JPH08201862A - 高調波レーザ光発生装置 - Google Patents

高調波レーザ光発生装置

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JPH08201862A
JPH08201862A JP7007565A JP756595A JPH08201862A JP H08201862 A JPH08201862 A JP H08201862A JP 7007565 A JP7007565 A JP 7007565A JP 756595 A JP756595 A JP 756595A JP H08201862 A JPH08201862 A JP H08201862A
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JP
Japan
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light
harmonic
optical crystal
linear optical
laser
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JP7007565A
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Takatomo Sasaki
孝友 佐々木
Yusuke Mori
勇介 森
Sadao Nakai
貞雄 中井
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Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
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Publication date
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    • G02F1/353Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3534Three-wave interaction, e.g. sum-difference frequency generation
    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 非線形光学結晶(KTP)(1)と、非線形
光学結晶(BBO)(2)とを、入力ミラー(4)と出
力ミラー(5)との間に設置し、出力ミラーを振動子に
より振動させる。 【効果】 レーザー発振器の内部に二つの非線形光学結
晶を設置し、従来の方法によりはるかに簡便な方法で、
効率的に基本波の3倍または4倍の高調波光を発生させ
ることが可能となる。その結果、紫外レーザーの長寿命
化、小型化、および、低製造コスト化が実現され、さら
に、機械的に振動に対しても安定に紫外レーザーを発生
することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高調波レーザー光発
生装置に関するものである。さらに詳しくは、この発明
は、紫外レーザー造形や高精密レーザー加工、レーザー
計測、医学等において有用な小型紫外レーザー装置を実
現することのできる新しい高調波レーザー光発生装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術と課題】従来から、光造形や計測、精密加
工、医学分野などにおいて、レーザー光が利用されてい
ることは、周知の通りであり、紫外レーザー光を利用す
る技術についても多くの工夫がなされてきた。紫外レー
ザー光装置については、現在までに一般的に、2つのタ
イプが知られており、その一つは、エキシマレーザー装
置であって、強い電場を用いて、たとえば希ガスとハロ
ゲンガスとを放電して紫外光を得るものである。
【0003】もう一つは、固体のYAGレーザー装置で
あり、非線形光学結晶を用いて波長変換を行い、YAG
レーザーの第3高調波(355nm)、または、第4高
調波光(266nm)を発生させることを特徴としてい
る。しかしながら、このいずれの従来装置の場合にも、
その構成は大型であって、高コストにならざるを得ない
という問題がある。また、長寿命の紫外レーザー光を得
ることも従来では困難であった。
【0004】たとえば、連続発振のYAGレーザー装置
においては、紫外光を効率的に発生するためには第2高
調波光(532nm)を共振させる必要があるが、この
共振のためには大がかりな電気的フィードバックシステ
ムを用いた外部共振器型の装置をもう一つの共振器とし
て使用するほかになかった。このダブルキャビティ型の
パルスYAGレーザー装置は、たとえば、図1に例示し
た構造を有しており、第2高調波光を発生させるための
共振器(100)と、第4高調波光を発生させるための
共振器(101)、または、第3高調波光を発生させる
ための共振器とを備え、第2高調波光を発生させるため
の共振器(100)は、非線形光学結晶(KTP)(1
03)、入力ミラー(104)、および出力ミラー(1
05)とから構成されている。また、第4高調波光を発
生させるための共振器(101)は、非線形光学結晶
(BBO)(106)、入力ミラー(104)、および
出力ミラー(105)とから構成されている。
【0005】この構成において、レーザー発振部(L
D)(107)からの励起レーザー光ω’(102)で
共振器(100)内で、YAGレーザー媒質(110)
を励起し、基本波光ω(111)を発振させ同一共振器
(100)内で、第2高調波光(108)をつくり、さ
らに、その第2高調波光(108)は、第4高調波光
(109)となる。
【0006】しかしながら、このような従来の紫外レー
ザー装置においては、紫外光を効率的に、かつ、安定的
に発生するためには、基本波の安定化、および、共振器
(100)で発生した第2高調波光を共振器(101)
に導入し、第4高調波光を高効率で発生させるために共
振器(101)を共振させなければならず、ミラー(1
05)をフィードバック機構により微調整しなければな
らず、その構造は非常に複雑となり、その結果、装置も
巨大化してしまう。
【0007】このように、従来の紫外レーザー装置は、
非常に複雑かつ大型であり、製造コストが非常に高いの
が現状である。このため、これまでは小型化、低製造コ
スト、および、長寿命な紫外レーザーを得ることが可能
な紫外レーザー装置はいまだ実現されていない。この発
明は、以上の通りの従来技術の欠点を解消し、小型化、
低製造コスト、および長寿命な紫外レーザーを得ること
が可能な、新しい高調波レーザー光発生装置を提供する
ことを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するために、一つの共振器内に二つの非線形光学
結晶を配置し、共振器の出力ミラーを振動させることと
したレーザー光発生装置であって、非線形光学結晶の一
つは第2高調波を発生させ、もう一つの非線形光学結晶
で第3高調波もしくは第4高調波を発生させることを特
徴とする高調波レーザー光発生装置を提供する。
【0009】
【作用】この発明においては、上記の構成により基本波
と第2高調波光との共振を、同一共振器内で共振器の出
力ミラーを振動させることにより実現する。第2高調波
光を周期的に共振させることにより得られる第3高調波
光、または第4高調波光はパルスであり、その周期は、
振動子の振動周期を調節することにより、変えることが
可能である。
【0010】つまり、この発明においては、ミラーの周
期的振動により、共振器長が周期的に変化するが、これ
により、基本波光はほとんど出力変動を伴わない。これ
に対して、第1の結晶により発生した第2高調波光は周
期的に共振することによりパルス的に強く発生し、この
結果、第2の非線形結晶により、第3高調波光、または
第4高調波光をパルスで効率的に発生できる。
【0011】この発明による基本波光、第2高調波光、
第4高調波光の時間的発生を模式的に示したものが図2
である。一般的に、高調波発生装置においては、基本波
を安定させるために共振器長を変化させることは避ける
べきことであったが、この発明においては、従来の慣例
を破って、共振器をあえて振動させる方法を採用してい
る。
【0012】その理由は、例えば、マイクロチップレー
ザーとして、Nd:YVO4 を用いた場合、その発振モ
ード間隔はマイクロチップの厚さで決められ、共振器長
の変化によりモード間隔の変化がほとんど見られないの
で、発振モードの波長シフトと強度変化は比較的小さい
からである。つまり、第2高調波光が周期的に共振して
も、基本波光の波長と強度変化は無視できる。したがっ
て、共振器を周期的に共振させても、安定な紫外パルス
が得られる。
【0013】そして、この発明においては、この紫外パ
ルスの発生周期は、振動子に用いているPZT等の圧電
素子における電気的周期を変えることにより変更が可能
である。
【0014】
【実施例】小型紫外レーザー装置としての高調波レーザ
ー光発生装置は、たとえば図3に例示したものを一つの
態様として示すことができる。この図3において、装置
には、半導体レーザー励起マイクロチップ固体レーザー
(Nd:YVO4 やNd:YAGなど)を発振器として
用いている。
【0015】発振器の両端面はミラーになっており、図
の左側は基本波用共振器の入力ミラーM1(4)で、左
側M3(6)は基本波に対して無反射になっているが
、第2高調波光に対しては高反射ミラーになってい
る。また、この装置では、非線形光学結晶(KTP)
(1)と、非線形光学結晶(BBO)(2)とを、入力
ミラーM1(4)と出力ミラーM2(5)との間に設置
する。
【0016】M2(5)は基本波光に対しても第2高調
波光に対しても高反射になっているが、第4高調波光に
対しては低反射率になっており、第4高調波の出力光は
M2(5)から取り出される。基本波光に対してはM1
(4)とM2(5)が共振器を構成しており、第2高調
波光に対してはM3(6)とM2(5)が共振器を構成
している。一般に固体レーザー媒質(3)は第2高調波
光に対して吸収があるため、強い第2高調波を発生させ
るために、基本波光用と第2高調波光用のミラーは変え
た方がよい。M2(5)にはたとえば圧電素子PZTが
つけてあり、振動できるようになっている。
【0017】半導体レーザー発振器(7)より発振し
た、たとえば、808nmの励起光は入力ミラーM1
(4)から入り、レーザー媒質(3)を励起し、その結
果1064nmの基本波光が入力ミラーM1(4)、出
力ミラーM2(5)の間で連続発振する。この基本波光
は、KTP非線形光学結晶(1)を透過し、第2高調波
光(532nm)を発生する。さらに、この第2高調波
光(532nm)は、その後、BBO非線形光学結晶
(2)を通過し、第3高調波光(355nm)または、
図2に示したように、第4高調波光(266nm)を発
生させる。
【0018】そして、出力ミラーM2(5)を、たとえ
ば、圧電素子などの振動子(6)を用いて、周期的に振
動させる。これによって、基本波光の出力を変動させる
ことなしに、周期的に第2高調波光に対して共振させる
ことできる。
【0019】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
り、レーザー発振器の内部に二つの非線形光学結晶を設
置し、従来の方法によりはるかに簡便な方法で、効率的
に基本波の3倍または4倍の高調波光を発生させること
が可能となる。その結果、紫外レーザーの長寿命化、小
型化、および、低製造コスト化が実現され、さらに、機
械的に振動に対しても安定に紫外レーザーを発生するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の紫外レーザー装置を示した概略図であ
る。
【図2】この発明の紫外レーザー装置において、時間と
波の強さとの関係を示した関係図である。
【図3】この発明の紫外レーザー装置を示した概略図で
ある。
【符号の説明】
1 非線形光学結晶(KTP) 2 非線形光学結晶(BBO) 3 レーザー媒質 4 入力ミラー 5 出力ミラー 6 第2高調波用ミラーM3 7 半導体レーザー 8 振動子 100 共振器 101 共振器 102 励起レーザー光ω’ 103 非線形光学結晶(KTP) 105 出力ミラー 106 非線形光学結晶(KTP) 107 レーザー発振部(LD) 108 第2高調波光 109 第4高調波光 110 YAGレーザー媒質 111 基本波光ω

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの共振器内に二つの非線形光学結晶
    を配置し、共振器の出力ミラーを振動させることとした
    レーザ光発生装置であって、非線形光学結晶の一つは第
    2高調波を発生させ、もう一つの非線形光学結晶で第3
    高調波もしくは第4高調波を発生させることを特徴とす
    る高調波レーザ光発生装置。
JP7007565A 1995-01-20 1995-01-20 高調波レーザ光発生装置 Pending JPH08201862A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102629065A (zh) * 2011-02-01 2012-08-08 爱科来株式会社 光学晶体和太赫兹波生成装置及方法

Cited By (3)

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