JPH1168210A - レ−ザ発振装置 - Google Patents
レ−ザ発振装置Info
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- JPH1168210A JPH1168210A JP22265597A JP22265597A JPH1168210A JP H1168210 A JPH1168210 A JP H1168210A JP 22265597 A JP22265597 A JP 22265597A JP 22265597 A JP22265597 A JP 22265597A JP H1168210 A JPH1168210 A JP H1168210A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は高調波の出力を安定させることが
できるようにしたレ−ザ発振装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基本波を全反射する一対の共振器ミラ−
１２ａ、１２ｂを所定の間隔で離間させて配置され内部
にレ−ザロッド１４が設けられた光共振器１１と、レ−
ザロッドを励起して基本波を発生させる励起ランプ１５
と、光共振器内に設けられレ−ザロッドで発生した基本
波の一部を高調波に変調する非線形光学結晶１６と、非
線形光学結晶で変調され光共振器の外部に導かれた高調
波を非線形光学結晶へ戻し、光共振器から発振出力させ
る折り返しミラ−１７とを具備し、光共振器の外部に導
出されてから折り返しミラ−で反射し上記光共振器に再
度入射するまでの高調波の光路長は、基本波の可干渉距
離よりも大きく設定されることを特徴とする。
できるようにしたレ−ザ発振装置を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基本波を全反射する一対の共振器ミラ−
１２ａ、１２ｂを所定の間隔で離間させて配置され内部
にレ−ザロッド１４が設けられた光共振器１１と、レ−
ザロッドを励起して基本波を発生させる励起ランプ１５
と、光共振器内に設けられレ−ザロッドで発生した基本
波の一部を高調波に変調する非線形光学結晶１６と、非
線形光学結晶で変調され光共振器の外部に導かれた高調
波を非線形光学結晶へ戻し、光共振器から発振出力させ
る折り返しミラ−１７とを具備し、光共振器の外部に導
出されてから折り返しミラ−で反射し上記光共振器に再
度入射するまでの高調波の光路長は、基本波の可干渉距
離よりも大きく設定されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はレ−ザ媒質を励起
することで発生するレ−ザ光の波長を変調して発振出力
させるレ−ザ発振装置に関する。
することで発生するレ−ザ光の波長を変調して発振出力
させるレ−ザ発振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レ−ザ発振装置から発振出力されるレ−
ザ光を使用するに際し、その使用目的によっては通常の
レ−ザ発振装置から発振出力される波長以外の波長のレ
−ザ光を必要とすることがある。たとえば、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレ−ザから発振出力されるレ−ザ光の基本波の波長は
1064nmであるが、波長がその基本波の２分の１で、緑色
となる532nm の高調波が必要なことがある。
ザ光を使用するに際し、その使用目的によっては通常の
レ−ザ発振装置から発振出力される波長以外の波長のレ
−ザ光を必要とすることがある。たとえば、Ｎｄ：ＹＡ
Ｇレ−ザから発振出力されるレ−ザ光の基本波の波長は
1064nmであるが、波長がその基本波の２分の１で、緑色
となる532nm の高調波が必要なことがある。
【０００３】そのような場合、従来は図７に示すレ−ザ
発振装置が用いられていた。すなわち、図中１は光共振
器である。この光共振器１は基本波を全反射する第１、
第２の共振器ミラ−２ａ、２ｂを所定の間隔で離間さ
せ、かつ互いの反射面が直交する状態で配置されてい
る。この光共振器１の内部には、基本波を全反射し、高
調波を透過する折り曲げミラ−３がその反射面を４５度
の角度で傾斜させて配置されている。それによって、光
共振器１の光軸は９０度に屈曲される。
発振装置が用いられていた。すなわち、図中１は光共振
器である。この光共振器１は基本波を全反射する第１、
第２の共振器ミラ−２ａ、２ｂを所定の間隔で離間さ
せ、かつ互いの反射面が直交する状態で配置されてい
る。この光共振器１の内部には、基本波を全反射し、高
調波を透過する折り曲げミラ−３がその反射面を４５度
の角度で傾斜させて配置されている。それによって、光
共振器１の光軸は９０度に屈曲される。
【０００４】上記光共振器１内にはＮｄ：ＹＡＧロッド
からなるレ−ザ媒質４と、ＳＨＧからなる非線形光学結
晶５とが配設されている。上記レ−ザ媒質４の側方には
励起ランプ６が設けられている。
からなるレ−ザ媒質４と、ＳＨＧからなる非線形光学結
晶５とが配設されている。上記レ−ザ媒質４の側方には
励起ランプ６が設けられている。
【０００５】上記レ−ザ媒質４は、上記励起ランプ６に
よって光励起されることで、波長が1064nmの基本波を発
生する。レ−ザ媒質４から発生した基本波は上記折り曲
げミラ−３で全反射して上記非線形光学結晶５に入射す
る。
よって光励起されることで、波長が1064nmの基本波を発
生する。レ−ザ媒質４から発生した基本波は上記折り曲
げミラ−３で全反射して上記非線形光学結晶５に入射す
る。
【０００６】非線形光学結晶５に入射した基本波は、そ
の一部が高調波に変調され、変調されない基本波ととも
に第１の共振器ミラ−２ａで反射して上記非線形光学結
晶５に再び入射する。それによって、最初に高調波に変
調されなかった基本波が高調波に変調され、その高調波
と最初に変調された高調波とが上記折り曲げミラ−３か
ら発振出力される。
の一部が高調波に変調され、変調されない基本波ととも
に第１の共振器ミラ−２ａで反射して上記非線形光学結
晶５に再び入射する。それによって、最初に高調波に変
調されなかった基本波が高調波に変調され、その高調波
と最初に変調された高調波とが上記折り曲げミラ−３か
ら発振出力される。
【０００７】したがって、非線形光学結晶５を一度通過
することで高調波に変調されなかった基本波も、二度目
の通過で高調波に変調されて出力されることになるか
ら、高調波への変換効率を高めることができるという利
点を有する。
することで高調波に変調されなかった基本波も、二度目
の通過で高調波に変調されて出力されることになるか
ら、高調波への変換効率を高めることができるという利
点を有する。
【０００８】ところで、上記構成のレ−ザ発振装置によ
ると、非線形光学結晶５の内部において、最初に非線形
光学結晶５を通過して変調された高調波と、第１の共振
器ミラ−２ａで反射して再び非線形光学結晶５に入射す
ることで変調された高調波とが干渉を起こす。この干渉
によって高調波を強め合ったり、弱め合うため、出力が
大きく変動するこということがある。
ると、非線形光学結晶５の内部において、最初に非線形
光学結晶５を通過して変調された高調波と、第１の共振
器ミラ−２ａで反射して再び非線形光学結晶５に入射す
ることで変調された高調波とが干渉を起こす。この干渉
によって高調波を強め合ったり、弱め合うため、出力が
大きく変動するこということがある。
【０００９】このような干渉は、非線形光学結晶５に最
初に入射して変調される高調波と、二度目に入射して変
調される高調波との位相差で決定される。位相差が基本
波の波長の２分の１の整数倍のときには強め合い、基本
波の波長の４分の１の奇数倍のときには打ち消し合う。
初に入射して変調される高調波と、二度目に入射して変
調される高調波との位相差で決定される。位相差が基本
波の波長の２分の１の整数倍のときには強め合い、基本
波の波長の４分の１の奇数倍のときには打ち消し合う。
【００１０】上記位相差は、空気の屈折率の波長分散
と、基本波が反射する第２の共振器ミラ−２ｂおよび非
線形光学結晶５に施されているコ−ティングにより生じ
るもので、非線形光学結晶５と第２の共振器ミラ−２ｂ
との間隔Ｄにより変化する。
と、基本波が反射する第２の共振器ミラ−２ｂおよび非
線形光学結晶５に施されているコ−ティングにより生じ
るもので、非線形光学結晶５と第２の共振器ミラ−２ｂ
との間隔Ｄにより変化する。
【００１１】図４において、曲線Ａは上記間隔Ｄと折り
曲げミラ−３からの高調波の出力との関係を測定した結
果であり、間隔Ｄが変化することでその出力が大きく変
化することが分かる。したがって、高効率、高出力の高
調波を得るためには非線形光学結晶５と一方の共振器ミ
ラ−２ａとの間隔Ｄを調整しなければならない。
曲げミラ−３からの高調波の出力との関係を測定した結
果であり、間隔Ｄが変化することでその出力が大きく変
化することが分かる。したがって、高効率、高出力の高
調波を得るためには非線形光学結晶５と一方の共振器ミ
ラ−２ａとの間隔Ｄを調整しなければならない。
【００１２】ところで、非線形光学結晶５や共振器ミラ
−２ａに施されたコ−ティングには個体差があるから、
これらを交換するごとに間隔Ｄが最適となるよう調整し
なければならないということがある。しかしながら、そ
の個体差による調整はミクロンオ−ダであるから高精度
に行うことは実用上、困難であった。
−２ａに施されたコ−ティングには個体差があるから、
これらを交換するごとに間隔Ｄが最適となるよう調整し
なければならないということがある。しかしながら、そ
の個体差による調整はミクロンオ−ダであるから高精度
に行うことは実用上、困難であった。
【００１３】また、空気の波長分散は空気の温度や湿度
によって変化するため、ある条件下では最適であって
も、温度や湿度の条件が変化すると最適でなくなるか
ら、空気の状態変化によって高調波の出力も変化すると
いうことがあった。
によって変化するため、ある条件下では最適であって
も、温度や湿度の条件が変化すると最適でなくなるか
ら、空気の状態変化によって高調波の出力も変化すると
いうことがあった。
【００１４】図５の直線Ｘは、図６に示すレ−ザ発振装
置において、湿度の変化に対する高調波の出力の変化を
測定したグラフであり、湿度が変化することで高調波の
出力が変化することが分かる。
置において、湿度の変化に対する高調波の出力の変化を
測定したグラフであり、湿度が変化することで高調波の
出力が変化することが分かる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のレ
−ザ発振装置は、非線形光学結晶や共振器ミラ−に施さ
れたコ−ティングの個体差に応じて上記非線形光学結晶
と共振器ミラ−との間隔を調整しなければならず、しか
も気温や湿度の変化に対しても調整しなければならない
ものの、その調整はミクロンオ−ダであるから、実用
上、非常に困難であった。
−ザ発振装置は、非線形光学結晶や共振器ミラ−に施さ
れたコ−ティングの個体差に応じて上記非線形光学結晶
と共振器ミラ−との間隔を調整しなければならず、しか
も気温や湿度の変化に対しても調整しなければならない
ものの、その調整はミクロンオ−ダであるから、実用
上、非常に困難であった。
【００１６】この発明は非線形光学結晶と共振器ミラ−
との間隔を、これらの個体差や気温、湿度の変化によっ
て調整しなくとも、高調波の出力が変動しないようにし
たレ−ザ発振装置を提供することにある。
との間隔を、これらの個体差や気温、湿度の変化によっ
て調整しなくとも、高調波の出力が変動しないようにし
たレ−ザ発振装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、レ−
ザ媒質から発生するレ−ザ光を基本波から高調波に変調
して発振させるレ−ザ発振装置において、上記基本波を
全反射する一対の共振器ミラ−を所定の間隔で離間させ
て配置され内部に上記レ−ザ媒質が設けられた光共振器
と、上記レ−ザ媒質を励起して上記基本波を発生させる
励起手段と、上記光共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質
で発生した上記基本波の一部を上記高調波に変調する非
線形光学結晶と、上記非線形光学結晶で変調された上記
高調波を上記光共振器の外部に導く導光手段と、上記光
共振器の外部に設けられ上記導光手段によって光共振器
から導出された上記高調波を上記非線形光学結晶へ戻す
折り返しミラ−と、この折り返しミラ−から上記非線形
光学結晶に戻された上記高調波および上記非線形光学結
晶で変調されずに一方の共振器ミラ−で反射して上記非
線形光学結晶を再度通過することで上記基本波から変調
された上記高調波を光共振器から発振出力させる出力手
段とを具備し、上記光共振器の外部に導出されてから上
記折り返しミラ−で反射し上記光共振器に再度入射する
までの上記高調波の光路長は、上記基本波の可干渉距離
よりも大きく設定されることを特徴とする。
ザ媒質から発生するレ−ザ光を基本波から高調波に変調
して発振させるレ−ザ発振装置において、上記基本波を
全反射する一対の共振器ミラ−を所定の間隔で離間させ
て配置され内部に上記レ−ザ媒質が設けられた光共振器
と、上記レ−ザ媒質を励起して上記基本波を発生させる
励起手段と、上記光共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質
で発生した上記基本波の一部を上記高調波に変調する非
線形光学結晶と、上記非線形光学結晶で変調された上記
高調波を上記光共振器の外部に導く導光手段と、上記光
共振器の外部に設けられ上記導光手段によって光共振器
から導出された上記高調波を上記非線形光学結晶へ戻す
折り返しミラ−と、この折り返しミラ−から上記非線形
光学結晶に戻された上記高調波および上記非線形光学結
晶で変調されずに一方の共振器ミラ−で反射して上記非
線形光学結晶を再度通過することで上記基本波から変調
された上記高調波を光共振器から発振出力させる出力手
段とを具備し、上記光共振器の外部に導出されてから上
記折り返しミラ−で反射し上記光共振器に再度入射する
までの上記高調波の光路長は、上記基本波の可干渉距離
よりも大きく設定されることを特徴とする。
【００１８】請求項２の発明は、レ−ザ媒質から発生す
るレ−ザ光を基本波から高調波に変調して発振させるレ
−ザ発振装置において、上記基本波を全反射させるとと
もに、少なくとも一方が上記高調波を透過する一対の共
振器ミラ−を所定の間隔で離間させて配置され内部に上
記レ−ザ媒質が設けられる光共振器と、上記レ−ザ媒質
を励起して上記基本波を発生させる励起手段と、上記光
共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上記基本
波の一部を上記高調波に変調する非線形光学結晶と、上
記光共振器の外部で、上記高調波を透過する一方の共振
器ミラ−に対向して配置され上記非線形光学結晶で変調
されて上記一方の共振器ミラ−を透過した上記高調波を
反射して上記非線形光学結晶へ戻す折り返しミラ−と、
上記光共振器内に反射面を所定の角度で傾斜させて設け
られ上記レ−ザ媒質からの上記基本波を所定の角度で反
射して上記非線形光学結晶へ導入するとともにこの非線
形光学結晶によって変調された上記高調波を光共振器の
外部へ発振出力させる折り曲げミラ−とを具備し、上記
折り返しミラ−と上記一方の共振器ミラ−との対向間隔
は、上記基本波の可干渉距離の２分の１よりも大きく設
定されることを特徴とする。
るレ−ザ光を基本波から高調波に変調して発振させるレ
−ザ発振装置において、上記基本波を全反射させるとと
もに、少なくとも一方が上記高調波を透過する一対の共
振器ミラ−を所定の間隔で離間させて配置され内部に上
記レ−ザ媒質が設けられる光共振器と、上記レ−ザ媒質
を励起して上記基本波を発生させる励起手段と、上記光
共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上記基本
波の一部を上記高調波に変調する非線形光学結晶と、上
記光共振器の外部で、上記高調波を透過する一方の共振
器ミラ−に対向して配置され上記非線形光学結晶で変調
されて上記一方の共振器ミラ−を透過した上記高調波を
反射して上記非線形光学結晶へ戻す折り返しミラ−と、
上記光共振器内に反射面を所定の角度で傾斜させて設け
られ上記レ−ザ媒質からの上記基本波を所定の角度で反
射して上記非線形光学結晶へ導入するとともにこの非線
形光学結晶によって変調された上記高調波を光共振器の
外部へ発振出力させる折り曲げミラ−とを具備し、上記
折り返しミラ−と上記一方の共振器ミラ−との対向間隔
は、上記基本波の可干渉距離の２分の１よりも大きく設
定されることを特徴とする。
【００１９】請求項３の発明は、レ−ザ媒質から発生す
るレ−ザ光を基本波から高調波に変調して発振させるレ
−ザ発振装置において、上記基本波を全反射させるとと
もに、所定の間隔で離間して配置された一対の共振器ミ
ラ−からなり、これら共振器ミラ−の間に上記レ−ザ媒
質が設けられ一方の共振器ミラ−から変調された上記高
調波が出力される光共振器と、上記レ−ザ媒質を励起し
て上記基本波を発生させる励起手段と、上記光共振器内
に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上記基本波の一部
を上記高調波に変調する非線形光学結晶と、上記光共振
器内に反射面を所定の角度で傾斜させて設けられ上記レ
−ザ媒質からの上記基本波を所定の角度で反射して上記
非線形光学結晶へ導くとともに上記非線形光学結晶によ
って変調された高調波を透過する折り曲げミラ−と、上
記光共振器の外部で上記折曲げミラ−と対向して配置さ
れ上記折曲げミラ−を透過した高調波を上記非線形光学
結晶へ戻す折り返しミラ−とを具備し、上記折曲げミラ
−と上記折り返しミラ−との対向間隔は、上記基本波の
可干渉距離の２分の１よりも大きく設定されることを特
徴とする。
るレ−ザ光を基本波から高調波に変調して発振させるレ
−ザ発振装置において、上記基本波を全反射させるとと
もに、所定の間隔で離間して配置された一対の共振器ミ
ラ−からなり、これら共振器ミラ−の間に上記レ−ザ媒
質が設けられ一方の共振器ミラ−から変調された上記高
調波が出力される光共振器と、上記レ−ザ媒質を励起し
て上記基本波を発生させる励起手段と、上記光共振器内
に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上記基本波の一部
を上記高調波に変調する非線形光学結晶と、上記光共振
器内に反射面を所定の角度で傾斜させて設けられ上記レ
−ザ媒質からの上記基本波を所定の角度で反射して上記
非線形光学結晶へ導くとともに上記非線形光学結晶によ
って変調された高調波を透過する折り曲げミラ−と、上
記光共振器の外部で上記折曲げミラ−と対向して配置さ
れ上記折曲げミラ−を透過した高調波を上記非線形光学
結晶へ戻す折り返しミラ−とを具備し、上記折曲げミラ
−と上記折り返しミラ−との対向間隔は、上記基本波の
可干渉距離の２分の１よりも大きく設定されることを特
徴とする。
【００２０】請求項４の発明は、レ−ザ媒質から発生す
るレ−ザ光を基本波から高調波に変調して発振させるレ
−ザ発振装置において、上記基本波を全反射させるとと
もに、一方が上記高調波を透過する一対の共振器ミラ−
を所定の間隔で離間させて配置し内部に上記レ−ザ媒質
が設けられた光共振器と、上記レ−ザ媒質を励起して上
記基本波を発生させる励起手段と、上記光共振器内に設
けられ上記レ−ザ媒質で発生した上記基本波の一部を上
記高調波に変調する非線形光学結晶と、上記光共振器の
外部で、上記高調波を透過する一方の共振器ミラ−と対
向して配置されこの一方の共振器ミラ−を透過した上記
高調波を上記非線形光学結晶へ戻す折り返しミラ−と、
上記レ−ザ媒質と上記非線形光学結晶との間に反射面を
所定の角度で傾斜させて設けられ上記レ−ザ媒質からの
上記基本波を透過し上記非線形光学結晶からの上記高調
波を光共振器の外部へ出力する出力ミラ−とを具備し、
一方の共振器ミラ−と上記折り返しミラ−との対向間隔
は、上記基本波の可干渉距離の２分の１よりも大きく設
定されることを特徴とする。
るレ−ザ光を基本波から高調波に変調して発振させるレ
−ザ発振装置において、上記基本波を全反射させるとと
もに、一方が上記高調波を透過する一対の共振器ミラ−
を所定の間隔で離間させて配置し内部に上記レ−ザ媒質
が設けられた光共振器と、上記レ−ザ媒質を励起して上
記基本波を発生させる励起手段と、上記光共振器内に設
けられ上記レ−ザ媒質で発生した上記基本波の一部を上
記高調波に変調する非線形光学結晶と、上記光共振器の
外部で、上記高調波を透過する一方の共振器ミラ−と対
向して配置されこの一方の共振器ミラ−を透過した上記
高調波を上記非線形光学結晶へ戻す折り返しミラ−と、
上記レ−ザ媒質と上記非線形光学結晶との間に反射面を
所定の角度で傾斜させて設けられ上記レ−ザ媒質からの
上記基本波を透過し上記非線形光学結晶からの上記高調
波を光共振器の外部へ出力する出力ミラ−とを具備し、
一方の共振器ミラ−と上記折り返しミラ−との対向間隔
は、上記基本波の可干渉距離の２分の１よりも大きく設
定されることを特徴とする。
【００２１】請求項５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれかに記載のレ−ザ発振装置において、上記光共振器
内には複数の非線形光学結晶が配置されていて、各非線
形光学結晶の入射側にはレ−ザ光のビ−ム径を調整する
ビ−ム径調整手段が設けられていることを特徴とする。
ずれかに記載のレ−ザ発振装置において、上記光共振器
内には複数の非線形光学結晶が配置されていて、各非線
形光学結晶の入射側にはレ−ザ光のビ−ム径を調整する
ビ−ム径調整手段が設けられていることを特徴とする。
【００２２】請求項１乃至請求項４の発明によれば、非
線形光学結晶で変調された高調波を光共振器の外部に導
出し、その高調波を折り返しミラ−で反射させて光共振
器内へ戻すようにするとともに、そのときの高調波の光
共振器の外部における光路長を基本波の可干渉距離より
も大きくした。
線形光学結晶で変調された高調波を光共振器の外部に導
出し、その高調波を折り返しミラ−で反射させて光共振
器内へ戻すようにするとともに、そのときの高調波の光
共振器の外部における光路長を基本波の可干渉距離より
も大きくした。
【００２３】そのため、光路長が可干渉距離よりも大き
くなった高調波は他の高調波と干渉することがないか
ら、光学部品の個体差や温度、湿度の変化によって高調
波の出力が変動することがなくなる。請求項５の発明に
よれば、非線形光学結晶に入射するレ−ザ光のビ−ム径
を小さくすることで、そのビ−ム径に反比例した強度の
高調波を得ることができ、しかも非線形光学結晶の数を
複数とすることで、その数に比例した強度の高調波を得
ることができる。
くなった高調波は他の高調波と干渉することがないか
ら、光学部品の個体差や温度、湿度の変化によって高調
波の出力が変動することがなくなる。請求項５の発明に
よれば、非線形光学結晶に入射するレ−ザ光のビ−ム径
を小さくすることで、そのビ−ム径に反比例した強度の
高調波を得ることができ、しかも非線形光学結晶の数を
複数とすることで、その数に比例した強度の高調波を得
ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１はこの発明の第１の実施の
形態を示すレ−ザ発振装置してとしてのＮｄ：ＹＡＧレ
−ザで、図中１１は第１の共振器ミラ−１２ａと第２の
共振器ミラ−１２ｂとが互いの反射面を直交させて配置
された光共振器である。第１の共振器ミラ−１２ａは10
64nmの波長のレ−ザ光Ｌ（基本波Ｌ1 ）と532nm の波長
の高調波Ｌ2 とを反射する構成となっており、第２の共
振器ミラ−１２ｂは基本波Ｌ1 を反射して高調波Ｌ2 を
透過する構成となっている。
面を参照して説明する。図１はこの発明の第１の実施の
形態を示すレ−ザ発振装置してとしてのＮｄ：ＹＡＧレ
−ザで、図中１１は第１の共振器ミラ−１２ａと第２の
共振器ミラ−１２ｂとが互いの反射面を直交させて配置
された光共振器である。第１の共振器ミラ−１２ａは10
64nmの波長のレ−ザ光Ｌ（基本波Ｌ1 ）と532nm の波長
の高調波Ｌ2 とを反射する構成となっており、第２の共
振器ミラ−１２ｂは基本波Ｌ1 を反射して高調波Ｌ2 を
透過する構成となっている。
【００２５】上記光共振器１１の中途部には折り曲げミ
ラ−１３が４５度の角度で傾斜して配置されている。し
たがって、この折り曲げミラ−１３の反射面は上記各共
振器ミラ−１２ａ、１２ｂの反射面に４５度の角度で傾
斜して対向している。この折り曲げミラ−１３は基本波
Ｌ1 を反射し、高調波Ｌ2 を透過する構成となってい
る。
ラ−１３が４５度の角度で傾斜して配置されている。し
たがって、この折り曲げミラ−１３の反射面は上記各共
振器ミラ−１２ａ、１２ｂの反射面に４５度の角度で傾
斜して対向している。この折り曲げミラ−１３は基本波
Ｌ1 を反射し、高調波Ｌ2 を透過する構成となってい
る。
【００２６】上記第１の共振器ミラ−１２ａと折り曲げ
ミラ−１３との間にはＮｄ：ＹＡＧロッド１４（以下レ
−ザロッドとする）が軸線を光共振器１１の光軸に一致
させて配設されている。このレ−ザロッド１４の側方に
は励起ランプ１５が設けられ、この励起ランプ１５によ
って上記レ−ザロッド１４が光励起されるようになって
いる。それによって、上記レ−ザロッド１４からは基本
波Ｌ1 が発生するようになっている。
ミラ−１３との間にはＮｄ：ＹＡＧロッド１４（以下レ
−ザロッドとする）が軸線を光共振器１１の光軸に一致
させて配設されている。このレ−ザロッド１４の側方に
は励起ランプ１５が設けられ、この励起ランプ１５によ
って上記レ−ザロッド１４が光励起されるようになって
いる。それによって、上記レ−ザロッド１４からは基本
波Ｌ1 が発生するようになっている。
【００２７】上記折り曲げミラ−１３と第２の共振器ミ
ラ−１２ｂとの間には、上記基本波Ｌ1 に対して位相整
合がとれるように調整された、たとえばＫＴＰクリスタ
ルなどからなる非線形光学結晶１６が設けられている。
この非線形光学結晶１６は上記基本波Ｌ1 の一部を高調
波Ｌ2 に変調する。
ラ−１２ｂとの間には、上記基本波Ｌ1 に対して位相整
合がとれるように調整された、たとえばＫＴＰクリスタ
ルなどからなる非線形光学結晶１６が設けられている。
この非線形光学結晶１６は上記基本波Ｌ1 の一部を高調
波Ｌ2 に変調する。
【００２８】上記光共振器１１の外部で、上記第２の共
振器ミラ−１２ｂの外面に対向する部位には折り返しミ
ラ−１７が配設されている。この折り返しミラ−１７
は、上記非線形光学結晶１６で変調されて第２の共振器
ミラ−１２ｂを透過した高調波Ｌ2 を反射して上記光共
振器１１内、つまり非線形光学結晶１６へ戻すようにな
っている。ここで、上記第２の共振器ミラ−１２ｂと上
記折り返しミラ−１７との間隔Ｓは、基本波Ｌ1 の可干
渉距離の２分の１よりも大きく設定されている。つま
り、上記間隔Ｓを往復する高調波Ｌ2 の光共振器１１の
外部における光路が基本波Ｌ1 の可干渉距離よりも大き
く設定されている。
振器ミラ−１２ｂの外面に対向する部位には折り返しミ
ラ−１７が配設されている。この折り返しミラ−１７
は、上記非線形光学結晶１６で変調されて第２の共振器
ミラ−１２ｂを透過した高調波Ｌ2 を反射して上記光共
振器１１内、つまり非線形光学結晶１６へ戻すようにな
っている。ここで、上記第２の共振器ミラ−１２ｂと上
記折り返しミラ−１７との間隔Ｓは、基本波Ｌ1 の可干
渉距離の２分の１よりも大きく設定されている。つま
り、上記間隔Ｓを往復する高調波Ｌ2 の光共振器１１の
外部における光路が基本波Ｌ1 の可干渉距離よりも大き
く設定されている。
【００２９】それによって、第２の共振器ミラ−１２ｂ
を透過して折り返しミラ−１７で反射し光共振器１１内
に戻る高調波Ｌ2 は、規則的な位相が保てない状態とな
るから、他の高調波Ｌ2 と干渉することがなくなる。な
お、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザの場合、軸モ−ドはマルチモ−
ドであり、可干渉距離は約１０mmである。
を透過して折り返しミラ−１７で反射し光共振器１１内
に戻る高調波Ｌ2 は、規則的な位相が保てない状態とな
るから、他の高調波Ｌ2 と干渉することがなくなる。な
お、Ｎｄ：ＹＡＧレ−ザの場合、軸モ−ドはマルチモ−
ドであり、可干渉距離は約１０mmである。
【００３０】つぎに、上記構成のレ−ザ発振装置から高
調波を発振出力させる場合の動作について説明する。ま
ず、励起ランプ１５を点灯させてレ−ザロッド１４を光
励起する。それによって、レ−ザロッド１４からは基本
波Ｌ1 が発生する。基本波Ｌ1 は、第１の共振器ミラ−
１２ａで反射してレ−ザロッド１４内を通過して増幅さ
れ、折り曲げミラ−１３で反射して非線形光学結晶１６
に入射する。
調波を発振出力させる場合の動作について説明する。ま
ず、励起ランプ１５を点灯させてレ−ザロッド１４を光
励起する。それによって、レ−ザロッド１４からは基本
波Ｌ1 が発生する。基本波Ｌ1 は、第１の共振器ミラ−
１２ａで反射してレ−ザロッド１４内を通過して増幅さ
れ、折り曲げミラ−１３で反射して非線形光学結晶１６
に入射する。
【００３１】非線形光学結晶１６に入射した基本波Ｌ1
は、一部が高調波Ｌ2 に変調され、変調されていない基
本波Ｌ1 とともに第２の共振器ミラ−１２ｂに入射す
る。第２の共振器ミラ−１２ｂは基本波Ｌ1 を反射し、
高調波Ｌ2 を透過する。
は、一部が高調波Ｌ2 に変調され、変調されていない基
本波Ｌ1 とともに第２の共振器ミラ−１２ｂに入射す
る。第２の共振器ミラ−１２ｂは基本波Ｌ1 を反射し、
高調波Ｌ2 を透過する。
【００３２】上記第２の共振器ミラ−１２ｂで反射した
基本波Ｌ1 は非線形光学結晶１６に再び入射して高調波
Ｌ2 に変調され、折り曲げミラ−１３から共振器１１の
外部に出力される。
基本波Ｌ1 は非線形光学結晶１６に再び入射して高調波
Ｌ2 に変調され、折り曲げミラ−１３から共振器１１の
外部に出力される。
【００３３】上記第２の共振器ミラ−１２ｂを透過して
光共振器１１の外部に出た高調波Ｌ2 は折り返しミラ−
１７で反射し、上記第２の共振器ミラ−１２ｂを透過し
て再び光共振器１１内へ戻り、非線形光学結晶１６およ
び折り曲げミラ−１３を透過して共振器１１の外部に出
力される。
光共振器１１の外部に出た高調波Ｌ2 は折り返しミラ−
１７で反射し、上記第２の共振器ミラ−１２ｂを透過し
て再び光共振器１１内へ戻り、非線形光学結晶１６およ
び折り曲げミラ−１３を透過して共振器１１の外部に出
力される。
【００３４】ここで、上記第２の共振器ミラ−１２ｂを
透過し、上記折り返しミラ−１７で反射して光共振器１
１内へ戻る高調波Ｌ2 の光路は基本波Ｌ1 の可干渉距離
よりも大きく設定されている。そのため、この高調波Ｌ
2 は規則的な位相が保てない状態となって光共振器１１
内へ戻るから、この高調波Ｌ2 が他の高調波Ｌ2 と干渉
することがない。
透過し、上記折り返しミラ−１７で反射して光共振器１
１内へ戻る高調波Ｌ2 の光路は基本波Ｌ1 の可干渉距離
よりも大きく設定されている。そのため、この高調波Ｌ
2 は規則的な位相が保てない状態となって光共振器１１
内へ戻るから、この高調波Ｌ2 が他の高調波Ｌ2 と干渉
することがない。
【００３５】その結果、上記折り曲げミラ−１３から
は、高出力の高調波Ｌ2 が高効率で出力されることにな
る。しかも、その高調波Ｌ2 の出力は、非線形光学結晶
１６や第２の共振器ミラ−１２ｂの個体差に影響を受け
たり、気温や湿度の変化に対して影響を受けることもな
くなるから、出力の安定化が図れる。
は、高出力の高調波Ｌ2 が高効率で出力されることにな
る。しかも、その高調波Ｌ2 の出力は、非線形光学結晶
１６や第２の共振器ミラ−１２ｂの個体差に影響を受け
たり、気温や湿度の変化に対して影響を受けることもな
くなるから、出力の安定化が図れる。
【００３６】図４において、直線Ｂは、この発明のレ−
ザ発振装置で、非線形光学結晶１６と第２の共振器ミラ
−１２ｂとの間隔を変化させた場合の高調波Ｌ2 の出力
を測定したもので、その出力がほとんど変化しないこと
が確認された。
ザ発振装置で、非線形光学結晶１６と第２の共振器ミラ
−１２ｂとの間隔を変化させた場合の高調波Ｌ2 の出力
を測定したもので、その出力がほとんど変化しないこと
が確認された。
【００３７】また、図５において、直線Ｙは、この発明
のレ−ザ発振装置において、湿度を変化させた場合の高
調波Ｌ2 の出力を測定したもので、その出力がほとんど
変化しないことが確認された。
のレ−ザ発振装置において、湿度を変化させた場合の高
調波Ｌ2 の出力を測定したもので、その出力がほとんど
変化しないことが確認された。
【００３８】図２はこの発明の第２の実施の形態のレ−
ザ発振装置を示す。この実施の形態は上記第１の実施の
形態と使用される光学部品は同じであるが、これら光学
部品のうち、折り返しミラ−１７の配置構造が異なる。
すなわち、折り返しミラ−１７は、光共振器１１の外部
に配置されているという点では同じであるが、反射面を
４５度の角度で傾斜した折り曲げミラ−１３の外面に対
向して配置されているという点で相違している。
ザ発振装置を示す。この実施の形態は上記第１の実施の
形態と使用される光学部品は同じであるが、これら光学
部品のうち、折り返しミラ−１７の配置構造が異なる。
すなわち、折り返しミラ−１７は、光共振器１１の外部
に配置されているという点では同じであるが、反射面を
４５度の角度で傾斜した折り曲げミラ−１３の外面に対
向して配置されているという点で相違している。
【００３９】そして、この場合も、折り曲げミラ−１３
と折り返しミラ−１７との間隔Ｓは、基本波Ｌ1 の可干
渉距離の２分の１の距離よりも大きく設定されている。
つまり、上記折り曲げミラ−１３を透過して再び光共振
器１１内へ戻る高調波Ｌ2 の光路長が基本波Ｌ1 の可干
渉距離よりも大きくなるよう設定されている。
と折り返しミラ−１７との間隔Ｓは、基本波Ｌ1 の可干
渉距離の２分の１の距離よりも大きく設定されている。
つまり、上記折り曲げミラ−１３を透過して再び光共振
器１１内へ戻る高調波Ｌ2 の光路長が基本波Ｌ1 の可干
渉距離よりも大きくなるよう設定されている。
【００４０】このような構成においては、レ−ザ媒質１
４が光励起されることで発生した基本波Ｌ1 は折り曲げ
ミラ−１３で反射し、その一部が非線形光学結晶１６で
高調波Ｌ2 に変調され、第２の共振器ミラ−１２ｂから
出力される。
４が光励起されることで発生した基本波Ｌ1 は折り曲げ
ミラ−１３で反射し、その一部が非線形光学結晶１６で
高調波Ｌ2 に変調され、第２の共振器ミラ−１２ｂから
出力される。
【００４１】非線形光学結晶１６で高調波Ｌ2 に変調さ
れなかった基本波Ｌ1 は第２の共振器ミラ−１２ｂで反
射して再び非線形光学結晶１６に入射して高調波Ｌ2 に
変調され、折り曲げミラ−１３を透過して共振器１１の
外部に出て折り返しミラ−１７で反射する。この折り返
しミラ−１７で反射した高調波Ｌ2 は折り曲げミラ−１
３を透過して非線形光学結晶１６を透過し、最初に非線
形光学結晶１６で変調された高調波Ｌ2 とともに上記第
２共振器ミラ−１２ｂから出力されることになる。
れなかった基本波Ｌ1 は第２の共振器ミラ−１２ｂで反
射して再び非線形光学結晶１６に入射して高調波Ｌ2 に
変調され、折り曲げミラ−１３を透過して共振器１１の
外部に出て折り返しミラ−１７で反射する。この折り返
しミラ−１７で反射した高調波Ｌ2 は折り曲げミラ−１
３を透過して非線形光学結晶１６を透過し、最初に非線
形光学結晶１６で変調された高調波Ｌ2 とともに上記第
２共振器ミラ−１２ｂから出力されることになる。
【００４２】この場合も、光共振器１１の外部に出てか
ら上記折り返しミラ−１７で反射して光共振器１１内へ
戻る高調波Ｌ2 は、基本波Ｌ1 の可干渉距離よりも大き
な光路を通過してくるため、規則的な位相が保てず、他
の高調波Ｌ2 と干渉することがない状態となっている。
そのため、上記第２の共振器ミラ−１２ｂからは高調波
Ｌ2 を高効率で、しかも出力を安定させることができ
る。
ら上記折り返しミラ−１７で反射して光共振器１１内へ
戻る高調波Ｌ2 は、基本波Ｌ1 の可干渉距離よりも大き
な光路を通過してくるため、規則的な位相が保てず、他
の高調波Ｌ2 と干渉することがない状態となっている。
そのため、上記第２の共振器ミラ−１２ｂからは高調波
Ｌ2 を高効率で、しかも出力を安定させることができ
る。
【００４３】図３はこの発明の第３の実施の形態のレ−
ザ発振装置を示す。この実施の形態は光共振器１１の第
１の共振器ミラ−１２ａと第２の共振器ミラ−１２ｂと
が互いの反射面を平行に離間対向させて配置されてい
る。この光共振器１１の内部には、励起ランプ１５によ
って光励起されるレ−ザロッド１４と、基本波Ｌ1 を高
調波Ｌ2 に変調する非線形光学結晶１６が所定の間隔で
配置されている。
ザ発振装置を示す。この実施の形態は光共振器１１の第
１の共振器ミラ−１２ａと第２の共振器ミラ−１２ｂと
が互いの反射面を平行に離間対向させて配置されてい
る。この光共振器１１の内部には、励起ランプ１５によ
って光励起されるレ−ザロッド１４と、基本波Ｌ1 を高
調波Ｌ2 に変調する非線形光学結晶１６が所定の間隔で
配置されている。
【００４４】上記レ−ザロッド１４と非線形光学結晶１
６との間には基本波Ｌ1 を透過し高調波Ｌ2 を反射する
出力ミラ−２１が４５度の角度で傾斜して配置されてい
る。上記第２の共振器ミラ−１２ｂの外面側には折り返
しミラ−１７が反射面を平行に対向させて配置されてい
る。この場合も、第２の共振器ミラ−１２ｂと折り返し
ミラ−１７との間隔Ｓは、基本波Ｌ1 の可干渉距離の２
分の１よりも大きく設定されている。
６との間には基本波Ｌ1 を透過し高調波Ｌ2 を反射する
出力ミラ−２１が４５度の角度で傾斜して配置されてい
る。上記第２の共振器ミラ−１２ｂの外面側には折り返
しミラ−１７が反射面を平行に対向させて配置されてい
る。この場合も、第２の共振器ミラ−１２ｂと折り返し
ミラ−１７との間隔Ｓは、基本波Ｌ1 の可干渉距離の２
分の１よりも大きく設定されている。
【００４５】このような構成によれば、レ−ザロッド１
６が光励起されることで発生する基本波Ｌ1 は出力ミラ
−２１を透過して非線形光学結晶１６に入射し、一部が
高調波Ｌ2 に変調される。変調されなかった基本波Ｌ1
は第２の共振器ミラ−１２ｂで反射して再び非線形光学
結晶１６に入射して高調波Ｌ2 に変調され、上記出力ミ
ラ−２１で反射して共振器１１の外部に出力される。
６が光励起されることで発生する基本波Ｌ1 は出力ミラ
−２１を透過して非線形光学結晶１６に入射し、一部が
高調波Ｌ2 に変調される。変調されなかった基本波Ｌ1
は第２の共振器ミラ−１２ｂで反射して再び非線形光学
結晶１６に入射して高調波Ｌ2 に変調され、上記出力ミ
ラ−２１で反射して共振器１１の外部に出力される。
【００４６】上記非線形光学結晶１６で変調された高調
波Ｌ2 は第２の共振器ミラ−１２ｂを透過して折り返し
ミラ−１７で反射し、上記第２の共振器ミラ−１２ｂと
非線形光学結晶１６を再度通過して出力ミラ−２１で反
射して光共振器１１の外部に出力される。
波Ｌ2 は第２の共振器ミラ−１２ｂを透過して折り返し
ミラ−１７で反射し、上記第２の共振器ミラ−１２ｂと
非線形光学結晶１６を再度通過して出力ミラ−２１で反
射して光共振器１１の外部に出力される。
【００４７】この場合も、上記各実施の形態と同様、第
２の共振器ミラ−１２ｂを透過して再び光共振器１１内
へ戻る高調波Ｌ2 の光路が基本波Ｌ1 の可干渉距離より
も大きく設定されていることで、この高調波Ｌ2 が他の
高調波Ｌ2 と干渉することがない状態となる。
２の共振器ミラ−１２ｂを透過して再び光共振器１１内
へ戻る高調波Ｌ2 の光路が基本波Ｌ1 の可干渉距離より
も大きく設定されていることで、この高調波Ｌ2 が他の
高調波Ｌ2 と干渉することがない状態となる。
【００４８】したがって、上記出力ミラ−２１からは、
高出力の高調波Ｌ2 を安定した状態で出力させることが
できる。図６はこの発明の第４の実施の形態を示す。こ
の実施の形態は図１乃至図３に示す第１乃至第３の実施
の形態のレ−ザ発振装置において、光共振器１１内に複
数の非線形光学結晶、たとえば２つの非線形光学結晶１
６ａ、１６ｂを光軸を一致させて配置した。
高出力の高調波Ｌ2 を安定した状態で出力させることが
できる。図６はこの発明の第４の実施の形態を示す。こ
の実施の形態は図１乃至図３に示す第１乃至第３の実施
の形態のレ−ザ発振装置において、光共振器１１内に複
数の非線形光学結晶、たとえば２つの非線形光学結晶１
６ａ、１６ｂを光軸を一致させて配置した。
【００４９】各非線形光学結晶１６ａ、１６ｂの入射側
には、これらの非線形光学結晶１６ａ、１６ｂに入射す
る基本波Ｌ1 または高調波Ｌ2 のビ−ム径を小さくする
凸レンズ３１と凹レンズ３２とからなるビ−ム径調整手
段としての集光光学系３３が設けられている。
には、これらの非線形光学結晶１６ａ、１６ｂに入射す
る基本波Ｌ1 または高調波Ｌ2 のビ−ム径を小さくする
凸レンズ３１と凹レンズ３２とからなるビ−ム径調整手
段としての集光光学系３３が設けられている。
【００５０】光共振器１１内に複数の非線形光学結晶１
６ａ、１６ｂを配置することで、見掛け上の結晶長を長
くすることができるから、基本波Ｌ1 から変調される高
調波Ｌ2 のその強度を高くすることができ、また各非線
形光学結晶１６ａ、１６ｂの入射側にそれぞれ集光光学
系３３を配置して各非線形光学結晶１６ａ、１６ｂを励
起する光強度を高くしたことによっても、基本波Ｌ1 か
ら変調される高調波Ｌ2 の光の強度を高くすることがで
きる。
６ａ、１６ｂを配置することで、見掛け上の結晶長を長
くすることができるから、基本波Ｌ1 から変調される高
調波Ｌ2 のその強度を高くすることができ、また各非線
形光学結晶１６ａ、１６ｂの入射側にそれぞれ集光光学
系３３を配置して各非線形光学結晶１６ａ、１６ｂを励
起する光強度を高くしたことによっても、基本波Ｌ1 か
ら変調される高調波Ｌ2 の光の強度を高くすることがで
きる。
【００５１】以上のことから、光共振器１１内におい
て、基本波Ｌ1 から高調波Ｌ2 への変換効率を高め、上
記光共振器１１から出力される高調波Ｌ2 の強度を高く
することができる。
て、基本波Ｌ1 から高調波Ｌ2 への変換効率を高め、上
記光共振器１１から出力される高調波Ｌ2 の強度を高く
することができる。
【００５２】このことは、以下の式からも証明できる。
たとえば、第２次高調波を発生させる場合、吸収係数α
の非線形光学結晶において、平面波近似、低エンベロ−
プ変化近似、完全位相整合を仮定した場合、励起光（基
本波）の電界Ｅ1 、発生する発生光（高調波）の電界Ｅ
2 は、ｊを虚数単位、κを定数として以下の連立方程式
で結びつけられる。なお、Ｅ2 *はＥ2の共役複素数であ
る。
たとえば、第２次高調波を発生させる場合、吸収係数α
の非線形光学結晶において、平面波近似、低エンベロ−
プ変化近似、完全位相整合を仮定した場合、励起光（基
本波）の電界Ｅ1 、発生する発生光（高調波）の電界Ｅ
2 は、ｊを虚数単位、κを定数として以下の連立方程式
で結びつけられる。なお、Ｅ2 *はＥ2の共役複素数であ
る。
【００５３】 ｄＥ1 ／ｄｚ＝−（α1 ／２）・Ｅ1 ＋ｊ・κ・Ｅ1 Ｅ2 * …（１）式 ｄＥ2 ／ｄｚ＝−（α2 ／２）・Ｅ2 ＋ｊ・２κ・Ｅ1 Ｅ2 …（２）式 ここで、各式を非線形光学結晶の長さ分だけ積分するこ
とで、結晶から出射後の光の強度が求められる。強度Ｉ
と電界Ｅは、ηを真空のインピ−ダンス（377Ω）とし
て Ｉ＝｜Ｅ｜2 ／２η …（３）式 の関係がある。
とで、結晶から出射後の光の強度が求められる。強度Ｉ
と電界Ｅは、ηを真空のインピ−ダンス（377Ω）とし
て Ｉ＝｜Ｅ｜2 ／２η …（３）式 の関係がある。
【００５４】結晶の吸収と励起光の消耗とを無視する
と、上記（１）式と（２）式の連立方程式は解析的に解
け、第２次高調波のパワ−密度Ｉ2 は励起光のパワ−密
度Ｉ1と非線形光学結晶の長さＬの積の２乗にほぼ比例
し、Ｋを結合乗数として、 Ｉ2 ≒Ｋ（Ｌ・Ｉ1 ） …（４）式 となる。
と、上記（１）式と（２）式の連立方程式は解析的に解
け、第２次高調波のパワ−密度Ｉ2 は励起光のパワ−密
度Ｉ1と非線形光学結晶の長さＬの積の２乗にほぼ比例
し、Ｋを結合乗数として、 Ｉ2 ≒Ｋ（Ｌ・Ｉ1 ） …（４）式 となる。
【００５５】励起光のパワ−密度が断面全体で一様（フ
ラットトップ型強度分布）であるとすれば、励起光の出
力をＰ1 、断面積をＡとして、 Ｉ1 ＝Ｐ1 ／Ａ …（５）式 となるので、発生光（高調波）出力Ｐ2 は、 Ｐ2 ＝Ｉ2 Ａ≒Ｋ（Ｐ1 ／Ａ）2 Ａ＝ＫＰ1 2 ／Ａ …（６）式 となる。
ラットトップ型強度分布）であるとすれば、励起光の出
力をＰ1 、断面積をＡとして、 Ｉ1 ＝Ｐ1 ／Ａ …（５）式 となるので、発生光（高調波）出力Ｐ2 は、 Ｐ2 ＝Ｉ2 Ａ≒Ｋ（Ｐ1 ／Ａ）2 Ａ＝ＫＰ1 2 ／Ａ …（６）式 となる。
【００５６】このように、高調波出力は励起光の面積に
反比例するので、高い出力を得るためには励起光のビ−
ム面積Ａを小さくすればよく、したがって各非線形光学
結晶１６ａ、１６ｂの入射側にそれぞれ集光光学系３３
を配置して各非線形光学結晶１６ａ、１６ｂを励起する
光のビ−ム径を小さくすることで、高調波への変換効率
を高くすることができる。
反比例するので、高い出力を得るためには励起光のビ−
ム面積Ａを小さくすればよく、したがって各非線形光学
結晶１６ａ、１６ｂの入射側にそれぞれ集光光学系３３
を配置して各非線形光学結晶１６ａ、１６ｂを励起する
光のビ−ム径を小さくすることで、高調波への変換効率
を高くすることができる。
【００５７】ただし、ビ−ム面積Ａが小さくなるにした
がって種々の影響が生じるから、それには限界がある。
その代表的要因としては結晶に対するダメ−ジで、
（５）式のＩ1 の最大値は、結晶にダメ−ジを与えない
範囲の励起強度の最大値（ダメ−ジ限界値Ｉth）に制限
されることになる。
がって種々の影響が生じるから、それには限界がある。
その代表的要因としては結晶に対するダメ−ジで、
（５）式のＩ1 の最大値は、結晶にダメ−ジを与えない
範囲の励起強度の最大値（ダメ−ジ限界値Ｉth）に制限
されることになる。
【００５８】また、発生光の励起光に対する変換効率を
向上させる他の方法としては、上記（４）式から分かる
ように非線形光学結晶の長さＬを長くすることで実現で
きる。しかしながら、結晶の長さを長くすることは製作
の過程で、困難なことが多いから、この発明のように複
数の非線形光学結晶を直列に配置することで、結晶の実
質的な長さを長くすることが好ましい。
向上させる他の方法としては、上記（４）式から分かる
ように非線形光学結晶の長さＬを長くすることで実現で
きる。しかしながら、結晶の長さを長くすることは製作
の過程で、困難なことが多いから、この発明のように複
数の非線形光学結晶を直列に配置することで、結晶の実
質的な長さを長くすることが好ましい。
【００５９】非線形光学結晶として１cmの長さのＺｎＧ
ｅＰ2 を２つ直列に配置た場合と、２cmの長さの１つの
ＺｎＧｅＰ2 を用いた場合の変換効率を求めた。なお、
結晶のダメ−ジ限界値Ｉth＝６０ＭＷ／cm2 とし、２つ
の結晶を用いた場合にはそれぞれの結晶に入射する励起
光のダメ−ジ限界値Ｉthが６０ＭＷ／cm2 となるように
調整した。すなわち、２つの結晶の間に集光光学系３３
を配置して、これにより２つ目の結晶に対する励起光の
ビ−ム面積Ａを約６０％に縮小し、光の強度を増加させ
るのである。
ｅＰ2 を２つ直列に配置た場合と、２cmの長さの１つの
ＺｎＧｅＰ2 を用いた場合の変換効率を求めた。なお、
結晶のダメ−ジ限界値Ｉth＝６０ＭＷ／cm2 とし、２つ
の結晶を用いた場合にはそれぞれの結晶に入射する励起
光のダメ−ジ限界値Ｉthが６０ＭＷ／cm2 となるように
調整した。すなわち、２つの結晶の間に集光光学系３３
を配置して、これにより２つ目の結晶に対する励起光の
ビ−ム面積Ａを約６０％に縮小し、光の強度を増加させ
るのである。
【００６０】その結果、上記のような構成で、１cmの結
晶を２つ用いた場合は、２cmの結晶を１つ用いた場合に
比べて変換効率が約１０％向上した。同様に、上記のよ
うな構成で非線形光学結晶を１cmのものについて４つ直
列に配置した場合には、４cmのものが１つの場合に比べ
て変換効率が約３０％向上した。
晶を２つ用いた場合は、２cmの結晶を１つ用いた場合に
比べて変換効率が約１０％向上した。同様に、上記のよ
うな構成で非線形光学結晶を１cmのものについて４つ直
列に配置した場合には、４cmのものが１つの場合に比べ
て変換効率が約３０％向上した。
【００６１】なお、この実施の形態において、光共振器
１１内に配置される非線形光学結晶の数は限定されず、
複数であればよいこと勿論である。この発明は上記各実
施の形態に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能である。たとえば、レ−ザ発振装置として
はランプ励起のＹＡＧレ−ザを挙げたが、他のレ−ザ装
置であっても、この発明を適用できること勿論である。
１１内に配置される非線形光学結晶の数は限定されず、
複数であればよいこと勿論である。この発明は上記各実
施の形態に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能である。たとえば、レ−ザ発振装置として
はランプ励起のＹＡＧレ−ザを挙げたが、他のレ−ザ装
置であっても、この発明を適用できること勿論である。
【００６２】
【発明の効果】請求項１乃至請求項４の発明によれば、
非線形光学結晶で高調波に変調された高調波を光共振器
の外部に導出し、その高調波を折り返しミラ−で反射さ
せて光共振器内へ戻すようにするとともに、そのときの
高調波の光共振器の外部における光路長を基本波の可干
渉距離よりも大きくした。
非線形光学結晶で高調波に変調された高調波を光共振器
の外部に導出し、その高調波を折り返しミラ−で反射さ
せて光共振器内へ戻すようにするとともに、そのときの
高調波の光共振器の外部における光路長を基本波の可干
渉距離よりも大きくした。
【００６３】そのため、光路長が可干渉距離よりも大き
くなった高調波は規則的な位相が保てなくなり、他の高
調波と干渉しない状態となるから、光学部品の個体差や
温度、湿度の変化などが生じても、安定した出力の高調
波を高効率で得ることができる。
くなった高調波は規則的な位相が保てなくなり、他の高
調波と干渉しない状態となるから、光学部品の個体差や
温度、湿度の変化などが生じても、安定した出力の高調
波を高効率で得ることができる。
【００６４】請求項５の発明によれば、非線形光学結晶
に入射するレ−ザ光のビ−ム径を小さくすることで、そ
のビ−ム径に反比例した強度の高調波を得ることがで
き、しかも非線形光学結晶の数を複数とすることで、そ
の数に比例した強度の高調波を得ることができる。つま
り、非線形光学結晶による基本波から高調波への変換効
率を向上させることができる。
に入射するレ−ザ光のビ−ム径を小さくすることで、そ
のビ−ム径に反比例した強度の高調波を得ることがで
き、しかも非線形光学結晶の数を複数とすることで、そ
の数に比例した強度の高調波を得ることができる。つま
り、非線形光学結晶による基本波から高調波への変換効
率を向上させることができる。
【図１】この発明の第１の実施の形態のレ−ザ発振装置
の概略的構成図。
の概略的構成図。
【図２】この発明の第２の実施の形態のレ−ザ発振装置
の概略的構成図。
の概略的構成図。
【図３】この発明の第３の実施の形態のレ−ザ発振装置
の概略的構成図。
の概略的構成図。
【図４】従来のレ−ザ発振装置とこの発明のレ−ザ発振
装置における非線形光学結晶に対する第２の共振器ミラ
−との間隔と、高調波出力の関係を測定したグラフ。
装置における非線形光学結晶に対する第２の共振器ミラ
−との間隔と、高調波出力の関係を測定したグラフ。
【図５】従来のレ−ザ発振装置とこの発明のレ−ザ発振
装置における湿度と高調波出力との関係を測定したグラ
フ。
装置における湿度と高調波出力との関係を測定したグラ
フ。
【図６】この発明の第４の実施の形態を示す非線形光学
結晶の説明図。
結晶の説明図。
【図７】従来のレ−ザ発振装置の概略的構成図。
１１…光共振器 １２ａ…第１の共振器ミラ− １２ｂ…第２の共振器ミラ− １３…折り曲げミラ− １４…レ−ザロッド １５…励起ランプ １６…非線形光学結晶 １７…折り返しミラ− ２１…出力ミラ−
Claims (5)
- 【請求項１】 レ−ザ媒質から発生するレ−ザ光を基本
波から高調波に変調して発振させるレ−ザ発振装置にお
いて、 上記基本波を全反射する一対の共振器ミラ−を所定の間
隔で離間させて配置され内部に上記レ−ザ媒質が設けら
れた光共振器と、 上記レ−ザ媒質を励起して上記基本波を発生させる励起
手段と、 上記光共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上
記基本波の一部を上記高調波に変調する非線形光学結晶
と、 上記非線形光学結晶で変調された上記高調波を上記光共
振器の外部に導く導光手段と、 上記光共振器の外部に設けられ上記導光手段によって光
共振器から導出された高調波を上記非線形光学結晶へ戻
す折り返しミラ−と、 この折り返しミラ−から上記非線形光学結晶に戻された
上記高調波および上記非線形光学結晶で変調されずに一
方の共振器ミラ−で反射して上記非線形光学結晶を再度
通過することで上記基本波から変調された上記高調波を
光共振器から発振出力させる出力手段とを具備し、 上記光共振器の外部に導出されてから上記折り返しミラ
−で反射し上記光共振器に再度入射するまでの上記高調
波の光路長は、上記基本波の可干渉距離よりも大きく設
定されることを特徴とするレ−ザ発振装置。 - 【請求項２】 レ−ザ媒質から発生するレ−ザ光を基本
波から高調波に変調して発振させるレ−ザ発振装置にお
いて、 上記基本波を全反射させるとともに、少なくとも一方が
上記高調波を透過する一対の共振器ミラ−を所定の間隔
で離間させて配置し内部に上記レ−ザ媒質が設けられた
光共振器と、 上記レ−ザ媒質を励起して上記基本波を発生させる励起
手段と、 上記光共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上
記基本波の一部を高調波に変調する非線形光学結晶と、 上記光共振器の外部で、上記高調波を透過する一方の共
振器ミラ−に対向して配置され上記非線形光学結晶で変
調されて上記一方の共振器ミラ−を透過した上記高調波
を反射して上記非線形光学結晶へ戻す折り返しミラ−
と、 上記光共振器内に反射面を所定の角度で傾斜させて設け
られ上記レ−ザ媒質からの上記基本波を所定の角度で反
射して上記非線形光学結晶へ導入するとともにこの非線
形光学結晶によって変調された上記高調波を光共振器の
外部へ発振出力させる折り曲げミラ−とを具備し、 上記折り返しミラ−と上記一方の共振器ミラ−との対向
間隔は、上記基本波の可干渉距離の２分の１よりも大き
く設定されることを特徴とするレ−ザ発振装置。 - 【請求項３】 レ−ザ媒質から発生するレ−ザ光を基本
波から高調波に変調して発振させるレ−ザ発振装置にお
いて、 上記基本波を全反射させるとともに、所定の間隔で離間
して配置された一対の共振器ミラ−からなり、これら共
振器ミラ−の間に上記レ−ザ媒質が設けられ一方の共振
器ミラ−から変調された上記高調波が出力される光共振
器と、 上記レ−ザ媒質を励起して上記基本波を発生させる励起
手段と、 上記光共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上
記基本波の一部を上記高調波に変調する非線形光学結晶
と、 上記光共振器内に反射面を所定の角度で傾斜させて設け
られ上記レ−ザ媒質からの上記基本波を所定の角度で反
射して上記非線形光学結晶へ導くとともに上記非線形光
学結晶によって変調された上記高調波を透過する折り曲
げミラ−と、 上記光共振器の外部で上記折曲げミラ−と対向して配置
され上記折曲げミラ−を透過した上記高調波を上記非線
形光学結晶へ戻す折り返しミラ−とを具備し、 上記折曲げミラ−と上記折り返しミラ−との対向間隔
は、上記基本波の可干渉距離の２分の１よりも大きく設
定されることを特徴とするレ−ザ発振装置。 - 【請求項４】 レ−ザ媒質から発生するレ−ザ光を基本
波から高調波に変調して発振させるレ−ザ発振装置にお
いて、 上記基本波を全反射させるとともに、一方が上記高調波
を透過する一対の共振器ミラ−を所定の間隔で離間させ
て配置し内部に上記レ−ザ媒質が設けられた光共振器
と、 上記レ−ザ媒質を励起して上記基本波を発生させる励起
手段と、 上記光共振器内に設けられ上記レ−ザ媒質で発生した上
記基本波の一部を上記高調波に変調する非線形光学結晶
と、 上記光共振器の外部で、上記高調波を透過する一方の共
振器ミラ−と対向して配置されこの一方の共振器ミラ−
を透過した上記高調波を上記非線形光学結晶へ戻す折り
返しミラ−と、 上記レ−ザ媒質と上記非線形光学結晶との間に反射面を
所定の角度で傾斜させて設けられ上記レ−ザ媒質からの
上記基本波を透過し上記非線形光学結晶からの上記高調
波を光共振器の外部へ出力する出力ミラ−とを具備し、 一方の共振器ミラ−と上記折り返しミラ−との対向間隔
は、上記基本波の可干渉距離の２分の１よりも大きく設
定されることを特徴とするレ−ザ発振装置。 - 【請求項５】 上記光共振器内には複数の非線形光学結
晶が配置されていて、各非線形光学結晶の入射側にはレ
−ザ光のビ−ム径を調整するビ−ム径調整手段が設けら
れていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
に記載のレ−ザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22265597A JPH1168210A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | レ−ザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22265597A JPH1168210A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | レ−ザ発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168210A true JPH1168210A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16785863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22265597A Pending JPH1168210A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | レ−ザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1168210A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151774A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-05-24 | Nidek Co Ltd | レーザ装置 |
| JP2003204099A (ja) * | 2002-01-09 | 2003-07-18 | Nidek Co Ltd | レーザ装置 |
| CN1302585C (zh) * | 2003-01-06 | 2007-02-28 | 米亚奇尤尼泰克公司 | 谐波激光器系统及其方法 |
| JP2008040475A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 波長変換レーザー装置 |
| JP2008112846A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Sony Corp | レーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置 |
| JP2008140919A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Sony Corp | 波長変換素子とこれを用いたレーザ光源装置及び画像生成装置 |
| US7760774B2 (en) | 2001-09-20 | 2010-07-20 | Klastech-Karpushko Laser Technologies Gmbh | Intracavity frequency conversion of laser radiation |
| US7769061B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-08-03 | Seiko Epson Corporation | Laser light source device, illumination apparatus, monitor, and projector |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP22265597A patent/JPH1168210A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151774A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-05-24 | Nidek Co Ltd | レーザ装置 |
| US7760774B2 (en) | 2001-09-20 | 2010-07-20 | Klastech-Karpushko Laser Technologies Gmbh | Intracavity frequency conversion of laser radiation |
| US8315284B2 (en) | 2001-09-20 | 2012-11-20 | Karpushko Fedor V | Intracavity frequency conversion of laser radiation |
| JP2003204099A (ja) * | 2002-01-09 | 2003-07-18 | Nidek Co Ltd | レーザ装置 |
| CN1302585C (zh) * | 2003-01-06 | 2007-02-28 | 米亚奇尤尼泰克公司 | 谐波激光器系统及其方法 |
| JP2008040475A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 波長変換レーザー装置 |
| US7769061B2 (en) | 2006-09-29 | 2010-08-03 | Seiko Epson Corporation | Laser light source device, illumination apparatus, monitor, and projector |
| JP2008112846A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Sony Corp | レーザ光源装置及びこれを用いた画像生成装置 |
| JP2008140919A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Sony Corp | 波長変換素子とこれを用いたレーザ光源装置及び画像生成装置 |
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