JPH0365931A - 高効率エタロンパラメトリツク素子及び高効率パラメトリツクミキシング装置 - Google Patents

高効率エタロンパラメトリツク素子及び高効率パラメトリツクミキシング装置

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JPH0365931A
JPH0365931A JP20258389A JP20258389A JPH0365931A JP H0365931 A JPH0365931 A JP H0365931A JP 20258389 A JP20258389 A JP 20258389A JP 20258389 A JP20258389 A JP 20258389A JP H0365931 A JPH0365931 A JP H0365931A
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Shinichiro Aoshima
紳一郎 青島
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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】
【産業上の利用分野] この発明は高効率パラメトリックミキシング装置に関す
る。 【従来の技術l 光パラメトリツク素子は、周波数ν0の入力光に対して
シ2=シ0+ν1なるν1、ν2の光出力を得、あるい
は周波数ν0とν1の光入力に対して周波数ν2=ν0
+ν1の光出力が得られる光パラメトリツク変換を行う
ものである。 この場合、光パラメトリツク素子の両側に対向して一部
透過可能なミラーを設けて、パラメトリックミキシング
装置を構成し、出力光を増幅するようにしている。 【発明が解決しようとする課題1 しかしながら、このような従来のパラメトリックミキシ
ング装置は、ミラーの間隔が大きいために、増幅率が少
なく、十分な光出力を得ることができないという問題点
があった。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、小型で、且つ増幅率が高く、効率の良い高効率エ
タロンパラメトリック素子及び高効率パラメトリックミ
キシング装置を提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 この発明は、パラメツトリツク素子自体に、出力光の高
反射コーティングを施してエタロンを構成し上記目的を
達成するものである。 又、この発明は、周波数ν0とν1の光を入力させ、波
長ν2=ν0+ν1の光出力を得るようにして上記目的
を達成するものである。 又、この発明は、光周波数ν0の光を入力させ、光周波
数シ0−シ1+ν2なるν1、ν2の光出力を得られる
ようにし、ν1、ν2の少なくとも一方を高効率で発生
させることにより上記目的を達成するものである。 又、この発明は、各々がパラメトリック素子自体に、出
力光の高反射コーティングを施してなる光路長の異なる
複数の分割エタロンパラメトリック素子を、透過光軸に
対し直交する方向に積層して形成することにより上記目
的を達成するものである。 又、この発明は、前記複数の分割エタロンパラメトリッ
ク素子を、結晶軸の傾き角度を各々相違させて構成し上
記目的を達成するものである。 又、この発明は、上記複数の分割エタロンパラメトリッ
ク素子を、各々透過光軸方向に異なる長さとして上記目
的を達成するものである。 更にこの発明は、前記エタロンパラメトリック素子を、
薄板状圧電材料の両面に金属蒸着膜を施したピエゾエタ
ロンとし、同金属蒸着膜間に印加される電圧により、透
過光軸方向の厚さが変化されるようにして上記目的を達
成するものである。
【作用] この発明において、パラメトリック素子は、これ自体に一対の一部透過可能なミラーを形成したエタロンとされているので、ミラー間の距離を短くして、効率を増大させ、且つ、装置容積を小型化することができる。 又、前記エタロンパラメトリック素子を、光路長の異なる分割エタロンパラメトリック素子より構成しているので、光入力の波長の変化に対応して、一定範囲で光出力を得ることができる広Wl域エタロンを構成できる。 更に、前記エタロンパラメトリック素子を、その両面に金属蒸着膜を施し、且つ同金属蒸着膜間に電圧を印加可能として、該電圧を変化させることにより透過光光軸方向の厚さを変化させて、光入力の波長の変化に対応させることができる。 【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 この実施例は、第1図に示されるように、例えばLJR
EA結晶、β−8azBO4結晶からなる光パラメトリ
ツク素子10の光軸方向両端面に出力光シ2の高反射コ
ーティングにより一部透過可能なミラー12A、12B
を形成して、エタロンパラメトリック素子14を構成す
ると共に、ダイクロツクミラー16を介してレーザダイ
オード18A、18Bから周波数ν。とν、の2つの入
力光をエタロンパラメトリック素子14に入力させて、
周波数ν2=ν0+ν1の光出力を得るようにして、高
効率パラメトリック旦キシング装置を構成したものであ
る。 ここで、前記エタロンパラメトリック素子14における
一対のミラ−12A112B間の距離は、出力光の周波
数ν2に対応させて決定する。 通常、第2図に示されるように、入力光に対して光出力
の共振周波数は複数あり、縦軸にエタロンの透過率T、
横軸に周波数νをとったとき、隣接する共振周波数のピ
ークの間隔をフリースペクトラルレンジ(FSR)とし
、半値全幅をΔνとした場合、エタロンの性能を表わす
パラメータ、フィネス、F−FSR/Δνとなる。 ここで、FSRは一対のミラー間が狭い程大きくなる。 従ってフィネスFもミラー間の距離が小さい程大きくな
り、フィネス倍の高効率となる。 一方、通常、パラメトリック素子が大きく、入射光との
相互作用長が長い程、高効率で光周波数変換が行えるが
、上記第1図の実施例のように、光パラメトリツク索子
10そのものの両端面にミラー12A、12Bを形成す
ると、FSRは大きくなり、このため、エタロンパラメ
トリック素子14のフィネスFは、従来と比較して、大
幅に大きくなるので、小型でも高効率で光周波数変換が
可能となる。又装置は、光パラメトリツク素子10その
ものに一部透過可能なミラー12A、12Bが形成され
ているので、装置容積の小型化及び光学要素数の低減を
図ることができる。 特に、例えば、紫外光をできるだけ大出力で得たい場合
、通常はエキシマレーザ等が用いられるが、これは、大
型で高価であり、更にパルス発振のため連続光を得るこ
とができない。これに対して、連続光である紫外光を得
るためには、大型アルゴンレーザが用いられるが、これ
も大型且つ高価であるという問題点がある。 更にこれに対しては、レーザダイオードを入力光として
、これを紫外光に変換することも考えられるが、従来の
パラメトリックミキシング装置では変換効率が低いとい
う問題点があった。 上記実施例の場合は、エタロンパラメトリック素子14
の変換効率が高いので、例えば第1図に示されるレーザ
ダイオード18Aを、AfflGaASレーザダイオー
ドとして810nmの入力光を、レーザダイオード18
BをAfflGalnPとして670nmの入力光をダ
イクロツクミラ16を介してエタロンパラメトリック素
子14に入力させ、366.7nmの紫外光である出力
光を得ることができ、更に、素子自体がエタロン素子で
あるので光周波数純度の高い出力光を得ることができる
。 なお、エタロンパラメトリック素子14は、周波数ν1
用の、又はν1とν2の両方用の高反射コーティングに
より一部透過ミラーを施してもよい。又入力光をν0と
し、ν1とν2用の高反射コーティングを施したエタ゛
ロンパラメトリック素子からダイクロツクミラーを経て
、ν1とν2の出力光を得ることができる。 次に第3図に示される本発明の第2実施例につき説明す
る。 この第2実施例は、結晶軸及び光路長の異なる複数の分
割エタロンパラメトリック素子221〜22nを透過光
軸に対して直交する方向に積層して、エタロンパラメト
リック素子22を構成したものである。 ここで、前記分割エタロンパラメトリック素子221〜
22nは、ファイバー状とされ、その両端にミラー12
A112Bが形成されている。 又これら分割エタロンパラメトリック素子221〜22
nの結晶軸の長さは、入力光の周波数をν0とν1nと
した場合、パラメトリック変換によりν2nの周波数を
高効率で光出力するようにされている(nは整数)。又
、長さは、ν2.の光周波数に対応して大きなフィネス
が得られるようにしたエタロン構造となっている。 なお、入力光シ1、又はこれと入力光シ0をビーム状に
して、且つ、エタロンパラメトリック素子22は第3図
で矢印で示されるように移動して、入力光の位置に対応
する分割エタロンパラメトリック素子241〜24nの
いずれかを位置させて、効率よくシス1〜シ2nのいず
れかの光を得るようにしてもよい。 次に第4図に示される本発明の第3実臆例につき説明す
る。 この第3実施例は、前記第3図の第2実施例と同様に複
数の分割エタロンパラメトリック素子241〜24nを
、透過光軸に直交する方向に積層してエタロンパラメト
リック素子24を構成したものであり、シ0人力光に対
して、ν0=ν1n+ν2nとなるν1nとν2nの出
力光を同時に、得ることができる。 この第3実施例においては、入力光の光周波数を変える
必要がない。又、入力光を分割エタロンパラメトリック
素子に対応するビーム状とし、エタロンパラメトリック
素子24を光軸に直交方向に移動させ、所望の光だけを
得るようにしてもよい。 次に第5図に示される本発明の第4実施例につき説明す
る。 この第4実施例は、各々の分割エタロンパラメトリック
素子261〜26nが、厚さが同じで結晶軸が異なり、
ピエゾ効果を有するような例えば3a Ti Os結晶
、L! Nb 03結晶、L i TaO3結晶等の光
学結晶をはじめとして、石英、ロッシェル塩、PVFカ
イナーフイルム等の圧電材料を用いてその両端に金属蒸
着膜からなる一部透過のミラー28A、28Bを施し、
且つこれらミラー28A、28B間に電源30から電圧
を印加できるようにエタロンパラメトリック素子26を
構成したものである。 この実施例の場合、一方の光入力の周波数をν11から
ν1nに変化させたとき、これに対応して印加電圧を変
化させると、各分割エタロンパラメトリック素子261
〜26nの光路長が変化し、対応した分割エタロンパラ
メトリック素子から、シス1〜シ2nのいずれかが光出
力されることになる。 ここで、前記金属蒸着膜からなるミラー28A、28B
は、電気的には電圧を印加できる1!極として、又光学
的には一部透過可能な反!)′1tIIとして作用する
ように施す。 なお、この実施例においても、光入力を狭いビーム状と
し、エタロンパラメトリック素子26を、所望の分割エ
タロンパラメトリック素子261〜26nのいずれかを
選択するように平行移動するようにしてもよい。この場
合分割エタロンパラメトリック素子としては、ピエゾ素
子を用いる代わりに、素子自体がピエゾ効果をもつパラ
メトリック素子を用いる。 次に第6図に示される本発明の第5実施例について説明
する。 この実施例は、前記第5図に示されると同様の厚さが同
じで、結晶軸が異なり、ピエゾ効果を有する光学結晶等
からなる分割エタロンパラメトリック素子321〜32
nを重ねて配置し、その両端に金属蒸着膜からなる一部
透過のミラー34A、34Bを施し、これらミラー34
A、348間に1ta30から電圧を゛印加できるよう
にしてエタロンパラメトリック素子32を構成したもの
である。 この実施例の場合は、光入力を波長ν0光とし、出力光
をν1nとν2nが、ダイクロツクミラー16を経て得
られるようにされている。 従って、ν0の入力光に対して同時にν1nとν2nの
出力光を得ることができる。 又、この実施例においても、ν0の入力光を狭いビーム
状とし、分割エタロンパラメトリック素子321〜32
nのいずれかに入力するように、エタロンバラメツトリ
ツク素子32全体を図において上下動させ、所望の出力
光のみを効率的に得るようにしてもよい。 次に第7図に示される本発明の第6実施例について説明
する。 この第6実施例は、第1図の実施例におけるエタロンパ
ラメトリック素子14の代わりにピエゾエタロンバラメ
トリック素子36を配置したものである。 このピエゾエタロンバラメトリック素子36の両側には
、電極を兼ねた一部透過のミラー38A138Bが蒸着
により形成され、両者間には電源30から任意の電圧が
印加され得るように構成されている。 この実施例においては、電源30からの印加電圧に対し
て出力光の周波数が一定範囲で変化され、且つ、その範
囲では、出力光の光周波数を精密に制御することができ
るという利点がある。 次に第8図に示される本発明の第7実施例について説明
する。 この第7実施例は、前記第7図の第6実施例と同様のビ
エゾエタロンバラメトツリク素子40を用い、ν0の入
力光に対して、ダイクロツクミラー16を経てν1及び
ν2の出力光を得るようにしたものである。 図の符号42A、42Bは電極を兼ねた一部透過ミラー
を示す。 この実施例においても、電[30からの印加電圧を変化
させることによって、出力光シ1及びν2の光周波数を
一定範囲で精密に制御することができる。 【発明の効果] 本発明は上記のように構成したので、小型で、且つ光学
要素の数を少なくして、高効率パラメトリック変換を行
うことができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る高効率パラメトリック共キシング
装置の第1実施例を示す断面図、第2図は同実施例にお
ける光出力の透過率と波長との関係を示す線図、第3図
〜第8図は本発明の第2〜第7実施例を示す断面図であ
る。 10・・・光パラメトリツク素子、 12A、12B、28A、28B1 34A、34B、42A、42B   ・・・4フー1
4.22.24.26.32 ・・・エタロンパラメトリック素子、 16・・・ダイクロツクミラ、 221〜22n124+〜24n1 261〜26n、321〜32n ・・・分割エタロンパラメトリック素子、36.40・
・・ピエゾエタロンバラメトリック素子。 一 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)パラメツトリツク素子自体に、出力光の高反射コ
    ーティングを施してエタロンを構成してなる高効率エタ
    ロンパラメトリツク素子。 (2)請求項1において、周波数ν_0とν_1の光を
    入力させ、周波数ν_2=ν_0+ν_1の光出力を得
    るようにした高効率エタロンパラメトリツク素子。 (3)請求項1において、光周波数ν_0の光を入力さ
    せ、光周波数ν_0=ν_1+ν_2なるν_1、ν_
    2の光出力を得られるようにし、ν_1、ν_2の少な
    くとも一方を高効率で発生するようにした高効率エタロ
    ンパラメトリツク素子。 (4)請求項1、2又は3において、前記パラメトリッ
    ク素子は、薄板状圧電材料の両面に金属蒸着膜を施した
    ピエゾエタロンであり、両金属蒸着膜間に印加される電
    圧により、透過光軸方向の厚さが変化されることを特徴
    とする高効率エタロンパラメトリツク素子。(5)各々
    がパラメトリック素子自体に、出力光の高反射コーティ
    ングを施してなる光路長の異なる複数の分割エタロンパ
    ラメトリツク素子を透過光軸に対し直交する方向に積層
    して形成された高効率パラメトリックミキシング装置。 (6)請求項5において、前記複数の分割エタロンパラ
    メトリツク素子は、結晶軸の傾き角度を各々相違させて
    構成された高効率パラメトリックミキシング装置。 (7)請求項5において、前記複数の分割エタロンパラ
    メトリツク素子は、各々透過光軸方向に異なる長さとさ
    れた高効率パラメトリックミキシング装置。 (8)請求項5、6又は7において、前記エタロンパラ
    メトリツク素子は、薄板状圧電材料の両面に金属蒸着膜
    を施したピエゾエタロンであり、両金属蒸着膜間に印加
    される電圧により、透過光軸方向の厚さが変化される高
    効率パラメトリックミキシング装置。
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