JP2000338531A - 波長変換レーザ装置及びレーザレーダ装置 - Google Patents
波長変換レーザ装置及びレーザレーダ装置Info
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- JP2000338531A JP2000338531A JP11146554A JP14655499A JP2000338531A JP 2000338531 A JP2000338531 A JP 2000338531A JP 11146554 A JP11146554 A JP 11146554A JP 14655499 A JP14655499 A JP 14655499A JP 2000338531 A JP2000338531 A JP 2000338531A
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、発振波長を瞬時に切り替えること。
【解決手段】光軸Ａと光軸Ｂとでは異なるＯＰＯ波長す
なわち波長λsaのシグナル光と波長λiaのアイドラ光、
又は波長λsbのシグナル光と波長λibのアイドラ光を発
生するように異なる周期の分極反転が生成されているＰ
ＰＬＮ結晶３をＯＰＯ共振器内に配置し、ＥＯ素子７に
電圧を印加しなければ、ＯＰＯ励起光をｓ偏光として偏
光子８によって反射させて光軸Ａ上を進行させ、又、Ｅ
Ｏ素子７に電圧を印加すれば、ＯＰＯ励起光をｐ偏光と
して偏光子８を透過させて光軸Ｂ上を進むようにした。
なわち波長λsaのシグナル光と波長λiaのアイドラ光、
又は波長λsbのシグナル光と波長λibのアイドラ光を発
生するように異なる周期の分極反転が生成されているＰ
ＰＬＮ結晶３をＯＰＯ共振器内に配置し、ＥＯ素子７に
電圧を印加しなければ、ＯＰＯ励起光をｓ偏光として偏
光子８によって反射させて光軸Ａ上を進行させ、又、Ｅ
Ｏ素子７に電圧を印加すれば、ＯＰＯ励起光をｐ偏光と
して偏光子８を透過させて光軸Ｂ上を進むようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光の発振波
長を極短時間で可変する波長変換レーザ装置及びこの波
長変換レーザ装置を適用して測定の対象物に応じて発振
波長を変化させるレーザレーダ装置に関する。
長を極短時間で可変する波長変換レーザ装置及びこの波
長変換レーザ装置を適用して測定の対象物に応じて発振
波長を変化させるレーザレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光の波長可変技術の１つに光パラ
メトリック発振（Optical ParametricOscillation 以
下、ＯＰＯと称する）に係わる技術がある。このＯＰＯ
は、波長λｐの励起光から波長λｓと波長λｉとの２波
長を発生する現象であり、これら波長λｓ、波長λｉの
関係は、 １／λｐ＝（１＋λｓ）＋（１／λｉ） …(1) を満たすものである。ここで、一般のＯＰＯによる光
（以下、ＯＰＯ光と称する）のうち短波長の光をシグナ
ル光（波長λｓ）、長波長の光をアイドラ光（波長λ
ｉ）と呼ばれている。
メトリック発振（Optical ParametricOscillation 以
下、ＯＰＯと称する）に係わる技術がある。このＯＰＯ
は、波長λｐの励起光から波長λｓと波長λｉとの２波
長を発生する現象であり、これら波長λｓ、波長λｉの
関係は、 １／λｐ＝（１＋λｓ）＋（１／λｉ） …(1) を満たすものである。ここで、一般のＯＰＯによる光
（以下、ＯＰＯ光と称する）のうち短波長の光をシグナ
ル光（波長λｓ）、長波長の光をアイドラ光（波長λ
ｉ）と呼ばれている。
【０００３】例えば、励起光として波長１０６４ｎｍの
Ｎｄ：ＹＡＧレーザを使用した場合、波長λｓ＝１５０
０ｎｍ、波長λｉ＝３６６０ｎｍといったＯＰＯ光を発
生することが可能である。
Ｎｄ：ＹＡＧレーザを使用した場合、波長λｓ＝１５０
０ｎｍ、波長λｉ＝３６６０ｎｍといったＯＰＯ光を発
生することが可能である。
【０００４】これらシグナル光、アイドラ光の各波長の
組み合わせは、ＯＰＯに用いる光学結晶（以下、ＯＰＯ
結晶と称する）に対する設置角度や温度、ＯＰＯに用い
るミラーの特性などに依存し、上記式(1)を満たす限り
においてかなりの自由度で波長選択が可能となってい
る。
組み合わせは、ＯＰＯに用いる光学結晶（以下、ＯＰＯ
結晶と称する）に対する設置角度や温度、ＯＰＯに用い
るミラーの特性などに依存し、上記式(1)を満たす限り
においてかなりの自由度で波長選択が可能となってい
る。
【０００５】この波長選択性を利用することによってＯ
ＰＯは、波長可変レーザ光源の少ない波長域で波長可変
光源としてよく利用されている。その用途としては、例
えば分光などの理化学用、環境測定などのリモートセン
シング用が多く、その他に医療用途への応用も行われて
いる。
ＰＯは、波長可変レーザ光源の少ない波長域で波長可変
光源としてよく利用されている。その用途としては、例
えば分光などの理化学用、環境測定などのリモートセン
シング用が多く、その他に医療用途への応用も行われて
いる。
【０００６】一般に、媒質中では光の屈折率は波長によ
り異なり、これを波長分散と呼ぶ。有効なＯＰＯを実現
するためには、この屈折率差を解消する必要がある。
り異なり、これを波長分散と呼ぶ。有効なＯＰＯを実現
するためには、この屈折率差を解消する必要がある。
【０００７】通常、励起光、シグナル光、アイドラ光の
偏光の違いなどを利用して、この屈折率差を解消してお
り、この解消の方法の一つに疑似位相整合という方法が
ある。
偏光の違いなどを利用して、この屈折率差を解消してお
り、この解消の方法の一つに疑似位相整合という方法が
ある。
【０００８】この疑似位相整合とは、例えばＬｉＮｂＯ
3のような２次非線型光学効果を示す強誘電体結晶の分
極を周期的に反転させた分極反転グレーティングを作成
することで２次非線型光学テンソルの周期的符号反転構
造を実現し、これにより励起光とＯＰＯの位相不整合を
補償して、疑似的に位相整合を達成する方法である。
3のような２次非線型光学効果を示す強誘電体結晶の分
極を周期的に反転させた分極反転グレーティングを作成
することで２次非線型光学テンソルの周期的符号反転構
造を実現し、これにより励起光とＯＰＯの位相不整合を
補償して、疑似的に位相整合を達成する方法である。
【０００９】この疑似位相整合を利用したＯＰＯ結晶と
しては、例えば周期的分極反転したＬｉＮｂＯ3（Perio
dically Poled Lithium Niobate、以下ＰＰＬＮと称す
る）やＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ４：以下、ＰＰＲＴＡ
と称する）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４、以下、ＰＰＫＴ
Ｐと称する）が良く知られており、変換効率が高いこと
から研究開発が盛んに行われている。
しては、例えば周期的分極反転したＬｉＮｂＯ3（Perio
dically Poled Lithium Niobate、以下ＰＰＬＮと称す
る）やＲＴＡ（ＲｂＴｉＯＡｓＯ４：以下、ＰＰＲＴＡ
と称する）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４、以下、ＰＰＫＴ
Ｐと称する）が良く知られており、変換効率が高いこと
から研究開発が盛んに行われている。
【００１０】ＯＰＯを用いた波長可変レーザでは、波長
可変の方法として次の２つの方法が良く使用されてお
り、その１つの方法が発振光軸に対してＯＰＯ結晶の角
度を変えるもので角度チューニングと呼ばれており、他
の１つの方法がＯＰＯ結晶の温度を変えるもので温度チ
ューニングと呼ばれている。
可変の方法として次の２つの方法が良く使用されてお
り、その１つの方法が発振光軸に対してＯＰＯ結晶の角
度を変えるもので角度チューニングと呼ばれており、他
の１つの方法がＯＰＯ結晶の温度を変えるもので温度チ
ューニングと呼ばれている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、複数の波長
を使用しているある種のレーザレーダでは、被照射物の
特性に応じて発振波長を瞬時に切り替える必要があるも
のがある。このようなレーザレーダにおいて発振波長を
可変するのに上記の如く機械的な角度チューニングや温
度チューニングを行っていては、発振波長を瞬時に切り
替えることは困難であり、角度チューニングや温度チュ
ーニングによる発振波長に要する時間よりも速く波長を
変える必要がある。
を使用しているある種のレーザレーダでは、被照射物の
特性に応じて発振波長を瞬時に切り替える必要があるも
のがある。このようなレーザレーダにおいて発振波長を
可変するのに上記の如く機械的な角度チューニングや温
度チューニングを行っていては、発振波長を瞬時に切り
替えることは困難であり、角度チューニングや温度チュ
ーニングによる発振波長に要する時間よりも速く波長を
変える必要がある。
【００１２】そこで本発明は、発振波長を瞬時に切り替
えることができる波長変換レーザ装置を提供することを
目的とする。
えることができる波長変換レーザ装置を提供することを
目的とする。
【００１３】又、本発明は、測定の対象物に応じて発振
波長を瞬時に切り替えることができるレーザレーダ装置
を提供することを目的とする。
波長を瞬時に切り替えることができるレーザレーダ装置
を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
励起光を発生する励起光発生源と、この励起光発生源に
より発生した励起光の光路位置によって発生する波長が
異なる光パラメトリック発振光学系と、励起光発生源か
ら発生した励起光の光パラメトリック発振光学系におけ
る透過光路位置を可変とする光路可変光学系と、を備え
た波長変換レーザ装置である。
励起光を発生する励起光発生源と、この励起光発生源に
より発生した励起光の光路位置によって発生する波長が
異なる光パラメトリック発振光学系と、励起光発生源か
ら発生した励起光の光パラメトリック発振光学系におけ
る透過光路位置を可変とする光路可変光学系と、を備え
た波長変換レーザ装置である。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の波
長変換レーザ装置において、光パラメトリック発振光学
系は、少なくとも２つの部位に周期の異なる分極反転が
生成された非線型光学結晶を有するものである。
長変換レーザ装置において、光パラメトリック発振光学
系は、少なくとも２つの部位に周期の異なる分極反転が
生成された非線型光学結晶を有するものである。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の波
長変換レーザ装置において、非線型光学結晶としてＬｉ
ＮｂＯ3、ＲｂＴｉＯＡｓＯ４、ＫＴｉＯＰＯ４のうち
いずれかが用いられる。
長変換レーザ装置において、非線型光学結晶としてＬｉ
ＮｂＯ3、ＲｂＴｉＯＡｓＯ４、ＫＴｉＯＰＯ４のうち
いずれかが用いられる。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１記載の波
長変換レーザ装置において、光路可変光学系は、励起光
発生源から発生した励起光を偏光し、この偏光に応じて
励起光の光路位置を変更するものである。
長変換レーザ装置において、光路可変光学系は、励起光
発生源から発生した励起光を偏光し、この偏光に応じて
励起光の光路位置を変更するものである。
【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１記載の波
長変換レーザ装置において、光路可変光学系は、励起光
発生源から発生した励起光をｓ偏光又はｐ偏光に変える
電気光学素子と、この電気光学素子により偏光されたｓ
偏光又はｐ偏光の光路位置を変更する偏光子と、を有す
るものである。
長変換レーザ装置において、光路可変光学系は、励起光
発生源から発生した励起光をｓ偏光又はｐ偏光に変える
電気光学素子と、この電気光学素子により偏光されたｓ
偏光又はｐ偏光の光路位置を変更する偏光子と、を有す
るものである。
【００１９】請求項６記載の発明は、励起光を発生する
励起光発生源と、この励起光発生源により発生した励起
光の光路によって発生する波長が異なる光パラメトリッ
ク発振光学系と、励起光発生源から発生した励起光の光
パラメトリック発振光学系における透過光路位置を可変
する光路可変光学系と、光パラメトリック発振光学系か
ら出射されたレーザ光の対象物からの光を受光し、この
光に応じて光路可変光学系での励起光の光路を可変制御
する光路制御手段と、を備えたレーザレーダ装置であ
る。
励起光発生源と、この励起光発生源により発生した励起
光の光路によって発生する波長が異なる光パラメトリッ
ク発振光学系と、励起光発生源から発生した励起光の光
パラメトリック発振光学系における透過光路位置を可変
する光路可変光学系と、光パラメトリック発振光学系か
ら出射されたレーザ光の対象物からの光を受光し、この
光に応じて光路可変光学系での励起光の光路を可変制御
する光路制御手段と、を備えたレーザレーダ装置であ
る。
【００２０】請求項７記載の発明は、励起光を発生する
励起光発生源と、少なくとも２つの部位に周期の異なる
分極反転が生成された非線型光学結晶を有し、励起光発
生源により発生した励起光の非線型光学結晶における光
路位置によって発生する波長が異なる光パラメトリック
発振光学系と、励起光発生源から発生した励起光の偏光
角を変える電気光学素子と、この電気光学素子により偏
光されたｓ偏光又はｐ偏光の光路位置を変更して前記非
線型光学結晶に導く偏光子と、光パラメトリック発振光
学系から出射されたレーザ光の対象物からの光を受光
し、この光に応じて電気光学素子への印加電圧を制御し
てｓ偏光又はｐ偏光の偏光角を変えてｓ偏光とｐ偏光と
の出力比を制御する光路制御手段と、を備えたレーザレ
ーダ装置である。
励起光発生源と、少なくとも２つの部位に周期の異なる
分極反転が生成された非線型光学結晶を有し、励起光発
生源により発生した励起光の非線型光学結晶における光
路位置によって発生する波長が異なる光パラメトリック
発振光学系と、励起光発生源から発生した励起光の偏光
角を変える電気光学素子と、この電気光学素子により偏
光されたｓ偏光又はｐ偏光の光路位置を変更して前記非
線型光学結晶に導く偏光子と、光パラメトリック発振光
学系から出射されたレーザ光の対象物からの光を受光
し、この光に応じて電気光学素子への印加電圧を制御し
てｓ偏光又はｐ偏光の偏光角を変えてｓ偏光とｐ偏光と
の出力比を制御する光路制御手段と、を備えたレーザレ
ーダ装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００２２】図１は本発明の波長変換レーザ装置を用い
たレーザレーダ装置の構成図である。
たレーザレーダ装置の構成図である。
【００２３】励起光発生用レーザ装置１は、例えばＯＰ
Ｏに用いる波長λｐの励起光を発生する機能を有するも
のである。このＯＰＯに用いる励起光（以下、ＯＰＯ励
起光と称する）は、直線偏光レーザ光であり、ここでは
その偏光方向がｓ偏光となっている。なお、ｓ偏光は、
図面に対して垂直な方向に偏光が振動する方向を持って
いる。
Ｏに用いる波長λｐの励起光を発生する機能を有するも
のである。このＯＰＯに用いる励起光（以下、ＯＰＯ励
起光と称する）は、直線偏光レーザ光であり、ここでは
その偏光方向がｓ偏光となっている。なお、ｓ偏光は、
図面に対して垂直な方向に偏光が振動する方向を持って
いる。
【００２４】光パラメトリック発振光学系２は、励起光
発生用レーザ装置１により発生したＯＰＯ励起光を入射
して、そのＯＰＯ励起光の各光路位置（光軸Ａ上又は光
軸Ｂ）上によって発生する波長が異なるＯＰＯ光、すな
わち光軸Ａにおいて波長λsaのシグナル光と波長λiaの
アイドラ光とを発生し、光軸Ｂにおいて波長λsbのシグ
ナル光と波長λibのアイドラ光とを発生するものとなっ
ている。
発生用レーザ装置１により発生したＯＰＯ励起光を入射
して、そのＯＰＯ励起光の各光路位置（光軸Ａ上又は光
軸Ｂ）上によって発生する波長が異なるＯＰＯ光、すな
わち光軸Ａにおいて波長λsaのシグナル光と波長λiaの
アイドラ光とを発生し、光軸Ｂにおいて波長λsbのシグ
ナル光と波長λibのアイドラ光とを発生するものとなっ
ている。
【００２５】具体的な構成について説明すると、ＰＰＬ
Ｎ結晶３を挟むようにＯＰＯ入射ミラー４とＯＰＯ出射
ミラー５とを配置してＯＰＯ共振器を形成した構成とな
っている。
Ｎ結晶３を挟むようにＯＰＯ入射ミラー４とＯＰＯ出射
ミラー５とを配置してＯＰＯ共振器を形成した構成とな
っている。
【００２６】ＰＰＬＮ結晶３は、光軸Ａと光軸Ｂとでは
ＯＰＯ光が異なる波長を発生するように、異なる周期の
分極反転が生成されている非線型光学結晶である。すな
わち、このＰＰＬＮ結晶３は、励起光発生用レーザ装置
１により発生したＯＰＯ励起光の波長をλｐとした場
合、光軸Ａでは、 １／λｐ＝（１／λsa）＋（１／λia） …(1) 光軸Ｂでは、 １／λｐ＝（１／λsb）＋（１／λib） …(2) を満たす波長λsaのシグナル光と波長λiaのアイドラ
光、又は波長λsbのシグナル光と波長λibのアイドラ光
とを発生するように、光軸Ａ上と光軸Ｂ上とのＰＰＬＮ
結晶３の分極反転周期が設定されている。
ＯＰＯ光が異なる波長を発生するように、異なる周期の
分極反転が生成されている非線型光学結晶である。すな
わち、このＰＰＬＮ結晶３は、励起光発生用レーザ装置
１により発生したＯＰＯ励起光の波長をλｐとした場
合、光軸Ａでは、 １／λｐ＝（１／λsa）＋（１／λia） …(1) 光軸Ｂでは、 １／λｐ＝（１／λsb）＋（１／λib） …(2) を満たす波長λsaのシグナル光と波長λiaのアイドラ
光、又は波長λsbのシグナル光と波長λibのアイドラ光
とを発生するように、光軸Ａ上と光軸Ｂ上とのＰＰＬＮ
結晶３の分極反転周期が設定されている。
【００２７】ここで、ＰＰＬＮ結晶３は、通常ｔｙｐｅ
Ｉ位相整合となり、光軸Ａ上においてＯＰＯ光の偏光は
ＯＰＯ励起光の偏光に対して直交するものとなり、波長
λiaのアイドラ光はｐ偏光となる。これと共にＰＰＬＮ
結晶３は、光軸Ｂ上においてＯＰＯ光の偏光はＯＰＯ励
起光の偏光に対して直交するものとなり、波長λibのア
イドラ光はｐ偏光となる。
Ｉ位相整合となり、光軸Ａ上においてＯＰＯ光の偏光は
ＯＰＯ励起光の偏光に対して直交するものとなり、波長
λiaのアイドラ光はｐ偏光となる。これと共にＰＰＬＮ
結晶３は、光軸Ｂ上においてＯＰＯ光の偏光はＯＰＯ励
起光の偏光に対して直交するものとなり、波長λibのア
イドラ光はｐ偏光となる。
【００２８】又、ＯＰＯ入射ミラー４及び出射ミラー５
の光軸Ａ上には、ＯＰＯ励起光が効率良く波長λsaのシ
グナル光と波長λiaのアイドラ光とに変換されるように
コーティングが施される、かつこれらＯＰＯ入射ミラー
４及び出射ミラー５の光軸Ｂ上には、ＯＰＯ励起光が効
率良く波長λsbのシグナル光と波長λibのアイドラ光と
に変換されるようにコーティングが施されている。
の光軸Ａ上には、ＯＰＯ励起光が効率良く波長λsaのシ
グナル光と波長λiaのアイドラ光とに変換されるように
コーティングが施される、かつこれらＯＰＯ入射ミラー
４及び出射ミラー５の光軸Ｂ上には、ＯＰＯ励起光が効
率良く波長λsbのシグナル光と波長λibのアイドラ光と
に変換されるようにコーティングが施されている。
【００２９】上記励起光発生用レーザ装置１と光パラメ
トリック発振光学系２との間には、光路可変光学系６と
して、励起光発生用レーザ装置１から発生したＯＰＯ励
起光の光パラメトリック発振光学系２における透過光路
位置すなわち光軸Ａ又は光軸Ｂに可変する機能が配置さ
れている。
トリック発振光学系２との間には、光路可変光学系６と
して、励起光発生用レーザ装置１から発生したＯＰＯ励
起光の光パラメトリック発振光学系２における透過光路
位置すなわち光軸Ａ又は光軸Ｂに可変する機能が配置さ
れている。
【００３０】この光路可変光学系６の具体的な構成を説
明すると、励起光発生用レーザ装置１から発生するＯＰ
Ｏ励起光の光路上には、ＥＯ（Electro Optic）素子
（電気光学素子）７及び偏光子８が配置されている。
明すると、励起光発生用レーザ装置１から発生するＯＰ
Ｏ励起光の光路上には、ＥＯ（Electro Optic）素子
（電気光学素子）７及び偏光子８が配置されている。
【００３１】ＥＯ素子７は、所定の電圧が印加されたと
きにＯＰＯ励起光の偏光方向をｓ偏光からｐ偏光に変
え、電圧が印加されない状態であれば透過光の偏光が変
わらないように設定されている。ここで、ｐ偏光は、図
面に対して水平な方向に偏光振動面を持つ偏光である。
又、このＥＯ素子７は、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）、ＬＢ
Ｏ（ＬｉＢ３Ｏ５）などで形成されている。
きにＯＰＯ励起光の偏光方向をｓ偏光からｐ偏光に変
え、電圧が印加されない状態であれば透過光の偏光が変
わらないように設定されている。ここで、ｐ偏光は、図
面に対して水平な方向に偏光振動面を持つ偏光である。
又、このＥＯ素子７は、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）、ＬＢ
Ｏ（ＬｉＢ３Ｏ５）などで形成されている。
【００３２】偏光子８は、ｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反
射する作用を持っている。この偏光子８の反射光路は、
ＰＰＬＮ結晶３の光軸Ａに一致し、かつ偏光子８の透過
光路上には４５°ミラー９が配置されてその透過光の進
行方向がＰＰＬＮ結晶３の光軸Ｂに一致するようになっ
ている。
射する作用を持っている。この偏光子８の反射光路は、
ＰＰＬＮ結晶３の光軸Ａに一致し、かつ偏光子８の透過
光路上には４５°ミラー９が配置されてその透過光の進
行方向がＰＰＬＮ結晶３の光軸Ｂに一致するようになっ
ている。
【００３３】従って、ＥＯ素子７に電圧が印加されてい
なければ、ＯＰＯ励起光はｓ偏光であり、偏光子８によ
って反射されて光軸Ａ上を進み、又、ＥＯ素子７に電圧
が印加されていれば、ＯＰＯ励起光はｐ偏光となって偏
光子８を透過し、４５°ミラー９で反射されて光軸Ｂ上
を進むようになる。
なければ、ＯＰＯ励起光はｓ偏光であり、偏光子８によ
って反射されて光軸Ａ上を進み、又、ＥＯ素子７に電圧
が印加されていれば、ＯＰＯ励起光はｐ偏光となって偏
光子８を透過し、４５°ミラー９で反射されて光軸Ｂ上
を進むようになる。
【００３４】なお、光軸Ｂ上の光パラメトリック発振光
学系２の両側には、それぞれλ／２板１０、１１が配置
されている。
学系２の両側には、それぞれλ／２板１０、１１が配置
されている。
【００３５】そして、光パラメトリック発振光学系２の
出射側には、光軸Ｂ上に４５°ミラー１２が配置され、
かつ光軸Ａ上の４５°ミラー１２の反射光路との交差す
るところに偏光子１３が配置されている。
出射側には、光軸Ｂ上に４５°ミラー１２が配置され、
かつ光軸Ａ上の４５°ミラー１２の反射光路との交差す
るところに偏光子１３が配置されている。
【００３６】一方、光路制御手段１４は、光パラメトリ
ック発振光学系２から出射されたレーザ光の対象物１５
からのリターン光Ｃを受光し、このリターン光Ｃに応じ
てＥＯ素子７への印加電圧を制御してｓ偏光又はｐ偏光
の偏光角を変えて、これらｓ偏光とｐ偏光との出力比を
制御する機能を有している。
ック発振光学系２から出射されたレーザ光の対象物１５
からのリターン光Ｃを受光し、このリターン光Ｃに応じ
てＥＯ素子７への印加電圧を制御してｓ偏光又はｐ偏光
の偏光角を変えて、これらｓ偏光とｐ偏光との出力比を
制御する機能を有している。
【００３７】この光路制御手段１４の構成を具体的に説
明すると、光パラメトリック発振光学系２から出射され
たＯＰＯ光が対象物１５に照射されると、その一部は反
射光又は後方散乱光となりリターン光Ｃとしてレーザレ
ーダ装置に戻ってくる。このように本明細書においてリ
ターン光とは、測定される対象物１５による反射光や後
方散乱光を指すものとする。
明すると、光パラメトリック発振光学系２から出射され
たＯＰＯ光が対象物１５に照射されると、その一部は反
射光又は後方散乱光となりリターン光Ｃとしてレーザレ
ーダ装置に戻ってくる。このように本明細書においてリ
ターン光とは、測定される対象物１５による反射光や後
方散乱光を指すものとする。
【００３８】受光部１６は、このリターン光Ｃを受光し
てその受光量等に応じた電気信号に変換する機能を有し
ている。
てその受光量等に応じた電気信号に変換する機能を有し
ている。
【００３９】ＥＯドライバ制御系１７は、受光部１６か
らの電気信号を入力し、この電気信号を処理して測定の
対象物１５に応じた制御信号、すなわちＥＯ素子７への
電圧値を示す制御信号をＥＯドライバ１８に送出する機
能を有している。
らの電気信号を入力し、この電気信号を処理して測定の
対象物１５に応じた制御信号、すなわちＥＯ素子７への
電圧値を示す制御信号をＥＯドライバ１８に送出する機
能を有している。
【００４０】このＥＯドライバ１８は、ＥＯドライバ制
御系１７からの制御信号を受けてＥＯ素子７に対して電
圧値０Ｖ、又は所定の印加電圧値、さらには任意の電圧
値を印加する機能を有している。
御系１７からの制御信号を受けてＥＯ素子７に対して電
圧値０Ｖ、又は所定の印加電圧値、さらには任意の電圧
値を印加する機能を有している。
【００４１】ＥＯ素子７は、上記の如く所定の電圧が印
加されたときにＯＰＯ励起光の偏光方向をｓ偏光からｐ
偏光に変え、電圧が印加されない状態（０Ｖ）であれば
透過光の偏光が変わらないように設定され、さらに印加
される電圧値に応じた角度だけ直線偏光の偏光角が変化
する性質を持っている。
加されたときにＯＰＯ励起光の偏光方向をｓ偏光からｐ
偏光に変え、電圧が印加されない状態（０Ｖ）であれば
透過光の偏光が変わらないように設定され、さらに印加
される電圧値に応じた角度だけ直線偏光の偏光角が変化
する性質を持っている。
【００４２】従って、ＥＯドライバ制御系１７によって
ＥＯ素子７への印加電圧値を変化させることによって光
軸Ａと光軸Ｂとに進むＯＰＯ励起光の比率が変化し、こ
れに伴って波長λiaのアイドラ光と波長λibのアイドラ
光との出力比も変化するものとなっている。
ＥＯ素子７への印加電圧値を変化させることによって光
軸Ａと光軸Ｂとに進むＯＰＯ励起光の比率が変化し、こ
れに伴って波長λiaのアイドラ光と波長λibのアイドラ
光との出力比も変化するものとなっている。
【００４３】次に上記の如く構成されたレーザレーダ装
置の作用について説明する。
置の作用について説明する。
【００４４】励起光発生用レーザ装置１は、例えば波長
λｐで、偏光方向がｓ偏光となっている直線偏光となっ
ているＯＰＯ励起光を発生する。このＯＰＯ励起光は、
光路可変光学系６に入射する。
λｐで、偏光方向がｓ偏光となっている直線偏光となっ
ているＯＰＯ励起光を発生する。このＯＰＯ励起光は、
光路可変光学系６に入射する。
【００４５】この光路可変光学系６のＥＯ素子７は、所
定の電圧が印加されたときに入射するＯＰＯ励起光の偏
光方向をｓ偏光からｐ偏光に変え、電圧が印加されない
状態であればＯＰＯ励起光の偏光が変わらないようにし
て偏光子８に送る。
定の電圧が印加されたときに入射するＯＰＯ励起光の偏
光方向をｓ偏光からｐ偏光に変え、電圧が印加されない
状態であればＯＰＯ励起光の偏光が変わらないようにし
て偏光子８に送る。
【００４６】この偏光子８は、ＥＯ素子７からのＯＰＯ
励起光がｐ偏光であれば、このＯＰＯ励起光を透過し、
ｓ偏光であれば反射する。
励起光がｐ偏光であれば、このＯＰＯ励起光を透過し、
ｓ偏光であれば反射する。
【００４７】従って、ＯＰＯ励起光は、ＥＯ素子７に電
圧が印加されていなければ、ｓ偏光となり偏光子８によ
って反射されて光軸Ａ上を進み、ＥＯ素子７に電圧が印
加されていれば、ｐ偏光となって偏光子８を透過し、４
５°ミラー９で反射されてλ／２板１０を透過し、光軸
Ｂ上を進む。
圧が印加されていなければ、ｓ偏光となり偏光子８によ
って反射されて光軸Ａ上を進み、ＥＯ素子７に電圧が印
加されていれば、ｐ偏光となって偏光子８を透過し、４
５°ミラー９で反射されてλ／２板１０を透過し、光軸
Ｂ上を進む。
【００４８】このうち光軸Ａ上を進んだＯＰＯ励起光
は、ＰＰＬＮ結晶３、ＯＰＯ入射ミラー４及び出射ミラ
ー５から構成されるＯＰＯ共振器により光共振し、波長
λsaのシグナル光と波長λiaのアイドラ光が発生する。
は、ＰＰＬＮ結晶３、ＯＰＯ入射ミラー４及び出射ミラ
ー５から構成されるＯＰＯ共振器により光共振し、波長
λsaのシグナル光と波長λiaのアイドラ光が発生する。
【００４９】ここでは、これら波長λsaのシグナル光と
波長λiaのアイドラ光とのうち波長λiaのアイドラ光を
使用するものとすると、ＰＰＬＮ結晶３は、通常ｔｙｐ
ｅＩ位相整合であり、光軸Ａ上においてＯＰＯ光の偏光
はＯＰＯ励起光の偏光に対して直交するものとなり、波
長λiaのアイドラ光はｐ偏光となって偏光子１３を透過
して出射する。
波長λiaのアイドラ光とのうち波長λiaのアイドラ光を
使用するものとすると、ＰＰＬＮ結晶３は、通常ｔｙｐ
ｅＩ位相整合であり、光軸Ａ上においてＯＰＯ光の偏光
はＯＰＯ励起光の偏光に対して直交するものとなり、波
長λiaのアイドラ光はｐ偏光となって偏光子１３を透過
して出射する。
【００５０】一方、光軸Ｂ上を進んだ励起光は、λ／２
板１０によって偏光が９０°回転されてｓ偏光となり、
ＰＰＬＮ結晶３、ＯＰＯ入射ミラー４及び出射ミラー５
から構成されるＯＰＯ共振器により光共振し、波長λsb
のシグナル光と波長λibのアイドラ光が発生する。ここ
では、これら波長λsbのシグナル光と波長λibのアイド
ラ光とのうち波長λibのアイドラ光を使用するものとす
ると、ＰＰＬＮ結晶３は、通常ｔｙｐｅＩ位相整合であ
り、光軸Ａ上でのＯＰＯと同様に、ｐ偏光の波長λibの
アイドラ光を発生してＯＰＯ共振器から出射する。この
出射された波長λibのアイドラ光は、ｐ偏光であるが、
λ／２板１１を透過することによりｓ偏光となり、４５
°ミラー１２によって反射された後、偏光子１３で反射
して出射される。
板１０によって偏光が９０°回転されてｓ偏光となり、
ＰＰＬＮ結晶３、ＯＰＯ入射ミラー４及び出射ミラー５
から構成されるＯＰＯ共振器により光共振し、波長λsb
のシグナル光と波長λibのアイドラ光が発生する。ここ
では、これら波長λsbのシグナル光と波長λibのアイド
ラ光とのうち波長λibのアイドラ光を使用するものとす
ると、ＰＰＬＮ結晶３は、通常ｔｙｐｅＩ位相整合であ
り、光軸Ａ上でのＯＰＯと同様に、ｐ偏光の波長λibの
アイドラ光を発生してＯＰＯ共振器から出射する。この
出射された波長λibのアイドラ光は、ｐ偏光であるが、
λ／２板１１を透過することによりｓ偏光となり、４５
°ミラー１２によって反射された後、偏光子１３で反射
して出射される。
【００５１】このように出射された波長λiaのアイドラ
光又は波長λibのアイドラ光は、対象物１５に照射さ
れ、その一部が反射光又は後方散乱光となりリターン光
Ｃとしてレーザレーダ装置に戻ってくる。
光又は波長λibのアイドラ光は、対象物１５に照射さ
れ、その一部が反射光又は後方散乱光となりリターン光
Ｃとしてレーザレーダ装置に戻ってくる。
【００５２】受光部１６は、このリターン光Ｃを受光し
てその受光量等に応じた電気信号に変換してＥＯドライ
バ制御系１７に送出する。
てその受光量等に応じた電気信号に変換してＥＯドライ
バ制御系１７に送出する。
【００５３】このＥＯドライバ制御系１７は、受光部１
６からの電気信号を入力し、この電気信号をレーザレー
ダ装置の測定対象物１５や測定内容に応じた処理を行
い、その結果として対象物１５に応じた制御信号、すな
わちＥＯ素子７への電圧値を示す制御信号をＥＯドライ
バ１８に送出する。
６からの電気信号を入力し、この電気信号をレーザレー
ダ装置の測定対象物１５や測定内容に応じた処理を行
い、その結果として対象物１５に応じた制御信号、すな
わちＥＯ素子７への電圧値を示す制御信号をＥＯドライ
バ１８に送出する。
【００５４】このＥＯドライバ１８は、ＥＯドライバ制
御系１７からの制御信号を受けてＥＯ素子７に対して電
圧値０Ｖ、又は所定の印加電圧値、さらには任意の電圧
値を印加する。
御系１７からの制御信号を受けてＥＯ素子７に対して電
圧値０Ｖ、又は所定の印加電圧値、さらには任意の電圧
値を印加する。
【００５５】従って、ＥＯ素子７は、上記の如く所定の
電圧が印加されたときにＯＰＯ励起光の偏光方向をｓ偏
光からｐ偏光に変え、電圧が印加されない状態（０Ｖ）
であれば透過光の偏光が変わらないようにする。
電圧が印加されたときにＯＰＯ励起光の偏光方向をｓ偏
光からｐ偏光に変え、電圧が印加されない状態（０Ｖ）
であれば透過光の偏光が変わらないようにする。
【００５６】又、ＥＯ素子７は、印加される電圧値に応
じた角度だけ直線偏光の偏光角を変化させる。これによ
り、ＥＯ素子７への印加電圧値を変化させることによっ
て光軸Ａと光軸Ｂとに進むＯＰＯ励起光の比率が変化
し、これに伴って波長λiaのアイドラ光と波長λibのア
イドラ光との出力比も変化するものとなっている。
じた角度だけ直線偏光の偏光角を変化させる。これによ
り、ＥＯ素子７への印加電圧値を変化させることによっ
て光軸Ａと光軸Ｂとに進むＯＰＯ励起光の比率が変化
し、これに伴って波長λiaのアイドラ光と波長λibのア
イドラ光との出力比も変化するものとなっている。
【００５７】このように上記一実施の形態においては、
光軸Ａと光軸Ｂとでは異なるＯＰＯ波長すなわち波長λ
saのシグナル光と波長λiaのアイドラ光、又は波長λsb
のシグナル光と波長λibのアイドラ光を発生するように
異なる周期の分極反転が生成されているＰＰＬＮ結晶３
をＯＰＯ共振器内に配置し、ＥＯ素子７に電圧を印加し
なければ、ＯＰＯ励起光をｓ偏光として偏光子８によっ
て反射させて光軸Ａ上を進行させ、又、ＥＯ素子７に電
圧を印加すれば、ＯＰＯ励起光をｐ偏光として偏光子８
を透過させて光軸Ｂ上を進むようにしたので、一般の電
気光学系の電圧立上がり時間の数ｎｓに対応して、波長
制御をｎｓオーダで瞬時に切り替えることができる。例
えば、複数の波長を使用しているある種のレーザレーダ
（反射光により距離を測定するものや反射光により大気
中のガス分布を測定するものなど）では、対象物１５の
特性に応じて発振波長を極めて短時間に切り替える必要
があるものがあり、このようなレーザレーダの光源とし
て用いて波長切り替えに適用できる。
光軸Ａと光軸Ｂとでは異なるＯＰＯ波長すなわち波長λ
saのシグナル光と波長λiaのアイドラ光、又は波長λsb
のシグナル光と波長λibのアイドラ光を発生するように
異なる周期の分極反転が生成されているＰＰＬＮ結晶３
をＯＰＯ共振器内に配置し、ＥＯ素子７に電圧を印加し
なければ、ＯＰＯ励起光をｓ偏光として偏光子８によっ
て反射させて光軸Ａ上を進行させ、又、ＥＯ素子７に電
圧を印加すれば、ＯＰＯ励起光をｐ偏光として偏光子８
を透過させて光軸Ｂ上を進むようにしたので、一般の電
気光学系の電圧立上がり時間の数ｎｓに対応して、波長
制御をｎｓオーダで瞬時に切り替えることができる。例
えば、複数の波長を使用しているある種のレーザレーダ
（反射光により距離を測定するものや反射光により大気
中のガス分布を測定するものなど）では、対象物１５の
特性に応じて発振波長を極めて短時間に切り替える必要
があるものがあり、このようなレーザレーダの光源とし
て用いて波長切り替えに適用できる。
【００５８】又、ＥＯ素子７への印加電圧値に応じた角
度だけ直線偏光の偏光角を変化させるので、光軸Ａと光
軸Ｂとに進むＯＰＯ励起光の比率を変化させることがで
き、波長λiaのアイドラ光と波長λibのアイドラ光との
出力比を極めて短時間に変化させることができる。
度だけ直線偏光の偏光角を変化させるので、光軸Ａと光
軸Ｂとに進むＯＰＯ励起光の比率を変化させることがで
き、波長λiaのアイドラ光と波長λibのアイドラ光との
出力比を極めて短時間に変化させることができる。
【００５９】又、レーザレーダ装置全体もコンパクト化
できる。
できる。
【００６０】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、発
振波長を瞬時に切り替えることができる波長変換レーザ
装置を提供できる。
振波長を瞬時に切り替えることができる波長変換レーザ
装置を提供できる。
【００６１】又、本発明によれば、測定の対象物に応じ
て発振波長を瞬時に切り替えることができるレーザレー
ダ装置を提供できる。
て発振波長を瞬時に切り替えることができるレーザレー
ダ装置を提供できる。
【図１】本発明に係わる波長変換レーザ装置を用いたレ
ーザレーダ装置の一実施の形態を示す構成図。
ーザレーダ装置の一実施の形態を示す構成図。
１：励起光発生用レーザ装置、 ２：光パラメトリック発振光学系、 ３：ＰＰＬＮ結晶、 ４：ＯＰＯ入射ミラー、 ５：ＯＰＯ出射ミラー、 ６：光路可変光学系、 ７：ＥＯ素子（電気光学素子）、 ８，１３：偏光子、 ９，１２：４５°ミラー、 １０，１１：λ／２板、 １４：光路制御手段、 １５：対象物、 １６：受光部、 １７：ＥＯドライバ制御系、 １８：ＥＯドライバ。
Claims (7)
- 【請求項１】 励起光を発生する励起光発生源と、 この励起光発生源により発生した前記励起光の光路位置
によって発生する波長が異なる光パラメトリック発振光
学系と、 前記励起光発生源から発生した前記励起光の前記光パラ
メトリック発振光学系における透過光路位置を可変とす
る光路可変光学系と、を具備したことを特徴とする波長
変換レーザ装置。 - 【請求項２】 前記光パラメトリック発振光学系は、少
なくとも２つの部位に周期の異なる分極反転が生成され
た非線型光学結晶を有することを特徴とする請求項１記
載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項３】 前記非線型光学結晶としてＬｉＮｂ
Ｏ3、ＲｂＴｉＯＡｓＯ ４、ＫＴｉＯＰＯ４のうちいず
れかが用いられることを特徴とする請求項２記載の波長
変換レーザ装置。 - 【請求項４】 前記光路可変光学系は、前記励起光発生
源から発生した前記励起光を偏光し、この偏光に応じて
前記励起光の光路位置を変更するものであることを特徴
とする請求項１記載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項５】 前記光路可変光学系は、前記励起光発生
源から発生した前記励起光をｓ偏光又はｐ偏光に変える
電気光学素子と、 この電気光学素子により偏光されたｓ偏光又はｐ偏光の
光路位置を変更する偏光子と、を有することを特徴とす
る請求項１記載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項６】 励起光を発生する励起光発生源と、 この励起光発生源により発生した前記励起光の光路によ
って発生する波長が異なる光パラメトリック発振光学系
と、 前記励起光発生源から発生した前記励起光の前記光パラ
メトリック発振光学系における透過光路位置を可変する
光路可変光学系と、 前記光パラメトリック発振光学系から出射されたレーザ
光の対象物からの光を受光し、この光に応じて前記光路
可変光学系での前記励起光の光路を可変制御する光路制
御手段と、を具備したことを特徴とするレーザレーダ装
置。 - 【請求項７】 励起光を発生する励起光発生源と、 少なくとも２つの部位に周期の異なる分極反転が生成さ
れた非線型光学結晶を有し、前記励起光発生源により発
生した前記励起光の前記非線型光学結晶における光路位
置によって発生する波長が異なる光パラメトリック発振
光学系と、 前記励起光発生源から発生した前記励起光の偏光角を変
える電気光学素子と、 この電気光学素子により偏光されたｓ偏光又はｐ偏光の
光路位置を変更して前記前記非線型光学結晶に導く偏光
子と、 前記光パラメトリック発振光学系から出射されたレーザ
光の対象物からの光を受光し、この光に応じて前記電気
光学素子への印加電圧を制御して前記ｓ偏光又は前記ｐ
偏光の偏光角を変えて前記ｓ偏光と前記ｐ偏光との出力
比を制御する光路制御手段と、を具備したことを特徴と
するレーザレーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11146554A JP2000338531A (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 波長変換レーザ装置及びレーザレーダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11146554A JP2000338531A (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 波長変換レーザ装置及びレーザレーダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000338531A true JP2000338531A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15410302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11146554A Withdrawn JP2000338531A (ja) | 1999-05-26 | 1999-05-26 | 波長変換レーザ装置及びレーザレーダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000338531A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005050307A1 (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-02 | National Institute For Materials Science | マルチグレ－テｲングを有する波長変換素子とそれを用いた光発生装置、および、円柱状強誘電体単結晶を有する波長変換素子とそれを用いた光発生装置 |
| JP2006126838A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Asml Holding Nv | 電気光学変調器を利用するシステムおよび方法 |
| JP2009237566A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Itt Manufacturing Enterprises Inc | パラメトリック発振器を用いた波長アジャイルレーザ送信器 |
| JP2010093263A (ja) * | 2004-12-07 | 2010-04-22 | Asml Holding Nv | 電気光学変調器を使用するシステム |
| US8115938B2 (en) | 2008-03-04 | 2012-02-14 | Asml Netherlands B.V. | Method of providing alignment marks, device manufacturing method and lithographic apparatus |
-
1999
- 1999-05-26 JP JP11146554A patent/JP2000338531A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005050307A1 (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-02 | National Institute For Materials Science | マルチグレ－テｲングを有する波長変換素子とそれを用いた光発生装置、および、円柱状強誘電体単結晶を有する波長変換素子とそれを用いた光発生装置 |
| US7403327B2 (en) | 2003-11-20 | 2008-07-22 | National Institute For Materials Science | Wavelength conversion element having multi-gratings and light generating apparatus using said element, and wavelength conversion element having cylindrical ferroelectric single crystals and light generating apparatus using said element |
| JP2006126838A (ja) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Asml Holding Nv | 電気光学変調器を利用するシステムおよび方法 |
| JP2010093263A (ja) * | 2004-12-07 | 2010-04-22 | Asml Holding Nv | 電気光学変調器を使用するシステム |
| US7876420B2 (en) | 2004-12-07 | 2011-01-25 | Asml Holding N.V. | System and method utilizing an electrooptic modulator |
| US8879045B2 (en) | 2004-12-07 | 2014-11-04 | Asml Holding N.V. | Method utilizing an electrooptic modulator |
| US8115938B2 (en) | 2008-03-04 | 2012-02-14 | Asml Netherlands B.V. | Method of providing alignment marks, device manufacturing method and lithographic apparatus |
| JP2009237566A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Itt Manufacturing Enterprises Inc | パラメトリック発振器を用いた波長アジャイルレーザ送信器 |
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060526 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090928 |