくとも一方の光源内に位相変調器を有する光源とし
て注入同期レーザ光源あるいは第２高調波発生を行う外
部のレーザ光源からのレーザ光を用い、この一方の光源
の周波数側波帯を外部共振器との同期をとるために用い
るように構成してもよい。
少なくとも一方の光源内に位相変調器を有する光源とし
て注入同期レーザ光源あるいは第２高調波発生を行う外
部のレーザ光源からのレーザ光を用い、この一方の光源
の周波数側波帯を外部共振器との同期をとるために用い
るように構成してもよい。
【００２６】外部共振器内に配される非線形光学結晶素
子には、表面に第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源
からの出射光の波長での反射率を抑えるコーティングが
施されている。
子には、表面に第１のレーザ光源及び第２のレーザ光源
からの出射光の波長での反射率を抑えるコーティングが
施されている。
【００２７】非線形光学結晶素子は、例えばベータホウ
酸バリウム（ＢＢＯ）結晶を用い、位相整合条件のタイ
プＩを満足させる際にはＢＢＯのθ＝31.3゜程度の角度
で結晶をカットしたり、光軸に対する結晶の主軸とのな
す角を38.6゜あるいは59.7゜程度に設定して位相整合条
件のタイプＩＩを満足させてそれぞれ和周波混合した出
射光を得ている。
酸バリウム（ＢＢＯ）結晶を用い、位相整合条件のタイ
プＩを満足させる際にはＢＢＯのθ＝31.3゜程度の角度
で結晶をカットしたり、光軸に対する結晶の主軸とのな
す角を38.6゜あるいは59.7゜程度に設定して位相整合条
件のタイプＩＩを満足させてそれぞれ和周波混合した出
射光を得ている。
【００２８】また、非線形光学結晶素子は、周期的な分
極反転を施すニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）を用いても
よい。この非線形光学結晶素子は、分極反転周期を1.9
μmまたは3.6μmの奇数倍にして波長1.06μm と波長0.5
3μm の光を用いて疑似位相整合条件を満足させて和周
波混合した出射光を得ることができる。
極反転を施すニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）を用いても
よい。この非線形光学結晶素子は、分極反転周期を1.9
μmまたは3.6μmの奇数倍にして波長1.06μm と波長0.5
3μm の光を用いて疑似位相整合条件を満足させて和周
波混合した出射光を得ることができる。
【００２９】外部共振器は、２つの光源から出射される
少なくとも一方の光がＳ偏光とされた出射光を同一平面
内に設ける３つ以上のミラーで共振させるように構成す
ることが好ましい。
少なくとも一方の光がＳ偏光とされた出射光を同一平面
内に設ける３つ以上のミラーで共振させるように構成す
ることが好ましい。
【００３０】なお、使用するミラーの数は、偶数個配す
るようにして構成すると、外乱に強い構成にすることが
できより好ましい。
るようにして構成すると、外乱に強い構成にすることが
できより好ましい。
【００３１】レーザ光発生装置には、外部共振器により
同時共振させた反射光とこの反射光に含まれる外部共振
器への２つの入射光成分の光を波長依存性に応じて空間
的に分離するビームスプリッタと、このビームスプリッ
タで分離した入射光成分の光を受光する受光素子とを有
し、受光素子から得られた信号を用いて同時共振を満足
させる制御が行われる。このビームスプリッタには、例
えばダイクロイックミラー等が用いられる。
同時共振させた反射光とこの反射光に含まれる外部共振
器への２つの入射光成分の光を波長依存性に応じて空間
的に分離するビームスプリッタと、このビームスプリッ
タで分離した入射光成分の光を受光する受光素子とを有
し、受光素子から得られた信号を用いて同時共振を満足
させる制御が行われる。このビームスプリッタには、例
えばダイクロイックミラー等が用いられる。
【００３２】また、レーザ光発生装置は、外部共振器か
らの反射光に含まれる外部共振器への２つの入射光成分
の光を検出する受光素子と、受光素子からの出力信号に
対して電気的に周波数弁別を行って所定の周波数成分だ
けを通過させるバンドパスフィルタとを有し、バンドパ
スフィルタは、出力される一方の周波数が他方の周波数
の整数倍となる関係を外した周波数の設定されるように
周波数の選択を行っている。
らの反射光に含まれる外部共振器への２つの入射光成分
の光を検出する受光素子と、受光素子からの出力信号に
対して電気的に周波数弁別を行って所定の周波数成分だ
けを通過させるバンドパスフィルタとを有し、バンドパ
スフィルタは、出力される一方の周波数が他方の周波数
の整数倍となる関係を外した周波数の設定されるように
周波数の選択を行っている。
【００３３】レーザ光発生装置は、外部共振器からの反
射光にビーム整形を施すアナモルフィックプリズムを設
けるようにしてもよい。
射光にビーム整形を施すアナモルフィックプリズムを設
けるようにしてもよい。
【００３４】
【作用】本発明に係るレーザ光発生装置では、第１のレ
ーザ光源と第２のレーザ光源とそれぞれ独立に得られる
連続波レーザ光の基本波を外部共振器に入射させて少な
くとも一方の光源を同期させ、他方の光源の発振波長を
制御して同期させることにより、発生させた基本波と基
本波に対する波長を半分にした第２高調波とを一つの共
振器内で共振させた基本波の和周波として連続した第３
高調波を共通のミラー構成で効率よく発生させている。
ーザ光源と第２のレーザ光源とそれぞれ独立に得られる
連続波レーザ光の基本波を外部共振器に入射させて少な
くとも一方の光源を同期させ、他方の光源の発振波長を
制御して同期させることにより、発生させた基本波と基
本波に対する波長を半分にした第２高調波とを一つの共
振器内で共振させた基本波の和周波として連続した第３
高調波を共通のミラー構成で効率よく発生させている。
【００３５】
【実施例】以下、本発明に係るレーザ光発生装置の一実
施例について、図面を参照しながら説明する。
施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】ここで、この実施例では、基本波に対する
第３高調波の連続光がどのようにして得られるかについ
てレーザ光発光装置の構成を基に説明を行うことにす
る。
第３高調波の連続光がどのようにして得られるかについ
てレーザ光発光装置の構成を基に説明を行うことにす
る。
【００３７】一般に、レーザ光源からの基本波より波長
の短い高調波のレーザ光を得る場合、共振器内部の高い
パワー密度を利用して効率よく波長変換を行う方法が従
来から提案されている。
の短い高調波のレーザ光を得る場合、共振器内部の高い
パワー密度を利用して効率よく波長変換を行う方法が従
来から提案されている。
【００３８】ここで、例えば第３高調波発生（ＴＨＧ）
は、基本波と第２高調波の双方のレーザ光を共振させな
ければならず、さらに、この共振させる際に用いるミラ
ーは、第３高調波のレーザ光に対して低反射でなければ
ならない。
は、基本波と第２高調波の双方のレーザ光を共振させな
ければならず、さらに、この共振させる際に用いるミラ
ーは、第３高調波のレーザ光に対して低反射でなければ
ならない。
【００３９】また、ＴＨＧは、レーザ光源としてレーザ
光発生装置で発生させた基本波のレーザ光とこの基本波
の第２高調波のレーザ光とを共に一つの共振器で共振さ
せるために共振器内に入射した２つのレーザ光の波長分
散を同期させる必要が生じる。しかしながら、例えば基
本波のレーザ光に対する波長分散を決めてしまうと、同
期させることによって、この基本波に対する第２高調波
発生（ＳＨＧ）のレーザ光の波長分散も決まってしま
う。従って、ＴＨＧは、それぞれ独立にレーザ光を制御
することができない等の技術的な困難を有している。
光発生装置で発生させた基本波のレーザ光とこの基本波
の第２高調波のレーザ光とを共に一つの共振器で共振さ
せるために共振器内に入射した２つのレーザ光の波長分
散を同期させる必要が生じる。しかしながら、例えば基
本波のレーザ光に対する波長分散を決めてしまうと、同
期させることによって、この基本波に対する第２高調波
発生（ＳＨＧ）のレーザ光の波長分散も決まってしま
う。従って、ＴＨＧは、それぞれ独立にレーザ光を制御
することができない等の技術的な困難を有している。
【００４０】このような技術的な困難を解決するため、
本発明に係るレーザ光発生装置は、例えば図１に示すよ
うに、２つのレーザ光源Ｌ１、Ｌ２と、レーザ光源Ｌ
１、Ｌ２から出射されるレーザ光を取り込んで共振させ
る外部共振器１と、２つのレーザ光源Ｌ１、Ｌ２からの
出射光に位相変調を施す位相変調器２ａ、２ｂと、外部
共振器１からの反射光を検出する光検出部３と、光検出
部３からの出力により外部共振器１内のキャビティ長を
制御する共振器長制御部４と、共振器長制御部４からの
駆動信号に応じて光軸方向にミラーを移動させる電磁ア
クチュエータ５と、レーザ光源Ｌ１から外部共振器１へ
の入射するレーザ光の波長を制御する波長制御部６とを
有している。
本発明に係るレーザ光発生装置は、例えば図１に示すよ
うに、２つのレーザ光源Ｌ１、Ｌ２と、レーザ光源Ｌ
１、Ｌ２から出射されるレーザ光を取り込んで共振させ
る外部共振器１と、２つのレーザ光源Ｌ１、Ｌ２からの
出射光に位相変調を施す位相変調器２ａ、２ｂと、外部
共振器１からの反射光を検出する光検出部３と、光検出
部３からの出力により外部共振器１内のキャビティ長を
制御する共振器長制御部４と、共振器長制御部４からの
駆動信号に応じて光軸方向にミラーを移動させる電磁ア
クチュエータ５と、レーザ光源Ｌ１から外部共振器１へ
の入射するレーザ光の波長を制御する波長制御部６とを
有している。
【００４１】レーザ光源Ｌ１は、第１の波長の連続波レ
ーザ光を出射させる光源である。このレーザ光源Ｌ１
は、外部の励起源として例えばNd:YAGをレーザ媒質とす
る半導体レーザ励起による波長1064nmの単一周波数発振
が基本波として得られるものである。このレーザ光源Ｌ
１は、外部からの制御により周波数制御することができ
る。
ーザ光を出射させる光源である。このレーザ光源Ｌ１
は、外部の励起源として例えばNd:YAGをレーザ媒質とす
る半導体レーザ励起による波長1064nmの単一周波数発振
が基本波として得られるものである。このレーザ光源Ｌ
１は、外部からの制御により周波数制御することができ
る。
【００４２】また、レーザ光源Ｌ２は、第２の波長の連
続波レーザ光を出射させる光源である。このレーザ光源
Ｌ２は、半導体レーザ励起によるグリーンレーザ光を出
射する。具体的に、半導体レーザ励起によるグリーンレ
ーザ光としては、レーザ媒質に例えばNd:YVO4 が用いら
れ、共振器内で固体レーザ光の基本波に対する第２高調
波を発生させることにより、レーザ光源Ｌ１からの基本
波レーザ光の波長に対して半分の波長、すなわち第２高
調波の波長532nm の単一周波数で安定なグリーン光を得
ている。しかしながら、このレーザ光源Ｌ２は、周波数
制御機能を持たない。
続波レーザ光を出射させる光源である。このレーザ光源
Ｌ２は、半導体レーザ励起によるグリーンレーザ光を出
射する。具体的に、半導体レーザ励起によるグリーンレ
ーザ光としては、レーザ媒質に例えばNd:YVO4 が用いら
れ、共振器内で固体レーザ光の基本波に対する第２高調
波を発生させることにより、レーザ光源Ｌ１からの基本
波レーザ光の波長に対して半分の波長、すなわち第２高
調波の波長532nm の単一周波数で安定なグリーン光を得
ている。しかしながら、このレーザ光源Ｌ２は、周波数
制御機能を持たない。
【００４３】このレーザ光源Ｌ１、Ｌ２から出射される
それぞれのレーザ光の光軸上には、位相変調器２ａ、２
ｂが配されている。これらの位相変調器２ａ、２ｂは、
いわゆるＥＯ（電気光学）素子やＡＯ（音響光学）素子
等を用いている。この位相変調器２ａには、外部の発振
器７ａから駆動するための変調信号（例えば周波数fm＝
10MHz） を出力し、図示しないがドライバ（駆動回路）
を介して供給される。この変調信号として用いて位相変
調器２ａは、波長1064nmのレーザ光に位相変調を施して
いる。また、位相変調器２ｂも、外部の発振器７ｂから
の変調信号に応じた位相変調を波長 532nmのレーザ光に
施している。
それぞれのレーザ光の光軸上には、位相変調器２ａ、２
ｂが配されている。これらの位相変調器２ａ、２ｂは、
いわゆるＥＯ（電気光学）素子やＡＯ（音響光学）素子
等を用いている。この位相変調器２ａには、外部の発振
器７ａから駆動するための変調信号（例えば周波数fm＝
10MHz） を出力し、図示しないがドライバ（駆動回路）
を介して供給される。この変調信号として用いて位相変
調器２ａは、波長1064nmのレーザ光に位相変調を施して
いる。また、位相変調器２ｂも、外部の発振器７ｂから
の変調信号に応じた位相変調を波長 532nmのレーザ光に
施している。
【００４４】このように位相変調を施してサイドバンド
をたてて後述するように戻ってくるサイドバンドの位相
シフト量を２つの基本波とも合わせるパウンドドレーバ
ホールロック技術により、レーザ光発光装置では、２つ
の基本波を共振モードの中心に位置させることができる
ようになり、外部共振器１内に入射光をすべて入射させ
ることができる。この共振器の周波数制御を行う技術
は、具体的に、例えば、R.W.P.Drever et al. "Laser P
hase and Frequency Stabilization Using an Optical
Resonator", Applied Physics B 31.97-105(1983) 等に
おいて開示されている。
をたてて後述するように戻ってくるサイドバンドの位相
シフト量を２つの基本波とも合わせるパウンドドレーバ
ホールロック技術により、レーザ光発光装置では、２つ
の基本波を共振モードの中心に位置させることができる
ようになり、外部共振器１内に入射光をすべて入射させ
ることができる。この共振器の周波数制御を行う技術
は、具体的に、例えば、R.W.P.Drever et al. "Laser P
hase and Frequency Stabilization Using an Optical
Resonator", Applied Physics B 31.97-105(1983) 等に
おいて開示されている。
【００４５】この位相変調器２ａを経たレーザ光がミラ
ー８で反射される。ミラー８は、レーザ光源Ｌ１から出
射されるレーザ光を後述するビームスプリッタ９を経て
外部共振器１に入射させるように反射させる。また、レ
ーザ光源Ｌ２から出射されたレーザ光も位相変調器２ｂ
を経てビームスプリッタ９に送られる。
ー８で反射される。ミラー８は、レーザ光源Ｌ１から出
射されるレーザ光を後述するビームスプリッタ９を経て
外部共振器１に入射させるように反射させる。また、レ
ーザ光源Ｌ２から出射されたレーザ光も位相変調器２ｂ
を経てビームスプリッタ９に送られる。
【００４６】従って、ビームスプリッタ９は、入射する
レーザ光の内、波長 532nmでレーザ光を反射させ、レー
ザ光の波長1064nmを透過させる光学特性を有している。
レーザ光の内、波長 532nmでレーザ光を反射させ、レー
ザ光の波長1064nmを透過させる光学特性を有している。
【００４７】位相変調器２ｂとビームスプリッタ９の位
置は、レーザ光源Ｌ２からの出力光がレーザ光源Ｌ１か
らの出力光と同一の光軸に重ねられるような位置関係に
する。このビームスプリッタ９を経たレーザ光源Ｌ１、
Ｌ２からの出力光は、外部共振器１のミラーＭ１に同一
の光軸で入射させることになる。
置は、レーザ光源Ｌ２からの出力光がレーザ光源Ｌ１か
らの出力光と同一の光軸に重ねられるような位置関係に
する。このビームスプリッタ９を経たレーザ光源Ｌ１、
Ｌ２からの出力光は、外部共振器１のミラーＭ１に同一
の光軸で入射させることになる。
【００４８】なお、図示していないが、このビームスプ
リッタ９と外部共振器１のミラーＭ１との間には、空間
的に後段で詳述するように、ミラーＭ１〜Ｍ４で構成さ
れる外部共振器１の固有モードと重ね合わせられるよう
に光学系が選ばれる。
リッタ９と外部共振器１のミラーＭ１との間には、空間
的に後段で詳述するように、ミラーＭ１〜Ｍ４で構成さ
れる外部共振器１の固有モードと重ね合わせられるよう
に光学系が選ばれる。
【００４９】次に、外部共振器１は、４枚のミラーＭ１
〜Ｍ４で構成され、入射する２つの基本波を用いて和周
波混合を行って基本波の波長1064nmに対して第３高調波
の波長355nm の紫外光を発生させている。
〜Ｍ４で構成され、入射する２つの基本波を用いて和周
波混合を行って基本波の波長1064nmに対して第３高調波
の波長355nm の紫外光を発生させている。
【００５０】外部共振器１は、共振器内の波長変換にタ
イプＩの位相整合条件を用いている。このため、２つの
基本波レーザ光は、紙面に対して垂直、すなわち各ミラ
ーに対してＳ偏光になるように調整されている。このよ
うにＳ偏光を利用すると、各ミラーの反射率をＰ偏光で
用いた場合より高くすることができる。これにより、外
部共振器１内の損失を抑えることができる。
イプＩの位相整合条件を用いている。このため、２つの
基本波レーザ光は、紙面に対して垂直、すなわち各ミラ
ーに対してＳ偏光になるように調整されている。このよ
うにＳ偏光を利用すると、各ミラーの反射率をＰ偏光で
用いた場合より高くすることができる。これにより、外
部共振器１内の損失を抑えることができる。
【００５１】ミラーＭ１は、レーザ光源Ｌ１、Ｌ２から
それぞれ２つのレーザ光を外部共振器１内に同じ光軸に
沿って同時に入射させる入力結合ミラーであり、和周波
混合により得られた第３高調波の反射光を出力する出力
ミラーである。このミラーＭ１は、曲率半径を30mmとす
る凹面鏡である。
それぞれ２つのレーザ光を外部共振器１内に同じ光軸に
沿って同時に入射させる入力結合ミラーであり、和周波
混合により得られた第３高調波の反射光を出力する出力
ミラーである。このミラーＭ１は、曲率半径を30mmとす
る凹面鏡である。
【００５２】このミラーＭ１には、インピーダンスマッ
チングを達成するため誘電体多層膜がコーティングされ
ている。誘電体多層膜は、例えば高品質ミラーを作成す
る際にイオンスパッタ法またはイオンプレーティング法
等によって作成することができるが、この方法以外の方
法で作成するようにしてもよい。
チングを達成するため誘電体多層膜がコーティングされ
ている。誘電体多層膜は、例えば高品質ミラーを作成す
る際にイオンスパッタ法またはイオンプレーティング法
等によって作成することができるが、この方法以外の方
法で作成するようにしてもよい。
【００５３】ミラーＭ１は、誘電体多層膜をコーティン
グにより、例えば図２に示すような透過スペクトルが得
られる。図２から明かなように、第１の連続波レーザ光
の波長1064nm及び第２の連続波レーザ光の波長 532nmに
おいて透過率は、約１％強であることから、両者の波長
に対して高反射であることが判る。また、基本波に対し
て第３高調波となる波長 355nmでの透過率は、９０％程
度と高いので、外部共振器１内で生成された第３高調波
の反射光が透過して出力されることを示している。
グにより、例えば図２に示すような透過スペクトルが得
られる。図２から明かなように、第１の連続波レーザ光
の波長1064nm及び第２の連続波レーザ光の波長 532nmに
おいて透過率は、約１％強であることから、両者の波長
に対して高反射であることが判る。また、基本波に対し
て第３高調波となる波長 355nmでの透過率は、９０％程
度と高いので、外部共振器１内で生成された第３高調波
の反射光が透過して出力されることを示している。
【００５４】また、他の３つのミラーＭ２〜Ｍ４は、す
べて２波長高反射ミラー（Dual HR）である。この２波
長とは、波長1064nmと波長 532nmである。ミラーＭ２〜
Ｍ４は、これら２つの波長で高反射である。
べて２波長高反射ミラー（Dual HR）である。この２波
長とは、波長1064nmと波長 532nmである。ミラーＭ２〜
Ｍ４は、これら２つの波長で高反射である。
【００５５】ミラーＭ２、Ｍ３は、平面鏡である。ま
た、ミラーＭ４は、ミラーＭ１と同じ曲率半径30mmの凹
面鏡である。
た、ミラーＭ４は、ミラーＭ１と同じ曲率半径30mmの凹
面鏡である。
【００５６】この外部共振器１において、ミラーＭ４−
Ｍ１間の距離は、32mm程度である。外部共振器１の固有
モードは、このミラーＭ４−Ｍ１間に小さなスポットを
持つ。外部共振器１は、ミラーＭ４とミラーＭ１との間
の光路が略々同一平面上にあるリング型共振器を構成し
ている。
Ｍ１間の距離は、32mm程度である。外部共振器１の固有
モードは、このミラーＭ４−Ｍ１間に小さなスポットを
持つ。外部共振器１は、ミラーＭ４とミラーＭ１との間
の光路が略々同一平面上にあるリング型共振器を構成し
ている。
【００５７】ミラーＭ２は、精密に位置決めを行うため
の電磁アクチュエータ５にマウントされている。ミラー
Ｍ２の位置は、この電磁アクチュエータ５によって、こ
の共振器の共振器長を外部から供給される共振器長制御
信号に応じて微調整される。電磁アクチュエータ５は、
共振周波数を制御する機能を有している。共振器長の制
御については後段で詳述する。
の電磁アクチュエータ５にマウントされている。ミラー
Ｍ２の位置は、この電磁アクチュエータ５によって、こ
の共振器の共振器長を外部から供給される共振器長制御
信号に応じて微調整される。電磁アクチュエータ５は、
共振周波数を制御する機能を有している。共振器長の制
御については後段で詳述する。
【００５８】この外部共振器１には、共振器内に非線形
光学結晶素子１０が設けられている。この非線形光学結
晶素子１０には、例えばベータホウ酸バリウム（ＢＢ
Ｏ）が用いられている。
光学結晶素子１０が設けられている。この非線形光学結
晶素子１０には、例えばベータホウ酸バリウム（ＢＢ
Ｏ）が用いられている。
【００５９】ＢＢＯ１０は、結晶におけるＣ軸に対する
角θが約31.3゜になるようにカットされている。このＢ
ＢＯ１０には、外部共振器１に入射する基本波レーザ光
の波長1064nmと波長 532nmの両方で無反射になるような
コーティングが施されている。
角θが約31.3゜になるようにカットされている。このＢ
ＢＯ１０には、外部共振器１に入射する基本波レーザ光
の波長1064nmと波長 532nmの両方で無反射になるような
コーティングが施されている。
【００６０】ＢＢＯ１０は、ミラーＭ４とミラーＭ１と
の間の略々中央に配されている。このミラーＭ４とミラ
ーＭ１からなる平面共振器には、２つの波長がＳ偏光と
された入射光が供給されている。ＢＢＯ１０は、入射光
のスポット位置でこのＳ偏光された入射光の偏光方向と
ＢＢＯ１０の固有偏光とが一致するように配している。
すなわち、この偏光方向の一致は、例えばＢＢＯ１０の
常光線の方向が入射光のＳ偏光の方向に合わせられるこ
とを意味している。
の間の略々中央に配されている。このミラーＭ４とミラ
ーＭ１からなる平面共振器には、２つの波長がＳ偏光と
された入射光が供給されている。ＢＢＯ１０は、入射光
のスポット位置でこのＳ偏光された入射光の偏光方向と
ＢＢＯ１０の固有偏光とが一致するように配している。
すなわち、この偏光方向の一致は、例えばＢＢＯ１０の
常光線の方向が入射光のＳ偏光の方向に合わせられるこ
とを意味している。
【００６１】これにより、この外部共振器１内のパワー
が一定でもＢＢＯ１０の結晶に入射するパワー密度が高
くなるので、この外部共振器１は、この外部共振器１の
非線形変換効率を向上させることができる。
が一定でもＢＢＯ１０の結晶に入射するパワー密度が高
くなるので、この外部共振器１は、この外部共振器１の
非線形変換効率を向上させることができる。
【００６２】また、共振によって強められる度合は、共
振器の損失、すなわち各ミラーの散乱、透過、吸収、非
線形光学結晶素子の結晶面での散乱、吸収、反射損及び
結晶内部での散乱、吸収に依存している。従って、損失
の少ない共振器ほど共振強度は、強められることにな
る。このようなことから、ミラーＭ２、Ｍ３にイオンス
パッタ法等によって低損失になる膜をコーティングする
ことにより、発生する第３高調波のパワーを向上させる
ことができる。
振器の損失、すなわち各ミラーの散乱、透過、吸収、非
線形光学結晶素子の結晶面での散乱、吸収、反射損及び
結晶内部での散乱、吸収に依存している。従って、損失
の少ない共振器ほど共振強度は、強められることにな
る。このようなことから、ミラーＭ２、Ｍ３にイオンス
パッタ法等によって低損失になる膜をコーティングする
ことにより、発生する第３高調波のパワーを向上させる
ことができる。
【００６３】実際に、ミラーＭ２、Ｍ３には、典型的に
99.9％以上の反射率が要求される。実験において使用し
たミラーの反射率は、99.7〜99.8％程度であった。この
ミラー条件で、外部共振器１に約200mW の波長1064nmの
基本波レーザ光と約100mW の波長 532nmの基本波レーザ
光が入射されたとき、約2mW の波長 355nmの第３高調波
が得られている。
99.9％以上の反射率が要求される。実験において使用し
たミラーの反射率は、99.7〜99.8％程度であった。この
ミラー条件で、外部共振器１に約200mW の波長1064nmの
基本波レーザ光と約100mW の波長 532nmの基本波レーザ
光が入射されたとき、約2mW の波長 355nmの第３高調波
が得られている。
【００６４】ミラーＭ３を低損失ミラーにしたとき、約
10mWの波長 355nmの第３高調波が得られ、さらに電磁ア
クチュエータ５にマウントされるミラーＭ２も低損失ミ
ラーにして、波長 532nmの基本波レーザ光を約300mW に
して入射させると、約48mWの波長 355nmの第３高調波が
得られている。
10mWの波長 355nmの第３高調波が得られ、さらに電磁ア
クチュエータ５にマウントされるミラーＭ２も低損失ミ
ラーにして、波長 532nmの基本波レーザ光を約300mW に
して入射させると、約48mWの波長 355nmの第３高調波が
得られている。
【００６５】このように外部共振器１は、入射した２つ
の基本波レーザ光を和周波混合することにより、連続光
の第３高調波レーザを得ることができる。
の基本波レーザ光を和周波混合することにより、連続光
の第３高調波レーザを得ることができる。
【００６６】外部共振器１からの反射光は、ビームスプ
リッタ１１に入射させられる。ビームスプリッタ１１
は、入射光の内の波長 355nmのレーザ光を反射させ、波
長1064nmと波長 532nmのレーザ光をそのまま透過させる
光学特性を有している。
リッタ１１に入射させられる。ビームスプリッタ１１
は、入射光の内の波長 355nmのレーザ光を反射させ、波
長1064nmと波長 532nmのレーザ光をそのまま透過させる
光学特性を有している。
【００６７】外部共振器１からの反射光は、ビームスプ
リッタ１１により光路を９０゜曲げるように反射させら
れる。この第３高調波のビームには、ウオークオフ効果
により細長く歪が生じることがある。この歪を補正する
ビーム整形用の光学素子として、この第３高調波のビー
ムの光軸上に例えばアナモルフィックプリズムやシリン
ドリカルレンズを配設するようにしてもよい。
リッタ１１により光路を９０゜曲げるように反射させら
れる。この第３高調波のビームには、ウオークオフ効果
により細長く歪が生じることがある。この歪を補正する
ビーム整形用の光学素子として、この第３高調波のビー
ムの光軸上に例えばアナモルフィックプリズムやシリン
ドリカルレンズを配設するようにしてもよい。
【００６８】ビームスプリッタ１１を透過した波長1064
nmと波長 532nmを含む光が、ビームスプリッタ１２に入
射される。ビームスプリッタ１２は、例えば波長 532nm
の光を反射させ、波長1064nmの光を透過させる光学特性
を有している。
nmと波長 532nmを含む光が、ビームスプリッタ１２に入
射される。ビームスプリッタ１２は、例えば波長 532nm
の光を反射させ、波長1064nmの光を透過させる光学特性
を有している。
【００６９】このレーザ光発生装置の光検出部３には、
ビームスプリッタ１２で反射させた波長 532nmの光の光
軸上に受光素子１３ａが設けられ、波長1064nmの光の光
軸上には、受光素子１３ｂが設けられている。受光素子
１３ａ、１３ｂからの検出信号に波長選択性を持たせる
ため、それぞれ受光素子１３ａとビームスプリッタ１２
との間に赤外光を吸収するフィルタ１４を配し、受光素
子１３ｂとビームスプリッタ１１との間にグリーン光を
吸収するフィルタ１５を配している。
ビームスプリッタ１２で反射させた波長 532nmの光の光
軸上に受光素子１３ａが設けられ、波長1064nmの光の光
軸上には、受光素子１３ｂが設けられている。受光素子
１３ａ、１３ｂからの検出信号に波長選択性を持たせる
ため、それぞれ受光素子１３ａとビームスプリッタ１２
との間に赤外光を吸収するフィルタ１４を配し、受光素
子１３ｂとビームスプリッタ１１との間にグリーン光を
吸収するフィルタ１５を配している。
【００７０】このように構成することにより、受光素子
１３ａ、１３ｂには、それぞれ波長1064nm、 532nmが入
射しなくなる。従って、受光素子１３ａ、１３ｂには無
用のクロストークの発生を避けることができるようにな
る。
１３ａ、１３ｂには、それぞれ波長1064nm、 532nmが入
射しなくなる。従って、受光素子１３ａ、１３ｂには無
用のクロストークの発生を避けることができるようにな
る。
【００７１】受光素子１３ａ、１３ｂは、光電変換して
前述した位相変調器２ａ、２ｂにより、位相変調された
サイドバンドが共振器内で反射されたことによる位相の
変化の情報を含んだ信号を検出する。この受光素子１３
ａ、１３ｂでの検出信号が、それぞれ共振器長制御部４
と波長制御部６に供給される。
前述した位相変調器２ａ、２ｂにより、位相変調された
サイドバンドが共振器内で反射されたことによる位相の
変化の情報を含んだ信号を検出する。この受光素子１３
ａ、１３ｂでの検出信号が、それぞれ共振器長制御部４
と波長制御部６に供給される。
【００７２】共振器長制御部４と波長制御部６は、例え
ばミキサ機能を有している。共振器長制御部４と波長制
御部６には、それぞれ外部の発振器７ａ、７ｂから変調
信号が供給されている。この変調信号は、必要に応じて
波形整形や位相遅延等が施される。共振器長制御部４と
波長制御部６では、検出信号とこの変調信号とが乗算さ
れることにより、同期検波が行われている。共振器長制
御部４と波長制御部６は、レーザ光源Ｌ１、Ｌ２の光周
波数と外部共振器１の共振周波数とのずれをそれぞれ求
めている。
ばミキサ機能を有している。共振器長制御部４と波長制
御部６には、それぞれ外部の発振器７ａ、７ｂから変調
信号が供給されている。この変調信号は、必要に応じて
波形整形や位相遅延等が施される。共振器長制御部４と
波長制御部６では、検出信号とこの変調信号とが乗算さ
れることにより、同期検波が行われている。共振器長制
御部４と波長制御部６は、レーザ光源Ｌ１、Ｌ２の光周
波数と外部共振器１の共振周波数とのずれをそれぞれ求
めている。
【００７３】共振器長制御部４では、さらに、同期検波
された検波出力信号をローパスフィルタを介することに
よって得られるこのずれを誤差信号として電磁アクチュ
エータ５を駆動するドライバに供給される。このドライ
バは、駆動信号を電磁アクチュエータ５で外部共振器１
のミラーＭ２の反射面を光軸方向に移動させて誤差信号
を０とするようなサーボ制御を行わせている。
された検波出力信号をローパスフィルタを介することに
よって得られるこのずれを誤差信号として電磁アクチュ
エータ５を駆動するドライバに供給される。このドライ
バは、駆動信号を電磁アクチュエータ５で外部共振器１
のミラーＭ２の反射面を光軸方向に移動させて誤差信号
を０とするようなサーボ制御を行わせている。
【００７４】これにより、外部共振器１内の共振器長に
なるように制御されレーザ光源Ｌ１からの出力光に同期
させると共に、レーザ光源Ｌ１からの出力光が、外部共
振器１内で共振を続けるようになる。
なるように制御されレーザ光源Ｌ１からの出力光に同期
させると共に、レーザ光源Ｌ１からの出力光が、外部共
振器１内で共振を続けるようになる。
【００７５】また、レーザ光源Ｌ２の周波数fcのレーザ
光に対して位相変調器２ｂにより周波数fmの位相変調が
施され、サイドバンドfc±fmが立てられている。波長制
御部６では、共振周波数がf0の外部共振器１からの光に
ついて周波数fc、fc±fm間のビートを検出することによ
り、極性を持った誤差信号が得られる。
光に対して位相変調器２ｂにより周波数fmの位相変調が
施され、サイドバンドfc±fmが立てられている。波長制
御部６では、共振周波数がf0の外部共振器１からの光に
ついて周波数fc、fc±fm間のビートを検出することによ
り、極性を持った誤差信号が得られる。
【００７６】実際には、ミキサで変調信号成分に対して
元の変調信号に適当な位相を与えた信号として受光素子
１３ａからの検出信号とを乗算して同期検波し、例えば
ローパスフィルタで変調キャリア成分を除去することに
より、誤差信号を得ている。波長制御部６は、この誤差
信号をレーザ光源Ｌ２の周波数制御信号としてレーザ光
源Ｌ２に供給してサーボ制御している。このような制御
により、レーザ光源Ｌ２からの出力も外部共振器１の周
波数に同期される。
元の変調信号に適当な位相を与えた信号として受光素子
１３ａからの検出信号とを乗算して同期検波し、例えば
ローパスフィルタで変調キャリア成分を除去することに
より、誤差信号を得ている。波長制御部６は、この誤差
信号をレーザ光源Ｌ２の周波数制御信号としてレーザ光
源Ｌ２に供給してサーボ制御している。このような制御
により、レーザ光源Ｌ２からの出力も外部共振器１の周
波数に同期される。
【００７７】このようにして２つのレーザ光源Ｌ１、Ｌ
２の同期が同時になされるようになる。従って、外部共
振器１内部には、２つの基本波連続レーザが同時に循環
することになる。外部共振器１では、共振によって強め
られる強度を持ったこれら２つの基本波連続レーザが、
ＢＢＯ１０に入射して和周波混合により、第３高調波の
連続したレーザが発生する変換効率を高めている。
２の同期が同時になされるようになる。従って、外部共
振器１内部には、２つの基本波連続レーザが同時に循環
することになる。外部共振器１では、共振によって強め
られる強度を持ったこれら２つの基本波連続レーザが、
ＢＢＯ１０に入射して和周波混合により、第３高調波の
連続したレーザが発生する変換効率を高めている。
【００７８】また、電磁アクチュエータ５の具体的な構
造の一例を示す図３の一部切欠斜視図及び図４の渦巻き
状板バネの概観斜視図を参照しながら説明する。
造の一例を示す図３の一部切欠斜視図及び図４の渦巻き
状板バネの概観斜視図を参照しながら説明する。
【００７９】ミラーＭ２は、リング状あるいは円筒状の
セラミック等の絶縁物で作られたコイルボビン３２に嵌
合固定されている。このコイルボビン３２の周囲にコイ
ル（いわゆるボイスコイル）がソレノイド状に巻回され
ている。このコイルボビン３２は、例えば図４に示すよ
うに渦巻き状の板バネ３３に取り付けられている。この
板バネ３３は、マグネット３５を介してリング状のヨー
ク３６に固定支持されている。マグネット３５は、コイ
ルボビン３２の円筒状に巻回されたコイル３３を取り囲
むように配置されており、このマグネット３５は、例え
ば内周側がＮ極、外周側がＳ極となるように着磁されて
いる。マグネット３５の外周は、鉄等の強磁性体のヨー
ク３６に接着等により固定されている。板バネ３３は、
例えばコイルボビン３２の上下面に接着等により固定さ
れ、これらの板バネ３３の外周がヨーク３６で支持さ
れ、これらのすべての部品が２枚の鉄等の強磁性体のシ
ールド板３７、３８で挟み込まれている。このシールド
板３７、３８は、ヨーク３６と共に、マグネット３５か
らの磁束のリターン磁路としての機能も有している。こ
のシールド板３７、３８ですべての部品が囲まれている
ので、取扱いも極めて良好である。
セラミック等の絶縁物で作られたコイルボビン３２に嵌
合固定されている。このコイルボビン３２の周囲にコイ
ル（いわゆるボイスコイル）がソレノイド状に巻回され
ている。このコイルボビン３２は、例えば図４に示すよ
うに渦巻き状の板バネ３３に取り付けられている。この
板バネ３３は、マグネット３５を介してリング状のヨー
ク３６に固定支持されている。マグネット３５は、コイ
ルボビン３２の円筒状に巻回されたコイル３３を取り囲
むように配置されており、このマグネット３５は、例え
ば内周側がＮ極、外周側がＳ極となるように着磁されて
いる。マグネット３５の外周は、鉄等の強磁性体のヨー
ク３６に接着等により固定されている。板バネ３３は、
例えばコイルボビン３２の上下面に接着等により固定さ
れ、これらの板バネ３３の外周がヨーク３６で支持さ
れ、これらのすべての部品が２枚の鉄等の強磁性体のシ
ールド板３７、３８で挟み込まれている。このシールド
板３７、３８は、ヨーク３６と共に、マグネット３５か
らの磁束のリターン磁路としての機能も有している。こ
のシールド板３７、３８ですべての部品が囲まれている
ので、取扱いも極めて良好である。
【００８０】このような構造を有する電磁アクチュエー
タ５によれば、コイル３３の内側に金属のような導電
体、磁性体を一切配置していないにもかかわらず、磁気
回路が概ね閉磁路となっているため、光軸方向への駆動
力が大きく、位相回りの少ない伝達特性が得られる。ま
た、コイルボビン３２にセラミックを用いて移動部分を
軽量化すること等により、複共振周波数を100kHz以上に
まで持っていける。
タ５によれば、コイル３３の内側に金属のような導電
体、磁性体を一切配置していないにもかかわらず、磁気
回路が概ね閉磁路となっているため、光軸方向への駆動
力が大きく、位相回りの少ない伝達特性が得られる。ま
た、コイルボビン３２にセラミックを用いて移動部分を
軽量化すること等により、複共振周波数を100kHz以上に
まで持っていける。
【００８１】レーザ光発光装置は、このように構成する
ことにより、従来の基本波に対して出されるパルス状の
第３高調波に比べて広い用途で使用できる連続波のレー
ザ光を得ることができる。
ことにより、従来の基本波に対して出されるパルス状の
第３高調波に比べて広い用途で使用できる連続波のレー
ザ光を得ることができる。
【００８２】また、本発明は、レーザ光源Ｌ１、Ｌ２か
らの基本波レーザを外部共振器１で二重共振させること
に主眼があるので、２つの基本波が共に周波数制御機能
を持っていれば、必ずしも外部共振器１が一方の基本波
レーザに同期させる必要はない。これら２つの基本波レ
ーザの個々の周波数を外部共振器１の共振周波数に同期
させればよい。
らの基本波レーザを外部共振器１で二重共振させること
に主眼があるので、２つの基本波が共に周波数制御機能
を持っていれば、必ずしも外部共振器１が一方の基本波
レーザに同期させる必要はない。これら２つの基本波レ
ーザの個々の周波数を外部共振器１の共振周波数に同期
させればよい。
【００８３】本発明において周波数制御可能なレーザ光
源として使用するマスタレーザ光の発生装置には、注入
同期されたレーザ光を出射する注入同期レーザ光発生装
置やレーザ光源内に外部共振器を設けたレーザ光発生装
置を用いるようにしてもよい。
源として使用するマスタレーザ光の発生装置には、注入
同期されたレーザ光を出射する注入同期レーザ光発生装
置やレーザ光源内に外部共振器を設けたレーザ光発生装
置を用いるようにしてもよい。
【００８４】注入同期レーザ光発生装置は、例えばレー
ザ光源Ｌ１に対応する連続した基本波レーザ光を出射
し、この外部共振器を有するレーザ光発生装置は、例え
ばレーザ光源Ｌ２に対応させて外部共振器において変換
された第２高調波の波長の連続したレーザ光を出射す
る。レーザ光源Ｌ１、Ｌ２には、この注入同期レーザ光
発生装置と外部共振器を有するレーザ光発生装置のいず
れか一方を適用したりあるいはこれらの両方を適用する
ようにしてもよい。
ザ光源Ｌ１に対応する連続した基本波レーザ光を出射
し、この外部共振器を有するレーザ光発生装置は、例え
ばレーザ光源Ｌ２に対応させて外部共振器において変換
された第２高調波の波長の連続したレーザ光を出射す
る。レーザ光源Ｌ１、Ｌ２には、この注入同期レーザ光
発生装置と外部共振器を有するレーザ光発生装置のいず
れか一方を適用したりあるいはこれらの両方を適用する
ようにしてもよい。
【００８５】注入同期レーザ光発生装置は、レーザ発振
する装置の自走周波数に近い周波数の信号を入力するこ
とによってこの装置の発振周波数が入力信号の周波数に
引き込まれる現象を用いて、この入力信号と同一周波数
で振幅の大きなレーザ光に増幅する。
する装置の自走周波数に近い周波数の信号を入力するこ
とによってこの装置の発振周波数が入力信号の周波数に
引き込まれる現象を用いて、この入力信号と同一周波数
で振幅の大きなレーザ光に増幅する。
【００８６】注入同期レーザ光発生装置の一具体例とし
て図５の概略的な構成を参照しながら、例えばレーザ光
源Ｌ２に注入同期レーザ光発生装置を用いる場合を説明
する。
て図５の概略的な構成を参照しながら、例えばレーザ光
源Ｌ２に注入同期レーザ光発生装置を用いる場合を説明
する。
【００８７】レーザ光源Ｌ２には、第２高調波発生を行
うための基本波レーザ光を出射するレーザ光源４１が設
けられている。レーザ光源４１からの基本波レーザ光
は、位相変調器４２で位相変調が施され、共振器反射光
検出用の反射面４３を介し、集光用のレンズ４４を介し
て外部共振器４５に入射されるようになっている。
うための基本波レーザ光を出射するレーザ光源４１が設
けられている。レーザ光源４１からの基本波レーザ光
は、位相変調器４２で位相変調が施され、共振器反射光
検出用の反射面４３を介し、集光用のレンズ４４を介し
て外部共振器４５に入射されるようになっている。
【００８８】この外部共振器４５は、凹面鏡４６の反射
面と平面鏡４７の反射面との間に非線形光学結晶素子４
８が配置されている。この外部共振器４５の一対の凹面
鏡４６と平面鏡４７の反射面の間の光路長ＬR が所定の
長さとなって光路位相差Δが２πの整数倍となるとき共
振し、共振位相付近で反射率及び反射位相が大きく変化
する。共振器４５の一方の反射面４６、４７の少なくと
も一方、例えば反射面４７は、電磁アクチュエータ４９
により光軸方向に駆動されるようになっている。
面と平面鏡４７の反射面との間に非線形光学結晶素子４
８が配置されている。この外部共振器４５の一対の凹面
鏡４６と平面鏡４７の反射面の間の光路長ＬR が所定の
長さとなって光路位相差Δが２πの整数倍となるとき共
振し、共振位相付近で反射率及び反射位相が大きく変化
する。共振器４５の一方の反射面４６、４７の少なくと
も一方、例えば反射面４７は、電磁アクチュエータ４９
により光軸方向に駆動されるようになっている。
【００８９】発振器５１は、位相変調器４２を駆動する
ための変調信号を出力し、この変調信号がドライバ５２
に送られる。共振器４５に送られるレーザ光の反射光が
反射面４３を介して光検出器５３により検出され、反射
光検出信号として同期検波回路５４に供給される。
ための変調信号を出力し、この変調信号がドライバ５２
に送られる。共振器４５に送られるレーザ光の反射光が
反射面４３を介して光検出器５３により検出され、反射
光検出信号として同期検波回路５４に供給される。
【００９０】同期検波回路５４には、発振器５１からの
変調信号が供給され、反射光検出信号と乗算されること
により、同期検波が行われている。同期検波回路５４の
検波信号は、ＬＰＦ５５を介すことによって共振器光路
長の誤差信号となる。この誤差信号が、ドライバ５６を
介して電磁アクチュエータ４９の駆動信号となる。電磁
アクチュエータ４９では、この駆動信号に応じて反射面
１７を光軸方向に移動させて誤差信号を０とするような
サーボ制御を行うことにより共振器長の制御が行われて
いる。
変調信号が供給され、反射光検出信号と乗算されること
により、同期検波が行われている。同期検波回路５４の
検波信号は、ＬＰＦ５５を介すことによって共振器光路
長の誤差信号となる。この誤差信号が、ドライバ５６を
介して電磁アクチュエータ４９の駆動信号となる。電磁
アクチュエータ４９では、この駆動信号に応じて反射面
１７を光軸方向に移動させて誤差信号を０とするような
サーボ制御を行うことにより共振器長の制御が行われて
いる。
【００９１】このように構成することにより、注入同期
レーザ光発生装置への入力信号の周波数を外部共振器１
の共振周波数に設定するように制御すれば、外部共振器
１に入射させる際のマスタレーザだけに与えられている
位相変調をそのまま和周波混合を行わせる外部共振器１
と同期をとる信号源とすることができる。
レーザ光発生装置への入力信号の周波数を外部共振器１
の共振周波数に設定するように制御すれば、外部共振器
１に入射させる際のマスタレーザだけに与えられている
位相変調をそのまま和周波混合を行わせる外部共振器１
と同期をとる信号源とすることができる。
【００９２】すなわち、例えばレーザ光源Ｌ１からの出
力光に位相変調を施す位相変調器２ａの代わりに注入同
期のためにマスタレーザに与えられている位相変調を用
いても、位相変調器２ｂ、発振器７ｂを用いることな
く、この位相変調を外部共振器１と同期させることがで
きる。
力光に位相変調を施す位相変調器２ａの代わりに注入同
期のためにマスタレーザに与えられている位相変調を用
いても、位相変調器２ｂ、発振器７ｂを用いることな
く、この位相変調を外部共振器１と同期させることがで
きる。
【００９３】また、外部共振器を有するレーザ光発生装
置のように第２高調波発生を別の外部共振器に同期させ
る構成をとって位相変調を施し位相変調器２ｂ、発振器
７ｂを用いることなく、基本波レーザ光を外部共振器１
に出射するようにしてもよい。
置のように第２高調波発生を別の外部共振器に同期させ
る構成をとって位相変調を施し位相変調器２ｂ、発振器
７ｂを用いることなく、基本波レーザ光を外部共振器１
に出射するようにしてもよい。
【００９４】このようにしてマスタレーザとして注入同
期レーザ光発生装置と外部共振器付きレーザ光発生装置
をレーザ光源Ｌ１、Ｌ２の一方または両方に用いること
により、外部共振器１からの第３高調波の連続波レーザ
の出力をより一層高めることができ、外部共振器１から
の反射光を高出力にすることができる。
期レーザ光発生装置と外部共振器付きレーザ光発生装置
をレーザ光源Ｌ１、Ｌ２の一方または両方に用いること
により、外部共振器１からの第３高調波の連続波レーザ
の出力をより一層高めることができ、外部共振器１から
の反射光を高出力にすることができる。
【００９５】次に、位相整合条件と非線形光学結晶の関
係について簡単に説明する。
係について簡単に説明する。
【００９６】前述した外部共振器１内に配した非線形光
学結晶素子では、例えば約31.3゜で切り出したＢＢＯ１
０を用いることによって、タイプＩの位相整合条件に基
づいて第３高調波発生が行われている。位相整合条件は
タイプＩに限定されるものでなく、ＢＢＯ１０の結晶の
切り出し角度を約38.6゜あるいは約59.7゜とすることに
より、例えば連続光の基本波の波長1064nm及び 532nmの
和周波光を発生させるための位相整合条件をタイプＩＩ
で行わせることができる。
学結晶素子では、例えば約31.3゜で切り出したＢＢＯ１
０を用いることによって、タイプＩの位相整合条件に基
づいて第３高調波発生が行われている。位相整合条件は
タイプＩに限定されるものでなく、ＢＢＯ１０の結晶の
切り出し角度を約38.6゜あるいは約59.7゜とすることに
より、例えば連続光の基本波の波長1064nm及び 532nmの
和周波光を発生させるための位相整合条件をタイプＩＩ
で行わせることができる。
【００９７】このように非線形光学結晶素子の切り出し
角度の設定により、第３高調波発生の位相整合条件を選
択することができ、第３高調波発生の自由度を高めるこ
とができる。
角度の設定により、第３高調波発生の位相整合条件を選
択することができ、第３高調波発生の自由度を高めるこ
とができる。
【００９８】また、非線形光学結晶素子は、ＢＢＯに限
定されるものでなく、周期的分極反転ニオブ酸リチウム
（Periodically Poled Lithium Niobate:以下ＰＰＬＮ
という）を用いてもよい。実際に必要とされる分極反転
の周期は、非線形光学係数ｄ33またはｄ31を用いる相互
作用の場合、それぞれ約1.9μmまたは約3.6μmの奇数倍
とする。
定されるものでなく、周期的分極反転ニオブ酸リチウム
（Periodically Poled Lithium Niobate:以下ＰＰＬＮ
という）を用いてもよい。実際に必要とされる分極反転
の周期は、非線形光学係数ｄ33またはｄ31を用いる相互
作用の場合、それぞれ約1.9μmまたは約3.6μmの奇数倍
とする。
【００９９】このＰＰＬＮを外部共振器１内に配設する
と、疑似位相整合が達成され、材料定数である非線形光
学係数が大きいので、非線形変換効率を向上させること
ができる。この外部共振器１内の非線形変換を高めるこ
とで入力結合鏡としてのミラーＭ１の最適反射率を低め
ることにより、成膜プロセスの条件を緩和させることが
できる。
と、疑似位相整合が達成され、材料定数である非線形光
学係数が大きいので、非線形変換効率を向上させること
ができる。この外部共振器１内の非線形変換を高めるこ
とで入力結合鏡としてのミラーＭ１の最適反射率を低め
ることにより、成膜プロセスの条件を緩和させることが
できる。
【０１００】このＰＰＬＮを用いると、外部共振器１か
らの反射光にウォークオフが存在しないので、略々円形
のビームパターンを持った出力光が得られる。これによ
り、ビーム整形用の光学部材をレーザ光発生装置に設け
る必要がなく、製造部品の削減を行うことになり、装置
を小型化することができるようになる。
らの反射光にウォークオフが存在しないので、略々円形
のビームパターンを持った出力光が得られる。これによ
り、ビーム整形用の光学部材をレーザ光発生装置に設け
る必要がなく、製造部品の削減を行うことになり、装置
を小型化することができるようになる。
【０１０１】なお、波長1064nmのレーザ光を発振させる
レーザ媒質には、Nd:YAG、Nd:YVO4以外にＬＮＰ、ＹＬ
Ｆ、ＧＧＧ、ＹＡＰ等も使用できる。
レーザ媒質には、Nd:YAG、Nd:YVO4以外にＬＮＰ、ＹＬ
Ｆ、ＧＧＧ、ＹＡＰ等も使用できる。
【０１０２】次に、レーザ光発生装置の変形例について
図６を参照しながら説明する。ここで、共通する部分に
同じ参照番号を付して説明を省略する。
図６を参照しながら説明する。ここで、共通する部分に
同じ参照番号を付して説明を省略する。
【０１０３】このレーザ光発生装置は、例えば図６に示
すように、外部共振器１からの反射光がビームスプリッ
タ１１を透過した透過光を受光する受光素子１３ａと、
受光素子１３ａで光電変換して得られた検出信号に対し
て電気的なキャリア周波数弁別を行うバンドパスフィル
タ（以下、ＢＰＦという）１５、１６とを有している。
すように、外部共振器１からの反射光がビームスプリッ
タ１１を透過した透過光を受光する受光素子１３ａと、
受光素子１３ａで光電変換して得られた検出信号に対し
て電気的なキャリア周波数弁別を行うバンドパスフィル
タ（以下、ＢＰＦという）１５、１６とを有している。
【０１０４】このレーザ光発生装置は、レーザ光源Ｌ
１、Ｌ２からのそれぞれの出力光に異なる周波数で位相
変調器２ａ、２ｂを与えて外部共振器１内で同じ光軸上
で同時共振を起こすように共振制御を行っている。これ
により、外部共振器１からの反射光の一部がビームスプ
リッタ１１を透過して受光素子１３ａに供給される。こ
の受光素子１３ａには、波長1064nm、 532nmの光が含ま
れている。受光素子１３ａは、これらの波長を含めて光
電変換して検出信号をＢＰＦ１５、１６にそれぞれ供給
する。
１、Ｌ２からのそれぞれの出力光に異なる周波数で位相
変調器２ａ、２ｂを与えて外部共振器１内で同じ光軸上
で同時共振を起こすように共振制御を行っている。これ
により、外部共振器１からの反射光の一部がビームスプ
リッタ１１を透過して受光素子１３ａに供給される。こ
の受光素子１３ａには、波長1064nm、 532nmの光が含ま
れている。受光素子１３ａは、これらの波長を含めて光
電変換して検出信号をＢＰＦ１５、１６にそれぞれ供給
する。
【０１０５】ＢＰＦ１５は、このＢＰＦ１５の帯域通過
する周波数がＢＰＦ１６での帯域通過周波数の整数倍の
関係にならないように周波数の選択が行われる。このよ
うに周波数の選択を行うことにより、ＢＰＦ１５、１６
の高調波歪の信号に重なりが生じないようにすることが
でき、個々の波長に対する信号検出を行うことができ
る。これにより、２つの波長に対する検出信号のクロス
トークを避けることができる。
する周波数がＢＰＦ１６での帯域通過周波数の整数倍の
関係にならないように周波数の選択が行われる。このよ
うに周波数の選択を行うことにより、ＢＰＦ１５、１６
の高調波歪の信号に重なりが生じないようにすることが
でき、個々の波長に対する信号検出を行うことができ
る。これにより、２つの波長に対する検出信号のクロス
トークを避けることができる。
【０１０６】ＢＰＦ１５を通過した信号が共振器長制御
部４に供給され、ＢＰＦ１６を通過した信号が波長制御
部６にそれぞれ供給される。共振器長制御部４と波長制
御部６は、それぞれ共振器長制御信号と周波数制御信号
とを電磁アクチュエータ５とレーザ光源Ｌ１に出力して
いる。
部４に供給され、ＢＰＦ１６を通過した信号が波長制御
部６にそれぞれ供給される。共振器長制御部４と波長制
御部６は、それぞれ共振器長制御信号と周波数制御信号
とを電磁アクチュエータ５とレーザ光源Ｌ１に出力して
いる。
【０１０７】このように構成することにより、図１に示
したビームスプリッタ１１をなくし、受光素子を１つで
済ませることができ、部品点数を少なくすることができ
る。
したビームスプリッタ１１をなくし、受光素子を１つで
済ませることができ、部品点数を少なくすることができ
る。
【０１０８】以上のように構成することにより、半導体
レーザ励起等の高効率で、安定で、信頼性も高い固体レ
ーザに基づいてそれぞれ独立に得られる連続波レーザ光
の基本波を外部共振器に入射させて少なくとも一方の光
源を同期させ、他方の光源の発振波長を制御して同期さ
せることにより、従来の基本波に対して得られるパルス
状の第３高調波発生に比べて一つの共振器内で共振させ
た基本波の和周波として連続した第３高調波を効率よく
発生させることができる。
レーザ励起等の高効率で、安定で、信頼性も高い固体レ
ーザに基づいてそれぞれ独立に得られる連続波レーザ光
の基本波を外部共振器に入射させて少なくとも一方の光
源を同期させ、他方の光源の発振波長を制御して同期さ
せることにより、従来の基本波に対して得られるパルス
状の第３高調波発生に比べて一つの共振器内で共振させ
た基本波の和周波として連続した第３高調波を効率よく
発生させることができる。
【０１０９】これにより、パルス状の第３高調波発生の
レーザ光の適用範囲に比べて本発明による第３高調波相
当の連続光では、例えば光記録、ディスクのマスタリン
グ、蛍光体ディスプレイ等、幅広い分野への応用を可能
にできる。
レーザ光の適用範囲に比べて本発明による第３高調波相
当の連続光では、例えば光記録、ディスクのマスタリン
グ、蛍光体ディスプレイ等、幅広い分野への応用を可能
にできる。
【０１１０】
【発明の効果】本発明に係るレーザ光発生装置では、第
１及び第２の光源として例えば半導体レーザ励起等の高
効率で、安定で、信頼性も高い固体レーザに基づいてそ
れぞれ独立に得られる連続波レーザ光の基本波を共振手
段に入射させて少なくとも一方の光源を同期させ、他方
の光源の発振波長を制御して同期させることにより、従
来の基本波に対して得られるパルス状の第３高調波発生
に比べて一つの共振器内で共振させた基本波の和周波と
して連続した第３高調波を効率よく発生させることがで
きる。
１及び第２の光源として例えば半導体レーザ励起等の高
効率で、安定で、信頼性も高い固体レーザに基づいてそ
れぞれ独立に得られる連続波レーザ光の基本波を共振手
段に入射させて少なくとも一方の光源を同期させ、他方
の光源の発振波長を制御して同期させることにより、従
来の基本波に対して得られるパルス状の第３高調波発生
に比べて一つの共振器内で共振させた基本波の和周波と
して連続した第３高調波を効率よく発生させることがで
きる。
【０１１１】これにより、パルス状の第３高調波発生の
レーザ光の適用範囲に比べて本発明による第３高調波相
当の連続光では、例えば光記録、ディスクのマスタリン
グ、蛍光体ディスプレイ等、幅広い分野への応用を可能
にできる。
レーザ光の適用範囲に比べて本発明による第３高調波相
当の連続光では、例えば光記録、ディスクのマスタリン
グ、蛍光体ディスプレイ等、幅広い分野への応用を可能
にできる。
【図１】本発明に係るレーザ光発生装置の概略的な構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】上記レーザ光発生装置のミラーＭ１の透過スペ
クトルを示す図である。
クトルを示す図である。
【図３】上記レーザ光発生装置の電磁アクチュエータの
具体的な構造の一例を示す一部切欠斜視図である。
具体的な構造の一例を示す一部切欠斜視図である。
【図４】上記レーザ光発生装置の電磁アクチュエータの
渦巻き状板バネを示す概観斜視図である。
渦巻き状板バネを示す概観斜視図である。
【図５】上記レーザ光発生装置に適用する注入同期レー
ザの概略的な構成を示す図である。
ザの概略的な構成を示す図である。
【図６】上記レーザ光発生装置を変形した一例として概
略的な構成を示す図である。
略的な構成を示す図である。
１ 外部共振器 ２ａ、２ｂ 位相変調器 ３ 光検出部 ４ 共振器長制御部 ５ 電磁アクチュエータ ６ 波長制御部 Ｌ１、Ｌ２ レーザ光源 ７ａ、７ｂ 発振器 ８ ミラー ９、１１、１２ ビームスプリッタ １０ ＢＢＯ（非線形光学結晶素子） １３ａ、１３ｂ 受光素子 １５、１６ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ） Ｍ１〜Ｍ４ ミラー
Claims (16)
- 【請求項１】 第１の波長の連続波レーザ光を出射させ
る第１の光源と、 第２の波長の連続波レーザ光を出射させる第２の光源
と、 上記第１及び第２の光源から出射される各連続波レーザ
光を１組のミラーから成る共振手段とを有し、 この共振手段で同時に同期・共振させながらこの共振手
段内に配された位相整合のとれた非線形光学結晶素子に
よりこれらの出射光を和周波混合させることを特徴とす
るレーザ光発生装置。 - 【請求項２】 上記第１の光源の波長は、1.05〜1.07μ
m とすることを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生
装置。 - 【請求項３】 上記第２の光源は、上記第１の光源の波
長をλとするとき、この波長λに対して波長λ／２の第
２高調波を出射することを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ光発生装置。 - 【請求項４】 上記第１の光源からの出射光の波長を1.
064μmとし、上記第２の光源からの出射光の波長を0.53
2μmとすることを特徴とする請求項１記載のレーザ光発
生装置。 - 【請求項５】 上記共振手段は、誘電体多層膜がコーテ
ィングされたミラーとインピーダンスマッチングさせる
反射率を有する入力結合ミラーとを有することを特徴と
する請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項６】 上記共振手段のミラーの少なくとも一つ
に和周波混合による連続光を透過させる波長特性を有す
る出力ミラーが用いられていることを特徴とする請求項
５記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項７】 上記入力結合ミラーは、上記出力ミラー
とを共用することを特徴とする請求項６記載のレーザ光
発生装置。 - 【請求項８】 上記第１及び第２の光源には、少なくと
も一方の光源に出射光の波長を制御する波長制御機能が
設けられていることを特徴とする請求項１記載のレーザ
光発生装置。 - 【請求項９】 上記共振手段は、上記第１及び第２の光
源の内の一方の光源からの出射光に対して光路長を制御
してこの出射光に同期させると共に、他方の光源からの
出射光の発振波長を制御してこの出射光に同期させるこ
とを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項１０】 上記第１及び第２の光源の少なくとも
一方の光源内に位相変調手段を有する光源として注入同
期レーザ光源あるいは第２高調波発生を行う外部のレー
ザ光源からのレーザ光を用い、この一方の光源の周波数
側帯波を上記共振手段との同期をとるために用いること
を特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項１１】 上記非線形光学結晶素子には、表面に
上記第１及び第２の光源からの出射光の波長での反射率
を抑えるコーティングが施されていることを特徴とする
請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項１２】 上記共振手段は、２つの光源から出射
される少なくとも一方の光がＳ偏光とされた出射光を同
一平面内に設ける３つ以上のミラーで共振させることを
特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項１３】 上記共振手段内の非線形光学結晶素子
は、この非線形光学結晶素子に固有な偏光方向を上記Ｓ
偏光に一致させることを特徴とする請求項１２記載のレ
ーザ光発生装置。 - 【請求項１４】 上記共振手段により同時共振させた反
射光とこの反射光に含まれる上記共振手段への２つの入
射光成分の光を波長依存性に応じて空間的に分離する光
学分離手段と、 この光学分離手段で分離した上記入射光成分の光を受光
する受光手段とを有し、 上記受光手段から得られた信号を用いて同時共振を満足
させる制御が行われることを特徴とする請求項１記載の
レーザ光発生装置。 - 【請求項１５】 上記共振手段からの反射光に含まれる
上記共振手段への２つの入射光成分の光を検出する受光
手段と、 該受光手段からの出力信号に対して電気的に周波数弁別
を行って所定の周波数成分だけを通過させるフィルタ手
段とを有し、 上記フィルタ手段には、出力される一方の周波数が他方
の周波数の整数倍となる関係を外した周波数が設定され
ることを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。 - 【請求項１６】 上記共振手段からの反射光にビーム整
形を施すビーム整形手段が設けられていることを特徴と
する請求項１記載のレーザ光発生装置。
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| JP00542595A JP3521519B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | レーザ光発生装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00542595A JP3521519B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | レーザ光発生装置 |
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| JP3521519B2 JP3521519B2 (ja) | 2004-04-19 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00542595A Expired - Fee Related JP3521519B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | レーザ光発生装置 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1995
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-
1996
- 1996-01-17 US US08/588,007 patent/US6301276B1/en not_active Expired - Fee Related
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| JPWO2015174388A1 (ja) * | 2014-05-15 | 2017-04-20 | 株式会社オキサイド | 深紫外レーザ発生装置および光源装置 |
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