JPH0242778A - レーザ共振装置 - Google Patents

レーザ共振装置

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JPH0242778A
JPH0242778A JP1081318A JP8131889A JPH0242778A JP H0242778 A JPH0242778 A JP H0242778A JP 1081318 A JP1081318 A JP 1081318A JP 8131889 A JP8131889 A JP 8131889A JP H0242778 A JPH0242778 A JP H0242778A
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Dirk J Kuizenga
ダーク・ジェイ・クイゼンガ
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、キャビティ内光学手段を用いてレーザ放射の
非線形光学製品の効率的な製造に関する。
〈従来の技術〉 結晶または他の類似手段等の非線形媒体を用いた光学的
二次高調波発生（ｒｓＨＧＪ　）によって、レーザまた
は他の高輝度発生源によって放射される電磁放射の周波
数を２倍にし、または−船釣にＮ次高調波の電磁放射を
発生させるための方法が提供される。非線形媒体に於け
る他の交互作用によれば、和及び差の周波数発生、パラ
メータ増幅、または誘導ラマン散乱のような関連現象に
よって新しい波長の光を発生させることができる。波長
が概ね３４７０人の光を発生するルビーレーザを用いた
二次高調波発生については、１９６１年発行のフィズ・
レブ・レターズ（Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　ＬｅＬＬｅｒ
ｓ）７１１８に於てフランケン（Ｆｒａｎｋｅｎ）、ヒ
ル（１１３１１）　、ピーターズ（Ｐｅｔｅｒｓ）及び
ウニインレイク（Ｗｅｉｎｒｅｌｃｈ　）によって最初
の報告が行なわれた。キャビティ内ＳＨＧの理論につい
ては、１９７０年発行の１．　Ｅ、　Ｅ、　　Ｅ、ジャ
ーナル・オブ・クラオンタム・エレクトリシティ　（Ｊ
ｏｕｒ、　ｏｆＱｕａｎ　Ｌｕｍ旧ｅｃｔｒ、）　Ｑ　
Ｅ　−６に於てアール・ジー・スミス（Ｒ，Ｇ、　Ｓｍ
１Ｌｈ）及びその他多くによって論議されている。１９
６３年発行のリブ・モダン・フィジックス（Ｒｅｖ、　
Ｍｏｄ、　Ｐｈｙｓ、）に於て、フランケン（Ｐｒａｎ
ｋｅｎ　）及びワルド（Ｗａｒｄ）が、最低次非線形偏
光項　Ｐ（２）＝Σ１．ｊ−ｔ　ｄ’ｊＥ＋　Ｅｊ（Ｅ
ｉ　＝放射源電界のｉ次成分）に於て二次偏光テンソル
ａｌＪが０にならないように結晶媒体が反転対称性を持
たない場合のみ、該結晶媒体によって入射する放射の周
波数の二次高調波を発生させることができることを述べ
ている。結晶媒体が反転対称性を有する場合には、最低
次非線形偏光によって電界の強さが三次になり、かつこ
の結晶媒体によって初期周波数の三次高調波またはそれ
以上の高調波のみが発生する。高調波のビームまたはパ
ラメータ発生はＬＩ　Ｎｂ　０３　、Ｂａ２Ｎａ（Ｎｂ
Ｏ３）５　、Ｌｌ　０３　、ＫＤＰ、ＫＴＩ　０ＰＯ４
及びＫｘ　Ｒｂ１−ｘＴＩ　０ＰＯ４のような結晶に於
て実証された。ＳＨＧの実証に使用されたレーザ線には
波長λ＝０．９４６μｍ、１．０６４μｍ及び１゜３＋
。
３１８ｔｚｍ（Ｎｄ　　　、ＹＡＧ）及びλ＝０．６９
４μｍ（ルビー）が含まれる。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、アクティブレーザ媒体を収容する光共
振器内に配置された非線形結晶または他の変換手段を用
いて、アクティブレーザ媒体によって放射される放射が
像に関して変換手段の隣接面またはアクティブ空間内部
に中継されるように構成することによって、光学波長の
光または放射を発生させるキャビティ内手段を提供する
ことにある。
本発明の他の目的及び利点は、以下の説明及び添付図面
から明らかである。
［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成するために、本発明による実施例は、
光共振器と、該共振器内に互いに隣接して配置されたア
クティブレーザ媒体及び非線形ＳＨＧ結晶または他の変
換手段と、前記光共振器からＳＨＧ放射の除去を容易に
する波長選択型接続手段と、前記光共振器内に配置され
て前記アクティブレーザ媒体によって放射される電磁放
射を実質的に前記変換手段に指向させる光学的結像手段
とを備える。
〈実施例〉 以下に添付の図面を参照して本考案を特定の実施例につ
いて詳細に説明する。
第１図に概略図示されるように、高出力レーザのための
一般的な共振装置はキャビティ内ＳＨＧ結晶ＮＬＣ，２
個または３個のミラーＭｌ　、Ｍ２（及びＭ３）、アク
ティブレーザ媒体ＬＭ、及び光共振器から二次高調波放
射を除去するための除去手段ＲＭを備える。第１図に於
て、前記共振装置は結晶ＮＬＣを通過して両方向に進行
する高調波ビームによって共振状態を実現するために、
出力ミラーＭ２の位置で運転角度θ（０くθ〈π）でＬ
字形に折り返されている。また、このような構成によっ
て、通常高調波波長で吸収する高調波ビームがレーザ媒
体を通過することが防止される。
第１図には、共振器ＮＬＣをＱスイッチするためのスイ
ッチ手段ＱＳ　（任意）が更に図示されている。
一般的な高出力レーザ媒体には、光学的利得を与えると
いう役割に加えて非励振レンズ要素として機能するＮｄ
：ＹＡＧ　（ネオジウム：イツトリウム・アルミニウム
・ガーネット）がある。Ｎｄ：ＹＡＧの有効焦点距離は
ロッド内に熱的に引き起こされた歪みの空間分布により
決定され、かっこの歪みはアーク灯から吸収される出力
によって決定される。この出力吸収を変更させるアーク
灯のハウジングの反射率や寿命のような全ゆる要因によ
ってレーザロッドの有効焦点距離を変化させることがで
きる。別の実施例では、焦点調節のためでなく光学モー
ドの制御に使用するために、共振装置がレーザロッド内
に熱的に発生した陰レンズに加えて陽レンズを備えてい
る。このような共振装置が第２図に示されている。
共振装置内の様々な面に於けるスポットサイズは通常の
技術によって計算することができる。ＳＨＧ結晶上のマ
ルチモードスポットサイズは各ミラー及びレンズの関連
する全ての距離及び光学的出力によって決定されること
がわかる。スポットサイズがロッドの有効焦点距離に従
属することは、それが共振器が「安定」状態で機能する
ためのアーク灯から人力する出力の許容範囲を決定する
ので特に重要である。これに関連する安定性とは、技術
的な意味に於て共振装置を通過する光線が一周した後に
再び同じ光路を辿るということである。
この安定性を実証するための方法に、有効焦点距離対マ
ルチモードスポットサイズをプロットすることがあり、
この曲線が第３図の下側に示されている。第３図の上側
の曲線は、共振装置に於て機能するより高次モードの数
を示している。スポットサイズが意味のある変化をしな
い有効焦点距離の範囲内で共振装置の「品質」が測られ
る。安定範囲の端付近の有効焦点距離の値についてはス
ポットサイズがより小さくなり得ることに注意すべきで
ある。このような小さいスポットサイズで共振装置を動
作させた場合には、直径の２乗に反比例して出力密度が
増加するので、キャビティ内ＳＨＧ結晶を損傷する可能
性が非常に高くなる。この型式の共振装置は、ビームウ
ェイストの寸法及び位置の双方が有効焦点距離の変化と
共に変化する。従って、出力密度の制御はせいぜい制限
された範囲内でしか行なうことができない。
Ｎｄ：ＹＡＧのようなレーザ媒体が受は入れられると、
次に以下のような過程で進めることが好ましい。レーザ
電力供給源を結晶に接続し、かつ電流の出力を変化させ
て該結晶からの二次高調波出力成分、より一般的にはＮ
１高調波出力成分を最大にするようにポンピングランプ
電流値を決定する。よく使用されるＮｄ：Ｙ　Ａ　Ｇロ
ッドは直径が４ｍｍで長さが７９１１ＩＩ１１であり、
かつ原子百分率１．１のネオジウム（Ｎｄ　）が添加さ
れている。このようなレーザロッドの場合、ランプに人
力される２゜６〜３．６ｋＷの電力に対応して２６〜３
６Ａの電流によって通常最大ＳＨＧ出力成分が得られる
。
この電流値の両側では第２６図に示すように、ＳＨＧ出
力が減少する。この最適電流を選択した場合、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧロッドの有効焦点距離は通常１８〜２１ｃｍであり
、ランプ電流を増大させると通常逆に有効焦点距離が短
くなる。しかしながら、第３図に示すように、有効焦点
距離が約１８ｃｍ以下に減少すると、マルチモードスポ
ットサイズ即ちビーム半径が急激に減少する。実際は、
Ｎｄ：ＹＡＧロッドの寸法を上述したように設定するの
で、有効焦点距離は概ね１８〜３６ｃｍの範囲内にある
ことが好ましい。これらの数値（任意のランプ電流、有
効焦点距離の好ましい範囲）は結晶を製造するために使
用される材料及び寸法によって変化する。しかし、品質
上の効果は上述の従来技術で言及した希土ドープ結晶や
様々な結晶のような他のレーザ結晶と同様である。
本発明の中心は、ＳＨＧ結晶におけるスポットサイズを
ロッドの有効焦点距離によって変化しない固定された幾
何学的要素に関連づけるように共振装置内部の結像装置
またはリレー装置を使用できることにある。例えば、レ
ーザロッドとＳＨＧ結晶とを倍率ｍで結像装置の共役平
面上に配置した場合、結晶に於けるマルチモードスポッ
トサイズがＮｄ：ＹＡＧロッドの有効口径に対して１／
Ｎ倍小さい値で実質的に一定となるように共振装置を設
計することができる。
最も簡単な結像装置は、第４図に示すように、周知のレ
ンズ方程式 ％式％ によって共役平面が郭定される１個のレンズしてある。
ここで、ｆは焦点距離であり、かつｄｌ及びｄ２はレン
ズＬから軸上の光源及び像までの距離である。この装置
の共役平面間に於けるＡＢＣＤマトリックスまたは光線
マトリックスはである。０以外のオフダイヤゴナル要素
の存在によって、この簡単な結像装置による変形では位
相が維持されないと思われる。実際、光分布の大きさの
みが共役平面間で倍率ｍで中継される。実際に単一のレ
ンズからなる結像装置を用いて設計した場合には、共振
装置の安定領域がＮｄ：ＹＡＧの有効焦点距離の比較的
短い範囲のみについて存在し、かつこのようなレーザを
光フアイバ通信システムに接続することを困難にする非
常に高次のモードが存在しないならば、マルチモードス
ポットサイズが全く一定であることがわかる。
別の結像装置またはリレー装置は、第５図に示されるよ
うに軸線方向に向けられた２個のレンズからなるケプラ
ー型ビーム拡大器であり、このリレー装置を用いた共振
装置が第６図に示されている。このリレー装置は、入力
端共役平面に於ける全ゆる光分布の大きさ及び位相の双
方を倍率ｍで出力側共役平面に中継するという興味ある
特性を有する。完全な光線マトリックスの分析について
は、参考文献として１９８５年発行のホルト（ｌｌ。
ＩＬ）、ラインハルト（Ｒｌｎｅｈａｒｔ）及びウィン
ストン（ＷＩｎｓＬｏｎ）によるエイ・ヤリブ、オプテ
ィカルφエレクトロニクス（Ａ、　Ｙａｒｌｖ、　０ｐ
Ｌｉｃａｌ　ＥＩｅｃＬｒｏｎｌｃｓ　）の第３版第１
７〜２２頁に記載された分析を参照すべきである。第５
図の構成を光線マトリックスで表わすと、第５図に於け
る一方の平面Ｐ１に於ける光線の光線記述子ｒ１及びｕ
ｌ＝（ｄｒ／ｄｚ）Ｌと、共役平面Ｐ２に於ける。光線
の光線記述子ｒ２及びｕ２　＝　（ｄ　ｒ／ｄｚ）２と
の関係に於て となる。
次の場合にのみオフダイアゴナル類及びＣが０になりか
つ位相を維持することができる。即ち、ｆｌ　２／　（
ｆｌ　　−ｄｉ　）　＋ｆ２２／　（ｆ２−ｄ２）＝０
　　　　　　　　　　　・・・（２）または ｍｄｉ　＋ｄ２　／ｍ＝ｆｌ　＋ｆ２　　　−　（２°
）ｍ＝ｆ２　／ｆｌ　　　　　　　　　　　　−＝　（
３°）であり、ダイアゴナル類は、 Ａ＝　−ｆ　２　／　ｆ　ｌ　＝　−ｍ　　　　　　　
−（４）Ｄ＝−ｆｌ　／ｆ２　＝１／Ａ＝−１／ｍ−（
５）となる。量ｍ　＝　ｆ　２　／　ｆ　ｌは装置の倍
率を表わし、かつ式（１）の２個のダイアゴナル類に於
ける負の記号は像が反転していることを表わす。
実際の装置に於ける一般的な数値は、ｆ１＝１０ｃｍＳ
ｆ　２　＝　２５ｃｍ、及びｍ＝ｆ２／ｆｌ＝２゜５で
ある。有効直径３．６ｍｍのＮｄ：ＹＡＧロッドについ
てＳＨＧ結晶のスポット直径は３．　６ｍｍ／２．５＝
１．４４ｍｍである。
この２レンズリレー装置を用いて実際に設計すると、単
一のレンズからなるリレー装置と比較して安定な動作に
ついてより良いロッドの有効焦点距離範囲が得られる。
典型的な安定性のグラフが第７図に示されている。共振
装置を完全に分析することによって、」二連した一定の
マルチモードスポットサイズに関する理論が確認され、
かっこのような一定のスポット特性を有する共振装置に
よって、概ね不安定な動作の結果によりスポットサイズ
が非常に小さくなりかつ出力密度が高くなる虞れが排除
される。一般に、リレー装置の共役平面の一方にＳＨＧ
結晶を配置すると、それは共振装置のビームウェイスト
とは一致しないことに注意すべきである。
２個のレンズを用いて構成するためには透過光学を使用
する必要がなく、反射光学を使用することができ、かつ
このような共振装置の１構成例が第８図に示されている
。
また、２レンズリレー装置は適用の仕方によって決定さ
れる最後のスポット位置に一定のスポットサイズのビー
ムをレーザから運ぶために有効に利用することができる
。このような適用の仕方としては、レーザ発生高調波の
光ファイバへのラウンチングがある。このような装置が
第９図に概略的に図示されている。ここで、リレー設計
の概念は、Ｎｄ：ＹＡＧの端部と等価の平面が出力ビー
ム内に存在することを理解することから始まる。この等
価平面はレンズＬ２から距離ｄ２をもって離隔され、か
つ波長選択型ビームスプリッタによって折り返されてい
る。等価平面に於けるマルチモードスポットサイズ゛は
ＹＡＧ自体のスポットサイズと同一である。
この実質的に一定のスポットサイズを空間的に与えるこ
とによって、２レンズリレー装置の同じリレー特性を使
用してスポットの拡大版または縮小版を空間的に関連す
る位置に、即ち光アアイバの人口端部に移すことができ
る。第９図は、このような出力接続リレー装置を示して
おり、共役平面がレーザ媒体等価平面及び光ファイバの
人力部と一致するように配置されたレンズＬ３及びＬ４
を備える。また第９図は光共振器から二次高調波成分を
除去するために使用される除去手段ＲＭを示している。
この除去手段ＲＭは、波長λの光を透過しかつ波長λ／
２の光を反射する二色性ミラーとすることができる。
再び、第９図に示される両リレー装置の共役平面は、一
般にリレー装置に於けるガウスのビームウェイストと一
致する必要がないことに注意すべきである。特定の位置
に於ける平坦な波面が特別な実施例にとって重要な場合
には、波面の曲率を修正するために追加のレンズが必要
な場合を除いて同じ設計の原則が適用される。追加のレ
ンズは反射光学を使用する場合に必要である。送られた
ビームは球面状基板の光学的出力によって変形されるが
、いずれの場合にも以下のリレーの原則がそのまま設計
の原則に適用されている。
光共振器内に於ける光学リレーまたは／及び除去手段Ｒ
Ｍの相対的位置は置き換えることができ、かつ別の実施
例では第２ミラーまたは第３ミラーを除去手段として使
用することができる。通常線形である光共振器が３個の
ミラーではなく２個のミラーによって郭定される場合、
少なくとも４つの位置の異なる組合せを使用することが
できる。
第１０図では、位置の順序が第１ミラーＭｌ、レーザ媒
体ＬＭ、除去手段ＲＭ、非線形結晶または他の波長変換
手段ＮＬＣ及び第２ミラーＮ２となっている。ここで、
除去手段ＲＭは簡単化のために部分的に透過しかつ部分
的に反射するミラーとして図示されているが、他の型式
の除去手段ＲＭを使用することができる。光学リレー手
段ＯＲは簡単化のために１個のレンズとして図示されて
いるが、当然ながらより一般的な光学リレー手段ＯＲを
使用することができる。第１１図に示される二次線形の
実施例では、順序が第１ミラーＭ１、レーザ媒体ＬＭ、
光学リレー手段ＯＲ，除去手段ＲＭ、非線形結晶ＮＬＣ
及び第２ミラーＭ２である。第１２図に示される三次線
形の実施例では、順序が第１ミラーＭｌ、レーザ媒体Ｌ
Ｍ、光学リレー手段ＯＲ１非線形結晶ＮＬＣ，除去手段
ＲＭ及び第２ミラーＭ２である。第３図は第２図の実施
例と実質的に同じ構成であるが、除去手段及び第２ミラ
ーが一体化されてＮ２／ＲＭと表示されている。第１０
図乃至第１３図の４つの実施例では、第２ミラーは平面
であるよりも球面状または曲線形状であることが好まし
い。
３個のミラーＭｌ　、Ｎ２　、Ｎ３を用いて光共振器を
郭定する場合には、第１４図乃至第２５図に示されるよ
うに少なくとも１２個の実施例が存在する。第１４図に
於ける順序は第１ミラーＭ１、レーザ媒体ＬＭ、除去手
段ＲＭ、光学リレー手段ＯＲ，第２ミラーＭ２、非線形
結晶ＮＬＣ及び第３ミラーＭ３である。第１５図では、
順序が第１ミラーＭｌ、レーザ媒体ＬＭ、除去手段ＲＭ
、第２ミラーＭ２、光学リレー手段ＯＲ１非線形結晶Ｎ
ＬＣ及び第３ミラーＭ３である。第１６図は第４図の実
施例と実質的に同じであるが、除去手段ＲＭと光学リレ
ー手段ＯＲとの相対的位置が置き換えられている。第１
７図及び第１８図は実質的に第１４図及び第１５図の実
施例と同じであるが、除去手段ＲＭ及び第３ミラーＭ３
が一体化されてＮ３　／ＲＭとして表示されている。第
１９図に於ける順序は、第１ミラーＭｌ、レーザ媒体Ｌ
Ｍ、光学リレー手段ＯＲ，第２ミラーＭ２、除去手段Ｒ
Ｍ、非線形結晶ＮＬＣ及び第３ミラーＭ３である。第２
０図に於ける順序は、第１ミラーＭ１、レーザ媒体ＬＭ
、第２ミラーＭ２、光学リレー手段ＯＲ１除去手段ＲＭ
、非線形結晶ＮＬＣ及び第３ミラーＭ３である。第２２
図に於ける順序は、第１ミラーＭｌ、レーザ媒体ＬＭ、
光学リレー手段ＯＲ１第２ミラーＭ２、非線形結晶ＮＬ
Ｃ，除去手段ＲＭ及び第３ミラーＭ３である。第２３図
に於ける順序は、第１ミラーＭｌ　、レーザ媒体ＬＭ、
第２ミラーＭ２、光学リレー手段ＯＲ１非線形結晶ＮＬ
Ｃ１除去手段ＲＭ及び第３ミラーＭ３である。第２４図
及び第２５図に於ては、除去手段ＲＭと第２ミラーＭ２
が一体化されてＭ２／ＲＭで表示されている。第２４図
に於ける順序は第１ミラーＭ１、レーザ媒体ＬＭ、光学
すレー手段ＯＲ１第２ミラー兼除去手段Ｍ２／ＲＭ、非
線形結晶ＮＬＣ及び第３ミラーＭ３である。第２５図に
於ける順序は、第１ミラーＭｌ、レーザ媒体ＬＭ。
第２ミラー兼除去手段Ｍ２／ＲＭ、光学リレー手段ＯＲ
１非線形結晶ＮＬＣ及び第３ミラーＭ３である。
第６図に関して、軸線ＡＡに沿って光共振器内を第１ミ
ラーから光学リレー装置に向けて伝搬する波は平坦な波
面でない場合がある。このような波が光学リレー装置に
到達する前に他の光学要素を通過した場合に、該光学要
素の屈折力は該波に関連する全ての光線について同一で
はなく、前記光線が横切る光学要素の軸線上の面の位置
からの距離が変化する。この波が光学リレー手段に到達
する前に、（１）光学要素の間に介入させることによっ
て屈折率を変化させ、かつ（２）波面を平坦化させるよ
うに修正すべきである。
以上、本発明の好適実施例について図面を用いて説明し
たが、本発明の技術的範囲内に於て様々な変形・変更を
行なうことができる。特に、上述の説明では二次高調波
の発生について考察したが、同じ原理を三次またはそれ
以上の一般的にＮ次高調波を発生する結晶についても適
用することができる。例えば、反転中心を有するｃｄＨ
ｇ（ＳＣＮ）４のような結晶の場合には最低次非線形成
分として三次高調波光が発生する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、光共振器内に光学モード制御用のレンズを有
しないＬ字形に折り返されたレーザ装置を示す概略図で
ある。 第２図は、光共振器内に光学モード制御用のレンズを有
するＬ字形に折り返されたレーザ装置を示す概略図であ
る。 第３図は、第１図に示されるような共振装置のマルチモ
ードスポットサイズ即ちビーム半径をＮｄ：ＹＡＧロッ
ドであるレーザ媒体の有効焦点距離の関数として表わす
線図である。 第４図は、１個の薄いレンズＬの理想的な焦点特性を示
す概略図である。 第５図は、光ビームに使用される２レンズリレー装置の
焦点調節特性を示す概略図である。 第６図は、２レンズ光学リレー装置を備えるレーザ共振
装置に於て該光学リレー装置のノ、（役平面を示す概略
図である。 第７図は、第５図に示すような２レンズ光学リレー装置
についてマルチモードスポットサイズを有効焦点距離の
関数として示す線図である。 第８図は、光学リレー装置に関する第１及び第２レンズ
として負の曲率を有する２個の湾曲中間ミラーＭ３　、
Ｍ４を用いた折返しレーザ共振装置を示す概略図である
。 第９図は、光共振器からの二次高調波成分を除去するた
めに使用される除去手段ＲＭ（二色性ミラーまたは類似
の手段）の位置の向う側に配置された２個のレンズを用
いた２レンズ光学リレー装置を有する本発明の線形レー
ザ共振装置を示す概略図である。 第１０図乃至第１３図は、それぞれ光学リレー装置ＯＲ
１除去手段ＲＭ及び線形結晶ＮＬＣの配列が異なる本発
明の線形光学共振装置を示す概略図である。 第１４図乃至第２５図は、それぞれ光学リレー装置ＯＲ
，除去手段ＲＭ及び非線形結晶ＮＬＣの配置が異なる本
発明による折返し光学共振装置を示す概略図である。 第２６図は、本実施例に於てＮｄ：ＹＡＧロッドである
レーザ媒体をボンピングするために供給されるランプ電
流の変化に対してＫＴｌ　０ＰＯ４（ｒＫＴＰＪ　）の
ような代表二次高調波結晶からの二次高調波出力成分の
変化を示す線図である。 Ｌ、ＬＬ〜Ｌ４・・・レンズ ＬＭ・・・レーザ媒体　　Ｍ１〜Ｍ３・・・ミラーＮＬ
Ｃ・・・非線形結晶　ＯＲ・・・光学リレー装置ＱＳ・
・・スイッチ手段 ＲＭ・・・除去手段

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）所定の第１波長λ１の電磁放射について共振する
    光共振器と、 前記光共振器内に配置されて実質的に波長λ１の電磁放
    射ビームを発生するレーザ媒体と、前記光共振器内に前
    記アクティブレーザ媒体から所定の距離をもって離隔し
    て、前記アクティブレーザ媒体によって発生する実質的
    に波長λ１の放射を直接または間接に受けるようにかつ
    Ｎを所定の２以上の整数として実質的に波長λ１／Ｎの
    放射ビームを発生するように配置された非線形結晶また
    は他の波長変換手段と、 前記光共振器内の前記アクティブレーザ媒体と前記非線
    形結晶との間に配置されて、前記アクティブレーザ媒体
    からの所定の第１直径ｄ１の放射ビームを受け、かつこ
    の放射を所定の第２直径ｄ２のビームとして前記非線形
    結晶に中継するリレー手段と、 前記非線形結晶から実質的に波長λ１／Ｎの放射を直接
    または間接に受けるようにかつ少なくともこの放射の一
    部が前記光共振器から出るように、前記光共振器内に配
    置されまたはその一部を形成する除去手段とを備えるこ
    とを特徴とするレーザ共振装置。
  2. （２）前記光共振器が、前記波長λ１で強く反射する第
    １ミラーと、 ０以外の所定の入射角θ２で前記第１ミラーから直接ま
    たは間接に放射を受けるようにかつこの放射を別の方向
    へ反射するように配置され、入射角θ２で入射する光を
    前記波長λ１で強く反射する第２ミラーと、 前記波長λ１及び前記波長λ１／Ｎに於ける放射を強く
    反射し、かつ前記第１ミラーから前記第２ミラーにより
    受けて反射される概ね垂直入射の放射を受けて反射する
    ように配置された第３ミラーとからなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載のレーザ共振装置。
  3. （３）前記レーザ媒体が前記波長λ１の放射に対して実
    質的に透過性を有し、かつ所定の割合で希土イオンをド
    ープした固体結晶であることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項に記載のレーザ共振装置。
  4. （４）前記波長変換手段が、ＬｉＮｂＯ３、Ｂａ２Ｎａ
    （ＮｂＯ３）５、ＬｉＯ３、ＫＤＰ、ＫＴｉＯＰＯ４及
    びＫｘＲｂ１−ｘＴｉＯＰＯ４からなる群から選択され
    た結晶であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載のレーザ共振装置。
  5. （５）前記除去手段が、前記レーザビームの光路に関し
    て所定の角度をなす向きに配置された二色性ミラーであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のレー
    ザ共振装置。
  6. （６）前記除去手段が前記第３ミラーとの間に前記第２
    ミラーが位置するように配置され、かつ前記第２ミラー
    が前記入射角θ２で入射する放射を前記波長λ１／Ｎで
    強く反射することを特徴とする特許請求の範囲第２項に
    記載のレーザ共振装置。
  7. （７）前記リレー手段が前記除去手段と前記第２ミラー
    との間に配置されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第６項に記載のレーザ共振装置。
  8. （８）前記リレー手段が前記第２ミラーと前記波長変換
    手段との間に配置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第６項に記載のレーザ共振装置。
  9. （９）前記リレー手段が、前記第２ミラーとの間に前記
    除去手段が位置するように配置されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第６項に記載のレーザ共振装置。
  10. （１０）前記除去手段が前記第２ミラーと前記第３ミラ
    ーとの間に配置されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第２項に記載のレーザ共振装置。
  11. （１１）前記リレー手段が前記第１ミラーと前記第２ミ
    ラーとの間に配置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１０項に記載のレーザ共振装置。
  12. （１２）前記除去手段が前記第２ミラーと前記波長変換
    手段との間に配置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１１項に記載のレーザ共振装置。
  13. （１３）前記除去手段が前記波長変換手段と前記第３ミ
    ラーとの間に配置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１１項に記載のレーザ共振装置。
  14. （１４）前記リレー手段が前記第２ミラーと前記波長変
    換手段との間に配置されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１０項に記載のレーザ共振装置。
  15. （１５）前記除去手段が前記波長変換手段と前記第３ミ
    ラーとの間に配置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１４項に記載のレーザ共振装置。
  16. （１６）前記リレー手段が前記除去手段と前記波長変換
    手段との間に配置されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１０項に記載のレーザ共振装置。
  17. （１７）前記光共振器が、前記波長λ１で強く反射する
    第１ミラーと、 前記第１ミラーから直接または間接に概ね垂直入射の放
    射を受けて反射するように配置され、かつ前記波長λ１
    及び前記波長λ１／Ｎの放射を強く反射する第２ミラー
    とを備え、かつ 前記除去手段が、前記第１ミラーからの放射を０以外の
    所定の入射角θ２で直接または間接に受けるようにかつ
    この放射を別の方向へ反射するように配置され、前記入
    射角θ２で前記第３ミラーに入射する放射を前記波長λ
    １で強く反射しかつ前記波長λ１／Ｎで透過させる第３
    ミラーを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載のレーザ共振装置。
  18. （１８）前記光共振器が、前記波長λ１で強く反射する
    第１ミラーと、 前記第１ミラーから概ね垂直入射の放射を直接または間
    接に受け、かつ前記波長λ１で強く反射する第２ミラー
    とを備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載のレーザ共振装置。
  19. （１９）前記除去手段が前記アクティブレーザ媒体と前
    記リレー手段との間に配置され、かつ前記リレー手段が
    前記除去手段と前記波長変換手段との間に配置されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載のレ
    ーザ共振装置。
  20. （２０）前記リレー手段が前記アクティブレーザ媒体と
    前記除去手段との間に配置され、かつ前記除去手段が前
    記リレー手段と前記波長変換手段との間に配置されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載のレ
    ーザ共振装置。
  21. （２１）前記リレー手段が前記アクティブレーザ媒体と
    前記波長変換手段との間に配置され、かつ前記除去手段
    が前記波長変換手段と前記第２ミラーとの間に配置され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載
    のレーザ共振装置。
  22. （２２）前記リレー手段が、所定の焦点距離ｆ１を有し
    かつ前記アクティブレーザ媒体から所定の距離ｄ１をも
    って及び前記波長変換手段から所定の距離ｄ２をもって
    離隔されたレンズであり、かつこれらの間に実質的に１
    ／ｆ１＝１／ｄ１＋１／ｄ２の関係があることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項に記載のレーザ共振装置。
  23. （２３）前記リレー手段が所定の焦点距離ｆ１の第１レ
    ンズと所定の焦点距離ｆ２の第２レンズとからなり、前
    記第１レンズが前記第２レンズと前記リレー手段との間
    に配置され、前記第２レンズが前記第１レンズと波長変
    換手段との間に配置され、前記第１レンズ及び前記第２
    レンズが概ね距離ｆ１＋ｆ２をもって離隔され、前記第
    １レンズが前記アクティブレーザ媒体から所定の距離ｄ
    １をもって離隔され、かつ前記第２レンズが前記波長変
    換手段から所定のｄ２をもって離隔されると共に、これ
    らの間に前記リレー手段の倍率をｍ＝ｆ２／ｆ１として
    ｍ・ｄ１＋ｄ２／ｍ＝ｆ１＋ｆ２の関係があることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載のレーザ共振装置
    。
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