JPH04179934A - Second harmonics generator - Google Patents
Second harmonics generatorInfo
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- JPH04179934A JPH04179934A JP30708090A JP30708090A JPH04179934A JP H04179934 A JPH04179934 A JP H04179934A JP 30708090 A JP30708090 A JP 30708090A JP 30708090 A JP30708090 A JP 30708090A JP H04179934 A JPH04179934 A JP H04179934A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、非線形光学材料内部で基本波をリング状に共
振せしめるモノリシックリング型の第2高調波発生装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a monolithic ring-type second harmonic generator that causes a fundamental wave to resonate in a ring shape inside a nonlinear optical material.
〔従来の技術]
従来の外部共振器を用いた第2高調波発生装置を第4図
に示す。[Prior Art] FIG. 4 shows a conventional second harmonic generator using an external resonator.
21基本波発生用の半導体レーザ(LD)であり、22
はコリメートレンズ、23は光アイソレータ、24はミ
ラー25a、bで構成される外部共振器内の共振モード
と入射ビームとを整合させるモード整合レンズ、25a
、bは基本波共振用のミラー、26はにNbos結晶等
の非線形光学材料、27は非線形光学材料における基本
波(以下ω光とする)と第2高調波(以下2ω光とする
)との位相整合を行なうための温調用ペルチェ素子、2
8は2ω光を透過させω光を反射するグイクロイックミ
ラー、29は直線偏光のω光をLDへ戻すために偏光方
向を90°回転させるための雑波長板であり、30はL
D21へのω光帰還により発振周波数をロックするため
のミラーである。21 is a semiconductor laser (LD) for fundamental wave generation, and 22
23 is a collimating lens, 23 is an optical isolator, 24 is a mode matching lens for matching the incident beam with the resonance mode in the external resonator composed of mirrors 25a and 25b, and 25a
, b is a mirror for fundamental wave resonance, 26 is a nonlinear optical material such as Nbos crystal, and 27 is a combination of the fundamental wave (hereinafter referred to as ω light) and the second harmonic (hereinafter referred to as 2ω light) in the nonlinear optical material. Temperature control Peltier element for phase matching, 2
8 is a gichroic mirror that transmits 2ω light and reflects ω light, 29 is a miscellaneous wavelength plate that rotates the polarization direction by 90° to return linearly polarized ω light to the LD, and 30 is an L
This is a mirror for locking the oscillation frequency by feedback of ω light to D21.
第5図はもう1つの従来例を示すもので、気アイソレー
タを省き、非線形光学材料を3角リング状の外部共振器
内に配置したタイプでよる。FIG. 5 shows another conventional example, in which the air isolator is omitted and the nonlinear optical material is placed inside a triangular ring-shaped external resonator.
31は基本波発生用の半導体レーザ(LD)であり、3
8はコリメート用のレンズ、33は基本波(以下ω光と
する)を共振させる外部共振器用のミラー、38′は外
部共振器内の共振モードと入射ビームとを整合させるモ
ード整合用のレンズ、34はKNbOz結晶等の非線形
光学材料、35は第2高調波(以下2ω光とする)を透
過させω光を反射するダイクロイックミラー、32はL
DIへのω光帰還により発振周波数をロックするための
ミラーを設けたPZT素、 子である。36はダイクロ
イックミラーにより反射されたω光を検出するフォトダ
イオード(PD)であり、37はPD36の検出信号に
基づいてPZT素子32を駆動しそれに設けられたミラ
ーの角度を調整するコントローラである。31 is a semiconductor laser (LD) for fundamental wave generation;
8 is a collimating lens, 33 is a mirror for an external resonator that resonates the fundamental wave (hereinafter referred to as ω light), 38' is a mode matching lens that matches the resonant mode in the external resonator and the incident beam, 34 is a nonlinear optical material such as KNbOz crystal, 35 is a dichroic mirror that transmits the second harmonic (hereinafter referred to as 2ω light) and reflects ω light, and 32 is L.
This is a PZT element equipped with a mirror to lock the oscillation frequency by feedback of ω light to the DI. 36 is a photodiode (PD) that detects the ω light reflected by the dichroic mirror, and 37 is a controller that drives the PZT element 32 based on the detection signal of the PD 36 and adjusts the angle of the mirror provided therein.
已 [発明の解決しようとする課題]従来の外部共振
器を用いた第2高調波発生装置は、第4図に示すような
構成の場合、入射用のミラー25aから半導体レーザ2
1への戻り光を除去するための光アイソレータ23を用
いている。この光アイソレータ23は非常に高価で、か
つここで用いられている0、8μm帯の光アイソレータ
としては、透過率の高いものとしてはベルデ定数の小さ
な材料しか実用化されておらず、非常に大きなものとな
る。従って、モジュール化する場合、装置全体が大きく
なり、かつ高価になるという問題点を有していた。更に
、半導体レーザの発振周波数を安定化するために共振器
よりの出力光を半導体レーザへ戻す(光帰還)ための光
軸調整が困難であり、調整作業に時間がかかるという問
題点があった。[Problem to be solved by the invention] In the case of a conventional second harmonic generation device using an external resonator having the configuration shown in FIG.
An optical isolator 23 is used to remove the light returning to the optical system 1. This optical isolator 23 is very expensive, and for the 0.8 μm band optical isolator used here, only materials with a small Verdet constant have been put into practical use as materials with high transmittance. Become something. Therefore, when modularizing the device, the entire device becomes large and expensive. Furthermore, in order to stabilize the oscillation frequency of the semiconductor laser, it is difficult to adjust the optical axis to return the output light from the resonator to the semiconductor laser (optical feedback), and the adjustment process takes time. .
第5図の場合には、ω光の共振のための3角リング状の
外部共振器と、外部共振器からLDlへのω光帰還を出
射ω光を検圧して制御するためのPZT素子32、ダイ
クロイックミラー5、PD36、コントローラ7が付加
されているため、それらの光軸調整が煩雑でありまた装
置全体が大型化するという問題点があった。In the case of FIG. 5, there is a triangular ring-shaped external resonator for resonance of ω light, and a PZT element 32 for controlling ω light feedback from the external resonator to LDl by detecting the output ω light. , the dichroic mirror 5, the PD 36, and the controller 7, there are problems in that adjusting the optical axes thereof is complicated and the overall size of the device increases.
また、外部共振器を使用しないモノリシックリング型の
第2高調波発生装置が提案されていたが、従来のモノリ
シックリングタイプではLDに入力する電流値を制御し
て、その発振周波数を安定化していた。そのようなタイ
プでは、発振周波数のモニターと電流フィードバックを
行うために複雑な制御が必要であった。また、非線形光
学材料からLDへの戻り光があると電流フィードバック
システムを乱し精密な制御が不可能となるため、非線形
光学材料とLDとの間の光軸上に光アイソレータを設け
る必要があった。In addition, a monolithic ring type second harmonic generator that does not use an external resonator has been proposed, but in the conventional monolithic ring type, the current value input to the LD was controlled to stabilize its oscillation frequency. . Such types required complex controls to monitor the oscillation frequency and provide current feedback. Furthermore, if there is light returning from the nonlinear optical material to the LD, it will disturb the current feedback system and make precise control impossible, so it is necessary to provide an optical isolator on the optical axis between the nonlinear optical material and the LD. Ta.
[課題を解決する為の手段]
本願発明は、前述の問題点を解決すべくなされたもので
あり、基本波発生用の半導体レーザと、基本波を第2高
調波へ変換する非線形光学材料とを有する第2高調波発
生装置であって、該非線形光学材料は基本波がその内部
でリング状に共振するよう入射面が基本波の光軸に対し
て傾斜されており、前記半導体レーザの発振周波数安定
化のための戻り光を、該非線形光学材料から入射基本波
と同一の光軸でもって半導体レーザへ帰還させることを
特徴とする第2高調波発生装置を提供するものである。[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a semiconductor laser for generating a fundamental wave, a nonlinear optical material that converts the fundamental wave into a second harmonic, and A second harmonic generation device having a nonlinear optical material, wherein the incident surface of the nonlinear optical material is inclined with respect to the optical axis of the fundamental wave so that the fundamental wave resonates in a ring shape, and the oscillation of the semiconductor laser The present invention provides a second harmonic generation device characterized in that return light for frequency stabilization is returned from the nonlinear optical material to a semiconductor laser along the same optical axis as the incident fundamental wave.
LDの発振周波数の安定化は非線形光学材料内部で発生
した微弱な散乱光をLDへ戻すことにより行なっている
。The oscillation frequency of the LD is stabilized by returning weak scattered light generated inside the nonlinear optical material to the LD.
非線形光学材料としては、β−BaBaO4,KTiO
PO,、KH2PO,、KNbO,結晶等の非線形光学
結晶、有機非線形光学材料も使用できる。光源としては
、各種固体、気体レーザ等も使用できるが、コンパクト
化、軽量化の点でLDが好ましい。As nonlinear optical materials, β-BaBaO4, KTiO
Nonlinear optical crystals such as PO, KH2PO, KNbO, crystals, and organic nonlinear optical materials can also be used. Although various solid state and gas lasers can be used as the light source, an LD is preferable in terms of compactness and weight reduction.
[作用]
本発明は前述の構成及び、周波数安定化法を用いること
により、光アイソレータ、LDへの電流フィードバック
システム及び出射ω光によるフィードバックシステムを
不要とし、小型化、低価格化を実現する。さらにω光帰
還のための光軸調整も不要となり、生産性の向上及び低
価格化をはかることが可能である。[Operation] By using the above-described configuration and frequency stabilization method, the present invention eliminates the need for an optical isolator, a current feedback system to the LD, and a feedback system using emitted ω light, thereby realizing miniaturization and cost reduction. Furthermore, there is no need to adjust the optical axis for ω light feedback, making it possible to improve productivity and reduce costs.
[実施例] 第1図は本発明の実施例を示している。[Example] FIG. 1 shows an embodiment of the invention.
波長的860nmの半導体レーザ(LD)lの光をコリ
メータレンズ2 (f=3.58)により平行光とし、
×4のアナモルフィック・プリズム3を用いてLDIの
収差を補正し、非線形光学材料であるKNbOa結晶5
内の共振モードと入射ビームを整合させるためのモード
を整合レンズ(f=135)4を介して、KNbOx結
晶5に入射させる。このときKNbO,結晶5のω光入
射面が入射光軸に対して傾いているため、反射光はLD
Iには戻らない。KNbOz結晶5内では、図中時計回
り方向に共振し、ω光のパワーは増倍される。そのω光
は、KNbOz結晶5により第2高調波2ω光に変換さ
れる。このとき、KNbO1結晶5はω光と2ω光で位
相整合がとれるように、ペルチェ素子により27℃に保
持される。The light from a semiconductor laser (LD) 1 with a wavelength of 860 nm is made into parallel light by a collimator lens 2 (f=3.58),
Aberrations of the LDI are corrected using a ×4 anamorphic prism 3, and a KNbOa crystal 5, which is a nonlinear optical material, is used.
A mode for matching the resonant mode in the KNbOx crystal 5 with the incident beam is made to enter the KNbOx crystal 5 via a matching lens (f=135) 4. At this time, since the ω light incident surface of the KNbO crystal 5 is tilted with respect to the incident optical axis, the reflected light is reflected from the LD.
I won't go back to I. Inside the KNbOz crystal 5, resonance occurs in the clockwise direction in the figure, and the power of the ω light is multiplied. The ω light is converted into second harmonic 2ω light by the KNbOz crystal 5. At this time, the KNbO1 crystal 5 is maintained at 27° C. by a Peltier element so that phase matching can be achieved between the ω light and the 2ω light.
ω光は結晶のb軸と平行な偏光方向で入射させており、
2ω光はそれと直行するC軸に平行な偏光方向で出射さ
れる。The ω light is incident with a polarization direction parallel to the b-axis of the crystal,
The 2ω light is emitted in a polarization direction parallel to the C axis perpendicular to the 2ω light.
周波数安定化の方法として、ここでは光帰還法を用いて
いる。すなわち、3角形リング共振器を構成しているK
NbO,結晶5内部の散乱による微弱な逆方向進行波(
図中反時計回り)を、30〜50dB程度LDIに注入
することにより周波数安定をはかつている。LDIの発
振周波数は共振器の共振周波数に自動的に引き込まれ安
定となる(ロックされる)。As a frequency stabilization method, an optical feedback method is used here. In other words, K constituting the triangular ring resonator
NbO, a weak backward traveling wave (
Frequency stability is achieved by injecting approximately 30 to 50 dB of frequency (counterclockwise in the figure) into the LDI. The oscillation frequency of the LDI is automatically drawn to the resonant frequency of the resonator and becomes stable (locked).
LDIの発振周波数が安定化された状態での2ω光のス
ペクトルを第2図に示す。縦軸はピーク値を1とした場
合の光の相対的な強度である。第3図は安定化前のスペ
クトルであり、第2図のスペクトルにはLDIの発振周
波数の1/2の周波数である428.52nm以外の部
分(不要成分)がほとんど出力されておらず、428.
52nmのスペクトルのみがよりシャープに8力されて
いる。FIG. 2 shows the spectrum of 2ω light when the oscillation frequency of the LDI is stabilized. The vertical axis is the relative intensity of light when the peak value is 1. Figure 3 shows the spectrum before stabilization, and the spectrum in Figure 2 has almost no output (unnecessary components) other than 428.52 nm, which is 1/2 the oscillation frequency of the LDI. ..
Only the 52 nm spectrum has been sharpened.
本発明の帰還法は、散乱による戻り光と入射光とは同軸
であるので、光軸調整しなくてもよいという利点がある
。The feedback method of the present invention has the advantage that the returned light due to scattering and the incident light are coaxial, so there is no need to adjust the optical axis.
また、このような第2高調波発生装置を光ディスク、光
磁気ディスク等の光記録媒体のピックアップのデータ検
出光源として用いれば、高密度のデータの読み取りが可
能となる。Further, if such a second harmonic generation device is used as a data detection light source for a pickup of an optical recording medium such as an optical disk or a magneto-optical disk, it becomes possible to read high-density data.
[発明の効果]
本発明は、従来半導体レーザと外部共振器間に挿入され
ていた光アイソレータ、電流フィードバックシステム、
出射ω光のフィードバックシステムが不要となるので、
装置の小型化、製造工程の簡略化、低価格化が達成され
る。又、基本波の光源である半導体レーザの周波数安定
化のためのω光帰還が、光軸調整不要となり、生産性が
向上するという効果も有する。[Effects of the Invention] The present invention provides an optical isolator, a current feedback system, and a current feedback system that have been conventionally inserted between a semiconductor laser and an external resonator.
Since a feedback system for the emitted ω light is not required,
Achieved miniaturization of the device, simplification of the manufacturing process, and cost reduction. Further, the ω light feedback for frequency stabilization of the semiconductor laser, which is the light source of the fundamental wave, eliminates the need for optical axis adjustment, and has the effect of improving productivity.
第1図は本発明の実施例のブロック図であり、第2図は
半導体レーザがロックされた時の第2高調波のスペクト
ルのグラフであり、第3図は半導体レーザがロックされ
ない時の第2高調波のスペクトルのグラフであり、第4
図及び第5図は従来例のブロック図である。
l・・・LD
5・・・KNbOs結晶
8 瓢@ 9
ぺ
Q第ケ図FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph of the second harmonic spectrum when the semiconductor laser is locked, and FIG. 3 is a graph of the second harmonic spectrum when the semiconductor laser is not locked. This is a graph of the spectrum of the second harmonic, and the fourth harmonic.
5 and 5 are block diagrams of a conventional example. l...LD 5...KNbOs crystal 8 Gourd @ 9 Pe
Figure Q
Claims (2)
調波へ変換する非線形光学材料とを有する第2高調波発
生装置であって、該非線形光学材料は基本波がその内部
でリング状に共振するよう入射面が基本波の光軸に対し
て傾斜されており、前記半導体レーザの発振周波数安定
化のための戻り光を、該非線形光学材料から入射基本波
と同一の光軸でもって半導体レーザへ帰還させることを
特徴とする第2高調波発生装置。(1) A second harmonic generation device having a semiconductor laser for generating a fundamental wave and a nonlinear optical material that converts the fundamental wave into a second harmonic, the nonlinear optical material having a fundamental wave inside the ring. The plane of incidence is tilted with respect to the optical axis of the fundamental wave so as to resonate in a shape, and the return light for stabilizing the oscillation frequency of the semiconductor laser is transmitted from the nonlinear optical material along the same optical axis as the incident fundamental wave. A second harmonic generation device characterized in that the second harmonic wave is fed back to a semiconductor laser.
の検出光源として用いた光記録媒体のピックアップ。(2) A pickup for an optical recording medium using the second harmonic generator according to claim 1 as a light source for detecting recorded information.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30708090A JPH04179934A (en) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | Second harmonics generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30708090A JPH04179934A (en) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | Second harmonics generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04179934A true JPH04179934A (en) | 1992-06-26 |
Family
ID=17964797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30708090A Pending JPH04179934A (en) | 1990-11-15 | 1990-11-15 | Second harmonics generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04179934A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04337714A (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light wavelength conversion device in bulk type resonator structure |
-
1990
- 1990-11-15 JP JP30708090A patent/JPH04179934A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04337714A (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light wavelength conversion device in bulk type resonator structure |
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