JPH11271820A - 非線形光学素子を用いた波長変換方法、波長変換装置及びレーザシステム - Google Patents
非線形光学素子を用いた波長変換方法、波長変換装置及びレーザシステムInfo
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- JPH11271820A JPH11271820A JP10076139A JP7613998A JPH11271820A JP H11271820 A JPH11271820 A JP H11271820A JP 10076139 A JP10076139 A JP 10076139A JP 7613998 A JP7613998 A JP 7613998A JP H11271820 A JPH11271820 A JP H11271820A
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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
- G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
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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
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- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非線形光学結晶の波長変換特性を長期間にわ
たって安定に維持する。 【解決手段】 一対の光学窓１３ａ，１３ｂを備える真
空容器１１の内部の、１０0〜１０2Ｔｏｒｒ程度の真空
雰囲気中に非線形光学素子１２としてセシウム・リチウ
ム・ボレート結晶を配置する。
たって安定に維持する。 【解決手段】 一対の光学窓１３ａ，１３ｂを備える真
空容器１１の内部の、１０0〜１０2Ｔｏｒｒ程度の真空
雰囲気中に非線形光学素子１２としてセシウム・リチウ
ム・ボレート結晶を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非線形光学素子を
用いた波長変換方法、波長変換装置、レーザシステム及
びその応用装置に関する。
用いた波長変換方法、波長変換装置、レーザシステム及
びその応用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザは、金属の切断や加工、半
導体製造のためのフォトリソグラフィー装置用光源、超
微細加工、外科や眼科あるいは歯科用の各種手術装置、
各種の測定装置など種々の技術分野に応用されている。
レーザは、そのレーザ媒体の種類によって固体レーザ、
ガスレーザ、半導体レーザ等に大別され、大出力レーザ
としては希ガスハライド系のエキシマレーザに代表され
るガスレーザが主に用いられている。しかし、ガスレー
ザは動作効率が低い、短寿命である、動作ガスであるＦ
2ガスが毒性を有する、動作電圧が高い等の様々な問題
を有し、これらガスレーザを非線形光学結晶による波長
変換を利用した固体レーザへ移行する試みが急速に進め
られている。
導体製造のためのフォトリソグラフィー装置用光源、超
微細加工、外科や眼科あるいは歯科用の各種手術装置、
各種の測定装置など種々の技術分野に応用されている。
レーザは、そのレーザ媒体の種類によって固体レーザ、
ガスレーザ、半導体レーザ等に大別され、大出力レーザ
としては希ガスハライド系のエキシマレーザに代表され
るガスレーザが主に用いられている。しかし、ガスレー
ザは動作効率が低い、短寿命である、動作ガスであるＦ
2ガスが毒性を有する、動作電圧が高い等の様々な問題
を有し、これらガスレーザを非線形光学結晶による波長
変換を利用した固体レーザへ移行する試みが急速に進め
られている。
【０００３】波長変換に用いられる非線形光学結晶とし
ては、ＫＨ2ＰＯ4（ＫＤＰ）結晶、ＫＴｉＯＰＯ4（Ｋ
ＴＰ）結晶、β−ＢａＢ2Ｏ4（ＢＢＯ）結晶等が知られ
ている。非線形光学結晶は、どの波長をどのように波長
変換するかに応じて選択される。例えば、ＹＡＧレーザ
から出力される波長１０６４ｎｍを波長５３２ｎｍに変
換するためにはＫＤ*Ｐ結晶、ＫＴＰ結晶等が用いら
れ、波長５３２ｎｍを波長２６６ｎｍに変換するために
はＢＢＯ結晶、ＫＤＰ結晶等が用いられる。
ては、ＫＨ2ＰＯ4（ＫＤＰ）結晶、ＫＴｉＯＰＯ4（Ｋ
ＴＰ）結晶、β−ＢａＢ2Ｏ4（ＢＢＯ）結晶等が知られ
ている。非線形光学結晶は、どの波長をどのように波長
変換するかに応じて選択される。例えば、ＹＡＧレーザ
から出力される波長１０６４ｎｍを波長５３２ｎｍに変
換するためにはＫＤ*Ｐ結晶、ＫＴＰ結晶等が用いら
れ、波長５３２ｎｍを波長２６６ｎｍに変換するために
はＢＢＯ結晶、ＫＤＰ結晶等が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レーザ光への要求とし
て、光出力に対する要求と共に波長に対する要求があ
る。例えば、半導体製造装置においてはパターンの線幅
が細くなるに従ってフォトリソグラフィー装置用光源と
して紫外領域の短波長を発生できる光源が要求されるよ
うになっており、またポリマーの分子結合をフォトンエ
ネルギーで切断して加工するレーザアブレーション技術
が実用化されるに及んで、強い紫外線を発生することの
できる光源の出現が待たれている。例えば、Ｆ−Ｆ結合
を切断するには波長１６０ｎｍ程度の紫外線が必要とさ
れ、Ｓｉ−Ｏ結合を切断するには波長１９０ｎｍ程度の
紫外線が必要とされる。また、眼科手術の分野では、角
膜表面をレーザアブレーションで加工して近視や遠視を
矯正する技術が開発されているが、角膜表面のみをアブ
レーションして眼球内部に光が入らないようにし、ま
た、医学的に問題のない波長２００ｎｍ程度の紫外線を
使用する必要がある。
て、光出力に対する要求と共に波長に対する要求があ
る。例えば、半導体製造装置においてはパターンの線幅
が細くなるに従ってフォトリソグラフィー装置用光源と
して紫外領域の短波長を発生できる光源が要求されるよ
うになっており、またポリマーの分子結合をフォトンエ
ネルギーで切断して加工するレーザアブレーション技術
が実用化されるに及んで、強い紫外線を発生することの
できる光源の出現が待たれている。例えば、Ｆ−Ｆ結合
を切断するには波長１６０ｎｍ程度の紫外線が必要とさ
れ、Ｓｉ−Ｏ結合を切断するには波長１９０ｎｍ程度の
紫外線が必要とされる。また、眼科手術の分野では、角
膜表面をレーザアブレーションで加工して近視や遠視を
矯正する技術が開発されているが、角膜表面のみをアブ
レーションして眼球内部に光が入らないようにし、ま
た、医学的に問題のない波長２００ｎｍ程度の紫外線を
使用する必要がある。
【０００５】ところで、波長変換によって紫外領域の出
力光を得るための非線形光学結晶としてＣｓＬｉＢ6Ｏ
10、ＣｓＬｉＭＢ6Ｏ10（Ｍはアルカリ金属元素）に代
表されるセシウム・リチウム・ボレート（ＣＬＢＯ）結
晶が特開平８−９１９９７号公報、特開平９−２０８３
９０号公報に記載されている。このＣＬＢＯ結晶は、Ｙ
ＡＧレーザの波長１０６４ｎｍを、その４倍高調波であ
る波長２６６ｎｍあるいは５倍高調波である波長２１３
ｎｍに波長変換することが可能であり、波長変換によっ
て紫外領域の短波長光を得るための非線形光学結晶とし
て有望である。
力光を得るための非線形光学結晶としてＣｓＬｉＢ6Ｏ
10、ＣｓＬｉＭＢ6Ｏ10（Ｍはアルカリ金属元素）に代
表されるセシウム・リチウム・ボレート（ＣＬＢＯ）結
晶が特開平８−９１９９７号公報、特開平９−２０８３
９０号公報に記載されている。このＣＬＢＯ結晶は、Ｙ
ＡＧレーザの波長１０６４ｎｍを、その４倍高調波であ
る波長２６６ｎｍあるいは５倍高調波である波長２１３
ｎｍに波長変換することが可能であり、波長変換によっ
て紫外領域の短波長光を得るための非線形光学結晶とし
て有望である。
【０００６】しかし、本発明者らがこのＣＬＢＯ結晶を
用いてその波長変換特性を調査してみたところ、波長変
換特性が経時的に変化する現象が見られ、長期間にわた
って所望の波長変換特性を維持することができなかっ
た。このような非線形光学結晶を実際の装置へ適用する
ことを考えると、その波長変換特性は長期間メンテナン
スフリーで安定に維持される必要がある。本発明は、波
長変換素子として用いられる非線形光学結晶におけるこ
のような問題を解決するためになされたもので、非線形
光学結晶の波長変換特性を長期間にわたって安定に維持
することのできる方法及び装置を提供することを目的と
する。
用いてその波長変換特性を調査してみたところ、波長変
換特性が経時的に変化する現象が見られ、長期間にわた
って所望の波長変換特性を維持することができなかっ
た。このような非線形光学結晶を実際の装置へ適用する
ことを考えると、その波長変換特性は長期間メンテナン
スフリーで安定に維持される必要がある。本発明は、波
長変換素子として用いられる非線形光学結晶におけるこ
のような問題を解決するためになされたもので、非線形
光学結晶の波長変換特性を長期間にわたって安定に維持
することのできる方法及び装置を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、最初、前
記ＣＬＢＯ結晶の波長変換特性が経時的に変化する原因
は、ＣＬＢＯ結晶が潮解性を有していて、雰囲気中の水
分やその他の不純物が結晶表面に付着することによって
結晶の屈折率分布が経時変化するためと考えた。波長変
換特性の変動原因が潮解性にあるとすると、潮解性を有
する光学結晶に対してとるべき通常の対策は、結晶表
面にテフロン等の水分を透過しない膜をコーティングす
る、窒素ガス、アルゴンガス等、水分を含まないガス
を封入したドライセル中に結晶を保持する、水分が付
着しない温度まで結晶を加熱する、のいずれかである。
記ＣＬＢＯ結晶の波長変換特性が経時的に変化する原因
は、ＣＬＢＯ結晶が潮解性を有していて、雰囲気中の水
分やその他の不純物が結晶表面に付着することによって
結晶の屈折率分布が経時変化するためと考えた。波長変
換特性の変動原因が潮解性にあるとすると、潮解性を有
する光学結晶に対してとるべき通常の対策は、結晶表
面にテフロン等の水分を透過しない膜をコーティングす
る、窒素ガス、アルゴンガス等、水分を含まないガス
を封入したドライセル中に結晶を保持する、水分が付
着しない温度まで結晶を加熱する、のいずれかである。
【０００８】そこで、前記、、の方法を試みよう
としたところ、ＣＬＢＯ結晶はコーティングを施す技術
が確立されていない、ドライセル中に封入すると紫外領
域の光に波長変換するとき、ＣＬＢＯ結晶から出射する
紫外線がドライセル中のガスと反応を起こして結晶の光
学面においてエッチングが起こるためドライセルに封入
する方法は適当ではない、また流通ルートを考えると常
に高温に維持し続けるのは困難である、等の問題があっ
ていずれも実用的ではないことが分かった。
としたところ、ＣＬＢＯ結晶はコーティングを施す技術
が確立されていない、ドライセル中に封入すると紫外領
域の光に波長変換するとき、ＣＬＢＯ結晶から出射する
紫外線がドライセル中のガスと反応を起こして結晶の光
学面においてエッチングが起こるためドライセルに封入
する方法は適当ではない、また流通ルートを考えると常
に高温に維持し続けるのは困難である、等の問題があっ
ていずれも実用的ではないことが分かった。
【０００９】このような検討を経て、ＣＬＢＯ結晶の波
長変換特性を長期間安定に維持するためには、水分とと
もに雰囲気ガスとの接触も遮断する必要があるとの結論
に達し、本発明を完成するに至った。
長変換特性を長期間安定に維持するためには、水分とと
もに雰囲気ガスとの接触も遮断する必要があるとの結論
に達し、本発明を完成するに至った。
【００１０】すなわち、本発明による波長変換方法は、
真空中に配置したセシウム・リチウム・ボレート結晶に
レーザ光を入射して波長変換することを特徴とする。セ
シウム・リチウム・ボレート結晶を配置する真空は、１
０0〜１０2Ｔｏｒｒ程度の低真空で充分である。セシウ
ム・リチウム・ボレート結晶とは、化学組成がＣｓＬｉ
Ｂ6Ｏ10、又はＣｓＬｉＭＢ6Ｏ10（Ｍはアルカリ金属元
素）で表される非線形光学結晶をいう。
真空中に配置したセシウム・リチウム・ボレート結晶に
レーザ光を入射して波長変換することを特徴とする。セ
シウム・リチウム・ボレート結晶を配置する真空は、１
０0〜１０2Ｔｏｒｒ程度の低真空で充分である。セシウ
ム・リチウム・ボレート結晶とは、化学組成がＣｓＬｉ
Ｂ6Ｏ10、又はＣｓＬｉＭＢ6Ｏ10（Ｍはアルカリ金属元
素）で表される非線形光学結晶をいう。
【００１１】セシウム・リチウム・ボレート結晶は、加
熱によって結晶中あるいは結晶表面に付着した水分や不
純物を解離してから使用するのが好ましいが、加熱後の
冷却過程で結晶が割れることがある。これを避けるため
に、セシウム・リチウム・ボレート結晶を加熱した後、
冷却することなく高温状態のまま維持し、高温状態にて
使用するようにしてもよい。
熱によって結晶中あるいは結晶表面に付着した水分や不
純物を解離してから使用するのが好ましいが、加熱後の
冷却過程で結晶が割れることがある。これを避けるため
に、セシウム・リチウム・ボレート結晶を加熱した後、
冷却することなく高温状態のまま維持し、高温状態にて
使用するようにしてもよい。
【００１２】また、本発明による波長変換装置は、一対
の光学窓を備える真空容器と、真空容器内の真空雰囲気
中に配置されたセシウム・リチウム・ボレート結晶とを
含むことを特徴とする。波長変換装置は、装置自体にセ
シウム・リチウム・ボレート結晶を加熱する加熱手段を
備えてもよい。装置自体に加熱手段を内蔵することによ
り、常時温度を上げた状態にして使用するようにしても
よい。このような使用形態を採用すると、水分や不純物
の解離のために結晶を加熱した後の冷却過程を省略し、
冷却過程で結晶が破損する危険を回避することができ
る。
の光学窓を備える真空容器と、真空容器内の真空雰囲気
中に配置されたセシウム・リチウム・ボレート結晶とを
含むことを特徴とする。波長変換装置は、装置自体にセ
シウム・リチウム・ボレート結晶を加熱する加熱手段を
備えてもよい。装置自体に加熱手段を内蔵することによ
り、常時温度を上げた状態にして使用するようにしても
よい。このような使用形態を採用すると、水分や不純物
の解離のために結晶を加熱した後の冷却過程を省略し、
冷却過程で結晶が破損する危険を回避することができ
る。
【００１３】また、本発明のレーザシステムは、レーザ
光源と、前述の波長変換装置とを含み、レーザ光源から
発生されたレーザ光の高調波を出力することを特徴とす
る。
光源と、前述の波長変換装置とを含み、レーザ光源から
発生されたレーザ光の高調波を出力することを特徴とす
る。
【００１４】また、本発明による角膜アブレーション装
置は、光源部として本発明の波長変換装置を用いた前記
レーザシステムを備え、紫外線によって角膜をアブレー
ション加工することを特徴とする。レーザ光源としては
Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＬＦ又はＮｄ：ＹＶＯ4等を用
い、紫外線としては波長１９０〜２２０ｎｍの紫外線を
用いるのが好ましい。
置は、光源部として本発明の波長変換装置を用いた前記
レーザシステムを備え、紫外線によって角膜をアブレー
ション加工することを特徴とする。レーザ光源としては
Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＬＦ又はＮｄ：ＹＶＯ4等を用
い、紫外線としては波長１９０〜２２０ｎｍの紫外線を
用いるのが好ましい。
【００１５】本発明によると、結晶をそれと反応し得な
い環境下で使用することができ、また結晶の温度制御に
より結晶表面に付着した不純物の除去が可能となり、こ
れら非線形光学結晶を長期間安定に使用することが可能
となる。なお、本発明はセシウム・リチウム・ボレート
結晶以外の非線形光学結晶、例えばＫＤ2ＰＯ4（ＤＫＤ
Ｐ）結晶やＫＨ2ＰＯ4（ＫＤＰ）結晶に対しても同様に
適用可能である。
い環境下で使用することができ、また結晶の温度制御に
より結晶表面に付着した不純物の除去が可能となり、こ
れら非線形光学結晶を長期間安定に使用することが可能
となる。なお、本発明はセシウム・リチウム・ボレート
結晶以外の非線形光学結晶、例えばＫＤ2ＰＯ4（ＤＫＤ
Ｐ）結晶やＫＨ2ＰＯ4（ＫＤＰ）結晶に対しても同様に
適用可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。最初に図１を用いて、非線形光学
結晶を用いた波長変換について簡単に説明する。非線形
性を有する光学結晶にＱスイッチレーザのような高密度
なレーザ光を入射すると、位相整合条件が成立すれば、
結晶の２次の非線形分極を介して図１に略示したような
相互作用を行う。位相整合条件とは、入射する光の波数
ベクトルと出射する光の波数ベクトルが等しくなること
をいい、（ａ）ではｋ(ω)＝ｋ(２ω)、（ｂ）ではｋ
(ω1)＋ｋ(ω2)＝ｋ(ω3)、（ｃ）ではｋ(ω1)−ｋ
(ω2)=k(ω3)、（ｄ）ではｋ(ωｐ)＝ｋ(ωs)＋ｋ(ω1)
がそれぞれの場合の位相整合条件である。ただし、波数
ベクトルｋ(ω)はω・ｎで表され、ωは各周波数、ｎは
屈折率である。ここで、（ａ）を第２高調波発生、
（ｂ）を和周波発生、（ｃ）を差周波発生、さらに
（ｄ）を光パラメトリック発振という。（ａ）の第２高
調波発生は、（ｂ）の和周波発生過程においてω1＝ω2
の場合に相当する。
施の形態を説明する。最初に図１を用いて、非線形光学
結晶を用いた波長変換について簡単に説明する。非線形
性を有する光学結晶にＱスイッチレーザのような高密度
なレーザ光を入射すると、位相整合条件が成立すれば、
結晶の２次の非線形分極を介して図１に略示したような
相互作用を行う。位相整合条件とは、入射する光の波数
ベクトルと出射する光の波数ベクトルが等しくなること
をいい、（ａ）ではｋ(ω)＝ｋ(２ω)、（ｂ）ではｋ
(ω1)＋ｋ(ω2)＝ｋ(ω3)、（ｃ）ではｋ(ω1)−ｋ
(ω2)=k(ω3)、（ｄ）ではｋ(ωｐ)＝ｋ(ωs)＋ｋ(ω1)
がそれぞれの場合の位相整合条件である。ただし、波数
ベクトルｋ(ω)はω・ｎで表され、ωは各周波数、ｎは
屈折率である。ここで、（ａ）を第２高調波発生、
（ｂ）を和周波発生、（ｃ）を差周波発生、さらに
（ｄ）を光パラメトリック発振という。（ａ）の第２高
調波発生は、（ｂ）の和周波発生過程においてω1＝ω2
の場合に相当する。
【００１７】図２は、本発明による波長変換装置の一例
を示す概略断面図である。この波長変換装置１０は、ス
テンレス等の金属製の真空容器１１の内部に波長変換素
子としての非線形光学結晶１２、たとえばセシウム・リ
チウム・ボレート結晶を配置したものである。光線は、
所定の透過性を有する入力側の光学窓１３ａから真空容
器１０内に入射し、非線形光学結晶１２と相互作用して
波長変換された後、出力側の光学窓１３ｂから出射す
る。光学窓１３ａ，１３ｂとしては、２００〜３０００
ｎｍの波長範囲に光吸収のない石英、あるいは１３０〜
９０００ｎｍの波長範囲に光の吸収がないＭｇＦ2を用
いるのが好ましい。真空容器１１の上部には、真空封止
弁１４が設けられている。真空容器１０の本体と光学窓
１３ａ，１３ｂ及び真空封止弁１４の間は、Ｏリング１
５ａ，１５ｂ，１５ｃによって封止されており、真空容
器１１の内部は１０0〜１０2Ｔｏｒｒ程度の真空に維持
されている。
を示す概略断面図である。この波長変換装置１０は、ス
テンレス等の金属製の真空容器１１の内部に波長変換素
子としての非線形光学結晶１２、たとえばセシウム・リ
チウム・ボレート結晶を配置したものである。光線は、
所定の透過性を有する入力側の光学窓１３ａから真空容
器１０内に入射し、非線形光学結晶１２と相互作用して
波長変換された後、出力側の光学窓１３ｂから出射す
る。光学窓１３ａ，１３ｂとしては、２００〜３０００
ｎｍの波長範囲に光吸収のない石英、あるいは１３０〜
９０００ｎｍの波長範囲に光の吸収がないＭｇＦ2を用
いるのが好ましい。真空容器１１の上部には、真空封止
弁１４が設けられている。真空容器１０の本体と光学窓
１３ａ，１３ｂ及び真空封止弁１４の間は、Ｏリング１
５ａ，１５ｂ，１５ｃによって封止されており、真空容
器１１の内部は１０0〜１０2Ｔｏｒｒ程度の真空に維持
されている。
【００１８】真空容器１１の内部における非線形光学結
晶１２の固定は、例えば固定金具１６を用いて、図３に
示すように行うことができる。非線形光学結晶１２の光
入射端と出射端を解放した状態で、固定金具１６によっ
て非線形光学結晶１２を上部から押さえ、ネジ１６ａ，
１６ｂによって真空容器１１の底部に固定する。
晶１２の固定は、例えば固定金具１６を用いて、図３に
示すように行うことができる。非線形光学結晶１２の光
入射端と出射端を解放した状態で、固定金具１６によっ
て非線形光学結晶１２を上部から押さえ、ネジ１６ａ，
１６ｂによって真空容器１１の底部に固定する。
【００１９】非線形光学結晶１２としては、ＣｓＬｉＢ
6Ｏ10、ＣｓＬｉＭＢ6Ｏ10（Ｍはアルカリ金属元素）に
代表されるセシウム・リチウム・ボレート（ＣＬＢＯ）
結晶、ＫＤ2ＰＯ4（ＤＫＤＰ）結晶、ＫＨ2ＰＯ4（ＫＤ
Ｐ）結晶などを用いることができるが、ここではＣｓＬ
ｉＢ6Ｏ10を用いた。
6Ｏ10、ＣｓＬｉＭＢ6Ｏ10（Ｍはアルカリ金属元素）に
代表されるセシウム・リチウム・ボレート（ＣＬＢＯ）
結晶、ＫＤ2ＰＯ4（ＤＫＤＰ）結晶、ＫＨ2ＰＯ4（ＫＤ
Ｐ）結晶などを用いることができるが、ここではＣｓＬ
ｉＢ6Ｏ10を用いた。
【００２０】図４は、非線形光学結晶を真空容器内に真
空封止する方法を説明するための図である。図２に示し
た波長変換装置１０をヒーター２５の上に配置し、波長
変換装置１０の真空封止弁１４を開けて、真空排気装置
２０の真空引きライン２１を接続する。ヒーター２５
は、波長変換装置１０内部の非線形光学結晶（ＣＬＢＯ
結晶）１２が１５０〜２００℃程度になるように真空容
器１１の全体を加熱する。ここでは約１５０℃に加熱し
た。真空排気装置２０のロータリポンプ２２及びターボ
分子ポンプ２３は、真空引きライン２１を介して波長変
換装置１０の真空容器内部を約１×１０-3Ｔｏｒｒ程度
に真空排気する。この１５０℃、１×１０-3Ｔｏｒｒの
状態を２４時間維持した後、真空封止弁１４を閉じて真
空容器１１を密封する。その後、真空封止弁１４から真
空引きライン２１を取り外し、波長変換装置１０は使用
可能状態となる。
空封止する方法を説明するための図である。図２に示し
た波長変換装置１０をヒーター２５の上に配置し、波長
変換装置１０の真空封止弁１４を開けて、真空排気装置
２０の真空引きライン２１を接続する。ヒーター２５
は、波長変換装置１０内部の非線形光学結晶（ＣＬＢＯ
結晶）１２が１５０〜２００℃程度になるように真空容
器１１の全体を加熱する。ここでは約１５０℃に加熱し
た。真空排気装置２０のロータリポンプ２２及びターボ
分子ポンプ２３は、真空引きライン２１を介して波長変
換装置１０の真空容器内部を約１×１０-3Ｔｏｒｒ程度
に真空排気する。この１５０℃、１×１０-3Ｔｏｒｒの
状態を２４時間維持した後、真空封止弁１４を閉じて真
空容器１１を密封する。その後、真空封止弁１４から真
空引きライン２１を取り外し、波長変換装置１０は使用
可能状態となる。
【００２１】図５は、本発明による波長変換装置の他の
例を示す概略断面図である。この例の波長変換装置３０
は、図４に示した波長変換装置に、ヒーター３１と温度
センサ３２を内蔵させたものである。図５において、図
４と同等の部分には図４と同じ符号を付して、その詳細
な説明を省略する。ヒーター３１はカートリッジヒータ
ーであり、真空容器１１に設けた横穴に密着して挿入さ
れている。温度センサ３２は、より非線形光学結晶（Ｃ
ＬＢＯ結晶）１２に近い位置での温度検出をできるよう
に、真空容器１１に設けられた横穴中に密着して挿入さ
れている。
例を示す概略断面図である。この例の波長変換装置３０
は、図４に示した波長変換装置に、ヒーター３１と温度
センサ３２を内蔵させたものである。図５において、図
４と同等の部分には図４と同じ符号を付して、その詳細
な説明を省略する。ヒーター３１はカートリッジヒータ
ーであり、真空容器１１に設けた横穴に密着して挿入さ
れている。温度センサ３２は、より非線形光学結晶（Ｃ
ＬＢＯ結晶）１２に近い位置での温度検出をできるよう
に、真空容器１１に設けられた横穴中に密着して挿入さ
れている。
【００２２】図５に示した波長変換装置３０の真空排気
処理は、図４に示したように、波長変換装置３０の真空
封止弁１４を開けて、真空排気装置２０の真空引きライ
ン２１を接続して行われる。このとき、図４に示したヒ
ーター２５は必要ない。真空容器１１に設けたヒーター
３１に通電して波長変換装置３０の全体を１５０℃に加
熱しながら、真空排気装置２０によって真空容器１１の
内部を約１×１０-3Ｔｏｒｒ程度に真空排気する。この
１５０℃、１×１０-3Ｔｏｒｒの状態を２４時間維持し
た後、真空封止弁１４を閉じて真空容器１１を密封す
る。その後、真空封止弁１４から真空引きライン２１を
取り外す。
処理は、図４に示したように、波長変換装置３０の真空
封止弁１４を開けて、真空排気装置２０の真空引きライ
ン２１を接続して行われる。このとき、図４に示したヒ
ーター２５は必要ない。真空容器１１に設けたヒーター
３１に通電して波長変換装置３０の全体を１５０℃に加
熱しながら、真空排気装置２０によって真空容器１１の
内部を約１×１０-3Ｔｏｒｒ程度に真空排気する。この
１５０℃、１×１０-3Ｔｏｒｒの状態を２４時間維持し
た後、真空封止弁１４を閉じて真空容器１１を密封す
る。その後、真空封止弁１４から真空引きライン２１を
取り外す。
【００２３】真空封止弁１４から真空引きライン２１を
取り外した後、ヒーター３１への通電を止めて波長変換
装置を室温に戻してもよいが、真空排気処理が終了した
後もヒーター３１へ常時通電しておくようにしてもよ
い。非線形光学結晶（ＣＬＢＯ結晶）１２は、加熱によ
る結晶中あるいは結晶表面に付着した水分や不純物の解
離が終わったのち冷却すると、その冷却過程で結晶が割
れることがある。ＣＬＢＯ結晶を加熱した後、冷却する
ことなく高温状態のまま維持し、高温状態にて使用する
ようにすることで冷却によるＣＬＢＯ結晶の損傷を回避
することができる。加熱処理後に結晶を維持する温度は
加熱処理温度より低い１３０〜１６０℃程度としてもよ
い。
取り外した後、ヒーター３１への通電を止めて波長変換
装置を室温に戻してもよいが、真空排気処理が終了した
後もヒーター３１へ常時通電しておくようにしてもよ
い。非線形光学結晶（ＣＬＢＯ結晶）１２は、加熱によ
る結晶中あるいは結晶表面に付着した水分や不純物の解
離が終わったのち冷却すると、その冷却過程で結晶が割
れることがある。ＣＬＢＯ結晶を加熱した後、冷却する
ことなく高温状態のまま維持し、高温状態にて使用する
ようにすることで冷却によるＣＬＢＯ結晶の損傷を回避
することができる。加熱処理後に結晶を維持する温度は
加熱処理温度より低い１３０〜１６０℃程度としてもよ
い。
【００２４】図６は、本発明によるレーザシステムの一
例の模式図である。このレーザシステム４０は、ＹＡＧ
レーザ３５、３個の波長変換装置１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ及び帯域透過フィルタ３６からなり、ＹＡＧレーザの
発振波長１０６４ｎｍを５倍高調波（波長２１２．８ｎ
ｍ）に波長変換して出力する。波長変換装置１０ａ，１
０ｂ，１０ｃは、例えば図２に示した波長変換装置とす
ることができる。
例の模式図である。このレーザシステム４０は、ＹＡＧ
レーザ３５、３個の波長変換装置１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ及び帯域透過フィルタ３６からなり、ＹＡＧレーザの
発振波長１０６４ｎｍを５倍高調波（波長２１２．８ｎ
ｍ）に波長変換して出力する。波長変換装置１０ａ，１
０ｂ，１０ｃは、例えば図２に示した波長変換装置とす
ることができる。
【００２５】ＹＡＧレーザ３５から出力された波長１０
６４ｎｍの光は、波長変換装置１０ａによる第２高調波
発生によって一部が波長５３２ｎｍに変換される。この
波長５３２ｎｍの光の一部は、さらに波長変換装置１０
ｂによる第２高調波発生によって波長２６６ｎｍに変換
される。波長変換装置１０ｃでは、波長２６６ｎｍの光
と波長変換されないで透過してきた波長１０６４ｎｍの
光から和周波発生によって波長２１２．８ｎｍの光を発
生する。フィルタ３６は波長２１２．８ｎｍの光のみを
透過する。このレーザシステムの光変換効率は約１０〜
２０％と非常に高い。
６４ｎｍの光は、波長変換装置１０ａによる第２高調波
発生によって一部が波長５３２ｎｍに変換される。この
波長５３２ｎｍの光の一部は、さらに波長変換装置１０
ｂによる第２高調波発生によって波長２６６ｎｍに変換
される。波長変換装置１０ｃでは、波長２６６ｎｍの光
と波長変換されないで透過してきた波長１０６４ｎｍの
光から和周波発生によって波長２１２．８ｎｍの光を発
生する。フィルタ３６は波長２１２．８ｎｍの光のみを
透過する。このレーザシステムの光変換効率は約１０〜
２０％と非常に高い。
【００２６】図７は、図６に示したレーザシステムを組
み込んだ本発明による角膜アブレーション装置の一例の
模式図である。レーザシステム４０より水平方向に出射
された波長２１２．８ｎｍのレーザビームは、平面鏡４
１により上方に９０°偏向され、平面鏡４２で再び水平
方向に偏向される。平面鏡４２はモータ４７によってｚ
軸方向に平行移動できるようになっている。水平になっ
たレーザビームは、アブレーション領域を限定するアパ
ーチャ４３、及び投影レンズ４４を通り、平面鏡４５に
よって下方に偏向されて眼球角膜４６上に照射される。
投影レンズ４４に対してアパーチャ４３と眼球角膜４６
は共役な位置関係になっており、アパーチャ４３で限定
した領域が眼球角膜４６の上に結像し、アブレーション
領域が限定される。眼球角膜４６は、装置に対して所定
の位置関係となるように予め位置決めされている。
み込んだ本発明による角膜アブレーション装置の一例の
模式図である。レーザシステム４０より水平方向に出射
された波長２１２．８ｎｍのレーザビームは、平面鏡４
１により上方に９０°偏向され、平面鏡４２で再び水平
方向に偏向される。平面鏡４２はモータ４７によってｚ
軸方向に平行移動できるようになっている。水平になっ
たレーザビームは、アブレーション領域を限定するアパ
ーチャ４３、及び投影レンズ４４を通り、平面鏡４５に
よって下方に偏向されて眼球角膜４６上に照射される。
投影レンズ４４に対してアパーチャ４３と眼球角膜４６
は共役な位置関係になっており、アパーチャ４３で限定
した領域が眼球角膜４６の上に結像し、アブレーション
領域が限定される。眼球角膜４６は、装置に対して所定
の位置関係となるように予め位置決めされている。
【００２７】制御装置４９は、入力装置５０から入力さ
れた設定データに基づいて、レーザシステム４０中のＹ
ＡＧレーザ、アパーチャ４３を駆動するアパーチャ駆動
装置、平面鏡４２を駆動するモータ４７のモータドライ
バへ指令して装置各部を制御する。モータ４７の回転位
置はロータリエンコーダ４８の出力により監視される。
本発明のレーザシステム４０は、このシステムによって
発生される波長１９０〜２２０ｎｍの紫外線は、角膜表
面で吸収されて眼球内部に進入することがなく、またＤ
ＮＡへの影響も少ないことから、角膜アブレーション装
置用の光源として好適である。なお、角膜アブレーショ
ン装置の詳細については、特開平５−２２０１８９号公
報、特開平６−１８９９９９号公報、特開平６−１１４
０８３号公報等に記載されている。
れた設定データに基づいて、レーザシステム４０中のＹ
ＡＧレーザ、アパーチャ４３を駆動するアパーチャ駆動
装置、平面鏡４２を駆動するモータ４７のモータドライ
バへ指令して装置各部を制御する。モータ４７の回転位
置はロータリエンコーダ４８の出力により監視される。
本発明のレーザシステム４０は、このシステムによって
発生される波長１９０〜２２０ｎｍの紫外線は、角膜表
面で吸収されて眼球内部に進入することがなく、またＤ
ＮＡへの影響も少ないことから、角膜アブレーション装
置用の光源として好適である。なお、角膜アブレーショ
ン装置の詳細については、特開平５−２２０１８９号公
報、特開平６−１８９９９９号公報、特開平６−１１４
０８３号公報等に記載されている。
【００２８】
【発明の効果】本発明によると、非線形光学結晶の波長
変換特性を長期間にわたって安定して維持することがで
きる。
変換特性を長期間にわたって安定して維持することがで
きる。
【図１】非線形光学結晶を用いた波長変換について説明
する図。
する図。
【図２】本発明による波長変換装置の一例を示す概略断
面図。
面図。
【図３】非線形光学結晶の固定方法の一例を示す図。
【図４】非線形光学結晶を真空容器内に真空封止する方
法を説明するための図。
法を説明するための図。
【図５】本発明による波長変換装置の他の例を示す概略
断面図。
断面図。
【図６】本発明によるレーザシステムの一例の模式図。
【図７】本発明による角膜アブレーション装置の一例の
模式図。
模式図。
１０、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…波長変換装置、１１…
真空容器、１２…非線形光学結晶、１３ａ，１３ｂ…光
学窓、１４…真空封止弁、１５ａ，１５ｂ，１５ｄ…Ｏ
リング、１６…固定金具、１６ａ，１６ｂ…ネジ、２０
…真空排気装置、２１…真空引きライン、２２…ロータ
リポンプ、２３…ターボ分子ポンプ、２５…ヒーター、
３０…波長変換装置、３１…ヒーター、３２…温度セン
サ、３５…ＹＡＧレーザ、３６…フィルタ、４０…レー
ザシステム、４１，４２，４５…平面鏡、４３…アパー
チャ、４４…投影レンズ、４６…眼球角膜、４７…モー
タ、４８…ロータリエンコーダ、４９…制御装置、５０
…入力装置
真空容器、１２…非線形光学結晶、１３ａ，１３ｂ…光
学窓、１４…真空封止弁、１５ａ，１５ｂ，１５ｄ…Ｏ
リング、１６…固定金具、１６ａ，１６ｂ…ネジ、２０
…真空排気装置、２１…真空引きライン、２２…ロータ
リポンプ、２３…ターボ分子ポンプ、２５…ヒーター、
３０…波長変換装置、３１…ヒーター、３２…温度セン
サ、３５…ＹＡＧレーザ、３６…フィルタ、４０…レー
ザシステム、４１，４２，４５…平面鏡、４３…アパー
チャ、４４…投影レンズ、４６…眼球角膜、４７…モー
タ、４８…ロータリエンコーダ、４９…制御装置、５０
…入力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 智之 宮城県仙台市青葉区長町字越路19−1399 理化学研究所 フォトダイナミクス研究セ ンター内 (72)発明者 山田 毅 愛知県蒲郡市拾石町前浜34−14 株式会社 ニデック拾石工場内
Claims (7)
- 【請求項１】 真空中に配置したセシウム・リチウム・
ボレート結晶にレーザ光を入射して波長変換することを
特徴とする波長変換方法。 - 【請求項２】 前記セシウム・リチウム・ボレート結晶
は加熱されていることを特徴とする請求項１記載の波長
変換方法。 - 【請求項３】 一対の光学窓を備える真空容器と、前記
真空容器内の真空雰囲気中に配置されたセシウム・リチ
ウム・ボレート結晶とを含むことを特徴とする波長変換
装置。 - 【請求項４】 前記セシウム・リチウム・ボレート結晶
を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする
請求項３記載の波長変換装置。 - 【請求項５】 レーザ光源と、請求項３又は４記載の波
長変換装置とを含み、前記レーザ光源から発生されたレ
ーザ光の高調波を出力することを特徴とするレーザシス
テム。 - 【請求項６】 光源部として請求項５記載のレーザシス
テムを備え、紫外線によって角膜をアブレーション加工
することを特徴とする角膜アブレーション装置。 - 【請求項７】 前記レーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧ，Ｎ
ｄ：ＹＬＦ又はＮｄ：ＹＶＯ4を用い、前記紫外線とし
て波長１９０〜２２０ｎｍの紫外線を用いることを特徴
とする請求項６記載の角膜アブレーション装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10076139A JPH11271820A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 非線形光学素子を用いた波長変換方法、波長変換装置及びレーザシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10076139A JPH11271820A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 非線形光学素子を用いた波長変換方法、波長変換装置及びレーザシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271820A true JPH11271820A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13596660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10076139A Pending JPH11271820A (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 非線形光学素子を用いた波長変換方法、波長変換装置及びレーザシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11271820A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003075876A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Nidek Co Ltd | 角膜手術装置 |
| EP1312976A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-21 | Nidek Co., Ltd. | Wavelength conversion device and laser apparatus provided with the device |
| JP2004347436A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Terumo Corp | 成分測定装置 |
| JP2005208294A (ja) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Institute Of Physical & Chemical Research | レーザー装置における非線形結晶保持箱およびそれを用いたレーザー装置 |
| WO2005096090A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Customvis Plc | Housing for harmonic generation crystals in solid state laser systems |
| US7142354B2 (en) | 2000-12-14 | 2006-11-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wavelength conversion method, wavelength conversion device, and laser beam machine |
| US7922330B2 (en) | 2005-05-13 | 2011-04-12 | Customvis Plc | Fast response eye tracking |
| US7948673B2 (en) | 2006-03-18 | 2011-05-24 | Osaka University | Optical wavelength conversion element having a cesium-lithium-borate crystal |
| AU2005228909B2 (en) * | 2004-03-31 | 2011-10-06 | Cv Laser Pty Ltd. | Housing for harmonic generation crystals in solid state laser systems |
| CN109687265A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-26 | 南京罗默激光科技有限公司 | 易潮解晶体的控温装置 |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP10076139A patent/JPH11271820A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7142354B2 (en) | 2000-12-14 | 2006-11-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wavelength conversion method, wavelength conversion device, and laser beam machine |
| JP2003075876A (ja) * | 2001-08-30 | 2003-03-12 | Nidek Co Ltd | 角膜手術装置 |
| EP1312976A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-21 | Nidek Co., Ltd. | Wavelength conversion device and laser apparatus provided with the device |
| JP2004347436A (ja) * | 2003-05-21 | 2004-12-09 | Terumo Corp | 成分測定装置 |
| JP2005208294A (ja) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Institute Of Physical & Chemical Research | レーザー装置における非線形結晶保持箱およびそれを用いたレーザー装置 |
| WO2005096090A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Customvis Plc | Housing for harmonic generation crystals in solid state laser systems |
| AU2005228909B2 (en) * | 2004-03-31 | 2011-10-06 | Cv Laser Pty Ltd. | Housing for harmonic generation crystals in solid state laser systems |
| DE112005000756B4 (de) * | 2004-03-31 | 2013-08-29 | Customvis Plc | Gehäuse für Kristalle zur Harmonischenerzeugung bei Festkörper-Lasersystemen |
| US7922330B2 (en) | 2005-05-13 | 2011-04-12 | Customvis Plc | Fast response eye tracking |
| US7948673B2 (en) | 2006-03-18 | 2011-05-24 | Osaka University | Optical wavelength conversion element having a cesium-lithium-borate crystal |
| CN109687265A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-26 | 南京罗默激光科技有限公司 | 易潮解晶体的控温装置 |
| CN109687265B (zh) * | 2019-01-24 | 2024-05-07 | 南京新环光电科技有限公司 | 易潮解晶体的控温装置 |
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Legal Events
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|
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050721 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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