JPH04257283A - 光パラメトリック発振装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光パラメトリック発振
装置に関し、さらに詳しくは、非線形光学結晶等の光学
媒体を回転させることによって連続的に出力波長を変化
させることができる光パラメトリック発振装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】図１
は、この種の光パラメトリック発振装置の従来例を示し
たものである。

【０００３】図１（ａ）は定在波型の光パラメトリック
発振装置を示す。所定の光源からの励起光λｐ　はミラ
ー２を通過して非線形光学結晶４に入射し、ここで光パ
ラメトリック過程をへてシグナル光λｓ　とアイドラ光
λｉ　とを発生させる。ミラー６を通過した光のうちの
励起光λｐはフィルタ８でカットされ、残りのシグナル
光λｓ　およびアイドラ光λｉ　が出力光として取り出
される。この場合、シグナル光λｓ　およびアイドラ光
λｉ　の波長は、共振器を構成するミラー２、６および
非線形光学結晶４の配置等の状態によって定まる。した
がって、非線形光学結晶４を図面と平行な面内で回転さ
せるならば、出力光λｓ　、λｉ　の波長を連続的に変
化させることができる。しかし、図１（ａ）光パラメト
リック発振装置では、結晶４の回転量に対応じて励起光
と出力光との間に光軸ズレが発生し、そのビームの出射
位置が変動するという問題があった。さらに、共振器が
往復型になっているので、結晶４の端面でのフレネル損
失が大きくなるという問題や、行きと帰りの光が互いに
干渉し、出力光の状態が悪化するという問題があった。

【０００４】図１（ｂ）は２結晶定在波型の光パラメト
リック発振装置を示す。この装置は図１（ａ）の装置の
欠点を改善したものである。図１（ａ）の装置と同一の
部分については同一の符号を付し説明を省略する。この
装置の場合、共振器を構成するミラー２、６間に２個の
非線形光学結晶４ａ、４ｂを配し、これらを互いに反対
方向に同一量だけ回転させている。このため、ビームの
出射位置が変動するという問題は解決されているものの
、他の点においては図１（ａ）の装置と同様の問題が残
っていた。しかも、２個の非線形光学結晶４ａ、４ｂを
使っているため、フレネル損失がさらに増大する構造と
なっていた。

【０００５】図１（ｃ）はモノリシック型の光パラメト
リック発振装置を示す。この装置は図１（ｂ）の装置の
欠点を改善したものである。この装置の場合、光源から
の励起光λｐ　は、第１面１４ａを介して非線形光学結
晶１４に入射し、第２および第３面１４ｂ、１４ｃでそ
れぞれ反射されて、ループ状の光路を一方向に進行する
。 第１面からは、シグナル光λｓ　とアイドラ光λｉ　と
が出射する。この場合、結晶１４を回転させると位相整
合条件が満たされなくなるので、結晶１４自体の温度を
変えて出力光λｓ　、λｉ　の波長をチューニングして
いる。このため、フレネル損失等に関する問題は解消さ
れるが、出力光の波長をほとんど変動させることができ
ず、またその時間応答性も良くなかった。

【０００６】そこで、本発明は、フレネル損失が少なく
、出力光の出射位置が変動せず、かつ、波長の可変範囲
が広い光パラメトリック発振装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明に係る光パラメトリック発振装置は、（ａ）１
または２対以上の非線形光学媒体と、（ｂ）所定波長の
励起光を発生し、非線形光学媒体を励起する励起光源と
、（ｃ）励起光によって非線形光学媒体から生じた２つ
の発生光（シグナル光およびアイドラ光）のうち少なく
とも一方を、非線形光学媒体を通る閉ループ状の光路内
で共振させる共振手段（例えば、ミラー等）と、（ｄ）
非線形光学媒体の各対を上記の光路に関して反対方向に
同期させて回転し、共振手段から出力する発生光の波長
を変化させる回転手段とを備えることとしている。

【０００８】

【作用】上記の光パラメトリック発振装置は、非線形光
学媒体から生じた上記発生光を閉ループ状の光路内で共
振させている。このため、この発生光は一方向に進行す
る波動となっていて擾乱を受けにくい。また、発生光の
波長を変化させるために、非線形光学媒体の各対を上記
の光路に関して反対方向に同期させて回転しているので
、非線形光学媒体の各対の一方の媒体によって発生した
光路のずれを他方の媒体で補償することができる。した
がって、出力光の出射位置がほとんど変動しない。

【０００９】

【実施例】図２は、第１実施例の光パラメトリック発振
装置の構成を示した図である。

【００１０】レーザ光源２０は、例えばＮｄ−ＹＡＧレ
ーザから構成され、約１０６４ｎｍのレーザー光を発生
する。この励起光は、第２高調波発生装置（ＳＨＧ）２
２で波長５３２ｎｍの励起光λｐ　に変換される。ＳＨ
Ｇ２２を出射した励起光λｐ　はコリメータ２３でビー
ム径をしぼられて、閉ループの光路を形成するリング型
共振器３０内に入射する。このリング型共振器３０は４
枚のミラーＭ１　、Ｍ２　、Ｍ３　、Ｍ４　で構成され
る。ミラーＭ１　は、励起光λｐ　を透過させるが、リ
ング型共振器３０内で発生すべきシグナル光λｓ　、ア
イドラ光λｉ　等の他の光をほとんど透過させない。ミ
ラーＭ２　、Ｍ３　は、励起光λｐ　、シグナル光λｓ
　、アイドラ光λｉ　等に対して全反射ミラーとなって
いる。ミラーＭ４　は、励起光λｐ　に対して高い反射
率を有し、発生すべきシグナル光λｓ　およびアイドラ
光λｉ　に対しては５０〜８０％の透過率を有する。こ
れにより、シグナル光λｓ　およびアイドラ光λｉ　の
みを出力光として取り出すことができる。ミラーＭ１　
、Ｍ２　の間には直方体のＫＴＰ結晶等からなる第１の
非線光学結晶体３１が介在する。この第１の非線光学結
晶体３１は、第１の回転テーブル２４ａ上に載置され、
図面と平行な面内で回転する。ミラーＭ３　、Ｍ４　の
間にも同一形状で同一切出し角のＫＴＰ結晶等からなる
第２の非線光学結晶体３２が介在する。この第２の非線
光学結晶体３２は、第２の回転テーブル２４ｂ上に載置
され、図面と平行な面内で第１の非線光学結晶体３１と
反対の方向に回転する。

【００１１】図３は、図２のリング型共振器３０、非線
光学結晶体３１、３２等の詳細を示した図である。

【００１２】第１および第２の回転テーブル２４ａ、２
４ｂは、その周囲に設けられたベルト２４ｃによって駆
動される。この場合、第１および第２の回転テーブル２
４ａ、２４ｂとして同一のものを使用し、かつ、ベルト
２４ｃを各回転テーブル２４ａ、２４ｂの間で交差させ
ているので、これら回転テーブル２４ａ、２４ｂの回転
量は等く、その回転方向は逆向きになっている。なお、
第２の回転テーブル２４ｂの回転量および方向はモータ
ー２６およびベルト２８によって精密に制御されている
。第１および第２の回転テーブル２４ａ、２４ｂ上に載
置された第１および第２の非線光学結晶体３１、３２は
、これら回転テーブル２４ａ、２４ｂとともに回転する
ので、その回転量が等しく、その回転方向は逆向きにな
っている。したがって、共振光の光軸に対する第１およ
び第２の非線光学結晶体３１、３２のなす角はつねに互
いに等しい。つまり、共振光の光軸に対する第１の非線
光学結晶体３１の結晶軸のなす角θと、共振光の光軸に
対する第２の非線光学結晶体３２の結晶軸のなす角θと
は等しくなっている。しかも、第１および第２の非線光
学結晶体３１、３２として同一直方体の非線形光学結晶
を用いているので、角θが変化しても、ミラーＭ１　と
第１の非線光学結晶体３１との間の共振光の光路と、ミ
ラーＭ４　と第２の非線光学結晶体３２との間の共振光
の光路とは、ともに変化しない。

【００１３】以下に、第１実施例の光パラメトリック発
振装置の動作について簡単に説明する。

【００１４】ミラーＭ１　を通過した励起光はλｐ　は
、第１非線光学結晶体３１を透過した後、ミラーＭ２　
、Ｍ３　で反射されて第２非線光学結晶体３２を透過す
る。この励起光はλｐ　は、さらにミラーＭ４　で反射
された後、ミラーＭ１　を通過してリング型共振器３０
外に出射する。

【００１５】非線光学結晶体３１、３２に入射した励起
光λｐ　により、所定波長のシグナル光λｓ　およびア
イドラ光λｉ　が発生するが、これらの光は角θを位相
整合角としてリング型共振器３０内で発振・増幅される
。このシグナル光λｓ　およびアイドラ光λｉ　の一部
は、ミラーＭ４　を通過してリング型共振器３０外に出
射する。

【００１６】この場合、角θが変化してもミラーＭ４　
と第２の非線光学結晶体３２との間の共振光の光路が変
化しないので、リング型共振器３０外に出射した出力光
λｓ　、λｉ　の出射位置に変化は生じない。また、２
つの非線光学結晶体３１、３２が共に互いに発振・増幅
作用を持つので、出力光の強度を増加させることができ
る。さらに、リング型共振器３０では、共振光が一方向
のみに進行するので、１つの非線光学結晶体あたりのフ
レネル損失が往復型の共振器に比較して半減する。さら
に、リング型共振器としているので、共振・増幅される
シグナル光λｓ　およびアイドラ光λｉ　に擾乱が発生
しにくい。

【００１７】図４は、第２実施例の光パラメトリック発
振装置の構成を示した図である。なお、第２実施例と第
１実施例との相違は主にリング型共振器の部分なので、
同一部分には同一の符号を付し説明を省略する。

【００１８】図示のように、リング型共振器は３枚のミ
ラーＭ１　′、Ｍ２　′、Ｍ３　′を組み合わせた三角
形となっている。そして、ミラーＭ１　′、Ｍ２　′の
間に第１の非線光学結晶体３１が配置され、ミラーＭ２
　′、Ｍ３　′の間に第２の非線光学結晶体３２が配置
される。したがって、ミラーＭ１　′に入射した励起光
λｐ　は、第２の非線光学結晶体３２に入射した後、ミ
ラーＭ３　′、Ｍ２　′で反射されて第１の非線光学結
晶体３１に入射する。この結果、所定波長のシグナル光
λｓ　およびアイドラ光λｉが発生し、この三角形のリ
ング型共振器３０内で発振・増幅される。なお、第１お
よび第２の非線光学結晶体３１、３２の角度は共振光の
光路に対して共に等しくなるように変更してある。

【００１９】以上、本発明を実施例に即して説明してき
たが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

【００２０】例えば、リング型共振器を任意の多角形と
することができる。また、多角形のリング型共振器の一
辺に一対の非線光学結晶体を配してもよい。さらに、多
角形のリング型共振器の各辺に１つの非線光学結晶体を
配し、これら非線光学結晶体の適当な一対を光路補償の
ため互いに回転させてもよい。

【００２１】また、励起光源として各種のレーザ光源等
の使用が可能である。また、リング型共振器内に配置す
る非線光学結晶体として、各種の非線形光学媒体の使用
が可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の光パラメトリック発振装置よれ
ば、発生光をループ状の光路内で共振させているので、
この発生光は一方向に進行する波動となっていて擾乱を
受けにくく、安定した高い出力光を得ることができる。 また、非線形光学媒体の各対の一方の媒体によって発生
した光路のずれを他方の媒体で補償しているので、出力
光の出射位置がほとんど変動せず、出力光の出射位置に
関し波長依存性のない光源を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の光パラメトリック発振装置を示した図で
ある。

【図２】第１実施例の光パラメトリック発振装置を模式
的に示した図である。

【図３】図２の光パラメトリック発振装置の要部を拡大
した図である。

【図４】第２実施例の光パラメトリック発振装置を模式
的に示した図である。

【符号の説明】

２１、２２、２３…励起光源 ２４ａ、２４ｂ、２６…回転手段 ３１、３２…一対の非線形光学媒体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１または２対以上の非線形光学媒体と
   、所定波長の励起光を発生し、前記非線形光学媒体を励
   起する励起光源と、前記励起光によって前記非線形光学
   媒体から生じた２つの発生光のうち少なくとも一方を、
   該非線形光学媒体を通る閉ループ状の光路内で共振させ
   る共振手段と、前記非線形光学媒体の各対を前記光路に
   関して反対方向に同期させて回転し、前記共振手段から
   出力する発生光の波長を変化させる回転手段と、を備え
   る光パラメトリック発振装置。