WO2023145524A1 - 光学装置及び光生成方法 - Google Patents

光学装置及び光生成方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023145524A1
WO2023145524A1 PCT/JP2023/001057 JP2023001057W WO2023145524A1 WO 2023145524 A1 WO2023145524 A1 WO 2023145524A1 JP 2023001057 W JP2023001057 W JP 2023001057W WO 2023145524 A1 WO2023145524 A1 WO 2023145524A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
nonlinear optical
optical element
birefringent
incident
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/001057
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
宇亮 森田
義則 加藤
琢斗 井口
一希 川合
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 浜松ホトニクス株式会社 filed Critical 浜松ホトニクス株式会社
Priority to CN202380018688.3A priority Critical patent/CN118613759A/zh
Priority to KR1020247028425A priority patent/KR20240141799A/ko
Publication of WO2023145524A1 publication Critical patent/WO2023145524A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves

Definitions

  • the present invention relates to an optical device and a light generation method.
  • Patent Document 1 A technique for converting the wavelength of light using a nonlinear optical medium and outputting light having a desired wavelength is known (for example, Patent Document 1).
  • light satisfying predetermined conditions is incident on a nonlinear optical medium, light having a wavelength different from that of the incident light is emitted from the nonlinear optical medium due to the nonlinear optical effect.
  • Optical technology is used for a variety of purposes, and there is a demand for light output with wavelengths suitable for the intended use.
  • the wavelength of light output by laser oscillation is limited.
  • optical devices have been developed that output light having a desired wavelength through wavelength conversion.
  • the fundamental wave of the YAG laser which has a wavelength band of about 1 ⁇ m, is relatively easily absorbed by the water.
  • laser light having a wavelength band of about 532 nm is less likely to be absorbed by water, and energy loss can be reduced.
  • a wavelength of 532 nm corresponds to the second harmonic of the fundamental wave of the Nd:YAG laser.
  • the shorter the wavelength of the laser light the smaller the focal point. Therefore, finer processing can be achieved by using the third harmonic or the fourth harmonic of the YAG laser.
  • Light having a desired wavelength as described above can be generated by wavelength conversion by nonlinear optical phenomena such as sum frequency, difference frequency, and optical parametric generation. These nonlinear optical phenomena can occur by injecting light into a nonlinear optical medium such that predetermined conditions such as phase matching conditions are satisfied.
  • nonlinear optical phenomena can occur by injecting light into a nonlinear optical medium such that predetermined conditions such as phase matching conditions are satisfied.
  • phase matching conditions In order to secure the wavelength conversion efficiency in a nonlinear optical medium, it is important to control the phase relationship of light incident on the nonlinear optical medium so as to satisfy the phase matching condition.
  • the intensity of the light output from the nonlinear optical medium it is important to control the phase relationship of the light output from the nonlinear optical medium.
  • the intensity of light output by wavelength conversion using multiple nonlinear optical media depends on the phase relationship of the light generated in each nonlinear optical medium. For example, when two nonlinear optical media are used and the phase of light generated in the first nonlinear optical medium is opposite to the phase of light generated in the second nonlinear optical medium , the intensity of the combined light is reduced.
  • the phase of the light involved in the nonlinear optical process is related to the output of the desired light with the desired intensity from the nonlinear optical medium.
  • the phase of the light is modulated during propagation.
  • the phase is modulated by the chromatic dispersion of air. Therefore, it has been difficult to control the phase of light in a nonlinear optical medium so as to satisfy desired conditions.
  • the working length in a dispersive medium is the distance that light incident on the dispersive medium travels in the dispersive medium, that is, the optical path length in the dispersive medium.
  • the working length in the dispersive medium can be adjusted, and the phase of the incident light can also be adjusted.
  • precise adjustment of the working length in the dispersive medium is required. Therefore, in an optical system in which light is incident on a nonlinear optical medium, a complicated structure, precise design, and precise arrangement of optical elements are required.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide an optical device that can easily and reliably generate light having a desired wavelength and desired intensity.
  • Another aspect of the present invention aims to provide a light generation method that can easily and reliably generate light having a desired wavelength and desired intensity.
  • An optical device includes a light emitting section, a phase adjusting section, and a light generating section.
  • the light emitting unit emits first light and second light having polarization states different from each other.
  • the phase adjusting section adjusts the phase difference between the first light and the second light emitted from the light emitting section.
  • the light generator generates the third light based on the first light and the second light whose phase difference has been adjusted by the phase adjuster.
  • the phase adjustment section includes a birefringent element and a control section. The first light and the second light are incident on the birefringent element.
  • the controller controls at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element.
  • the light generator includes a nonlinear optical element that generates third light based on at least one of the first light and the second light. The first light and the second light emitted from the birefringent element are incident on the nonlinear optical element of the light generator.
  • the first light and the second light are incident on the birefringent element.
  • the controller controls at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element.
  • the phase difference between the first light and the second light incident on the birefringent element can be adjusted by controlling at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element.
  • the first light and the second light emitted from the birefringent element are incident on the nonlinear optical element. According to this configuration, the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element can be controlled with higher accuracy. As a result, light having a desired wavelength and desired intensity can be easily and reliably generated.
  • the birefringent element is arranged such that the propagation direction of at least one of the first light and the second light in the birefringent element intersects with the optical axis of the birefringent element.
  • the nonlinear optical element of the light generating section is arranged so that the optical axis of the nonlinear optical element of the light generating section is parallel to the first virtual plane or parallel to the second virtual plane. may be placed.
  • the first virtual plane is parallel to the optical axis of the birefringent element and the propagation direction of at least one of the first light and the second light within the birefringent element.
  • the second virtual plane is orthogonal to the first virtual plane and parallel to the at least one propagation direction. In this case, the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element can be controlled more accurately and in a wider range.
  • the polarization state of either the first light or the second light incident on the birefringent element is on a virtual plane parallel to the propagation direction of the one and the optical axis of the birefringent element.
  • it may be parallel linearly polarized light. In this case, the phase difference between the first light and the second light can be controlled more accurately and in a wider range.
  • the polarization state of either the first light or the second light incident on the birefringent element is a virtual plane parallel to the propagation direction of the one and the optical axis of the birefringent element.
  • the phase difference between the first light and the second light can be controlled more accurately and in a wider range.
  • the first light and the second light may have different frequencies.
  • the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the nonlinear optical element of the light generator may include an incident surface on which the first light and the second light are incident.
  • the controller adjusts the phase difference between the first light and the second light on the incident surface of the nonlinear optical element of the light generator by controlling at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element. You may In this case, the intensity of the third light generated in the nonlinear optical element is adjusted.
  • the nonlinear optical element of the light generator may include an incident surface on which the first light and the second light are incident.
  • the controller adjusts at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element so that the phases of the first light and the second light match on the incident surface of the nonlinear optical element of the light generator. may be controlled. In this case, the intensity of the third light generated in the nonlinear optical element can be improved.
  • the third light may have a frequency different from that of the first light and the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the nonlinear optical element of the light generating section may generate the third light by a nonlinear optical effect according to the first light and the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the frequency of the third light may be the sum of the frequency of the first light and the frequency of the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the frequency of the third light may be the difference between the frequency of the first light and the frequency of the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the first light incident on the nonlinear optical element of the light generator may be pump light.
  • the second light incident on the nonlinear optical element of the light generator may be signal light having an intensity weaker than that of the pump light.
  • the nonlinear optical element of the light generator may emit light as the third light, the intensity of the signal light being adjusted based on the incident first light and second light. In this case, the intensity of the signal light output from the light generator is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the light emitting section may include a nonlinear optical element that emits the first light and the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the light emitting section may include a nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element of the light output section generates a second harmonic having a polarization state different from that of the fundamental wave as the second light based on the fundamental wave, and uses the fundamental wave as the first light as the second light. may be emitted together with
  • the nonlinear optical element of the light generator may generate a second harmonic wave as the third light based on the incident first light, and combine the second light and the third light.
  • the intensity of the second harmonic output from the light generator can be adjusted by adjusting the phase difference.
  • the light emitting section may include a nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element of the light output section generates a fourth light having a polarization state different from that of the first light or the second light based on the first light and the second light, and The second light may be emitted together with the fourth light.
  • the nonlinear optical element of the light generation unit is arranged so that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element are incident, and combines the third light and the fourth light. You may In this case, the intensity of light generated by combining the third light and the fourth light can be adjusted.
  • the frequency of the third light and the frequency of the fourth light may be the sum of the frequency of the first light and the frequency of the second light.
  • the intensity of the sum frequency output from the light generator is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the frequency of the third light and the frequency of the fourth light may be the difference between the frequency of the first light and the frequency of the second light.
  • the intensity of the difference frequency output from the light generator is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the light emitting section may include a nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element of the light output part has a different polarization state from the first light or the fourth light based on the first light and the fourth light having the same polarization state as the first light.
  • the light may be generated as the second light, and the first light, the second light, and the fourth light may be emitted together.
  • the nonlinear optical element of the light generation unit is arranged so that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element are incident, and combines the second light and the third light. You may In this case, the intensity of light generated by combining the second light and the third light can be adjusted.
  • the frequency of the second light and the frequency of the third light may be the sum of the frequency of the first light and the frequency of the fourth light.
  • the intensity of the sum frequency output from the light generator is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the frequency of the second light and the frequency of the third light may be the difference between the frequency of the first light and the frequency of the fourth light.
  • the intensity of the difference frequency output from the light generator is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the light emitting section may include a nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element of the light output section may generate a second harmonic as the fourth light based on the fundamental wave.
  • the fundamental wave may include polarization components in first and second directions that are orthogonal to each other.
  • the nonlinear optical element of the light output section may output the polarized component of the fundamental wave in the first direction as the first light and the polarized component of the fundamental wave in the second direction as the second light together with the fourth light.
  • the nonlinear optical element of the light generator is arranged so that the first light and the second light emitted from the birefringent element and the fourth light are incident thereon, and the incident first light and the second light are A second harmonic wave may be generated as the third light based on this, and the third light and the fourth light may be combined.
  • the intensity of the second harmonic output from the light generator is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the light emitting section may include a nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element of the light emitting section may generate the second light and the fourth light based on the pump light, and emit the pump light as the first light together with the second light and the fourth light.
  • the second light may have a different polarization state than the pump light.
  • the fourth light may have a different polarization state than the pump light and a different frequency than the second light.
  • the nonlinear optical element of the light generation unit is arranged such that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element are incident thereon, and the first light, the second light, and generating a fifth light and a sixth light based on the fourth light, and combining the second light and the fifth light and combining the fourth light and the sixth light to generate the second light
  • the intensity of at least one of the light and the fourth light may be amplified and emitted as the third light.
  • the fifth light may have the same polarization state and frequency as the second light.
  • the sixth light may have the same polarization state and frequency as the fourth light. In this case, it is possible to select which combination of the combination of the second light and the fifth light and the combination of the fourth light and the sixth light to improve the light intensity.
  • the light emitting section may include a nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element of the light emitting section may generate the second light and the fourth light based on the pump light, and emit the pump light as the first light together with the second light and the fourth light.
  • the fourth light may have the same polarization state as the pump light.
  • the second light may have a different polarization state than the pump light and a different frequency than the fourth light.
  • the nonlinear optical element of the light generation unit is arranged so that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element are incident thereon, and the first light, the second light, and generating a fifth light and a sixth light based on the fourth light, and combining the second light and the fifth light and combining the fourth light and the sixth light to generate a fifth light
  • the intensity of at least one of the light and the sixth light may be amplified and emitted as the third light.
  • the fifth light may have the same polarization state and frequency as the second light.
  • the sixth light may have the same polarization state and frequency as the fourth light. In this case, it is possible to select which combination of the combination of the second light and the fifth light and the combination of the fourth light and the sixth light to improve the light intensity.
  • the controller adjusts the temperature of the birefringent element and the birefringent element so as to match the phases of the first light and the second light and shift the phases of the first light and the fourth light. At least one of the applied voltages may be controlled. In this case, the light intensity of the combination of the second light and the fifth light is enhanced, and the light intensity of the combination of the fourth light and the sixth light is reduced.
  • the nonlinear optical element of the light emitting section and the nonlinear optical element of the light generating section may be made of the same material.
  • the direction of the optical axis of the nonlinear optical element of the light emitting section with respect to the incident light and the direction of the optical axis of the nonlinear optical element of the light generating section with respect to the incident light may be opposite to each other.
  • the simple configuration reduces the influence of walk-off.
  • the birefringent element may include an incident surface on which the first light and the second light are incident.
  • the optic axis of the birefringent element may be tilted with respect to the plane of incidence of the birefringent element so as to reduce walk-off occurring in the nonlinear optical element of the light exit section. In this case, the influence of walk-off is reduced regardless of the arrangement of the nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element and the birefringent element of the light generating section may be bonded to each other.
  • the propagation paths in the air are reduced and the phase shift due to air dispersion is reduced.
  • the above aspect may further include a photodetector that detects light emitted from the nonlinear optical element of the light generator.
  • the controller may feedback-control at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element based on the detection result of the photodetector. In this case, light having a desired wavelength can be generated more accurately and stably.
  • the controller obtains a target value of light intensity, and adjusts the temperature and temperature of the birefringent element so that the intensity of light detected by the light detector matches the obtained target value
  • At least one of the voltages applied to the birefringent element may be feedback controlled. In this case, light having a desired wavelength and desired intensity can be output more stably.
  • An optical device includes a light emitting section, a phase adjusting section, and a light generating section.
  • the light emitting unit emits first light and second light having frequencies different from each other.
  • the phase adjusting section adjusts the phase difference between the first light and the second light emitted from the light emitting section.
  • the light generator generates the third light based on the first light and the second light whose phase difference has been adjusted by the phase adjuster.
  • the phase adjustment section includes a phase control element and a control section. The first light and the second light are incident on the phase control element.
  • the controller controls at least one of the temperature of the phase control element and the voltage applied to the phase control element.
  • the light generator includes a nonlinear optical element that generates third light based on at least one of the first light and the second light. The first light and the second light emitted from the phase control element are incident on the nonlinear optical element of the light generator.
  • the first light and the second light are incident on the phase control element.
  • the controller controls at least one of the temperature of the phase control element and the voltage applied to the phase control element.
  • the phase difference between the first light and the second light incident on the phase control element can be adjusted by controlling at least one of the temperature of the phase control element and the voltage applied to the phase control element.
  • the first light and the second light emitted from the phase control element are incident on the nonlinear optical element. According to this configuration, the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element can be controlled with higher accuracy. As a result, light having a desired wavelength and desired intensity can be easily and reliably generated.
  • a method of generating light includes: making the first light and the second light enter a birefringent element; making the first light and the second light enter the nonlinear optical element; and adjusting the phase difference between the first light and the second light by controlling at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element.
  • the first light and the second light have different polarization states.
  • the first light and the second light emitted from the birefringent element are incident on the nonlinear optical element.
  • the first light and the second light emitted from the birefringent element are incident on the nonlinear optical element.
  • the phase difference between the first light and the second light is adjusted by controlling at least one of the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element. According to this method, the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element can be controlled with higher precision. As a result, light having a desired wavelength and desired intensity can be easily and reliably generated.
  • a light generation method includes: entering the first light and the second light into a phase control element; entering the first light and the second light into a nonlinear optical element; and adjusting the phase difference between the first light and the second light by controlling at least one of the temperature of the control element and the voltage applied to the phase control element.
  • the first light and the second light have different frequencies.
  • the first light and the second light emitted from the phase control element are incident on the nonlinear optical element.
  • the first light and the second light emitted from the phase control element are incident on the nonlinear optical element.
  • the phase difference between the first light and the second light is adjusted by controlling at least one of the temperature of the phase control element and the voltage applied to the phase control element. According to this method, the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element can be controlled with higher precision. As a result, light having a desired wavelength and desired intensity can be easily and reliably generated.
  • One aspect and another aspect of the present invention provide an optical device that can easily and reliably generate light having a desired wavelength and desired intensity. Yet another aspect of the present invention provides a light generation method that can easily and reliably generate light having a desired wavelength and desired intensity.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an optical device in this embodiment
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device
  • FIG. It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment. It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment. It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment. It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment. It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment. It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment.
  • FIG. 1 It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment.
  • (a) and (b) are diagrams showing a part of the optical system in the present embodiment and a modified example. It is a figure which shows a part of optical system in the modification of this embodiment.
  • (a) and (b) are diagrams for explaining a birefringent element in the present embodiment and a modified example.
  • (a) to (c) are diagrams showing a part of the optical system of the optical device in the modified example of the present embodiment. It is a schematic diagram showing the configuration of an optical device in a modification of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of an optical device in a modification of the present embodiment.
  • 4 is a flowchart showing a control data acquisition method; It is a figure which shows an example of control data.
  • 4 is a flow chart showing an example of a light generation method; It is a partially enlarged view of an optical system of an optical device in a modified example of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of an example of an optical device according to the present embodiment and modifications;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an optical device according to this embodiment.
  • the X-axis, Y-axis and Z-axis are orthogonal to each other.
  • the optical device 1 produces light having a desired wavelength.
  • the optical device 1 converts the wavelength of incident light into a desired wavelength by a nonlinear optical phenomenon and outputs the desired wavelength.
  • the optical device 1 includes a light emitting section 2 , a phase adjusting section 3 and a light generating section 4 .
  • description will be made by partially replacing "wavelength" with "frequency”.
  • the light emitting section 2 emits light.
  • the light emitted from the light emitting section 2 is, for example, coherent light.
  • the light emitted from the light emitting section 2 is, for example, laser light.
  • the light emitting section 2 includes a light source 11 that emits light L1.
  • the light source 11 emits a fundamental wave as light L1.
  • the light source 11 includes, for example, a laser light source that emits laser light.
  • the light source 11 includes, for example, a laser oscillator, and emits light L1 by laser oscillation.
  • the light emitting section 2 emits a plurality of lights.
  • plural of lights means lights having different polarization states and/or frequencies.
  • a plurality of lights means a plurality of polarization components having mutually different polarization states or a plurality of frequency components having mutually different frequencies.
  • a plurality of lights emitted from the light emitting section 2 have, for example, mutually different polarization states and mutually different frequencies.
  • the light source 11 emits, for example, linearly polarized light.
  • the light source 11 includes, for example, a polarizing element and emits light transmitted through this polarizing element.
  • the light source 11 may emit a plurality of lights having different polarization states.
  • the light source 11 may emit, for example, circularly polarized light or elliptically polarized light.
  • the light source 11 may emit, for example, a plurality of lights including polarized components orthogonal to each other.
  • the light source 11 emits light having, for example, a single frequency component.
  • Light having a single frequency component means, for example, coherent light and light having a single spectrum.
  • the light source 11 may emit light having different frequency components.
  • light source 11 may emit light having a discrete spectrum.
  • the light emitting section 2 further includes a nonlinear optical element 12 .
  • the nonlinear optical element 12 generates light having a frequency different from that of the incident light based on the light incident on the nonlinear optical element 12 by a nonlinear optical phenomenon.
  • the nonlinear optical element 12 converts part of the energy of the incident light into energy of light having a frequency different from that of the incident light.
  • the nonlinear optical element 12 generates light L2 by a nonlinear optical effect according to incidence of light L1.
  • the nonlinear optical element 12 generates light L2 based on the light L1 emitted from the light source 11, and emits the light L1 transmitted through the nonlinear optical element 12 together with the light L2.
  • the material forming the nonlinear optical element 12 contains a nonlinear optical medium, and differs depending on the nonlinear optical phenomenon that occurs when light is generated.
  • the material forming the nonlinear optical element 12 is selected according to the light incident on the nonlinear optical element 12 and the light emitted from the nonlinear optical element 12 .
  • the nonlinear optical element 12 is made of, for example, an LBO crystal.
  • the LBO crystal consists of LiB 3 O 5 , for example.
  • the nonlinear optical element 12 may consist of, for example, a KTP crystal, a BBO crystal, a KDP crystal, or a DKDP crystal.
  • a crystal similar to that of the nonlinear optical element 12 can be used for the nonlinear optical element corresponding to the nonlinear optical element 12 in a modified example described later.
  • the nonlinear optical element 12 generates a second harmonic by phase matching of TYPE1, for example. If phase matching or quasi-phase matching is satisfied, the nonlinear optical element 12 produces light L2 as a second harmonic in response to the incidence of light L1.
  • the light L1 and the light L2 have different polarization states.
  • the light L1 and the light L2 each contain polarized components orthogonal to each other.
  • the light L1 and the light L2 are linearly polarized light having polarization directions orthogonal to each other.
  • the lights L1 and L2 have different frequencies.
  • Light L1 incident on the nonlinear optical element 12 and light L2 emitted from the nonlinear optical element 12 satisfy phase matching or quasi-phase matching.
  • Lights L ⁇ b>1 and L ⁇ b>2 are emitted from the light emitting portion 2 and enter the phase adjusting portion 3 .
  • the phase adjustment unit 3 adjusts the phase difference of multiple lights.
  • the phase adjuster 3 adjusts the phase of the light incident on the phase adjuster 3 .
  • light L1 and light L2 emitted from the light emitting portion 2 are incident on the phase adjusting portion 3 .
  • the phase adjusting section 3 adjusts the phase difference between the light L1 and the light L2 emitted from the light emitting section 2 .
  • the phase adjuster 3 adjusts the phase difference between the light L1 and the light L2 according to the intensity of the light output from the optical device 1, for example.
  • the phase adjustment section 3 includes a phase control element 13 and an element control section 15 .
  • the phase control element 13 is an optical element that modulates the phase of light incident on the phase control element 13 and outputs the modulated light.
  • the phase control element 13 has different refractive indices depending on the frequency of light passing through the phase control element 13 .
  • the refractive index of the phase control element 13 changes according to changes in temperature of the phase control element 13 and changes in voltage applied to the phase control element 13 .
  • the phase control element 13 is, for example, a dispersion medium.
  • the phase control element 13 includes at least one of an optical element having no birefringence and an optical element having birefringence.
  • Phase control element 13 contains at least one of an amorphous substance and a crystalline substance.
  • Crystalline substances include isotropic crystals, anisotropic crystals, and the like.
  • Amorphous substances include, for example, amorphous materials such as glass.
  • the phase control element 13 is made of, for example, a birefringent and axial crystal, a birefringent but non-axial crystal, or an amorphous material such as glass.
  • Optical elements having no birefringence include, for example, isotropic crystals in a normal state.
  • Optical elements having birefringence include isotropic crystals and anisotropic crystals to which a stress, electric field or magnetic field is applied.
  • the phase control element 13 is composed of a birefringent element 14
  • the birefringent element 14 is an optical element having birefringence. Light L ⁇ b>1 and light L ⁇ b>2 are incident on the birefringent element 14 . The birefringent element 14 emits the light L1 and the light L2 and makes them enter the nonlinear optical element 17 . Birefringent element 14 is made of a birefringent material. In this embodiment, the light L1 is ordinary light with respect to the birefringent element 14 and the light L2 is extraordinary light with respect to the birefringent element 14 .
  • a birefringent material has a different refractive index depending on the frequency and polarization state of transmitted light.
  • the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light are different.
  • the refractive index of a birefringent material changes with changes in the temperature of the medium and changes in the voltage applied to the medium. Therefore, the refractive index of birefringent element 14 changes in response to changes in temperature of birefringent element 14 and changes in voltage applied to birefringent element 14 .
  • the rate of change of the refractive index according to the change in the temperature of the birefringent element 14 and the change in the voltage applied to the birefringent element 14 are mutually different. different.
  • Birefringent element 14 includes crystals having axial properties.
  • the birefringent element 14 is a uniaxial crystal and has one optic axis.
  • the uniaxial crystal used for the birefringent element 14 is, for example, YVO4 crystal, TiO2 crystal, sapphire crystal, SiO2 single crystal, or MgF2 crystal.
  • the birefringent element 14 may be a biaxial crystal.
  • the biaxial crystal used for the birefringent element 14 is made of YAP (YAlO 3 ), for example.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the phase control element 13 .
  • the element control section 15 controls birefringence in the birefringent element 14 .
  • the element control section 15 controls the refractive indices of the ordinary light and the extraordinary light in the birefringent element 14 according to the intensity of the light output from the optical device 1 .
  • the element control unit 15 controls the refractive indices of the ordinary light and the extraordinary light in the birefringent element 14 so that the intensity of the light output from the optical device 1 is maximized.
  • control of the refractive indices of ordinary light and extraordinary light in the birefringent element is simply referred to as "control of birefringence in the birefringent element”.
  • the element control section 15 controls at least one of the temperature of the phase control element 13 and the voltage applied to the phase control element 13 .
  • the element control section 15 controls at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 . This controls the birefringence of the birefringent element 14 .
  • the element control section 15 includes, for example, a temperature adjuster and a voltage application device.
  • the element control unit 15 includes, for example, a temperature adjustment unit 21 and a temperature control unit 22 as temperature adjusters.
  • the element control section 15 includes, for example, a voltage application section 23 and a voltage control section 24 as voltage application devices.
  • the temperature control unit 22 and the voltage control unit 24 each include, for example, a processor, a main storage device, an auxiliary storage device, and an input device.
  • the element control unit 15 includes one or a plurality of computers configured by these hardware and software such as programs.
  • the processor executes an operating system, application programs, and the like.
  • the main memory is composed of ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).
  • the auxiliary storage device is a storage medium composed of a hard disk, flash memory, or the like.
  • the input device is composed of a terminal for inputting data from the outside, a button, a touch panel, and the like.
  • the temperature adjuster 21 adjusts the temperature of the birefringent element 14 .
  • the temperature adjustment unit 21 includes, for example, a heating element that directly or indirectly heats the birefringent element 14, a cooling element that directly or indirectly cools the birefringent element 14, and the like.
  • Heating elements include, for example, Peltier elements and heaters.
  • Cooling elements include, for example, Peltier elements and chillers.
  • the temperature adjustment section 21 is in contact with the birefringent element 14 .
  • at least one of the heating and cooling elements is in contact with birefringent element 14 .
  • the temperature adjuster 21 may include a heat transfer member that connects to at least one of the heating element and the cooling element.
  • the heat transfer member may be in contact with the birefringent element 14 .
  • the birefringent element 14 is heated or cooled.
  • the temperature adjustment unit 21 may, for example, house the birefringent element 14 in a housing and heat or cool the inside of this housing. This housing has transparency to the light emitted from the light emitting section 2 .
  • the birefringent element 14 may be heated or cooled via the atmosphere inside the housing.
  • the temperature control section 22 controls the temperature adjustment section 21 .
  • the temperature control section 22 is connected to the temperature adjustment section 21 by wire or wirelessly.
  • the temperature adjuster 21 heats or cools the birefringent element 14 according to the control signal from the temperature controller 22 .
  • the temperature control unit 22 controls the temperature adjustment unit 21, for example, by referring to pre-stored control data.
  • Control data is, for example, a control table.
  • the temperature controller 22 includes, for example, a temperature detector.
  • the temperature detector is arranged, for example, in contact with the surface of the birefringent element 14 .
  • a temperature detector may be spaced from the birefringent element 14 to measure the ambient temperature around the birefringent element 14 .
  • the voltage applying section 23 applies voltage to the birefringent element 14 .
  • the voltage applying section 23 applies, for example, a pair of electrodes to each of a pair of surfaces of the birefringent element 14 facing each other.
  • a voltage application unit 23 applies a voltage between the pair of electrodes.
  • This pair of electrodes is, for example, a transparent electrode.
  • the voltage control section 24 controls the voltage application section 23 .
  • the voltage control unit 24 is connected to the voltage application unit 23 by wire or wirelessly.
  • the voltage application section 23 applies a voltage to the birefringent element 14 according to the control signal from the voltage control section 24 .
  • the voltage control unit 24 controls the voltage application unit 23 based on control data stored in advance, for example.
  • the temperature control section 22 and the voltage control section 24 are configured by one or more computers. This computer executes control by a program pre-stored in a storage medium.
  • the temperature control section 22 and the voltage control section 24 may respectively control the temperature adjustment section 21 or the voltage application section 23 according to the user's input.
  • the temperature control unit 22 controls the temperature adjustment unit 21 based on the target temperature input by the user and the control data described above.
  • the voltage control section 24 controls the voltage application section 23 based on the voltage value input by the user and the control data described above.
  • the birefringence of the birefringent element 14 is controlled by both adjusting the temperature of the birefringent element 14 and adjusting the voltage applied to the birefringent element 14 .
  • the birefringence of the birefringent element 14 may be controlled by either adjusting the temperature of the birefringent element 14 or adjusting the voltage applied to the birefringent element 14. good. If the temperature of the birefringent element 14 is not adjusted, the element control section 15 may not include the temperature adjustment section 21 and the temperature control section 22 . If no voltage is applied to the birefringent element 14 , the element control section 15 may not include the voltage application section 23 and the voltage control section 24 .
  • the light generator 4 generates output light based on the input light. “Output light” is light output to the outside of the optical device.
  • the light generation unit 4 converts at least a part of the plurality of input lights into lights having different frequencies by a nonlinear optical phenomenon, and outputs the converted lights.
  • the light emitted from the phase adjuster 3 is input to the light generator 4 .
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17 .
  • the nonlinear optical element 17 of the light generation unit 4 generates light based on the light incident on the nonlinear optical element 17 by a nonlinear optical phenomenon.
  • the nonlinear optical element 17 generates light having a frequency different from that of light incident on the nonlinear optical element 17 .
  • the nonlinear optical element 17 converts the energy of light incident on the nonlinear optical element 17 into energy of light having a frequency different from that of the light incident on the nonlinear optical element 17 .
  • the light emitted from the light emitting section 2 enters the birefringent element 14 and the light emitted from the birefringent element 14 enters the nonlinear optical element 17 .
  • the material forming the nonlinear optical element 17 includes a nonlinear optical medium, and differs depending on the nonlinear optical effect that occurs when light is generated.
  • the material forming the nonlinear optical element 17 is selected according to the light incident on the nonlinear optical element 17 and the light emitted from the nonlinear optical element 17 .
  • the light L1 and the light L2 whose phase difference has been adjusted by the phase adjuster 3 are incident on the nonlinear optical element 17 .
  • the nonlinear optical element 17 generates and emits light L3 based on at least one of the incident light L1 and light L2.
  • Light L3 has a frequency different from at least one of light L1 and light L2.
  • the nonlinear optical element 17 transmits the incident light L1 and light L2 and emits them together with the light L3.
  • At least one of the light L1 and the light L2 and the light L3 have different polarization states.
  • one of the light L1 and the light L2 and the light L3 each contain polarization components orthogonal to each other.
  • the light L1, the light L2, and the light L3 emitted from the nonlinear optical element 17 are linearly polarized light.
  • One of the light L1 and the light L2 and the light L3 are linearly polarized light having polarization directions orthogonal to each other.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1.
  • the birefringent element 14 includes an incident surface 14a into which light enters and an exit surface 14b from which light exits.
  • the entrance surface 14a and the exit surface 14b face each other.
  • the entrance surface 14a and the exit surface 14b are, for example, parallel to each other.
  • Birefringent element 14 includes an optical axis AX along entrance surface 14a.
  • the incident surface 14a is parallel to the XY-axis plane.
  • the normal direction of the incident surface 14a is parallel to the Z-axis direction.
  • the normal direction of the incident surface 14a and the optical axis AX of the birefringent element 14 intersect each other.
  • the optical axis AX is parallel to the entrance surface 14a and orthogonal to the normal direction of the entrance surface 14a.
  • the optical axis AX extends in the X-axis direction.
  • the optical axis AX is parallel to the X-axis direction.
  • Parallel “Perpendicular,” and “perpendicular” herein include manufacturing tolerance ranges. The range of manufacturing tolerance is, for example, about ⁇ 10 degrees.
  • the birefringent element 14 is a uniaxial crystal and thus includes only one optical axis AX.
  • the birefringent element 14 shown in FIG. 2 is, for example, a YVO4 crystal. Crystals other than YVO4 crystals may be used as the birefringent element 14 shown in FIG.
  • the optical axis AX of the birefringent element 14 is, for example, the crystallographic axis of the birefringent element 14 .
  • the c-axis of the birefringent element 14 is parallel to the X-axis direction and coincides with the optical axis AX.
  • the two a-axes of the birefringent element 14 are parallel to the Y-axis direction and the Z-axis direction, respectively, and orthogonal to the optical axis AX.
  • Light L 1 and light L 2 are incident on the incident surface 14 a of the birefringent element 14 .
  • the light L1 and the light L2 are incident on the incident surface 14a of the birefringent element 14.
  • the incident optical axis of the birefringent element 14 is parallel to the Z-axis direction.
  • the polarization state of one of the light L1 and the light L2 incident on the birefringent element 14 is, for example, parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 when viewed from the normal direction of the incident surface 14a. Direct polarization.
  • one of the light L 1 and the light L 2 incident on the birefringent element 14 is directly polarized light having a polarization component in the direction of the optical axis AX of the birefringent element 14 .
  • the other polarization state of the light L1 and the light L2 incident on the birefringent element 14 is, for example, linearly polarized light perpendicular to the optical axis AX of the birefringent element 14 .
  • the light L1 corresponds to the first light
  • the light L2 corresponds to the second light
  • the light L3 corresponds to the third light.
  • the birefringent element 14 is arranged so that the propagation direction in the birefringent element 14 of light incident on the birefringent element 14 and the optical axis AX intersect each other.
  • the birefringent element 14 is arranged such that the propagation direction of at least one of the first light and the second light in the birefringent element 14 intersects with the optical axis AX.
  • the "propagation direction” is also referred to as the "advancing direction”.
  • the birefringent element 14 when the birefringent element 14 is a biaxial crystal, the birefringent element 14 has at least one propagation direction of the light L1 and the light L2 and the birefringent element 14 are arranged so that the two optical axes of .
  • the birefringent element 14 is arranged such that the propagation directions of the light L1 and the light L2 in the birefringent element 14 intersect with the optical axis AX.
  • the polarization state of at least one of the first light and the second light incident on the birefringent element 14 is, with respect to a virtual plane parallel to the propagation direction of the at least one and the optical axis AX of the birefringent element 14, Parallel linearly polarized light.
  • the polarization state of at least one of the first light and the second light incident on the birefringent element 14 is, with respect to a virtual plane parallel to the propagation direction of the at least one and the optical axis AX of the birefringent element 14, It may be orthogonal linearly polarized light.
  • one of the first light and the second light is linearly polarized light perpendicular to the direction of travel and the XZ plane parallel to the optical axis AX, and the other of the first light and the second light is the direction of travel. and the linearly polarized light parallel to the XZ plane parallel to the optical axis AX.
  • the light L2 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and the light L1 is perpendicular to the optical axis AX of the birefringent element 14. , are linearly polarized light parallel to the plane of incidence 14a.
  • the light L1 is linearly polarized light orthogonal to the traveling direction and the XZ plane parallel to the optical axis AX.
  • the light L2 is linearly polarized light parallel to the traveling direction and the XZ plane parallel to the optical axis AX.
  • the optical axis AX extends in the X-axis direction, and the electric field direction of the light L2 coincides with the X-axis direction.
  • the phase of light emitted from the exit surface 14 b of the birefringent element 14 changes according to the temperature of the birefringent element 14 .
  • the phase of the light emitted from the exit surface 14 b of the birefringent element 14 changes according to the voltage applied to the birefringent element 14 . Therefore, the phases of the light L1 and the light L2 at the output surface 14b of the birefringent element 14 change according to the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14.
  • the refractive indices of lights having different frequencies are different from each other. Since the frequency of the light L1 and the frequency of the light L2 are different from each other, the phase difference PD between the light L1 and the light L2 changes depending on the transmission of the birefringent element 14 in the direction intersecting the optical axis AX. The change in the phase difference between light L1 and light L2 due to transmission through birefringent element 14 depends on the difference between the frequencies of light L1 and light L2.
  • the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light are different.
  • the light L1 is ordinary light with respect to the birefringent element 14, and the light L2 is extraordinary light with respect to the birefringent element 14.
  • the phase difference between the light L1 and the light L2, which changes due to transmission through the birefringent element 14, also changes according to the difference between the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light in the birefringent element 14.
  • the difference between the refractive index of ordinary light and the refractive index of extraordinary light changes according to changes in the temperature of the birefringent element 14 .
  • the difference between the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light changes according to the change in the voltage applied to the birefringent element 14 . Therefore, the phase difference of the light emitted from the exit surface 14b of the birefringent element 14 also changes according to changes in the temperature of the birefringent element 14 and changes in the voltage applied to the birefringent element 14.
  • FIG. In this embodiment, the phase difference between the light L1 and the light L2 transmitted through the birefringent element 14 is Change.
  • the element control section 15 controls the temperature of the birefringent element 14 and/or the voltage applied to the birefringent element 14 to control the first light transmitted through the birefringent element 14. and the second light.
  • the element control section 15 controls the phase difference between the light L1 and the light L2 to a desired value by at least one of controlling the temperature of the birefringent element 14 and controlling the voltage applied to the birefringent element 14 .
  • the element control section 15 can set the phase difference between the light L1 and the light L2 to zero. and the light L2 can be increased.
  • the nonlinear optical element 17 of the light generator 4 is arranged such that the optical axis of the nonlinear optical element 17 is parallel to the first virtual plane or parallel to the second virtual plane.
  • the first virtual plane is, for example, parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the propagation direction of at least one of the first light and the second light within the birefringent element 14 .
  • the second virtual plane is orthogonal to the first virtual plane and parallel to the propagation direction of at least one of the first light and the second light within the birefringent element 14 .
  • the first virtual plane is, for example, parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the propagation directions of the light L1 and the light L2 within the birefringent element 14 .
  • the second virtual plane is orthogonal to the first virtual plane and parallel to the propagation direction of the light L1 and the light L2 within the birefringent element 14 .
  • the first virtual plane is parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and perpendicular to the plane of incidence 14a.
  • the optical axis of the nonlinear optical element 17 of the light generator 4 may be parallel to the first virtual plane and the second virtual plane orthogonal to the entrance plane 14a.
  • the first virtual plane is, for example, the XZ plane or the YZ plane.
  • the second virtual plane is the YZ plane when the first virtual plane is the XZ plane, and is the XZ plane when the first plane is the YZ plane.
  • the optical axis of the nonlinear optical element 17 is, for example, tilted with respect to the plane of incidence 18a.
  • the nonlinear optical element 17 generates a sum frequency by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 17 is made of, for example, an LBO crystal.
  • the LBO crystal consists of LiB 3 O 5 , for example.
  • the nonlinear optical element 17 is not limited to LBO crystals.
  • a crystal similar to that of the nonlinear optical element 12 can be used for the nonlinear optical element 17 and for the nonlinear optical element corresponding to the nonlinear optical element 17 in a modified example described later.
  • the nonlinear optical element 17 generates a sum frequency based on TYPE2 phase matching in response to the incident light L1 and light L2.
  • the nonlinear optical element 17 When phase matching or quasi-phase matching is satisfied, the nonlinear optical element 17 generates light L3 as a sum frequency in response to the incidence of light L1 and light L2 on the incident surface 18a, and the generated light L3 is It is emitted from the emission surface 18b. Although omitted in FIG. 2, the nonlinear optical element 17 transmits part of the incident light L1 and light L2 and emits them from the exit surface 18b together with the light L3.
  • the light L1 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 17, and the light L2 is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17.
  • FIG. The light L3 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 17 .
  • the light L1 is the fundamental wave and the light L2 is the second harmonic. Therefore, light L3 is the third harmonic.
  • the frequency of light L2 is twice the frequency of light L1, and the frequency of light L3 is three times the frequency of light L1.
  • the light L1 is, for example, the fundamental wave of an Nd:YAG laser.
  • Light L2 is, for example, the second harmonic of a Nd:YAG laser.
  • the light L2 is the second harmonic generated by the fundamental wave of the Nd:YAG laser being incident on the nonlinear optical element 12.
  • FIG. For example, the wavelength of light L1 is 1064 nm, the wavelength of light L2 is 532 nm, and the wavelength of light L3 is 355 nm.
  • phase of the light L1 in the nonlinear optical element 17 is “ ⁇ ⁇ 1 "
  • the phase of the light L2 in the nonlinear optical element 17 is “ ⁇ ⁇ 2”
  • the phase of the light L3 in the nonlinear optical element 17 is “ ⁇ ⁇ 3 ”
  • equation (2): ⁇ ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2 + ⁇ ⁇ 1 is satisfied.
  • the wave vector of the light L1 in the nonlinear optical element 17 is “k 1 ”
  • the wave vector of the light L2 is “k 2 ”
  • the wave vector of the light L3 is “k 3 ”
  • *L 0 .
  • the working length “L” is, for example, the length of the nonlinear optical element 17 .
  • *L ⁇ ′. Therefore, when ⁇ ′ 0, the phase matching condition is satisfied and light L3 with relatively high intensity is generated.
  • the element control section 15 controls at least the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 so that " ⁇ '" is reduced in order to satisfy the phase matching condition. control one.
  • the element control section 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so as to satisfy phase matching or quasi-phase matching under the phase matching conditions.
  • the element control unit 15 adjusts the temperature of the birefringent element 14 and the birefringent element so that the phase difference PD between the light L1 and the light L2 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generation unit 4.
  • At least one of the voltages applied to 14 is controlled.
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L1 and the light L2 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generation unit 4. .
  • ⁇ total ⁇ ⁇ T ⁇ T+ ⁇ N + ⁇ AR .
  • ⁇ total is the total phase difference caused by transmission through the temperature-controlled birefringent element 14
  • ⁇ ⁇ T is the rate of change in phase difference due to temperature change of the birefringent element 14 .
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ N is the phase difference caused by the transmission of the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ AR is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 .
  • ⁇ total ⁇ ⁇ E ⁇ V+ ⁇ N + ⁇ AR .
  • ⁇ total is the total phase difference caused by transmission of the birefringent element 14 to which voltage is applied
  • ⁇ ⁇ E is the rate of change in phase difference due to voltage change applied to the birefringent element 14.
  • V is the voltage value applied to the birefringent element 14 . Therefore , for example, when controlling only the voltage applied to the birefringent element 14, the element control unit 15 controls the birefringent element 14 may be derived.
  • the sum of the phase differences caused by transmission through the birefringent element 14 can be derived by combining equations (6) and (8) above.
  • the element control section 15 controls at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 to control the incident surface 18 a of the nonlinear optical element 17 of the light generating section 4 . Adjust the phase difference between the first light and the second light.
  • the element control unit 15 adjusts the phases of the light L1 and the light L2 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generation unit 4 based on at least one of the formulas (7) and (9).
  • the birefringence of the birefringent element 14 is controlled.
  • "in phase” means that the phase difference is 2m ⁇ (rad).
  • "m” is an integer.
  • In phase includes not only a state in which the phase difference is not strictly shifted from 2m ⁇ (rad), but also a state in which an error is included with respect to 2m ⁇ (rad).
  • state including error refers to a state in which the stability of the light source and optical system, etc. are taken into consideration.
  • the element control section 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L1 and the light L2 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generating section 4.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L1 and the light L2 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generating section 4 becomes zero.
  • zero includes not only exact zero but also a range of error.
  • the "range of error" for the phase difference may be a value that takes into consideration the stability of the light source and optical system.
  • Controlling the refractive index so that the phase difference is zero includes, for example, controlling the phase difference to be close to zero.
  • the refractive index of the birefringent element 14 is controlled so that the phase of the light L1 and the phase of the light L2 match on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generator 4.
  • FIG. As used herein, the term “match” means not only a state in which there is no exact deviation, but also a state in which an error is included.
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L3 is reduced.
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L3 is lower than the intensity of the light L3 when the light L1 and the light L2 are in phase. good too.
  • "out of phase” refers to a state in which the phases are not matched.
  • the element control unit 15 determines that the phase difference between the light L1 and the light L2 at the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generation unit 4 is n ⁇ ( rad). "n" is an odd number. In this case, the phase difference may not only be in a state where it is not strictly shifted from n ⁇ (rad), but may also be in a state including an error with respect to n ⁇ (rad).
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L3 is maximized or minimized.
  • the intensity of the light L3 may be detected by a photodetector (not shown).
  • the element controller 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 based on the detection result of the photodetector so that the intensity of the light L3 is maximized or minimized.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1A.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • This modification differs from the above-described embodiment in that it generates a difference frequency instead of a sum frequency. Differences from the above-described embodiment will be described below.
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17A instead of the nonlinear optical element 17.
  • Light L 4 and light L 5 are incident on the incident surface 14 a of the birefringent element 14 .
  • the light L4 has the same configuration as the light L1 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17A.
  • the light L5 has the same configuration as the light L2 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17A. In this modified example, the light L4 and the light L5 have different frequencies.
  • the nonlinear optical element 17A of the light generator 4 is arranged such that the optical axis of the nonlinear optical element 17A is parallel to the first virtual plane or parallel to the second virtual plane.
  • the first virtual plane is parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the propagation directions of the lights L1 and L2.
  • the second virtual plane is orthogonal to the first virtual plane and parallel to the propagation directions of the lights L1 and L2. For example, in the configuration shown in FIG.
  • the optical axis of the nonlinear optical element 17A of the light generator 4 is parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and orthogonal to the incident surface 14a. and parallel.
  • the optical axis of the nonlinear optical element 17A of the light generator 4 may be parallel to the first virtual surface and the second virtual surface perpendicular to the incident surface 14a.
  • the nonlinear optical element 17A generates a difference frequency by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 17A is made of KTP crystal, for example. KTP crystals consist, for example, of KTiOPO4 .
  • the nonlinear optical element 17A generates a difference frequency based on TYPE2 phase matching.
  • phase matching or quasi-phase matching is satisfied, the nonlinear optical element 17A generates light L6 as a difference frequency in response to the incidence of light L4 and light L5 on the incident surface 18a, and the generated light L6 is It is emitted from the emission surface 18b. Although omitted in FIG.
  • the nonlinear optical element 17A transmits part of the incident light L4 and light L5 and emits them from the exit surface 18b together with the light L6.
  • Light L6 has a frequency different from at least one of light L4 and light L5.
  • the light L4 corresponds to the first light
  • the light L5 corresponds to the second light
  • the light L6 corresponds to the third light.
  • the light L4 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a.
  • the light L5 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a.
  • the light L4 is, for example, a second harmonic wave generated by the fundamental wave of an Nd:YAG laser being incident on the nonlinear optical element 12.
  • the light L5 is, for example, laser light obtained separately from a semiconductor laser.
  • the wavelength of light L4 is 532 nm
  • the wavelength of light L5 is 810 nm
  • the wavelength of light L6 is 1550 nm.
  • the light L6 may be a so-called terahertz wave. In this case, the light L4 and the light L5 are appropriately set.
  • the intensity of light L6 is ensured.
  • *L 0.
  • the working length "L" is, for example, the length of the nonlinear optical element 17A.
  • the element control section 15 adjusts the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 so that " ⁇ '" is reduced in order to satisfy the phase matching condition.
  • Control at least one.
  • the element control section 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so as to satisfy phase matching or quasi-phase matching under the phase matching conditions.
  • the element control unit 15 adjusts the temperature of the birefringent element 14 and the birefringent element so that the phase difference PD between the light L4 and the light L5 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17A of the light generation unit 4.
  • At least one of the voltages applied to 14 is controlled.
  • the element control section 15 controls the birefringence of the birefringence element 14 so that the phases of the light L4 and the light L5 match on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17A of the light generating section 4.
  • the phase difference between the light L4 and the light L5 caused by transmission through the temperature-controlled or voltage-applied birefringent element 14 satisfies the equations (6) and (8), respectively.
  • the element control unit 15 adjusts the phases of the light L4 and the light L5 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17A of the light generation unit 4 based on at least one of the formulas (7) and (9).
  • the birefringence of the birefringent element 14 is controlled as follows.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L4 and the light L5 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17A of the light generating section 4.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L4 and the light L5 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17A of the light generating section 4 becomes zero.
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L6 is reduced.
  • the element control unit 15 for example, based on at least one of formula (7) and formula (9), the phase of the light L4 and the light L5 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17A of the light generation unit 4 is The birefringence of the birefringent element 14 is controlled to be offset.
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L6 is maximized or minimized.
  • the intensity of the light L6 may be detected by a photodetector (not shown).
  • the element controller 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 based on the detection result of the photodetector so that the intensity of the light L6 is maximized or minimized.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1B.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • This modification differs from the above embodiment in that optical parametric amplification is performed instead of sum frequency generation. Differences from the above-described embodiment will be described below.
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17B instead of the nonlinear optical element 17.
  • the incident surface 14a of the birefringent element 14 receives the light L7 and the light L8.
  • the light L7 has the same configuration as the light L1 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17B.
  • the light L8 has the same configuration as the light L2 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17B.
  • the light L7 and the light L8 have different frequencies.
  • the nonlinear optical element 17B of the light generator 4 is arranged such that the optical axis of the nonlinear optical element 17B is parallel to the first virtual plane or parallel to the second virtual plane.
  • the first virtual plane is parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the propagation directions of the lights L7 and L8.
  • the second virtual plane is orthogonal to the first virtual plane and parallel to the propagation directions of the lights L7 and L8.
  • the first virtual plane is parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and orthogonal to the plane of incidence 14a.
  • the optical axis of the nonlinear optical element 17B of the light generator 4 may be parallel to the first virtual plane and the second virtual plane perpendicular to the incident plane 14a.
  • the nonlinear optical element 17B generates optical parametric amplification by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 17B is made of KTP crystal, for example.
  • Optical parametric amplification occurs in the nonlinear optical element 17B based on the phase matching of TYPE1.
  • Light L7 is pump light and light L8 is signal light.
  • the light L8 has an intensity weaker than the intensity of the light L7, which is the pump light.
  • light L8 and light L9 correspond to light to be amplified.
  • “Pump light” is also referred to as "excitation light”.
  • the nonlinear optical element 17B outputs light with the intensity of the light L8 adjusted according to the incidence of the light L7 and the light L8 on the incident surface 18a.
  • the nonlinear optical element 17B amplifies the intensity of the light L8 according to the incidence of the light L7 and the light L8 on the incident surface 18a, and emits the light as idler light.
  • the nonlinear optical element 17B generates light having the same frequency as the light L8 based on the incident light L7 and light L8, and combines the generated light with the light L8 incident on the nonlinear optical element 17B. and combine. As a result, amplified light is generated in which the intensity of the light L8 is amplified.
  • the nonlinear optical element 17B emits the light L8 whose intensity is amplified and the generated light L9 from the emission surface 18b.
  • the nonlinear optical element 17B transmits part of the incident light L7 and emits it from the exit surface 18b together with the lights L8 and L9. If the light L9 is incident on the nonlinear optical element 17B instead of the light L8, the intensity of the light L9 is amplified.
  • Light L9 has, for example, a different frequency than light L7 and light L8.
  • the light L7 incident on the nonlinear optical element 17B corresponds to the first light
  • the light L8 incident on the nonlinear optical element 17B corresponds to the second light
  • the light L8 emitted from the nonlinear optical element 17B or the light L9 corresponds to the third light.
  • the light L9 corresponds to the difference frequency generated in the nonlinear optical element 17B based on the light L7 and the light L8.
  • the light L7 and the light L8 incident on the nonlinear optical element 17B correspond to the light L4 and the light L5 of the optical device 1A, respectively.
  • the light L9 from the optical device 1B corresponds to the light L6 from the optical device 1A.
  • the light L7 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and ordinary light to the nonlinear optical element 17B.
  • the light L8 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17B.
  • the light L9 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17.
  • the frequency of light L7 is the sum of the frequency of light L8 and the frequency of light L9. In other words, part of the energy of the light L7, which is the excitation light, is separated into energy for amplifying the intensity of the light L8 and energy for generating the light L9.
  • the light L7 is, for example, the fundamental wave of an Nd:YAG laser.
  • the light L8 is, for example, laser light obtained separately from the outside by an optical parametric oscillation or a semiconductor laser.
  • the wavelength of light L7 is 1064 nm
  • the wavelength of light L8 is 1570 nm
  • the wavelength of light L9 is 3300 nm.
  • the wavelengths of the lights L7, L8 and L9 are not limited to these.
  • *L 0 Fulfill.
  • the working length "L" is, for example, the length of the nonlinear optical element 17B.
  • the element control section 15 adjusts the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 so that " ⁇ '" is reduced in order to satisfy the phase matching condition. Control at least one.
  • the element control section 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so as to satisfy phase matching or quasi-phase matching under the phase matching conditions.
  • the element control unit 15 adjusts the temperature of the birefringent element 14 and the birefringent element so that the phase difference PD between the light L7 and the light L8 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17B of the light generation unit 4. At least one of the voltages applied to 14 is controlled.
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L7 and the light L8 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17B of the light generation unit 4. .
  • the phase difference between light L7 and light L8 caused by transmission through the temperature-tuned or energized birefringent element 14 satisfies equations (6) and (8), respectively.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phases of the light L7 and the light L8 match on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17B of the light generating section 4.
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 based on at least one of formulas (7) and (9) so that the phases of the light L7 and the light L8 match.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L7 and the light L8 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17B of the light generating section 4 is reduced.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L7 and the light L8 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17B of the light generating section 4 becomes zero.
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L8 and the light L9 is reduced.
  • the element control unit 15 for example, based on at least one of formula (7) and formula (9), the phase of the light L7 and the light L8 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17B of the light generation unit 4 is The birefringence of the birefringent element 14 is controlled to be offset.
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of at least one of the light L8 and the light L9 emitted from the nonlinear optical element 17B is maximized or minimized.
  • the intensity of at least one of the light L8 and the light L9 may be detected by a detector (not shown).
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1C.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • This modification differs from the above-described embodiment in that the birefringent element 14 adjusts the phase relationship between the light generated by the nonlinear optical element 12C and the light generated by the nonlinear optical element 17C. Differences from the above-described embodiment will be described below.
  • the light emitting section 2 includes a nonlinear optical element 12C instead of the nonlinear optical element 12.
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17C instead of the nonlinear optical element 17.
  • FIG. FIG. 5 also shows the nonlinear optical element 12C of the light exit section 2 that allows light to enter the birefringent element 14.
  • the nonlinear optical element 12C generates light L11 based on the light L10 emitted from the light source 11, and emits the light L10 transmitted through the nonlinear optical element 12C together with the light L11.
  • the nonlinear optical element 12C generates light L11 by a nonlinear optical phenomenon in response to incidence of light L10.
  • the nonlinear optical element 12C is made of LBO crystal, for example.
  • the nonlinear optical element 12C for example, generates a second harmonic based on the phase matching of TYPE1 in response to the incidence of the light L10.
  • the light L10 and the light L11 have different frequencies.
  • Light L10 incident on the nonlinear optical element 12C and light L11 emitted from the nonlinear optical element 12C satisfy phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 12 and the nonlinear optical element 12C cause similar nonlinear optical phenomena.
  • the lights L10 and L11 have different polarization states.
  • the light L10 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 12C.
  • the light L11 is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 12C.
  • the nonlinear optical element 12C generates a second harmonic as the light L11 based on the light L10.
  • the light L10 is, for example, the fundamental wave of an Nd:YAG laser.
  • the wavelength of light L10 is 1064 nm and the wavelength of light L11 is 532 nm.
  • the action length in the nonlinear optical element 12C is "L”
  • the phase of the light L10 in the nonlinear optical element 12C is " ⁇ 1 "
  • the phase of the light L11 in the nonlinear optical element 12C is " ⁇ 2 ".
  • *L 0 is satisfied.
  • the working length "L” is, for example, the length of the nonlinear optical element 12C.
  • the lights L10 and L11 pass through the birefringent element 14.
  • Light L 10 and light L 11 are incident on the incident surface 14 a of the birefringent element 14 .
  • the light L10 has the same configuration as the light L1 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17C.
  • the light L11 has the same configuration as the light L2 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17C.
  • the nonlinear optical element 17C generates a sum frequency by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 17C is made of LBO crystal, for example.
  • the nonlinear optical element 17C for example, generates a second harmonic based on the phase matching of TYPE1 in response to the incident light L10.
  • the nonlinear optical element 17C When phase matching or quasi-phase matching is satisfied, the nonlinear optical element 17C generates light L12 having the same frequency as the light L11 based on the incident light L10, and the nonlinear optical element 12C
  • the transmitted light L10 is emitted together with the light L12.
  • the nonlinear optical element 17C generates light L12 having the same frequency as the light L11 based on the incident light L10 and light L11, and combines the generated light L12 with the light incident on the nonlinear optical element 17C.
  • Light L11 is combined with light L11 and emitted from the emission surface 18b as light L13.
  • the nonlinear optical element 17C transmits a portion of the incident light L10 and emits it from the emission surface 18b together with the light L13.
  • Light L12 has a different frequency than light L10. In the example shown in FIG. 5, the light L10 corresponds to the first light, the light L11 corresponds to the second light, and the light L12 corresponds to the third light.
  • the light L10 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and ordinary light to the nonlinear optical element 17C.
  • the light L11 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17C.
  • the light L12 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17C.
  • light L12 is the second harmonic.
  • the nonlinear optical element 17C generates a second harmonic as light L12 based on the incident light L10.
  • the wavelength of the light L12 is 532 nm.
  • *L 0.
  • the working length "L" is, for example, the length of the nonlinear optical element 17C.
  • the element control unit 15 in this modification controls the birefringent element 14 so that the light generated by the plurality of nonlinear optical elements 12C and the light generated by the nonlinear optical element 17C are in phase. At least one of the temperature of the element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is controlled. As a result, the phases of the light L10 and the light L11 are matched on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17C of the light generator 4.
  • the element control unit 15 controls at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L11 and the light L12 in the nonlinear optical element 17C is reduced. to control. For example, this reduces the phase difference PD between the light L10 and the light L11 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17C of the light generator 4, for example.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L11 and the light L12 in the nonlinear optical element 17C becomes zero.
  • ⁇ N_L11 is the phase change that occurs when the light L11 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L11 is the phase change rate of the light L11 due to the temperature change of the birefringent element 14 .
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L11 is the phase change that occurs when the light L11 propagates in the air
  • ⁇ AR — L11 is the light L11 incident on the birefringent element 14 . This is a phase change that occurs when the light passes through the coating film on the surface 14a, the exit surface 14b, and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17C.
  • Equation (35) The phase “ ⁇ L12 ” in the nonlinear optical element 17C of the light L12 generated in the nonlinear optical element 17C corresponds to “ ⁇ ⁇ 2 ” in Equation (35).
  • the phase “ ⁇ L10 ” of the light L10 in the nonlinear optical element 17C corresponds to “ ⁇ ⁇ 1 ” in Equation (35).
  • ⁇ N_L10 is the phase generated when the light L10 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L10 is the phase change rate due to the temperature change of the birefringent element 14 with respect to the light L10
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L10 is the phase generated when the light L10 propagates through the air
  • ⁇ AR — L10 is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 when the light L10 propagates. and a phase generated when the light passes through the coating film on the exit surface 14b and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17C.
  • the phase difference between the light L11 and the light L12 caused by adjusting the temperature of the birefringent element depends on the phase difference between the light L11 and the light L10 caused by transmission through the temperature-controlled birefringent element 14. ing.
  • ⁇ total is the total phase difference caused by transmission through the temperature-controlled birefringent element 14
  • ⁇ ⁇ T is the rate of change in phase difference due to temperature change of the birefringent element 14
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ N is the phase difference caused by transmission through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ AIR is the phase difference caused by propagation in air.
  • ⁇ total ⁇ ⁇ E ⁇ V+ ⁇ N + ⁇ AIR + ⁇ AR .
  • ⁇ total is the total phase difference caused by transmission of the birefringent element 14 to which voltage is applied
  • ⁇ ⁇ E is the rate of change in phase difference due to voltage change applied to the birefringent element 14.
  • V is the voltage value applied to the birefringent element 14 .
  • a voltage applied to the refractive element 14 may be derived.
  • the sum of the phase differences caused by transmission through the birefringent element 14 can be derived by combining equations (43) and (45) above.
  • the element control unit 15 adjusts the birefringence element 14 so that the phases of the light L11 and the light L12 match in the nonlinear optical element 17C based on at least one of the formulas (44) and (46). Control birefringence. As a result, a relatively high intensity is ensured for the light L13 obtained by combining the light L11 and the light L12.
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L13 is reduced.
  • the element control unit 15 controls the birefringent element 14 so that the light L11 and the light L12 are out of phase in the nonlinear optical element 17C, based on at least one of the formulas (44) and (46), for example. to control the birefringence of
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L13, which is the multiplexed light L11 and the light L12, is maximized or minimized.
  • the intensity of the light L13 may be detected by a photodetector (not shown).
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1D.
  • This variation is generally similar or the same as the variation shown in FIG.
  • This modification differs from the configuration shown in FIG. 5 in that the nonlinear optical elements 12D and 17D generate a sum frequency based on the phase matching of TYPE2. Differences from the configuration shown in FIG. 5 will be described below.
  • the light emitting section 2 includes a nonlinear optical element 12D instead of the nonlinear optical element 12C.
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17D instead of the nonlinear optical element 17C.
  • the nonlinear optical element 12D generates light L16 based on the lights L14 and L15 emitted from the light source 11, and emits the lights L14 and L15 that pass through the nonlinear optical element 12D together with the light L16.
  • the nonlinear optical element 12D generates light L16 by a nonlinear optical phenomenon in response to incidence of the lights L14 and L15 on the incident surface 19a.
  • the nonlinear optical element 12D generates a sum frequency by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 12D is made of LBO crystal, for example.
  • the nonlinear optical element 12D generates the sum frequency as the light L16 based on the phase matching of TYPE2.
  • the light L14 and the light L15 have different frequencies.
  • Light L14 and light L15 incident on the nonlinear optical element 12D and light L16 emitted from the nonlinear optical element 12D satisfy phase matching or quasi-phase matching.
  • the lights L14 and L15 have different polarization states.
  • the light L16 has a polarization state different from that of the light L14 or the light L15.
  • the light L14 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 12D
  • the light L15 is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 12D.
  • the light L16 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 12D.
  • Lights L14, L15, and L16 have different frequencies.
  • the angular frequency of the light L14 is " ⁇ 1 "
  • the angular frequency of the light L15 is " ⁇ 2 "
  • the angular frequency of the light L16 is " ⁇ 3 "
  • Equation (51): ⁇ 3 ⁇ 2 + ⁇ 1 is satisfied.
  • the frequency of light L16 is the sum of the frequency of light L14 and the frequency of light L15.
  • the light L14 is the fundamental wave
  • the light L15 is the second harmonic
  • the light L16 is the third harmonic.
  • Light L15 has twice the frequency of light L14
  • light L16 has three times the frequency of light L14.
  • Light L14 is, for example, the fundamental wave of an Nd:YAG laser.
  • Light L15 is, for example, the second harmonic of a Nd:YAG laser.
  • the wavelength of light L14 is 1064 nm
  • the wavelength of light L15 is 532 nm
  • the wavelength of light L16 is 355 nm.
  • the working length in the nonlinear optical element 12D is "L”
  • the phase of the light L14 in the nonlinear optical element 12D is “ ⁇ 1”
  • the phase of the light L15 in the nonlinear optical element 12D is " ⁇ 2 ".
  • *L 0 is satisfied.
  • the working length "L” is, for example, the length of the nonlinear optical element 12D.
  • the lights L14, L15, and L16 pass through the birefringent element 14.
  • Light L 14 , light L 15 and light L 16 are incident on the incident surface 14 a of the birefringent element 14 .
  • the phase adjuster 3 adjusts phases of at least two of the light L14, the light L15, and the light L16 that have entered the birefringent element 14 .
  • the light L14 has the same configuration as the light L1 described above, except for the frequency and configuration for the nonlinear optical element 17D.
  • the light L15 has the same configuration as the light L2 described above, except for the frequency and configuration for the nonlinear optical element 17D.
  • the birefringent element 14 is, for example, a sapphire crystal.
  • the nonlinear optical element 17D is arranged so that the lights L14, L15, and L16 emitted from the birefringent element 14 are incident thereon. Therefore, the lights L14, L15 and L16 emitted from the birefringent element 14 enter the nonlinear optical element 17D.
  • the nonlinear optical element 17D generates a sum frequency by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 17D is made of LBO crystal, for example.
  • the nonlinear optical element 17D generates a sum frequency based on phase matching of TYPE2, for example, in response to the incidence of the light L14 and the light L15 on the incident surface 18a.
  • the nonlinear optical element 17D generates light L17 having the same frequency as the light L16 based on the incident light L14 and light L15, and combines the generated light L17 with the light incident on the nonlinear optical element 17D.
  • Light L16 is combined with light L16 and emitted from the emission surface 18b as light L18.
  • the nonlinear optical element 17D transmits part of the incident light beams L14 and L15, and emits them together with the light beam L18 from the exit surface 18b.
  • Light L18 has a different frequency than light L14 and light L15.
  • the light L14 corresponds to the first light
  • the light L15 corresponds to the second light
  • the light L17 corresponds to the third light
  • the light L16 corresponds to the fourth light.
  • the light L14 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and ordinary light to the nonlinear optical element 17D.
  • the light L15 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17D.
  • the light L16 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and is ordinary light to the nonlinear optical element 17D.
  • the light L17 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and is ordinary light to the nonlinear optical element 17D.
  • the angular frequency of the light L14 is " ⁇ 1 "
  • the angular frequency of the light L15 is “ ⁇ 2 "
  • the angular frequency of the light L17 is " ⁇ 3 "
  • Equation (54): ⁇ 3 ⁇ 2 + ⁇ 1 is satisfied. This corresponds to the law of conservation of energy.
  • the frequency of light L17 is the sum of the frequency of light L14 and the frequency of light L15.
  • Light L14 is the fundamental wave
  • light L15 is the second harmonic of the fundamental wave. Therefore, light L17 is the third harmonic of the fundamental wave.
  • the nonlinear optical element 17D generates a sum frequency as light L17 based on the incident light L14 and light L15. For example, the wavelength of light L17 is 355 nm.
  • the phase of the light L14 in the nonlinear optical element 17D is " ⁇ 1 "
  • the phase of the light L15 in the nonlinear optical element 17D is “ ⁇ 2 "
  • the phase of the light L17 in the nonlinear optical element 17D is " ⁇ 3" .
  • ⁇ ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2 + ⁇ ⁇ 1 .
  • the wave vector of the light L14 in the nonlinear optical element 17D is "k 1 "
  • the wave vector of the light L15 in the nonlinear optical element 17D is "k 2 "
  • generated in the nonlinear optical element 17D in the nonlinear optical element 17D The wave vector of the emitted light L17 is " k3 ".
  • *L 0 Fulfill.
  • the working length "L" is, for example, the length of the nonlinear optical element 17D.
  • the element control unit 15 in this modification controls the birefringent element 14 so that the light generated by the plurality of nonlinear optical elements 12D and the light generated by the nonlinear optical element 17D are in phase. At least one of the temperature of the element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is controlled. As a result, the phases of the light L14, the light L15, and the light L16 are matched on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17D of the light generator 4.
  • the element control unit 15 adjusts at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L16 and the light L17 in the nonlinear optical element 17D is reduced. Control. For example, this reduces the phase difference PD between the light L14 and the light L15 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17D of the light generator 4, for example.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L16 and the light L17 in the nonlinear optical element 17D becomes zero.
  • ⁇ L16 ⁇ N_L16 + ⁇ ⁇ T_L16 ⁇ T+ ⁇ AIR_L16 + ⁇ AR_L16 .
  • ⁇ N_L16 is the phase generated when the light L16 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L16 is the phase change rate of the light L16 due to the temperature change of the birefringent element 14
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L16 is the phase generated when the light L16 propagates in the air
  • ⁇ AR — L16 is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 when the light L16 propagates. and a phase generated when the light passes through the coating film on the exit surface 14b and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17D.
  • the phase “ ⁇ L17 ” in the nonlinear optical element 17D of the light L17 generated in the nonlinear optical element 17D corresponds to “ ⁇ ⁇ 3 ” in Equation (55).
  • the phase “ ⁇ L15 ” of the light L15 in the nonlinear optical element 17D corresponds to “ ⁇ ⁇ 2 ” in Equation (55).
  • ⁇ N_L15 is the phase generated when the light L15 passes through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L15 is the phase change rate of the light L15 due to the temperature change of the birefringent element 14
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L15 is the phase generated when the light L15 propagates through the air
  • ⁇ AR — L15 is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 when the light L15 propagates. and a phase generated when the light passes through the coating film on the exit surface 14b and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17D.
  • ⁇ N_L14 is the phase generated when the light L14 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L14 is the phase change rate of the light L14 due to the temperature change of the birefringent element 14
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L14 is the phase that occurs when the light L14 propagates through the air
  • ⁇ AR — L14 is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 when the light L14 propagates. and a phase generated when the light passes through the coating film on the exit surface 14b and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17D.
  • the phase difference between light L16 and light L17 caused by transmission through the temperature-tuned or energized birefringent element 14 satisfies Equation (43) or Equation (45), respectively.
  • the element control unit 15 adjusts the birefringence element 14 so that the phases of the light L16 and the light L17 match in the nonlinear optical element 17D based on at least one of the formulas (44) and (46). Control birefringence. As a result, a relatively high intensity of the light L18 obtained by combining the light L16 and the light L17 is ensured.
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L18 is reduced.
  • the element control unit 15 controls the birefringent element 14 so that the light L16 and the light L17 are out of phase in the nonlinear optical element 17D, for example, based on at least one of the formulas (44) and (46). to control the birefringence of
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L18 obtained by combining the light L16 and the light L17 is maximized or minimized.
  • the intensity of the light L18 may be detected by a photodetector (not shown).
  • the optical device 1D may generate a difference frequency based on TYPE 2 phase matching in the nonlinear optical elements 12D and 17D.
  • the frequency of light L17 and the frequency of light L16 are the difference between the frequency of light L14 and the frequency of light L15.
  • the energy conservation law and phase matching conditions for the nonlinear optical phenomena occurring in the nonlinear optical elements 12D and 17D in this case are the same as the energy conservation law and phase matching conditions for the lights L4, L5, and L6 of the optical device 1A.
  • the nonlinear optical element 12D has, for example, the same structure as the nonlinear optical element 17A.
  • the nonlinear optical element 17D has, for example, the same structure as the nonlinear optical element 17A.
  • the nonlinear optical element 12D generates the difference frequency based on the phase matching of TYPE2 in response to the incidence of the light L14 and the light L15, for example.
  • the light L14 corresponds to the light L4
  • the light L15 corresponds to the light L5
  • the light L16 corresponds to the light L6.
  • the nonlinear optical element 17D generates, for example, the difference frequency as light L17 based on the phase matching of TYPE 2 in response to the incidence of the light L14 and the light L15, and the generated light L17 and the light incident on the nonlinear optical element 17D
  • Light L16 is combined with light L16 and emitted from the emission surface 18b as light L18.
  • the light L14 corresponds to the light L4
  • the light L15 corresponds to the light L5
  • the light L17 corresponds to the light L6.
  • the optical device 1D may generate a sum frequency or a difference frequency based on phase matching of TYPE 1 in the nonlinear optical elements 12D and 17D.
  • the light L14 and the light L15 have the same polarization state.
  • Light L16 has a different polarization state than light L14 or light L15.
  • Light L17 has a different polarization state than light L14 or light L15.
  • the lights L14 and L15 are ordinary lights with respect to the nonlinear optical element 12D, and the light L16 is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 12D.
  • the lights L14 and L15 are ordinary lights with respect to the nonlinear optical element 17D
  • the light L17 is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17D.
  • the light L14 corresponds to the first light
  • the light L15 corresponds to the fourth light
  • the light L16 corresponds to the second light
  • the light L17 corresponds to the third light.
  • the frequencies of the light L16 and the light L17 are the sum of the frequencies of the light L14 and L15. is.
  • the optical device 1D when the optical device 1D generates a difference frequency based on the phase matching of TYPE1 in the nonlinear optical elements 12D and 17D, the frequencies of the light L16 and the light L17 are the difference between the frequencies of the light L14 and the light L15. is.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1E.
  • This variation is generally similar or the same as the variation shown in FIG.
  • This modification differs from the modification shown in FIG. 5 in that nonlinear optical elements 12E and 17E using TYPE 2 phase matching are used instead of the nonlinear optical elements 12C and 17C. Differences from the modification shown in FIG. 5 will be described below.
  • the light emitting section 2 includes a nonlinear optical element 12E instead of the nonlinear optical element 12C.
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17E instead of the nonlinear optical element 17C.
  • the nonlinear optical element 12E generates light L20 based on the light L19 emitted from the light source 11, and emits the light L19 transmitted through the nonlinear optical element 12E together with the light L20.
  • the nonlinear optical element 12E generates the light L20 according to the incidence of the light L19 by a nonlinear optical phenomenon.
  • the nonlinear optical element 12E is made of LBO crystal, for example.
  • the nonlinear optical element 12E for example, generates a second harmonic based on the phase matching of TYPE2 in response to the incidence of the light L19.
  • the light L19 and the light L20 have different frequencies.
  • Light L19 incident on the nonlinear optical element 12E and light L20 emitted from the nonlinear optical element 12E satisfy phase matching or quasi-phase matching.
  • the lights L19 and L20 have different polarization states.
  • the light L19 includes a polarization component L21 parallel to the X-axis direction and a polarization component L22 parallel to the Y-axis direction.
  • the light L19 has, for example, linearly polarized light parallel to the XY plane and inclined 45 degrees with respect to the X-axis direction.
  • the light L20 is linearly polarized light parallel to the Y-axis direction.
  • the nonlinear optical element 12E emits the polarized component L21 and the polarized component L22 of the light L19 together with the light L20.
  • the polarization component L21 and the polarization component L22 are also referred to as light L22 and light L23.
  • the polarization component L21 of the light L19 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 12E
  • the polarization component L22 of the light L19 is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 12E.
  • the light L20 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 12E.
  • the light L19 is the fundamental wave and the light L20 is the second harmonic.
  • the light L20 has twice the frequency of the light L19.
  • the nonlinear optical element 12E generates the second harmonic as the light L20 based on the polarization components L21 and L22 of the light L19.
  • the light L19 is, for example, the fundamental wave of an NdYAG laser.
  • the wavelength of light L19 is 1064 nm and the wavelength of light L20 is 532 nm.
  • the working length of the nonlinear optical element 12E is "L"
  • the phase of the light L19 emitted from the nonlinear optical element 12E is " ⁇ 1”
  • the phase of the light L20 emitted from the nonlinear optical element 12E is " ⁇ ⁇ 2 ′′
  • *L 0 is satisfied.
  • the working length "L” is, for example, the length of the nonlinear optical element 12E.
  • the light L19 passes through the birefringent element 14.
  • Polarized components L21 and L22 of the light L19 and the light L20 are incident on the incident surface 14a of the birefringent element 14 .
  • the phase adjuster 3 adjusts the phases of at least two of the polarized component L21, the polarized component L22, and the light L20 incident on the birefringent element .
  • the polarization component L21 has the same configuration as the light L1 described above, except for the frequency and configuration for the nonlinear optical element 17E.
  • the polarization component L22 has the same configuration as the light L2 described above, except for the frequency and configuration for the nonlinear optical element 17E.
  • the nonlinear optical element 17E is arranged so that the polarization components L21 and L22 emitted from the birefringent element 14 and the light L20 are incident thereon. Therefore, the lights L19 and L20 emitted from the birefringent element 14 enter the nonlinear optical element 17E.
  • the nonlinear optical element 17E generates a nonlinear optical phenomenon similar to that of the nonlinear optical element 12E.
  • the nonlinear optical element 17E generates a sum frequency by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 17E is made of LBO crystal, for example.
  • the nonlinear optical element 17E generates the second harmonic wave as light L23 based on the phase matching of TYPE2 in response to the incidence of the polarized components L21 and L22 of the light L19 on the incident surface 18a.
  • the nonlinear optical element 17E generates light L23 having the same frequency as the light L20 based on the incident polarization component L21 and polarization component L22.
  • the nonlinear optical element 17E multiplexes the generated light L23 and the light L20 incident on the nonlinear optical element 17E, and outputs the combined light L24 from the emission surface 18b. Although omitted in the drawing, the nonlinear optical element 17E transmits a portion of the incident light L19 and emits it from the emission surface 18b together with the light L24.
  • the light L24 has a different frequency than the polarization component L21 and the polarization component L22.
  • the polarization component L21 corresponds to the first light
  • the polarization component L22 corresponds to the second light
  • the light L23 corresponds to the third light
  • the light L20 corresponds to the fourth light. do.
  • the polarization component L21 of the light L19 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 17E.
  • the polarization component L22 of the light L19 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17E.
  • the light L23 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and is ordinary light to the nonlinear optical element 17E.
  • Equation (75): ⁇ ⁇ 2 ⁇ ⁇ 1 + ⁇ ⁇ 1 is satisfied.
  • the wavenumber vector of the polarization component L21 and the polarization component L22 of the light L19 is “k 1 ”
  • the wavenumber vector of the light L23 generated in the nonlinear optical element 17E is “k 2 ”
  • *L 0.
  • the working length "L" is, for example, the length of the nonlinear optical element 17E.
  • the element control unit 15 in this modification controls the birefringence so that the light generated by the plurality of nonlinear optical elements 12E and the light generated by the nonlinear optical element 17E have the same phase difference. At least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is controlled. As a result, the polarization component L21, the polarization component L22, and the light L20 are in phase with each other on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17E of the light generator 4.
  • the element control unit 15 adjusts at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 so that the phase of the light L20 and the light L23 in the nonlinear optical element 17E is reduced. Control. For example, this reduces the phase difference PD between the polarization component L21, the polarization component L22, and the light L20 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17E of the light generation unit 4, for example.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L20 and the light L23 in the nonlinear optical element 17E becomes zero.
  • ⁇ L20 ⁇ N_L20 + ⁇ ⁇ T_L20 ⁇ T+ ⁇ AIR_L20 + ⁇ AR_L20 .
  • ⁇ N_L20 is the phase generated when the light L20 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L20 is the phase change rate of the light L20 due to the temperature change of the birefringent element 14
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L20 is the phase generated when the light L20 propagates in the air
  • ⁇ AR — L20 is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 when the light L20 propagates. and a phase generated when the light is transmitted through the coating film on the exit surface 14b and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17E.
  • the phase “ ⁇ L23 ” in the nonlinear optical element 17E of the light L23 generated in the nonlinear optical element 17E corresponds to “ ⁇ ⁇ 2 ” in Equation (75).
  • the phase “ ⁇ L21 ” of the polarization component L21 of the light L19 in the nonlinear optical element 17E corresponds to “ ⁇ ⁇ 1 ” in Equation (75).
  • ⁇ N_L21 is the phase generated when the polarized light component L21 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L21 is the rate of phase change due to the temperature change of the birefringent element 14 with respect to the polarized light component L21.
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L21 is the phase generated when the polarization component L21 propagates through the air
  • ⁇ AR — L21 is the polarization component L21 of the birefringent element 14 14a and 14b and the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17E.
  • ⁇ N_L22 is the phase generated when the polarized light component L22 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L22 is the rate of phase change due to the temperature change of the birefringent element 14 with respect to the polarized light component L22.
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L22 is the phase generated when the polarization component L22 propagates through the air
  • ⁇ AR — L22 is the polarization component L22 of the birefringent element 14 14a and 14b and the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17E.
  • Equation 81) The phase difference between the light L20 and the light L23 caused by transmission through the temperature-tuned or energized birefringent element 14 satisfies equations (43) and (45), respectively.
  • the element control unit 15 adjusts the birefringence element 14 so that the phases of the light L20 and the light L23 match in the nonlinear optical element 17E based on at least one of the formulas (44) and (46). Control birefringence. As a result, a relatively high intensity of the light L24 obtained by combining the light L20 and the light L23 is ensured.
  • the element control section 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L24 is reduced.
  • the element control unit 15 controls the birefringent element 14 so that the light L20 and the light L23 are out of phase in the nonlinear optical element 17E, for example, based on at least one of the formulas (44) and (46). to control the birefringence of
  • the element control unit 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L24 obtained by combining the light L20 and the light L23 is maximized or minimized.
  • the intensity of the light L24 may be detected by a photodetector (not shown).
  • FIG. 8 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1F.
  • This variation is generally similar or the same as the variation shown in FIG.
  • This modification differs from the configuration shown in FIG. 5 in that an optical parametric process is generated in the nonlinear optical elements 12F and 17F. Differences from the configuration shown in the drawings will be described below.
  • the light emitting section 2 includes a nonlinear optical element 12F instead of the nonlinear optical element 12C.
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17F instead of the nonlinear optical element 17C.
  • the nonlinear optical element 12F generates light L26 and L27 based on the light L25 emitted from the light source 11, and emits the light L25 transmitted through the nonlinear optical element 12F together with the light L26 and L27.
  • the nonlinear optical element 12F generates light L26 and light L27 according to the incidence of the light L25 on the incident surface 19a by a nonlinear optical phenomenon.
  • the nonlinear optical element 12F generates an optical parametric process by phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 12F is made of KTP crystal, for example.
  • the light L25, the light L26, and the light 27 have different frequencies, for example.
  • Light L25 incident on the nonlinear optical element 12F and light L26 and light L27 emitted from the nonlinear optical element 12F satisfy phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 12F generates an optical parametric process based on the phase matching of TYPE1 to generate light L26 and light L27.
  • Light L25 is pump light
  • light L26 is signal light
  • light L27 idler light.
  • the light L25 and the light L26 have different polarization states.
  • the light L25 and the light L27 have different polarization states.
  • the light L25 is, for example, linearly polarized light parallel to the Y-axis direction.
  • the light L26 and the light L27 are, for example, linearly polarized light parallel to the X-axis direction.
  • the light L25 is ordinary light with respect to the nonlinear optical element 12F, and the light L26 and light L27 are extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 12F.
  • Light L25, light L26, and light L27 have different frequencies.
  • the frequency of light L25 is the sum of the frequency of light L26 and the frequency of light L27. In other words, part of the energy of the light L25, which is the pump light, is separated into the energy that produces the light L26 and the light L27.
  • Light L25 is, for example, the fundamental wave of an Nd:YAG laser.
  • the wavelength of light L25 is 1064 nm
  • the wavelength of light L26 is 1570 nm
  • the wavelength of light L27 is 3300 nm.
  • the working length in the nonlinear optical element 12F is "L”
  • the phase of the light L25 in the nonlinear optical element 12F is “ ⁇ 1”
  • the phase of the light L26 in the nonlinear optical element 12F is " ⁇ 2 ".
  • *L 0 is satisfied.
  • the working length "L” is, for example, the length of the nonlinear optical element 17F.
  • Light L25, light L26, and light L27 are incident on the incident surface 14a of the birefringent element 14.
  • FIG. The phase adjuster 3 adjusts the phases of at least two of the light L25, the light L26, and the light L27 that have entered the birefringent element .
  • the light L25 has the same configuration as the light L1 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17F.
  • Light L26 and light L27 have the same configuration as light L2 described above, except for the frequency and configuration for the nonlinear optical element 17F.
  • the lights L25, L26, and L27 pass through the birefringent element 14.
  • the nonlinear optical element 17F is arranged so that the lights L25, L26, and L27 emitted from the birefringent element 14 are incident thereon. Therefore, the lights L25, L26 and L27 emitted from the birefringent element 14 enter the nonlinear optical element 17F.
  • the nonlinear optical element 17F generates a nonlinear optical phenomenon similar to that of the nonlinear optical element 12F.
  • the nonlinear optical element 17F generates light L28 and light L29 based on the incident light L25, light L26, and light L27. Light L26 and light L28 have the same polarization state and frequency.
  • Light L27 and light L29 have the same polarization state and frequency.
  • the nonlinear optical element 17F combines the generated light L28 and the light L26 incident on the nonlinear optical element 17F, and emits the combined light L30 from the emission surface 18b.
  • the nonlinear optical element 17F multiplexes the generated light L29 and the light L27 incident on the nonlinear optical element 17F, and emits the light L31 from the emission surface 18b.
  • the nonlinear optical element 17F adjusts the intensity of at least one of the light L26 and the light L27 by combining the light L26 and the light L28 and by combining the light L27 and the light L29.
  • the light L25 incident on the nonlinear optical elements 12F and 17F corresponds to the first light
  • the light L26 generated by the nonlinear optical element 12F corresponds to the second light
  • the nonlinear The light L27 generated by the optical element 12F corresponds to the fourth light
  • the light L28 having the same polarization state and frequency as the light L26 generated in the nonlinear optical element 17F corresponds to the fifth light, and has the same polarization state and frequency as the light L27 generated in the nonlinear optical element 17F.
  • the light L29 possessed corresponds to the sixth light.
  • Light L30 and light L31 emitted from the nonlinear optical element 17F correspond to the third light.
  • the nonlinear optical element 17F generates an optical parametric process through phase matching or quasi-phase matching.
  • the nonlinear optical element 17F is made of KTP crystal, for example.
  • the nonlinear optical element 17F generates light L28 and light L29 by generating an optical parametric process based on phase matching or quasi-phase matching in response to the incidence of the light L25 on the incident surface 18a.
  • Light L25 is pump light
  • lights L26 and L28 are signal lights
  • light L27 and light L29 are idler lights.
  • the light L26 has an intensity weaker than the intensity of the light L25, which is the pump light.
  • the nonlinear optical element 17F emits the incident light L25 together with the light L30 and the light L31 from the emission surface 18b.
  • light L26 or light L27 corresponds to light to be amplified.
  • the light L25 is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the birefringent element 14 and parallel to the plane of incidence 14a, and ordinary light to the nonlinear optical element 17F.
  • the light L26 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17F.
  • the light L27 is linearly polarized light parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the plane of incidence 14a, and is extraordinary light with respect to the nonlinear optical element 17F.
  • Equation (94): ⁇ 1 ⁇ 2 + ⁇ 3 is satisfied.
  • the frequency of light L25 is the sum of the frequency of light L28 and the frequency of light L29. In other words, part of the energy of the light L25, which is the pump light, is separated into the energy that produces the light L28 and the light L29.
  • phase in the nonlinear optical element 17F of the light L25 in the nonlinear optical element 17F is " ⁇ 1 "
  • the phase in the nonlinear optical element 17F of the light L28 in the nonlinear optical element 17F is " ⁇ 2 "
  • the wave vector of the light L25 in the nonlinear optical element 17F is " k1 "
  • the wave vector of the light L28 in the nonlinear optical element 17F is “ k2”
  • *L 0 Fulfill.
  • the working length "L” is, for example, the length of the nonlinear optical element 17F.
  • the element control unit 15 in this modification causes the light L26 generated by the plurality of nonlinear optical elements 12F and the light L28 generated by the nonlinear optical element 17F in the birefringent element 14. At least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is controlled so that the phase of the birefringent element 14 is matched.
  • the element control section 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L26 and the light L28 in the nonlinear optical element 17F is reduced.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L26 and the light L28 in the nonlinear optical element 17F becomes zero.
  • the element control unit 15 in the present modification causes the light L27 generated by the plurality of nonlinear optical elements 12F and the light L29 generated by the nonlinear optical element 17F in the birefringent element 14 to At least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is controlled so that the phase of the birefringent element 14 is matched.
  • the element control section 15 controls the birefringence of the birefringent element 14 so that the phase difference between the light L27 and the light L29 in the nonlinear optical element 17F is reduced. That is, the element control unit 15 reduces at least one of the phase difference between the light L26 and the light L28 in the nonlinear optical element 17F and the phase difference between the light L27 and the light L29 in the nonlinear optical element 17F. to control.
  • the element control unit 15 adjusts the phases of the light L26 and the light L28 and adjusts the phases of the light L27 and the light L29. At least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is controlled so as to match .
  • the element control unit 15 when the element control unit 15 amplifies the intensity of the light L26 emitted from the nonlinear optical element 17F and reduces the intensity of the light L27 emitted from the nonlinear optical element 17F, the phase of the light L26 and the light L28 is changed to In addition, at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is controlled so as to shift the phases of the light L27 and the light L29.
  • ⁇ L26 ⁇ N_L26 + ⁇ ⁇ T_L26 ⁇ T+ ⁇ AIR_L26 + ⁇ AR_L26 .
  • ⁇ N_L26 is the phase generated when the light L26 is transmitted through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L26 is the phase change rate of the light L26 due to the temperature change of the birefringent element 14
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L26 is the phase generated when the light L26 propagates in the air
  • ⁇ AR — L26 is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 when the light L26 propagates. and a phase generated when the light passes through the coating film on the exit surface 14b and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17F.
  • phase “ ⁇ L28 ” in the nonlinear optical element 17F of the light L28 generated in the nonlinear optical element 17F corresponds to “ ⁇ ⁇ 2 ” in Equation (95).
  • the phase “ ⁇ L29 ” in the nonlinear optical element 17F of the light L29 generated in the nonlinear optical element 17F corresponds to “ ⁇ ⁇ 3 ” in Equation (95).
  • ⁇ N_L25 is the phase generated when the light L25 passes through the birefringent element 14 at the reference temperature
  • ⁇ ⁇ T_L25 is the phase change rate of the light L25 due to the temperature change of the birefringent element 14
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature
  • ⁇ AIR — L25 is the phase generated when the light L25 propagates in the air
  • ⁇ AR — L25 is the incident surface 14 a of the birefringent element 14 when the light L25 propagates. and a phase generated when the light passes through the coating film on the exit surface 14b and the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17F.
  • the phase difference between light L27 and light L29 caused by transmission through temperature-tuned or energized birefringent element 14 satisfies equations (43) and (45), respectively.
  • the element control unit 15 amplifies the intensity of the light L26 in the nonlinear optical element 17F and secures the intensity of the light L30 based on at least one of the equations (44) and (46), The birefringence of the birefringent element 14 is controlled so that the light L26 and the light L28 are in phase.
  • the element control unit 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L30 obtained by combining the light L26 and the light L28 is maximized. good.
  • the intensity of the light L30 may be detected by a photodetector (not shown).
  • the element control unit 15 when reducing the intensity of the light L30 emitted from the nonlinear optical element 17F, uses the light L26 and the light L28 based on at least one of the formulas (44) and (46). The birefringence of the birefringent element 14 is controlled so as to be out of phase with . As a further modified example of this modified example, the element control unit 15 may control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L30 obtained by combining the light L26 and the light L28 is minimized. good. Also in this case, the intensity of the light L30 may be detected by a photodetector (not shown).
  • the device control unit 15 when the device control unit 15 amplifies the intensity of the light L27 in the nonlinear optical device 17F and secures the intensity of the light L31, at least one of the equations (43) and (44) is Based on this, the birefringence of the birefringent element 14 is controlled so that the light L27 and the light L29 are in phase.
  • the element control unit 15 when reducing the intensity of the light L31, adjusts the phases of the light L27 and the light L29 based on at least one of the formulas (43) and (44). Control the birefringence of the refractive element 14 .
  • the element control section 15 may also control the birefringence of the birefringent element 14 so that the intensity of the light L31 obtained by combining the light L27 and the light L29 is maximized or minimized. Also in this case, the intensity of the light L31 may be detected by a photodetector (not shown).
  • the element control section 15 may, for example, amplify the intensity of the light L30 emitted from the nonlinear optical element 17F and reduce the intensity of the light L31 emitted from the nonlinear optical element 17F.
  • the element control unit 15 adjusts the phases of the light L26 and the light L28 to match and the phases of the light L27 and the light L29 out of phase, based on at least one of the equations (43) and (44), for example. , controls the birefringence of the birefringent element 14 .
  • the element control section 15 may, for example, amplify the intensity of the light L31 emitted from the nonlinear optical element 17F and reduce the intensity of the light L30 emitted from the nonlinear optical element 17F.
  • the element control unit 15 adjusts the phases of the light L27 and the light L29 and the phases of the light L26 and the light L28 to be out of phase, based on at least one of the formulas (43) and (44), for example. , controls the birefringence of the birefringent element 14 .
  • the nonlinear optical element 12F and the nonlinear optical element 17F may generate an optical parametric process based on TYPE2 phase matching.
  • the light L25 and the light L26 have the same polarization state, and the light L25 and the light L27 have different polarization states.
  • the light L25 and the light L26 may have different polarization states, and the light L25 and the light L27 may have the same polarization state.
  • Light L25 is pump light
  • light L26 is signal light
  • light L27 is idler light.
  • the light L25 incident on the nonlinear optical elements 12F and 17F corresponds to the first light
  • the light L26 generated by the nonlinear optical element 12F corresponds to the fourth light
  • the light L26 generated by the nonlinear optical element 12F corresponds to the fourth light
  • Light L27 corresponds to the second light
  • the light L28 having the same polarization state and frequency as the light L26 generated in the nonlinear optical element 17F corresponds to the fifth light, and has the same polarization state and frequency as the light L27 generated in the nonlinear optical element 17F.
  • the light L29 possessed corresponds to the sixth light.
  • Light L30 and light L31 emitted from the nonlinear optical element 17F correspond to the third light.
  • FIG. 9(a) is a partially enlarged view showing a part of the optical system of the optical device 1G.
  • FIG. 9(b) is a partially enlarged view showing a part of the optical system of the optical device 1H.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • These modifications differ from each other with respect to the arrangement of the pair of nonlinear optical elements. Differences between the above-described embodiment and this modified example will be described below.
  • the optical device 1G corresponds to, for example, the optical devices 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, and 1F.
  • the nonlinear optical element 12G corresponds to the nonlinear optical elements 12, 12C, 12D, 12E and 12F.
  • the nonlinear optical element 17G corresponds to the nonlinear optical elements 17, 17A, 17B, 17C, 17D, 17E and 17F.
  • the optical device 1G is the optical device 1
  • the nonlinear optical element 12G corresponds to the nonlinear optical element 12
  • the nonlinear optical element 17G corresponds to the nonlinear optical element 17.
  • the nonlinear optical element 12G is included in the light emitting section 2, for example.
  • the nonlinear optical element 17G is included in the light generator 4, for example.
  • the optical device 1H differs from the optical device 1G only in the arrangement of the nonlinear optical element 17G.
  • the nonlinear optical element 17G of the optical device 1H is arranged to be opposite to the nonlinear optical element 17G of the optical device 1G in the Z-axis direction.
  • the nonlinear optical element 12G and the nonlinear optical element 17G are made of the same material, for example.
  • the nonlinear optical element 12G emits the light L36 and the light L37 from the exit surface 19b by nonlinear optical phenomenon based on the incidence of the light L35 on the entrance surface 19a.
  • Light L36 and light L37 emitted from the exit surface 19b enter the entrance surface 14a of the birefringent element 14 and exit from the exit surface 14b.
  • Light L36 and light L37 emitted from the exit surface 14b are perpendicularly incident on the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17G.
  • the light L36 and the light L37 are incident perpendicular to the optical axis AX of the birefringent element 14 .
  • the nonlinear optical element 17G emits light L37, light L38, and light L39 from the exit surface 18b by a nonlinear optical phenomenon based on the incidence of the light L36 and the light L37 on the entrance surface 18a.
  • the light L35, the light L36, and the light L38 are ordinary rays with respect to the nonlinear optical elements 12G and 17G.
  • the light L37 and the light L39 are extraordinary light with respect to the nonlinear optical elements 12G and 17G.
  • Walk-off occurs between the light L36 and the light L38 and the light L37 and the light L39 in the nonlinear optical elements 12G and 17G. Walk-off refers to a phenomenon in which only extraordinary light deviates from the desired traveling direction with respect to a crystal.
  • the desired traveling direction corresponds to the Z-axis direction. In this modified example, at least the traveling direction of the light L35 matches the desired traveling direction.
  • the direction D1 of the optical axis of the nonlinear optical element 12G with respect to the incident light and the direction D1 of the optical axis of the nonlinear optical element 17G with respect to the incident light match each other.
  • the direction D1 of the optical axis of the nonlinear optical element 12G with respect to the entrance surface 19a is the same as the direction D1 of the optical axis of the nonlinear optical element 17G with respect to the entrance surface 18a. direction D1.
  • the traveling direction of the light L37 which is the extraordinary light
  • the traveling direction of the light L39 which is extraordinary light
  • the traveling direction of the light L39 is also shifted in the +X-axis direction with respect to the Z-axis due to walk-off.
  • the extraordinary ray separates from the ordinary ray traveling straight in the Z-axis direction at a predetermined angle.
  • the predetermined angle corresponds to the walk-off angle.
  • the walk-off angle depends on and is determined by the frequency of incident light, the material and structure of the nonlinear optical element, and the like.
  • the direction D1 of the optical axis of the nonlinear optical element 12G with respect to the incident light and the direction D2 of the optical axis of the nonlinear optical element 17G with respect to the incident light are opposite to each other.
  • the direction D1 of the optical axis of the nonlinear optical element 12G with respect to the entrance surface 19a differs from the direction D2 of the optical axis of the nonlinear optical element 17G with respect to the entrance surface 18a.
  • the direction of the optical axis of the nonlinear optical element 12G with respect to the XY plane passing through the entrance surface 19a is the same as the direction of the optical axis of the nonlinear optical element 17G with respect to the XY plane passing through the exit surface 18b.
  • the optical axis of the nonlinear optical element 12G and the optical axis of the nonlinear optical element 17G are arranged line-symmetrically to each other when viewed from a direction orthogonal to the traveling direction of the light L37.
  • the traveling direction of the light L37 is shifted in the +X-axis direction with respect to the Z-axis due to walk-off, but in the nonlinear optical element 17G, the walk-off deviates in the ⁇ X-axis direction with respect to the Z-axis. deviate. Therefore, the deviation of the light L37 emitted from the nonlinear optical element 17G with respect to the Z axis is smaller than the deviation of the light L37 emitted from the nonlinear optical element 12G with respect to the Z axis. In other words, the deviation with respect to the traveling direction of the extraordinary light emitted from the nonlinear optical element 12G and the nonlinear optical element 17G is reduced. In other words, the influence of walk-off of extraordinary light emitted from the nonlinear optical element 12G and the nonlinear optical element 17G is reduced.
  • FIG. 10 is a partially enlarged view showing a part of the optical system of the optical device 1I.
  • FIG. 11(a) is a plan view of the birefringent element 14 in the optical device 1.
  • FIG. 11(b) is a plan view of the birefringent element 14I in the optical device 1I.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • the configurations shown in FIGS. 10 and 11(b) differ from the configuration shown in FIG. 9(a) with respect to the arrangement of the optical axes in the birefringent element 14.
  • FIG. Differences from the configuration shown in FIG. 9A will be described below.
  • the optical device 1I includes a birefringent element 14I instead of the birefringent element 14.
  • Light L36 and light L37 emitted from the nonlinear optical element 12G are incident on the incident surface 14a of the birefringent element 14I and emitted from the exit surface 14b.
  • Light L36 and light L37 emitted from the exit surface 14b are, for example, perpendicularly incident on the entrance surface 18a of the nonlinear optical element 17G.
  • the optical axis AX of the birefringent element 14 is parallel to the plane of incidence 14a as shown in FIG. 11(a), whereas the birefringent The optical axis AX of the element 14I is inclined with respect to the incident surface 14a.
  • the optical axis AX of the birefringent element 14 and the optical axis AX of the birefringent element 14I are, for example, orthogonal to the Y-axis direction.
  • light L36 and light L37 are incident orthogonally to the incident surfaces 14a of the birefringent elements 14 and 14I, respectively.
  • Light L36 is ordinary light
  • light L37 is extraordinary light.
  • the birefringent elements 14 and 14I have a refractive index no for ordinary light and a refractive index ne for extraordinary light.
  • the incident directions of the light L36 and the light L37 are perpendicular to the optical axis AX and travel straight in the Z-axis direction when viewed from the Y-axis direction.
  • the incident directions of the light L36 and the light L37 are inclined with respect to the optical axis AX. Therefore, in the birefringent element 14I, the light L36 travels straight in the Z-axis direction when viewed from the Y-axis direction, whereas the light L37 is inclined with respect to the Z-axis direction when viewed from the Y-axis direction. is progressing.
  • the optical axis AX of the birefringent element 14I is tilted with respect to the plane of incidence 14a so as to reduce walk-off occurring in the nonlinear optical element 12G.
  • the optical axis AX of the birefringent element 14I is oriented with respect to the entrance surface 14a such that walk-off occurring in the nonlinear optical element 12G is reduced. is sloping.
  • the optical axis AX of the birefringent element 14I is inclined with respect to the incident surface 14a so as to reduce the deviation between the light L36 and the light L37 emitted from the nonlinear optical element 12G.
  • the light L37 deviates from the traveling direction in the +X-axis direction, but in the birefringent element 14I, the light L37 deviates from the traveling direction in the -X-axis direction.
  • the deviation with respect to the traveling direction of the light L37 emitted from the nonlinear optical element 17G is smaller than the deviation with respect to the traveling direction of the light L37 emitted from the nonlinear optical element 12G.
  • the birefringent element 14I reduces the deviation of the extraordinary light in the nonlinear optical element 12G from the traveling direction.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the optical device 1J.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • This modification differs from the above-described embodiment in that a delay mechanism 48 is provided and the arrangement of the birefringent element 14 is different. Differences between the above-described embodiment and modifications will be described below.
  • the light emitting section 2 includes a light source 11, a polarizing beam splitter (PBS) 41, and a nonlinear optical element 12J.
  • the phase adjustment section 3 includes an element control section 15 , a wavelength plate 42 , birefringent elements 44 , 45 and 46 , a PBS 47 and a delay mechanism 48 .
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17J.
  • the nonlinear optical element 12J corresponds to the nonlinear optical elements 12, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G, 12H and 12I.
  • the nonlinear optical element 17G corresponds to the nonlinear optical elements 17, 17A, 17B, 17C, 17D, 17E, 17F, 17G, 17H and 17I.
  • the nonlinear optical element 12J corresponds to the nonlinear optical element 12
  • the nonlinear optical element 17J corresponds to the nonlinear optical element 17.
  • the light L41 emitted from the light source 11 enters the PBS41.
  • One of the lights split by the PBS 41 is incident on the wavelength plate 42 .
  • the other part of the light split by the PBS 41 is incident on the nonlinear optical element 12J.
  • the light L42 that has passed through the wave plate 42 passes through the birefringent element 44 and enters the delay mechanism 48 .
  • the delay mechanism 48 includes mirrors 51 , 52 and 53 .
  • Light L42 is reflected by mirrors 51, 52, and 53 and enters PBS47.
  • the mirrors 51, 52, 53 are movable to change the optical path length M of the light L42.
  • the mirrors 51, 52, and 53 can adjust the phase of the light L42 incident on the PBS47.
  • Wave plate 42 can adjust the reflectance of light L42 in PBS47. For example, the wave plate 42 is adjusted such that the reflectance of the light L42 at the PBS47 is maximized.
  • the light L43 emitted from the nonlinear optical element 12J passes through the birefringent element 45 and enters the PBS47.
  • the light L42 and the light L43 are multiplexed at the PBS 47 and emitted.
  • Light L42 and light L43 emitted from PBS 47 pass through birefringent element 46 and enter nonlinear optical element 17J.
  • the nonlinear optical element 17J emits light L44 based on the incidence of light L42 and light L43.
  • the element control section 15 controls birefringence in at least one of the birefringent elements 44 , 45 and 46 .
  • the element control section 15 controls at least one of the temperature of at least one of the birefringent elements 44 , 45 and 46 and the voltage applied to at least one of the birefringent elements 44 , 45 and 46 .
  • the optical device 1J may include at least one of the birefringent elements 44, 45, 46.
  • the birefringent elements 44, 45 and 46 have the same configuration as the birefringent element 14 or the birefringent element 14I.
  • FIG. 13(a) is a partially enlarged view showing a part of the optical system in the optical device 1K.
  • FIG. 13(b) is a partially enlarged view showing a part of the optical system in the optical device 1L.
  • FIG. 13(c) is a partially enlarged view showing a part of the optical system in the optical device 1M.
  • the optical device 1K includes a nonlinear optical element 12K instead of the nonlinear optical element 12, as shown in FIG. 13(a).
  • the optical device 1K includes a nonlinear optical element 17K instead of the nonlinear optical element 17.
  • the nonlinear optical element 12K emits light L45 and light L46 based on the incidence of light L45.
  • Light L45 and light L46 emitted from the nonlinear optical element 12K pass through the birefringent element 14 and enter the nonlinear optical element 17K.
  • the nonlinear optical element 17K emits light L47 based on the incidence of light L45 and light L46.
  • the nonlinear optical element 12K includes window members 61 and 62, a housing 63, and a nonlinear optical medium 64.
  • the window members 61 and 62 are transparent to the light L45 and the light L46.
  • the housing 63 is hermetically sealed by window members 61 and 62 .
  • the interior of the housing 63 is filled with a nonlinear optical medium 64 .
  • Nonlinear optical medium 64 is gas, liquid, or solid.
  • the light L45 passes through the window member 61 and enters the nonlinear optical medium 64.
  • the nonlinear optical medium 64 generates a nonlinear optical phenomenon based on the incident light L45, and emits light L45 and L46. Lights L45 and L46 emitted from the nonlinear optical medium 64 pass through the window member 62 and are emitted from the nonlinear optical element 12K.
  • the nonlinear optical element 17K includes window members 66 and 67, a housing 68, and a nonlinear optical medium 69.
  • the window members 66 and 67 are transparent to light L45, light L46, and light L47.
  • the housing 68 is hermetically sealed by window members 66 and 67 .
  • the interior of the housing 68 is filled with a nonlinear optical medium 69 .
  • Nonlinear optical medium 69 is gas, liquid, or solid.
  • Lights L 45 and L 46 pass through window member 66 and enter nonlinear optical medium 69 .
  • the nonlinear optical medium 69 generates a nonlinear optical phenomenon based on the incidence of the lights L45 and L46, and emits the light L47.
  • the light L47 emitted from the nonlinear optical medium 64 is transmitted through the window member 67 and emitted from the nonlinear optical element 17K.
  • the optical device 1L includes a nonlinear optical element 12L instead of the nonlinear optical element 12, as shown in FIG. 13(b).
  • the optical device 1L includes a nonlinear optical element 17L instead of the nonlinear optical element 17.
  • FIG. The optical device 1L comprises a birefringent element 14L.
  • the birefringent element 14L has the same configuration as the birefringent element 14 or the birefringent element 14I.
  • the nonlinear optical element 12L has a structure obtained by removing the window member 62 from the nonlinear optical element 12K.
  • the nonlinear optical element 17L has a structure obtained by removing the window member 66 from the nonlinear optical element 17K.
  • the nonlinear optical element 12L and the nonlinear optical element 17L are bonded to the birefringent element 14L.
  • the nonlinear optical element 12L is bonded to the incident surface 14a of the birefringent element 14L.
  • a housing 63 for the nonlinear optical element 12L is hermetically sealed by the window member 61 and the birefringent element 14L.
  • the nonlinear optical element 17L is bonded to the exit surface 14b of the birefringent element 14L.
  • a housing 68 of the nonlinear optical element 17L is hermetically sealed by the window member 67 and the birefringent element 14L.
  • the light emitted from the nonlinear optical medium 64 based on the incidence of the light L45 enters the birefringent element 14L without contacting the nonlinear optical elements 12L and 17L with the outside air.
  • the light transmitted through the birefringent element 14L enters the nonlinear optical element 17L without exposing the nonlinear optical elements 12L and 17L to the outside air.
  • the nonlinear optical element 17L emits light L47 based on the incident light.
  • the optical device 1M includes a nonlinear optical element 17M instead of the nonlinear optical element 17, as shown in FIG. 13(c).
  • the optical device 1M comprises a pair of birefringent elements 14M.
  • Each birefringent element 14M has the same configuration as the birefringent element 14 or the birefringent element 14I.
  • the nonlinear optical element 17M generates a nonlinear optical phenomenon based on the incidence of the light L48 and the light L49, and emits the light L50.
  • the nonlinear optical element 17M has a structure obtained by removing the window member 66 and the window member 67 from the nonlinear optical element 17K.
  • the nonlinear optical element 17M is joined to a pair of birefringent elements 14M, 14M.
  • the nonlinear optical element 17M is joined to the exit surface 14b of one birefringent element 14M of the pair of birefringent elements 14M and the incident surface 14a of the other birefringent element 14N.
  • a housing 68 of the nonlinear optical element 17M is hermetically sealed by a pair of birefringent elements 14M.
  • Lights L48 and L49 pass through one birefringent element 14M and enter the nonlinear optical medium 69 without contacting the nonlinear optical element 17M with the outside air.
  • the light emitted from the nonlinear optical medium 69 enters the other birefringent element 14M without contacting the nonlinear optical element 17M with the outside air.
  • Light transmitted through the birefringent element 14M is emitted as light L50.
  • the nonlinear optical elements 12K, 17K, 12L, 17L, and 17M may include birefringent elements.
  • the birefringent elements included in the nonlinear optical elements 12K, 17K, 12L, 17L, and 17M may be birefringent elements corresponding to the birefringent element .
  • at least one of the window members 61, 62, 66, 67 may be the above birefringent element.
  • the nonlinear optical media 64, 69 may be arranged inside the housings 63, 68.
  • the insides of the housings 63 and 68 are in a vacuum state.
  • the housings 63 and 68 may be filled with an inert gas.
  • An inert gas is, for example, nitrogen. According to such a configuration, deterioration of the states of the nonlinear optical media 64 and 69 due to the deliquescence of the nonlinear optical media 64 and 69 is suppressed.
  • solid nonlinear optical media 64, 69 may be arranged such that light L45, L46 is incident inside housings 63, 68 that are in a vacuum or filled with an inert gas. .
  • the nonlinear optical media 64, 69 may be separated from at least one of the housings 63, 68 and the window members 61, 62, 66, 67 inside the housings 63, 68.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the optical device 1P.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • This modification differs from the above-described embodiment and modification in that the element control section 15 has a configuration for performing feedback control. Differences between the above-described embodiment and modifications will be mainly described below.
  • the optical device 1P includes a nonlinear optical element 17P instead of the nonlinear optical element 17, as shown in FIG.
  • the optical device 1 ⁇ /b>P further includes an optical filter 71 , a beam splitter 72 , a mirror 73 and a photodetector 75 .
  • the nonlinear optical element 17P emits lights L51, L52, and L53 based on the incidence of the lights L51 and L52 that have passed through the birefringent element . In the configuration shown in FIG. 14, the light L51 and the lights L52 and L53 contain different frequency components, and the light L52 and the light L53 contain the same frequency component.
  • the optical filter 71 reflects the light L51 and transmits the lights L52 and L53.
  • the optical filter 71 separates light according to frequency, for example.
  • the optical filters 71 include, for example, dichroic mirrors, bandpass filters, color filters, and the like.
  • the beam splitter 72 is coated with a partially transmissive coating so that most of the light transmitted through the optical filter 71 is reflected and part of the light is transmitted.
  • the lights L54 and L55 reflected by the beam splitter 72 are reflected by the mirror 73 and emitted to the outside of the optical device 1P. Lights L56 and L57 transmitted through the beam splitter 72 are detected by the photodetector 75 .
  • a dichroic mirror may be used instead of the beam splitter 72.
  • the arrangement of the optical filter 71, beam splitter 72, and mirror 73 can be changed as appropriate.
  • the optical filter 71 may be arranged between the beam splitter 72 and the photodetector 75 .
  • the photodetector 75 includes, for example, a photodiode, camera, power meter, or energy meter.
  • the photodetector 75 detects, for example, the intensity of the lights L56 and L57 emitted from the nonlinear optical element 17P.
  • the detection result of the photodetector 75 is input to the device controller 15 .
  • the element control section 15 performs feedback control based on the detection result of the photodetector section 75 .
  • the element control section 15 feedback-controls the birefringence of the birefringent element 14 based on the detection result of the photodetector 75 .
  • the element controller 15 performs feedback control of at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 based on the detection result of the photodetector 75 .
  • the device controller 15 performs feedback control so that the intensity of light detected by the photodetector 75 becomes a predetermined value.
  • the element control unit 15 acquires a target value of light intensity, and adjusts the temperature and At least one of the voltages applied to the birefringent element 14 is feedback-controlled.
  • the target value is stored in advance, for example.
  • the target value may be included in the control data described above, for example.
  • the target value may be input by the user or obtained from outside the optical device via a network.
  • the element control section 15 may perform feedback control so that the intensity of light detected by the photodetector section 75 is maximized.
  • the element control unit 15 of the optical device 1P includes, for example, a temperature adjustment unit 21 and a temperature control unit 22.
  • the temperature control section 22 feedback-controls the temperature adjustment section 21 based on the detection result of the light detection section 75 .
  • the temperature adjuster 21 transfers thermal energy ⁇ to the birefringent element 14 according to the control signal from the temperature controller 22 .
  • the element control section 15 of the optical device 1P may include the voltage application section 23 and the voltage control section 24 instead of the temperature adjustment section 21 and the temperature control section 22 .
  • the element control section 15 may include a voltage application section 23 and a voltage control section 24 in addition to the temperature adjustment section 21 and the temperature control section 22 .
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of the optical device 1Q.
  • This modification is generally similar or the same as the optical device 1P.
  • This modification differs from the optical device 1P in terms of the configuration of the element control section 15 and the optical system. Differences from the optical device 1P will be described below.
  • the optical device 1Q includes a beam splitter 76 instead of the beam splitter 72 and mirror 73, as shown in FIG.
  • the optical filter 71 reflects the light L51 and transmits the lights L52 and L53.
  • the beam splitter 76 is coated with a partially transmissive coating so that part of the light transmitted through the optical filter 71 is reflected and most of the light is transmitted.
  • Lights L58 and L59 that have passed through the beam splitter 76 are emitted to the outside of the optical device 1Q.
  • Lights L60 and L61 reflected by the beam splitter 76 are detected by the photodetector 75 .
  • the photodetector 75 detects, for example, the intensity of the lights L60 and L61 emitted from the nonlinear optical element 17P. The detection result of the photodetector 75 is input to the device controller 15 .
  • the element control unit 15 of the optical device 1Q includes, for example, a voltage application unit 23 and a voltage control unit 24.
  • the voltage control section 24 feedback-controls the voltage application section 23 based on the detection result of the light detection section 75 .
  • the voltage application section 23 applies the voltage ⁇ to the birefringent element 14 according to the control signal from the voltage control section 24 .
  • the element control section 15 of the optical device 1Q may include the temperature adjustment section 21 and the temperature control section 22 instead of the voltage application section 23 and the voltage control section 24 .
  • Element control section 15 may include temperature adjustment section 21 and temperature control section 22 in addition to voltage application section 23 and voltage control section 24 .
  • FIG. 16 to 18 an example of the light generation method will be described with reference to FIGS. 16 to 18.
  • FIG. As an example, a light generation method using the optical device 1P or the optical device 1Q described above will be described.
  • the optical device 1P will be described below as an example.
  • light L51 and light L52 having different polarization states are incident on the birefringent element 14 .
  • Light L51 and light L52 emitted from the birefringent element 14 enter the nonlinear optical element 17P. Both the light L51 and the light L52 are incident on the nonlinear optical element 17P.
  • the nonlinear optical element 17P generates the light L53 by a nonlinear optical phenomenon, combines the light L52 and the light L53, and emits them.
  • the element control unit 15 adjusts the phase difference between the light L51 and the light L52 by controlling at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 . As a result, the intensity of light emitted from the nonlinear optical element 17P is adjusted, and the intensity of light emitted from the optical devices 1P and 1Q is adjusted. In the optical device 1P, the element control section 15 adjusts the phase difference between the light L51 and the light L52 by controlling the temperature of the birefringent element 14. FIG.
  • Equation (103) The relationship between the intensity of light emitted from the optical device 1P and the temperature of the birefringent element 14 is expressed by Equation (103): I ⁇ A+B cos( ⁇ ⁇ T ⁇ T+ ⁇ ).
  • I is the intensity of light emitted from the optical device 1P.
  • ⁇ ⁇ T is the change rate of the phase difference due to the temperature change of the birefringent element 14 .
  • ⁇ T is the temperature difference from the reference temperature.
  • ⁇ is a phase difference due to factors other than temperature.
  • A” and “B” are constants.
  • the intensity of the light emitted from the optical device 1P is detected by the photodetector 75.
  • “I” is calculated based on the light intensity detected by the photodetector 75, for example.
  • the element control unit 15 calculates the intensity of light emitted from the optical device 1P, for example, based on the light intensity detected by the light detection unit 75 and the calibrated value of the light intensity split by the beam splitter 72. be done.
  • the calibrated values of the intensity of the light split by the beam splitter 72 are, for example, the calibrated values of the lights L54, L55 and the lights L56, L57.
  • “I” may be the light intensity detected by the light detector 75, for example.
  • the intensity of light emitted from the optical device 1P periodically changes according to changes in the temperature of the birefringent element 14. Therefore, if the relationship between the light intensity detected by the photodetector 75 and the change in the temperature of the birefringent element 14 is obtained, the temperature of the birefringent element 14 can be adjusted to control the light emitted from the optical device 1P. can be controlled to the desired light intensity.
  • the relationship between the intensity of light emitted from the optical device 1P and the change in temperature of the birefringent element 14 is acquired and stored as control data.
  • FIG. 16 is a flow chart showing a method of acquiring control data.
  • the element control unit 15 sets the temperature of the birefringent element 14 (process S11).
  • the element control section 15 sets the birefringent element 14 to an arbitrary temperature. For example, when the process S11 is performed for the first time, the element control section 15 sets a predetermined temperature.
  • the element control unit 15 may set the temperature input by the user or obtained from the outside. For example, the element control section 15 sets the difference between the reference temperature and the temperature set for the birefringent element 14 .
  • the light detection unit 75 detects the light intensity (process S12).
  • the photodetector 75 detects the intensity of light incident on the photodetector 75 when the birefringent element 14 is at the temperature set in step S11.
  • the photodetector 75 of the optical device 1P detects the light intensities of the lights L56 and L57.
  • the element control section 15 stores the detection value of the photodetector section 75 (process S13).
  • the element control unit 15 stores the detection result in step S12, for example, in association with the temperature set in step S11.
  • the element control unit 15 calculates the intensity of the light emitted from the optical device 1P based on the light intensity detected in the process S12 and the calibrated value of the intensity of the light split by the beam splitter 72, and the calculation result is may be stored.
  • the element control unit 15 determines whether or not the light intensity has been detected at a phase difference of a predetermined period (process S14). For example, the element control unit 15 determines whether or not the light intensity has been detected for a phase difference of one cycle or more on the right side of Equation (103). If it is not determined that the light intensity is detected at the phase difference for the predetermined period (NO in step S14), the process returns to step S11. If it is determined that the light intensity has been detected at the phase difference of the predetermined period (YES in step S14), the series of processes is terminated. When the process is returned to the process S11, the temperature to be set is changed in the process S11. In other words, a temperature different from the temperature previously set in step S11 is set. For example, a temperature that is shifted from the previously set temperature by a preset temperature is set.
  • the control data DA shown in FIG. 17 can be obtained.
  • the control data DA indicates the relationship between the intensity of light emitted from the optical device 1P and the change in temperature of the birefringent element 14.
  • the measured light intensity is, for example, the intensity of light emitted from the optical device 1P calculated based on the detection result of the photodetector 75 .
  • the measured light intensity may be, for example, the detection result itself of the photodetector 75 .
  • control data indicating the relationship between the intensity of light emitted from the optical device 1P and the change in the temperature of the birefringent element 14 has been described here, but the optical device 1Q may be used.
  • control data indicating the relationship between the intensity of light emitted from the optical device 1Q and changes in the voltage applied to the birefringent element 14 may be acquired.
  • the relationship between the intensity of light emitted from the optical device 1Q and the voltage applied to the birefringent element 14 is represented by Equation (104): I ⁇ A+Bcos( ⁇ ⁇ E ⁇ V+ ⁇ ).
  • ⁇ ⁇ E is the change rate of the phase difference due to voltage change applied to the birefringent element 14
  • V is the voltage value applied to the birefringent element 14 .
  • FIG. 18 is a flow chart illustrating an example of a light generation method.
  • the device control unit 15 acquires a desired light intensity (process S21).
  • the element control unit 15 acquires a desired intensity of the light emitted from the optical device 1P by user's input or acquisition of information from the outside.
  • the device control unit 15 sets the temperature corresponding to the desired light intensity (process S22).
  • the element control unit 15 sets the temperature of the birefringent element 14, for example, based on the control data DA and the light intensity obtained in the process S21.
  • the element control unit 15 sets the temperature of the birefringent element 14 to the temperature corresponding to the light intensity obtained in step S21, for example, by referring to the control data DA.
  • the element control section 15 may set the voltage to be applied to the temperature adjustment section 21 .
  • the photodetector 75 detects the light intensity (process S23).
  • the photodetector 75 detects the intensity of light incident on the photodetector 75 when the temperature of the birefringent element 14 is the temperature set in step S22.
  • the photodetector 75 of the optical device 1P detects the light intensities of the lights L56 and L57.
  • the device control unit 15 determines whether the detected light intensity is the desired light intensity (process S24).
  • the element control unit 15, for example, determines whether the intensity of light emitted from the optical device 1P is the intensity of light acquired in step S21.
  • the element control unit 15 calculates the intensity of light emitted from the optical device 1P based on the light intensity detected in process S23. For example, the element control unit 15 calculates the intensity of light emitted from the optical device 1P based on the light intensity detected in step S12 and the calibrated value of the intensity of light split by the beam splitter 72. If the detected light intensity is not determined to be the desired light intensity (NO in step S24), the process proceeds to step S25. If it is determined that the detected light intensity is the desired light intensity (YES in step S24), the process proceeds to step S26.
  • the element control unit 15 If the light intensity detected in process S24 is not determined to be the desired light intensity, the element control unit 15 resets the temperature (process S25). For example, the element control section 15 sets the temperature of the birefringent element 14 so as to change ⁇ 0.1° C. from the current temperature. After the process S25 ends, the process returns to the process S23. By repeating processing S23 to processing S25, the element control unit 15 realizes feedback control.
  • process S26 determines whether to end the series of processes. If it is not determined to end the series of processes (NO in process S26), the process returns to process S23. If it is determined to end the series of processes (YES in step S26), the series of processes is ended.
  • control data is obtained by executing the processes S11 to S14, and the control data is used to generate light having a desired wavelength by executing the processes S21 to S26.
  • a part of the process S11 to the process S14 and the process S21 to the process S26 may be omitted, and a part of the process S11 to the process S14 and the process S21 to the process S26 may be replaced with a different process. .
  • the order of processing is not limited to the order in the above description.
  • the element control unit 15 may, for example, perform control so that the light intensity is maximized. In this case, for example, the desired light intensity may not be obtained in step S21. In processing S24, the element control section 15 may determine whether or not the light intensity is maximum. The device control unit 15 performs control such that the light intensity is maximized, for example, by repeating the process S23 to the process S25.
  • optical devices 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J, 1K, 1L, 1M, 1P, 1Q or combinations thereof will be described. do.
  • an example of the operation and effect will be described based on a representative optical device among the optical devices 1 to 1Q and combinations thereof described above. Similar effects are obtained.
  • the phase adjuster 3 adjusts the second Adjust the phase difference between the first light and the second light.
  • the first light and the second light are incident on the birefringent element 14 .
  • the element control section 15 controls at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 .
  • a birefringent element has different refractive indices for light with different frequencies or polarization directions. These refractive indices in a birefringent element change according to the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element. For example, a birefringent element has different refractive indices for ordinary light and extraordinary light. The rate of change of the refractive index according to the temperature of the birefringent element and the voltage applied to the birefringent element are different between the refractive index for ordinary light and the refractive index for extraordinary light.
  • the phase difference between the first light and the second light incident on the birefringent element 14 can be adjusted.
  • the first light and the second light emitted from the birefringent element are incident on the nonlinear optical element 17 .
  • the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element 17 can be controlled with higher accuracy.
  • the optical device 1 can realize more precise control than, for example, the control of the phase difference by adjusting the working length of the optical element. Therefore, generation of light having a desired wavelength and desired intensity can be easily and reliably achieved.
  • arbitrary control can be performed from a state in which the wavelength conversion efficiency of the nonlinear optical element 17 is maximized to a state in which no light is generated in the nonlinear optical element 17 without changing the physical arrangement of the elements. It is possible.
  • the amount of change in the phase difference of light according to the change in the temperature of the birefringent element 14 and the change in the voltage applied to the birefringent element 14 is different for lights having different polarization states. Greater than light, which has a frequency. Therefore, according to the optical device 1 , the phase difference of the light having different polarization states incident on the birefringent element 14 is applied to the temperature of the birefringent element 14 and the birefringent element 14 . It can be easily adjusted by controlling at least one of the voltages. For example, according to the optical device 1, the change width of the voltage applied to the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 can be reduced in adjusting the desired phase difference. According to the optical device 1, the range in which the phase difference can be adjusted can be expanded. Because the working length in the birefringent element 14 can be reduced in adjusting the desired retardation, the size of the birefringent element 14 can also be reduced.
  • the optical device 1 even if the first light and the second light have the same frequency, the phase difference between the first light and the second light can be adjusted. For this reason, for example, in the generation of the second harmonic of TYPE 2, the first light and the second light can be generated only by a configuration in which the first light and the second light are incident on the birefringent element 14 upstream of the nonlinear optical element. can be precisely adjusted.
  • the phases of both the first light and the second light can be controlled simultaneously by one birefringent element. Therefore, the phases of the first light and the second light can be adjusted while easily realizing spatial overlap of each light. In other words, the adjustment of the phases of the first light and the second light as well as the suppression of beam overlap and change in divergence angle can be easily achieved.
  • the birefringent element 14 is arranged such that the propagation direction of at least one of the first light and the second light in the birefringent element and the optical axis AX of the birefringent element 14 intersect each other. are placed in In this case, the phase of light passing through the birefringent element 14 can be adjusted by the difference between the refractive index change rate for ordinary light and the refractive index change rate for extraordinary light. Therefore, by controlling at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14, the phase difference between the first light and the second light having different polarization states can be obtained more accurately and over a wider range. can be controlled by
  • the optical axis AX of the nonlinear optical element 17 of the light generator 4 is arranged parallel to the first virtual plane or parallel to the second virtual plane.
  • the first virtual plane is parallel to the optical axis AX of the birefringent element 14 and the propagation direction of at least one of the first light and the second light within the birefringent element 14 .
  • the second virtual plane is orthogonal to the first virtual plane and parallel to the at least one propagation direction.
  • the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element 17 can be controlled more accurately and in a wider range.
  • the intensity of desired light emitted from the nonlinear optical element 17 can be improved.
  • birefringent element 14 is a uniaxial crystal.
  • the nonlinear optical element 17 of the light generator 4 is a uniaxial crystal.
  • the polarization state of either the first light or the second light incident on the birefringent element 14 is are parallel linearly polarized light.
  • the phase difference between the first light and the second light having different polarization states can be controlled more accurately and in a wider range.
  • the polarization state of the other of the first light and the second light incident on the birefringent element 14 is birefringent with respect to a virtual plane parallel to the propagation direction of the other and the optical axis AX of the birefringent element 14. It is linearly polarized light orthogonal to the optical axis AX of the refractive element 14 . In this case, the phase difference between the first light and the second light having different polarization states can be controlled more accurately and in a wider range.
  • the first light and the second light have different frequencies. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the nonlinear optical element 17 of the light generator 4 includes an incident surface 18a on which the first light and the second light are incident.
  • the element control unit 15 controls at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element to control the first light and the second light on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generation unit 4. Adjust the phase difference with In this case, the intensity of the third light generated by the nonlinear optical element 17 is adjusted.
  • the element control unit 15 controls the temperature of the birefringent element 14 and the birefringent element 14 so that the phases of the first light and the second light match on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17 of the light generation unit 4. At least one of the applied voltages is controlled. In this case, the intensity of the third light generated in the nonlinear optical element 17 can be improved.
  • the third light has a frequency different from that of the first light and the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the nonlinear optical element of the light generator 4 may generate the third light by a nonlinear optical effect according to the first light and the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength can be more easily achieved.
  • the frequency of the third light is the sum of the frequency of the first light and the frequency of the second light.
  • the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the frequency of the third light is the difference between the frequency of the first light and the frequency of the second light.
  • the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the first light incident on the nonlinear optical element 17B of the light generator 4 is pump light.
  • the second light incident on the nonlinear optical element 17B of the light generator 4 is signal light having an intensity weaker than that of the pump light.
  • the nonlinear optical element 17B of the light generation unit 4 emits light as the third light, the intensity of the signal light being adjusted based on the incident first light and second light. In this case, the intensity of the signal light output from the light generator 4 is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the light emitting section 2 includes a nonlinear optical element 12 that emits the first light and the second light. In this case, the generation of light having the desired wavelength and desired intensity can be more easily achieved.
  • the nonlinear optical element 12C of the light output section 2 generates, as the second light, a second harmonic having a polarization state different from that of the fundamental wave based on the fundamental wave.
  • a wave is emitted as the first light together with the second light.
  • the nonlinear optical element 17C of the light generator 4 generates a second harmonic wave as the third light based on the incident first light, and combines the second light and the third light.
  • the intensity of the second harmonic output from the light generator 4 can be adjusted by adjusting the phase difference.
  • the nonlinear optical element 12D of the light output section 2 generates a fourth light having a polarization state different from that of the first light or the second light based on the first light and the second light. and emit the first light and the second light together with the fourth light.
  • the nonlinear optical element 17D of the light generation unit 4 is arranged so that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element 14 are incident thereon. are combined. In this case, the intensity of light generated by combining the third light and the fourth light can be adjusted.
  • the frequency of the third light and the frequency of the fourth light may be the sum of the frequency of the first light and the frequency of the second light.
  • the intensity of the sum frequency output from the light generator 4 is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the frequency of the third light and the frequency of the fourth light may be the difference between the frequency of the first light and the frequency of the second light. In this case, the intensity of the difference frequency output from the light generator 4 is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the non-linear optical element 12D of the light output section 2 based on the first light and the fourth light having the same polarization state as the first light, has a polarization state different from that of the first light or the fourth light. may be generated as the second light, and the first light, the second light, and the fourth light may be emitted together.
  • the nonlinear optical element 17D of the light generation unit 4 is arranged so that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element 14 are incident thereon. may be combined. In this case, the intensity of light generated by combining the second light and the third light can be adjusted.
  • the frequency of the second light and the frequency of the third light may be the sum of the frequency of the first light and the frequency of the fourth light.
  • the intensity of the sum frequency output from the light generator 4 is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the frequency of the second light and the frequency of the third light may be the difference between the frequency of the first light and the frequency of the fourth light.
  • the intensity of the difference frequency output from the light generator 4 is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the nonlinear optical element 12E of the light emitting section 2 generates the second harmonic as the fourth light based on the fundamental wave.
  • the fundamental wave includes polarization components in first and second directions that are orthogonal to each other.
  • the nonlinear optical element 12E of the light emitting section 2 emits the polarized component of the fundamental wave in the first direction as the first light and the polarized component of the fundamental wave in the second direction as the second light together with the fourth light.
  • the nonlinear optical element 17E of the light generation unit 4 is arranged so that the first light and the second light emitted from the birefringent element 14 and the fourth light are incident thereon.
  • a second harmonic is generated as the third light based on the two lights, and the third light and the fourth light are combined. In this case, the intensity of the second harmonic output from the light generator 4 is adjusted by adjusting the phase difference.
  • the nonlinear optical element 12F of the light emitting section 2 generates the second light and the fourth light based on the pump light, and outputs the pump light as the first light together with the second light and the fourth light. do.
  • the second light has a different polarization state than the pump light.
  • the fourth light has a different polarization state than the pump light and a different frequency than the second light.
  • the nonlinear optical element 17F of the light generation unit 4 is arranged so that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element 14 are incident thereon.
  • a fifth light and a sixth light are generated, and by combining the second light and the fifth light and combining the fourth light and the sixth light , the intensity of at least one of the second light and the fourth light is amplified and emitted as the third light.
  • the fifth light has the same polarization state and frequency as the second light.
  • the sixth light has the same polarization state and frequency as the fourth light. In this case, it is possible to select which combination of the combination of the second light and the fifth light and the combination of the fourth light and the sixth light to improve the light intensity.
  • the nonlinear optical element 12F of the light emitting section 2 may generate the second light and the fourth light based on the pump light, and emit the pump light as the first light together with the second light and the fourth light.
  • the fourth light may have the same polarization state as the pump light.
  • the second light may have a different polarization state than the pump light and a different frequency than the fourth light.
  • the nonlinear optical element 17F of the light generation unit 4 is arranged so that the first light, the second light, and the fourth light emitted from the birefringent element 14 are incident thereon.
  • a fifth light and a sixth light are generated, and by combining the second light and the fifth light and combining the fourth light and the sixth light , the intensity of at least one of the fifth light and the sixth light may be amplified and emitted as the third light.
  • the fifth light may have the same polarization state and frequency as the second light.
  • the sixth light may have the same polarization state and frequency as the fourth light. In this case, it is possible to select which combination of the combination of the second light and the fifth light and the combination of the fourth light and the sixth light to improve the light intensity.
  • the element control unit 15 adjusts the temperature and the birefringence of the birefringent element 14 so that the phases of the first light and the second light are matched and the phases of the first light and the fourth light are shifted. At least one of the voltages applied to the refractive element 14 is controlled. In this case, the light intensity of the combination of the second light and the fifth light is enhanced, and the light intensity of the combination of the fourth light and the sixth light is reduced.
  • the nonlinear optical element 12G of the light emitting section 2 and the nonlinear optical element 17G of the light generating section 4 are made of the same material.
  • the direction D1 of the optical axis of the nonlinear optical element 12G of the light emitting section 2 with respect to the incident light and the direction D2 of the optical axis of the nonlinear optical element 17G of the light generating section 4 with respect to the incident light are opposite to each other.
  • the simple configuration reduces the influence of walk-off.
  • the optical axis AX of the birefringent element 14I is set to Inclined. In this case, the influence of walk-off is reduced regardless of the arrangement of the nonlinear optical element.
  • the nonlinear optical element 17L and the birefringent element of the light generator 4 are bonded together.
  • the propagation paths in the air are reduced and the phase shift due to air dispersion is reduced.
  • the optical devices 1P and 1Q further include a photodetector 75 that detects light emitted from the nonlinear optical element 17P of the light generator 4.
  • the element controller 15 performs feedback control of at least one of the temperature of the birefringent element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 based on the detection result of the photodetector 75 .
  • light having a desired wavelength can be generated more accurately and stably.
  • the element control unit 15 acquires a target value of light intensity, and performs multiple control operations so that the intensity of light detected by the light detection unit 75 matches the acquired target value. At least one of the temperature of the refractive element 14 and the voltage applied to the birefringent element 14 is feedback controlled. In this case, light having a desired wavelength and desired intensity can be output more stably.
  • FIG. 19 is a partially enlarged view of the optical system of the optical device 1R.
  • This variation is generally similar or the same as the embodiment described above.
  • This modified example differs from the above-described embodiment in that only light with the same polarization direction is incident on the phase control element 13 . Differences from the above-described embodiment will be described below.
  • the phase control element 13 of the phase adjustment section 3 does not have to include the birefringent element 14 .
  • the phase control element 13 of the optical device 1R is made of glass.
  • the light generator 4 includes a nonlinear optical element 17R instead of the nonlinear optical element 17. FIG.
  • the phase control element 13 of the optical device 1R may be a crystal having birefringence and axiality, or a crystal having birefringence but not having axiality. It may consist of crystals.
  • the phase control element 13 of the optical device 1R may be composed of a birefringent element 14 .
  • the phase control element 13 of the optical device 1R includes an incident surface 13a into which light enters and an exit surface 13b from which light exits.
  • the entrance surface 13a and the exit surface 13b face each other.
  • the entrance surface 13a and the exit surface 13b respectively correspond to the entrance surface 14a and the exit surface 14b in the embodiment and other modifications.
  • Light L 66 and light L 67 are incident on the incident surface 13 a of the phase control element 13 .
  • the light L66 has the same configuration as the light L1 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17R.
  • the light L67 has the same configuration as the light L2 described above, except for the frequency and the configuration for the nonlinear optical element 17R.
  • the light L66 and the light L67 have different frequencies.
  • Light L66 and light L67 have, for example, the same polarization component.
  • the light L66 and the light L67 are, for example, linearly polarized light having the same polarization direction parallel to the plane of incidence 13a.
  • Light L66 and light L67 are polarized in the Y-axis direction, for example.
  • the nonlinear optical element 17R generates a sum frequency by phase matching or quasi-phase matching, for example.
  • the nonlinear optical element 17R generates a sum frequency based on phase matching of TYPE1.
  • the nonlinear optical element 17R generates light L68 as a sum frequency in response to the incidence of light L66 and light L67 on the incident surface 18a, and converts the generated light L68 to It is emitted from the emission surface 18b.
  • the nonlinear optical element 17R transmits part of the incident light L66 and light L67 and emits them from the exit surface 18b together with the light L68.
  • Light L68 has a frequency different from at least one of light L66 and light L67. In the example shown in FIG. 19, the light L66 corresponds to the first light, the light L67 corresponds to the second light, and the light L68 corresponds to the third light.
  • the nonlinear optical element 17R may be a nonlinear optical element that generates a nonlinear optical process other than the sum frequency by phase matching or quasi-phase matching, for example.
  • the nonlinear optical element 17R may be a nonlinear optical element that generates a difference frequency by phase matching or quasi-phase matching, or a nonlinear optical element that generates an optical parametric process.
  • the nonlinear optical element 17R may be, for example, a nonlinear optical element that generates a difference frequency based on phase matching of TYPE1.
  • the element control section 15 controls at least one of the temperature of the phase control element 13 and the voltage applied to the phase control element 13 .
  • the element control unit 15 controls the temperature of the phase control element 13 and At least one of the voltages applied to 13 is controlled.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the phase control element 13 so that the phase difference between the light L66 and the light L67 is reduced on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17R of the light generation section 4.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the phase control element 13 so that the phase difference between the light L66 and the light L67 on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17R of the light generating section 4 becomes zero.
  • the element control section 15 may control the refractive index of the phase control element 13 so that the intensity of the light L68 is reduced.
  • the element control section 15 controls the refractive index of the phase control element 13 so that the light L66 and the light L67 are out of phase on the incident surface 18a of the nonlinear optical element 17R of the light generation section 4, for example.
  • the element control section 15 may control the refractive index of the phase control element 13 so that the intensity of the light L68 is maximized or minimized.
  • the intensity of the light L68 may be detected by a photodetector (not shown).
  • the element control section 15 may control the refractive index of the phase control element 13 based on the detection result of the photodetector so that the intensity of the light L68 is maximized or minimized.
  • optical device 1R Next, an example of the effects achieved by the optical device 1R will be described. An example of effects will be described below based on the optical device 1R described above, but optical devices having the same configuration among the combinations of the optical device 1R and the optical devices 1 to 1Q also exhibit similar effects.
  • phase of light involved in a nonlinear optical process is adjusted by adjusting the working length of an optical element made of a dispersive medium or the like, strict adjustment of the working length of the optical element is required.
  • the magnitude of phase modulation in the optical element differs for each light frequency. For this reason, it is particularly difficult to adjust the phases of a plurality of lights having different frequencies by adjusting the working length of the optical element.
  • the first light and the second light are incident on the phase control element 13 of the optical device R.
  • the light L66 corresponding to the first light and the light L67 corresponding to the second light have different frequencies.
  • the phase control element 13 has different refractive indices at least for light with different frequencies.
  • the element control section 15 controls at least one of the temperature of the phase control element 13 and the voltage applied to the phase control element 13 to change the refractive index of the phase control element 13 .
  • the phase difference between the first light and the second light incident on the phase control element 13 can be adjusted by controlling at least one of the temperature of the phase control element 13 and the voltage applied to the phase control element 13 .
  • the phase difference between the first light and the second light incident on the nonlinear optical element 17R is can be controlled with higher precision.
  • the optical device R can realize more precise control than, for example, the control of the phase difference by adjusting the working length of the optical element. According to the optical device R, arbitrary control is possible from a state in which the wavelength conversion efficiency of the nonlinear optical element 17R is maximized to a state in which no light is generated in the nonlinear optical element 17R, without changing the physical arrangement of each element. .
  • the phases of both the first light and the second light can be controlled simultaneously by one phase control element 13 . Therefore, the phases of the first light and the second light can be adjusted while easily realizing spatial overlap of each light. In other words, the adjustment of the phases of the first light and the second light as well as the suppression of beam overlap and change in divergence angle can be easily achieved.
  • the optical device 1R even if the first light and the second light have the same polarization direction, the phase difference between the first light and the second light can be adjusted. For this reason, for example, in the generation of the sum frequency or the difference frequency of TYPE 1, the first light and the second light can be obtained only by the configuration in which the first light and the second light are incident on the phase control element 13 upstream of the nonlinear optical element. can be precisely adjusted.
  • the light emitting section 2 does not have to include the light source 11 .
  • the light emitting section 2 acquires light from the outside of the optical device 1 .
  • the light emitting section 2 may make light acquired from outside the optical device 1 enter the nonlinear optical element 12 .
  • the light emitting section 2 does not have to include the nonlinear optical element 12 .
  • the light emitting section 2 emits light generated by at least one light source 11 without passing through the nonlinear optical element 12 .
  • the light emitting section 2 may emit light obtained from the outside without passing through the nonlinear optical element 12 .
  • the light emitting section 2 may include multiple light sources 11 .
  • the plurality of light sources 11 may emit light having different polarization states.
  • the plurality of light sources 11 emit linearly polarized light orthogonal to each other.
  • the light source 11 may emit light having different frequency components. For example, one light source 11 emits light having a discrete spectrum. When the light emitting section 2 includes a plurality of light sources 11, the plurality of light sources 11 may emit light having different spectra.
  • phase control element similar to the phase control element 13 may be provided further upstream of the nonlinear optical elements 12, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G, 12H, 12I, 12J, 12K, and 12L.
  • "Upstream" means the light source side on the optical path, and has the same meaning as the preceding paragraph.
  • Light emitted from this phase control element enters corresponding nonlinear optical elements 12, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G, 12H, and 12I.
  • the phase adjuster 3 controls the refractive index of this phase control element in the same manner as the phase control element 13, and adjusts the phase of light passing through this phase control element.
  • a birefringent element is provided upstream of the nonlinear optical element 12E. It may be incident on the surface 19a.
  • the phase adjuster 3 may adjust the phase difference between the incident polarized light components L21 and L22 by controlling the birefringence of this birefringent element in the same manner as the birefringent element 14 does.
  • the wavelengths of the lights L1 to L31 shown in the above embodiment and modifications are examples.
  • the lights L1 to L31 can be changed as appropriate as long as they have wavelengths that can be applied in the nonlinear optical process of each example.
  • Wavelength conversion may be performed repeatedly by arranging three or more nonlinear optical elements.
  • a nonlinear optical element emits light generated by a nonlinear optical effect in response to incidence of light output from a nonlinear optical element arranged further upstream.
  • a phase control element is arranged on the optical path between the nonlinear optical elements adjacent to each other, and the refractive index of the arranged phase control element is controlled by the element control section 15 .
  • the nonlinear optical elements and the phase control elements controlled by the element control section 15 may be alternately arranged.
  • the control element may be arranged in a hermetically sealed housing.
  • the housing has a configuration capable of being vacuumed or filled with an inert gas, for example.
  • the inside of the housing may be evacuated in advance or may be filled with an inert gas in advance.
  • An inert gas is, for example, nitrogen.
  • FIG. 20 shows a partially enlarged view of an optical device 1S corresponding to an example of the optical device having these configurations.
  • the optical device 1S includes a housing 81, window members 82 and 83, a nonlinear optical element 12S, a birefringent element 14S, a nonlinear optical element 17S, and an element control section 15. .
  • the housing 81 is hermetically sealed by window members 82 and 83 .
  • the inside of the housing 81 is in a vacuum state.
  • the housing 81 may be filled with an inert gas.
  • An inert gas is, for example, nitrogen.
  • the nonlinear optical element 12S, the birefringent element 14S, and the nonlinear optical element 17S are arranged inside the housing 81.
  • the nonlinear optical element 12S is provided upstream of the birefringent element 14S.
  • the nonlinear optical element 12S corresponds to the nonlinear optical element 12, for example.
  • the birefringent element 14S is arranged between the nonlinear optical element 12S and the nonlinear optical element 17S.
  • the birefringent element 14S corresponds to the birefringent element 14, for example.
  • the nonlinear optical element 17S is provided downstream of the birefringent element 14S.
  • the nonlinear optical element 17S corresponds to the nonlinear optical element 17, for example.
  • the states of the nonlinear optical element 12S, the birefringent element 14S, and the nonlinear optical element 17S are degraded due to the deliquescence of the nonlinear optical element 12S, the birefringent element 14S, and the nonlinear optical element 17S. is suppressed.
  • the window member 82 has, for example, transparency to the light L71 incident on the nonlinear optical element 12S.
  • the window member 83 has, for example, transparency to the light L72 emitted from the nonlinear optical element 17S.
  • the light L71 is light emitted from the light source 11, for example.
  • the nonlinear optical element 12S for example, emits light L73 in response to incidence of light L71.
  • Light L73 emitted from the nonlinear optical element 12S enters the nonlinear optical element 17S via the birefringent element 14S.
  • the nonlinear optical element 17S for example, emits light L72 in response to incidence of light L73.
  • the temperature adjustment section 21 of the element control section 15 is arranged inside the housing 81 .
  • the temperature adjusting section 21 is in contact with the birefringent element 14R.
  • the temperature adjustment unit 21 is connected, for example, wirelessly or by wire to the temperature control unit 22 arranged outside the housing 81 .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

光学装置１は、光出射部２と、位相調整部３と、光生成部４と、を備えている。光出射部２は、互いに異なる偏光状態を有している第一光Ｌ１と第二光Ｌ２とを出射する。光生成部４は、位相調整部３によって位相差を調整された第一光Ｌ１と第二光Ｌ２とに基づいて第三光Ｌ３を生成する。複屈折性素子１４には、第一光Ｌ１と第二光Ｌ２とが入射される。制御部１５は、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。光生成部４は、第一光Ｌ１と第二光Ｌ２との少なくとも一方に基づいて第三光Ｌ３を生成する非線形光学素子１７を含んでいる。光生成部４の非線形光学素子１７には、複屈折性素子１４から出射された第一光Ｌ１と第二光Ｌ２とが入射される。

Description

光学装置及び光生成方法
　本発明は、光学装置及び光生成方法に関する。
　非線形光学媒質を用いて光の波長を変換し、所望の波長を有している光を出力する技術が知られている（例えば、特許文献１）。所定の条件を満たす光が非線形光学媒質に入射された場合、非線形光学効果によって、入射した光とは異なる波長を有している光が、非線形光学媒質から出射される。
特開２０２０－７９９３９号公報
　光技術は様々な用途に用いられており、用途に適した波長を有している光の出力が求められている。しかし、レーザ発振によって出力される光の波長は、限られている。このため、波長の変換によって所望の波長を有している光を出力する光学装置が、開発されている。例えば、レーザ光を用いた加工においてレーザ光を水中に照射する場合に、１μｍ程度の波長帯を有しているＹＡＧレーザの基本波は、水に比較的吸収されやすい。この点、５３２ｎｍ程度の波長帯を有しているレーザ光は、水に吸収され難く、エネルギーロスが低減され得る。５３２ｎｍの波長は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波の第二次高調波に相当する。また、レーザ光の波長が短いほど、集光点の縮小が可能である。このため、ＹＡＧレーザの第三次高調波又は第四次高調波によれば、より微細な加工が実現され得る。
　上記のように所望の波長を有している光は、和周波、差周波、及び、光パラメトリック発生などの非線形光学現象による波長変換によって生成され得る。これらの非線形光学現象は、位相整合条件などの所定の条件が満たされるように光を非線形光学媒質に入射することによって生じ得る。非線形光学媒質における波長変換効率を確保するためには、位相整合条件を満たすように非線形光学媒質に入射する光の位相関係を制御することが重要である。非線形光学媒質から出力される光の強度を確保するためには、非線形光学媒質から出射される光の位相関係を制御することが重要である。
　例えば、複数の非線形光学媒質を用いて波長変換によって出力される光の強度は、それぞれの非線形光学媒質にて生成された光の位相関係に依存する。例えば、２つの非線形光学媒質が用いられており、１つ目の非線形光学媒質で生成された光の位相と、２つ目の非線形光学媒質において生成された光の位相とが逆位相である場合、これらの光が合成された光の強度は低下する。
　以上の様に、非線形光学媒質から所望の光を所望の強度で出力することには、非線形光学過程に関わる光の位相が関係している。この点、光の位相は伝搬中に変調される。例えば、空気中を伝搬する場合には、空気の波長分散によって位相が変調される。このため、非線形光学媒質における光の位相を所望の条件を満たすように制御することは、困難であった。
　ディレイ機構によって、非線形光学媒質に入射する光の位相を調整することも考えられる。しかし、マイクロメータを用いたディレイ機構の調整の分解能では、所望の波長に対応する微調整が実現され難い。ピエゾ素子を用いたディレイ機構の調整の分解能はマイクロメータの分解能よりも優れている。しかし、ピエゾ素子を用いたディレイ機構のロバスト性は低く、振動によって位置ズレが生じやすい。
　非線形光学媒質の上流に分散媒質を配置し、分散媒質における作用長の調整によって、非線形光学媒質に入射する光の位相を調整することも考えられる。分散媒質における作用長は、分散媒質への入射光が分散媒質内において進行する距離、すなわち、分散媒質内の光路長である。例えば、分散媒質に対する光の入射位置及び入射角度の変化によって、分散媒質における作用長が調整され、入射光の位相も調整され得る。しかし、分散媒質における作用長の調整によって非線形光学過程に関わる光の位相が調整される場合には、分散媒質における作用長の厳密な調整が求められる。このため、非線形光学媒質へ光を入射する光学系において、複雑な構造、精密な設計、及び、光学素子の厳密な配置が求められる。
　本発明の一つの態様は、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る光学装置を提供することを目的とする。本発明の別の態様は、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る光生成方法を提供することを目的とする。
　本発明の一つの態様における光学装置は、光出射部と、位相調整部と、光生成部と、を備えている。光出射部は、互いに異なる偏光状態を有している第一光と第二光とを出射する。位相調整部は、光出射部から出射された第一光と第二光との位相差を調整する。光生成部は、位相調整部によって位相差を調整された第一光と第二光とに基づいて第三光を生成する。位相調整部は、複屈折性素子と制御部とを含んでいる。複屈折性素子には、第一光と第二光とが入射される。制御部は、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。光生成部は、第一光と第二光との少なくとも一方に基づいて第三光を生成する非線形光学素子を含んでいる。光生成部の非線形光学素子には、複屈折性素子から出射された第一光と第二光とが入射される。
　上記一つの態様において、複屈折性素子には、第一光と第二光とが入射される。制御部は、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、複屈折性素子に入射された第一光と第二光との位相差が調整され得る。非線形光学素子には、複屈折性素子から出射された第一光と第二光とが入射される。この構成によれば、非線形光学素子に入射される第一光と第二光との間における位相差がより高精度に制御され得る。この結果、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る。
　上記一つの態様において、複屈折性素子は、複屈折性素子内における第一光と第二光との少なくとも一方の伝搬方向と複屈折性素子の光学軸とが互いに交差するように配置されていてもよい。この場合、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、互いに異なる偏光状態を有する第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。
　上記一つの態様において、光生成部の非線形光学素子は、光生成部の非線形光学素子の光学軸が、第一仮想面に対して平行となる又は第二仮想面に対して平行となるように配置されていてもよい。第一仮想面は、複屈折性素子の光学軸及び複屈折性素子内における第一光と第二光との少なくとも一方の伝搬方向に平行である。第二仮想面は、第一仮想面に直交すると共に上記少なくとも一方の伝搬方向に平行である。この場合、非線形光学素子に入射される第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。
　上記一つの態様において、複屈折性素子に入射される第一光及び第二光のいずれか一方の偏光状態は、当該一方の伝搬方向と複屈折性素子の光学軸とに平行な仮想面に対して、平行な直線偏光であってもよい。この場合、第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。
　上記一つの態様において、複屈折性素子に入射される第一光及び第二光のいずれか一方の偏光状態は、当該一方の伝搬方向と前記複屈折性素子の光学軸とに平行な仮想面に対して、直交する直線偏光であってもよい。この場合、第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。
　上記一つの態様において、第一光と第二光とは、互いに異なる周波数を有していてもよい。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　上記一つの態様において、光生成部の非線形光学素子は、第一光と第二光とが入射される入射面を含んでいてもよい。制御部は、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、光生成部の非線形光学素子の入射面における第一光と第二光との位相差を調整してもよい。この場合、非線形光学素子において生成される第三光の強度が調整される。
　上記一つの態様において、光生成部の非線形光学素子は、第一光と第二光とが入射される入射面を含んでいてもよい。制御部は、光生成部の非線形光学素子の入射面において、第一光と第二光との位相が合うように、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御してもよい。この場合、非線形光学素子において生成される第三光の強度が向上し得る。
　上記一つの態様において、第三光は、第一光及び第二光と異なる周波数を有してもよい。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　上記一つの態様において、光生成部の非線形光学素子は、第一光と第二光とに応じた非線形光学効果によって第三光を生成してもよい。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　上記一つの態様において、第三光の周波数は、第一光の周波数と第二光の周波数との和であってもよい。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　上記一つの態様において、第三光の周波数は、第一光の周波数と第二光の周波数との差分であってもよい。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　上記一つの態様において、光生成部の非線形光学素子に入射される第一光は、ポンプ光であってもよい。光生成部の非線形光学素子に入射される第二光は、ポンプ光の強度よりも弱い強度を有しているシグナル光であってもよい。光生成部の非線形光学素子は、入射された第一光及び第二光に基づいて、シグナル光の強度を調整した光を第三光として出射してもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部から出力されるシグナル光の強度が調整される。
　上記一つの態様において、光出射部は、第一光及び第二光を出射する非線形光学素子を含んでいてもよい。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　上記一つの態様において、光出射部は、非線形光学素子を含んでいてもよい。光出射部の非線形光学素子は、基本波に基づいて基本波と異なる偏光状態を有している第二次高調波を第二光として生成し、かつ、基本波を第一光として第二光と共に出射してもよい。光生成部の非線形光学素子は、入射された第一光の入射に基づいて第二次高調波を第三光として生成し、第二光と第三光とを合波してもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部から出力される第二次高調波の強度が調整され得る。
　上記一つの態様において、光出射部は、非線形光学素子を含んでいてもよい。光出射部の非線形光学素子は、第一光と第二光とに基づいて、第一光又は第二光と異なる偏光状態を有している第四光を生成し、かつ、第一光及び第二光を第四光と共に出射してもよい。光生成部の非線形光学素子は、複屈折性素子から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、第三光と第四光とを合波してもよい。この場合、第三光と第四光との合波によって生じる光の強度が調整され得る。
　上記一つの態様において、第三光の周波数及び第四光の周波数は、第一光の周波数と第二光の周波数との和であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部から出力される和周波の強度が調整される。
　上記一つの態様において、第三光の周波数及び第四光の周波数は、第一光の周波数と第二光の周波数との差分であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部から出力される差周波の強度が調整される。
　上記一つの態様において、光出射部は、非線形光学素子を含んでいてもよい。光出射部の非線形光学素子は、第一光と、第一光と同一の偏光状態を有している第四光とに基づいて、第一光又は第四光と異なる偏光状態を有している光を第二光として生成し、かつ、第一光、第二光、及び、第四光を共に出射してもよい。光生成部の非線形光学素子は、複屈折性素子から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、第二光と第三光とを合波してもよい。この場合、第二光と第三光との合波によって生じる光の強度が調整され得る。
　上記一つの態様において、第二光の周波数及び第三光の周波数は、第一光の周波数と第四光の周波数との和であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部から出力される和周波の強度が調整される。
　上記一つの態様において、第二光の周波数及び第三光の周波数は、第一光の周波数と第四光の周波数との差分であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部から出力される差周波の強度が調整される。
　上記一つの態様において、光出射部は、非線形光学素子を含んでいてもよい。光出射部の非線形光学素子は、基本波に基づいて第二次高調波を第四光として生成してもよい。基本波は、互いに直交する第一及び第二方向の偏光成分を含んでいてもよい。光出射部の非線形光学素子は、基本波の第一方向の偏光成分を第一光とし基本波の第二方向の偏光成分を第二光として第四光と共に出射してもよい。光生成部の非線形光学素子は、複屈折性素子から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、入射された第一光及び第二光に基づいて第二次高調波を第三光として生成し、第三光と第四光とを合波してもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部から出力される第二次高調波の強度が調整される。
　上記一つの態様において、光出射部は、非線形光学素子を含んでいてもよい。光出射部の非線形光学素子は、ポンプ光に基づいて第二光及び第四光を生成し、ポンプ光を第一光として第二光及び第四光と共に出射してもよい。第二光は、ポンプ光と異なる偏光状態を有していてもよい。第四光は、ポンプ光と異なる偏光状態を有していると共に第二光と異なる周波数を有していてもよい。光生成部の非線形光学素子は、複屈折性素子から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、入射された第一光、第二光、及び、第四光に基づいて、第五光と第六光とを生成し、第二光と第五光との合波、及び、第四光と第六光との合波によって、第二光及び第四光の少なくとも一方の強度を増幅して第三光として出射してもよい。第五光は、第二光と同一の偏光状態及び周波数を有していてもよい。第六光は、第四光と同一の偏光状態及び周波数を有していてもよい。この場合、第二光及び第五光の組み合わせと第四光及び第六光の組み合わせとのうち、どの組み合わせの光強度を向上するかが選択され得る。
　上記一つの態様において、光出射部は、非線形光学素子を含んでいてもよい。光出射部の非線形光学素子は、ポンプ光に基づいて第二光及び第四光を生成し、ポンプ光を第一光として第二光及び第四光と共に出射してもよい。第四光は、ポンプ光と互いに同一の偏光状態を有していてもよい。第二光は、ポンプ光と異なる偏光状態を有していると共に第四光と異なる周波数を有していてもよい。光生成部の非線形光学素子は、複屈折性素子から出射された第一光及び第二光、並び、第四光が入射されるように配置され、入射された第一光、第二光、及び、第四光に基づいて、第五光と第六光とを生成し、第二光と第五光との合波、及び、第四光と第六光との合波によって、第五光及び第六光の少なくとも一方の強度を増幅して第三光として出射してもよい。第五光は、第二光と同一の偏光状態及び周波数を有していてもよい。第六光は、第四光と同一の偏光状態及び周波数を有していてもよい。この場合、第二光及び第五光の組み合わせと第四光及び第六光の組み合わせとのうち、どの組み合わせの光強度を向上するかが選択され得る。
　上記一つの態様において、制御部は、第一光と第二光との位相を合わせ、第一光と第四光との位相をずらすように、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御してもよい。この場合、第二光及び第五光の組み合わせの光強度が向上され、第四光及び第六光の組み合わせの光強度が低減される。
　上記一つの態様において、光出射部の非線形光学素子と光生成部の非線形光学素子とは、互いに同一の材料からなってもよい。光出射部の非線形光学素子における入射光に対する光学軸の方向と、光生成部の非線形光学素子における入射光に対する光学軸の方向は、互いに反転していてもよい。この場合、簡易な構成によって、ウォークオフの影響が低減される。
　上記一つの態様において、複屈折性素子は、第一光と第二光とが入射する入射面を含んでいてもよい。複屈折性素子の光学軸は、光出射部の非線形光学素子において生じるウォークオフが低減されるように、複屈折性素子の入射面に対して傾斜していてもよい。この場合、非線形光学素子の配置に依存することなく、ウォークオフの影響が低減される。
　上記一つの態様において、光生成部の非線形光学素子と複屈折性素子とは、互いに接合されていてもよい。この場合、空気中の伝搬経路が削減され、空気の分散による位相のずれが低減される。
　上記一つの態様において、光生成部の非線形光学素子から出射された光を検出する光検出部をさらに備えてもよい。制御部は、光検出部の検出結果に基づいて、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御してもよい。この場合、所望の波長を有している光の生成がより高精度かつ安定して実現され得る。
　上記一つの態様において、制御部は、光の強度の目標値を取得し、光検出部によって検出された光の強度が、取得された目標値と一致するように、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御してもよい。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光がより安定して出力され得る。
　本発明の別の態様における光学装置は、光出射部と、位相調整部と、光生成部と、を備えている。光出射部は、互いに異なる周波数を有している第一光と第二光とを出射する。位相調整部は、光出射部から出射された第一光と第二光との位相差を調整する。光生成部は、位相調整部によって位相差を調整された第一光と第二光とに基づいて第三光を生成する。位相調整部は、位相制御素子と制御部とを含んでいる。位相制御素子には、第一光と第二光とが入射される。制御部は、位相制御素子の温度及び位相制御素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。光生成部は、第一光と第二光との少なくとも一方に基づいて第三光を生成する非線形光学素子を含んでいる。光生成部の非線形光学素子には、位相制御素子から出射された第一光と第二光とが入射される。
　上記別の態様において、位相制御素子には、第一光と第二光とが入射される。制御部は、位相制御素子の温度及び位相制御素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。位相制御素子の温度及び位相制御素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、位相制御素子に入射された第一光と第二光との位相差が調整され得る。非線形光学素子には、位相制御素子から出射された第一光と第二光とが入射される。この構成によれば、非線形光学素子に入射される第一光と第二光との間における位相差がより高精度に制御され得る。この結果、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る。
　本発明のさらに別の態様における光生成方法は、第一光と第二光とを複屈折性素子に入射することと、第一光と第二光とを非線形光学素子に入射することと、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御することによって、第一光と第二光との位相差を調整することと、を有している。第一光と第二光とは、互いに異なる偏光状態を有している。非線形光学素子には、複屈折性素子から出射される第一光と第二光とが入射される。
　上記さらに別の態様において、非線形光学素子には、複屈折性素子から出射される、第一光と第二光とが入射される。複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、第一光と第二光との位相差が調整される。この方法によれば、非線形光学素子に入射される第一光と第二光との間における位相差がより高精度に制御され得る。この結果、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る。
　本発明のさらに別の態様における光生成方法は、第一光と第二光とを位相制御素子に入射することと、第一光と第二光とを非線形光学素子に入射することと、位相制御素子の温度及び位相制御素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御することによって、第一光と第二光との位相差を調整することと、を有している。第一光と第二光とは、互いに異なる周波数を有している。非線形光学素子には、位相制御素子から出射される第一光と第二光とが入射される。
　上記さらに別の態様において、非線形光学素子には、位相制御素子から出射される、第一光と第二光とが入射される。位相制御素子の温度及び位相制御素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、第一光と第二光との位相差が調整される。この方法によれば、非線形光学素子に入射される第一光と第二光との間における位相差がより高精度に制御され得る。この結果、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る。
　　本発明の一つの態様及び別の態様は、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る光学装置を提供する。本発明のさらに別の態様は、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る光生成方法を提供する。
本実施形態における光学装置の構成の一例を示す概略図である。 光学装置の光学系の部分拡大図である。 本実施形態の変形例における光学装置の光学系の部分拡大図である。 本実施形態の変形例における光学装置の光学系の部分拡大図である。 本実施形態の変形例における光学装置の光学系の部分拡大図である。 本実施形態の変形例における光学装置の光学系の部分拡大図である。 本実施形態の変形例における光学装置の光学系の部分拡大図である。 本実施形態の変形例における光学装置の光学系の部分拡大図である。 （ａ）及び（ｂ）は本実施形態及び変形例における光学系の一部を示す図である。 本実施形態の変形例における光学系の一部を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は本実施形態及び変形例における複屈折性素子を説明するための図である。 本実施形態の変形例における光学装置の構成を示す概略図である。 （ａ）から（ｃ）は本実施形態の変形例における光学装置の光学系の一部を示す図である。 本実施形態の変形例における光学装置の構成を示す概略図である。 本実施形態の変形例における光学装置の構成を示す概略図である。 制御データの取得方法を示すフローチャートである。 制御データの一例を示す図である。 光生成方法の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例における光学装置の光学系の部分拡大図である。 本実施形態及び変形例における光学装置の一例における部分拡大図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有している要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
　まず、図１を参照して、本実施形態における光学装置の概略構成を説明する。図１は、本実施形態における光学装置の構成の一例を示す概略図である。Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は、互いに直交する。光学装置１は、所望の波長を有している光を生成する。光学装置１は、非線形光学現象によって入射された光の波長を所望の波長に変換して出力する。光学装置１は、光出射部２と、位相調整部３と、光生成部４とを備えている。以下、部分的に「波長」を「周波数」に置き換えて説明する。
　光出射部２は、光を出射する。光出射部２から出射される光は、例えば、コヒーレント光である。光出射部２から出射される光は、例えば、レーザ光である。本実施形態において、光出射部２は、光Ｌ１を出射する光源１１を含んでいる。光源１１は、光Ｌ１として、基本波を出射する。光源１１は、例えば、レーザ光を出射するレーザ光源を含んでいる。光源１１は、例えば、レーザ発振器を含んでおり、レーザ発振によって光Ｌ１を出射する。
　本実施形態において、光出射部２は、複数の光を出射する。本明細書において、「複数の光」は、偏光状態及び周波数の少なくとも一方が互いに異なる光を意味している。換言すれば、複数の光は、それぞれ、互いに異なる偏光状態を有している複数の偏光成分又は互いに異なる周波数を有している複数の周波数成分を意味している。光出射部２が出射する複数の光は、例えば、互いに異なる偏光状態を有していると共に、互いに異なる周波数を有している。
　光源１１は、例えば、直線偏光を出射する。光源１１は、例えば、偏光素子を含んでおり、この偏光素子を透過した光を出射する。本実施形態の変形例として、光源１１が、互いに異なる偏光状態を有している複数の光を出射してもよい。光源１１は、例えば、円偏光又は楕円偏光を出射してもよい。光源１１は、例えば、互いに直交する偏光成分を含む複数の光を出射してもよい。
　本実施形態において、光源１１は、例えば、単一の周波数成分を有している光を出射する。単一の周波数成分を有している光とは、例えば、コヒーレント光であり、単一のスペクトルを有している光を意味する。本実施形態の変形例として、光源１１は、互いに異なる周波数成分を有している光を出射してもよい。例えば、光源１１は、離散的なスペクトルを有している光を出射してもよい。
　本実施形態において、光出射部２は、非線形光学素子１２をさらに含んでいる。非線形光学素子１２は、非線形光学現象によって、非線形光学素子１２に入射された光に基づいて、入射された光と異なる周波数を有する光を生成する。非線形光学素子１２は、入射された光のエネルギーの一部を、入射された光と異なる周波数の光のエネルギーに変換する。
　例えば、非線形光学素子１２は、光Ｌ１の入射に応じた非線形光学効果によって光Ｌ２を生成する。非線形光学素子１２は、光源１１から出射された光Ｌ１に基づいて、光Ｌ２を生成し、非線形光学素子１２を透過する光Ｌ１を光Ｌ２と共に出射する。非線形光学素子１２を構成する材料は、非線形光学媒質を含んでおり、光を生成する際に発生させる非線形光学現象によって異なる。非線形光学素子１２を構成する材料は、非線形光学素子１２に入射する光と非線形光学素子１２から出射する光とに応じて選択される。非線形光学素子１２は、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。ＬＢＯ結晶は、例えば、ＬｉＢ３Ｏ５からなる。非線形光学素子１２は、例えば、ＫＴＰ結晶、ＢＢＯ結晶、ＫＤＰ結晶、又は、ＤＫＤＰ結晶からなってもよい。後述する変形例において非線形光学素子１２に相当する非線形光学素子には、非線形光学素子１２と同様の結晶を用いることができる。
　非線形光学素子１２に入射される光Ｌ１、及び、非線形光学素子１２から出射されるＬ２は、位相整合又は疑似位相整合を満たしている。非線形光学素子１２は、例えば、ＴＹＰＥ１の位相整合によって第二次高調波を発生する。位相整合又は疑似位相整合が満たされている場合、非線形光学素子１２は、光Ｌ１の入射に応じて、第二次高調波として光Ｌ２を生成する。
　光Ｌ１及び光Ｌ２は、互いに異なる偏光状態を有している。光Ｌ１及び光Ｌ２は、それぞれ、互いに直交する偏光成分を含んでいる。本実施形態において、光Ｌ１と光Ｌ２とは、互いに直交する偏光方向を有している直線偏光である。
　光Ｌ１，Ｌ２は、互いに異なる周波数を有している。非線形光学素子１２に入射される光Ｌ１、及び、非線形光学素子１２から出射されるＬ２は、位相整合又は疑似位相整合を満たしている。光Ｌ１，Ｌ２は、光出射部２から出射され、位相調整部３に入射される。
　位相調整部３は、複数の光の位相差を調整する。位相調整部３は、位相調整部３に入射された光の位相を調整する。位相調整部３には、例えば、光出射部２から出射された光Ｌ１と光Ｌ２とが入射される。位相調整部３は、光出射部２から出射された光Ｌ１と光Ｌ２との位相差を調整する。位相調整部３は、例えば、光学装置１から出力する光の強度に応じて、光Ｌ１と光Ｌ２との位相差を調整する。位相調整部３は、位相制御素子１３と素子制御部１５とを含んでいる。
　位相制御素子１３は、光学素子であり、位相制御素子１３に入射した光の位相を変調して出力する。位相制御素子１３は、当該位相制御素子１３を透過する光の周波数に応じて異なる屈折率を有している。位相制御素子１３の屈折率は、位相制御素子１３の温度の変化及び位相制御素子１３に印加される電圧の変化に応じて変化する。
　位相制御素子１３は、例えば、分散媒質である。位相制御素子１３は、複屈折性を有していない光学素子と、複屈折性を有している光学素子との少なくとも一方を含んでいる。位相制御素子１３は、非晶質な物質と結晶物質との少なくとも一方を含んでいる。結晶物質としては、等方性結晶、及び、異方性結晶などが挙げられる。非晶質な物質としては、例えば、ガラスなどのアモルファスが挙げられる。位相制御素子１３は、例えば、複屈折性かつ軸性を有している結晶、複屈折性を有しているが軸性を有していない結晶、又は、ガラスなどのアモルファスからなる。複屈折性を有していない光学素子としては、例えば、通常状態の等方性結晶が挙げられる。複屈折性を有している光学素子としては、応力、電場又は磁場を与えた等方性結晶、及び、異方性結晶が挙げられる。本実施形態において、位相制御素子１３は、複屈折性素子１４によって構成されている。
　複屈折性素子１４は、複屈折性を有している光学素子である。複屈折性素子１４には、光Ｌ１と光Ｌ２とが入射される。複屈折性素子１４は、光Ｌ１と光Ｌ２とを出射し、非線形光学素子１７に入射させる。複屈折性素子１４は、複屈折材料からなる。本実施形態において、光Ｌ１は複屈折性素子１４に対して常光である、光Ｌ２は複屈折性素子１４に対して異常光である。
　複屈折材料は、透過する光の周波数及び偏光状態に応じて屈折率が異なる。例えば、複屈折性素子１４において、常光の屈折率と異常光の屈折率とが異なる。複屈折材料の屈折率は、媒質の温度の変化及び媒質に印加される電圧の変化に応じて変化する。したがって、複屈折性素子１４の屈折率は、複屈折性素子１４の温度の変化及び複屈折性素子１４に印加される電圧の変化に応じて変化する。例えば、複屈折性素子１４において、常光と異常光との間で、複屈折性素子１４の温度の変化及び複屈折性素子１４に印加される電圧の変化に応じた屈折率の変化率が互いに異なる。
　複屈折性素子１４は、軸性を有している結晶を含んでいる。本実施形態において、複屈折性素子１４は、一軸性結晶であり、１つの光学軸を有している。複屈折性素子１４に用いられる一軸性結晶は、例えば、ＹＶＯ４結晶、ＴｉＯ２結晶、サファイア結晶、ＳｉＯ２単結晶、又は、ＭｇＦ２結晶からなる。本実施形態の変形例として、複屈折性素子１４は、二軸性結晶であってもよい。複屈折性素子１４に用いられる二軸性結晶は、例えば、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）からなる。
　素子制御部１５は、位相制御素子１３の屈折率を制御する。素子制御部１５は、複屈折性素子１４における複屈折を制御する。例えば、素子制御部１５は、光学装置１から出力する光の強度に応じて、複屈折性素子１４における常光と異常光のそれぞれの屈折率を制御する。例えば、素子制御部１５は、光学装置１から出力される光の強度が最大となるように、複屈折性素子１４における常光と異常光のそれぞれの屈折率を制御する。以下、「複屈折性素子における常光と異常光のそれぞれの屈折率の制御」を単に「複屈折性素子における複屈折の制御」という。
　素子制御部１５は、位相制御素子１３の温度と、位相制御素子１３に印加する電圧との少なくとも一方を制御する。素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度と、複屈折性素子１４に印加する電圧との少なくとも一方を制御する。これによって複屈折性素子１４の複屈折が制御される。素子制御部１５は、例えば、温度調整器及び電圧印加装置を含んでいる。素子制御部１５は、温度調整器として、例えば、温度調整部２１と、温度制御部２２とを含んでいる。素子制御部１５は、電圧印加装置として、例えば、電圧印加部２３と、電圧制御部２４とを含んでいる。
　温度制御部２２及び電圧制御部２４は、例えば、プロセッサと、主記憶装置と、補助記憶装置と、入力装置とを備えている。素子制御部１５は、これらのハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された１又は複数のコンピュータを含んでいる。プロセッサは、オペレーティングシステム及びアプリケーション・プログラムなどを実行する。主記憶装置は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory)及びＲＡＭ（Random　Access　Memory）により構成される。補助記憶装置は、ハードディスク及びフラッシュメモリなどにより構成される記憶媒体である。入力装置は、外部からデータの入力を行う端子、ボタン、及び、タッチパネルなどにより構成される。
　温度調整部２１は、複屈折性素子１４の温度を調整する。温度調整部２１は、例えば、複屈折性素子１４を直接的又は間接的に加熱する加熱素子、及び、複屈折性素子１４を直接的又は間接的に冷却する冷却素子などを含んでいる。加熱素子は、例えば、ペルチェ素子、及び、ヒータなどを含んでいる。冷却素子は、例えば、ペルチェ素子、及び、チラーなどを含んでいる。例えば、温度調整部２１は、複屈折性素子１４に接している。例えば、加熱素子及び冷却素子の少なくとも１つが複屈折性素子１４に接している。温度調整部２１は、加熱素子及び冷却素子の少なくとも１つに連結する伝熱部材を含んでいてもよい。当該伝熱部材は、複屈折性素子１４に接していてもよい。この結果、複屈折性素子１４が加熱又は冷却される。本実施形態の変形例として、温度調整部２１は、例えば、複屈折性素子１４を筐体に収容し、この筐体の内部を加熱又は冷却してもよい。この筐体は、光出射部２から出射される光に対して透過性を有する。本変形例において、筐体の内部の大気を介して、複屈折性素子１４が加熱又は冷却されてもよい。
　温度制御部２２は、温度調整部２１を制御する。温度制御部２２は、有線又は無線によって温度調整部２１に接続されている。温度調整部２１は、温度制御部２２からの制御信号に応じて、複屈折性素子１４の加熱又冷却を行う。
　温度制御部２２は、例えば、予め格納されている制御データを参照して、温度調整部２１を制御する。制御データは、例えば、制御テーブルである。温度制御部２２は、例えば、温度検出器を含んでいる。温度検出器は、例えば、複屈折性素子１４の表面に接するように配置される。温度検出器は、複屈折性素子１４の周辺の環境温度を計測するように複屈折性素子１４から離間して配置されてもよい。
　電圧印加部２３は、複屈折性素子１４に電圧を印加する。電圧印加部２３は、例えば、一対の電極を、複屈折性素子１４における互いに対向する一対の面の各々に付与する。電圧印加部２３は、この一対の電極間に電圧を印加する。この一対の電極は、例えば、透明電極である。
　電圧制御部２４は、電圧印加部２３を制御する。電圧制御部２４は、有線又は無線によって電圧印加部２３に接続されている。電圧印加部２３は、電圧制御部２４からの制御信号に応じて、複屈折性素子１４に電圧を印加する。電圧制御部２４は、例えば、予め格納されている制御データに基づいて、電圧印加部２３を制御する。
　温度制御部２２及び電圧制御部２４は、１又は複数のコンピュータによって構成されている。このコンピュータは、記憶媒体に予め格納されたプログラムによって制御を実行する。温度制御部２２及び電圧制御部２４は、それぞれ、ユーザの入力に応じて、温度調整部２１又は電圧印加部２３を制御してもよい。例えば、温度制御部２２は、ユーザから入力された目標温度と、上述した制御データとに基づいて、温度調整部２１を制御する。例えば、電圧制御部２４は、ユーザから入力された電圧値と、上述した制御データとに基づいて、電圧印加部２３を制御する。
　本実施形態において、複屈折性素子１４の複屈折は、複屈折性素子１４の温度調整と複屈折性素子１４に印加される電圧の調整との双方によって制御される。本実施形態の変形例として、複屈折性素子１４の複屈折は、複屈折性素子１４の温度調整と複屈折性素子１４に印加される電圧の調整とのいずれか一方のみによって制御されてもよい。複屈折性素子１４の温度調整が行われない場合には、素子制御部１５は温度調整部２１及び温度制御部２２を含んでいなくてもよい。複屈折性素子１４への電圧の印加が行われない場合には、素子制御部１５は、電圧印加部２３及び電圧制御部２４を含んでいなくてもよい。
　光生成部４は、入力された光に基づいて出力光を生成する。「出力光」とは、光学装置の外部に出力する光である。光生成部４は、非線形光学現象によって、入力された複数の光の少なくとも一部を異なる周波数を有する光を変換し、出力する。光生成部４には、位相調整部３から出射された光が入力される。光生成部４は、非線形光学素子１７を含んでいる。
　光生成部４の非線形光学素子１７は、非線形光学現象によって、非線形光学素子１７に入射された光に基づいて、光を生成する。例えば、非線形光学素子１７は、非線形光学素子１７に入射された光と異なる周波数を有する光を生成する。非線形光学素子１７は、非線形光学素子１７に入射された光のエネルギーを、非線形光学素子１７入射された光と異なる周波数の光のエネルギーに変換する。本実施形態において、光出射部２から出射された光は複屈折性素子１４に入射され、複屈折性素子１４から出射された光は非線形光学素子１７に入射される。非線形光学素子１７を構成する材料は、非線形光学媒質を含んでおり、光を生成する際に発生させる非線形光学効果によって異なる。非線形光学素子１７を構成する材料は、非線形光学素子１７に入射する光と非線形光学素子１７から出射する光とに応じて選択される。
　本実施形態において、非線形光学素子１７には、位相調整部３によって位相差を調整された光Ｌ１と光Ｌ２とが入射される。非線形光学素子１７は、入射された光Ｌ１と光Ｌ２との少なくとも一方に基づいて、光Ｌ３を生成し出射する。光Ｌ３は、光Ｌ１及び光Ｌ２の少なくとも一方と異なる周波数を有している。この際、図１において省略されているが、非線形光学素子１７は、入射された光Ｌ１及び光Ｌ２を透過し、光Ｌ３と共に出射する。
　光Ｌ１及び光Ｌ２の少なくとも一方と光Ｌ３とは、互いに異なる偏光状態を有している。例えば、光Ｌ１及び光Ｌ２の一方と光Ｌ３とは、それぞれ、互いに直交する偏光成分を含んでいる。本実施形態において、非線形光学素子１７から出射される光Ｌ１と光Ｌ２と光Ｌ３とは、直線偏光である。光Ｌ１及び光Ｌ２の一方と、光Ｌ３とは、互いに直交する偏光方向を有している直線偏光である。
　次に、図２を参照して、本実施形態における光学装置１についてさらに詳細に説明する。図２は、光学装置１の光学系の部分拡大図である。
　複屈折性素子１４は、光が入射する入射面１４ａと光を出射する出射面１４ｂとを含んでいる。入射面１４ａと出射面１４ｂとは、互いに対向する。入射面１４ａと出射面１４ｂとは、例えば、互いに平行である。複屈折性素子１４は、入射面１４ａに沿った光学軸ＡＸを含んでいる。入射面１４ａは、ＸＹ軸平面に平行である。入射面１４ａの法線方向は、Ｚ軸方向に平行である。入射面１４ａの法線方向と複屈折性素子１４の光学軸ＡＸとは、互いに交差している。本実施形態において、光学軸ＡＸは、入射面１４ａと平行であり、入射面１４ａの法線方向に対して直交している。本実施形態において、光学軸ＡＸは、Ｘ軸方向に延在している。光学軸ＡＸは、Ｘ軸方向に平行である。本明細書における「平行」、「垂直」、及び、「直交」は、製造公差の範囲を含んでいる。製造公差の範囲は、例えば、±１０度程度である。
　本実施形態において、複屈折性素子１４は、一軸性結晶であるため、光学軸ＡＸを１つのみ含んでいる。図２に示されている複屈折性素子１４は、例えば、ＹＶＯ４結晶である。図２に示されている複屈折性素子１４として、ＹＶＯ４結晶以外の結晶が用いられてもよい。複屈折性素子１４の光学軸ＡＸは、例えば、複屈折性素子１４の結晶軸である。複屈折性素子１４のｃ軸は、Ｘ軸方向に平行であり、光学軸ＡＸと一致している。複屈折性素子１４の２つのａ軸は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とにそれぞれ平行であり、光学軸ＡＸに対して直交している。
　複屈折性素子１４の入射面１４ａには、光Ｌ１と光Ｌ２とが入射される。本実施形態においては、複屈折性素子１４の入射面１４ａに、光Ｌ１と光Ｌ２とが入射する。光Ｌ１と光Ｌ２とは、入射面１４ａに対して垂直に入射する。複屈折性素子１４の入射光軸は、Ｚ軸方向に平行である。複屈折性素子１４に入射される光Ｌ１及び光Ｌ２の一方の偏光状態は、例えば、入射面１４ａの法線方向から見た場合に、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して平行な直接偏光である。この場合、複屈折性素子１４に入射される光Ｌ１及び光Ｌ２の一方は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸの方向に偏光成分を有している直接偏光である。複屈折性素子１４に入射される光Ｌ１及び光Ｌ２の他方の偏光状態は、例えば、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交する直線偏光である。図２に示されている例において、光Ｌ１が第一光に相当し、光Ｌ２が第二光に相当し、光Ｌ３が第三光に相当する。
　複屈折性素子１４は、複屈折性素子１４に入射された光の複屈折性素子１４内における伝搬方向と、光学軸ＡＸとが互いに交差するように配置されている。例えば、複屈折性素子１４は、複屈折性素子１４内における第一光及び第二光の少なくとも一方の伝搬方向と、光学軸ＡＸとが互いに交差するように配置されている。以下、「伝搬方向」を「進行方向」ともいう。本実施形態の変形例として、複屈折性素子１４が二軸性結晶である場合には、複屈折性素子１４は、光Ｌ１と光Ｌ２との少なくとも１つの伝搬方向と、複屈折性素子１４の２つの光学軸とが交差するように配置されている。光学装置１においては、複屈折性素子１４は、複屈折性素子１４内における光Ｌ１及び光Ｌ２の伝搬方向と、光学軸ＡＸとが互いに交差するように配置されている。
　複屈折性素子１４に入射される第一光及び第二光の少なくとも一方の偏光状態は、当該少なくとも一方の伝搬方向と複屈折性素子１４の光学軸ＡＸとに平行な仮想面に対して、平行な直線偏光である。複屈折性素子１４に入射される第一光及び第二光の少なくとも一方の偏光状態は、当該少なくとも一方の伝搬方向と複屈折性素子１４の光学軸ＡＸとに平行な仮想面に対して、直交する直線偏光であってもよい。本実施形態において、第一光及第二光の一方は、進行方向と光学軸ＡＸに平行なＸＺ平面に対して直交する直線偏光であり、第一光及第二光の他方は、進行方向と光学軸ＡＸに平行なＸＺ平面に対して平行な直線偏光である。
　光学装置１において、光Ｌ２は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、光Ｌ１は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光である。光Ｌ１は、進行方向と光学軸ＡＸに平行なＸＺ平面に対して直交する直線偏光である。光Ｌ２は、進行方向と光学軸ＡＸに平行なＸＺ平面に対して平行な直線偏光である。さらに換言すれば、光学軸ＡＸはＸ軸方向に延在しており、光Ｌ２の電場方向はＸ軸方向に一致している。
　複屈折性素子１４の出射面１４ｂから出射される光の位相は、複屈折性素子１４の温度に応じて変化する。複屈折性素子１４の出射面１４ｂから出射される光の位相は、複屈折性素子１４に印加される電圧に応じて変化する。したがって、複屈折性素子１４の出射面１４ｂにおける光Ｌ１及び光Ｌ２の位相は、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加される電圧に応じて変化する。
　複屈折性素子１４において、互いに異なる周波数を有する光の屈折率は、互いに異なる。光Ｌ１の周波数と光Ｌ２の周波数は互いに異なるため、光Ｌ１と光Ｌ２との間における位相差ＰＤは、光学軸ＡＸと交差する方向における複屈折性素子１４の透過によって変化する。複屈折性素子１４の透過による光Ｌ１と光Ｌ２との間の位相差の変化は、光Ｌ１の周波数と光Ｌ２の周波数との差に応じて変わる。
　複屈折性素子１４において、常光の屈折率と異常光の屈折率とが異なる。光Ｌ１は複屈折性素子１４に対して常光であり、光Ｌ２は複屈折性素子１４に対して異常光である。このため、光Ｌ１と光Ｌ２との間における位相差ＰＤは、光学軸ＡＸと交差する方向における複屈折性素子１４の透過によって変化する。複屈折性素子１４の透過によって変化する光Ｌ１と光Ｌ２との間の位相差は、複屈折性素子１４における常光の屈折率と異常光の屈折率との差に応じても変わる。
　常光の屈折率と異常光の屈折率との差は、複屈折性素子１４の温度の変化に応じて変化する。常光の屈折率と異常光の屈折率との差は、複屈折性素子１４に印加される電圧の変化に応じて変化する。したがって、複屈折性素子１４の温度の変化及び複屈折性素子１４に印加する電圧の変化に応じて、複屈折性素子１４の出射面１４ｂから出射される光の位相差も変化する。本実施形態において、複屈折性素子１４の温度の変化及び複屈折性素子１４に印加する電圧の変化に応じて、複屈折性素子１４を透過した光Ｌ１と光Ｌ２との間の位相差も変化する。
　このような原理によって、素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度の制御と複屈折性素子１４に印加する電圧の制御との少なくとも一方によって、複屈折性素子１４を透過する第一光と第二光との間の位相差を調整する。素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度の制御と複屈折性素子１４に印加する電圧の制御との少なくとも一方によって、光Ｌ１と光Ｌ２との位相差を所望の値に制御する。素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度と複屈折性素子１４に印加する電圧との少なくとも一方の制御によって、光Ｌ１と光Ｌ２との位相差をゼロにすることができ、光Ｌ１と光Ｌ２との位相差を大きくすることもできる。
　複屈折性素子１４から出射された光Ｌ１，Ｌ２は、非線形光学素子１７に入射される。例えば、光生成部４の非線形光学素子１７は、非線形光学素子１７の光学軸が第一仮想面に対して平行となる又は第二仮想面に対して平行となるように、配置されている。第一仮想面は、例えば、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び複屈折性素子１４内における第一光及び第二光の少なくとも一方の伝搬方向に平行である。第二仮想面は、第一仮想面に直交すると共に複屈折性素子１４内における第一光及び第二光の少なくとも一方の伝搬方向に平行である。第一仮想面は、例えば、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び複屈折性素子１４内における光Ｌ１及び光Ｌ２の伝搬方向に平行である。第二仮想面は、第一仮想面に直交すると共に複屈折性素子１４内における光Ｌ１及び光Ｌ２の伝搬方向に平行である。図２に示されている構成において、第一仮想面は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに平行かつ入射面１４ａに直交する。光生成部４の非線形光学素子１７の光学軸は、第一仮想面及び入射面１４ａに直交する第二仮想面に対して、平行であってもよい。第一仮想面は、例えば、ＸＺ面又はＹＺ面である。第二仮想面は、第一仮想面がＸＺ面であるときＹＺ面であり、第一面がＹＺ面ときＸＺ面である。図２に示されている構成において、非線形光学素子１７の光学軸は、例えば、入射面１８ａに対して傾斜している。
　非線形光学素子１７は、位相整合又は疑似位相整合によって和周波を発生する。非線形光学素子１７は、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。ＬＢＯ結晶は、例えば、ＬｉＢ３Ｏ５からなる。非線形光学素子１７は、ＬＢＯ結晶に限定されない。非線形光学素子１７及び後述する変形例において非線形光学素子１７に相当する非線形光学素子には、非線形光学素子１２と同様の結晶を用いることができる。非線形光学素子１７は、光Ｌ１及び光Ｌ２の入射に応じて、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて和周波を発生する。位相整合又は疑似位相整合が満たされている場合、非線形光学素子１７は、光Ｌ１及び光Ｌ２の入射面１８ａへの入射に応じて、和周波として光Ｌ３を生成し、生成された光Ｌ３を出射面１８ｂから出射する。図２において省略されているが、非線形光学素子１７は、入射された光Ｌ１及び光Ｌ２の一部を透過して、光Ｌ３と共に出射面１８ｂから出射する。
　例えば、光Ｌ１は、非線形光学素子１７に対して常光であり、光Ｌ２は、非線形光学素子１７に対して異常光である。光Ｌ３は非線形光学素子１７に対して常光である。光Ｌ１の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ２の角周波数が“ω２”であり、光Ｌ３の角周波数が“ω３”である場合、式（１）：ω３＝ω２＋ω１が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。すなわち、光Ｌ３の周波数は、光Ｌ１の周波数と光Ｌ２の周波数との和である。
　例えば、光Ｌ１は基本波であり、光Ｌ２は第二高調波である。したがって、光Ｌ３は第三高調波である。光Ｌ２の周波数は光Ｌ１の周波数の２倍であり、光Ｌ３の周波数は光Ｌ１の周波数の３倍である。光Ｌ１は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波である。光Ｌ２は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波である。本実施形態において、光Ｌ２は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波が非線形光学素子１２に入射されることによって生成された第二次高調波である。例えば、光Ｌ１の波長は１０６４ｎｍであり、光Ｌ２の波長は５３２ｎｍであり、光Ｌ３の波長は３５５ｎｍである。
　非線形光学素子１７中における光Ｌ１の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１７中における光Ｌ２の位相が“φω２”であり、非線形光学素子１７中における光Ｌ３の位相が“φω３”である場合、式（２）：φω３＝φω２+φω１が満たされる。非線形光学素子１７中における光Ｌ１の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ２の波数ベクトルが“ｋ２”であり、光Ｌ３の波数ベクトルが“ｋ３”である場合、位相整合条件は、式（３）：Δｋ＝ｋ３－ｋ２－ｋ１＝０によって表される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ３の強度が確保される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位相差は、式（４）Δφ＝φω３－φω２－φω１＝｜ｋ３－ｋ２－ｋ１｜＊Ｌ＝０を満たす。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７の長さである。
　非線形光学素子１７の入射面１８ａに入射する光Ｌ１と光Ｌ２との位相差が“Δφ′”である場合、非線形光学素子１７中における光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位相差の関係式は、式（４）より式（５）：Δφ＝φω３－φω２－φω１＝｜Δｋ｜＊Ｌ－Δφ′と表される。したがって、Δφ′＝０である場合、位相整合条件が満たされ、比較的高い強度を有する光Ｌ３が発生する。
　本実施形態において、素子制御部１５は、上記位相整合条件を満たすために、“Δφ′”が低減されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。素子制御部１５は、上記位相整合条件において位相整合又は疑似位相整合を満たすように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて、光Ｌ１と光Ｌ２との位相差ＰＤが低減されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて、光Ｌ１と光Ｌ２との位相差が低減されるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　温度が調整された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ１と光Ｌ２との間に生じる位相差は、式（６）：Δφｔｏｔａｌ＝ΔφΔＴ×ΔＴ＋ΔφＮ＋ΔφＡＲを満たす。この場合、“Δφｔｏｔａｌ”は温度が調整された複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差の総和であり、“ΔφΔＴ”は複屈折性素子１４の温度変化による位相差の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“ΔφＮ”は基準温度の複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差であり、“ΔφＡＲ”は複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂにおけるコーティング膜によって生じる位相差である。したがって、例えば、複屈折性素子１４の温度のみを制御する場合には、素子制御部１５は、式（７）：ΔφΔＴ×ΔＴ＝Δφｔｏｔａｌ－ΔφＮ－ΔφＡＲによって変化させる温度を導出してもよい。
　電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ１と光Ｌ２との間に生じる位相差は、式（８）：Δφｔｏｔａｌ＝ΔφΔＥ×Ｖ＋ΔφＮ＋ΔφＡＲを満たす。この場合、“Δφｔｏｔａｌ”は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差の総和であり、“ΔφΔＥ”は複屈折性素子１４に印加する電圧変化による位相差の変化率であり、“Ｖ”は複屈折性素子１４に印加される電圧値である。したがって、例えば、複屈折性素子１４に印加する電圧のみを制御する場合には、素子制御部１５は、式（９）：ΔφΔＥ×Ｖ＝Δφｔｏｔａｌ－ΔφＮ－ΔφＡＲによって複屈折性素子１４に印加する電圧を導出してもよい。温度の調整と電圧の印加との双方が行われる場合には、上記式（６）及び式（８）を組み合わせることによって、複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差の総和が導出され得る。
　本実施形態において、素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおける第一光と第二光との位相差を調整する。素子制御部１５は、式（７）及び式（９）の少なくとも一方に基づいて、例えば、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて光Ｌ１と光Ｌ２との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。本明細書において、「位相が合う」とは、位相差が２ｍπ（ｒａｄ）であることをいう。“ｍ”は、整数である。「位相が合う」とは、位相差が２ｍπ（ｒａｄ）から厳密にずれていない状態だけでなく、２ｍπ（ｒａｄ）に対して誤差を含む状態も含んでいる。例えば、光の位相に関して、「誤差を含む状態」とは、光源及び光学系の安定性等を考慮した状態をいう。
　例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて光Ｌ１と光Ｌ２との位相差が縮小されるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて光Ｌ１と光Ｌ２との位相差がゼロになるように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。なお、本明細書において、「ゼロ」とは、厳密なゼロだけでなく、誤差の範囲を含んでいる。例えば、位相差に関して「誤差の範囲」とは、光源及び光学系の安定性等を考慮した値であってもよい。「位相差がゼロになるように屈折率を制御する」は、例えば、位相差がゼロに近づくように制御することを含んでいる。換言すれば、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて光Ｌ１の位相と光Ｌ２の位相とが一致するように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。本明細書において、「一致する」とは、厳密にずれがない状態だけでなく、誤差を含む状態を意味している。
　本実施形態の変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ３の強度が低減されるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。換言すれば、素子制御部１５は、光Ｌ３の強度が光Ｌ１と光Ｌ２との位相が合った状態における光Ｌ３の強度よりも低くなるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（７）及び式（９）の少なくとも一方に基づいて、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて光Ｌ１と光Ｌ２との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。本明細書において、「位相がずれる」とは、位相が合っていない状態をいう。
　例えば、素子制御部１５は、式（７）及び式（９）の少なくとも一方に基づいて、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて光Ｌ１と光Ｌ２との位相差がｎπ（ｒａｄ）となるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。“ｎ”は、奇数である。この場合、位相差は、ｎπ（ｒａｄ）から厳密にずれていない状態だけでなく、ｎπ（ｒａｄ）に対して誤差を含んだ状態であってもよい。
　本実施形態の変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ３の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、光Ｌ３の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。例えば、素子制御部１５は、当該光検出部の検出結果に基づいて、光Ｌ３の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。
　次に、図３を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ａについてさらに詳細に説明する。図３は、光学装置１Ａの光学系の部分拡大図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、和周波でなく差周波を発生させる点において、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態との相違点を説明する。
　本変形例において、光生成部４は、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ａを含んでいる。複屈折性素子１４の入射面１４ａには、光Ｌ４と光Ｌ５とが入射する。光Ｌ４は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ａに対する構成を除き、上述した光Ｌ１と同様の構成を有している。光Ｌ５は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ａに対する構成を除き、上述した光Ｌ２と同様の構成を有している。本変形例において、光Ｌ４と光Ｌ５とは、互いに異なる周波数を有している。
　複屈折性素子１４から出射された光Ｌ４，Ｌ５は、非線形光学素子１７Ａに入射される。例えば、光生成部４の非線形光学素子１７Ａは、非線形光学素子１７Ａの光学軸が第一仮想面に対して平行となる又は第二仮想面に対して平行となるように、配置されている。第一仮想面は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び光Ｌ１，Ｌ２の伝搬方向に平行である。第二仮想面は、第一仮想面に直交すると共に光Ｌ１，Ｌ２の伝搬方向に平行である。例えば、図２に示されている構成において、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの光学軸は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに平行かつ入射面１４ａに直交する第一仮想面に対して、平行である。本変形例のさらなる変形例として、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの光学軸は、第一仮想面及び入射面１４ａに直交する第二仮想面に対して、平行であってもよい。
　非線形光学素子１７Ａは、位相整合又は疑似位相整合によって差周波を発生する。非線形光学素子１７Ａは、例えば、ＫＴＰ結晶からなる。ＫＴＰ結晶は、例えば、ＫＴｉＯＰＯ４からなる。非線形光学素子１７Ａは、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて差周波を発生する。位相整合又は疑似位相整合が満たされている場合、非線形光学素子１７Ａは、光Ｌ４及び光Ｌ５の入射面１８ａへの入射に応じて、差周波として光Ｌ６を生成し、生成された光Ｌ６を出射面１８ｂから出射する。図３において省略されているが、非線形光学素子１７Ａは、入射された光Ｌ４及び光Ｌ５の一部を透過して、光Ｌ６と共に出射面１８ｂから出射する。光Ｌ６は、光Ｌ４及び光Ｌ５の少なくとも一方と異なる周波数を有している。図３に示されている例において、光Ｌ４が第一光に相当し、光Ｌ５が第二光に相当し、光Ｌ６が第三光に相当する。
　例えば、光Ｌ４は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光である。光Ｌ５は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光である。光Ｌ４の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ５の角周波数が“ω２”であり、光Ｌ６の角周波数が“ω３”である場合、式（１０）：ω３＝ω１－ω２が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。すなわち、光Ｌ６の周波数は、光Ｌ４の周波数と光Ｌ５の周波数との差分である。光Ｌ６は、光Ｌ４と異なる周波数を有する電磁波に相当する。
　光Ｌ４は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波が非線形光学素子１２に入射されることによって生成された第二次高調波である。光Ｌ５は、例えば、別途、半導体レーザから取得されたレーザ光である。例えば、光Ｌ４の波長は５３２ｎｍであり、光Ｌ５の波長は８１０ｎｍであり、光Ｌ６の波長は１５５０ｎｍである。本実施形態の変形例として、光Ｌ６は、いわゆるテラヘルツ波であってもよい。この場合、光Ｌ４及び光Ｌ５は、適宜設定される。
　非線形光学素子１７Ａ中における光Ｌ４の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１７中における光Ｌ５の位相が“φω２”であり、非線形光学素子１７中における光Ｌ６の位相が“φω３”である場合、式（１１）：φω３＝φω１－φω２が満たされる。非線形光学素子１７Ａ中における光Ｌ４の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ５の波数ベクトルが“ｋ２”であり、光Ｌ６の波数ベクトルが“ｋ３”である場合、位相整合条件は、式（１３）：Δｋ＝ｋ３＋ｋ２－ｋ１＝０によって表される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ６の強度が確保される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６の位相差は、式（１４）Δφ＝φω３＋φω２－φω１＝｜ｋ３＋ｋ２－ｋ１｜＊Ｌ＝０を満たす。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７Ａの長さである。
　非線形光学素子１７Ａの入射面１８ａに入射する光Ｌ４と光Ｌ５との位相差が“Δφ′”である場合、非線形光学素子１７Ａ中における光Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６の位相差の関係式は、式（１４）より式（１５）：Δφ＝φω３＋φω２－φω１＝｜Δｋ｜＊Ｌ－Δφ′と表される。したがって、Δφ′＝０である場合、位相整合条件が満たされ、比較的高い強度を有する光Ｌ６が発生する。
　本変形例においても、素子制御部１５は、上記位相整合条件を満たすために、“Δφ′”が低減されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。素子制御部１５は、上記位相整合条件において位相整合又は疑似位相整合を満たすように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの入射面１８ａにおいて、光Ｌ４と光Ｌ５との位相差ＰＤが低減されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの入射面１８ａにおいて、光Ｌ４と光Ｌ５との位相が合うように、複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　温度が調整された又は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ４と光Ｌ５との間に生じる位相差は、それぞれ、式（６）及び式（８）を満たす。本変形例において素子制御部１５は、式（７）及び式（９）の少なくとも一方に基づいて、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの入射面１８ａにおいて光Ｌ４と光Ｌ５との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの入射面１８ａにおいて光Ｌ４と光Ｌ５との位相差が縮小されるように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの入射面１８ａにおいて光Ｌ４と光Ｌ５との位相差がゼロになるように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ６の強度が低減されるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（７）及び式（９）の少なくとも一方に基づいて、光生成部４の非線形光学素子１７Ａの入射面１８ａにおいて光Ｌ４と光Ｌ５との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ６の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、光Ｌ６の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。例えば、素子制御部１５は、当該光検出部の検出結果に基づいて、光Ｌ６の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。
　次に、図４を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｂについてさらに詳細に説明する。図４は、光学装置１Ｂの光学系の部分拡大図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、和周波発生でなく光パラメトリック増幅を行う点において、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態との相違点を説明する。
　本変形例において、光生成部４は、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ｂを含んでいる。複屈折性素子１４の入射面１４ａには、光Ｌ７と光Ｌ８とが入射する。光Ｌ７は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｂに対する構成を除き、上述した光Ｌ１と同様の構成を有している。光Ｌ８は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｂに対する構成を除き、上述した光Ｌ２と同様の構成を有している。本変形例において、光Ｌ７と光Ｌ８とは、互いに異なる周波数を有している。
　複屈折性素子１４から出射された光Ｌ７，Ｌ８は、非線形光学素子１７Ｂに入射される。例えば、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂは、非線形光学素子１７Ｂの光学軸が第一仮想面に対して平行となる又は第二仮想面に対して平行となるように、配置されている。第一仮想面は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び光Ｌ７，Ｌ８の伝搬方向に平行である。第二仮想面は、第一仮想面に直交すると共に光Ｌ７，Ｌ８の伝搬方向に平行である。例えば、図４に示されている構成において、第一仮想面は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに平行かつ入射面１４ａに直交する。光生成部４の非線形光学素子１７Ｂの光学軸は、第一仮想面及び入射面１４ａに直交する第二仮想面に対して、平行であってもよい。
　非線形光学素子１７Ｂは、位相整合又は疑似位相整合によって光パラメトリック増幅を発生する。非線形光学素子１７Ｂは、例えば、ＫＴＰ結晶からなる。非線形光学素子１７Ｂにおいて、ＴＹＰＥ１の位相整合に基づいて光パラメトリック増幅が生じる。光Ｌ７はポンプ光であり、光Ｌ８はシグナル光である。光Ｌ８は、ポンプ光である光Ｌ７の強度よりも弱い強度を有している。図４に示されている構成において、光Ｌ８及び光Ｌ９は、被増幅光に相当する。「ポンプ光」は、「励起光」ともいう。
　非線形光学素子１７Ｂは、光Ｌ７及び光Ｌ８の入射面１８ａへの入射に応じて、光Ｌ８の強度を調整した光を出力する。位相整合又は疑似位相整合が満たされている場合、非線形光学素子１７Ｂは、光Ｌ７及び光Ｌ８の入射面１８ａへの入射に応じて、光Ｌ８の強度を増幅して出射すると共にアイドラ光として光Ｌ９を生成する。非線形光学素子１７Ｂは、入射された光Ｌ７及び光Ｌ８に基づいて、光Ｌ８と同一の周波数を有している光を生成して、生成された光と非線形光学素子１７Ｂに入射された光Ｌ８とを合波する。この結果、光Ｌ８の強度が増幅された増幅光が生成される。非線形光学素子１７Ｂは、強度が増幅された光Ｌ８と、生成された光Ｌ９とを出射面１８ｂから出射する。非線形光学素子１７Ｂは、入射された光Ｌ７の一部を透過して、光Ｌ８，Ｌ９と共に出射面１８ｂから出射する。なお、光Ｌ８の代わりに光Ｌ９が非線形光学素子１７Ｂに入射されれば、光Ｌ９の強度が増幅される。光Ｌ９は、例えば、光Ｌ７及び光Ｌ８と異なる周波数を有している。例えば、非線形光学素子１７Ｂに入射される光Ｌ７が第一光に相当し、非線形光学素子１７Ｂに入射される光Ｌ８が第二光に相当し、非線形光学素子１７Ｂから出射される光Ｌ８又は光Ｌ９が第三光に相当する。
　光Ｌ９は、光Ｌ７及び光Ｌ８に基づいて非線形光学素子１７Ｂにおいて発生する差周波に相当する。光学装置１Ｂにおいて、非線形光学素子１７Ｂに入射される光Ｌ７及び光Ｌ８は、それぞれ、光学装置１Ａの光Ｌ４及び光Ｌ５に相当する。光学装置１Ｂの光Ｌ９は、光学装置１Ａの光Ｌ６に相当する。
　例えば、光Ｌ７は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｂに対して常光である。光Ｌ８は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｂに対して異常光である。光Ｌ９は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７に対して異常光である。光Ｌ７の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ８の角周波数が“ω２”であり、光Ｌ９の角周波数が“ω３”である場合、式（２１）：ω１＝ω２＋ω３が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。すなわち、光Ｌ７の周波数は、光Ｌ８の周波数と光Ｌ９の周波数との和である。換言すれば、励起光である光Ｌ７のエネルギーの一部が光Ｌ８の強度を増幅するエネルギーと光Ｌ９を生成するエネルギーに分離される。
　光Ｌ７は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波である。光Ｌ８は、例えば、別途、外部から光パラメトリック発振又は半導体レーザなどによって取得されたレーザ光である。例えば、光Ｌ７の波長は１０６４ｎｍであり、光Ｌ８の波長は１５７０ｎｍであり、光Ｌ９の波長は３３００ｎｍである。光Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９の波長は、これらに限定されない。
　非線形光学素子１７Ｂ中における光Ｌ７の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１７Ｂ中における光Ｌ８の位相が“φω２”であり、非線形光学素子１７Ｂ中における光Ｌ９の位相が“φω３”である場合、式（２２）：φω１＝φω２+φω３が満たされる。非線形光学素子１７Ｂ中における光Ｌ７の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ８の波数ベクトルが“ｋ２”であり、光Ｌ９の波数ベクトルが“ｋ３”である場合、位相整合条件は、式（２３）：Δｋ＝ｋ１－ｋ２－ｋ３＝０によって表される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ９の強度が確保される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９の位相差は、式（２４）：Δφ＝φω1－φω２－φω3＝｜ｋ1－ｋ２－ｋ3｜＊Ｌ＝０を満たす。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７Ｂの長さである。非線形光学素子１７Ｂの入射面１８ａに入射する光Ｌ７と光Ｌ８との位相差が“Δφ′”である場合、非線形光学素子１７Ｂ中における光Ｌ７，Ｌ８の位相差の関係式は、式（２４）より式（２５）：Δφ＝φω1－φω２－φω3＝｜Δｋ｜＊Ｌ－Δφ′と表される。Δφ′＝０である場合、位相整合条件が満たされる。
　本変形例においても、素子制御部１５は、上記位相整合条件を満たすために、“Δφ′”が低減されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。素子制御部１５は、上記位相整合条件において位相整合又は疑似位相整合を満たすように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂの入射面１８ａにおいて、光Ｌ７と光Ｌ８との位相差ＰＤが低減されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。
　例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂの入射面１８ａにおいて、光Ｌ７と光Ｌ８との位相差が低減されるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御する。温度が調整された又は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ７と光Ｌ８との間に生じる位相差は、それぞれ、式（６）及び式（８）を満たす。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂの入射面１８ａにおいて光Ｌ７と光Ｌ８との位相が合うように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。
　本変形例において素子制御部１５は、式（７）及び式（９）の少なくとも一方に基づいて、光Ｌ７と光Ｌ８との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂの入射面１８ａにおいて光Ｌ７と光Ｌ８との位相差が縮小されるように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂの入射面１８ａにおいて光Ｌ７と光Ｌ８との位相差がゼロになるように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ８及び光Ｌ９の強度が低減されるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（７）及び式（９）の少なくとも一方に基づいて、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂの入射面１８ａにおいて光Ｌ７と光Ｌ８との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｂから出射される光Ｌ８及び光Ｌ９の少なくとも一方の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、光Ｌ８及び光Ｌ９の少なくとも一方の強度は、不図示の検出部によって検出してもよい。
　次に、図５を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｃについてさらに詳細に説明する。図５は、光学装置１Ｃの光学系の部分拡大図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、複屈折性素子１４において非線形光学素子１２Ｃにおいて生成される光と非線形光学素子１７Ｃにおいて生成される光との位相関係を調整する点において、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態との相違点を説明する。
　本変形例において、光出射部２は、非線形光学素子１２の代わりに非線形光学素子１２Ｃを含んでいる。光生成部４は、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ｃを含んでいる。図５は、複屈折性素子１４に光を入射する光出射部２の非線形光学素子１２Ｃも示している。非線形光学素子１２Ｃは、光源１１から出射された光Ｌ１０に基づいて、光Ｌ１１を生成し、非線形光学素子１２Ｃを透過する光Ｌ１０を光Ｌ１１と共に出射する。非線形光学素子１２Ｃは、非線形光学現象によって、光Ｌ１０の入射に応じて、光Ｌ１１を生成する。非線形光学素子１２Ｃは、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。非線形光学素子１２Ｃは、例えば、光Ｌ１０の入射に応じて、ＴＹＰＥ１の位相整合に基づいて第二次高調波を発生する。光Ｌ１０と光Ｌ１１とは、互いに異なる周波数を有している。非線形光学素子１２Ｃに入射される光Ｌ１０、及び、非線形光学素子１２Ｃから出射される光Ｌ１１は、位相整合又は疑似位相整合を満たしている。非線形光学素子１２と非線形光学素子１２Ｃとは、同様の非線形光学現象を生じさせる。
　光Ｌ１０，Ｌ１１は、互いに異なる偏光状態を有している。例えば、光Ｌ１０は、非線形光学素子１２Ｃに対して常光である。光Ｌ１１は、非線形光学素子１２Ｃに対して異常光である。光Ｌ１０の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ１１の角周波数が“ω２”である場合、式（３１）：ω２＝ω１＋ω１が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。すなわち、光Ｌ１０は基本波であり、光Ｌ１１は第二次高調波である。非線形光学素子１２Ｃは、光Ｌ１０に基づいて、光Ｌ１１として第二次高調波を生成する。光Ｌ１０は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波である。例えば、光Ｌ１０の波長は１０６４ｎｍであり、光Ｌ１１の波長は５３２ｎｍである。
　光Ｌ１０の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ１１の波数ベクトルが“ｋ２”である場合、位相整合条件は、式（３２）：Δｋ＝ｋ２－ｋ１－ｋ１＝０によって表される。この場合、非線形光学素子１２Ｃにおける作用長が“Ｌ”であり、非線形光学素子１２Ｃ中における光Ｌ１０の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１２Ｃ中における光Ｌ１１の位相が“φω２”である場合、式（３３）：Δφ＝φω２－φω１－φω１＝｜Δｋ｜＊Ｌ＝０が満たされる。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１２Ｃの長さである。
　光Ｌ１０，Ｌ１１は、複屈折性素子１４を透過する。複屈折性素子１４の入射面１４ａには、光Ｌ１０と光Ｌ１１とが入射する。光Ｌ１０は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｃに対する構成を除き、上述した光Ｌ１と同様の構成を有している。光Ｌ１１は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｃに対する構成を除き、上述した光Ｌ２と同様の構成を有している。
　複屈折性素子１４から出射された光Ｌ１０，Ｌ１１は、非線形光学素子１７Ｃに入射される。非線形光学素子１７Ｃは、位相整合又は疑似位相整合によって和周波を発生する。非線形光学素子１７Ｃは、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。非線形光学素子１７Ｃは、例えば、光Ｌ１０の入射に応じて、ＴＹＰＥ１の位相整合に基づいて第二次高調波を発生する。位相整合又は疑似位相整合が満たされている場合、非線形光学素子１７Ｃは、入射された光Ｌ１０に基づいて、光Ｌ１１と同一の周波数を有している光Ｌ１２を生成し、非線形光学素子１２Ｃを透過する光Ｌ１０を光Ｌ１２と共に出射する。非線形光学素子１７Ｃは、入射された光Ｌ１０及び光Ｌ１１に基づいて、光Ｌ１１と同一の周波数を有している光Ｌ１２を生成し、生成された光Ｌ１２と非線形光学素子１７Ｃに入射された光Ｌ１１とを合波して光Ｌ１３として出射面１８ｂから出射する。図５において省略されているが、非線形光学素子１７Ｃは、入射された光Ｌ１０の一部を透過して、光Ｌ１３と共に出射面１８ｂから出射する。光Ｌ１２は、光Ｌ１０と異なる周波数を有している。図５に示されている例において、光Ｌ１０が第一光に相当し、光Ｌ１１が第二光に相当し、光Ｌ１２が第三光に相当する。
　例えば、光Ｌ１０は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｃに対して常光である。光Ｌ１１は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｃに対して異常光である。光Ｌ１２は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｃに対して異常光である。光Ｌ１０の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ１２の角周波数が“ω２”である場合、式（３４）：ω２＝ω１＋ω１が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。したがって、光Ｌ１２は第二次高調波である。非線形光学素子１７Ｃは、入射された光Ｌ１０に基づいて、光Ｌ１２として第二次高調波を生成する。光Ｌ１２の波長は５３２ｎｍである。
　非線形光学素子１７Ｃ中における光Ｌ１０の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１７Ｃ中における光Ｌ１２の位相が“φω２”である場合、式（３５）：φω２＝φω１+φω１が満たされる。非線形光学素子１７Ｃ中における光Ｌ１０の波数ベクトルが“ｋ１”であり、非線形光学素子１７Ｃにおいて生成される光Ｌ１２の波数ベクトルが“ｋ２”である場合、位相整合条件は、式（３６）：Δｋ＝ｋ２－ｋ１－ｋ１＝０によって表される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ１２の強度が確保される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ１０，Ｌ１２の位相差は、式（３７）Δφ＝φω２－φω１－φω１＝｜ｋ２－ｋ１－ｋ１｜＊Ｌ＝０を満たす。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７Ｃの長さである。
　非線形光学素子１７Ｃの入射面１８ａに入射する光Ｌ１０と光Ｌ１２との位相差が“Δφ′”である場合、非線形光学素子１７Ｃ中における光Ｌ１０，Ｌ１２の位相差の関係式は、式（３７）より式（３８）：Δφ＝φω２－φω１－φω１＝｜Δｋ｜＊Ｌ－Δφ′と表される。したがって、Δφ′＝０である場合、位相整合条件が満たされ、比較的高い強度を有する光Ｌ１２が発生する。
　本変形例における素子制御部１５は、複屈折性素子１４において、複数の非線形光学素子１２Ｃによって生成される光と、非線形光学素子１７Ｃによって生成される光との位相が合うように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。これによって、光生成部４の非線形光学素子１７Ｃの入射面１８ａにおいて、光Ｌ１０と光Ｌ１１との位相が合う。
　例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｃ中における光Ｌ１１と光Ｌ１２との位相差が縮小されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、これによって、光生成部４の非線形光学素子１７Ｃの入射面１８ａにおいて、光Ｌ１０と光Ｌ１１との位相差ＰＤも縮小される。例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｃ中における光Ｌ１１と光Ｌ１２との位相差がゼロになるように、複屈折性素子１４の屈折率を制御する。
　非線形光学素子１２Ｃにおいて生成された光Ｌ１１は、温度調整された複屈折性素子１４を透過した後に非線形光学素子１７Ｃに入射する。このため、光Ｌ１１の非線形光学素子１７Ｃ中の位相“φＬ１１”は、式（３９）：φＬ１１＝φＮ＿Ｌ１１＋φΔＴ＿Ｌ１１×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ１１＋φＡＲ＿Ｌ１１によって示される。“φＮ＿Ｌ１１”は光Ｌ１１が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相変化であり、“φΔＴ＿Ｌ１１”は光Ｌ１１に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ１１”は光Ｌ１１が空気中を伝搬した際に生じる位相変化であり、“φＡＲ＿Ｌ１１”は光Ｌ１１が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｃの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相変化である。
　非線形光学素子１７Ｃにおいて生成された光Ｌ１２の非線形光学素子１７Ｃ中の位相“φＬ１２”は、式（３５）の“φω２”に相当する。光Ｌ１０の非線形光学素子１７Ｃ中の位相“φＬ１０”は、式（３５）の“φω１”に相当する。式（３５）から、式（４０）：φＬ１２＝２φＬ１０が導き出される。したがって、式（４１）：φＬ１２＝２φＬ１０＝２（φＮ＿Ｌ１０＋φΔＴ＿Ｌ１０×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ１０＋φＡＲ＿Ｌ１０）が成立する。“φＮ＿Ｌ１０”は光Ｌ１０が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ１０”は光Ｌ１０に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ１０”は光Ｌ１０が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ１０”は光Ｌ１０が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｃの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　光Ｌ１１と光Ｌ１２との間に生じる位相差“Δφｔｏｔａｌ”は、式（４２）：Δφｔｏｔａｌ＝φＬ１１－φＬ１２＝φＬ１１－２φＬ１０によって表される。複屈折性素子の温度調整によって光Ｌ１１と光Ｌ１２との間に生じる位相差は、温度が調整された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ１１と光Ｌ１０との間に生じる位相差に依存している。
　複屈折性素子の温度調整によって光Ｌ１０と光Ｌ１１との間に生じる位相差は、式（４３）：Δφｔｏｔａｌ＝ΔφΔＴ×ΔＴ＋ΔφＮ＋ΔφＡＩＲ＋ΔφＡＲを満たす。この場合、“Δφｔｏｔａｌ”は温度が調整された複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差の総和であり、“ΔφΔＴ”は複屈折性素子１４の温度変化による位相差の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“ΔφＮ”は基準温度時の複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差であり、“ΔφＡＩＲ”は空気中の伝搬によって生じる位相差であり、“ΔφＡＲ”は複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｃの入射面１８ａにおけるコーティング膜によって生じる位相差である。したがって、例えば、複屈折性素子１４の温度のみを制御する場合には、素子制御部１５は、式（４４）：ΔφΔＴ×ΔＴ＝Δφｔｏｔａｌ－ΔφＮ－ΔφＡＩＲ－ΔφＡＲによって変化させる温度を導出してもよい。
　電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ１０と光Ｌ１１との間に生じる位相差は、式（４５）：Δφｔｏｔａｌ＝ΔφΔＥ×Ｖ＋ΔφＮ＋ΔφＡＩＲ＋ΔφＡＲを満たす。この場合、“Δφｔｏｔａｌ”は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差の総和であり、“ΔφΔＥ”は複屈折性素子１４に印加する電圧変化による位相差の変化率であり、“Ｖ”は複屈折性素子１４に印加される電圧値である。したがって、例えば、複屈折性素子１４に印加する電圧のみを制御する場合には、素子制御部１５は、式（４６）：ΔφΔＥ×Ｖ＝Δφｔｏｔａｌ－ΔφＮ－ΔφＡＩＲ－ΔφＡＲによって複屈折性素子１４に印加する電圧を導出してもよい。温度の調整と電圧の印加との双方が行われる場合には、上記式（４３）及び式（４５）を組み合わせることによって、複屈折性素子１４の透過によって生じる位相差の総和が導出され得る。
　本変形例において素子制御部１５は、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、非線形光学素子１７Ｃ中において光Ｌ１１と光Ｌ１２との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。この結果、光Ｌ１１と光Ｌ１２とが合波された光Ｌ１３について、比較的高い強度が確保される。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ１３の強度が低減されるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、非線形光学素子１７Ｃ中において光Ｌ１１と光Ｌ１２との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ１１と光Ｌ１２とが合波された光Ｌ１３の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、光Ｌ１３の強度は、不図示の光検出部によって検出してもよい。
　次に、図６を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｄについてさらに詳細に説明する。図６は、光学装置１Ｄの光学系の部分拡大図である。本変形例は、概ね、図５に示した変形例と類似又は同じである。本変形例は、非線形光学素子１２Ｄ及び１７ＤにおいてＴＹＰＥ２の位相整合に基づく和周波を発生させる点において、図５に示されている構成と相違する。以下、図５に示されている構成との相違点を説明する。
　本変形例において、光出射部２は、非線形光学素子１２Ｃの代わりに非線形光学素子１２Ｄを含んでいる。光生成部４は、非線形光学素子１７Ｃの代わりに非線形光学素子１７Ｄを含んでいる。非線形光学素子１２Ｄは、光源１１から出射された光Ｌ１４，Ｌ１５に基づいて、光Ｌ１６を生成し、非線形光学素子１２Ｄを透過する光Ｌ１４，Ｌ１５を光Ｌ１６と共に出射する。非線形光学素子１２Ｄは、非線形光学現象によって、光Ｌ１４，Ｌ１５の入射面１９ａへの入射に応じて、光Ｌ１６を生成する。非線形光学素子１２Ｄは、位相整合又は疑似位相整合によって和周波を発生する。非線形光学素子１２Ｄは、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。非線形光学素子１２Ｄは、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて和周波を光Ｌ１６として発生する。光Ｌ１４と光Ｌ１５とは、互いに異なる周波数を有している。非線形光学素子１２Ｄに入射される光Ｌ１４及び光Ｌ１５、並びに、非線形光学素子１２Ｄから出射される光Ｌ１６は、位相整合又は疑似位相整合を満たしている。
　光Ｌ１４，Ｌ１５は、互いに異なる偏光状態を有している。光Ｌ１６は、光Ｌ１４又は光Ｌ１５と互いに異なる偏光状態を有している。例えば、光Ｌ１４は、非線形光学素子１２Ｄに対して常光であり、光Ｌ１５は、非線形光学素子１２Ｄに対して異常光である。光Ｌ１６は非線形光学素子１２Ｄに対して常光である。光Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６は、互いに異なる周波数を有している。光Ｌ１４の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ１５の角周波数が“ω２”であり、光Ｌ１６の角周波数が“ω３”である場合、式（５１）：ω３＝ω２＋ω１が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。すなわち、光Ｌ１６の周波数は、光Ｌ１４の周波数と光Ｌ１５の周波数との和である。
　例えば、光Ｌ１４は基本波であり、光Ｌ１５は第二次高調波であり、光Ｌ１６は第三次高調波である。光Ｌ１５は光Ｌ１４の２倍の周波数を有し、光Ｌ１６は光Ｌ１４の３倍の周波数を有している。光Ｌ１４は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波である。光Ｌ１５は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第二次高調波である。例えば、光Ｌ１４の波長は１０６４ｎｍであり、光Ｌ１５の波長は５３２ｎｍであり、光Ｌ１６の波長は３５５ｎｍである。
　光Ｌ１４の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ１５の波数ベクトルが“ｋ２”であり、光Ｌ１６の波数ベクトルが“ｋ３”である場合、位相整合条件は、式（５２）：Δｋ＝ｋ３－ｋ２－ｋ１＝０によって表される。この場合、非線形光学素子１２Ｄにおける作用長が“Ｌ”であり、非線形光学素子１２Ｄ中における光Ｌ１４の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１２Ｄ中における光Ｌ１５の位相が“φω２”であり、非線形光学素子１２Ｄ中における光Ｌ１６の位相が“φω３”である場合、式（５３）：Δφ＝φω３－φω２－φω１＝｜Δｋ｜＊Ｌ＝０が満たされる。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１２Ｄの長さである。
　光Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６は、複屈折性素子１４を透過する。複屈折性素子１４の入射面１４ａには、光Ｌ１４と光Ｌ１５と光Ｌ１６とが入射する。位相調整部３は、複屈折性素子１４に入射された光Ｌ１４、光Ｌ１５、及び、光Ｌ１６のうち少なくとも２つの位相を調整する。光Ｌ１４は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｄに対する構成を除き、上述した光Ｌ１と同様の構成を有している。光Ｌ１５は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｄに対する構成を除き、上述した光Ｌ２と同様の構成を有している。本変形例において、複屈折性素子１４は、例えば、サファイア結晶である。
　非線形光学素子１７Ｄは、複屈折性素子１４から出射された光Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６が入射されるように配置されている。したがって、複屈折性素子１４から出射された光Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６は、非線形光学素子１７Ｄに入射される。非線形光学素子１７Ｄは、位相整合又は疑似位相整合によって和周波を発生する。非線形光学素子１７Ｄは、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。非線形光学素子１７Ｄは、例えば、光Ｌ１４及び光Ｌ１５の入射面１８ａへの入射に応じて、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて和周波を発生する。非線形光学素子１７Ｄは、入射された光Ｌ１４及び光Ｌ１５に基づいて、光Ｌ１６と同一の周波数を有している光Ｌ１７を生成し、生成された光Ｌ１７と非線形光学素子１７Ｄに入射された光Ｌ１６とを合波して光Ｌ１８として出射面１８ｂから出射する。図６において省略されているが、非線形光学素子１７Ｄは、入射された光Ｌ１４，Ｌ１５の一部を透過して、光Ｌ１８と共に出射面１８ｂから出射する。光Ｌ１８は、光Ｌ１４及び光Ｌ１５と異なる周波数を有している。図６に示されている例において、光Ｌ１４が第一光に相当し、光Ｌ１５が第二光に相当し、光Ｌ１７が第三光に相当し、光Ｌ１６が第四光に相当する。
　例えば、光Ｌ１４は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｄに対して常光である。光Ｌ１５は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｄに対して異常光である。光Ｌ１６は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｄに対して常光である。光Ｌ１７は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｄに対して常光である。光Ｌ１４の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ１５の角周波数が“ω２”であり、光Ｌ１７の角周波数が“ω３”である場合、式（５４）：ω３＝ω２＋ω１が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。
　光Ｌ１７の周波数は、光Ｌ１４の周波数と光Ｌ１５の周波数との和である。光Ｌ１４は基本波であり、光Ｌ１５は基本波の第二次高調波である。したがって、光Ｌ１７は基本波の第三次高調波である。非線形光学素子１７Ｄは、入射された光Ｌ１４及び光Ｌ１５に基づいて、光Ｌ１７として和周波を生成する。例えば、光Ｌ１７の波長は３５５ｎｍである。
　非線形光学素子１７Ｄ中における光Ｌ１４の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１７Ｄ中における光Ｌ１５の位相が“φω２”であり、非線形光学素子１７Ｄ中における光Ｌ１７の位相が“φω３”である場合、式（５５）：φω３＝φω２+φω１によって表される。非線形光学素子１７Ｄ中における光Ｌ１４の波数ベクトルが“ｋ１”であり、非線形光学素子１７Ｄ中における光Ｌ１５の波数ベクトルが“ｋ２”であり、非線形光学素子１７Ｄ中における非線形光学素子１７Ｄにおいて生成される光Ｌ１７の波数ベクトルが“ｋ３”である。この場合、位相整合条件は、式（５６）：Δｋ＝ｋ３－ｋ２－ｋ１＝０によって表される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ１７の強度が確保される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６の位相差は、式（５７）：Δφ＝φω３－φω２－φω１＝｜ｋ３－ｋ２－ｋ１｜＊Ｌ＝０を満たす。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７Ｄの長さである。
　本変形例における素子制御部１５は、複屈折性素子１４において、複数の非線形光学素子１２Ｄによって生成される光と、非線形光学素子１７Ｄによって生成される光との位相が合うように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。これによって、光生成部４の非線形光学素子１７Ｄの入射面１８ａにおいて、光Ｌ１４と光Ｌ１５と光Ｌ１６との位相が合う。
　例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｄにおける光Ｌ１６と光Ｌ１７との位相差が縮小されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、これによって、光生成部４の非線形光学素子１７Ｄの入射面１８ａにおいて、光Ｌ１４と光Ｌ１５との位相差ＰＤも縮小される。例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｄ中における光Ｌ１６と光Ｌ１７との位相差がゼロになるように、複屈折性素子１４の屈折率を制御する。
　非線形光学素子１２Ｄにおいて生成された光Ｌ１６は、温度調整された複屈折性素子１４を透過した後に非線形光学素子１７Ｄに入射する。このため、光Ｌ１６の非線形光学素子１７Ｄ中における位相“φＬ１６”は、式（５８）：φＬ１６＝φＮ＿Ｌ１６＋φΔＴ＿Ｌ１６×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ１６＋φＡＲ＿Ｌ１６によって示される。“φＮ＿Ｌ１６”は光Ｌ１６が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ１６”は光Ｌ１６に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ１６”は光Ｌ１６が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ１６”は光Ｌ１６が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｄの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　非線形光学素子１７Ｄにおいて生成された光Ｌ１７の非線形光学素子１７Ｄ中の位相“φＬ１７”は、式（５５）の“φω３”に相当する。光Ｌ１５の非線形光学素子１７Ｄ中の位相“φＬ１５”は、式（５５）の“φω２”に相当する。光Ｌ１４の非線形光学素子１７Ｄ中の位相“φＬ１４”は、式（５５）の“φω１”に相当する。式（５５）から、式（５９）：φＬ１７＝φＬ１５＋φＬ１４が導き出される。したがって、式（６０）：φＬ１７＝φＬ１５＋φＬ１４＝（φＮ＿Ｌ１５＋φΔＴ＿Ｌ１５×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ１５＋φＡＲ＿Ｌ１５）＋（φＮ＿Ｌ１４＋φΔＴ＿Ｌ１４×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ１４＋φＡＲ＿Ｌ１４）が成立する。
　“φＮ＿Ｌ１５”は光Ｌ１５が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ１５”は光Ｌ１５に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ１５”は光Ｌ１５が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ１５”は光Ｌ１５が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｄの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　“φＮ＿Ｌ１４”は光Ｌ１４が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ１４”は光Ｌ１４に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ１４”は光Ｌ１４が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ１４”は光Ｌ１４が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｄの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　光Ｌ１６と光Ｌ１７との間に生じる位相差“Δφｔｏｔａｌ”は、式（６１）：Δφｔｏｔａｌ＝φＬ１６－φＬ１７＝φＬ１６－φＬ１５－φＬ１４によって表される。温度が調整された又は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ１６と光Ｌ１７との間に生じる位相差は、それぞれ、式（４３）又は式（４５）を満たす。
　本変形例において素子制御部１５は、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、非線形光学素子１７Ｄ中において光Ｌ１６と光Ｌ１７との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。この結果、光Ｌ１６と光Ｌ１７とが合波された光Ｌ１８の強度が、比較的高く確保される。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ１８の強度が低減されるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、非線形光学素子１７Ｄ中において光Ｌ１６と光Ｌ１７との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ１６と光Ｌ１７とが合波された光Ｌ１８の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、光Ｌ１８の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。
　本変形例のさらなる変形例として、光学装置１Ｄは、非線形光学素子１２Ｄ及び１７ＤにおいてＴＹＰＥ２の位相整合に基づく差周波を発生させてもよい。この場合、光Ｌ１７の周波数及び光Ｌ１６の周波数は、光Ｌ１４の周波数と光Ｌ１５の周波数の差分である。この場合に非線形光学素子１２Ｄ及び１７Ｄにおいて発生する非線形光学現象のエネルギー保存則及び位相整合条件は、光学装置１Ａの光Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６に関するエネルギー保存則及び位相整合条件と同様である。非線形光学素子１２Ｄは、例えば、非線形光学素子１７Ａと同一の構造を有する非線形光学素子１７Ｄは、例えば、非線形光学素子１７Ａと同一の構造を有する。
　光学装置１ＤがＴＹＰＥ２の位相整合に基づく差周波を発生させる上記構成において、非線形光学素子１２Ｄは、例えば、光Ｌ１４及び光Ｌ１５の入射に応じて、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて差周波を光Ｌ１６として生成する。この場合、光Ｌ１４が光Ｌ４に相当し、光Ｌ１５が光Ｌ５に相当し、光Ｌ１６が光Ｌ６に相当する。非線形光学素子１７Ｄは、例えば、光Ｌ１４及び光Ｌ１５の入射に応じて、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて差周波を光Ｌ１７として生成し、生成された光Ｌ１７と非線形光学素子１７Ｄに入射された光Ｌ１６とを合波して光Ｌ１８として出射面１８ｂから出射する。この場合、光Ｌ１４が光Ｌ４に相当し、光Ｌ１５が光Ｌ５に相当し、光Ｌ１７が光Ｌ６に相当する。位相整合条件が満たされる場合、非線形光学素子１７Ｄ中における光Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６の位相差は、式（１４）を満たす。光Ｌ１６と光Ｌ１７との間に生じる位相差“Δφｔｏｔａｌ”は、式（６２）：Δφｔｏｔａｌ＝φＬ１６－φＬ１７＝φＬ１６－φＬ１４＋φＬ１５によって表される。
　本変形例のさらなる変形例として、光学装置１Ｄは、非線形光学素子１２Ｄ及び１７ＤにおいてＴＹＰＥ１の位相整合に基づく和周波又は差周波を発生させてもよい。この場合、光Ｌ１４と光Ｌ１５とは、互いに同一の偏光状態を有している。光Ｌ１６は、光Ｌ１４又は光Ｌ１５と異なる偏光状態を有している。光Ｌ１７は、光Ｌ１４又は光Ｌ１５と異なる偏光状態を有している。例えば、光Ｌ１４，Ｌ１５は、非線形光学素子１２Ｄに対して常光であり、光Ｌ１６は、非線形光学素子１２Ｄに対して異常光である。例えば、光Ｌ１４，Ｌ１５は、非線形光学素子１７Ｄに対して常光であり、光Ｌ１７は、非線形光学素子１７Ｄに対して異常光である。この場合、例えば、光Ｌ１４が第一光に相当し、光Ｌ１５が第四光に相当し、光Ｌ１６が第二光に相当し、光Ｌ１７が第三光に相当する。
　上記構成によって、光学装置１Ｄが非線形光学素子１２Ｄ及び１７ＤにおいてＴＹＰＥ１の位相整合に基づく和周波を発生させる場合、光Ｌ１６の周波数及び光Ｌ１７の周波数は、光Ｌ１４の周波数と光Ｌ１５の周波数の和である。
　上記構成によって、光学装置１Ｄが非線形光学素子１２Ｄ及び１７ＤにおいてＴＹＰＥ１の位相整合に基づく差周波を発生させる場合、光Ｌ１６の周波数及び光Ｌ１７の周波数は、光Ｌ１４の周波数と光Ｌ１５の周波数の差分である。
　次に、図７を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｅについてさらに詳細に説明する。図７は、光学装置１Ｅの光学系の部分拡大図である。本変形例は、概ね、図５に示した変形例と類似又は同じである。本変形例は、非線形光学素子１２Ｃ及び１７Ｃの代わりに、ＴＹＰＥ２の位相整合を用いる非線形光学素子１２Ｅ及び１７Ｅを使用する点において、図５に示した変形例と相違する。以下、図５に示した変形例との相違点を説明する。
　本変形例において、光出射部２は、非線形光学素子１２Ｃの代わりに非線形光学素子１２Ｅを含んでいる。光生成部４は、非線形光学素子１７Ｃの代わりに非線形光学素子１７Ｅを含んでいる。非線形光学素子１２Ｅは、光源１１から出射された光Ｌ１９に基づいて、光Ｌ２０を生成し、非線形光学素子１２Ｅを透過する光Ｌ１９を光Ｌ２０と共に出射する。非線形光学素子１２Ｅは、非線形光学現象によって、光Ｌ１９の入射に応じて、光Ｌ２０を生成する。非線形光学素子１２Ｅは、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。非線形光学素子１２Ｅは、例えば、光Ｌ１９の入射に応じて、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて第二次高調波を発生する。光Ｌ１９と光Ｌ２０とは、互いに異なる周波数を有している。非線形光学素子１２Ｅに入射される光Ｌ１９、及び、非線形光学素子１２Ｅから出射されるＬ２０は、位相整合又は疑似位相整合を満たしている。
　光Ｌ１９，Ｌ２０は、互いに異なる偏光状態を有している。光Ｌ１９は、Ｘ軸方向に平行な偏光成分Ｌ２１と、Ｙ軸方向に平行な偏光成分Ｌ２２とを含んでいる。光Ｌ１９は、例えば、ＸＹ平面に平行であり且つＸ軸方向に対して４５度傾斜した直線偏光を有している。光Ｌ２０は、Ｙ軸方向に平行な直線偏光である。非線形光学素子１２Ｅは、光Ｌ１９のうち偏光成分Ｌ２１と偏光成分Ｌ２２とを光Ｌ２０と共に出射する。なお、以下において、偏光成分Ｌ２１及び偏光成分Ｌ２２は、光Ｌ２２及び光Ｌ２３ともいう。
　例えば、光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１は、非線形光学素子１２Ｅに対して常光であり、光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２２は、非線形光学素子１２Ｅに対して異常光である。光Ｌ２０は、非線形光学素子１２Ｅに対して常光である。光Ｌ１９の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ２０の角周波数が“ω２”である場合、式（７１）：ω２＝ω１＋ω１が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。
　例えば、光Ｌ１９は基本波であり、光Ｌ２０は第二次高調波である。光Ｌ２０は、光Ｌ１９の２倍の周波数を有している。非線形光学素子１２Ｅは、光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１，Ｌ２２に基づいて、光Ｌ２０として第二次高調波を生成する。光Ｌ１９は、例えば、ＮｄＹＡＧレーザの基本波である。例えば、光Ｌ１９の波長は１０６４ｎｍであり、光Ｌ２０の波長は５３２ｎｍである。
　光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２２の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ２０の波数ベクトルが“ｋ２”である場合、位相整合条件は、式（７２）：Δｋ＝ｋ２－ｋ１－ｋ１＝０によって表される。非線形光学素子１２Ｅにおける作用長さが“Ｌ”であり、非線形光学素子１２Ｅから出射される光Ｌ１９の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１２Ｅから出射される光Ｌ２０の位相が“φω２”である場合、式（７３）：Δφ＝φω２－φω１－φω１＝｜Δｋ｜＊Ｌ＝０が満たされる。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１２Ｅの長さである。
　光Ｌ１９は、複屈折性素子１４を透過する。複屈折性素子１４の入射面１４ａには、光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１，Ｌ２２と光Ｌ２０とが入射する。位相調整部３は、複屈折性素子１４に入射された偏光成分Ｌ２１、偏光成分Ｌ２２、及び、光Ｌ２０のうち少なくとも２つの位相を調整する。偏光成分Ｌ２１は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｅに対する構成を除き、上述した光Ｌ１と同様の構成を有している。偏光成分Ｌ２２は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｅに対する構成を除き、上述した光Ｌ２と同様の構成を有している。
　非線形光学素子１７Ｅは、複屈折性素子１４から出射された偏光成分Ｌ２１，Ｌ２２、及び、光Ｌ２０が入射されるように配置されている。したがって、複屈折性素子１４から出射された光Ｌ１９，Ｌ２０は、非線形光学素子１７Ｅに入射される。非線形光学素子１７Ｅは、非線形光学素子１２Ｅと同様の非線形光学現象を発生する。非線形光学素子１７Ｅは、位相整合又は疑似位相整合によって和周波を発生する。非線形光学素子１７Ｅは、例えば、ＬＢＯ結晶からなる。非線形光学素子１７Ｅは、光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１，Ｌ２２の入射面１８ａへの入射に応じて、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて光Ｌ２３として第二次高調波を発生する。非線形光学素子１７Ｅは、入射された偏光成分Ｌ２１及び偏光成分Ｌ２２に基づいて、光Ｌ２０と同一の周波数を有している光Ｌ２３を生成する。非線形光学素子１７Ｅは、生成された光Ｌ２３と非線形光学素子１７Ｅに入射された光Ｌ２０とを合波して、光Ｌ２４として出射面１８ｂから出射する。図において省略されているが、非線形光学素子１７Ｅは、入射された光Ｌ１９の一部を透過し、光Ｌ２４と共に出射面１８ｂから出射する。光Ｌ２４は、偏光成分Ｌ２１及び偏光成分Ｌ２２と異なる周波数を有している。図７に示されている構成において、偏光成分Ｌ２１が第一光に相当し、偏光成分Ｌ２２が第二光に相当し、光Ｌ２３が第三光に相当し、光Ｌ２０が第四光に相当する。
　例えば、光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｅに対して常光である。光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２２は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｅに対して異常光である。光Ｌ２３は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｅに対して常光である。光Ｌ１９の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ２３の角周波数が“ω２”である場合、式（７４）：ω２＝ω１＋ω１が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。したがって、光Ｌ２３は第二次高調波である。非線形光学素子１７Ｅは、入射された光Ｌ１９に基づいて、光Ｌ２３として第二次高調波を生成する。光Ｌ２３の波長は５３２ｎｍである。
　非線形光学素子１７Ｅ中における偏光成分Ｌ２１及び偏光成分Ｌ２２の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１７Ｅ中における光Ｌ２３の位相が“φω２”である場合、式（７５）：φω２＝φω１+φω１が満たされる。光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１及び偏光成分Ｌ２２の波数ベクトルが“ｋ１”であり、非線形光学素子１７Ｅにおいて生成される光Ｌ２３の波数ベクトルが“ｋ２”である場合、位相整合条件は、式（７６）：Δｋ＝ｋ２－ｋ１－ｋ１＝０によって表される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ２３の強度が確保される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ１９，Ｌ２３の位相差は、式（７７）：Δφ＝φω２－φω１－φω１＝｜Δｋ｜＊Ｌ＝０を満たす。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７Ｅの長さである。
　本変形例における素子制御部１５は、複屈折性素子１４において、複数の非線形光学素子１２Ｅによって生成される光と、非線形光学素子１７Ｅによって生成される光との位相差が合うように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。これによって、光生成部４の非線形光学素子１７Ｅの入射面１８ａにおいて、偏光成分Ｌ２１と偏光成分Ｌ２２と光Ｌ２０との位相が合う。
　例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｅ中における光Ｌ２０と光Ｌ２３との位相が縮小されるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、これによって、光生成部４の非線形光学素子１７Ｅの入射面１８ａにおいて、偏光成分Ｌ２１と偏光成分Ｌ２２と光Ｌ２０との位相差ＰＤも縮小される。例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｅ中における光Ｌ２０と光Ｌ２３との位相差がゼロになるように、複屈折性素子１４の屈折率を制御する。
　非線形光学素子１２Ｅにおいて生成された光Ｌ２０は、温度調整された複屈折性素子１４を透過した後に非線形光学素子１７Ｅに入射する。このため、光Ｌ２０の非線形光学素子１７Ｅにおける位相“φＬ２０”は、式（７８）：φＬ２０＝φＮ＿Ｌ２０＋φΔＴ＿Ｌ２０×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ２０＋φＡＲ＿Ｌ２０によって示される。“φＮ＿Ｌ２０”は光Ｌ２０が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ２０”は光Ｌ２０に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ２０”は光Ｌ２０が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ２０”は光Ｌ２０が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｅの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　非線形光学素子１７Ｅにおいて生成された光Ｌ２３の非線形光学素子１７Ｅ中の位相“φＬ２３”は、式（７５）の“φω２”に相当する。光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２１が非線形光学素子１７Ｅ中の位相“φＬ２１”は、式（７５）の“φω１”に相当する。光Ｌ１９の偏光成分Ｌ２２の非線形光学素子１７Ｅ中の位相“φＬ２２”は、式（７５）の“φω１”に相当する。式（７５）から、式（７９）：φＬ２３＝φＬ２１＋φＬ２２が導き出される。したがって、式（８０）：φＬ２３＝φＬ２１＋φＬ２２＝（φＮ＿Ｌ２１＋φΔＴ＿Ｌ２１×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ２１＋φＡＲ＿Ｌ２１）＋（φＮ＿Ｌ２２＋φΔＴ＿Ｌ２２×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ２２＋φＡＲ＿Ｌ２２）が成立する。
　“φＮ＿Ｌ２１”は偏光成分Ｌ２１が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ２１”は偏光成分Ｌ２１に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ２１”は偏光成分Ｌ２１が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ２１”は偏光成分Ｌ２１が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｅの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　“φＮ＿Ｌ２２”は偏光成分Ｌ２２が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ２２”は偏光成分Ｌ２２に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ２２”は偏光成分Ｌ２２が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ２２”は偏光成分Ｌ２２が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｅの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　光Ｌ２０と光Ｌ２３との間に生じる位相差“Δφｔｏｔａｌ”は、式（８１）：Δφｔｏｔａｌ＝φＬ２０－φＬ２３によって示される。温度が調整された又は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ２０と光Ｌ２３との間に生じる位相差は、それぞれ、式（４３）及び式（４５）を満たす。
　本変形例において素子制御部１５は、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、非線形光学素子１７Ｅ中において光Ｌ２０と光Ｌ２３との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。この結果、光Ｌ２０と光Ｌ２３とが合波された光Ｌ２４の強度が比較的高く確保される。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ２４の強度が低減されるように複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、非線形光学素子１７Ｅ中において光Ｌ２０と光Ｌ２３との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ２０と光Ｌ２３とが合波された光Ｌ２４の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、光Ｌ２４の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。
　次に、図８を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｆについてさらに詳細に説明する。図８は、光学装置１Ｆの光学系の部分拡大図である。本変形例は、概ね、図５に示した変形例と類似又は同じである。本変形例は、非線形光学素子１２Ｆ及び１７Ｆにおいて光パラメトリック過程を発生させる点において、図５に示されている構成と相違する。以下、図に示されている構成との相違点を説明する。
　本変形例において、光出射部２は、非線形光学素子１２Ｃの代わりに非線形光学素子１２Ｆを含んでいる。光生成部４は、非線形光学素子１７Ｃの代わりに非線形光学素子１７Ｆを含んでいる。非線形光学素子１２Ｆは、光源１１から出射された光Ｌ２５に基づいて、光Ｌ２６，Ｌ２７を生成し、非線形光学素子１２Ｆを透過する光Ｌ２５を光Ｌ２６，Ｌ２７と共に出射する。非線形光学素子１２Ｆは、非線形光学現象によって、光Ｌ２５の入射面１９ａへの入射に応じて、光Ｌ２６及び光Ｌ２７を生成する。非線形光学素子１２Ｆは、位相整合又は疑似位相整合によって光パラメトリック過程を発生する。非線形光学素子１２Ｆは、例えば、ＫＴＰ結晶からなる。光Ｌ２５と光Ｌ２６と光２７は、例えば、互いに異なる周波数を有している。非線形光学素子１２Ｆに入射される光Ｌ２５、並びに、非線形光学素子１２Ｆから出射される光Ｌ２６及び光Ｌ２７は、位相整合又は疑似位相整合を満たしている。非線形光学素子１２Ｆは、ＴＹＰＥ１の位相整合に基づいて光パラメトリック過程を発生させ、光Ｌ２６と光Ｌ２７とを発生させる。光Ｌ２５はポンプ光であり、光Ｌ２６はシグナル光であり、光Ｌ２７はアイドラ光である。
　光Ｌ２５と光Ｌ２６とは、互いに異なる偏光状態を有している。光Ｌ２５と光Ｌ２７とは、互いに異なる偏光状態を有している。光Ｌ２５は、例えば、Ｙ軸方向に平行な直線偏光である。光Ｌ２６及び光Ｌ２７は、例えば、Ｘ軸方向に平行な直線偏光である。例えば、光Ｌ２５は、非線形光学素子１２Ｆに対して常光であり、光Ｌ２６及び光Ｌ２７は、非線形光学素子１２Ｆに対して異常光である。光Ｌ２５、光Ｌ２６、及び、光Ｌ２７は、互いに異なる周波数を有している。光Ｌ２５の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ２６の角周波数が“ω２”であり、光Ｌ２７の角周波数が“ω３”である場合、式（９１）：ω１＝ω２＋ω３が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。光Ｌ２５の周波数は、光Ｌ２６の周波数と光Ｌ２７の周波数との和である。換言すれば、ポンプ光である光Ｌ２５のエネルギーの一部が光Ｌ２６及び光Ｌ２７を生成するエネルギーに分離される。光Ｌ２５は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波である。例えば、光Ｌ２５の波長は１０６４ｎｍであり、光Ｌ２６の波長は１５７０ｎｍであり、光Ｌ２７の波長は３３００ｎｍである。
　光Ｌ２５の波数ベクトルが“ｋ１”であり、光Ｌ２６の波数ベクトルが“ｋ２”であり、光Ｌ２７の波数ベクトルが“ｋ３”である場合、位相整合条件は、式（９２）：Δｋ＝ｋ１－ｋ２－ｋ３＝０によって表される。この場合、非線形光学素子１２Ｆにおける作用長“Ｌ”であり、非線形光学素子１２Ｆ中における光Ｌ２５の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１２Ｆ中における光Ｌ２６の位相が“φω２”であり、非線形光学素子１２Ｆ中における光Ｌ２７の位相が“φω３”である場合、式（９３）：Δφ＝φω１－φω２－φω３＝｜Δｋ｜＊Ｌ＝０が満たされる。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７Ｆの長さである。
　複屈折性素子１４の入射面１４ａには、光Ｌ２５と光Ｌ２６と光Ｌ２７とが入射する。位相調整部３は、複屈折性素子１４に入射された光Ｌ２５、光Ｌ２６、及び、光Ｌ２７のうち少なくとも２つの位相を調整する。光Ｌ２５は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｆに対する構成を除き、上述した光Ｌ１と同様の構成を有している。光Ｌ２６及び光Ｌ２７は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｆに対する構成を除き、上述した光Ｌ２と同様の構成を有している。
　光Ｌ２５，Ｌ２６，Ｌ２７は、複屈折性素子１４を透過する。非線形光学素子１７Ｆは、複屈折性素子１４から出射された光Ｌ２５，Ｌ２６，Ｌ２７が入射されるように配置されている。したがって、複屈折性素子１４から出射された光Ｌ２５，Ｌ２６，Ｌ２７は、非線形光学素子１７Ｆに入射される。非線形光学素子１７Ｆは、非線形光学素子１２Ｆと同様の非線形光学現象を発生する。非線形光学素子１７Ｆは、入射された光Ｌ２５、光Ｌ２６、及び、光Ｌ２７に基づいて、光Ｌ２８と光Ｌ２９とを生成する。光Ｌ２６と光Ｌ２８とは、互いに同一の偏光状態及び周波数を有している。光Ｌ２７と光Ｌ２９とは、互いに同一の偏光状態及び周波数を有している。非線形光学素子１７Ｆは、生成された光Ｌ２８と非線形光学素子１７Ｆに入射された光Ｌ２６とを合波して、光Ｌ３０として出射面１８ｂから出射する。非線形光学素子１７Ｆは、生成された光Ｌ２９と非線形光学素子１７Ｆに入射された光Ｌ２７とを合波して、光Ｌ３１として出射面１８ｂから出射する。非線形光学素子１７Ｆは、光Ｌ２６と光Ｌ２８との合波、及び、光Ｌ２７と光Ｌ２９との合波によって、光Ｌ２６及び光Ｌ２７の少なくとも一方の強度を調整する。
　図８に示されている例において、非線形光学素子１２Ｆ及び１７Ｆに入射される光Ｌ２５が第一光に相当し、非線形光学素子１２Ｆにおいて生成された光Ｌ２６が第二光に相当し、及び非線形光学素子１２Ｆにおいて生成された光Ｌ２７が第四光に相当する。非線形光学素子１７Ｆにおいて生成された光Ｌ２６と同一の偏光状態及び周波数を有している光Ｌ２８が第五光に相当し、非線形光学素子１７Ｆにおいて生成された光Ｌ２７と同一の偏光状態及び周波数を有している光Ｌ２９が第六光に相当する。非線形光学素子１７Ｆから出射された光Ｌ３０及び光Ｌ３１が第三光に相当する。
　非線形光学素子１７Ｆは、位相整合又は疑似位相整合によって光パラメトリック過程を発生する。非線形光学素子１７Ｆは、例えば、ＫＴＰ結晶からなる。非線形光学素子１７Ｆは、光Ｌ２５の入射面１８ａへの入射に応じて、位相整合又は疑似位相整合に基づいて光パラメトリック過程を発生させ、光Ｌ２８と光Ｌ２９とを生成する。光Ｌ２５はポンプ光であり、光Ｌ２６，Ｌ２８はシグナル光であり、光Ｌ２７，光Ｌ２９はアイドラ光である。例えば、光Ｌ２６は、ポンプ光である光Ｌ２５の強度よりも弱い強度を有している。図８において省略されているが、非線形光学素子１７Ｆは、入射された光Ｌ２５を光Ｌ３０及び光Ｌ３１と共に出射面１８ｂから出射する。例えば、光Ｌ２６又は光Ｌ２７は、被増幅光に相当する。
　例えば、光Ｌ２５は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交し、入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｆに対して常光である。光Ｌ２６は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｆに対して異常光である。光Ｌ２７は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び入射面１４ａに対して平行な直線偏光であり、非線形光学素子１７Ｆに対して異常光である。光Ｌ２５の角周波数が“ω１”であり、光Ｌ２８の角周波数が“ω２”であり、光Ｌ２９の角周波数が“ω３”である場合、式（９４）：ω１＝ω２＋ω３が満たされる。これは、エネルギー保存則に相当する。すなわち、光Ｌ２５の周波数は、光Ｌ２８の周波数と光Ｌ２９の周波数との和である。換言すれば、ポンプ光である光Ｌ２５のエネルギーの一部が、光Ｌ２８と光Ｌ２９とを生成するエネルギーに分離される。
　非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２５の非線形光学素子１７Ｆ中の位相が“φω１”であり、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２８の非線形光学素子１７Ｆ中の位相が“φω２”であり、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２９の非線形光学素子１７Ｆ中の位相が“φω３”である場合、式（９５）：φω１＝φω２+φω３によって表される。非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２５の波数ベクトルが“ｋ１”であり、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２８の波数ベクトルが“ｋ２”であり、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２９の波数ベクトルが“ｋ３”である場合、位相整合条件は、式（９６）：Δｋ＝ｋ１－ｋ２－ｋ３＝０によって表される。位相整合条件が満たされる場合、光Ｌ２５，Ｌ２８，Ｌ２９の位相差は、式（９７）：Δφ＝φω１－φω２－φω３＝｜ｋ１－ｋ２－ｋ３｜＊Ｌ＝０を満たす。作用長“Ｌ”は、例えば、非線形光学素子１７Ｆの長さである。
　本変形例における素子制御部１５は、光Ｌ２６の強度を増幅する場合、複屈折性素子１４において、複数の非線形光学素子１２Ｆによって生成される光Ｌ２６と、非線形光学素子１７Ｆによって生成される光Ｌ２８との位相が合うように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相差が縮小するように、複屈折性素子１４の複屈折を制御する。例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相差がゼロになるように複屈折性素子１４の屈折率を制御する。
　本変形例における素子制御部１５は、光Ｌ２７の強度を増幅する場合、複屈折性素子１４において、複数の非線形光学素子１２Ｆによって生成される光Ｌ２７と、非線形光学素子１７Ｆによって生成される光Ｌ２９との位相が合うように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相差が縮小するように、複屈折性素子１４の複屈折を制御する。すなわち、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相差と、非線形光学素子１７Ｆ中における光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相差と、の少なくとも一方が縮小されるように制御を行う。
　例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ２６と光Ｌ２７との双方の強度を増幅する場合、光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相を合わせると共に光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相を合わせるように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ２６の強度を増幅し、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ２７の強度を低減する場合、光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相を合わせ、光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相をずらすように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。
　非線形光学素子１２Ｆにおいて生成された光Ｌ２６は、温度調整された複屈折性素子１４を透過した後に非線形光学素子１７Ｆに入射する。このため、光Ｌ２６の非線形光学素子１７Ｆにおける位相“φＬ２６”は、式（９８）：φＬ２６＝φＮ＿Ｌ２６＋φΔＴ＿Ｌ２６×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ２６＋φＡＲ＿Ｌ２６によって示される。“φＮ＿Ｌ２６”は光Ｌ２６が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ２６”は光Ｌ２６に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ２６”は光Ｌ２６が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ２６”は光Ｌ２６が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｆの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　非線形光学素子１７Ｆにおいて生成された光Ｌ２８の非線形光学素子１７Ｆにおける位相“φＬ２８”は、式（９５）の“φω２”に相当する。非線形光学素子１７Ｆにおいて生成された光Ｌ２９の非線形光学素子１７Ｆにおける位相“φＬ２９”は、式（９５）の“φω３”に相当する。光Ｌ２５の非線形光学素子１７Ｆ中における位相“φＬ２５”は、式（９５）の“φω１”に相当する。式（９５）から、式（９９）：φＬ２５＝φＬ２８＋φＬ２９が導き出される。したがって、式（１００）：φＬ２８＋φＬ２９＝φＬ２５＝（φＮ＿Ｌ２５＋φΔＴ＿Ｌ２５×ΔＴ＋φＡＩＲ＿Ｌ２５＋φＡＲ＿Ｌ２５）が成立する。“φＮ＿Ｌ２５”は光Ｌ２５が基準温度の複屈折性素子１４を透過した際に生じる位相であり、“φΔＴ＿Ｌ２５”は光Ｌ２５に関する複屈折性素子１４の温度変化による位相の変化率であり、“ΔＴ”は基準温度からの温度差であり、“φＡＩＲ＿Ｌ２５”は光Ｌ２５が空気中を伝搬した際に生じる位相であり、“φＡＲ＿Ｌ２５”は光Ｌ２５が複屈折性素子１４の入射面１４ａ及び出射面１４ｂ及び非線形光学素子１７Ｆの入射面１８ａにおけるコーティング膜を透過した際に生じる位相である。
　光Ｌ２８は、光Ｌ２５に同期して発生する。光Ｌ２８の位相は、光Ｌ２５の位相に近似している。したがって、光Ｌ２６と光Ｌ２８との間に生じる位相差“Δφｔｏｔａｌ”は、式（１０１）：Δφｔｏｔａｌ＝φＬ２６－φＬ２８≒φＬ２６－φＬ２５によって示される。温度が調整された又は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ２６と光Ｌ２８との間に生じる位相差は、それぞれ、式（４３）及び式（４５）を満たす。
　同様に、光Ｌ２９は、光Ｌ２５に同期して発生する。光Ｌ２９の位相は、光Ｌ２５の位相に近似している。したがって、光Ｌ２７と光Ｌ２９との間に生じる位相差“Δφｔｏｔａｌ”は、式（１０２）：Δφｔｏｔａｌ＝φＬ２７－φＬ２９≒φＬ２７－φＬ２５によって示される。温度が調整された又は電圧が印加された複屈折性素子１４の透過によって光Ｌ２７と光Ｌ２９との間に生じる位相差は、それぞれ、式（４３）及び式（４５）を満たす。
　本変形例において素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆにおいて光Ｌ２６の強度を増幅し、光Ｌ３０の強度を確保する場合には、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ２６と光Ｌ２８とが合波された光Ｌ３０の強度が最大となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合、光Ｌ３０の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。
　本変形例において素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ３０の強度を低減する場合には、式（４４）及び式（４６）の少なくとも一方に基づいて、光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ２６と光Ｌ２８とが合波された光Ｌ３０の強度が最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合も、光Ｌ３０の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。
　同様に、本変形例において素子制御部１５は、非線形光学素子１７Ｆにおいて光Ｌ２７の強度を増幅し、光Ｌ３１の強度を確保する場合には、式（４３）及び式（４４）の少なくとも一方に基づいて、光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相が合うように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。本変形例において素子制御部１５は、光Ｌ３１の強度を低減する場合には、式（４３）及び式（４４）の少なくとも一方に基づいて、光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相がずれるように複屈折性素子１４の複屈折を制御する。これらの場合も、素子制御部１５は、光Ｌ２７と光Ｌ２９とが合波された光Ｌ３１の強度が最大又は最小となるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御してもよい。この場合も、光Ｌ３１の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。
　本変形例において素子制御部１５は、例えば、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ３０の強度を増幅すると共に、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ３１の強度を低減してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（４３）及び式（４４）の少なくとも一方に基づいて、光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相が合うと共に光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相がずれるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御する。本変形例において素子制御部１５は、例えば、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ３１の強度を増幅すると共に、非線形光学素子１７Ｆから出射される光Ｌ３０の強度を低減してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、式（４３）及び式（４４）の少なくとも一方に基づいて、光Ｌ２７と光Ｌ２９との位相が合うと共に光Ｌ２６と光Ｌ２８との位相がずれるように、複屈折性素子１４の複屈折を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、非線形光学素子１２Ｆ及び非線形光学素子１７Ｆは、ＴＹＰＥ２の位相整合に基づいて光パラメトリック過程を発生させてもよい。この場合、例えば、光Ｌ２５と光Ｌ２６とは互いに同一の偏光状態を有し、光Ｌ２５と光Ｌ２７とは互いに異なる偏光状態を有している。さらなる変形例として、光Ｌ２５と光Ｌ２６とが互いに異なる偏光状態を有し、光Ｌ２５と光Ｌ２７とが互いに同一の偏光状態を有していてもよい。光Ｌ２５はポンプ光であり、光Ｌ２６がシグナル光であり、光Ｌ２７がアイドラ光である。この場合、非線形光学素子１２Ｆ及び１７Ｆに入射される光Ｌ２５が第一光に相当し、非線形光学素子１２Ｆにおいて生成された光Ｌ２６が第四光に相当し、及び非線形光学素子１２Ｆにおいて生成された光Ｌ２７が第二光に相当する。非線形光学素子１７Ｆにおいて生成された光Ｌ２６と同一の偏光状態及び周波数を有している光Ｌ２８が第五光に相当し、非線形光学素子１７Ｆにおいて生成された光Ｌ２７と同一の偏光状態及び周波数を有している光Ｌ２９が第六光に相当する。非線形光学素子１７Ｆから出射された光Ｌ３０及び光Ｌ３１が第三光に相当する。
　次に、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｇ，１Ｈについて説明する。図９（ａ）は、光学装置１Ｇの光学系の一部を示す部分拡大図である。図９（ｂ）は、光学装置１Ｈの光学系の一部を示す部分拡大図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。これらの変形例は、一対の非線形光学素子の配置に関して、互いに相違する。以下、上述した実施形態と本変形例との相違点を説明する。
　光学装置１Ｇは、例えば、光学装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆに相当する。非線形光学素子１２Ｇは、非線形光学素子１２，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆに相当する。非線形光学素子１７Ｇは、非線形光学素子１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆに相当する。例えば、光学装置１Ｇが光学装置１である場合には、非線形光学素子１２Ｇは非線形光学素子１２に相当し、非線形光学素子１７Ｇは非線形光学素子１７に相当する。非線形光学素子１２Ｇは、例えば、光出射部２に含まれている。非線形光学素子１７Ｇは、例えば、光生成部４に含まれている。
　光学装置１Ｈは、非線形光学素子１７Ｇの配置のみ光学装置１Ｇと異なる。光学装置１Ｈの非線形光学素子１７Ｇは、光学装置１Ｇの非線形光学素子１７ＧとＺ軸方向において反転するように配置されている。光学装置１Ｇと光学装置１Ｈとの双方において、非線形光学素子１２Ｇと非線形光学素子１７Ｇとは、例えば、互いに同一の材料からなる。
　光学装置１Ｇ及び光学装置１Ｈにおいて、非線形光学素子１２Ｇは、入射面１９ａへの光Ｌ３５の入射に基づいて、非線形光学現象によって、出射面１９ｂから光Ｌ３６及び光Ｌ３７を出射する。出射面１９ｂから出射された光Ｌ３６及び光Ｌ３７は、複屈折性素子１４の入射面１４ａに入射し、出射面１４ｂから出射される。出射面１４ｂから出射された光Ｌ３６及び光Ｌ３７は、非線形光学素子１７Ｇの入射面１８ａに対して垂直に入射される。例えば、光Ｌ３６及び光Ｌ３７は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交するように入射する。非線形光学素子１７Ｇは、入射面１８ａへの光Ｌ３６及び光Ｌ３７の入射に基づいて、非線形光学現象によって、出射面１８ｂから光Ｌ３７、光Ｌ３８、及び、光Ｌ３９を出射する。
　例えば、光学装置１Ｇ及び光学装置１Ｈの双方において、光Ｌ３５、光Ｌ３６、及び、光Ｌ３８は、非線形光学素子１２Ｇ，１７Ｇに対して常光である。光学装置１Ｇ及び光学装置１Ｈの双方において、光Ｌ３７及び光Ｌ３９は、非線形光学素子１２Ｇ，１７Ｇに対して異常光である。非線形光学素子１２Ｇ，１７Ｇにおいて、光Ｌ３６及び光Ｌ３８と、光Ｌ３７及び光Ｌ３９との間においてウォークオフが発生する。ウォークオフとは、結晶に対して異常光のみが所望の進行方向からずれる現象をいう。光学装置１Ｇ及び光学装置１Ｈにおいて、所望の進行方向は、Ｚ軸方向に相当する。本変形例において、少なくとも光Ｌ３５の進行方向は、所望の進行方向と一致する。
　光学装置１Ｇにおいて、非線形光学素子１２Ｇにおける入射光に対する光学軸の方向Ｄ１と、非線形光学素子１７Ｇにおける入射光に対する光学軸の方向Ｄ１とは、互いに一致している。換言すれば、非線形光学素子１２Ｇにおける入射面１９ａに対する光学軸の方向Ｄ１は、非線形光学素子１７Ｇにおける入射面１８ａに対する光学軸の方向Ｄ１と同一であり、非線形光学素子１７Ｇにおける出射面１８ｂに対する光学軸の方向Ｄ１と異なる。
　この場合、非線形光学素子１２Ｇ及び非線形光学素子１７Ｇの双方において、異常光である光Ｌ３７の進行方向は、ウォークオフによりＺ軸に対して＋Ｘ軸方向にずれる。非線形光学素子１７Ｇにおいて、異常光である光Ｌ３９の進行方向も、ウォークオフによりＺ軸に対して＋Ｘ軸方向にずれる。換言すれば、非線形光学素子１２Ｇ及び非線形光学素子１７Ｇの双方において、異常光は、Ｚ軸方向に直進する常光から所定の角度で離れていく。当該所定の角度は、ウォークオフ角に相当する。ウォークオフ角は、入射光の周波数、並びに、非線形光学素子の材料及び構造などに依存し、これらによって決定される。
　光学装置１Ｈにおいて、非線形光学素子１２Ｇにおける入射光に対する光学軸の方向Ｄ１と、非線形光学素子１７Ｇにおける入射光に対する光学軸の方向Ｄ２とは、互いに反転している。換言すれば、非線形光学素子１２Ｇにおける入射面１９ａに対する光学軸の方向Ｄ１は、非線形光学素子１７Ｇにおける入射面１８ａに対する光学軸の方向Ｄ２と異なり、非線形光学素子１７Ｇにおける出射面１８ｂに対する光学軸の方向Ｄ２と同一である。入射面１９ａを通るＸＹ平面に対する非線形光学素子１２Ｇの光学軸の方向は、出射面１８ｂを通るＸＹ平面に対する非線形光学素子１７Ｇの光学軸の方向と同一である。光学装置１Ｈにおいて、非線形光学素子１２Ｇの光学軸と非線形光学素子１７Ｇの光学軸とは、光Ｌ３７の進行方向に直交する方向から見て、互いに線対称に配置されている。
　この場合、非線形光学素子１２Ｇにおいて、光Ｌ３７の進行方向は、ウォークオフによりＺ軸に対して＋Ｘ軸方向にずれるが、非線形光学素子１７Ｇにおいて、ウォークオフによりＺ軸に対して－Ｘ軸方向にずれる。したがって、非線形光学素子１７Ｇから出射された光Ｌ３７のＺ軸に対するずれは、非線形光学素子１２Ｇから出射された光Ｌ３７のＺ軸に対するずれよりも小さい。換言すれば、非線形光学素子１２Ｇ及び非線形光学素子１７Ｇから出射される異常光の進行方向に対するずれが低減される。さらに換言すれば、非線形光学素子１２Ｇ及び非線形光学素子１７Ｇから出射される異常光のウォークオフの影響が低減される。
　次に、図１０、並びに、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｉについて説明する。図１０は、光学装置１Ｉの光学系の一部を示す部分拡大図である。図１１（ａ）は、光学装置１における複屈折性素子１４の平面図である。図１１（ｂ）は、光学装置１Ｉにおける複屈折性素子１４Ｉの平面図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。図１０及び図１１（ｂ）に示されている構成は、複屈折性素子１４における光学軸の配置に関して、図９（ａ）に示した構成と相違する。以下、図９（ａ）に示した構成との相違点を説明する。
　光学装置１Ｉは、複屈折性素子１４の代わりに複屈折性素子１４Ｉを備えている。非線形光学素子１２Ｇから出射された光Ｌ３６及び光Ｌ３７は、複屈折性素子１４Ｉの入射面１４ａに入射し、出射面１４ｂから出射される。出射面１４ｂから出射された光Ｌ３６及び光Ｌ３７は、例えば、非線形光学素子１７Ｇの入射面１８ａに対して垂直に入射される。
　図１１（ａ）に示されているように複屈折性素子１４の光学軸ＡＸは入射面１４ａに対して平行であるに対して、図１１（ｂ）に示されているように複屈折性素子１４Ｉの光学軸ＡＸは入射面１４ａに対して傾斜している。複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び複屈折性素子１４Ｉの光学軸ＡＸは、例えば、Ｙ軸方向に対して直交している。
　図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、光Ｌ３６及び光Ｌ３７が、複屈折性素子１４及び複屈折性素子１４Ｉのそれぞれの入射面１４ａに対して直交するように入射している。光Ｌ３６は常光であり、光Ｌ３７は異常光である。複屈折性素子１４，１４Ｉは、常光に対して屈折率ｎｏを有しており、異常光に対して屈折率ｎｅを有している。
　複屈折性素子１４において、光Ｌ３６及び光Ｌ３７の入射方向は、光学軸ＡＸに対して垂直であり、Ｙ軸方向から見て、Ｚ軸方向に直進している。複屈折性素子１４Ｉにおいて、光Ｌ３６及び光Ｌ３７の入射方向は、光学軸ＡＸに対して傾斜している。このため、複屈折性素子１４Ｉにおいて、光Ｌ３６は、Ｙ軸方向から見てＺ軸方向に直進しているのに対して、光Ｌ３７は、Ｙ軸方向から見てＺ軸方向に対して傾斜して進行している。
　光学装置１Ｉにおいて、図１０に示されているように、複屈折性素子１４Ｉの光学軸ＡＸは、非線形光学素子１２Ｇにおいて生じるウォークオフが低減されるように、入射面１４ａに対して傾斜している。換言すれば、光学装置１Ｉにおいて、図１０に示されているように、複屈折性素子１４Ｉの光学軸ＡＸは、非線形光学素子１２Ｇにおいて生じるウォークオフが低減されるように、入射面１４ａに対して傾斜している。換言すれば、複屈折性素子１４Ｉの光学軸ＡＸは、非線形光学素子１２Ｇから出射された光Ｌ３６と光Ｌ３７とのずれが低減されるように、入射面１４ａに対して傾斜している。このため、非線形光学素子１２Ｇにおいて、光Ｌ３７は、＋Ｘ軸方向に進行方向からずれるが、複屈折性素子１４Ｉにおいて、光Ｌ３７は、－Ｘ軸方向に進行方向からずれる。
　非線形光学素子１７Ｇから出射された光Ｌ３７の進行方向に対するずれは、非線形光学素子１２Ｇから出射された光Ｌ３７の進行方向に対するずれよりも小さい。換言すれば、複屈折性素子１４Ｉによって、非線形光学素子１２Ｇにおける異常光の進行方向に対するずれが低減されている。
　次に、図１２を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｊについて説明する。図１２は、光学装置１Ｊの概略図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、ディレイ機構４８が設けられている点、及び、複屈折性素子１４の配置が異なる点で、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を説明する。
　光学装置１Ｊにおいて、光出射部２は、光源１１と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarizing　Beam　Splitter）４１と、非線形光学素子１２Ｊとを含んでいる。位相調整部３は、素子制御部１５と、波長板４２と、複屈折性素子４４，４５，４６と、ＰＢＳ４７と、ディレイ機構４８とを含んでいる。光生成部４は、非線形光学素子１７Ｊを含んでいる。非線形光学素子１２Ｊは、非線形光学素子１２，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉに相当する。非線形光学素子１７Ｇは、非線形光学素子１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ，１７Ｇ，１７Ｈ，１７Ｉに相当する。例えば、光学装置１Ｊが光学装置１である場合には、非線形光学素子１２Ｊは非線形光学素子１２に相当し、非線形光学素子１７Ｊは非線形光学素子１７に相当する。
　光源１１から出射された光Ｌ４１は、ＰＢＳ４１に入射する。ＰＢＳ４１において分割された光の一方は、波長板４２に入射される。ＰＢＳ４１において分割された光の他方は、非線形光学素子１２Ｊに入射される。
　波長板４２を透過した光Ｌ４２は、複屈折性素子４４を透過し、ディレイ機構４８に入射する。ディレイ機構４８は、ミラー５１，５２，５３を含んでいる。光Ｌ４２は、ミラー５１，５２，５３において反射され、ＰＢＳ４７に入射する。ミラー５１，５２，５３は、移動可能であり、光Ｌ４２の光路長Ｍを変更する。ミラー５１，５２，５３は、光路長Ｍの調整によって、ＰＢＳ４７に入射する光Ｌ４２の位相を調整できる。波長板４２は、ＰＢＳ４７における光Ｌ４２の反射率を調整できる。例えば、波長板４２は、ＰＢＳ４７における光Ｌ４２の反射率が最大になるように調整される。
　非線形光学素子１２Ｊから出射された光Ｌ４３は、複屈折性素子４５を透過し、ＰＢＳ４７に入射する。光Ｌ４２と光Ｌ４３とは、ＰＢＳ４７において、合波され出射される。ＰＢＳ４７から出射された光Ｌ４２と光Ｌ４３とは、複屈折性素子４６を透過し、非線形光学素子１７Ｊに入射される。非線形光学素子１７Ｊは、光Ｌ４２と光Ｌ４３との入射に基づいて、光Ｌ４４を出射する。
　素子制御部１５は、複屈折性素子４４，４５，４６の少なくとも１つにおける複屈折を制御する。素子制御部１５は、複屈折性素子４４，４５，４６の少なくとも１つの温度と、複屈折性素子４４，４５，４６の少なくとも１つに印加する電圧との少なくとも一方を制御する。光学装置１Ｊは、複屈折性素子４４，４５，４６の少なくとも１つを備えていればよい。複屈折性素子４４，４５，４６は、複屈折性素子１４又は複屈折性素子１４Ｉと同一の構成を有している。
　次に、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、及び、図１３（ｃ）を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｋ，１Ｌ，１Ｍについて説明する。図１３（ａ）は、光学装置１Ｋにおける光学系の一部を示す部分拡大図である。図１３（ｂ）は、光学装置１Ｌにおける光学系の一部を示す部分拡大図である。図１３（ｃ）は、光学装置１Ｍにおける光学系の一部を示す部分拡大図である。これらの変形例は、非線形光学素子の構成が異なる点で、上述した実施形態及び変形例と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。
　光学装置１Ｋは、図１３（ａ）に示されているように、非線形光学素子１２の代わりに非線形光学素子１２Ｋを備えている。光学装置１Ｋは、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ｋを備えている。非線形光学素子１２Ｋは、光Ｌ４５の入射に基づいて、光Ｌ４５と光Ｌ４６とを出射する。非線形光学素子１２Ｋから出射された光Ｌ４５及び光Ｌ４６は、複屈折性素子１４を透過して、非線形光学素子１７Ｋに入射する。非線形光学素子１７Ｋは、光Ｌ４５及び光Ｌ４６の入射に基づいて、光Ｌ４７を出射する。
　非線形光学素子１２Ｋは、窓部材６１，６２と筐体６３と非線形光学媒質６４とを含んでいる。窓部材６１，６２は、光Ｌ４５及び光Ｌ４６に対して透過性を有している。筐体６３は、窓部材６１，６２によって気密に封止されている。筐体６３の内部は、非線形光学媒質６４によって満たされている。非線形光学媒質６４は、気体、液体、又は、固体である。光Ｌ４５は、窓部材６１を透過し、非線形光学媒質６４に入射する。非線形光学媒質６４は、光Ｌ４５の入射に基づいて、非線形光学現象を発生させ、光Ｌ４５，Ｌ４６を出射する。非線形光学媒質６４から出射された光Ｌ４５，Ｌ４６は、窓部材６２を透過し、非線形光学素子１２Ｋから出射される。
　非線形光学素子１７Ｋは、窓部材６６，６７と筐体６８と非線形光学媒質６９とを含んでいる。窓部材６６，６７は、光Ｌ４５、光Ｌ４６、及び、光Ｌ４７に対して透過性を有している。筐体６８は、窓部材６６，６７によって気密に封止されている。筐体６８の内部は、非線形光学媒質６９によって満たされている。非線形光学媒質６９は、気体、液体、又は、固体である。光Ｌ４５，Ｌ４６は、窓部材６６を透過し、非線形光学媒質６９に入射する。非線形光学媒質６９は、光Ｌ４５，Ｌ４６の入射に基づいて、非線形光学現象を発生させ、光Ｌ４７を出射する。非線形光学媒質６４から出射された光Ｌ４７は、窓部材６７を透過し、非線形光学素子１７Ｋから出射される。
　光学装置１Ｌは、図１３（ｂ）に示されているように、非線形光学素子１２の代わりに非線形光学素子１２Ｌを備えている。光学装置１Ｌは、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ｌを備えている。光学装置１Ｌは、複屈折性素子１４Ｌを備えている。複屈折性素子１４Ｌは、複屈折性素子１４又は複屈折性素子１４Ｉと同一の構成を有している。
　非線形光学素子１２Ｌは、非線形光学素子１２Ｋから窓部材６２を取り除いた構造を有している。非線形光学素子１７Ｌは、非線形光学素子１７Ｋから窓部材６６を取り除いた構造を有している。非線形光学素子１２Ｌ及び非線形光学素子１７Ｌは、複屈折性素子１４Ｌに接合されている。
　非線形光学素子１２Ｌは、複屈折性素子１４Ｌの入射面１４ａに接合されている。非線形光学素子１２Ｌの筐体６３は、窓部材６１と複屈折性素子１４Ｌとによって気密に封止されている。非線形光学素子１７Ｌは、複屈折性素子１４Ｌの出射面１４ｂに接合されている。非線形光学素子１７Ｌの筐体６８は、窓部材６７と複屈折性素子１４Ｌとによって気密に封止されている。
　光Ｌ４５の入射に基づいて非線形光学媒質６４から出射された光は、非線形光学素子１２Ｌ，１７Ｌの外気に触れずに複屈折性素子１４Ｌに入射する。複屈折性素子１４Ｌを透過した光は、非線形光学素子１２Ｌ，１７Ｌの外気に触れずに非線形光学素子１７Ｌに入射する。非線形光学素子１７Ｌは、入射した光に基づいて光Ｌ４７を出射する。
　光学装置１Ｍは、図１３（ｃ）に示されているように、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ｍを備えている。光学装置１Ｍは、一対の複屈折性素子１４Ｍを備えている。各複屈折性素子１４Ｍは、複屈折性素子１４又は複屈折性素子１４Ｉと同一の構成を有している。
　非線形光学素子１７Ｍは、光Ｌ４８及び光Ｌ４９の入射に基づいて、非線形光学現象を発生させ、光Ｌ５０を出射する。非線形光学素子１７Ｍは、非線形光学素子１７Ｋから窓部材６６及び窓部材６７を取り除いた構造を有している。非線形光学素子１７Ｍは、一対の複屈折性素子１４Ｍ，１４Ｍに接合されている。非線形光学素子１７Ｍは、一対の複屈折性素子１４Ｍのうち一方の複屈折性素子１４Ｍの出射面１４ｂと、他方の複屈折性素子１４Ｎの入射面１４ａに接合されている。非線形光学素子１７Ｍの筐体６８は、一対の複屈折性素子１４Ｍによって気密に封止されている。
　光Ｌ４８，Ｌ４９は、一方の複屈折性素子１４Ｍを透過し、非線形光学素子１７Ｍの外気に触れず非線形光学媒質６９に入射される。非線形光学媒質６９から出射された光は、非線形光学素子１７Ｍの外気に触れずに他方の複屈折性素子１４Ｍに入射する。複屈折性素子１４Ｍを透過した光は、光Ｌ５０として出射される。
　本変形例のさらなる変形例として、非線形光学素子１２Ｋ，１７Ｋ，１２Ｌ，１７Ｌ，１７Ｍが、複屈折性素子を含んでいてもよい。この場合、非線形光学素子１２Ｋ，１７Ｋ，１２Ｌ，１７Ｌ，１７Ｍが含む複屈折性素子は、複屈折性素子１４に相当する複屈折性素子であってもよい。この場合、窓部材６１，６２，６６，６７の少なくとも１つが、上記複屈折性素子であってもよい。
　本変形例のさらなる変形例として、非線形光学媒質６４，６９は、筐体６３，６８の内部に配置されていてもよい。この場合、例えば、筐体６３，６８内は真空状態となっている。筐体６３，６８内に、不活性ガスが満たされていてもよい。不活性ガスは、例えば、窒素である。このような構成によれば、非線形光学媒質６４，６９の潮解性などによって、非線形光学媒質６４，６９の状態が劣化することが抑制される。
　例えば、固体の非線形光学媒質６４，６９が、真空状態となっている又は不活性ガスが満たされた筐体６３、６８の内部において、光Ｌ４５，Ｌ４６が入射するように配置されていてもよい。これらの場合、非線形光学媒質６４，６９は、筐体６３，６８の内部において、筐体６３，６８及び窓部材６１，６２，６６，６７の少なくとも１つから離間していてもよい。
　次に、図１４を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｐの構成について説明する。図１４は、光学装置１Ｐの構成を示す概略図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、素子制御部１５がフィードバック制御を行う構成を有している点で、上述した実施形態及び変形例と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。
　光学装置１Ｐは、図１４に示されているように、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ｐを備える。光学装置１Ｐは、光学フィルタ７１と、ビームスプリッタ７２と、ミラー７３と、光検出部７５とをさらに備える。非線形光学素子１７Ｐは、複屈折性素子１４を透過した光Ｌ５１，Ｌ５２の入射に基づいて、光Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３を出射する。図１４に示されている構成において、光Ｌ５１と光Ｌ５２，Ｌ５３とは、互いに異なる周波数成分を含んでおり、光Ｌ５２と光Ｌ５３とは同一の周波数成分を含んでいる。
　光学フィルタ７１は、光Ｌ５１を反射し、光Ｌ５２，Ｌ５３を透過する。光学フィルタ７１は、例えば、周波数に応じて光を分離する。光学フィルタ７１は、例えば、ダイクロイックミラー、バンドパスフィルタ、及び、カラーフィルタなどを含んでいる。ビームスプリッタ７２には、部分透過型のコートが施されており、光学フィルタ７１を透過した光の大部分が反射され、一部が透過される。ビームスプリッタ７２において反射した光Ｌ５４，Ｌ５５は、ミラー７３において反射され、光学装置１Ｐの外部に出射される。ビームスプリッタ７２を透過した光Ｌ５６，Ｌ５７は、光検出部７５によって検出される。
　本変形例のさらなる変形例として、ビームスプリッタ７２の代わりに、ダイクロイックミラーが用いられてもよい。光学フィルタ７１、ビームスプリッタ７２、及び、ミラー７３の配置は適宜変更可能である。例えば、光学フィルタ７１は、ビームスプリッタ７２と光検出部７５との間に配置されていてもよい。
　光検出部７５は、例えば、フォトダイオード、カメラ、パワーメータ、又は、エネルギーメータを含んでいる。光検出部７５は、例えば、非線形光学素子１７Ｐから出射された光Ｌ５６，Ｌ５７の強度を検出する。光検出部７５の検出結果は、素子制御部１５に入射される。
　素子制御部１５は、光検出部７５の検出結果に基づいて、フィードバック制御を行う。素子制御部１５は、光検出部７５の検出結果に基づいて、複屈折性素子１４の複屈折をフィードバック制御する。素子制御部１５は、光検出部７５の検出結果に基づいて、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御する。例えば、素子制御部１５は、光検出部７５によって検出された光の強度が所定の値となるようにフィードバック制御を行う。例えば、素子制御部１５は、光の強度の目標値を取得し、光検出部７５によって検出された光の強度が、取得された目標値と一致するように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御する。目標値は、例えば、予め格納されている。目標値は、例えば、上述した制御データに含まれていてもよい。目標値は、ユーザによって入力されてもよいし、ネットワークを介して光学装置の外部から取得されてもよい。本実施形態の変形例として、例えば、素子制御部１５は、光検出部７５によって検出された光の強度が最大となるように、フィードバック制御を行ってもよい。
　光学装置１Ｐの素子制御部１５は、例えば、温度調整部２１と温度制御部２２とを含んでいる。例えば、温度制御部２２は、光検出部７５の検出結果に基づいて、温度調整部２１をフィードバック制御する。温度調整部２１は、温度制御部２２からの制御信号にしたがって、複屈折性素子１４に対して熱エネルギーαの移動を行う。
　光学装置１Ｐの素子制御部１５は、電圧印加部２３と電圧制御部２４とを、温度調整部２１と温度制御部２２との代わりに含んでいてよい。素子制御部１５は、温度調整部２１と温度制御部２２とに加えて、電圧印加部２３と電圧制御部２４とを含んでいてもよい。
　次に、図１５を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｑの構成について説明する。図１５は、光学装置１Ｑの構成を示す概略図である。本変形例は、概ね、光学装置１Ｐと類似又は同じである。本変形例は、素子制御部１５の構成及び光学系に関して、光学装置１Ｐと相違する。以下、光学装置１Ｐとの相違点を説明する。
　光学装置１Ｑは、図１５に示されているように、ビームスプリッタ７２とミラー７３との代わりに、ビームスプリッタ７６を備えている。光学フィルタ７１は、光Ｌ５１を反射し、光Ｌ５２，Ｌ５３を透過する。ビームスプリッタ７６には、部分透過型のコートが施されており、光学フィルタ７１を透過した光の一部が反射され、大部分が透過される。ビームスプリッタ７６を透過した光Ｌ５８，Ｌ５９は、光学装置１Ｑの外部に出射される。ビームスプリッタ７６において反射した光Ｌ６０，Ｌ６１は、光検出部７５によって検出される。光検出部７５は、例えば、非線形光学素子１７Ｐから出射された光Ｌ６０，Ｌ６１の強度を検出する。光検出部７５の検出結果は、素子制御部１５に入射される。
　光学装置１Ｑの素子制御部１５は、例えば、電圧印加部２３と電圧制御部２４とを含んでいる。例えば、電圧制御部２４は、光検出部７５の検出結果に基づいて、電圧印加部２３をフィードバック制御する。電圧印加部２３は、電圧制御部２４からの制御信号にしたがって、複屈折性素子１４に対して電圧βの印加を行う。
　光学装置１Ｑの素子制御部１５は、温度調整部２１と温度制御部２２とを、電圧印加部２３と電圧制御部２４との代わりに含んでいてよい。素子制御部１５は、電圧印加部２３と電圧制御部２４とに加えて、温度調整部２１と温度制御部２２とを含んでいてもよい。
　次に、図１６から図１８を参照して、光生成方法の一例を説明する。一例として、上述した光学装置１Ｐ又は光学装置１Ｑを用いた光生成方法について説明する。以下、光学装置１Ｐを例に説明する。
　光生成方法において、互いに異なる偏光状態を有している光Ｌ５１と光Ｌ５２とが、複屈折性素子１４に入射される。複屈折性素子１４から出射される光Ｌ５１と光Ｌ５２とが、非線形光学素子１７Ｐに入射される。非線形光学素子１７Ｐには、光Ｌ５１及び光Ｌ５２の双方が入射される。非線形光学素子１７Ｐは、非線形光学現象によって、光Ｌ５３を生成し、光Ｌ５２と光Ｌ５３とを合波して出射する。
　素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御することによって、光Ｌ５１と光Ｌ５２との位相差を調整する。この結果、非線形光学素子１７Ｐから出射される光の強度が調整され、光学装置１Ｐ，１Ｑから出射される光の強度が調整される。光学装置１Ｐにおいては、素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度を制御することによって、光Ｌ５１と光Ｌ５２との位相差を調整する。
　光学装置１Ｐから出射される光の強度と複屈折性素子１４の温度との関係は、式（１０３）：Ｉ∝Ａ＋Ｂｃｏｓ（ΔφΔＴ×ΔＴ＋Δφ）によって表される。“Ｉ”は、光学装置１Ｐから出射される光の強度である。“ΔφΔＴ”は、複屈折性素子１４の温度変化による位相差の変化率である。“ΔＴ”は、基準温度からの温度差である。“Δφ”は、温度以外の要因による位相差である。“Ａ”及び“Ｂ”は、定数である。光学装置１Ｐから出射される光の強度は、光検出部７５によって検出される。“Ｉ”は、例えば、光検出部７５によって検出された光強度に基づいて演算される。素子制御部１５は、例えば、光学装置１Ｐから出射される光の強度を、光検出部７５において検出された光強度と、ビームスプリッタ７２によって分割された光の強度の較正値とに基づいて演算される。ビームスプリッタ７２によって分割された光の強度の較正値は、例えば、光Ｌ５４，Ｌ５５と光Ｌ５６，Ｌ５７との較正値である。変形例として、“Ｉ”は、例えば、光検出部７５によって検出された光強度とされてもよい。
　式（１０３）から明らかなように、複屈折性素子１４の温度の変化に応じて、光学装置１Ｐから出射される光の強度が周期的に変化する。このため、光検出部７５によって検出された光強度と複屈折性素子１４の温度の変化との関係が取得されれば、複屈折性素子１４の温度調整によって、光学装置１Ｐから出射される光の強度が所望の光強度になるように制御され得る。光学装置１Ｐから出射される光の強度と複屈折性素子１４の温度の変化との関係が取得され、制御データとして格納される。
　図１６を参照して、上記制御データの取得方法の一例について説明する。図１６は、制御データの取得方法を示すフローチャートである。
　まず、素子制御部１５が、複屈折性素子１４の温度を設定する（処理Ｓ１１）。素子制御部１５は、複屈折性素子１４を任意の温度に設定する。例えば、素子制御部１５は、初めて処理Ｓ１１を行う場合には、予め決められた温度を設定する。素子制御部１５は、ユーザが入力した又は外部から取得された温度を設定してもよい。例えば、素子制御部１５は、基準温度と複屈折性素子１４に設定する温度との差を設定する。
　次に、光検出部７５が、光強度を検出する（処理Ｓ１２）。光検出部７５は、複屈折性素子１４が処理Ｓ１１において設定された温度に関する温度である場合において、光検出部７５に入射する光の強度を検出する。例えば、光学装置１Ｐの光検出部７５は、光Ｌ５６，Ｌ５７の光強度を検出する。
　次に、素子制御部１５が、光検出部７５の検出値を格納する（処理Ｓ１３）。素子制御部１５は、例えば、処理Ｓ１１において設定された温度に関連付けて、処理Ｓ１２における検出結果を格納する。素子制御部１５は、光学装置１Ｐから出射される光の強度を、処理Ｓ１２において検出された光強度と、ビームスプリッタ７２によって分割された光の強度の較正値とに基づいて演算し、演算結果を格納してもよい。
　次に、素子制御部１５は、所定周期分の位相差において光強度を検出したか判断する（処理Ｓ１４）。素子制御部１５は、例えば、式（１０３）の右辺において１周期分以上の位相差について光強度を検出したか判断する。所定周期分の位相差において光強度を検出しと判断されなかった場合（処理Ｓ１４のＮＯ）、処理Ｓ１１に処理が戻される。所定周期分の位相差において光強度を検出したと判断された場合（処理Ｓ１４のＹＥＳ）、一連の処理が終了される。処理Ｓ１１に処理が戻された場合、処理Ｓ１１において、設定する温度が変更される。換言すれば、処理Ｓ１１において前回設定された温度と異なる温度が設定される。例えば、予め設定されている温度だけ、前回設定された温度からずらされた温度が設定される。
　処理Ｓ１１から処理Ｓ１４を実行されることによって、例えば、図１７に示される制御データＤＡが取得され得る。制御データＤＡは、光学装置１Ｐから出射される光の強度と複屈折性素子１４の温度の変化との関係を示している。図１７において横軸は基準温度からの温度差ΔＴを示しており、縦軸は計測された光の強度Ｉを示している。計測された光の強度は、例えば、光検出部７５の検出結果に基づいて演算された光学装置１Ｐから出射される光の強度である。計測された光の強度は、例えば、光検出部７５の検出結果自体であってもよい。
　ここでは、光学装置１Ｐから出射される光の強度と複屈折性素子１４の温度の変化との関係を示す制御データの取得について説明したが、光学装置１Ｑが用いられてもよい。例えば、光学装置１Ｑから出射される光の強度と複屈折性素子１４に印加する電圧の変化との関係を示す制御データが取得されてもよい。この場合、光学装置１Ｑから出射される光の強度と複屈折性素子１４に印加する電圧との関係は、式（１０４）：Ｉ∝Ａ＋Ｂｃｏｓ（ΔφΔＥ×Ｖ＋Δφ）によって表される。“ΔφΔＥ”は複屈折性素子１４に印加する電圧変化による位相差の変化率であり、“Ｖ”は複屈折性素子１４に印加される電圧値である。
　次に、図１８を参照して、制御データＤＡを用いた光生成方法について説明する。図１８は、光生成方法の一例を示すフローチャートである。
　まず、素子制御部１５は、所望の光強度を取得する（処理Ｓ２１）。素子制御部１５は、ユーザの入力又は外部からの情報の取得によって、光学装置１Ｐから出射させる光について所望の強度を取得する。
　次に、素子制御部１５が、所望の光強度に対応する温度を設定する（処理Ｓ２２）。素子制御部１５は、例えば、制御データＤＡと処理Ｓ２１において取得された光強度に基づいて、複屈折性素子１４の温度を設定する。素子制御部１５は、例えば、制御データＤＡを参照して処理Ｓ２１において取得された光強度に対応する温度を、複屈折性素子１４の温度に設定する。素子制御部１５は、温度調整部２１に与える電圧を設定してもよい。
　次に、光検出部７５が、光強度を検出する（処理Ｓ２３）。光検出部７５は、複屈折性素子１４が処理Ｓ２２において設定された温度に関する温度である場合において、光検出部７５に入射する光の強度を検出する。例えば、光学装置１Ｐの光検出部７５は、光Ｌ５６，Ｌ５７の光強度を検出する。
　次に、素子制御部１５が、検出された光強度が所望の光強度であるか判断する（処理Ｓ２４）。素子制御部１５は、例えば、光学装置１Ｐから出射される光の強度が、処理Ｓ２１において取得された光強度であるか判断する。処理Ｓ２４において、素子制御部１５は、光学装置１Ｐから出射される光の強度を、処理Ｓ２３において検出された光強度に基づいて演算する。例えば、素子制御部１５は、光学装置１Ｐから出射される光の強度を、処理Ｓ１２において検出された光強度と、ビームスプリッタ７２によって分割された光の強度の較正値とに基づいて演算する。検出された光強度が所望の光強度であると判断されなかった場合（処理Ｓ２４のＮＯ）、処理Ｓ２５に処理が進められる。検出された光強度が所望の光強度であると判断された場合（処理Ｓ２４のＹＥＳ）、処理Ｓ２６に処理が進められる。
　処理Ｓ２４において検出された光強度が所望の光強度であると判断されなかった場合、素子制御部１５が、温度を再設定する（処理Ｓ２５）。例えば、素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度を現在の温度から±０．１℃変化するように設定する。処理Ｓ２５が終了すると、処理は処理Ｓ２３に戻される。処理Ｓ２３から処理Ｓ２５の繰り返しによって、素子制御部１５は、フードバック制御を実現する。
　処理Ｓ２４において検出された光強度が所望の光強度であると判断された場合、一連の処理を終了するか判断する（処理Ｓ２６）。一連の処理を終了すると判断されなかった場合（処理Ｓ２６のＮＯ）、処理を処理Ｓ２３に戻る。一連の処理を終了すると判断された場合（処理Ｓ２６のＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
　以上のように、例えば、処理Ｓ１１から処理Ｓ１４の実行によって制御データが取得され、上記処理Ｓ２１から処理Ｓ２６の実行によって制御データを用いて所望の波長を有する光の生成が行われる。上記処理Ｓ１１から処理Ｓ１４、及び、処理Ｓ２１から処理Ｓ２６の一部が省略されてもよいし、上記処理Ｓ１１から処理Ｓ１４、及び、処理Ｓ２１から処理Ｓ２６の一部が異なる処理に置き換わってもよい。処理の順序は、上記説明における順序に限定されない。
　素子制御部１５は、例えば、光強度が最大になるように制御を行ってもよい。この場合、例えば、処理Ｓ２１において、所望の光強度が取得されなくてもよい。処理Ｓ２４において、素子制御部１５は、光強度が最大であるか否かを判断してもよい。素子制御部１５は、例えば、処理Ｓ２３から処理Ｓ２５の繰り返しによって、光強度が最大になるように制御を行う。
　次に、光学装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｐ，１Ｑ又はそれらの組み合わせによって奏される作用効果の一例について説明する。以下、上述した光学装置１から１Ｑ及びそれらの組み合わせのうち代表的な光学装置に基づいて作用効果の一例を説明するが、これらの光学装置又はそれらの組み合わせのうち同様の構成を有する光学装置も同様の作用効果を奏する。
　非線形光学素子における波長変換効率は、非線形光学素子に入射する光の位相関係に依存する。例えば、非線形光学素子における波長変換に関して、位相整合条件のΔＫ＝０が成立していれば、非線形光学素子における作用長が長いほど波長変換効率が向上する。しかし、位相整合条件のΔＫ＝０が成立していない場合、非線形光学素子における作用長が長いほど波長変換効率が減衰するおそれがある。また、非線形光学素子を透過する光と、非線形光学素子において生成された光とが合波される場合、非線形光学素子の出射面において双方の光の位相が互いにずれていれば、合波された光の強度は低下するおそれがある。双方の光の位相が逆位相である場合、合波された光の強度は極小となる。
　光学装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｐ，１Ｑにおいて、位相調整部３は、光出射部２から出射された第一光と第二光との位相差を調整する。例えば、光学装置１において、複屈折性素子１４には、第一光と第二光とが入射される。素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。
　複屈折性素子は、周波数又は偏光方向が異なる光に対して異なる屈折率を有する。複屈折性素子におけるこれらの屈折率は、複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧に応じて変化する。例えば、複屈折性素子は、常光と異常光とが互いに異なる屈折率を有している。複屈折性素子の温度及び複屈折性素子に印加する電圧に応じた屈折率の変化率は、常光に対する屈折率と異常光に対する屈折率とで互いに異なる。
　したがって、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、複屈折性素子１４に入射された第一光と第二光との位相差が調整され得る。非線形光学素子１７には、複屈折性素子から出射された第一光と第二光とが入射される。この構成によれば、非線形光学素子１７に入射される第一光と第二光との間における位相差がより高精度に制御され得る。光学装置１は、例えば、光学素子の作用長の調整による位相差の制御よりも、高精度な制御を実現し得る。したがって、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成が容易かつ確実に実現され得る。また、これらの光学装置によれば、各素子の物理的な配置を換えることなく、非線形光学素子１７における波長変換効率が最大の状態から非線形光学素子１７において光が生成されない状態まで任意の制御が可能である。
　複屈折性素子１４の温度の変化及び複屈折性素子１４に印加される電圧の変化に応じた光の位相差の変化量について、互いに異なる偏光状態を有している光の方が、互いに異なる周波数を有している光よりも大きい。したがって、光学装置１によれば、複屈折性素子１４に入射される互いに異なる偏光状態を有している光の位相差が、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加される電圧の少なくとも一方の制御によって容易に調整され得る。例えば、光学装置１によれば、所望の位相差の調整において、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加される電圧の変化幅が縮小され得る。光学装置１によれば、位相差を調整可能な範囲が拡大され得る。所望の位相差の調整において、複屈折性素子１４における作用長が縮小され得るため、複屈折性素子１４のサイズも縮小され得る。
　光学装置１によれば、第一光と第二光とが同一の周波数を有していても、第一光と第二光との位相差が調整され得る。このため、例えば、ＴＹＰＥ２の第二次高調波の発生において、非線形光学素子の上流において第一光及び第二光を複屈折性素子１４へ入射させる構成のみによって、第一光と第二光との位相差が厳密に調整され得る。
　複屈折性素子１４には、第一光と第二光とが入射されるため、第一光と第二光との両方の位相を１つの複屈折性素子にて同時に制御できる。このため、各光の空間的なオーバーラップが容易に実現されつつ、第一光と第二光との位相が調整され得る。換言すれば、第一光と第二光との位相の調整と共に、ビームの重なり及び発散角の変化の抑制が容易に実現され得る。
　例えば、光学装置１において、複屈折性素子１４は、複屈折性素子内における第一光と第二光との少なくとも一方の伝搬方向と複屈折性素子１４の光学軸ＡＸとが互いに交差するように配置されている。この場合、常光に対する屈折率の変化率と異常光に対する屈折率の変化率との違いによって、複屈折性素子１４を透過する光の位相が調整され得る。したがって、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、互いに異なる偏光状態を有する第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。
　例えば、光生成部４の非線形光学素子１７の光学軸ＡＸが、第一仮想面に対して平行となる又は第二仮想面に対して平行となるように配置されている。第一仮想面は、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸ及び複屈折性素子１４内における第一光と第二光との少なくとも一方の伝搬方向に平行である。第二仮想面は、第一仮想面に直交すると共に上記少なくとも一方の伝搬方向に平行である。この場合、非線形光学素子１７に入射される第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。非線形光学素子１７から出射される所望の光の強度が向上され得る。図２に示されている構成において、複屈折性素子１４は、一軸性結晶である。光生成部４の非線形光学素子１７は、一軸性結晶である。
　例えば、複屈折性素子１４に入射される第一光及び第二光のいずれか一方の偏光状態は、当該一方の伝搬方向と複屈折性素子１４の光学軸ＡＸとに平行な仮想面に対して、平行な直線偏光である。この場合、互いに異なる偏光状態を有する第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。複屈折性素子１４に入射される第一光及び第二光の他方の偏光状態は、さらに当該他方の伝搬方向と複屈折性素子１４の光学軸ＡＸとに平行な仮想面に対して、複屈折性素子１４の光学軸ＡＸに対して直交する直線偏光である。この場合、互いに異なる偏光状態を有する第一光と第二光との位相差がより正確かつより広い範囲で制御され得る。
　第一光と第二光とは、互いに異なる周波数を有している。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　光生成部４の非線形光学素子１７は、第一光と第二光とが入射される入射面１８ａを含んでいる。素子制御部１５は、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおける第一光と第二光との位相差を調整する。この場合、非線形光学素子１７において生成される第三光の強度が調整される。
　素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７の入射面１８ａにおいて、第一光と第二光との位相が合うように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。この場合、非線形光学素子１７において生成される第三光の強度が向上し得る。
　第三光は、第一光及び第二光と異なる周波数を有している。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　例えば、光学装置１，１Ａ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅにおいて、光生成部４の非線形光学素子は、第一光と第二光とに応じた非線形光学効果によって第三光を生成してもよい。この場合、所望の波長を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　例えば、光学装置１，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅにおいて、第三光の周波数は、第一光の周波数と第二光の周波数との和である。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　例えば、光学装置１Ａにおいて、第三光の周波数は、第一光の周波数と前記第二光の周波数との差分である。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　例えば、光学装置１Ｂにおいて、光生成部４の非線形光学素子１７Ｂに入射される第一光は、ポンプ光である。光生成部４の非線形光学素子１７Ｂに入射される第二光は、ポンプ光の強度よりも弱い強度を有しているシグナル光である。光生成部４の非線形光学素子１７Ｂは、入射された第一光及び第二光に基づいて、シグナル光の強度を調整した光を第三光として出射する。この場合、位相差の調整によって、光生成部４から出力されるシグナル光の強度が調整される。
　光出射部２は、第一光及び第二光を出射する非線形光学素子１２を含んでいる。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光の生成がより容易に実現され得る。
　例えば、光学装置１Ｃにおいて、光出射部２の非線形光学素子１２Ｃは、基本波に基づいて基本波と異なる偏光状態を有している第二次高調波を第二光として生成し、かつ、基本波を第一光として第二光と共に出射する。光生成部４の非線形光学素子１７Ｃは、入射された第一光の入射に基づいて第二次高調波を第三光として生成し、第二光と第三光とを合波する。この場合、位相差の調整によって、光生成部４から出力される第二次高調波の強度が調整され得る。
　例えば、光学装置１Ｄにおいて、光出射部２の非線形光学素子１２Ｄは、第一光と第二光とに基づいて、第一光又は第二光と異なる偏光状態を有している第四光を生成し、かつ、第一光及び第二光を第四光と共に出射する。光生成部４の非線形光学素子１７Ｄは、複屈折性素子１４から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、第三光と第四光とを合波する。この場合、第三光と第四光との合波によって生じる光の強度が調整され得る。
　例えば、光学装置１Ｄにおいて、第三光の周波数及び第四光の周波数は、第一光の周波数と第二光の周波数との和であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部４から出力される和周波の強度が調整される。光学装置１Ｄにおいて、第三光の周波数及び第四光の周波数は、第一光の周波数と第二光の周波数との差分であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部４から出力される差周波の強度が調整される。
　例えば、光出射部２の非線形光学素子１２Ｄは、第一光と、第一光と同一の偏光状態を有している第四光とに基づいて、第一光又は第四光と異なる偏光状態を有している光を第二光として生成し、かつ、第一光、第二光、及び、第四光を共に出射してもよい。光生成部４の非線形光学素子１７Ｄは、複屈折性素子１４から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、第二光と第三光とを合波してもよい。この場合、第二光と第三光との合波によって生じる光の強度が調整され得る。この場合においても、第二光の周波数及び第三光の周波数は、第一光の周波数と第四光の周波数との和であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部４から出力される和周波の強度が調整される。第二光の周波数及び第三光の周波数は、第一光の周波数と第四光の周波数との差分であってもよい。この場合、位相差の調整によって、光生成部４から出力される差周波の強度が調整される。
　例えば、光学装置１Ｅにおいて、光出射部２の非線形光学素子１２Ｅは、基本波に基づいて第二次高調波を第四光として生成する。基本波は、互いに直交する第一及び第二方向の偏光成分を含んでいる。光出射部２の非線形光学素子１２Ｅは、基本波の第一方向の偏光成分を第一光とし基本波の第二方向の偏光成分を第二光として第四光と共に出射する。光生成部４の非線形光学素子１７Ｅは、複屈折性素子１４から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、入射された第一光及び第二光に基づいて第二次高調波を第三光として生成し、第三光と第四光とを合波する。この場合、位相差の調整によって、光生成部４から出力される第二次高調波の強度が調整される。
　例えば、光学装置１Ｆにおいて、光出射部２の非線形光学素子１２Ｆは、ポンプ光に基づいて第二光及び第四光を生成し、ポンプ光を第一光として第二光及び第四光と共に出射する。第二光は、ポンプ光と異なる偏光状態を有している。第四光は、ポンプ光と異なる偏光状態を有していると共に第二光と異なる周波数を有している。光生成部４の非線形光学素子１７Ｆは、複屈折性素子１４から出射された第一光及び第二光、並びに、第四光が入射されるように配置され、入射された第一光、第二光、及び、第四光に基づいて、第五光と第六光とを生成し、第二光と第五光との合波、及び、第四光と第六光との合波によって、第二光及び第四光の少なくとも一方の強度を増幅して第三光として出射する。第五光は、第二光と同一の偏光状態及び周波数を有している。第六光は、第四光と同一の偏光状態及び周波数を有している。この場合、第二光及び第五光の組み合わせと第四光及び第六光の組み合わせとのうち、どの組み合わせの光強度を向上するかが選択され得る。
　例えば、光出射部２の非線形光学素子１２Ｆは、ポンプ光に基づいて第二光及び第四光を生成し、ポンプ光を第一光として第二光及び第四光と共に出射してもよい。第四光は、ポンプ光と互いに同一の偏光状態を有していてもよい。第二光は、ポンプ光と異なる偏光状態を有していると共に第四光と異なる周波数を有していてもよい。光生成部４の非線形光学素子１７Ｆは、複屈折性素子１４から出射された第一光及び第二光、並び、第四光が入射されるように配置され、入射された第一光、第二光、及び、第四光に基づいて、第五光と第六光とを生成し、第二光と第五光との合波、及び、第四光と第六光との合波によって、第五光及び第六光の少なくとも一方の強度を増幅して第三光として出射してもよい。第五光は、第二光と同一の偏光状態及び周波数を有していてもよい。第六光は、第四光と同一の偏光状態及び周波数を有していてもよい。この場合、第二光及び第五光の組み合わせと第四光及び第六光の組み合わせとのうち、どの組み合わせの光強度を向上するかが選択され得る。
　例えば、光学装置１Ｆにおいて、素子制御部１５は、第一光と第二光との位相を合わせ、第一光と第四光との位相をずらすように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。この場合、第二光及び第五光の組み合わせの光強度が向上され、第四光及び第六光の組み合わせの光強度が低減される。
　例えば、光学装置１Ｈにおいて、光出射部２の非線形光学素子１２Ｇと光生成部４の非線形光学素子１７Ｇとは、互いに同一の材料からなっている。光出射部２の非線形光学素子１２Ｇにおける入射光に対する光学軸の方向Ｄ１と、光生成部４の非線形光学素子１７Ｇにおける入射光に対する光学軸の方向Ｄ２は、互いに反転している。この場合、簡易な構成によって、ウォークオフの影響が低減される。
　例えば、光学装置１Ｉにおいて、複屈折性素子１４Ｉの光学軸ＡＸは、光出射部２の非線形光学素子１２Ｇにおいて生じるウォークオフが低減されるように、複屈折性素子１４Ｉの入射面１４ａに対して傾斜している。この場合、非線形光学素子の配置に依存することなく、ウォークオフの影響が低減される。
　例えば、光学装置１Ｌにおいて、光生成部４の非線形光学素子１７Ｌと複屈折性素子とは、互いに接合されている。この場合、空気中の伝搬経路が削減され、空気の分散による位相のずれが低減される。
　例えば、光学装置１Ｐ，１Ｑは、光生成部４の非線形光学素子１７Ｐから出射された光を検出する光検出部７５をさらに備えている。素子制御部１５は、光検出部７５の検出結果に基づいて、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御する。この場合、所望の波長を有している光の生成がより高精度かつ安定して実現され得る。
　例えば、光学装置１Ｐ，１Ｑにおいて、素子制御部１５は、光の強度の目標値を取得し、光検出部７５によって検出された光の強度が、取得された目標値と一致するように、複屈折性素子１４の温度及び複屈折性素子１４に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御する。この場合、所望の波長及び所望の強度を有している光がより安定して出力され得る。
　次に、図１９を参照して、本実施形態の変形例における光学装置１Ｒについてさらに詳細に説明する。図１９は、光学装置１Ｒの光学系の部分拡大図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、偏光方向が同一の光のみが位相制御素子１３に入射する点において、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態との相違点を説明する。
　本変形例において、位相調整部３の位相制御素子１３は、複屈折性素子１４を含んでいなくてもよい。例えば、光学装置１Ｒの位相制御素子１３は、ガラスからなる。光生成部４は、非線形光学素子１７の代わりに非線形光学素子１７Ｒを含んでいる。
　本変形例のさらなる変形例として、光学装置１Ｒの位相制御素子１３は、複屈折性かつ軸性を有している結晶、又は、複屈折性を有しているが軸性を有していない結晶からなっていてもよい。光学装置１Ｒの位相制御素子１３は、複屈折性素子１４によって構成されていてもよい。
　光学装置１Ｒの位相制御素子１３は、光が入射する入射面１３ａと光を出射する出射面１３ｂとを含んでいる。入射面１３ａと出射面１３ｂとは、互いに対向する。入射面１３ａと出射面１３ｂとは、実施形態および他の変形例における入射面１４ａと出射面１４ｂとにそれぞれ対応する。
　位相制御素子１３の入射面１３ａには、光Ｌ６６と光Ｌ６７とが入射する。光Ｌ６６は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｒに対する構成を除き、上述した光Ｌ１と同様の構成を有している。光Ｌ６７は、周波数、及び、非線形光学素子１７Ｒに対する構成を除き、上述した光Ｌ２と同様の構成を有している。
　本変形例において、光Ｌ６６と光Ｌ６７とは、互いに異なる周波数を有している。光Ｌ６６と光Ｌ６７とは、例えば、同一の偏光成分を有している。光Ｌ６６と光Ｌ６７とは、例えば、入射面１３ａに対して平行な同一の偏光方向を有している直線偏光である。光Ｌ６６及び光Ｌ６７は、例えば、Ｙ軸方向の偏光している。
　光学装置１Ｒの位相制御素子１３から出射された光Ｌ６６，Ｌ６７は、非線形光学素子１７Ｒに入射される。非線形光学素子１７Ｒは、例えば、位相整合又は疑似位相整合によって和周波を発生する。非線形光学素子１７Ｒは、ＴＹＰＥ１の位相整合に基づいて和周波を発生する。位相整合又は疑似位相整合が満たされている場合、非線形光学素子１７Ｒは、光Ｌ６６及び光Ｌ６７の入射面１８ａへの入射に応じて、和周波として光Ｌ６８を生成し、生成された光Ｌ６８を出射面１８ｂから出射する。図１９において省略されているが、非線形光学素子１７Ｒは、入射された光Ｌ６６及び光Ｌ６７の一部を透過して、光Ｌ６８と共に出射面１８ｂから出射する。光Ｌ６８は、光Ｌ６６及び光Ｌ６７の少なくとも一方と異なる周波数を有している。図１９に示されている例において、光Ｌ６６が第一光に相当し、光Ｌ６７が第二光に相当し、光Ｌ６８が第三光に相当する。
　本変形例のさらなる変形例として、非線形光学素子１７Ｒは、例えば、位相整合又は疑似位相整合によって和周波以外の非線形光学過程を発生する非線形光学素子であってもよい。例えば、非線形光学素子１７Ｒは、例えば、位相整合又は疑似位相整合によって差周波を発生する非線形光学素子であってもよいし、光パラメトリック過程を発生する非線形光学素子であってもよい。非線形光学素子１７Ｒは、例えば、ＴＹＰＥ１の位相整合に基づいて差周波を発生する非線形光学素子であってもよい。
　本変形例においても、素子制御部１５は、位相制御素子１３の温度及び位相制御素子１３に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｒの入射面１８ａにおいて、光Ｌ６６と光Ｌ６７との位相差ＰＤが低減されるように、位相制御素子１３の温度及び位相制御素子１３に印加する電圧の少なくとも一方を制御する。
　例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｒの入射面１８ａにおいて光Ｌ６６と光Ｌ６７との位相差が縮小されるように位相制御素子１３の屈折率を制御する。例えば、素子制御部１５は、光生成部４の非線形光学素子１７Ｒの入射面１８ａにおいて光Ｌ６６と光Ｌ６７との位相差がゼロになるように位相制御素子１３の屈折率を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ６８の強度が低減されるように位相制御素子１３の屈折率を制御してもよい。この場合、素子制御部１５は、例えば、光生成部４の非線形光学素子１７Ｒの入射面１８ａにおいて光Ｌ６６と光Ｌ６７との位相がずれるように位相制御素子１３の屈折率を制御する。
　本変形例のさらなる変形例として、素子制御部１５は、光Ｌ６８の強度が最大又は最小となるように、位相制御素子１３の屈折率を制御してもよい。この場合、光Ｌ６８の強度は、不図示の光検出部によって検出されてもよい。例えば、素子制御部１５は、当該光検出部の検出結果に基づいて、光Ｌ６８の強度が最大又は最小となるように、位相制御素子１３の屈折率を制御してもよい。
　次に、光学装置１Ｒによって奏される作用効果の一例について説明する。以下、上述した光学装置１Ｒに基づいて作用効果の一例を説明するが、光学装置１Ｒと光学装置１から１Ｑとの組み合わせのうち同様の構成を有する光学装置も同様の作用効果を奏する。
　分散媒質などからなる光学素子における作用長の調整によって非線形光学過程に関わる光の位相が調整される場合には、当該光学素子における作用長の厳密な調整が求められる。上記光学素子における位相変調の大きさは、光の周波数毎に異なる。このため、特に、光学素子における作用長の調整によって、互いに異なる周波数を有している複数の光の位相を調整することは、困難である。
　光学装置Ｒの位相制御素子１３には、第一光と第二光とが入射される。光学装置Ｒにおいて、第一光に相当する光Ｌ６６と第二光に相当する光Ｌ６７とは、互いに異なる周波数を有している。位相制御素子１３は、少なくとも周波数が異なる光に対して異なる屈折率を有する。光学装置Ｒにおいて、素子制御部１５は、位相制御素子１３の温度及び位相制御素子１３に印加する電圧の少なくとも一方を制御し、位相制御素子１３における屈折率を変化させる。この結果、位相制御素子１３の温度及び位相制御素子１３に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、位相制御素子１３に入射された第一光と第二光との位相差が調整され得る。非線形光学素子１７Ｒには、位相制御素子１３から出射された第一光と第二光とが入射されるため、非線形光学素子１７Ｒに入射される第一光と第二光との間における位相差がより高精度に制御され得る。光学装置Ｒは、例えば、光学素子の作用長の調整による位相差の制御よりも、高精度な制御を実現し得る。光学装置Ｒによれば、各素子の物理的な配置を換えることなく、非線形光学素子１７Ｒにおける波長変換効率が最大の状態から非線形光学素子１７Ｒにおいて光が生成されない状態まで任意の制御が可能である。
　位相制御素子１３には、第一光と第二光とが入射されるため、第一光と第二光との両方の位相を１つの位相制御素子１３にて同時に制御できる。このため、各光の空間的なオーバーラップが容易に実現されつつ、第一光と第二光との位相が調整され得る。換言すれば、第一光と第二光との位相の調整と共に、ビームの重なり及び発散角の変化の抑制が容易に実現され得る。
　光学装置１Ｒによれば、第一光と第二光とが同一の偏光方向を有していても、第一光と第二光との位相差が調整され得る。このため、例えば、ＴＹＰＥ１の和周波の発生又は差周波の発生において、非線形光学素子の上流において第一光及び第二光を位相制御素子１３へ入射させる構成のみによって、第一光と第二光との位相差が厳密に調整され得る。
　以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものにおいてなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
　例えば、光出射部２は、光源１１を含んでいなくてもよい。この場合、光出射部２は、光学装置１の外部から光を取得する。例えば、光出射部２は、光学装置１の外部から取得した光を、非線形光学素子１２に入射してもよい。
　光出射部２は、非線形光学素子１２を含んでいなくてもよい。この場合、光出射部２は、少なくとも１つの光源１１において生成された光を、非線形光学素子１２を介さずに出射する。光出射部２は、外部から取得した光を、非線形光学素子１２を介さずに出射してもよい。
　光出射部２は、複数の光源１１を含んでいてもよい。この場合、複数の光源１１が、互いに異なる偏光状態を有している光を出射してもよい。例えば、複数の光源１１が、それぞれ、互いに直交する直線偏光を出射する。
　光源１１は、互いに異なる周波数成分を有している光を出射してもよい。例えば、１つの光源１１が、離散的なスペクトルを有している光を出射する。光出射部２が複数の光源１１を含んでいる場合、複数の光源１１は、それぞれ、互いに異なるスペクトルを有している光を出射してもよい。
　非線形光学素子１２，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ，１２Ｊ，１２Ｋ，１２Ｌのさらに上流に、位相制御素子１３と同様の位相制御素子が設けられてもよい。「上流」は、光路上の光源側を意味し、前段と同一の意味である。この位相制御素子から出射された光が、対応する非線形光学素子１２，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉに入射される。位相調整部３は、この位相制御素子の屈折率を位相制御素子１３と同様に制御し、この位相制御素子を透過する光の位相を調整する。
　例えば、光学装置１Ｅにおいて、非線形光学素子１２Ｅの上流に複屈折性素子が設けられ、この複屈折性素子によって、位相差が調整された偏光成分Ｌ２１と偏光成分Ｌ２２とが非線形光学素子１２Ｅの入射面１９ａに入射されてもよい。位相調整部３は、この複屈折性素子の複屈折を複屈折性素子１４と同様に制御することによって、入射した偏光成分Ｌ２１と偏光成分Ｌ２２との位相差を調整してもよい。
　上記実施形態および変形例において示されている光Ｌ１～Ｌ３１の波長は、一例である。各例の非線形光学過程において適用され得る波長であれば、光Ｌ１～Ｌ３１は、適宜、変更可能である。
　光学装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｐ，１Ｑ，１Ｒの構成は、適宜組み合わされてもよい。３つ以上の非線形光学素子が配列されることによって、波長変換が繰り返し行われてもよい。例えば、非線形光学素子は、より上流に配置された非線形光学素子から出力された光の入射に応じて、非線形光学効果によって生じた光を出射する。この場合も、互いに隣り合う非線形光学素子の間の光路上に、位相制御素子が配置され、素子制御部１５によって配置された位相制御素子の屈折率が制御される。例えば、非線形光学素子と、素子制御部１５によって制御される位相制御素子とが、交互に配置されてもよい。
　光学装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｐ，１Ｑ，１Ｒ、及び、これらの組み合わせにおいて、非線形光学素子、及び、位相制御素子は、気密に封止された筐体内に配置されていてもよい。当該筐体は、例えば、真空引き又は不活性ガスを封入可能な構成を有している。当該筐体内部は、例えば、予め真空となっていてもよいし、予め不活性ガスが満たされていてもよい。不活性ガスは、例えば、窒素である。図２０は、これらの構成を有する光学装置の一例に相当する光学装置１Ｓの部分拡大図を示している。
　図２０において、光学装置１Ｓは、筐体８１と、窓部材８２，８３と、非線形光学素子１２Ｓと、複屈折性素子１４Ｓと、非線形光学素子１７Ｓと、素子制御部１５と、を備えている。筐体８１は、窓部材８２，８３によって気密に封止されている。例えば、筐体８１内は真空状態となっている。筐体８１内に、不活性ガスが満たされていてもよい。不活性ガスは、例えば、窒素である。
　非線形光学素子１２Ｓと、複屈折性素子１４Ｓと、非線形光学素子１７Ｓとは、筐体８１内において配列されている。非線形光学素子１２Ｓは、複屈折性素子１４Ｓの上流に設けられている。非線形光学素子１２Ｓは、例えば、非線形光学素子１２に相当する。複屈折性素子１４Ｓは、非線形光学素子１２Ｓと非線形光学素子１７Ｓとの間に配置されている。複屈折性素子１４Ｓは、例えば、複屈折性素子１４に相当する。非線形光学素子１７Ｓは、複屈折性素子１４Ｓの下流に設けられている。非線形光学素子１７Ｓは、例えば、非線形光学素子１７に相当する。このような構成によれば、非線形光学素子１２Ｓ、複屈折性素子１４Ｓ、非線形光学素子１７Ｓの潮解性などによって、非線形光学素子１２Ｓ、複屈折性素子１４Ｓ、非線形光学素子１７Ｓの状態が劣化することが抑制される。
　窓部材８２は、例えば、非線形光学素子１２Ｓに入射させる光Ｌ７１に対して透過性を有している。窓部材８３は、例えば、非線形光学素子１７Ｓから出射する光Ｌ７２に対して透過性を有している。
　光Ｌ７１は、例えば、光源１１から出射された光である。非線形光学素子１２Ｓは、例えば、光Ｌ７１の入射に応じて、光Ｌ７３を出射する。非線形光学素子１２Ｓから出射された光Ｌ７３は、複屈折性素子１４Ｓを介して、非線形光学素子１７Ｓに入射される。非線形光学素子１７Ｓは、例えば、光Ｌ７３の入射に応じて、光Ｌ７２を出射する。
　筐体８１内には、素子制御部１５の温度調整部２１が配置されている。図２０に示されている構成において、温度調整部２１は、複屈折性素子１４Ｒに接している。温度調整部２１は、例えば、筐体８１の外部に配置された温度制御部２２に無線又は有線によって接続されている。
　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｐ，１Ｑ，１Ｒ，１Ｓ…光学装置、２…光出射部、３…位相調整部、４…光生成部、１２，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ，１２Ｊ，１２Ｋ，１２Ｌ，１２，１２Ｓ，１７，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ，１７Ｇ，１７Ｈ，１７Ｉ，１７Ｊ，１７Ｋ，１７Ｌ，１７Ｐ，１７Ｒ，１７Ｓ…非線形光学素子、１４，１４Ｉ，１４Ｌ，１４Ｍ，１４Ｎ，１４Ｓ，４４，４５，４６…複屈折性素子、１４ａ，１８ａ…入射面、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９，Ｌ２０，Ｌ２３，Ｌ２４，Ｌ２５，Ｌ２６，Ｌ２７，Ｌ２８，Ｌ２９，Ｌ３０，Ｌ３１，Ｌ３５，Ｌ３６，Ｌ３７，Ｌ３８，Ｌ３９，Ｌ４１，Ｌ４２，Ｌ４３，Ｌ４４，Ｌ４５，Ｌ４６，Ｌ４７，Ｌ４８，Ｌ４９，Ｌ５０，Ｌ５１，Ｌ５２，Ｌ５３，Ｌ５４，Ｌ５５，Ｌ５６，Ｌ５７，Ｌ５８，Ｌ５９，Ｌ６０，Ｌ６１，Ｌ６６，Ｌ６７，Ｌ６８，Ｌ７１，Ｌ７２，Ｌ７３…光、ＡＸ…光学軸、Ｄ１，Ｄ２…方向、Ｉ…強度、Ｌ２１，Ｌ２２…偏光成分、ＰＤ…位相差、β…電圧。

Claims (33)

  1. 　互いに異なる偏光状態を有している第一光と第二光とを出射する光出射部と、
    　前記光出射部から出射された前記第一光と前記第二光との位相差を調整する位相調整部と、
    　前記位相調整部によって前記位相差を調整された前記第一光と前記第二光とに基づいて第三光を生成する光生成部と、を備え、
    　前記位相調整部は、前記第一光と前記第二光とが入射される複屈折性素子と、前記複屈折性素子の温度及び前記複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する制御部と、を含んでおり、
    　前記光生成部は、前記第一光と前記第二光との少なくとも一方に基づいて前記第三光を生成する非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子には、前記複屈折性素子から出射された前記第一光と前記第二光とが入射される、光学装置。
  2. 　前記複屈折性素子は、前記複屈折性素子内における前記第一光と前記第二光との少なくとも一方の伝搬方向と前記複屈折性素子の光学軸とが互いに交差するように配置されている、請求項１に記載の光学装置。
  3. 　前記光生成部の前記非線形光学素子は、前記光生成部の前記非線形光学素子の光学軸が、前記複屈折性素子の光学軸及び前記複屈折性素子内における前記第一光と前記第二光との少なくとも一方の伝搬方向に平行な第一仮想面に対して平行となる、又は、前記第一仮想面に直交すると共に前記少なくとも一方の伝搬方向に平行な第二仮想面に対して平行となるように、配置されている、請求項１又は２に記載の光学装置。
  4. 　前記複屈折性素子に入射される前記第一光及び前記第二光のいずれか一方の偏光状態は、当該一方の伝搬方向と前記複屈折性素子の光学軸とに平行な仮想面に対して、平行な直線偏光である、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学装置。
  5. 　前記複屈折性素子に入射される前記第一光及び前記第二光のいずれか一方の偏光状態は、当該一方の伝搬方向と前記複屈折性素子の光学軸とに平行な仮想面に対して、直交する直線偏光である、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学装置。
  6. 　前記第一光と前記第二光とは、互いに異なる周波数を有している、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学装置。
  7. 　前記光生成部の前記非線形光学素子は、前記第一光と前記第二光とが入射される入射面を含んでおり、
    　前記制御部は、前記複屈折性素子の温度及び前記複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方の制御によって、前記光生成部の前記非線形光学素子の前記入射面における前記第一光と前記第二光との位相差を調整する、請求項１から６のいずれか一項に記載の光学装置。
  8. 　前記制御部は、前記光生成部の前記非線形光学素子の前記入射面において、前記第一光と前記第二光との位相が合うように、前記複屈折性素子の温度及び前記複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する、請求項７に記載の光学装置。
  9. 　前記第三光は、前記第一光及び前記第二光と異なる周波数を有している、請求項１から８のいずれか一項に記載の光学装置。
  10. 　前記光生成部の前記非線形光学素子は、前記第一光と前記第二光とに応じた非線形光学効果によって前記第三光を生成する、請求項１から９のいずれか一項に記載の光学装置。
  11. 　前記第三光の周波数は、前記第一光の周波数と前記第二光の周波数との和である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学装置。
  12. 　前記第三光の周波数は、前記第一光の周波数と前記第二光の周波数との差分である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学装置。
  13. 　前記光生成部の前記非線形光学素子に入射される前記第一光は、ポンプ光であり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子に入射される前記第二光は、前記ポンプ光の強度よりも弱い強度を有しているシグナル光であり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子は、入射された前記第一光及び前記第二光に基づいて、前記シグナル光の強度を調整した光を前記第三光として出射する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学装置。
  14. 　前記光出射部は、前記複屈折性素子に入射される前記第一光及び前記第二光を出射する非線形光学素子を含んでいる、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光学装置。
  15. 　前記光出射部は、基本波に基づいて第二次高調波を前記第二光として生成し、かつ、前記基本波を前記第一光として前記第二光と共に出射する、非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子は、入射された前記第一光に基づいて第二次高調波を前記第三光として生成し、前記第二光と前記第三光とを合波する、請求項１から８のいずれか一項に記載の光学装置。
  16. 　前記光出射部は、前記第一光と前記第二光とに基づいて、前記第一光又は前記第二光と異なる偏光状態を有している第四光を生成し、かつ、前記第一光及び前記第二光を前記第四光と共に出射する、非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子は、前記複屈折性素子から出射された前記第一光及び前記第二光、並びに、前記第四光が入射されるように配置され、前記第三光と前記四光とを合波する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光学装置。
  17. 　前記第三光の周波数及び前記第四光の周波数は、前記第一光の周波数と前記第二光の周波数との和である、請求項１６に記載の光学装置。
  18. 　前記第三光の周波数及び前記第四光の周波数は、前記第一光の周波数と前記第二光の周波数との差分である、請求項１６に記載の光学装置。
  19. 　前記光出射部は、前記第一光と、前記第一光と同一の偏光状態を有している第四光とに基づいて、前記第一光又は前記第四光と異なる偏光状態を有している光を前記第二光として生成し、かつ、前記第一光、前記第二光、及び、前記第四光を共に出射する、非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子は、前記複屈折性素子から出射された前記第一光及び前記第二光、並びに、前記第四光が入射されるように配置され、前記第二光と前記第三光とを合波する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の光学装置。
  20. 　前記第二光の周波数及び前記第三光の周波数は、前記第一光の周波数と前記第四光の周波数との和である、請求項１９に記載の光学装置。
  21. 　前記第二光の周波数及び前記第三光の周波数は、前記第一光の周波数と前記第四光の周波数との差分である、請求項１９に記載の光学装置。
  22. 　前記光出射部は、互いに直交する第一及び第二方向の偏光成分を含んでいる基本波に基づいて前記第二方向と異なる偏光方向を有している第二次高調波を第四光として生成し、かつ、前記基本波の前記第一方向の偏光成分を前記第一光とし前記基本波の前記第二方向の偏光成分を前記第二光として前記第四光と共に出射する、非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子は、
    　　前記複屈折性素子から出射された前記第一光及び前記第二光、並びに、前記第四光が入射されるように配置され、
    　　入射された前記第一光及び前記第二光に基づいて第二次高調波を前記第三光として生成し、前記第三光と前記第四光とを合波する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光学装置。
  23. 　前記光出射部は、ポンプ光に基づいて前記ポンプ光と異なる偏光状態を有している前記第二光、及び、前記ポンプ光と異なる偏光状態を有していると共に前記第二光と異なる周波数を有している第四光を生成し、かつ、前記ポンプ光を前記第一光として前記第二光及び前記第四光と共に出射する、非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子は、
    　　前記複屈折性素子から出射された前記第一光及び前記第二光、並びに、前記第四光が入射されるように配置され、
    　　入射された前記第一光、前記第二光、及び、前記第四光に基づいて、前記第二光と同一の偏光状態及び周波数を有している第五光と、前記第四光と同一の偏光状態及び周波数を有している第六光とを生成し、前記第二光と前記第五光との合波、及び、前記第四光と前記第六光との合波によって、前記第二光及び前記第四光の少なくとも一方の強度を増幅して前記第三光として出射する、請求項１から１０、１２、及び、１３のいずれか一項に記載の光学装置。
  24. 　前記光出射部は、ポンプ光に基づいて前記ポンプ光と互いに同一の偏光状態を有している第四光、及び、前記ポンプ光と異なる偏光状態を有していると共に前記第四光と異なる周波数を有している前記第二光を生成し、かつ、前記ポンプ光を前記第一光として前記第二光及び前記第四光と共に出射する、非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子は、
    　　前記複屈折性素子から出射された前記第一光及び前記第二光、並び、前記第四光が入射されるように配置され、
    　　入射された前記第一光、前記第二光、及び、前記第四光に基づいて、前記第二光と同一の偏光状態及び周波数を有している第五光と、前記第四光と同一の偏光状態及び周波数を有している第六光とを生成し、前記第二光と前記第五光との合波、及び、前記第四光と前記第六光との合波によって、前記第二光及び前記第四光の少なくとも一方の強度を増幅し前記第三光として出射する、請求項１から１０、１２、及び、１３のいずれか一項に記載の光学装置。
  25. 　前記制御部は、前記第一光と前記第二光との位相を合わせ、前記第一光と前記第四光との位相をずらすように、前記複屈折性素子の温度及び前記複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する、請求項２３又は２４に記載の光学装置。
  26. 　前記光出射部の前記非線形光学素子と前記光生成部の前記非線形光学素子とは、互いに同一の材料からなり、
    　前記光出射部の前記非線形光学素子における入射光に対する光学軸の方向と、前記光生成部の前記非線形光学素子における入射光に対する光学軸の方向とは、互いに反転している、請求項１４から２５のいずれか一項に記載の光学装置。
  27. 　前記複屈折性素子は、前記第一光と前記第二光とが入射する入射面を含んでおり、
    　前記複屈折性素子の光学軸は、前記光出射部の前記非線形光学素子において生じるウォークオフが低減されるように、前記複屈折性素子の入射面に対して傾斜している、請求項１４から２６のいずれか一項に記載の光学装置。
  28. 　前記光生成部の前記非線形光学素子と前記複屈折性素子とは、互いに接合されている、請求項１から２７のいずれか一項に記載の光学装置。
  29. 　前記光生成部の前記非線形光学素子から出射された光を検出する光検出部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記光検出部の検出結果に基づいて、前記複屈折性素子の温度及び前記複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御する、請求項１から２８のいずれか一項に記載の光学装置。
  30. 　前記制御部は、
    　　光の強度の目標値を取得し、
    　　前記光検出部によって検出された光の強度が、取得された前記目標値と一致するように、前記複屈折性素子の温度及び前記複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方をフィードバック制御する、請求項２９に記載の光学装置。
  31. 　互いに異なる周波数を有している第一光と第二光とを出射する光出射部と、
    　前記光出射部から出射された前記第一光と前記第二光との位相差を調整する位相調整部と、
    　前記位相調整部によって前記位相差を調整された前記第一光と前記第二光とに基づいて第三光を生成する光生成部と、を備え、
    　前記位相調整部は、前記第一光と前記第二光とが入射される位相制御素子と、前記位相制御素子の温度及び前記位相制御素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御する制御部と、を含んでおり、
    　前記光生成部は、前記第一光と前記第二光との少なくとも一方に基づいて前記第三光を生成する非線形光学素子を含んでおり、
    　前記光生成部の前記非線形光学素子には、前記位相制御素子から出射された前記第一光と前記第二光とが入射される、光学装置。
  32. 　互いに異なる偏光状態を有している第一光と第二光とを複屈折性素子に入射することと、
    　前記第一光と前記第二光とを非線形光学素子に入射することと、
    　前記複屈折性素子の温度及び前記複屈折性素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御することによって、前記第一光と前記第二光との位相差を調整することと、を有し、
    　前記非線形光学素子には、前記複屈折性素子から出射される前記第一光と第二光とが入射される、光生成方法。
  33. 　互いに異なる周波数を有している第一光と第二光とを位相制御素子に入射することと、
    　前記第一光と前記第二光とを非線形光学素子に入射することと、
    　前記位相制御素子の温度及び前記位相制御素子に印加する電圧の少なくとも一方を制御することによって、前記第一光と前記第二光との位相差を調整することと、を有し、
    　前記非線形光学素子には、前記位相制御素子から出射される前記第一光と第二光とが入射される、光生成方法。
PCT/JP2023/001057 2022-01-28 2023-01-16 光学装置及び光生成方法 WO2023145524A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202380018688.3A CN118613759A (zh) 2022-01-28 2023-01-16 光学装置和光生成方法
KR1020247028425A KR20240141799A (ko) 2022-01-28 2023-01-16 광학 장치 및 광 생성 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022011485A JP2023110195A (ja) 2022-01-28 2022-01-28 光学装置及び光生成方法
JP2022-011485 2022-01-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023145524A1 true WO2023145524A1 (ja) 2023-08-03

Family

ID=87471407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/001057 WO2023145524A1 (ja) 2022-01-28 2023-01-16 光学装置及び光生成方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2023110195A (ja)
KR (1) KR20240141799A (ja)
CN (1) CN118613759A (ja)
WO (1) WO2023145524A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07131100A (ja) * 1993-11-08 1995-05-19 Sony Corp レーザ光発生装置
JP2000329618A (ja) * 1999-05-19 2000-11-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号電界の時間波形測定方法及び装置
DE102007032253A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-15 Coherent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Lichtleistung eines mittels einer nichtlinear optischen Anordnung gewonnenen, Frequenz-konvertierten Laserstrahls
JP2011043548A (ja) * 2009-08-19 2011-03-03 Lasertec Corp 光源装置
WO2012121223A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器、光増幅方法および光通信システム
WO2013111413A1 (ja) * 2012-01-24 2013-08-01 独立行政法人産業技術総合研究所 位相感応型光増幅器及びその設計方法、並びに、該位相感応型光増幅器を用いたｂｐｓｋ信号位相雑音抑圧器、ｂｐｓｋ信号再生器、ｑｐｓｋ信号逆多重器及びｑｐｓｋ信号再生器
JP2020079939A (ja) 2018-11-13 2020-05-28 国立大学法人電気通信大学 波長変換デバイス、及びこれを用いたレーザ装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07131100A (ja) * 1993-11-08 1995-05-19 Sony Corp レーザ光発生装置
JP2000329618A (ja) * 1999-05-19 2000-11-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光信号電界の時間波形測定方法及び装置
DE102007032253A1 (de) * 2007-07-06 2009-01-15 Coherent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Lichtleistung eines mittels einer nichtlinear optischen Anordnung gewonnenen, Frequenz-konvertierten Laserstrahls
JP2011043548A (ja) * 2009-08-19 2011-03-03 Lasertec Corp 光源装置
WO2012121223A1 (ja) * 2011-03-04 2012-09-13 古河電気工業株式会社 光増幅器、光増幅システム、波長変換器、光増幅方法および光通信システム
WO2013111413A1 (ja) * 2012-01-24 2013-08-01 独立行政法人産業技術総合研究所 位相感応型光増幅器及びその設計方法、並びに、該位相感応型光増幅器を用いたｂｐｓｋ信号位相雑音抑圧器、ｂｐｓｋ信号再生器、ｑｐｓｋ信号逆多重器及びｑｐｓｋ信号再生器
JP2020079939A (ja) 2018-11-13 2020-05-28 国立大学法人電気通信大学 波長変換デバイス、及びこれを用いたレーザ装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN118613759A (zh) 2024-09-06
JP2023110195A (ja) 2023-08-09
KR20240141799A (ko) 2024-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9835869B2 (en) Universal polarization converter
JP5041256B2 (ja) 量子エンタングルメント生成装置及び方法並びに量子エンタングルメント生成検出装置及び方法
CN109164663B (zh) 一种小型化纠缠源及其制备方法、以及设备无关量子随机数发生器
US8780946B2 (en) Ultraviolet laser device
JP6016086B2 (ja) 紫外レーザ装置、この紫外レーザ装置を備えた露光装置及び検査装置
CN105720472B (zh) 光学谐振器布置和用于调节谐振器中的往返时间的方法
JP5646040B2 (ja) レーザービームの周波数変換のための装置及び方法
US20130329228A1 (en) Phase-locked delay device including an optical wedge pair
JP5909089B2 (ja) 光学結晶、テラヘルツ波発生装置及び方法
JP6060341B2 (ja) 安定化されたフェムト秒パルスレーザ及び安定化方法
JP2013156448A (ja) レーザ装置、露光装置及び検査装置
WO2012128354A1 (ja) 紫外レーザ装置
WO2023145524A1 (ja) 光学装置及び光生成方法
CN111613958A (zh) 共线双波长激光发生装置
EP4455778A1 (en) Optical device and light production method
JP5605688B2 (ja) 波長変換光学系及びレーザ装置
JP6299589B2 (ja) 紫外レーザ装置、該紫外レーザ装置を備えた露光装置及び検査装置
CN212011579U (zh) 共线双波长激光发生装置
JP2003262895A (ja) 和周波発生方法及びこれを利用した波長可変レーザ光の発生方法と差分吸収レーザレーダ計測法、和周波発生装置及びこれを利用した波長可変レーザ装置と差分吸収レーザレーダ
JP2013044764A (ja) レーザ装置、疑似位相整合型の波長変換光学素子のフォトリフラクティブ効果抑制方法、露光装置及び検査装置
Bhatt et al. Strategies to achieve high brightness in collinear Sagnac polarization entangled photon source
Holló et al. Conversion of transverse momentum correlation of photon pairs into polarization entanglement by using wavefront-splitting interference
JP2012032724A (ja) 波長変換光学系及び紫外レーザ装置
JP2015530620A (ja) レーザ光源によって第１周波数で生成されたレーザビームを周波数変換するための装置
JP2013258248A (ja) レーザ光調整方法、及びレーザ光源装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23746738

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023746738

Country of ref document: EP

Effective date: 20240726

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20247028425

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE