JPH09185094A - 周波数逓倍器を有するレーザ - Google Patents
周波数逓倍器を有するレーザInfo
- Publication number
- JPH09185094A JPH09185094A JP8194474A JP19447496A JPH09185094A JP H09185094 A JPH09185094 A JP H09185094A JP 8194474 A JP8194474 A JP 8194474A JP 19447496 A JP19447496 A JP 19447496A JP H09185094 A JPH09185094 A JP H09185094A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- crystal
- optical nonlinear
- optical
- crystals
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 115
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 70
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000008710 crystal-8 Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- UKDIAJWKFXFVFG-UHFFFAOYSA-N potassium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [K+].[O-][Nb](=O)=O UKDIAJWKFXFVFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- 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
- G02F1/3534—Three-wave interaction, e.g. sum-difference frequency generation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数倍加器として作用する第１の光学非線
形結晶と、レーザにより発生するレーザ放出光の伝搬方
向に後配置された周波数逓倍器として作用する少なくと
も一つのさらなる光学非線形結晶を有するレーザにおい
て、より高次の高調波の発生効率を改善する。 【解決手段】 最も後配置された光学非線形結晶を除く
光学非線形結晶（２、３）の各々が、０．１°から６°
の範囲のウォークオフ角を有し、それらの光学非線形結
晶（２、３、７）が互いに、一つの結晶（２、３）の主
断面がその結晶の後に配置される結晶（３、７）の位相
整合に関して角度許容度が小さい方向を有するように配
置される。
形結晶と、レーザにより発生するレーザ放出光の伝搬方
向に後配置された周波数逓倍器として作用する少なくと
も一つのさらなる光学非線形結晶を有するレーザにおい
て、より高次の高調波の発生効率を改善する。 【解決手段】 最も後配置された光学非線形結晶を除く
光学非線形結晶（２、３）の各々が、０．１°から６°
の範囲のウォークオフ角を有し、それらの光学非線形結
晶（２、３、７）が互いに、一つの結晶（２、３）の主
断面がその結晶の後に配置される結晶（３、７）の位相
整合に関して角度許容度が小さい方向を有するように配
置される。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】本発明は、周波数倍加器とし
て作用する第１の光学非線形結晶と、レーザにより発生
するレーザ放出光の伝搬方向に後配置された周波数逓倍
器として作用する少なくとも一つのさらなる光学非線形
結晶を有するレーザに関するものである。
て作用する第１の光学非線形結晶と、レーザにより発生
するレーザ放出光の伝搬方向に後配置された周波数逓倍
器として作用する少なくとも一つのさらなる光学非線形
結晶を有するレーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光を周波数逓倍化するためには、
いわゆる光学非線形結晶、すなわち非線形光学効果を生
ずる結晶を一般的に使用する。もし周波数ｆ（１）（基
本波）を有する光波が結晶中を伝搬すれば、２倍の周波
数ｆ（２）＝２ｆ（１）で振動する分極の光学非線形断
片を生じる。この周波数で第２高調波の光波が放射され
る。その放射光の方向に最大光量を得るには、基本波と
第２高調波の位相を結晶を伝搬する上で同相に保持しな
ければならない。この位相整合を行うためには、結晶中
の二つの屈折率ｎ（１）とｎ（２）は等しくなければな
らず、これは複屈折性により得ることができる。
いわゆる光学非線形結晶、すなわち非線形光学効果を生
ずる結晶を一般的に使用する。もし周波数ｆ（１）（基
本波）を有する光波が結晶中を伝搬すれば、２倍の周波
数ｆ（２）＝２ｆ（１）で振動する分極の光学非線形断
片を生じる。この周波数で第２高調波の光波が放射され
る。その放射光の方向に最大光量を得るには、基本波と
第２高調波の位相を結晶を伝搬する上で同相に保持しな
ければならない。この位相整合を行うためには、結晶中
の二つの屈折率ｎ（１）とｎ（２）は等しくなければな
らず、これは複屈折性により得ることができる。
【０００３】周波数逓倍化のためには、位相整合の方法
が異なる二つのタイプの結晶：タイプＩとタイプIIが用
いられる。
が異なる二つのタイプの結晶：タイプＩとタイプIIが用
いられる。
【０００４】光学的一軸性結晶の場合、常光線の屈折率
ｎ（ｏ）は異常光線の屈折率ｎ（ｅ）とは異なる値を有
する。常光線は主断面に垂直方向に偏光する光に関し、
異常光線は主断面に平行方向に偏光する光に関する。そ
の結晶の主断面は、光線の入射方向と結晶の光学軸によ
り定義される。
ｎ（ｏ）は異常光線の屈折率ｎ（ｅ）とは異なる値を有
する。常光線は主断面に垂直方向に偏光する光に関し、
異常光線は主断面に平行方向に偏光する光に関する。そ
の結晶の主断面は、光線の入射方向と結晶の光学軸によ
り定義される。
【０００５】基本波と第２高調波はお互いに垂直に偏光
している。もし基本波の偏波方向が例えば主断面に垂直
ならば、それは常光線として結晶を伝搬し、第２高調波
は異常光線である。基本波の屈折率ｎ（１，ｏ）は結晶
への全ての入射方向に対し同じ値を有するが、第２高調
波の屈折率ｎ（２，ｅ）は入射角による。もし結晶の光
学軸とｚ軸が一致したｘ，ｙ，ｚの座標系で全ての入射
角に対し屈折率の値をプロットすれば、縦座標の原点に
対し対象の、常光線に対しては球面で異常光線に対して
は循環楕円体となる。もしｎ（１，ｏ）とｎ（２，ｅ）
の値が適当にとれば、二つの面は二つの循環線上で交わ
る。これらの循環線上では、二つの屈折率は一致し位相
整合がなされる。
している。もし基本波の偏波方向が例えば主断面に垂直
ならば、それは常光線として結晶を伝搬し、第２高調波
は異常光線である。基本波の屈折率ｎ（１，ｏ）は結晶
への全ての入射方向に対し同じ値を有するが、第２高調
波の屈折率ｎ（２，ｅ）は入射角による。もし結晶の光
学軸とｚ軸が一致したｘ，ｙ，ｚの座標系で全ての入射
角に対し屈折率の値をプロットすれば、縦座標の原点に
対し対象の、常光線に対しては球面で異常光線に対して
は循環楕円体となる。もしｎ（１，ｏ）とｎ（２，ｅ）
の値が適当にとれば、二つの面は二つの循環線上で交わ
る。これらの循環線上では、二つの屈折率は一致し位相
整合がなされる。
【０００６】図１は、上記した形態の断面図を示した図
である。ｎ（１，ｏ）に対しては円が得られ、ｎ（２，
ｅ）に対しては楕円が得られる。線Ｌは位相整合が保持
できる光線を表す。それは結晶の光学軸に対して角度θ
をなして進む。もし光線方向が放射面内で微少な角度の
ずれが生じたなら、これによりｎ（１，ｏ）とｎ（２，
ｅ）の屈折率は比較的大きくずれが生じてしまい、位相
整合はもはや最適条件ではなくなってしまう。もし光線
方向が放射面と垂直方向に同じ角度ずれが生じた場合
は、これによる屈折率のずれは非常にわずかなものであ
る（この場合、光線は位相整合が保持される円と楕円の
循環交点にほぼ沿う）。
である。ｎ（１，ｏ）に対しては円が得られ、ｎ（２，
ｅ）に対しては楕円が得られる。線Ｌは位相整合が保持
できる光線を表す。それは結晶の光学軸に対して角度θ
をなして進む。もし光線方向が放射面内で微少な角度の
ずれが生じたなら、これによりｎ（１，ｏ）とｎ（２，
ｅ）の屈折率は比較的大きくずれが生じてしまい、位相
整合はもはや最適条件ではなくなってしまう。もし光線
方向が放射面と垂直方向に同じ角度ずれが生じた場合
は、これによる屈折率のずれは非常にわずかなものであ
る（この場合、光線は位相整合が保持される円と楕円の
循環交点にほぼ沿う）。
【０００７】結晶の角度許容度として良好な位相整合を
与える角度範囲に関して述べる。角度ずれが屈折率の大
きなずれを導く方向は、小さな角度許容度を有する結晶
の方向である。したがって、それと垂直方向が良好な角
度許容度を有する角度となる。最適な位相整合のために
は、結晶へ入射される光線の発散角が角度許容度よりも
小さくなければならない。
与える角度範囲に関して述べる。角度ずれが屈折率の大
きなずれを導く方向は、小さな角度許容度を有する結晶
の方向である。したがって、それと垂直方向が良好な角
度許容度を有する角度となる。最適な位相整合のために
は、結晶へ入射される光線の発散角が角度許容度よりも
小さくなければならない。
【０００８】もし光線が基本波光線として結晶に送り込
まれるならば、周波数逓倍光線は結晶を通る光路上にお
いて主断面内で徐々に横側へ基本波光線の光路をはずれ
る。この過程は「ウォークオフ効果」として知られ、結
晶材料に依存してその強さが変わる。それはウォークオ
フ角、すなわち基本波光線と周波数逓倍光線との間の角
度により定量化される。そのウォークオフ効果はまた、
結晶から出射する際に、周波数逓倍光線の断面を、結晶
の主断面内に楕円の大きな半軸を有する楕円に変形させ
てしまう。
まれるならば、周波数逓倍光線は結晶を通る光路上にお
いて主断面内で徐々に横側へ基本波光線の光路をはずれ
る。この過程は「ウォークオフ効果」として知られ、結
晶材料に依存してその強さが変わる。それはウォークオ
フ角、すなわち基本波光線と周波数逓倍光線との間の角
度により定量化される。そのウォークオフ効果はまた、
結晶から出射する際に、周波数逓倍光線の断面を、結晶
の主断面内に楕円の大きな半軸を有する楕円に変形させ
てしまう。
【０００９】光学非線形結晶から出射する基本波および
第２高調波の光線は、例えば混合によりさらに基本波の
３倍波を発生させる第２の光学非線形結晶へと導かれ
る。周波数逓倍化の高効率化においては、基本波と第２
高調波の光線断面は第２の結晶においてできる限り完全
に重なりあわなければならず、それは重なり合った領域
においてのみ光波の混合が生ずるからである。しかしな
がら物理的な理由で、基本波の光線は第２高調波よりも
１．４１４倍の直径を有する。もしさらなる結晶におい
て基本波と第３高調波との混合により基本波の４倍波を
発生させたい場合には、混合される光線の直径がさらに
大きく異なるため、わずかな重畳となってしまうため低
効率となってしまう。
第２高調波の光線は、例えば混合によりさらに基本波の
３倍波を発生させる第２の光学非線形結晶へと導かれ
る。周波数逓倍化の高効率化においては、基本波と第２
高調波の光線断面は第２の結晶においてできる限り完全
に重なりあわなければならず、それは重なり合った領域
においてのみ光波の混合が生ずるからである。しかしな
がら物理的な理由で、基本波の光線は第２高調波よりも
１．４１４倍の直径を有する。もしさらなる結晶におい
て基本波と第３高調波との混合により基本波の４倍波を
発生させたい場合には、混合される光線の直径がさらに
大きく異なるため、わずかな重畳となってしまうため低
効率となってしまう。
【００１０】上記したタイプのレーザが、R.Wu,J.D.Mye
rs and S.J.Hamlinの"IntracavityFourth Harmonic Gen
eration Using Three Pieces of LBO in a Nd:YAG Lase
r",OSA Proceedings on Advanced Solid-State Lasers,
Vol.20,1994の文献に述べられている。しかしながら、
光線の重畳や位相整合に関してはなんら改善されていな
い。
rs and S.J.Hamlinの"IntracavityFourth Harmonic Gen
eration Using Three Pieces of LBO in a Nd:YAG Lase
r",OSA Proceedings on Advanced Solid-State Lasers,
Vol.20,1994の文献に述べられている。しかしながら、
光線の重畳や位相整合に関してはなんら改善されていな
い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、より
高次の高調波の発生効率に関して、周波数倍加器として
作用する第１の光学非線形結晶と、レーザにより発生す
るレーザ放出光の伝搬方向に後配置された周波数逓倍器
として作用する少なくとも一つのさらなる光学非線形結
晶を有するレーザを改善することにある。
高次の高調波の発生効率に関して、周波数倍加器として
作用する第１の光学非線形結晶と、レーザにより発生す
るレーザ放出光の伝搬方向に後配置された周波数逓倍器
として作用する少なくとも一つのさらなる光学非線形結
晶を有するレーザを改善することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】その改善は、最も後配置
された光学非線形結晶を除く光学非線形結晶の各々が、
０．１°から６°の範囲のウォークオフ角を有し、それ
らの光学非線形結晶が互いに、一つの結晶の主断面がそ
の結晶の後に配置される結晶の位相整合に関して角度許
容度が小さな方向を有するように配置されることにより
達成される。
された光学非線形結晶を除く光学非線形結晶の各々が、
０．１°から６°の範囲のウォークオフ角を有し、それ
らの光学非線形結晶が互いに、一つの結晶の主断面がそ
の結晶の後に配置される結晶の位相整合に関して角度許
容度が小さな方向を有するように配置されることにより
達成される。
【００１３】光学非線形結晶のウォークオフ効果は、さ
らなる結晶内のその次の混合における基本波および周波
数逓倍光の光線断面の重畳を改善するため、本発明にお
いて利用される。第１の結晶の主断面方向にウォークオ
フ効果により広げられる周波数逓倍光の断面は、ウォー
クオフ効果のない円形断面を保持する光線より、基本波
光線に対してより大きな重畳面を有する。
らなる結晶内のその次の混合における基本波および周波
数逓倍光の光線断面の重畳を改善するため、本発明にお
いて利用される。第１の結晶の主断面方向にウォークオ
フ効果により広げられる周波数逓倍光の断面は、ウォー
クオフ効果のない円形断面を保持する光線より、基本波
光線に対してより大きな重畳面を有する。
【００１４】その重畳はさらに、その後の結晶において
重畳が最適になるように、最も後配置された光学非線形
結晶を除く光学非線形結晶の長さを特定化することによ
ってウォークオフ効果の作用力を制御することにより改
善できる。最適な重畳は、結晶内で基本波と混合される
周波数逓倍光の断面領域の大きな半軸が基本波の断面の
直径とほぼ一致する際になされる。特定の結晶の必要長
Ｌｋは、ウォークオフ角φの大きさと、および基本波の
直径Ｄｐとウォークオフ効果のないこの基本波と重畳さ
れる周波数逓倍光の直径Ｄｆとの差に依存する。長さＬ
ｋは以下の公式によりおよそ計算される。
重畳が最適になるように、最も後配置された光学非線形
結晶を除く光学非線形結晶の長さを特定化することによ
ってウォークオフ効果の作用力を制御することにより改
善できる。最適な重畳は、結晶内で基本波と混合される
周波数逓倍光の断面領域の大きな半軸が基本波の断面の
直径とほぼ一致する際になされる。特定の結晶の必要長
Ｌｋは、ウォークオフ角φの大きさと、および基本波の
直径Ｄｐとウォークオフ効果のないこの基本波と重畳さ
れる周波数逓倍光の直径Ｄｆとの差に依存する。長さＬ
ｋは以下の公式によりおよそ計算される。
【００１５】Ｌｋ≒（Ｄｐ−Ｄｆ）／ｔａｎφ この公式が他の光学的および機械的必要性をも満たす結
晶長をもたらすためには、ウォークオフ角は約０．１°
から約６°の範囲でなければならない。
晶長をもたらすためには、ウォークオフ角は約０．１°
から約６°の範囲でなければならない。
【００１６】楕円形断面を有する光線は、その小さな半
軸方向よりも大きな半軸方向に対して発散が小さい。
軸方向よりも大きな半軸方向に対して発散が小さい。
【００１７】さらに、後の結晶の位相整合に関して角度
許容度が小さい方向と平行である発散が小さな方向に伝
搬する楕円形光線の向きを調整することにより、より高
次の高調波の発生効率の最適化をすることができる。過
度な光線発散による位相整合の悪化を極力避けることに
より、その改善がなされる。
許容度が小さい方向と平行である発散が小さな方向に伝
搬する楕円形光線の向きを調整することにより、より高
次の高調波の発生効率の最適化をすることができる。過
度な光線発散による位相整合の悪化を極力避けることに
より、その改善がなされる。
【００１８】もし光線の偏波方向が、後の結晶の選択さ
れた方位において結晶に必要とされる方向に向いていな
いなら、その偏波方向は偏波回転素子により楕円光線の
半軸方位に対し適当な方向へと回転させることができ
る。
れた方位において結晶に必要とされる方向に向いていな
いなら、その偏波方向は偏波回転素子により楕円光線の
半軸方位に対し適当な方向へと回転させることができ
る。
【００１９】レーザと第１の結晶との間および個々の結
晶の間に、結晶内でレーザ光のパワー密度を増加させる
ため、集光光学素子を配置することができる。
晶の間に、結晶内でレーザ光のパワー密度を増加させる
ため、集光光学素子を配置することができる。
【００２０】もし集光光学素子を用いないなら、結晶は
他の結晶と近接して配置することが望ましい。その距離
は０でもよい。結晶は互いに対し直線上に配置される。
この距離の上限として、基本波の波長におけるレイリー
長の約２０％の値とする。これにより結晶をほぼ平面波
面で伝搬することができる。
他の結晶と近接して配置することが望ましい。その距離
は０でもよい。結晶は互いに対し直線上に配置される。
この距離の上限として、基本波の波長におけるレイリー
長の約２０％の値とする。これにより結晶をほぼ平面波
面で伝搬することができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、周波数倍加器として作
用する第１の光学非線形結晶と、レーザにより発生する
レーザ放出光の伝搬方向に後配置された周波数逓倍器と
して作用する少なくとも一つのさらなる光学非線形結晶
を有するレーザにおいて、より高次の高調波の発生効率
を改善することができる。
用する第１の光学非線形結晶と、レーザにより発生する
レーザ放出光の伝搬方向に後配置された周波数逓倍器と
して作用する少なくとも一つのさらなる光学非線形結晶
を有するレーザにおいて、より高次の高調波の発生効率
を改善することができる。
【００２２】また本発明によれば、連続波およびパルス
のすべてのタイプのレーザに対し適用可能であり、ここ
で非線形結晶はレーザ共振器の内部および外部のどちら
も配置することができる。
のすべてのタイプのレーザに対し適用可能であり、ここ
で非線形結晶はレーザ共振器の内部および外部のどちら
も配置することができる。
【００２３】さらに本発明によれば、ダイオード励起レ
ーザに対して特に利点を有しており、それはレーザ出力
が比較的小さいために、ここでの周波数逓倍効率を最適
化することが特に重要であるからである。
ーザに対して特に利点を有しており、それはレーザ出力
が比較的小さいために、ここでの周波数逓倍効率を最適
化することが特に重要であるからである。
【００２４】
【発明の実施の形態】図２に示される周波数逓倍レーザ
は、真のレーザ１、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザで、波長
１０６４ｎｍの赤外線レーザ光を放射するレーザと、二
つの光学非線形結晶２および３からなる。
は、真のレーザ１、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザで、波長
１０６４ｎｍの赤外線レーザ光を放射するレーザと、二
つの光学非線形結晶２および３からなる。
【００２５】レーザからの放出光は、第１の非線形光学
結晶へ基本波光線として導かれる。第１の非線形光学結
晶は周波数倍加器として作用し、例えばニオブ酸カリウ
ムで構成されるタイプＩの結晶である。結晶２は基本波
波長１０６４ｎｍ（赤外線）と高調波波長５３２ｎｍ
（緑）を放出する。緑色レーザ光の光線断面は、結晶２
内のウォークオフ効果により楕円に変形するが、赤外線
の断面は円形のままである。
結晶へ基本波光線として導かれる。第１の非線形光学結
晶は周波数倍加器として作用し、例えばニオブ酸カリウ
ムで構成されるタイプＩの結晶である。結晶２は基本波
波長１０６４ｎｍ（赤外線）と高調波波長５３２ｎｍ
（緑）を放出する。緑色レーザ光の光線断面は、結晶２
内のウォークオフ効果により楕円に変形するが、赤外線
の断面は円形のままである。
【００２６】両光線は、第２の光学非線形結晶３へと導
かれる。結晶３は、赤外線と緑色レーザ光を周波数混合
するよう作用し、その出力には赤外線（１０６４ｎｍ）
と緑色レーザ光（５３２ｎｍ）だけではなく、基本波の
３倍波のレーザ光（３５５ｎｍ）を出力する。その結晶
はタイプＩおよびタイプIIのどちらでもよい。この例で
は、タイプIIの結晶であるニオブ酸リチウムを用いる。
かれる。結晶３は、赤外線と緑色レーザ光を周波数混合
するよう作用し、その出力には赤外線（１０６４ｎｍ）
と緑色レーザ光（５３２ｎｍ）だけではなく、基本波の
３倍波のレーザ光（３５５ｎｍ）を出力する。その結晶
はタイプＩおよびタイプIIのどちらでもよい。この例で
は、タイプIIの結晶であるニオブ酸リチウムを用いる。
【００２７】第１の光学非線形結晶２の長さと、緑色レ
ーザ光の光線断面のウォークオフ効果の作用力は、赤外
線および緑色レーザ光の断面が第２の光学非線形結晶内
で最適に重畳するように選択された。この最適状態は基
本波および高調波の放射パワーの合計が重畳領域内にお
いて最大になるときに達成される。
ーザ光の光線断面のウォークオフ効果の作用力は、赤外
線および緑色レーザ光の断面が第２の光学非線形結晶内
で最適に重畳するように選択された。この最適状態は基
本波および高調波の放射パワーの合計が重畳領域内にお
いて最大になるときに達成される。
【００２８】図３には、緑色レーザ光の楕円形に変形し
た断面４の大きい方の半軸が赤外線の断面の直径５にほ
ぼ一致している、この最適な重畳状態を示す。ウォーク
オフ効果により、断面４は断面５から中心がはずれて配
置される。
た断面４の大きい方の半軸が赤外線の断面の直径５にほ
ぼ一致している、この最適な重畳状態を示す。ウォーク
オフ効果により、断面４は断面５から中心がはずれて配
置される。
【００２９】第２の光学非線形結晶３の主断面に対する
第１の光学非線形結晶２の主断面の設定は、緑色の発散
が小さい方の方向が第２の光学非線形結晶３の角度許容
度の小さな方向と平行であるように選択される。これに
より、結晶３内での赤外線と緑色レーザ光との良好な位
相整合が得られる。
第１の光学非線形結晶２の主断面の設定は、緑色の発散
が小さい方の方向が第２の光学非線形結晶３の角度許容
度の小さな方向と平行であるように選択される。これに
より、結晶３内での赤外線と緑色レーザ光との良好な位
相整合が得られる。
【００３０】光学非線形結晶には、互いに対してそして
結晶主断面に対して、放射光波の偏波面をそれらが機能
する方向にする必要がある。レーザ光が放出される軸を
中心に第１の光学非線形結晶を回転させることにより、
その主断面をレーザ１の偏波方向にあわせることができ
る。第１の光学非線形結晶２に対して第２の光学非線形
結晶を回転させることにより、その主断面を第１の光学
非線形結晶２からの放射光の偏波方向に合わせることが
できる。もし緑色レーザ光の発散が小さい方向が、この
配列で第２の光学非線形結晶３の角度許容度が小さな方
向に対し平行ではなかったら、緑色レーザ光の偏波方向
とともに赤外線の偏波方向を適当に回転させるための偏
波面回転素子６を用いることができる。緑色レーザ光の
発散が小さい方向は、その向きを保持したままである。
そのような偏波回転素子は、例えば赤外線および緑色レ
ーザ光の分散を利用する二分の一波長板として作用する
ように構成される。
結晶主断面に対して、放射光波の偏波面をそれらが機能
する方向にする必要がある。レーザ光が放出される軸を
中心に第１の光学非線形結晶を回転させることにより、
その主断面をレーザ１の偏波方向にあわせることができ
る。第１の光学非線形結晶２に対して第２の光学非線形
結晶を回転させることにより、その主断面を第１の光学
非線形結晶２からの放射光の偏波方向に合わせることが
できる。もし緑色レーザ光の発散が小さい方向が、この
配列で第２の光学非線形結晶３の角度許容度が小さな方
向に対し平行ではなかったら、緑色レーザ光の偏波方向
とともに赤外線の偏波方向を適当に回転させるための偏
波面回転素子６を用いることができる。緑色レーザ光の
発散が小さい方向は、その向きを保持したままである。
そのような偏波回転素子は、例えば赤外線および緑色レ
ーザ光の分散を利用する二分の一波長板として作用する
ように構成される。
【００３１】光学非線形結晶２および３は、互いに対し
それらの結晶面を、第２の光学非線形結晶３のウォーク
オフ効果が第１の光学非線形結晶２のウォークオフ効果
の反対の方向に作用するように配置される。もし赤外線
および緑色レーザ光が例えば第１の光学非線形結晶２の
中で放出面内の上方へ発散するなら、それらは第２の光
学非線形結晶３の中で放射面内で再び下方へと収束す
る。この光線誘導は光線の最適重畳にとって重要であ
る。
それらの結晶面を、第２の光学非線形結晶３のウォーク
オフ効果が第１の光学非線形結晶２のウォークオフ効果
の反対の方向に作用するように配置される。もし赤外線
および緑色レーザ光が例えば第１の光学非線形結晶２の
中で放出面内の上方へ発散するなら、それらは第２の光
学非線形結晶３の中で放射面内で再び下方へと収束す
る。この光線誘導は光線の最適重畳にとって重要であ
る。
【００３２】図４には、図２と同様のセットアップで、
第３の光学非線形結晶により拡張し、結晶２、３、７の
それぞれの前に３つの集光光学素子８、９、１０を配置
したものを示す。この例では偏波回転素子はない。第３
の光学非線形結晶７もまた、例えばタイプIIの結晶であ
るニオブ酸リチウムであってもよい。それにより、その
結晶へと入射される１０６４ｎｍと３５５ｎｍの波長の
光を混合し、基本波の４倍周波数であるＵＶ光（波長２
６６ｎｍ）を生じる。
第３の光学非線形結晶により拡張し、結晶２、３、７の
それぞれの前に３つの集光光学素子８、９、１０を配置
したものを示す。この例では偏波回転素子はない。第３
の光学非線形結晶７もまた、例えばタイプIIの結晶であ
るニオブ酸リチウムであってもよい。それにより、その
結晶へと入射される１０６４ｎｍと３５５ｎｍの波長の
光を混合し、基本波の４倍周波数であるＵＶ光（波長２
６６ｎｍ）を生じる。
【００３３】第２の光学非線形結晶３のウォークオフ効
果は、基本波（１０６４ｎｍ）とＵＶ光（３５５ｎｍ）
の重畳が最適になるように調整される。ＵＶ光線（３５
５ｎｍ）の発散が小さい方向は、第３の光学非線形結晶
７の位相整合に関して角度許容度の小さい方向に位置さ
れる。
果は、基本波（１０６４ｎｍ）とＵＶ光（３５５ｎｍ）
の重畳が最適になるように調整される。ＵＶ光線（３５
５ｎｍ）の発散が小さい方向は、第３の光学非線形結晶
７の位相整合に関して角度許容度の小さい方向に位置さ
れる。
【図１】結晶中を入射角を横切る常光線および異常光線
の屈折率を示した概念図
の屈折率を示した概念図
【図２】２つの光学非線形結晶を有するレーザの構成図
【図３】最適重畳状態の基本波光線および周波数倍加光
線の断面図
線の断面図
【図４】３つの光学非線形結晶を有するレーザの構成図
１ レーザ ２ 第１の光学非線形結晶 ３ 第２の光学非線形結晶 ４ 周波数倍加光線の断面 ５ 基本波光線の断面 ６ 偏波回転素子 ７ 第２の光学非線形結晶 ８、９、１０ 集光光学素子
Claims (5)
- 【請求項１】 周波数倍加器として作用する第１の光学
非線形結晶と、レーザにより発生するレーザ放出光の伝
搬方向に対し該第１の光学非線形結晶の後に配置され周
波数逓倍器として作用する少なくとも一つのさらなる光
学非線形結晶とを有するレーザにおいて、 最も後配置された光学非線形結晶を除く前記光学非線形
結晶（２、３）の各々が、０．１°から６°の範囲のウ
ォークオフ角を有し、該光学非線形結晶（２、３、７）
が互いに、一つの結晶（２、３）の主断面が該結晶の後
に配置される結晶（３、７）の位相整合に関して角度許
容性が小さな方向を有するように配置されることを特徴
とするレーザ。 - 【請求項２】 前記最も後配置された光学非線形結晶を
除く光学非線形結晶（２、３）の長さが、第１の周波数
逓倍されたレーザビームの断面領域の大きな半軸の長さ
が該第１のレーザビームと重畳される第２のレーザビー
ムの断面領域の直径とほぼ一致するように選択されるこ
とを特徴とする請求項１記載のレーザ。 - 【請求項３】 少なくとも一つの偏波回転素子（６）
が、前記光学非線形結晶の間に、混合される前記レーザ
ビームの偏波方向をともに回転させるために配置される
ことを特徴とする請求項１および２記載のレーザ。 - 【請求項４】 二つの連続する光学非線形結晶（２と３
または３と７）の間の最大距離が、前記レーザにより発
生するレーザ放出光の波長におけるレイリー長の約２０
％であることを特徴とする請求項１から３記載のレー
ザ。 - 【請求項５】 前記レーザにより発生するレーザ放出光
の伝搬方向に対し、少なくとも一つの光学非線形結晶
（２、３、７）の前に集光光学素子（８、９、１０）が
配置されることを特徴とする請求項１から３記載のレー
ザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19527337.0 | 1995-07-26 | ||
| DE19527337A DE19527337A1 (de) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Laser mit Frequenzvervielfachung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09185094A true JPH09185094A (ja) | 1997-07-15 |
| JP3904263B2 JP3904263B2 (ja) | 2007-04-11 |
Family
ID=7767851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19447496A Expired - Fee Related JP3904263B2 (ja) | 1995-07-26 | 1996-07-24 | 周波数逓倍器を有するレーザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5848079A (ja) |
| EP (1) | EP0756194B1 (ja) |
| JP (1) | JP3904263B2 (ja) |
| DE (2) | DE19527337A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009128435A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換装置および波長変換レーザ装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5840239A (en) * | 1997-01-31 | 1998-11-24 | 3D Systems, Inc. | Apparatus and method for forming three-dimensional objects in stereolithography utilizing a laser exposure system having a diode pumped frequency quadrupled solid state laser |
| DE10018874C2 (de) | 2000-04-14 | 2003-10-02 | Lpkf Laser & Electronics Ag | Vorrichtung zur Frequenzkonversion des Lichts eines Lasers |
| US6826205B1 (en) * | 2000-05-22 | 2004-11-30 | Lightwave Electronics Corporation | Etalon enhanced saturable reflector for mode-locked lasers |
| AU2001271363A1 (en) * | 2000-06-20 | 2002-01-02 | Actinix | Generating coherent vacuum ultraviolet radiation using four wave mixing |
| DE10143709A1 (de) * | 2001-08-31 | 2003-04-03 | Jenoptik Laser Optik Sys Gmbh | Einrichtung zur Frequenzkonversion einer Lasergrundfrequenz in andere Frequenzen |
| DE10147362B4 (de) * | 2001-09-26 | 2009-07-30 | Lumera Laser Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur optischen Frequenzkonversion von zumindest zwei Laserstrahlen aus ultrakurzen Strahlungsimpulsen |
| AUPS023002A0 (en) * | 2002-01-31 | 2002-02-21 | Q-Vis Limited | Variable attenuator |
| US7218596B2 (en) * | 2003-05-12 | 2007-05-15 | Invent Technologies, Llc | Apparatus and method for optical data storage and retrieval |
| TWI255961B (en) * | 2003-05-26 | 2006-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | Wavelength conversion method, wavelength conversion laser, and laser processing apparatus |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2522338C3 (de) * | 1974-05-20 | 1979-11-29 | Hitachi, Ltd., Tokio | Vorrichtung zur Erzeugung von kohärentem licht |
| US4346314A (en) * | 1980-05-01 | 1982-08-24 | The University Of Rochester | High power efficient frequency conversion of coherent radiation with nonlinear optical elements |
| US5047688A (en) * | 1990-06-11 | 1991-09-10 | Siegel-Robert, Inc. | Automobile interior light control system |
| JP2828221B2 (ja) * | 1991-06-04 | 1998-11-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | レーザー光波長変換装置 |
| US5144630A (en) * | 1991-07-29 | 1992-09-01 | Jtt International, Inc. | Multiwavelength solid state laser using frequency conversion techniques |
| US5247389A (en) * | 1992-06-15 | 1993-09-21 | Cygnus Laser Corporation | Nonlinear optical frequency converter |
| JPH07120797A (ja) * | 1993-10-19 | 1995-05-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 波長変換装置 |
-
1995
- 1995-07-26 DE DE19527337A patent/DE19527337A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-06-28 DE DE59610683T patent/DE59610683D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-28 EP EP96110522A patent/EP0756194B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-24 JP JP19447496A patent/JP3904263B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-25 US US08/686,025 patent/US5848079A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009128435A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換装置および波長変換レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59610683D1 (de) | 2003-10-02 |
| JP3904263B2 (ja) | 2007-04-11 |
| EP0756194B1 (de) | 2003-08-27 |
| EP0756194A1 (de) | 1997-01-29 |
| DE19527337A1 (de) | 1997-01-30 |
| US5848079A (en) | 1998-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10283926B2 (en) | Laser system with highly efficient, single-pass, harmonic generator with round output beam | |
| US5047668A (en) | Optical walkoff compensation in critically phase-matched three-wave frequency conversion systems | |
| US7292387B2 (en) | Methods and systems to enhance multiple wave mixing process | |
| US6587487B2 (en) | Harmonic laser | |
| EP3417515B1 (en) | High efficiency laser system for third harmonic generation | |
| JP4489440B2 (ja) | 非被覆ブリュースタ表面を用いてキャビティ内共振を増強した第４高調波の生成 | |
| JPH0575196A (ja) | 単一周波数の周波数２倍化レーザ及び単一周波数の緑色又は青色光を発生する方法 | |
| US20110243163A1 (en) | Wedge-faceted nonlinear crystal for harmonic generation | |
| JPH05119364A (ja) | Ｉｉ型位相整合におけるポインテイング・ベクトル分離の補償 | |
| US9188834B2 (en) | Wavelength conversion crystal and wavelength conversion laser device | |
| JP3904263B2 (ja) | 周波数逓倍器を有するレーザ | |
| JPH05210135A (ja) | 光波長変換装置 | |
| JP2003098564A (ja) | レーザー基本周波数を他の周波数へ周波数変換するための装置および固体レーザー | |
| JPH04233290A (ja) | 固体レーザ装置 | |
| US6647033B1 (en) | Optical parametric osicllators with improved beam quality | |
| US6647034B1 (en) | Method to improve optical parametric oscillator beam quality | |
| US6775054B1 (en) | Image-rotating, 4-mirror, ring optical parametric oscillator | |
| JPH1055005A (ja) | レーザ光発生装置 | |
| JP3421067B2 (ja) | 固体レーザ装置 | |
| EP2973897B1 (en) | Highly efficient, single-pass, harmonic generator with round output beam | |
| Ashworth et al. | High-efficiency, high-power difference-frequency generation of 0.9–1.5 μm light in BBO | |
| US20230335969A1 (en) | Intracavity harmonic generation with layered nonlinear optic | |
| JP2000068574A (ja) | 周波数倍増型のダイオ―ド励起式固体レ―ザ | |
| JPH07226561A (ja) | レーザ装置 | |
| JP2003304019A (ja) | 波長変換レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050527 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051018 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20060117 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20060120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060418 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061212 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070109 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |