JPH118427A - Multiple laser beam generating apparatus and multiple laser beam generating element - Google Patents

Multiple laser beam generating apparatus and multiple laser beam generating element

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JPH118427A
JPH118427A JP15952997A JP15952997A JPH118427A JP H118427 A JPH118427 A JP H118427A JP 15952997 A JP15952997 A JP 15952997A JP 15952997 A JP15952997 A JP 15952997A JP H118427 A JPH118427 A JP H118427A
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JP
Japan
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resonator
harmonic
laser
crystal
laser light
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JP15952997A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryohei Tanuma
良平 田沼
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiple laser beam generating apparatus and element which avoids deterioration in beam quality. SOLUTION: An apparatus includes an optical resonator for confining laser beams therein and partial transmission mirrors 4-1 and 4-2 for reflecting laser beams, trapped within the resonator in a multiple manner for taking out part of the beams partially transmitted through the mirrors at the time of the reflection thereof towards outside the resonator. The resonator may be a laser resonator containing a laser medium 1 therein or of a type which receives light from another laser beam generating apparatus provided separately. Or the resonatory may be the so-called Fabry-Perot resonator, in which light is reciprocated between two mirrors or be a ring resonator in which light is propagated along an annular optical path defined by three or more mirrors in one direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を複数の
ビームに分割する多重レーザ光発生装置および多重レー
ザ光発生素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multiplex laser beam generating device and a multiplex laser beam generating device for dividing a laser beam into a plurality of beams.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ装置は高強度のコヒーレン卜光を
発生し、その応用は情報伝達計測、加工、医学など、多
岐にわたっている。これらの中でレーザ光を複数の光線
に分割することによリ多大の効果を奏する場合がある。
例えば、加工分野ではレーザ光を分割することによリ、
多点加工を能率よく実行できる場合が多いし、情報分野
では、レーザ光を多数の光ファイバーに入力するために
はレーザ光を分割する必要が出てくる。
2. Description of the Related Art A laser device generates high-intensity coherent light, and its application is wide-ranging, such as information transmission measurement, processing, and medicine. Of these, dividing the laser beam into a plurality of light beams may provide a great effect.
For example, in the processing field, by dividing the laser beam,
In many cases, multipoint processing can be performed efficiently, and in the information field, it is necessary to split laser light in order to input laser light to a large number of optical fibers.

【0003】レーザ光を分割するためには、これまで回
折格子が広く用いられてきた。回折格子は光の透過ある
いは反射部分に微細な周期パターンを形成したもので、
特定の方向にのみ光を散乱する性質を利用して、単一レ
ーザ光を複数のビームに分割することができる。
[0003] Diffraction gratings have been widely used for splitting laser light. Diffraction gratings have a fine periodic pattern formed in the light transmitting or reflecting part.
By utilizing the property of scattering light only in a specific direction, a single laser beam can be split into a plurality of beams.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回折格
子は便利な反面、微細な加工が要求されるため、製造に
あたっては、特殊な製造装置と技術が必要となる。また
本質的な問題として、ビーム品質低下が避けられないと
いう解決すべき課題がある。
However, diffraction gratings are convenient, but require fine processing, so that special manufacturing equipment and techniques are required for manufacturing. Further, as an essential problem, there is a problem to be solved that deterioration of beam quality is inevitable.

【0005】例えば、回折格子の直径をD、光の波長を
λとした場合、各分割ビームの回折角θには、
For example, when the diameter of the diffraction grating is D and the wavelength of light is λ, the diffraction angle θ of each split beam is:

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】で表される幅δθが発生する。また、入射
レーザ光の波長幅がδλである場合、
The width δθ expressed by When the wavelength width of the incident laser light is δλ,

【0008】[0008]

【数2】 (Equation 2)

【0009】による拡がりも新たに発生する。ここで、
mは回折の次数、bは格子定数である。これらの幅が分
割前のレーザ光のビーム拡がり角θに対して十分に小さ
いかどうかが問題で、場合によってはδθが無視できな
い場合も発生する。上式(1),(2)から分かる通
り、δθを小さくするためにはDおよびbが大きいこと
が重要であり、したがって、ビーム径の大きな光に対し
て、大口径の回折格子を用いる場合は問題は少ないが、
逆の場合はδθが大きくなって満足な性能が期待できな
い。
[0009] Spreading due to the occurrence of a new phenomenon also occurs. here,
m is the order of diffraction and b is the lattice constant. It is a problem whether these widths are sufficiently small with respect to the beam divergence angle θ of the laser beam before division, and in some cases, δθ cannot be ignored. As can be seen from the above expressions (1) and (2), it is important that D and b are large in order to reduce δθ. Therefore, when a large-diameter diffraction grating is used for light having a large beam diameter, Has few problems,
In the opposite case, δθ increases and satisfactory performance cannot be expected.

【0010】本発明の目的は、上述のような従来技術の
課題を解決して、構造が簡単で、かつビーム品質の低下
を伴わない多重レーザ光発生装置および多重レーザ光発
生素子を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a multiplex laser light generating apparatus and a multiplex laser light generating element which have a simple structure and do not cause deterioration in beam quality. It is in.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1形態である請求項1の発明は、レーザ
媒質を含み該レーザ媒質から出射したレーザ光を閉じ込
める光共振器と、該光共振器内のレーザ光を部分透過ミ
ラーにより多重反射させる多重反射部とで構成され、前
記部分透過ミラーの透過光を前記光共振器外に取り出す
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an optical resonator which includes a laser medium and confine laser light emitted from the laser medium. A multi-reflecting unit for multi-reflecting the laser light in the optical resonator by a partially transmitting mirror, and extracting the transmitted light of the partially transmitting mirror out of the optical resonator.

【0012】ここで、前記部分透過ミラーは、内側に部
分透過面と外側に透過面とを有する一対の対向する多重
反射ミラーであるとすることができる。
Here, the partial transmission mirror may be a pair of opposed multiple reflection mirrors having a partial transmission surface on the inside and a transmission surface on the outside.

【0013】また、前記部分透過ミラーは、前記レーザ
媒質の発振レーザ光の一部を透過する多重反射スラブで
あるとすることができる。
Further, the partially transmitting mirror may be a multiple reflection slab that transmits a part of the oscillation laser light of the laser medium.

【0014】上記目的を達成するために、本発明の第2
形態である請求項4の発明は、レーザ媒質および該レー
ザ媒質の発振レーザ光をその高調波に変換する非線形光
学結晶を含み該発振レーザを閉じ込める光共振器と、該
光共振器内のレーザ光を多重反射して前記高調波を透過
する多重反射部とで構成され、前記多重反射部を透過す
る前記高調波を前記光共振器外に取り出すことを特徴と
する。
In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is provided.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical resonator including a laser medium and a non-linear optical crystal for converting an oscillation laser beam of the laser medium into a harmonic thereof, and confining the oscillation laser; And a multiple reflection unit that transmits the harmonics by multiple reflection, and takes out the harmonics transmitted through the multiple reflection unit out of the optical resonator.

【0015】ここで、前記多重反射部は、前記高調波を
透過し基本波を反射する部分透過面と、該高調波と該基
本波を透過する透過面とをそれぞれ両面に有する多重反
射スラブからなるとすることができる。
Here, the multiple reflection section is composed of a multiple reflection slab having, on both sides, a partial transmission surface that transmits the harmonic and reflects the fundamental wave, and a transmission surface that transmits the harmonic and the fundamental wave. It can be.

【0016】また、前記多重反射部は、前記非線形光学
結晶を間に挟んで対向し前記高調波を透過する一対の多
重反射ミラーからなるとすることができる。
[0016] The multiple reflection section may be composed of a pair of multiple reflection mirrors that face each other with the nonlinear optical crystal interposed therebetween and transmit the harmonic.

【0017】上記目的を達成するために、本発明の第3
形態である請求項7の発明は、レーザ媒質および該レー
ザ媒質の発振レーザ光をその高調波に変換する非線形光
学結晶を含む第1光共振器と、該高調波のみが共振する
第2光共振器とを有し、前記第2光共振器内の高調波の
みが通過する部分に、前記高調波を多重反射してかつ該
高調波を透過する多重反射部を設け、該多重反射部を透
過する前記高調波を前記第2光共振器外に取り出すこと
を特徴とする。
In order to achieve the above object, a third aspect of the present invention is provided.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first optical resonator including a laser medium and a non-linear optical crystal for converting an oscillated laser beam of the laser medium into its harmonic, and a second optical resonator in which only the harmonic resonates. A multi-reflecting unit that multi-reflects the harmonic and transmits the harmonic in a portion of the second optical resonator through which only the harmonic passes, and transmits the multi-reflecting unit through the multi-reflecting unit. And extracting the higher harmonics out of the second optical resonator.

【0018】ここで、前記第1光共振器は、第1全反射
ミラー、前記非線形光学結晶、前記高調波のみを反射さ
せるハーモニックセパレータ、前記レーザ媒質、Qスイ
ッチおよび第2全反射ミラーから構成され、前記第2光
共振器は、前記第1全反射ミラー、前記非線形光学結
晶、前記ハーモニックセパレータ、第1光軸調整用ミラ
ー、前記多重反射部、第2光軸調整用ミラーおよび第3
全反射ミラーから構成されているとすることができる。
Here, the first optical resonator comprises a first total reflection mirror, the nonlinear optical crystal, a harmonic separator for reflecting only the harmonic, the laser medium, a Q switch, and a second total reflection mirror. The second optical resonator includes the first total reflection mirror, the nonlinear optical crystal, the harmonic separator, the first optical axis adjustment mirror, the multiple reflection unit, the second optical axis adjustment mirror, and the third optical resonator.
It may be constituted by a total reflection mirror.

【0019】上記目的を達成するために、本発明の第4
形態である請求項9の発明は、レーザ光を閉じ込める光
共振器と、該光共振器内のレーザ光を部分透過ミラーに
より多重反射させる多重反射部とで構成され、該多重反
射部を含む前記光共振器とは別に設置したレーザ光発生
装置からのレーザ光を該光共振器に入射させ、前記部分
透過ミラーの透過光を前記光共振器外に取り出すことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, a fourth aspect of the present invention is provided.
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an optical resonator comprising: an optical resonator for confining a laser beam; and a multiple reflector for multiple-reflecting a laser beam in the optical resonator by a partially transmitting mirror. Laser light from a laser light generator installed separately from the optical resonator is made incident on the optical resonator, and light transmitted through the partially transmitting mirror is taken out of the optical resonator.

【0020】ここで、インピーダンスマッチングを行う
ため前記光共振器を構成する一対の共振器ミラーのうち
の一方の共振器ミラーの漏れ光の光強度を測定する測定
手段と、該測定手段の測定値が最大となるように前記一
対の共振器ミラーの間隔を調節する制御手段とを具備す
るとすることができる。
Here, measuring means for measuring the light intensity of leaked light of one of the pair of resonator mirrors constituting the optical resonator for performing impedance matching, and a measured value of the measuring means. And control means for adjusting the distance between the pair of resonator mirrors so that the maximum value is obtained.

【0021】上記目的を達成するために、本発明の第5
形態である請求項11の発明は、入射レーザ光をその高
調波に変換する非線形光学結晶を含み該レーザを閉じ込
める光共振器と、該光共振器内のレーザ光を多重反射し
て前記高調波を透過する多重反射部とで構成され、該多
重反射部を含む前記光共振器とは別に設置したレーザ光
発生装置からのレーザ光を該光共振器に入射させ、前記
部分透過ミラーの透過光を前記光共振器外に取り出すこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, a fifth aspect of the present invention is provided.
The eleventh aspect of the present invention is an optical resonator that includes a nonlinear optical crystal that converts incident laser light into its harmonics and confine the laser, and that the laser light in the optical resonator is multiple-reflected to obtain the harmonics. A laser beam from a laser light generator installed separately from the optical resonator including the multiple reflection unit, and the laser beam is transmitted to the partial transmission mirror. Is taken out of the optical resonator.

【0022】ここで、前記光共振器としてファブリぺロ
ー共振器を用いるとすることができる。
Here, a Fabry-Perot resonator can be used as the optical resonator.

【0023】また、前記光共振器としてリング共振器を
用いるとすることができる。
Also, a ring resonator can be used as the optical resonator.

【0024】更に、前記リング共振器は、前記入射レー
ザ光を受け入れて45°の該入射レーザ光の基本波と前
記高調波に対して該基本波を通すARコーテイングと該
高調波を反射するHRコーテイングが施してある第1ハ
ーモニックセパレータと、前記非線形光学結晶と、前記
第1ハーモニックセパレータとほぼ同じ特性の第2ハー
モニックセパレータと、第1光軸調整用ミラーと、前記
多重反射部と、第2光軸調整用ミラーと、全反射ミラー
とをリング状に配置したとすることができる。
Further, the ring resonator receives the incident laser light, and performs an AR coating that passes the fundamental wave and the harmonic of the incident laser light at 45 ° and an HR that reflects the harmonic. A first harmonic separator coated, the non-linear optical crystal, a second harmonic separator having substantially the same characteristics as the first harmonic separator, a first optical axis adjusting mirror, the multiple reflection section, The optical axis adjusting mirror and the total reflection mirror may be arranged in a ring shape.

【0025】上記目的を達成するために、本発明の第6
形態である請求項15の発明は、第1の異方性一軸結晶
と第2の異方性一軸結晶を交互に重ねて構成される光学
素子であって、光線入射側からn番目の前記第1結晶に
おける異常光源の移動距離が1/2n-1 に比例し、前記
第2結晶はその波数ベクトルを含む主断面が前記第1結
晶における波数ベクトルを含む主断面と45°の角度を
成す1/4波長板であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sixth aspect of the present invention is provided.
A fifteenth aspect of the present invention is an optical element configured by alternately stacking a first anisotropic uniaxial crystal and a second anisotropic uniaxial crystal, wherein the n-th anisotropic uniaxial crystal is an n-th optical element. The moving distance of the extraordinary light source in one crystal is proportional to n n−1 , and in the second crystal, the main cross section including the wave vector of the second crystal forms an angle of 45 ° with the main cross section including the wave vector in the first crystal. It is a quarter-wave plate.

【0026】すなわち、上記本発明の目的は、本発明の
第1の形態から本発明の第5の形態によれば、レーザ光
を閉じ込める光共振器と、上記共振器内のレーザ光を部
分透過ミラーで多重反射させる部分で構成され、上記部
分透過ミラーの透過光を上記共振器外に取り出すことを
特徴とする多重レーザ光発生装置により達成される。
That is, according to the first to fifth aspects of the present invention, it is an object of the present invention to provide an optical resonator for confining a laser beam and a laser beam partially transmitted through the resonator. This is achieved by a multiplex laser light generating device which is constituted by a portion which is multiply reflected by a mirror, and wherein the transmitted light of the partially transmitting mirror is taken out of the resonator.

【0027】同様に、上記本発明の目的は、本発明の第
6の形態により、第1の異方性一軸結晶と第2の異方性
一軸結晶を交互に重ねて構成される光学素子であり、光
線入射側からn番目の上記第1結晶における異常光線の
移動距離が1/2n-1 に比例し、上記第2結晶はその波
数ベク卜ルを含む主断面が上記第1結晶における波数ベ
ク卜ルを含む主断面と45°の角度を成す1/4波長板
であることを特徴とする多重レーザ光発生素子により達
成される。
Similarly, an object of the present invention is to provide an optical element comprising a first anisotropic uniaxial crystal and a second anisotropic uniaxial crystal alternately stacked according to the sixth embodiment of the present invention. The moving distance of the extraordinary ray in the n-th first crystal from the light incident side is proportional to n n−1 , and the second crystal has a main cross section including the wave number vector in the first crystal. This is achieved by a multi-laser light generating element characterized in that it is a quarter-wave plate which forms an angle of 45 ° with the main section including the wave number vector.

【0028】本発明の第1の形態から本発明の第5の形
態による装置は、光共振器内でその中に閉じ込められた
光を多重反射させ、各反射の際に一部透過する光を共振
器外に取り出す構造となっている。共振器は、その内部
にレーザ媒質を含むレーザ共振器でもよいし、あるいは
別に設置したレーザ光発生装置からの光を入射するよう
に構成したいわゆる外部共振器であつてもよい。また共
振器の構造としては、2枚のミラーの間を光往復するい
わゆるファブリペロー共振器でも、また3枚以上のミラ
ーで構成される環状光路を一方向に光が伝播するリング
共振器でもよい。
The device according to the first to fifth aspects of the present invention provides a multiple reflection of the light confined therein in the optical resonator, and a part of the light transmitted at each reflection. It is structured to be taken out of the resonator. The resonator may be a laser resonator including a laser medium therein, or may be a so-called external resonator configured to receive light from a separately installed laser light generator. The structure of the resonator may be a so-called Fabry-Perot resonator that reciprocates light between two mirrors, or a ring resonator in which light propagates in one direction through an annular optical path including three or more mirrors. .

【0029】本発明の第6の形態による光学素子では、
入射光は1段目の第1結晶で複屈折により振動方向が互
いに直交する2本の偏光に分割され、それに続く第2結
晶でそのいずれもが円偏光に変換される。2段目の第1
結晶により再び複屈折により2分割されて4本のビーム
となる。これを繰り返すことにより最終的に間隔δ1
n-1 のn本の平行ビームを発生する。ここで、δ1
1段目の第1結晶により分割されたビーム間の距離であ
る。
In the optical element according to the sixth aspect of the present invention,
The incident light is split into two polarized lights whose vibration directions are orthogonal to each other by birefringence in the first crystal of the first stage, and both of them are converted into circularly polarized light in the subsequent second crystal. First of the second stage
The crystal is again split into two beams by birefringence to form four beams. By repeating this, finally the interval δ 1 /
Generate 2 n-1 n parallel beams. Here, δ 1 is the distance between the beams divided by the first crystal of the first stage.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0031】(第1実施形態)図1は本発明の第1の形
態を適用した本発明の第1実施形態の装置の構成を示
す。図中、1はレーザ媒質としてのNd:YAG(Nd
3+をドープしたYttriumAluminum Garnet )であり、こ
の図1には示していない励起光源(半導体レーザ)によ
り励起されて、波長λ=l064nmのレーザ光を発生
する。2および3は共振器を構成するための全反射ミラ
ー、4−1,4−2は共振器内でレーザ光を多重反射さ
せるためのミラーである。5はミラー4−1,4−2の
部分透過面である。6はミラー4−1,4−2の透過面
であり、無反射(AR)コーティングが施されている。
7−1,7−2は光軸調整用ミラーである。
(First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of an apparatus according to a first embodiment of the present invention to which the first embodiment of the present invention is applied. In the figure, reference numeral 1 denotes Nd: YAG (Nd
3 + -doped Yttrium Aluminum Garnet), which is excited by an excitation light source (semiconductor laser) not shown in FIG. 1 to generate a laser beam having a wavelength λ = 1046 nm. Numerals 2 and 3 are total reflection mirrors for constituting a resonator, and 4-1 and 4-2 are mirrors for multiple reflection of laser light in the resonator. Reference numeral 5 denotes a partially transmitting surface of the mirrors 4-1 and 4-2. Reference numeral 6 denotes a transmission surface of the mirrors 4-1 and 4-2, which is provided with an anti-reflection (AR) coating.
Reference numerals 7-1 and 7-2 denote optical axis adjusting mirrors.

【0032】この実施形態において、レーザ媒質1から
出たレーザ光はミラー2,3間を往復し、1往復につき
にミラー4−1,4−2で16回反射して16本のレー
ザ光ビームに分割される。
In this embodiment, the laser light emitted from the laser medium 1 reciprocates between the mirrors 2 and 3 and is reflected 16 times by the mirrors 4-1 and 4-2 for each reciprocation, thereby providing 16 laser light beams. Is divided into

【0033】ミラー4−1,4−2の部分透過面5の透
過率Tは次のように決定する。レーザ媒質1から図の右
方向に出射した光が再びレーザ媒質lに戻るまでに外部
に取り出される光の割合Lは、Tが小さい場合、
The transmittance T of the partially transmitting surface 5 of the mirrors 4-1 and 4-2 is determined as follows. In the case where T is small, the ratio L of light extracted outside until the light emitted from the laser medium 1 in the right direction in the drawing returns to the laser medium 1 again is as follows.

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】で表される。ここでnは反射回数である。Is represented by Here, n is the number of reflections.

【0036】通常のレーザ共振器の構成では、多重反射
部分がない代わりに出力ミラー(例えばミラー3)に適
度な透過率を持たせ、レーザ光を外部に取り出す。した
がって、部分透過面5の透過率Tを決定するにあたり、
まず第1に考慮しなくてはいけないのは、上式(3)の
Lをこの最適透過率(通常5〜l0%)に近い値にする
ことである。次に考慮する必要があるのは、分割ビーム
の強度の均一性である。この実施形態において、レーザ
媒質1に戻る光はレーザ媒質1を出る光に比べてLだけ
強度が低下している。よって、分割ビームの強度も最大
と最小とでLに相当する幅が存在することになる。した
がって、この幅、すなわち均一度が所定の値となるよう
にTを決定しなければならない。本実施形態では、均−
度を5%とするために、T=5/16=0.3%として
いる。
In a normal laser resonator configuration, an output mirror (for example, the mirror 3) has an appropriate transmittance instead of a multiple reflection portion, and a laser beam is extracted outside. Therefore, in determining the transmittance T of the partial transmission surface 5,
First, it is necessary to consider that L in the above equation (3) is set to a value close to the optimum transmittance (normally 5 to 10%). The next thing to consider is the uniformity of the intensity of the split beams. In this embodiment, the intensity of the light returning to the laser medium 1 is lower than that of the light exiting the laser medium 1 by L. Therefore, the intensity of the divided beam also has a width corresponding to L at the maximum and the minimum. Therefore, T must be determined so that this width, that is, the uniformity has a predetermined value. In the present embodiment,
In order to set the degree to 5%, T = 5/16 = 0.3%.

【0037】(第2実施形態)図2は本発明の第2実施
形態の装置の構成を示し、本発明の第1 の形態を適用し
た別の例である。以下、各図の同一番号は同一名称を表
している。ここで、8はその内部でレーザ光を多重反射
させるための多重反射スラブ、9は多重反射スラブ8の
部分透過面、10は多重反射スラブ8の透過面である。
多重反射スラブ8の両面には部分透過面9と透過面10
がそれぞれ設けられている。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows the configuration of an apparatus according to a second embodiment of the present invention, which is another example to which the first embodiment of the present invention is applied. Hereinafter, the same numbers in the respective drawings represent the same names. Here, reference numeral 8 denotes a multiple reflection slab for internally reflecting a laser beam, 9 denotes a partial transmission surface of the multiple reflection slab 8, and 10 denotes a transmission surface of the multiple reflection slab 8.
Partial transmission surface 9 and transmission surface 10 are provided on both surfaces of multiple reflection slab 8.
Are provided respectively.

【0038】本実施形態は、図1に示す第1実施形態と
機能的にはまったく同一であり、多重反射部に2枚のミ
ラーを用いる代わりに、多重反射スラブ8を用いた点が
異なる。多重反射スラブ8の部分透過面10には第1実
施形態と同じ方法で求めた透過率Tのコーティングが施
されており、透過面l0にはARコーティングが施され
ている。
This embodiment is completely the same in function as the first embodiment shown in FIG. 1 except that a multi-reflection slab 8 is used instead of using two mirrors in the multi-reflection section. The partial transmission surface 10 of the multiple reflection slab 8 is coated with the transmittance T determined by the same method as in the first embodiment, and the transmission surface 10 is coated with an AR coating.

【0039】(第3実施形態)図3は本発明の第2の形
態を適用した本発明の第3実施形態の装置の構成を示
す。上述の本発明の第1の形態はレーザ共振器で発生す
るレーザ光(基本波)自体を分割するものである。これ
に対して本発明の第2の形態は、非線形光学結晶により
基本波(λ=l064nm)をその第2高調波(λ=5
32nm)に変換し、その第2高調波を複数のビームに
変換するものである。
(Third Embodiment) FIG. 3 shows the configuration of an apparatus according to a third embodiment of the present invention to which the second embodiment of the present invention is applied. In the first embodiment of the present invention, the laser light (fundamental wave) generated by the laser resonator is divided. On the other hand, in the second embodiment of the present invention, a fundamental wave (λ = 1064 nm) is converted to a second harmonic (λ = 5
32 nm), and the second harmonic is converted into a plurality of beams.

【0040】図3中、図1、および図2と同一番号は同
一名称を表している。11は非線形光学結晶であり、こ
こでは一例としてKTiOPO4 (KTP)を用いている。な
お非線形結晶としては、β‐BaB2O4(BBO)、LiB3O5
(LBO)、あるいはMgO :LiNbO3(MgO:LN)等
を用いることも可能である。KTP結晶11の入出射面
14は、基本波と第2高調波に対してARコーティング
が施されている。l3は第2高調波のみを反射させるた
めのハーモニックセパレータ(ミラー)であり、基本波
に対してはARコーテイング、第2高調波に対しては高
反射(HR)コーティングが施されている。
In FIG. 3, the same numbers as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same names. Numeral 11 denotes a nonlinear optical crystal, in which KTiOPO 4 (KTP) is used as an example. In addition, β-BaB 2 O 4 (BBO), LiB 3 O 5
(LBO), or MgO: LiNbO 3 (MgO: LN) can also be used. The input / output surface 14 of the KTP crystal 11 is provided with an AR coating for the fundamental wave and the second harmonic. Reference numeral 13 denotes a harmonic separator (mirror) for reflecting only the second harmonic, and an AR coating is applied to the fundamental wave, and a high reflection (HR) coating is applied to the second harmonic.

【0041】また、この実施形態では、多重反射スラブ
8の部分透過面9は基本波に対してHRコ−テイング、
第2高調波に対しては第1実施形態、および第2実施形
態と同じ方法で求めた透過率Tのコーティングが施され
ている。透過面l0は基本波、2高調波のいずれに対し
てもARコーティングが施されている。この実施形態で
は、全反射ミラー2、3間で発振する基本波の一部がK
TP結晶11により第2高調波に変換され、この第2高
調波は全反射ミラー3とハーモニックセパレータ13の
間に閉じ込められる。そしてこの第2高調波は多重反射
スラブ8で多重反射を繰り返し、多重反射スラブ8の透
過光が分割ビームとして外部に4方向に取り出される。
Also, in this embodiment, the partially transmitting surface 9 of the multiple reflection slab 8 has an HR coating for the fundamental wave,
The second harmonic is coated with a transmittance T determined by the same method as in the first embodiment and the second embodiment. The transmission surface 10 is provided with an AR coating for both the fundamental wave and the second harmonic. In this embodiment, a part of the fundamental wave oscillating between the total reflection mirrors 2 and 3 is K
The TP crystal 11 converts the second harmonic into a second harmonic, and the second harmonic is confined between the total reflection mirror 3 and the harmonic separator 13. The second harmonic is repeatedly reflected by the multiple reflection slab 8, and the light transmitted through the multiple reflection slab 8 is extracted outside in four directions as a divided beam.

【0042】(第4実施形態)図4は本発明の第4実施
形態の装置の構成を示し、本発明の第2の形態を適用し
た別の例である。この実施形態では、レーザ光をパルス
列として出力するためのQスイッチ15を用いている。
11は、図3の第3実施形態と同様の、基本波をその第
2高調波に変換するKTP結晶であるが、この実施形態
では薄いウエハ状に加工した結晶を用いている。このK
TP結晶11を一対の多重反射ミラー4−1,4−2間
に配置する。KTP結晶11の入出射面14は、第3実
施形態と同様に、基本波と第2高調波に対してARコー
ティングを施してある。多重反射ミラー4−1,4−2
の部分透過面5には、基本波に対してHRコーティン
グ、第2高調波に対してARコーティングが施してあ
る。したがって、この実施形態では、基本波のみが多重
反射を繰り返し、各パスで発生した第2高調波はすべて
外部に取り出される。この波長変換は、KTP結晶11
の特定の方向に基本波を入射したときのみ効率よく行わ
れるので、その方向を分割ビームを取り出す方向に合わ
せることにより、本実施形態では分割ビームが2方向に
のみ出力される。
(Fourth Embodiment) FIG. 4 shows the configuration of an apparatus according to a fourth embodiment of the present invention, which is another example to which the second embodiment of the present invention is applied. In this embodiment, a Q switch 15 for outputting a laser beam as a pulse train is used.
Numeral 11 denotes a KTP crystal for converting a fundamental wave into its second harmonic, similar to the third embodiment shown in FIG. 3. In this embodiment, a crystal processed into a thin wafer is used. This K
The TP crystal 11 is disposed between the pair of multiple reflection mirrors 4-1 and 4-2. The input / output surface 14 of the KTP crystal 11 is provided with an AR coating for the fundamental wave and the second harmonic as in the third embodiment. Multiple reflection mirrors 4-1 and 4-2
The HR coating is applied to the fundamental wave and the AR coating is applied to the second harmonic. Therefore, in this embodiment, only the fundamental wave repeats multiple reflections, and all the second harmonics generated in each path are extracted to the outside. This wavelength conversion is performed by the KTP crystal 11
This is performed efficiently only when the fundamental wave is incident in the specific direction described above. Therefore, in the present embodiment, the divided beam is output only in two directions by adjusting the direction to the direction in which the divided beam is extracted.

【0043】(第5実施形態)上記の本発明の第2の形
態は1つの共振器に基本波と第2高調波を閉じ込めるも
のであるので、各光学部品のコーテイングは2波長を考
慮したものである必要がある。しかし、一般に1つの波
長に対する特性を重視すると、他の波長に対する特性は
多少犠牲にせざるをえないという問題がある。例えば、
図3の実施形態で第1に必要なのはレーザの発振効率を
高めることであるので、基本波に対する各光学部品の透
過率、あるいは反射率は限りなくl00%に近いことが
望ましい。その一方では、例えば多重反射スラブ8の部
分透過面9は第2高調波に対して所定の透過率が要求さ
れるわけであるので、これらの要求を満たすことができ
なくて、目的とする性能を達成することが困難な場合も
出てくる。
(Fifth Embodiment) In the second embodiment of the present invention, the fundamental wave and the second harmonic wave are confined in one resonator, and the coating of each optical component takes into account two wavelengths. Needs to be However, there is a problem in that when characteristics for one wavelength are generally emphasized, characteristics for other wavelengths must be somewhat sacrificed. For example,
Since the first requirement in the embodiment of FIG. 3 is to increase the oscillation efficiency of the laser, the transmittance or reflectance of each optical component with respect to the fundamental wave is desirably as close as possible to 100%. On the other hand, for example, the partial transmission surface 9 of the multiple reflection slab 8 is required to have a predetermined transmittance for the second harmonic. Sometimes it is difficult to achieve.

【0044】これに対し、本発明の第3の形態では、多
重反射部分に第2高調波のみを通すという改良がなされ
ている。図5は本発明の第3の形態を適用した本発明の
第5実施形態の装置の構成を示す。同図の上方から、全
反射ミラー3、KTP結晶11、ハーモニックセパレー
タ18、レーザ媒質1、Qスイッチ15および全反射ミ
ラー2を順に一列に配列して第1共振器を構成し、さら
に全反射ミラー3、KTP結晶11、ハーモニックセパ
レータ18、第1光軸調整用ミラー7−1、多重反射ス
ラブ8、第2光軸調整用ミラー7−2および全反射ミラ
ー21により第2共振器を構成している。
On the other hand, in the third embodiment of the present invention, an improvement is made such that only the second harmonic passes through the multiple reflection portion. FIG. 5 shows a configuration of an apparatus according to a fifth embodiment of the present invention to which the third embodiment of the present invention is applied. A first resonator is formed by sequentially arranging the total reflection mirror 3, the KTP crystal 11, the harmonic separator 18, the laser medium 1, the Q switch 15, and the total reflection mirror 2 in a line from the top of the figure, and further comprises a total reflection mirror. 3, a second resonator is constituted by the KTP crystal 11, the harmonic separator 18, the first optical axis adjusting mirror 7-1, the multiple reflection slab 8, the second optical axis adjusting mirror 7-2, and the total reflection mirror 21. I have.

【0045】この実施形態では、基本波はミラー2、3
で構成される第1共振器のみに閉じ込められる。一方、
第2高調波はハーモニックセパレ−タ18で反射されて
多重反射スラブ8を通過して全反射ミラー2lに達す
る。すなわち、第2高調波はミラー3,21で構成され
る第2共振器に閉じ込められる。したがって、多重反射
スラブ8の部分透過面9は、第2高調波のみを考慮し、
その透過率が所定の値になるようにコーティングを行え
ばよいことになる。その他、多重反射スラブ8の透過面
10、ミラー7−1,7−2、ミラー21も第2高調波
のみを考慮すればよいことは勿論である。
In this embodiment, the fundamental wave is transmitted to mirrors 2 and 3
Are confined only in the first resonator composed of on the other hand,
The second harmonic is reflected by the harmonic separator 18, passes through the multiple reflection slab 8, and reaches the total reflection mirror 21. That is, the second harmonic is confined in the second resonator constituted by the mirrors 3 and 21. Therefore, the partially transmitting surface 9 of the multiple reflection slab 8 considers only the second harmonic,
The coating may be performed so that the transmittance becomes a predetermined value. In addition, it goes without saying that the transmission surface 10, the mirrors 7-1 and 7-2, and the mirror 21 of the multiple reflection slab 8 only need to consider only the second harmonic.

【0046】(第6実施形態)上述した本発明の第1の
形態、第2の形態、第3の形態は、レーザ共振器、ある
いはその一部に閉じ込められた光を多重反射させてレー
ザ光を分割するものである。これらの場合、レーザを効
率よく発振させると同時に、レーザ光の分割を最適化す
るといった2つの条件を満たすような微妙な調整が必要
となる。そこで、以下に説明する本発明の第4、第5の
形態では、こうした困難な調整を回避するため、レーザ
光分割用共振器をレーザ共振器から完全に分離する構成
にしている。
(Sixth Embodiment) In the first, second, and third embodiments of the present invention described above, a laser beam is obtained by multiple-reflecting light confined in a laser resonator or a part thereof. Is to be divided. In these cases, delicate adjustments are required to satisfy two conditions such as oscillating the laser efficiently and optimizing the division of laser light. Therefore, in the fourth and fifth embodiments of the present invention described below, in order to avoid such difficult adjustment, the laser beam splitting resonator is completely separated from the laser resonator.

【0047】図6は本発明の第4の形態を適用した本発
明の第6の実施形態の装置の構成を示す。本例では、レ
ーザ光分割用共振器を構成する一対の共振器ミラー2
2、23の間に、第1光軸調整用ミラー7−1、多重反
射ミラー4−1,4−2および第2光軸調整用ミラー7
−2を配置し、更に共振器ミラー23の外側にパワーメ
ータ24、制御器25を配置している。
FIG. 6 shows a configuration of an apparatus according to a sixth embodiment of the present invention to which the fourth embodiment of the present invention is applied. In this example, a pair of resonator mirrors 2 constituting a laser beam splitting resonator
2 and 23, the first optical axis adjusting mirror 7-1, the multiple reflection mirrors 4-1 and 4-2, and the second optical axis adjusting mirror 7
-2, and a power meter 24 and a controller 25 outside the resonator mirror 23.

【0048】この構成の場合は, 別に設置したレーザ光
発生装置(レーザ共振器:図示しない)からのレーザ光
をビーム分割用の光共振器に入射させる。したがって、
共振器ミラー22から入射する入射レーザ光は、基本波
でも、あるいは別の波長変換装置で発生した第2高調波
であってもよい。共振器ミラー22、23はいずれも入
射レーザ光に対してHRコーティングが施されている。
In the case of this configuration, laser light from a separately installed laser light generator (laser resonator: not shown) is incident on an optical resonator for beam splitting. Therefore,
The incident laser light incident from the resonator mirror 22 may be a fundamental wave or a second harmonic generated by another wavelength converter. Each of the resonator mirrors 22 and 23 is provided with an HR coating for incident laser light.

【0049】この実施形態では、共振器ミラー22、2
3の間隔を調節してインピーダンスマッチングを行う必
要がある。この場合のインピーダンスマッチングとは、
共振器内に入り、ミラー23で反射されて再びミラー2
2から共振器の外に出る光の位相が、ミラー22で直接
反射される光の位相とちょうど180°ずれてお互いに
打ち消し合い、実質上ほとんどの光が共振器内に吸い込
まれる条件をいう。この条件では共振器内に貯えられる
光のエネルギーが最大となるため、ミラー23をわずか
に透過する光の強度も最大となる。そこで、このミラー
23の漏れ光のパワー(光強度)をパワーメータ(光度
計)24で測定し, この測定値が最大となるように、ミ
ラー23を移動することでミラー22、23の間隔を調
節する。制御器25はこの自動調節を行うために、パワ
ーメータ24からの信号を受けて、ミラー23の位置調
節を行う。このようにして共振器内に貯えられた光が多
重反射ミラー4−1,4−2の多重反射部で反射を繰り
返し、その部分透過面5を透過した光が分割レーザ光と
して外部に取り出される。
In this embodiment, the resonator mirrors 22, 2
It is necessary to adjust the interval of No. 3 to perform impedance matching. The impedance matching in this case is
The light enters the resonator, is reflected by the mirror 23, and is returned to the mirror 2 again.
This is a condition in which the phase of the light exiting the resonator from the position 2 cancels each other with a phase difference of exactly 180 ° from the phase of the light directly reflected by the mirror 22, and substantially all of the light is absorbed into the resonator. Under this condition, the energy of the light stored in the resonator becomes maximum, so that the intensity of the light slightly transmitted through the mirror 23 also becomes maximum. Therefore, the power (light intensity) of the leaked light from the mirror 23 is measured by a power meter (photometer) 24, and the mirror 23 is moved so that the measured value is maximized, so that the distance between the mirrors 22 and 23 is reduced. Adjust. The controller 25 adjusts the position of the mirror 23 in response to a signal from the power meter 24 in order to perform the automatic adjustment. The light stored in the resonator in this manner is repeatedly reflected by the multiple reflection portions of the multiple reflection mirrors 4-1 and 4-2, and the light transmitted through the partial transmission surface 5 is extracted to the outside as split laser light. .

【0050】(第7実施形態)上述の本発明の第4の形
態による装置は、レーザ光分割用共振器がレーザ共振器
から完全に独立していて、それぞれを個別に最適化する
ことができる点で有利である。しかし、上記の如く基本
波を共振器内に貯えるためのインピーダンスマッチング
の手段(23、24、25)が不可欠であるという問題
がある。また、インピーダンスマッチングは特定の波長
幅に対して成り立つわけであるから、入射レーザ光の波
長幅がその特定の波長幅に合致しなければならないとい
う条件も必要である。
(Seventh Embodiment) In the apparatus according to the above-described fourth embodiment of the present invention, the laser beam splitting resonators are completely independent of the laser resonators, and can be individually optimized. This is advantageous. However, there is a problem that impedance matching means (23, 24, 25) for storing the fundamental wave in the resonator as described above is indispensable. In addition, since impedance matching is established for a specific wavelength width, a condition that the wavelength width of the incident laser light must match the specific wavelength width is also required.

【0051】これに対し、本発明の第5の形態ではこの
ような問題を解決することができる。図7は本発明の第
5の形態を適用した本発明の第7実施形態の装置の構成
を示す。図中、26、27はレーザ光分割用共振器を構
成するミラー(ハーモニックセパレータ)であり、基本
波としての入射レーザ光に対してARコーティング、第
2高調波に対してHRコーテイングが施してある。これ
らミラー26、27間には、KTP結晶11、第1光軸
調整用ミラー7−1、多重反射ミラー4−1,4−2お
よび第2光軸調整用ミラー7−2を配置している。
On the other hand, the fifth embodiment of the present invention can solve such a problem. FIG. 7 shows the configuration of an apparatus according to a seventh embodiment of the present invention to which the fifth embodiment of the present invention is applied. In the drawing, reference numerals 26 and 27 denote mirrors (harmonic separators) constituting a laser beam splitting resonator. The incident laser light as a fundamental wave is subjected to an AR coating, and the second harmonic is subjected to an HR coating. . The KTP crystal 11, the first optical axis adjusting mirror 7-1, the multiple reflection mirrors 4-1 and 4-2, and the second optical axis adjusting mirror 7-2 are arranged between these mirrors 26 and 27. .

【0052】したがって、この実施形態では、基本波は
ミラー26から共振器内に入ってKTP結晶11で第2
高調波に変換され、未変換の基本波は多重反射ミラー4
−1,4−2、ミラー27を通って共振器外に出る。し
たがって、基本波を共振器内に貯えるためのインピーダ
ンスマッチングは不要である。一方、KTP結晶11で
発生した第2高調波は、共振器内を往復し、多重反射ミ
ラー4−1,4−2の部分透過面5から分割ビームとし
て出力される。
Therefore, in this embodiment, the fundamental wave enters the resonator from the mirror 26 and the second wave
The fundamental wave, which has been converted to a higher harmonic wave and has not been converted, is a multiple reflection mirror
-1, 4-2, out of the resonator through the mirror 27. Therefore, impedance matching for storing the fundamental wave in the resonator is unnecessary. On the other hand, the second harmonic generated in the KTP crystal 11 reciprocates in the resonator and is output as a split beam from the partial transmission surface 5 of the multiple reflection mirrors 4-1 and 4-2.

【0053】(第8実施形態)図8は本発明の第8実施
形態の装置の構成を示し、本発明の第5の形態を適用し
た別の例である。この実施形態は共振器をリング共振器
とした点で図7のものと異なつている。ミラー28、2
9は45°入射の基本波と第2高調波に対してそれぞ
れ、基本波を通すARコーテイングと第2高調波を反射
するHRコーテイングが施してある。
(Eighth Embodiment) FIG. 8 shows the configuration of an apparatus according to an eighth embodiment of the present invention, which is another example to which the fifth embodiment of the present invention is applied. This embodiment differs from that of FIG. 7 in that the resonator is a ring resonator. Mirror 28,2
Reference numeral 9 denotes an AR coating that passes the fundamental wave and an HR coating that reflects the second harmonic, respectively, for the 45 ° incident fundamental wave and the second harmonic.

【0054】この構成により、基本波はミラー28から
共振器内に入つてKTP結晶11で第2高調波に変換さ
れ、未変換の基本波はミラー29を通つて共振器外に出
る。ー方、KTP結晶11で発生した第2高調波は、ミ
ラー29、第1光軸調整用ミラー7−1、多重反射ミラ
ー4−1,4−2、第2光軸調整用ミラー7−2,全反
射ミラー30−1,30−2、ミラー28と回って、リ
ング共振器内に貯えられ、多重反射ミラー4−1,4−
2の部分透過面5から分割ビームとして出力される。こ
の場合は共振器内の光の伝播方向は一方向(右回り)で
あるから、図8に示したように分割ビームは2方向に出
力される。
With this configuration, the fundamental wave enters the resonator from the mirror 28 and is converted into the second harmonic by the KTP crystal 11, and the unconverted fundamental wave exits the resonator through the mirror 29. On the other hand, the second harmonic generated in the KTP crystal 11 is reflected by the mirror 29, the first optical axis adjusting mirror 7-1, the multiple reflection mirrors 4-1 and 4-2, and the second optical axis adjusting mirror 7-2. , The total reflection mirrors 30-1 and 30-2 and the mirror 28, and are stored in the ring resonator, and the multiple reflection mirrors 4-1 and 4-
The beam is output from the partial transmission surface 5 as a split beam. In this case, since the light propagates in the resonator in one direction (clockwise), the split beam is output in two directions as shown in FIG.

【0055】(第9実施形態)図9は本発明の第6の形
態を適用した本発明の第9実施形態の多重レーザ発生素
子の構成を示す。本実施形態は、一例として、第1結晶
に方解石、第2結晶に水晶を用い、これらの結晶の入出
射研磨面同士をいわゆるオプティカルコンタク卜の状態
で重ねたものである。入射光は直線偏光が望ましいが、
円偏光、あるいは偏光面がランダムに変化する光であっ
てもよい。本実施形態では一例として、波長λ=532
nmの直線偏光を入射するものとする。
(Ninth Embodiment) FIG. 9 shows the configuration of a multiplex laser generator according to a ninth embodiment of the present invention to which the sixth embodiment of the present invention is applied. In the present embodiment, as an example, calcite is used as the first crystal and quartz is used as the second crystal, and the incoming and outgoing polished surfaces of these crystals are overlapped in a so-called optical contact state. The incident light is preferably linearly polarized,
It may be circularly polarized light or light whose polarization plane changes randomly. In the present embodiment, as an example, the wavelength λ = 532
It is assumed that linearly polarized light of nm is incident.

【0056】図9中、31、32、33は第1結晶、3
4、35は第2結晶である。そして、図9に示すよう
に、第1結晶31、第2結晶34、第1結晶32、第2
結晶35、第1結晶33の順に連結して形成する。ま
た、第1結晶の波数ベクトル(方向は常光の伝播方向に
一致する)を含む主断面の方向を0°、第2結晶の波数
ベクトルを含む主断面の方向を45°とする。図9の上
部の実線は、素子を左から眺めた場合のこれらの主断面
の方向を示している。図9の下部の両向き矢印は各部分
の直線偏光の振動方向、円は円偏光を表している。
In FIG. 9, reference numerals 31, 32 and 33 denote the first crystal, 3
Reference numerals 4 and 35 are second crystals. Then, as shown in FIG. 9, the first crystal 31, the second crystal 34, the first crystal 32,
It is formed by connecting the crystal 35 and the first crystal 33 in this order. The direction of the main section including the wave vector of the first crystal (the direction corresponds to the propagation direction of ordinary light) is 0 °, and the direction of the main section including the wave vector of the second crystal is 45 °. The solid line at the top of FIG. 9 shows the directions of these main sections when the element is viewed from the left. The double arrow at the bottom of FIG. 9 indicates the oscillation direction of the linearly polarized light in each part, and the circle indicates circularly polarized light.

【0057】入射光は振動方向を45°にセッ卜して第
1結晶31に入射する。この入射光は第1結晶31内で
振動方向90°の常光と振動方向0°の異常光として伝
播し、この結晶内を進むにつれて常光と異常光の両者は
複屈折により分離する。この分離角ρは、
The incident light enters the first crystal 31 with the vibration direction set at 45 °. The incident light propagates in the first crystal 31 as ordinary light having a vibration direction of 90 ° and extraordinary light having a vibration direction of 0 °. As the light travels in the crystal, both the ordinary light and the extraordinary light are separated by birefringence. This separation angle ρ is

【0058】[0058]

【数4】 ρ=arctan〔(no/ne)2tan θc 〕−θc (4) で表される。ここでno とne はそれぞれ常光と異常光
の屈折率、θc は光軸に対する常光伝播方向の角度であ
る。λ=532nmにおける方解石の常光に対する屈折
率ne は1.662、異常光に対する屈折率ne は1.
488である。上式(4)にこれらの値を代入して計算
すると、分離角ρはθc =42°で最大となり、このと
きρ=6.32°であることがわかる。
Represented by Equation 4] [rho = arctan [(n o / n e) 2 tan θ c ] - [theta] c (4). Where n o and n e are each ordinary and extraordinary refractive index of, theta c is the angle ordinary propagation direction with respect to the optical axis. refractive index n e is 1.662 for ordinary light of calcite in lambda = 532 nm, the refractive index n e for extraordinary light is 1.
488. When these values are substituted into the above equation (4) and calculated, the separation angle ρ becomes maximum at θ c = 42 °, and at this time, ρ = 6.32 °.

【0059】小さな結晶で効率よく光を分割するため
に、本実施形態では、第1結晶31への垂直入射でθ=
42°となるように、この結晶が加工・研磨されてい
る。第1結晶31(32、33も同様)の厚みt1
In order to split light efficiently with a small crystal, in the present embodiment, θ =
This crystal is processed and polished so as to be 42 °. The thickness t 1 of the first crystal 31 (same for 32 and 33) is

【0060】[0060]

【数5】 t1 =δ/tan ρ (5) により計算する。ここで、δは異常光のシフ卜量であ
る。本実施形態では第1段のδを4mmとするため、t
1 =36mmとしている。
Calculated by t 1 = δ / tan ρ (5) Here, δ is the shift amount of extraordinary light. In this embodiment, since δ of the first stage is set to 4 mm, t
1 = 36 mm.

【0061】第1結晶31を出た2本の平行ビームはλ
/4板としての第2結晶34に入射する。このλ/4板
は直線偏光を常光と異常光に分割し、常光と異常光の両
者の位相差をπ/2の奇数倍とするものである。また、
こ場合はθc =90°とすることにより、δ=0とな
る。λ/4板34を出た光の振動方向は円運動をするた
め、これを円偏光と呼ぶ。第1結晶31を出た光は振動
方向は0°と90°の直線偏光であるから、これら直線
偏光を常光と異常光に分割するために、第2結晶34の
主断面の方向は45°とする。λ/4板34(35も同
様)の厚みt2 は、
The two parallel beams that have exited the first crystal 31 are λ
The light enters the second crystal 34 as a / 4 plate. This λ / 4 plate divides linearly polarized light into ordinary light and extraordinary light, and makes the phase difference between both ordinary light and extraordinary light an odd multiple of π / 2. Also,
In this case, δ = 0 by setting θ c = 90 °. Since the vibration direction of the light that has exited the λ / 4 plate 34 makes a circular motion, this is called circularly polarized light. Since the light exiting the first crystal 31 is linearly polarized light having a vibration direction of 0 ° and 90 °, the main crystal section of the second crystal 34 has a direction of 45 ° in order to split the linearly polarized light into ordinary light and extraordinary light. And The thickness t 2 of the λ / 4 plate 34 (same for 35) is

【0062】[0062]

【数6】 (Equation 6)

【0063】により計算する。ここで、kは0および正
の整数である。
Is calculated by Here, k is 0 and a positive integer.

【0064】本実施形態では上式(5)にλ=0.53
2×10-3mmおよび水晶の屈折率として、no =l.
5462、ne =I.5553を代入し、k=50とす
ることにより、t2 =1.48mmとした。
In this embodiment, λ = 0.53 in the above equation (5)
As the refractive index of 2 × 10 -3 mm and crystal, n o = l.
5462, n e = I. By substituting 5553 and setting k = 50, t 2 was set to 1.48 mm.

【0065】第2結晶34で2分割された平行ビーム
は、円偏光となって2段目の第1結晶32に入射する。
円偏光は振動方向が回転するため、結晶32に入射する
と等しく常光と異常光に分割され、各ビームが2つに分
離して、4本の平行ビームが発生する。2段目の異常光
のシフ卜量(すなわち、ビーム間隔)δを1段目のδの
1/2とするために、2段目の第1結晶32の厚みはt
1 =36/2=18mmとしている。2段目の第1結晶
33から出た4本の直線偏光ビームは2段目の第2結晶
35により同様に円偏光に変換される。
The parallel beam split by the second crystal 34 into circularly polarized light is incident on the first crystal 32 in the second stage.
The circularly polarized light rotates in the direction of oscillation, so that when it enters the crystal 32, it is equally divided into ordinary light and extraordinary light, and each beam is split into two to generate four parallel beams. In order to set the shift amount (ie, beam interval) δ of the extraordinary light in the second stage to の of δ in the first stage, the thickness of the first crystal 32 in the second stage is t
1 = 36/2 = 18 mm. Four linearly polarized beams emitted from the first crystal 33 in the second stage are similarly converted into circularly polarized light by the second crystal 35 in the second stage.

【0066】3段目は厚みt1 =36/4=9mmの第
1結晶33のみであり、2段目の第2結晶35から出た
平行ビームは、第3段目の第1結晶33でさらに2分割
されて、最終的にδ=1mmの8本の平行ビームが発生
する。
The third stage is only the first crystal 33 having a thickness of t 1 = 36/4 = 9 mm, and the parallel beam emitted from the second crystal 35 of the second stage is the first crystal 33 of the third stage. The beam is further divided into two, and finally eight parallel beams of δ = 1 mm are generated.

【0067】本実施形態では異常光のシフ卜量δを調節
するために、第1結晶の厚みt1 を1段毎に1/2とし
たが、この方法ではδが小さくなるにつれてt1 が小さ
くなりすぎて製作が困離な場合がある。その場合はt1
の代わりにθc を変えることによりδを調節することも
可能である(上式(4)、(5)を参照)。また、no
とne の差が小さい例えば水晶を第1結晶として用いる
ことも可能である。
In the present embodiment, the thickness t 1 of the first crystal is set to 毎 for each step in order to adjust the shift amount δ of the extraordinary light. In this method, however, t 1 becomes smaller as δ becomes smaller. Sometimes it is too small to make. In that case, t 1
It is also possible to adjust δ by changing θ c instead of (see equations (4) and (5) above). In addition, n o
It is also possible to use, for example, quartz as the first crystal, for which the difference between n and n e is small.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造が簡単で、かつビーム品質の低下を伴わないレーザ
光分割装置を提供することができる。このうち、本発明
の第1形態から本発明の第5 の形態は比較的ビーム間距
離δの大きな少数の分割ビームを得るのに適し、本発明
の第6の形態はδの小さな分割光の発生に適している。
したがつて、δの小さい多分割ビームを発生させる場合
は両者を組み合わせることにより大きな効果が得られ
る。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a laser beam splitting device having a simple structure and not causing a decrease in beam quality. Among them, the first to fifth embodiments of the present invention are suitable for obtaining a small number of split beams having a relatively large inter-beam distance δ, and the sixth embodiment of the present invention is for splitting light beams having a small δ. Suitable for outbreaks.
Therefore, when generating a multi-segmented beam with a small δ, a great effect can be obtained by combining both.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の形態を適用した本発明の第1実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to a first embodiment of the present invention to which the first embodiment of the present invention is applied.

【図2】本発明の第1の形態を適用した本発明の第2実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to a second embodiment of the present invention to which the first embodiment of the present invention is applied.

【図3】本発明の第2の形態を適用した本発明の第3実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to a third embodiment of the present invention to which the second embodiment of the present invention is applied.

【図4】本発明の第2の形態を適用した本発明の第4実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to a fourth embodiment of the present invention to which the second embodiment of the present invention is applied.

【図5】本発明の第3の形態を適用した本発明の第5実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to a fifth embodiment of the present invention to which the third embodiment of the present invention is applied.

【図6】本発明の第4の形態を適用した本発明の第6実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to a sixth embodiment of the present invention to which the fourth embodiment of the present invention is applied.

【図7】本発明の第5の形態を適用した本発明の第7実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to a seventh embodiment of the present invention to which the fifth embodiment of the present invention is applied.

【図8】本発明の第5の形態を適用した本発明の第8実
施形態の装置の概略を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing an apparatus according to an eighth embodiment of the present invention to which the fifth embodiment of the present invention is applied.

【図9】本発明の第6の形態を適用した本発明の第9実
施形態の多重レーザ発生素子の概略を示す構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram schematically showing a multiplex laser generation element according to a ninth embodiment of the present invention to which the sixth embodiment of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ媒質 2,3,2l 全反射ミラー 22,23 ミラー(HRコー卜ミラー) 4−1,4−2 多重反射ミラー 5,9,19 部分透過面 6,10,20 透過面 7−1,7−2 光軸調整用ミラー 8 多重反射スラブ 11 KTP結晶(非線形光学結晶) 13,18,26,27,28,29 ハーモニックセ
パレータ(ミラー) 15 Qスイッチ 24 パワーメータ 25 制御器 30−1,30−2 全反射ミラー 31,32、33 第1結晶 34,35 第2結晶
Reference Signs List 1 laser medium 2, 3, 2l total reflection mirror 22, 23 mirror (HR coat mirror) 4-1, 4-2 multiple reflection mirror 5, 9, 19 partial transmission surface 6, 10, 20 transmission surface 7-1, 7-2 Mirror for optical axis adjustment 8 Multiple reflection slab 11 KTP crystal (non-linear optical crystal) 13, 18, 26, 27, 28, 29 Harmonic separator (mirror) 15 Q switch 24 Power meter 25 Controller 30-1, 30 -2 Total reflection mirror 31, 32, 33 First crystal 34, 35 Second crystal

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ媒質を含み該レーザ媒質から出射
したレーザ光を閉じ込める光共振器と、該光共振器内の
レーザ光を部分透過ミラーにより多重反射させる多重反
射部とで構成され、 前記部分透過ミラーの透過光を前記光共振器外に取り出
すことを特徴とする多重レーザ光発生装置。
1. An optical resonator including a laser medium, for confining laser light emitted from the laser medium, and a multiple reflection unit for multiple-reflecting the laser light in the optical resonator by a partially transmitting mirror. A multiplex laser light generator, wherein light transmitted through a transmission mirror is extracted outside the optical resonator.
【請求項2】 請求項1に記載の装置において、前記部
分透過ミラーは、内側に部分透過面と外側に透過面とを
有する一対の対向する多重反射ミラーであることを特徴
とする多重レーザ光発生装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said partially transmitting mirror is a pair of opposed multiple reflecting mirrors having a partially transmitting surface inside and a transmitting surface outside. Generator.
【請求項3】 請求項1に記載の装置において、前記部
分透過ミラーは、前記レーザ媒質の発振レーザ光の一部
を透過する多重反射スラブであることを特徴とする多重
レーザ光発生装置。
3. An apparatus according to claim 1, wherein said partial transmission mirror is a multiple reflection slab that transmits a part of the oscillation laser light of said laser medium.
【請求項4】 レーザ媒質および該レーザ媒質の発振レ
ーザ光をその高調波に変換する非線形光学結晶を含み該
発振レーザを閉じ込める光共振器と、該光共振器内のレ
ーザ光を多重反射して前記高調波を透過する多重反射部
とで構成され、 前記多重反射部を透過する前記高調波を前記光共振器外
に取り出すことを特徴とする多重レーザ光発生装置。
4. An optical resonator that includes a laser medium and a nonlinear optical crystal that converts an oscillation laser beam of the laser medium into its harmonic, and confine the oscillation laser. A multi-reflecting unit configured to transmit the harmonic, and extracting the harmonic transmitted through the multi-reflecting unit out of the optical resonator.
【請求項5】 請求項4に記載の装置において、前記多
重反射部は、前記高調波を透過し基本波を反射する部分
透過面と、該高調波と該基本波を透過する透過面とをそ
れぞれ両面に有する多重反射スラブからなることを特徴
とする多重レーザ光発生装置。
5. The device according to claim 4, wherein the multiple reflection unit includes a partial transmission surface that transmits the harmonic and reflects a fundamental wave, and a transmission surface that transmits the harmonic and the fundamental wave. A multiple laser light generator comprising a multiple reflection slab on each side.
【請求項6】 請求項4に記載の装置において、前記多
重反射部は、前記非線形光学結晶を間に挟んで対向し前
記高調波を透過する一対の多重反射ミラーからなること
を特徴とする多重レーザ光発生装置。
6. An apparatus according to claim 4, wherein said multiple reflection section comprises a pair of multiple reflection mirrors which face each other with said nonlinear optical crystal therebetween and transmit said harmonic. Laser light generator.
【請求項7】 レーザ媒質および該レーザ媒質の発振レ
ーザ光をその高調波に変換する非線形光学結晶を含む第
1光共振器と、該高調波のみが共振する第2光共振器と
を有し、前記第2光共振器内の高調波のみが通過する部
分に、前記高調波を多重反射してかつ該高調波を透過す
る多重反射部を設け、 該多重反射部を透過する前記高調波を前記第2光共振器
外に取り出すことを特徴とする多重レーザ光発生装置。
7. A first optical resonator including a laser medium and a non-linear optical crystal for converting an oscillation laser beam of the laser medium into a harmonic thereof, and a second optical resonator that resonates only the harmonic. A multi-reflection unit that multiple-reflects the harmonic and transmits the harmonic in a portion of the second optical resonator where only the harmonic passes, A multiplex laser light generator, wherein the laser light is taken out of the second optical resonator.
【請求項8】 請求項7に記載の装置において、前記第
1光共振器は、第1全反射ミラー、前記非線形光学結
晶、前記高調波のみを反射させるハーモニックセパレー
タ、前記レーザ媒質、Qスイッチおよび第2全反射ミラ
ーから構成され、前記第2光共振器は、前記第1全反射
ミラー、前記非線形光学結晶、前記ハーモニックセパレ
ータ、第1光軸調整用ミラー、前記多重反射部、第2光
軸調整用ミラーおよび第3全反射ミラーから構成されて
いることを特徴とする多重レーザ光発生装置。
8. The device according to claim 7, wherein the first optical resonator includes a first total reflection mirror, the nonlinear optical crystal, a harmonic separator that reflects only the harmonic, the laser medium, a Q switch, and A second total reflection mirror, wherein the second optical resonator includes the first total reflection mirror, the nonlinear optical crystal, the harmonic separator, a first optical axis adjusting mirror, the multiple reflection unit, and a second optical axis. A multiplex laser light generator, comprising: an adjustment mirror and a third total reflection mirror.
【請求項9】 レーザ光を閉じ込める光共振器と、該光
共振器内のレーザ光を部分透過ミラーにより多重反射さ
せる多重反射部とで構成され、 該多重反射部を含む前記光共振器とは別に設置したレー
ザ光発生装置からのレーザ光を該光共振器に入射させ、 前記部分透過ミラーの透過光を前記光共振器外に取り出
すことを特徴とする多重レーザ光発生装置。
9. An optical resonator comprising: an optical resonator for confining a laser beam; and a multiple reflector for multiple-reflecting the laser beam in the optical resonator by a partially transmitting mirror, wherein the optical resonator including the multiple reflector is A multiplex laser light generator, wherein laser light from a laser light generator separately provided is incident on the optical resonator, and light transmitted through the partially transmitting mirror is extracted out of the optical resonator.
【請求項10】 請求項9に記載の装置において、イン
ピーダンスマッチングを行うため前記光共振器を構成す
る一対の共振器ミラーのうちの一方の共振器ミラーの漏
れ光の光強度を測定する測定手段と、該測定手段の測定
値が最大となるように前記一対の共振器ミラーの間隔を
調節する制御手段とを具備することを特徴とする多重レ
ーザ光発生装置。
10. The measuring device according to claim 9, wherein the light intensity of leaked light of one of the pair of resonator mirrors constituting the optical resonator is measured for impedance matching. And a control means for adjusting the distance between the pair of resonator mirrors so that the measured value of the measuring means is maximized.
【請求項11】 入射レーザ光をその高調波に変換する
非線形光学結晶を含み該レーザを閉じ込める光共振器
と、該光共振器内のレーザ光を多重反射して前記高調波
を透過する多重反射部とで構成され、 該多重反射部を含む前記光共振器とは別に設置したレー
ザ光発生装置からのレーザ光を該光共振器に入射させ、 前記部分透過ミラーの透過光を前記光共振器外に取り出
すことを特徴とする多重レーザ光発生装置。
11. An optical resonator that includes a nonlinear optical crystal for converting incident laser light into its harmonics and confine the laser, and a multiple reflection that multiple-reflects the laser light in the optical resonator and transmits the harmonics. And a laser beam from a laser light generator installed separately from the optical resonator including the multiple reflection unit. The laser beam is incident on the optical resonator. A multiplex laser light generator characterized by being taken out.
【請求項12】 請求項11に記載の装置において、前
記光共振器としてファブリぺロー共振器を用いることを
特徴とする多重レーザ光発生装置。
12. The multiplex laser light generator according to claim 11, wherein a Fabry-Perot resonator is used as said optical resonator.
【請求項13】 請求項11に記載の装置において、前
記光共振器としてリング共振器を用いることを特徴とす
る多重レーザ光発生装置。
13. The multiplex laser light generating device according to claim 11, wherein a ring resonator is used as said optical resonator.
【請求項14】 請求項13に記載の装置において、前
記リング共振器は、前記入射レーザ光を受け入れて45
°の該入射レーザ光の基本波と前記高調波に対して該基
本波を通すARコーテイングと該高調波を反射するHR
コーテイングが施してある第1ハーモニックセパレータ
と、前記非線形光学結晶と、前記第1ハーモニックセパ
レータとほぼ同じ特性の第2ハーモニックセパレータ
と、第1光軸調整用ミラーと、前記多重反射部と、第2
光軸調整用ミラーと、全反射ミラーとをリング状に配置
したことを特徴とする多重レーザ光発生装置。
14. The apparatus according to claim 13, wherein the ring resonator receives the incident laser light and receives the incident laser light.
AR coating that passes the fundamental wave and the harmonic wave of the incident laser beam at an angle of °° and HR that reflects the harmonic wave
A first harmonic separator coated, the non-linear optical crystal, a second harmonic separator having substantially the same characteristics as the first harmonic separator, a first optical axis adjusting mirror, the multiple reflection section,
A multiplex laser light generator, wherein an optical axis adjusting mirror and a total reflection mirror are arranged in a ring shape.
【請求項15】 第1の異方性一軸結晶と第2の異方性
一軸結晶を交互に重ねて構成される光学素子であって、 光線入射側からn番目の前記第1結晶における異常光源
の移動距離が1/2n-1 に比例し、前記第2結晶はその
波数ベクトルを含む主断面が前記第1結晶における波数
ベクトルを含む主断面と45°の角度を成す1/4波長
板であることを特徴とする多重レーザ光発生素子。
15. An optical element comprising a first anisotropic uniaxial crystal and a second anisotropic uniaxial crystal alternately stacked, wherein the n-th anomalous light source in the first crystal from the light incident side. The second crystal has a moving distance proportional to 移動n−1 , and the second crystal has a quarter-wave plate whose main cross section including the wave vector forms an angle of 45 ° with the main cross section including the wave vector in the first crystal. A multiplex laser light generating element, characterized in that:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013527979A (en) * 2010-04-08 2013-07-04 ハース レーザー テクノロジーズ インコーポレイテッド Laser beam analyzer
US10708537B2 (en) 2018-07-28 2020-07-07 Haas Laser Technologies, Inc. System and method for reducing ghost images in a laser imaging system
US10942275B2 (en) 2018-07-28 2021-03-09 Haas Laser Technologies, Inc. System and method for improving signal-to-noise ratio in a laser imaging system

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JP2013527979A (en) * 2010-04-08 2013-07-04 ハース レーザー テクノロジーズ インコーポレイテッド Laser beam analyzer
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