JPH01295232A - レーザー光源の高次高調波発生機構 - Google Patents
レーザー光源の高次高調波発生機構Info
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- JPH01295232A JPH01295232A JP12550288A JP12550288A JPH01295232A JP H01295232 A JPH01295232 A JP H01295232A JP 12550288 A JP12550288 A JP 12550288A JP 12550288 A JP12550288 A JP 12550288A JP H01295232 A JPH01295232 A JP H01295232A
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機構は複数
波長を利用するレーザー加工あるいは光情報処理分野に
おけるレーザー光源に関する。
波長を利用するレーザー加工あるいは光情報処理分野に
おけるレーザー光源に関する。
本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機構はレー
ザー光源の出射口に高次高調波発生のための位相整合角
近傍に非線型光学結晶を保持した外部から回転あるいは
振動運動制御可能な機構を有し、上記非線型光学結晶か
ら発生した高次ｒａｉｌ 調波を検出しこの検出出力が
最大あるいは最小となるように前記回転あるいは振動運
動可能な機構に信号帰還させる手段を付与することによ
り、（／−ザー光源から発するレーザー光とその波長の
１７２゜１／３．１／４．１１５の波長を持ったレーザ
ー光を選択的に発生させることを可能にし、異種波長の
レーザー光を使い分けるようなレーザー加ニｎあるいは
光情報処理分野への応用を可能とした。
ザー光源の出射口に高次高調波発生のための位相整合角
近傍に非線型光学結晶を保持した外部から回転あるいは
振動運動制御可能な機構を有し、上記非線型光学結晶か
ら発生した高次ｒａｉｌ 調波を検出しこの検出出力が
最大あるいは最小となるように前記回転あるいは振動運
動可能な機構に信号帰還させる手段を付与することによ
り、（／−ザー光源から発するレーザー光とその波長の
１７２゜１／３．１／４．１１５の波長を持ったレーザ
ー光を選択的に発生させることを可能にし、異種波長の
レーザー光を使い分けるようなレーザー加ニｎあるいは
光情報処理分野への応用を可能とした。
従来よりＹＡＧレーザーなどの高出力レーザーにＫＨ２
ＰＯ４やＫ Ｔ ｉ ＯＰ ＯａやＢａＢ２Ｏ４などの
非線型光学結晶を配し、第２次高調波、第３次高調波、
第４次高調波、第５次高調波を発生させることは公知の
事実であり、多くの応用がなされできた。
ＰＯ４やＫ Ｔ ｉ ＯＰ ＯａやＢａＢ２Ｏ４などの
非線型光学結晶を配し、第２次高調波、第３次高調波、
第４次高調波、第５次高調波を発生させることは公知の
事実であり、多くの応用がなされできた。
しかしながら、従来の高次高調波発生法では、特定の高
次高調波の発生を行う時と、高次高調波の発生を行わな
い時の切り換えは、非線型光学結晶を光路に挿入あるい
は取りはすしを行うか、手動で位相整合角をずらして行
うため、高速で高次高調波発生の切り換えを行うのは困
難であるという問題点を有していた。
次高調波の発生を行う時と、高次高調波の発生を行わな
い時の切り換えは、非線型光学結晶を光路に挿入あるい
は取りはすしを行うか、手動で位相整合角をずらして行
うため、高速で高次高調波発生の切り換えを行うのは困
難であるという問題点を有していた。
本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機構はレー
ザー光源の出射口に高次高調波発生のための位相整合角
近傍に非線型光学結晶を保持した外部から回転あるいは
振動運動制御可能な機構を有し、上記非線型光学結晶か
ら発生した高次高言周波を検出しこの検出出力が最大あ
るいは最小となるように前記回転あるいは振動運動制御
可能な機構に信号帰還させる手段を付与した。
ザー光源の出射口に高次高調波発生のための位相整合角
近傍に非線型光学結晶を保持した外部から回転あるいは
振動運動制御可能な機構を有し、上記非線型光学結晶か
ら発生した高次高言周波を検出しこの検出出力が最大あ
るいは最小となるように前記回転あるいは振動運動制御
可能な機構に信号帰還させる手段を付与した。
上記の構成によれば、レーザー光源から発するレーザー
光とその波長の１／２． ］／３．１／４．１１５の波
長を持ったレーザー光を選択的に発生させることを可能
にし上記問題点を解決した。
光とその波長の１／２． ］／３．１／４．１１５の波
長を持ったレーザー光を選択的に発生させることを可能
にし上記問題点を解決した。
以下に、本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機
構を実施例を用いて説明する。第１図は本発明によるレ
ーザー光源の高次高調波発生機構の構成図であり、図中
１はレーザー光源、２はＪ］二線型光学結晶、３は回転
ステージ、４は減速機構、５はモーター、６はハーフミ
ラ−１７は波長分離フィルター、８は光検出器、９は増
幅器、１０はモータ駆動回路、１１は回転ステージ３と
減速機構４との連結機構、１２は減速機構４とモーター
５との連結機構である。レーザー光源１としてはＹＡＧ
レーザーやルビーレーザーなどが一般に使用されている
が高出力半導体レーザーやＨｅ Ｎ ｅレーザーやアル
ゴンレーザーや色素レーザー等を用いても良い。非線型
光学結晶２としてはＫＨ２ＰＯ。
構を実施例を用いて説明する。第１図は本発明によるレ
ーザー光源の高次高調波発生機構の構成図であり、図中
１はレーザー光源、２はＪ］二線型光学結晶、３は回転
ステージ、４は減速機構、５はモーター、６はハーフミ
ラ−１７は波長分離フィルター、８は光検出器、９は増
幅器、１０はモータ駆動回路、１１は回転ステージ３と
減速機構４との連結機構、１２は減速機構４とモーター
５との連結機構である。レーザー光源１としてはＹＡＧ
レーザーやルビーレーザーなどが一般に使用されている
が高出力半導体レーザーやＨｅ Ｎ ｅレーザーやアル
ゴンレーザーや色素レーザー等を用いても良い。非線型
光学結晶２としてはＫＨ２ＰＯ。
やＬ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３を用いるのが一般的であるが、
ＫＴ ｉ ＯＰ ＯａやＢａＴ３２ｏ４などを用いると
より高次の高調波発生が可能となる。回転ステージ３は
非線型光学結晶２を保持し、かつ回転を非線型光学結晶
２に伝達するものである。減速機構４はモーター５の回
転数を７２００分の１に減速する能力を持っており、回
転ステージ３を約０．０５度の精度で回転させる能力を
持っている。モーターは直流モーターでも良いが、ステ
ッピングモーターの方が良い。ビームスプリッタ−６は
三角プリズムあるいは誘電体多層膜を用い、本実施例で
は透過率７０％、反射率３０％の誘電体多層膜を用いた
。波長分極フィルター７は高次高調波成分のみを透過す
るもので、本実施例では透過波長領域５１０〜５５０ｎ
ｍのバンドパスフィルターを用いた。光検出器８として
は半導体光検出器、光電子増倍管、カロリーメータなど
を用いることができ、光検出器に照射される高次高調波
強度により選択する。光検出器８に照射される高次高調
波強度が強すぎる場合は、ビームスプリッタ−６と光検
出器８の間の光路中に光減衰器を入れることにより対処
できる。
ＫＴ ｉ ＯＰ ＯａやＢａＴ３２ｏ４などを用いると
より高次の高調波発生が可能となる。回転ステージ３は
非線型光学結晶２を保持し、かつ回転を非線型光学結晶
２に伝達するものである。減速機構４はモーター５の回
転数を７２００分の１に減速する能力を持っており、回
転ステージ３を約０．０５度の精度で回転させる能力を
持っている。モーターは直流モーターでも良いが、ステ
ッピングモーターの方が良い。ビームスプリッタ−６は
三角プリズムあるいは誘電体多層膜を用い、本実施例で
は透過率７０％、反射率３０％の誘電体多層膜を用いた
。波長分極フィルター７は高次高調波成分のみを透過す
るもので、本実施例では透過波長領域５１０〜５５０ｎ
ｍのバンドパスフィルターを用いた。光検出器８として
は半導体光検出器、光電子増倍管、カロリーメータなど
を用いることができ、光検出器に照射される高次高調波
強度により選択する。光検出器８に照射される高次高調
波強度が強すぎる場合は、ビームスプリッタ−６と光検
出器８の間の光路中に光減衰器を入れることにより対処
できる。
光検出器８で検出された高次高調波強度は増幅器９で増
幅され、モーター駆動回路１０に帰還される。
幅され、モーター駆動回路１０に帰還される。
本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機構におい
て、非線型光学結晶２としてＫＨ２ＰＯ。
て、非線型光学結晶２としてＫＨ２ＰＯ。
を用いレーザー光源として波長１．０６μｍのＹＡＧレ
ーザーを用いた場合の駆動方法を説明する。ＫＨ２ＰＯ
４結晶のＣ軸に対して約１５６傾き、ａ軸に対して約１
５°傾いた面を平行に切り出したものを非線型光学結晶
として用い、まず結晶面がレーザー光に対してほぼ垂直
となるように結晶の位置を決める。次に、モーター５を
徐々に回転させていくと２次高調波である緑光が見える
ようになり、その強度は光検出器８で検出される。ただ
し、モーターの回転に対してレーザー光軸と結晶Ｃ軸と
のなす角が変化するように予め結晶を固定しておく。そ
して緑光強度が最大になった時、モーター５は逆回転し
緑光強度が最小になる位置まで回転し、モーター５は再
びもとの回転方向に戻る。モーター５はこのような振動
運動を繰り返すか、緑光強度の最大値と最小値を正確に
検出することば困難である。本発明によるレーザー光源
の高次高調波発生機構は緑色光強度が最大値をとった時
の光検出器８の出力をＶｍａｘとした時、光検出器出力
がＶＬ −０，０１Ｖｍａｘになった場合を緑光強度の
最小値、光検出器出力がＶＨ＝０．９９ Ｖｍａｘにな
った場合を緑光強度の最大値とした。なお、この最小値
として光検出器出力が０．００２ Ｖｍａｘ程度、最大
値として光検出器出力が０．９９５ Ｖｍａｘ程度まで
制御可能であることがわかっている。
ーザーを用いた場合の駆動方法を説明する。ＫＨ２ＰＯ
４結晶のＣ軸に対して約１５６傾き、ａ軸に対して約１
５°傾いた面を平行に切り出したものを非線型光学結晶
として用い、まず結晶面がレーザー光に対してほぼ垂直
となるように結晶の位置を決める。次に、モーター５を
徐々に回転させていくと２次高調波である緑光が見える
ようになり、その強度は光検出器８で検出される。ただ
し、モーターの回転に対してレーザー光軸と結晶Ｃ軸と
のなす角が変化するように予め結晶を固定しておく。そ
して緑光強度が最大になった時、モーター５は逆回転し
緑光強度が最小になる位置まで回転し、モーター５は再
びもとの回転方向に戻る。モーター５はこのような振動
運動を繰り返すか、緑光強度の最大値と最小値を正確に
検出することば困難である。本発明によるレーザー光源
の高次高調波発生機構は緑色光強度が最大値をとった時
の光検出器８の出力をＶｍａｘとした時、光検出器出力
がＶＬ −０，０１Ｖｍａｘになった場合を緑光強度の
最小値、光検出器出力がＶＨ＝０．９９ Ｖｍａｘにな
った場合を緑光強度の最大値とした。なお、この最小値
として光検出器出力が０．００２ Ｖｍａｘ程度、最大
値として光検出器出力が０．９９５ Ｖｍａｘ程度まで
制御可能であることがわかっている。
第２図に本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機
構のモーター回転角と光検出器出力の関係図を示す。第
２図に示すようにモーターを回転さゼていくに従って光
検出器出力は周期的に変化を示し、前記のＶｍａｘ、
Ｖ、、 Ｖ、の関係は図に示すようになっている。本発
明のレーザー光源の高次高調波発生機構は第２図中に示
される大実線で示されている角度領域間で非線型光学結
晶を振動させることにより駆動させるものである。
構のモーター回転角と光検出器出力の関係図を示す。第
２図に示すようにモーターを回転さゼていくに従って光
検出器出力は周期的に変化を示し、前記のＶｍａｘ、
Ｖ、、 Ｖ、の関係は図に示すようになっている。本発
明のレーザー光源の高次高調波発生機構は第２図中に示
される大実線で示されている角度領域間で非線型光学結
晶を振動させることにより駆動させるものである。
第３図に本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機
構に用いたモータ駆動回路の一実施例を示す。モーター
５としては２相ステツピングモーターを用い、光検出器
８としてはシリコン半導体光検出器を用いた。光検出器
８からの出力は増幅器９により安定化・増幅され、モー
ター駆動回路１０内で比較回路１０ａ、１０ｂにより電
圧Ｖ Ｉｌ、 Ｖ Ｉ と比較された後ＳＲフリップ
フロップ１０ｄによって位相設定される。その後パルス
発生回路１０ｄを通してモーター５を駆動さゼるパルス
に変換されモーター５を駆動した。
構に用いたモータ駆動回路の一実施例を示す。モーター
５としては２相ステツピングモーターを用い、光検出器
８としてはシリコン半導体光検出器を用いた。光検出器
８からの出力は増幅器９により安定化・増幅され、モー
ター駆動回路１０内で比較回路１０ａ、１０ｂにより電
圧Ｖ Ｉｌ、 Ｖ Ｉ と比較された後ＳＲフリップ
フロップ１０ｄによって位相設定される。その後パルス
発生回路１０ｄを通してモーター５を駆動さゼるパルス
に変換されモーター５を駆動した。
このようにして得られた光波長の切り換え周波数は０〜
＋２０１１ｚ程度まで可能であり、この値の」１限は緑
光強度の最大値及び最小値の値の設定値により決まる。
＋２０１１ｚ程度まで可能であり、この値の」１限は緑
光強度の最大値及び最小値の値の設定値により決まる。
又、非線型光学結晶２としてＫＴｉＯＰＯ４やＢａＢ２
Ｏ４を用いると第３次高調波、第４次高調波、第５次高
調波を発生させることかできる。
Ｏ４を用いると第３次高調波、第４次高調波、第５次高
調波を発生させることかできる。
ＫＴｉＯＰＯ４を用いた第３次高調波と１次光との間で
の光波長の切り換え駆動、ＢａＢ２Ｏ４を用いた第５次
高調波と１次光の間での光波長の切り換え駆動において
も、」１記ＫＨ２ＰＯ４による２次高調波発生の場合と
同様の駆動特性が得られた。又、ｍ、ｎを正の整数とし
て、第３次高調波と０次高調波の間での波長切り換えも
可能であることがわかった。
の光波長の切り換え駆動、ＢａＢ２Ｏ４を用いた第５次
高調波と１次光の間での光波長の切り換え駆動において
も、」１記ＫＨ２ＰＯ４による２次高調波発生の場合と
同様の駆動特性が得られた。又、ｍ、ｎを正の整数とし
て、第３次高調波と０次高調波の間での波長切り換えも
可能であることがわかった。
以上述べたように、本発明によるレーザー光源の高次高
調波発生機構は、レーザー光源の出射口に高次高調波発
生のための位相整合角近傍に非線型光学結晶を保持した
外部から回転あるいは振動運動制御可能な機構を有し、
上記非線型光学結晶から発生した高次高調波を検出しこ
の検出出力が最大あるいは最小となるように前記回転あ
るいは振動運動可能な機構に信号帰還させる手段を有す
る機構とすることにより、レーザー光源から発するレー
ザー光とその波長の１／２．１／３．１／４．１１５の
波長を持ったレーザー光を選択的に発生させることがで
きるため、２波長を高速でスイッチングして使い分ける
ようなレーザー加工あるいは光情報処理分野への効果は
大きい。
調波発生機構は、レーザー光源の出射口に高次高調波発
生のための位相整合角近傍に非線型光学結晶を保持した
外部から回転あるいは振動運動制御可能な機構を有し、
上記非線型光学結晶から発生した高次高調波を検出しこ
の検出出力が最大あるいは最小となるように前記回転あ
るいは振動運動可能な機構に信号帰還させる手段を有す
る機構とすることにより、レーザー光源から発するレー
ザー光とその波長の１／２．１／３．１／４．１１５の
波長を持ったレーザー光を選択的に発生させることがで
きるため、２波長を高速でスイッチングして使い分ける
ようなレーザー加工あるいは光情報処理分野への効果は
大きい。
−８＝
第１図は本発明によるレーザー光源の高次高調波発生機
構の構成図、第２図は本発明によるレーザー光源の高次
高調波発生機構のモーター回転角と光検出器出力の関係
図、第３図は本発明によるレーザー光源の高次高調波発
生機構に用いたモーター駆動回路の一実施例を示す図で
ある。 １・・・レーザー光源 ２・・・非線型光学結晶 ３・・・回転ステージ ４・・・減速機構 ５・・・モーター ６・ ・ビームスプリンター ７・・・波長分離フィルター ８・・・光検出器 ９・・・増幅器 １０・・・モーター駆動回路 １１・・・回転ステージ３と減速機構４の連結機構１２
・・・減速機構４とモーター５の連結機構以 ｌ−
構の構成図、第２図は本発明によるレーザー光源の高次
高調波発生機構のモーター回転角と光検出器出力の関係
図、第３図は本発明によるレーザー光源の高次高調波発
生機構に用いたモーター駆動回路の一実施例を示す図で
ある。 １・・・レーザー光源 ２・・・非線型光学結晶 ３・・・回転ステージ ４・・・減速機構 ５・・・モーター ６・ ・ビームスプリンター ７・・・波長分離フィルター ８・・・光検出器 ９・・・増幅器 １０・・・モーター駆動回路 １１・・・回転ステージ３と減速機構４の連結機構１２
・・・減速機構４とモーター５の連結機構以 ｌ−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 レーザー光源の出射口に高次高調波発生のための位相整
合角近傍に非線型光学結晶を保持した外部から回転ある
いは振動運動制御可能な機構を有し、 上記非線型光学結晶から発生した高次高調波を検出しこ
の検出出力が最大あるいは最小となるように前記回転あ
るいは振動運動可能な機構に信号帰還させる手段を有す
ることを特徴とするレーザー光源の高次高調波発生機構
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12550288A JPH01295232A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | レーザー光源の高次高調波発生機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12550288A JPH01295232A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | レーザー光源の高次高調波発生機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01295232A true JPH01295232A (ja) | 1989-11-28 |
Family
ID=14911702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12550288A Pending JPH01295232A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | レーザー光源の高次高調波発生機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01295232A (ja) |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP12550288A patent/JPH01295232A/ja active Pending
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