JPS63258087A - 波長可変レ−ザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、角度位相整合型の光パラメトリック発振器と
、この光パラメトリック発振器の発振光を入射光とし、
その高調波を出射光として出力する角度位相整合型の高
調波発生器とからなる波長可変レーザ装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来、この種の波長可変レーザ装置は、第５図に示すよ
うに構成されていた。この図において（１）は光パラメ
トリック発振器、（２）は第２高調波発生器である。市
記光パラメトリック発振器（１）は、励起光（例えば波
長が３５５ｒ＋ｍ）　（３）を集光するコリメーティン
グレンズ（４）と、入射ミラー（５）と、出射ミラー（
６）と、これらのミラー（５）（６）間に配設された容
器（７）と、この容器（７）内に封入された尿素単結晶
などからなる非線形光学結晶（８）とからなり、手動に
よって非線形光学結晶（８）を回動軸（９）の回りに容
器（７）と一体に矢印方向に回動制御し、発振光（１０
）の波長を一定範囲（例えば５００−１２３０ｎｍ）で
連続的に変えるように構成されている（いわゆる角度位
相整合型）。

前記第２高調波発生器（２）は、光パラメ１−リンク発
振器（１）の発振光（１０）を入射光とし、レンズ（１
１）（１２）間に配設された非線形光学結晶（１３）を
手動によって回動軸（１４）の回りに矢印方向に回動制
御し、入射光（＝発振光（１０））の第２高調波（波長
は十になる）を出射光（１５）として出力するように構
成されている。

［発明が解決しようとする問題点コ 第５図に示す従来例では、手動で非線形光学結晶（８）
　（＋３）の回動を制御して発振光（１０）および出射
光（１５）の波長を変えるようにしていたので、波長を
所望値に設定する操作が煩雑であるとともに、正確に設
定することが困難であるという問題点があった。とくに
、波長の時間的変化を一定にしたい場合には、入射角と
発振波長が線形の関係にな、−ｒいないので、手動では
極めて困難であった。

本発明は、上述の問題点に鑑みなされたもので、正確か
つ簡単に波長の設定および設定変更を行うことのできる
波長可変レーザ装置を提供することを目的とするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による波長可変レーザ装置は、角度位相整合型の
光パラメトリック発振器と、この光パラメトリック発振
器の発振光を入射光とし、その高調波を出射光として出
力する角度位相整合型の高調波発生器と、前記光パラメ
トリック発振器の非線形光学結晶に入射する励起光の入
射角を変化させる第１の駆動手段と、前記高調波発生器
の非線形光学結晶に入射する発振光の入射角を変化させ
る第２の駆動手段と、前記励起光の入射角を検出する第
１の角度検出回路と、前記発振光の入射角を検出する第
２の角度検出回路と、前記出射光の波長可変範囲内の複
数個の波長のそれぞれに対応した前記励起光の入射角と
前記発振光の入射角とを設定値として記憶するメモリと
、前記出射光の波長可変範囲内の複数個の波長のうちの
１つを選択する波長選択回路と、この波長選択回路の選
択信号に基づいて選択波長に対応した設定入射角をｉＭ
記ツメモリら読み出し、これらを前記第１、第２角度検
出回路の検出入射角とそれぞれ比較演算し、その演算出
力に基づいて前記第１、第２駆動手段を制御する演算制
御手段とを具備してなることを特徴とするものである。

［作用コ 予め、メモリには、出射光の波長可変範囲内の複数個の
波長のそれぞれに対応した、光パラメトリック発振器に
おける励起光の入射角と高調波発生器における発振光の
入射角とを設定値として記憶しておく。

波長選択回路から所定波長を選択するための選択信号が
出力すると、演算・制御手段は、メモリから光パラメト
リック発振器用と高調波発生器用の設定入射角Ｏ１ｓ、
θ２ｓを読み出し、これらの設定入射角Ｏ，ｓ、０２ｓ
を第１、第２角度検出回路からの検出入射角０．ｄ、０
□ｄとそれぞれ比較演算し、その演算出力に基づいて第
１、第２駆動手段を制御する。この制御によって検出入
射角０１ｄ、　　０２ｄがそれぞれ設定入射角０１ｓ、
０２ｓに一致し、光パラメトリック発振器は設定入射角
０１ｓに対応した発振光を出力し、高調波発生器は、こ
の発振光を入射光とし、その高調波を出射光として出力
する位相整合条件（設定入射角０．ｓに対応）を満足し
ている。したがって、所定波長の出射光を得ることがで
きる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示すもので、この図におい
て（２１）は光パラメトリック発振器、（２２）は高調
波発生器としての第２高調波発生器である。

前記光パラメトリック発振器（２１）は、例えばＮｄ−
Ｙノル〔；レーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）など
からなる励起光（２３）を集光するコリメーティングレ
ンズ（２４）と、入射ミラー（２５）と、出射ミラー（
２６）と、これらのミラー（２５）　（２６）間に配設
された容器（２７）と、この容器（２７）内にマツチン
グオイルとともに封入された尿素単結晶からなる非線形
光学結晶（２８）と。

前記容器（２７）および結晶（２８）を回動軸（２９）
の回りに一体に矢印方向に回動する第１のステッピング
モータ（３０）とからなり、この第１のステッピングモ
ータ（３０）の回動角を制御することによって（すなわ
ち結晶（２８）の回動角を制御することによって）、第
２図の実線Ｏで示すように、発振光（３１）の波長を一
定範囲（例えば５００〜Ｉ’２３０ｎｍ）で連続的に変
えるように構成されている。

前記第１ステッピングモータ（３０）は、前記非線形光
学結晶（２８）に入射する励起光（２３）の入射角（０
、ｄ）を変化させる第１の駆動手段を形成している。

前記第２高調波発生器（２２）は、？＋ｆ記光バラメ１
−リック発振器（２１）の発振光（３１）を入射光とし
、レンズＣｌ２）（３３）と、これらのレンズ（３２）
　（３３）間に配設された非線形光学結晶（３４）と、
この結晶（３４）を回動軸（３５）の回りに矢印方向に
回動する第２のステッピングモータ（３６）とからなり
、この第２ステッピングモータ（３６）の回動角を制御
することによって（すなわち結晶（３４）の回動角を制
御することによって）、第２図の実線Ｓで示すように、
入射光（＝発振光（３１））の第２高調波を出射光（３
７）として出力するように構成されている。前記第２ス
テッピングモータ（３６）は前記非線形光学結晶（３４
）に入射する発振光（３１）の入射角（０□ｄ）を変化
させる第２の駆動手段を形成している。（４１）　（４
２）は、それぞれ前記第１、第２ステッピングモータ（
３０）　（３６）の回動＃　（２９）　（３５）の回動
角（例えば前記入射角０゜ｄと０２ｄに等しい）を検出
する第１、第２角度検出回路である。（４３）はメモリ
で、このメモリ（４３）には、予め、第２図に実線Ｏお
よびＳで示すような光パラメ１−リンク発振器（２１）
の発振光（３１）の波長と、励起光（２３）の結晶（２
８）の光学軸Ｃ軸に対する入射角Ｏ（度）との関係、お
よび発振光（３１）を入射光とした第２高調波発生器（
２２）の出射光（３７）の波長と、発振光（３１）の結
晶（３４）の光学軸Ｃ軸に対する入射角０（度）との関
係を基にして、出射光（３７）の波長可変範囲（例えば
２５０−１２３０ｎｍ）内の波長（え）の複数個λａ、
λｂ、・・（例えば２５０１ｍから１０ｎａｒ間隔の９
９個）のそれぞれに対応した前記第１、第２ステッピン
グモータ（３０）　（３６）の回動軸（２９）　（３５
）の回動角０．Ｓａと０２’ｓａ−０、ｓｂと０２ｓｂ
、　　ａ、ｓｃと０□ｓｃ、・・−が設定回動角（設定
入射角に対応）として記憶されている。（４４）は前記
出射光（３７）の波長可変範囲内の波長（λ）の複数個
λａ、λｂ、・・・の中の１つを選択するための波長選
択回路である。

（４５）は演算・制御手段としてのＣＰＵ（中央処理装
置）で、このＣＰ　Ｕ　（４５）は、前記波長選択回路
（４４）からの選択信号に基づいて、前記メモリ（４３
）から選択波長（例えばλａ＝２５ｏｒ＋ｍ）に対応し
た設定回動角（例えば０１ｓａと０□ｓａ）を読み出し
、これら（０，ｓａと０２ｓａ）を前記第１、第２角度
検出回路（４］）（４２）の検出回動角（０１ｄと０２
ｄ）と比較演算し、その演算出力に基づいて駆動回路（
４６）　（４７）を制御し、１１ｑ記第１、第２ステッ
ピングモータ（３０）　（３６）の回動軸（２９）　（
３５）の回動角を制御し、検出回動角（Ｏｏｄとｆ）２
ｄ）を設定回動角（０１ｓａと０２ｓａ）に一致せしめ
るように構成されている。

つぎに前記実施例の作用について説明する。

（イ）波長選択回路（４４）から所定波長λａ（例えば
２５０ｎｍ）を選択するための選択信号が出力すると、
ＣＩ）　Ｕ　（４５）は、メモリ（４３）からλａをア
ドレスとし、このλａに対応した設定回動角０１ｓａと
０２ｓａを読み出し、これらを第１、第２角度検出回路
（４１）　（４２）の検出回動角０．ｄと１ｌ１２ｄと
それぞれ比較演算し、その演算出力に基づいて駆動回路
（４６）　（４７）を制御し、第１、第２ステッピング
モータ（３０）　（３６）の回動軸（２９）　（３５）
の回動角をそれぞれ設定回動角０１ｓａと０．ｓａとに
一致せしめる。これによって光パラメトリック発振器（
２１）は０１Ｓａに対応した入射角（例えば９０度）に
基づく波長２λａ（例えば５００ｎｍ）の発振光（３１
）を出力し、第２高調波発生器（２２）は０．ｓａに対
応した入射角（例えば９０度）に制御され、発振光（３
１）の第２高調波（波長はλａ（例えば２５０ｎｍ））
を出射光（３７）として出力する。

（ロ）波長選択回路（４４）からλｂ（例えば２６０ｎ
ｍ）を選択するための選択信号が出力したときにも、前
記（イ）と同様にして、第１．第２ステッピングモータ
（３０）　（３６）の回動軸（２９）　（３５）の回動
角はそれぞれ設定回動角Ｏ，ｓｂと０□ｓｂとに制御さ
れるので光パラメトリック発振器（２１）の発振光（３
１）の波長は・２λｂとなり、第２高調波発生器（２２
）の出射光（３７）の波長はλｂとなる。

（ハ）以下、同様に作用するので、波長選択回路（４４
）から、一定時間間隔で波長λａ、λｂ、λＣ１・・・
を選択するための選択信号が出力すると、第１、第２ス
テッピングモータ（３０）（３６）の回動軸（２９）　
（３５）の回動角は、それぞれ一定時間間隔で０□ｓａ
とｏ、ｓａ、０□ｓｂと０２ｓｂ、０１ＳＣと０２ＳＣ
１・・に制御さ才しる。このため出射光（３７）の波長
の時間的変化を一定にした波長の自動スキャンが可能に
なる。

前記実施例では、光パラメトリック発振器の発振光をそ
のまま第２高調波発生器へ入射するようにしたが、本発
明はこれに限るものでなく、第３図に示すように、光パ
ラメトリック発振器（２１）の発振光（３１）を光軸補
正器（５０）を介して第２高調波発生器（２２）に入射
し、光軸補正を行うようにしてもよい。

前記実施例では、光パラメトリック発振器における非線
形光学結晶を封入する容器は角型形状にしたが、本発明
はこれに限るものでなく、例えば第４図に示すように、
容器（２７ａ）を円筒型形状にし、ミラー（２５）　（
２６）間距離を短かくできるようにしてもよい。

前記実施例では、光パラメトリック発振器の非線形光学
結晶は潮解性を有する尿素単結晶としたため、マツチン
グオイルとともに容器に封入するようにしたが、本発明
はこれに限るものでなく、潮解性のない非線形光学結晶
の場合は容器が不要になる。

前記実施例では、第１と第２の駆動手段は、それぞれ光
パラメトリック発振器の非線形光学結晶と高調波発生器
の非線形光学結晶とを回動する第１と第２のステッピン
グモータで形成したが、本発明はこれに限るものでなく
、光パラメトリック発振器の非線形光学結晶に入射する
励起光の入射角と、高調波発生器の非線形光学結晶に入
射する発振光の入射角とをそれぞれ変化させるものであ
ればよい。例えば光パラメトリック発振器の非線形光学
結晶を固定しておき、励起光源からの励起光をコリメー
ティングレンズで集光した後、回動可能な反射ミラーお
よび凹面鏡を経、入射ミラーを介して結晶に入射し、こ
の回動可能な反射ミラーを回動することによって結晶に
入射する励起光の入射角を変化させるようにしてもよく
、または。

励起光源およびコリメーティングレンズを一体として結
晶の回りに回動することによって、結晶に入射する励起
光の入射角を変化させるようにしてもよい。また、高調
波発生器の非線形光学結晶を固定しておき、前記と同様
な回動可能な反射ミラーと凹面鏡の組み合わせにより、
または光パラメトリック発振器自体を高調波発生器の回
りに回動することにより、光パラメ１−リンク発振器か
ら出力する発振光の結晶への入射角を変えるようにして
もよい。

前記実施例では、第１と第２の角度検出回路は、それぞ
れ第１と第２のステッピングモータの回動角を検出する
ようにしたが、本発明はこれに限るものでなく、光パラ
メ１−リンク発振器の非線形光学結晶に入射する励起光
の入射角と、高調波発生器の非線形光学結晶に入射する
発振光の入射角とを検出するものであればよい。

［発明の効果］ 本発明による波長可変レーザ装置は、上記のように、波
長選択回路で予め設定された複数個の波長の中の１つを
選択すると、演算制御手段は、第１と第２の角度検出回
路で検出した光パラメトリック発振器における励起光の
入射角と高調波発生器における発振光の入射角とをそれ
ぞれメモリに記憶された対応する設定入射角に一致せし
めるように第１、第２１駆動手段を制御して所定波長の
出射光を得るようにしたので、手動で波長を設定し、ま
た設定変更をしていた従来と比べて、正確かつ簡単に出
射光の波長の設定および設定変更を行うことができる。

また、この波長設定変更の時間的変化を一定にした波長
の自動スキャンも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による波長可変レーザ装置の一実施例を
示す構成図、第２図は第１図における発振光および出射
光の波長と入射角との関係を示す特性図、第３図は他の
実施例における部分構成図、第４図はさらに他の実施例
における部分構成図、第５図は従来例を示す構成図であ
る。 （２１）・・・光パラメトリック発振器、（２２）・・
・第２高調波発生器、（ｚ３）・・励起光、（２５）　
（２６）・・・ミラー、（２８）　（３４）・・・非線
形光学結晶、（２９）　（３５）・・回動軸、（３０）
・・・第１ステッピングモータ（第１駆動手段）、（３
１）・・・発振光、（：３６）・・・第２ステッピング
モータ（第２駆動手段）、（３７）・・出射光、　（４
１）・・・第１角度検出回路、（４２）・・・第２角度
検出回路、（４３）・・・メモリ、（４４）・・波長選
択回路、（４５）・・・ＣＰＵ（演算・制御手段）。 出願人　　浜松ホトニクス株式会社 第　　３　　　図　　　　　　　　　　　　　　　　第
　　４ｒＪゴ第　　５　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）角度位相整合型の光パラメトリック発振器と、こ
   の光パラメトリック発振器の発振光を入射光とし、その
   高調波を出射光として出力する角度位相整合型の高調波
   発生器と、前記光パラメトリック発振器の非線形光学結
   晶に入射する励起光の入射角を変化させる第１の駆動手
   段と、前記高調波発生器の非線形光学結晶に入射する発
   振光の入射角を変化させる第２の駆動手段と、前記励起
   光の入射角を検出する第１の角度検出回路と、前記発振
   光の入射角を検出する第２の角度検出回路と、前記出射
   光の波長可変範囲内の複数個の波長のそれぞれに対応し
   た前記励起光の入射角と前記発振光の入射角とを設定値
   として記憶するメモリと、前記出射光の波長可変範囲内
   の複数個の波長のうちの１つを選択する波長選択回路と
   、この波長選択回路の選択信号に基づいて選択波長に対
   応した設定入射角を前記メモリから読み出し、これらを
   前記第１、第２角度検出回路の検出入射角とそれぞれ比
   較演算し、その演算出力に基づいて前記第１、第２駆動
   手段を制御する演算制御手段とを具備してなることを特
   徴とする波長可変レーザ装置。
2. （２）第１と第２の駆動手段は、それぞれ光パラメトリ
   ック発振器の非線形光学結晶と高調波発生器の非線形光
   学結晶を回動する第１と第２のステッピングモータから
   なり、第１と第２の角度検出回路はそれぞれ前記第１と
   第２のステッピングモータの回動角を検出してなり、メ
   モリは、出射光の波長可変範囲内の複数個の波長のそれ
   ぞれに対応した前記第１、第２ステッピングモータの回
   動角を設定値として記憶してなる特許請求の範囲第１項
   記載の波長可変レーザ装置。
3. （３）高調波発生器は第２高調波発生器としてなる特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の波長可変レーザ装
   置。