JPH04342182A - レーザ装置 - 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、発振レーザ光ないしは
それを第２高調波等に波長変換したレーザ光を材料加工
や医療等の目的のために小径の光ファイバを介して高エ
ネルギ密度で取り出すようにしたレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスないし固体レーザ装置は計測，医療
，材料加工，化学工業等の広い分野で利用されているが
、これらの用途ではレーザ装置で発生させたレーザ光を
対象に導くために光ファイバが利用されることが多い。 例えば、ＹＡＧレーザを用いる材料加工分野ではレーザ
光を被加工物に導くために光ファイバが広く利用され、
また医療分野でもレーザ光を光ファイバを介して患部に
導いて治療を施す場合が多い。周知のように、光ファイ
バの利点は狭い場所や入り組んだ場所にも自由にレーザ
光を送り込める点にあり、かつミラーやレンズ等の光学
部品を組み合わせた導光路に比べてずっと安価に付く点
に大きな魅力がある。

【０００３】このように光ファイバを介してレーザ光を
導く多くの応用分野では高エネルギ密度のレーザ光が必
要であるが、光ファイバから出たレーザ光をレンズ等に
より材料加工や医療の対象に集光する際に光ファイバの
出射端の径が小さいほど集光ビーム径が小さくなってエ
ネルギ密度を高くなるので光ファイバにはできるだけ小
径のものを用いることが要求される。

【０００４】かかる小径の光ファイバによりレーザ光を
導くには、レーザ装置で発生させたレーザ光をまず光フ
ァイバの端部に高密度で注入する必要があるが、レーザ
装置から出力されるレーザビームの径はもちろん光ファ
イバの径よりずっと大きい。このため、従来からレーザ
装置から出力されるほぼ平行なレーザビームをレンズ等
の光学的手段により受けてそのビーム径を光ファイバの
径以下に絞って、その焦点位置に置いた光ファイバの端
部にレーザ光を高エネルギ密度に集光して注入するのが
常である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、最近のレー
ザ応用分野では光ファイバを通して伝送するレーザ光の
エネルギ密度を高めることが要求されるようになり、こ
れに応じて光ファイバの径を細めて行くと、レーザビー
ムをそれに合わせて小さなスポットに集光しかつ光ファ
イバの端部に位置合わせするのが困難になって来た。

【０００６】すなわち、レーザビームはほぼ平行ではあ
るが必ず若干の拡がり角θがあり、これを集光できるス
ポットの最小径は一般に次式で与えられる。 ｄ＝ｆ・θ ただしｆは集光レンズの焦点距離である。これからわか
るように、スポット径ｄを小さくするにはθとｆを小さ
くすればよいことになるが、通常のレーザ装置のマルチ
モード発振では拡がり角θは５ｍｒａｄ程度が限界であ
り、焦点距離ｆの方もあまり小さくし過ぎるとレンズの
球面収差が増えるのでスポット径が逆に大きくなってし
まう。いま仮に、この集光レンズの焦点距離ｆを　１０
０ｍｍ，　レーザビームの拡がり角θを５ｍｒａｄとす
ると、集光スポットの径ｄは　５００μｍとなって、上
述のような高エネルギ密度伝送用に要求される光ファイ
バの径よりもかなり大きくなってしまう。

【０００７】この解決のためには、レーザ装置をシング
ルモード発振させてレーザビームの拡がり角θを小さく
したり、組み合わせレンズを用いて集光レンズの焦点距
離ｆを短縮することは可能であるが、レーザ装置や集光
レンズが高級になって非常に高価につくだけでなく、微
小スポットを光ファイバの端部に位置合わせする作業が
困難であり、かつこの調整が微妙なので使用中に振動や
衝撃を受けると狂いが発生しやすくなる実用上の問題も
出て来る。

【０００８】かかる問題点を解決するため、本発明はレ
ーザ光ないしその波長変換光を微小スポットに集光でき
るよう小径の光ファイバを介して高エネルギ密度で取り
出すに適するレーザ装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】レーザ装置から光ファイ
バを介してその発振レーザ光を取り出す本願の第１の発
明では、レーザ共振系と、この共振系内のレーザ光の往
復光路内に挿入された非線形媒質からなる位相共役光発
生素子と、この素子の近傍に一端が位置する光ファイバ
とを設け、位相共役光発生素子を通りレーザ共振系内を
往復するレーザ光をポンピング光とし，光ファイバの一
端から素子に入射するレーザ光をガイド光としてその位
相共役光を発生させ、この位相共役光としてのレーザ光
を素子を位相共役ミラーとしてこれと光ファイバの他端
との間を往復させてこの他端からその一部を取り出すこ
とによって上述の目的が達成される。

【００１０】なお、上述の位相共役光発生素子用の非線
形媒質としては光屈折性効果ないしボッケルス効果等の
電気光学効果を呈する例えばチタン酸バリウム結晶を用
いるのがよく、この場合にはレーザ共振系を１０００ｎ
ｍ程度の波長のレーザ光を発振する例えばアルゴンガス
のレーザ媒質を用いるレーザ発振系とするのがよい。ま
た、位相共役光発生素子と光ファイバの一端との間にレ
ンズ等の光学系を介在させて一方からのレーザ光を他方
に集光するようにするのがよい。

【００１１】さらに、レーザ装置から光ファイバを介し
てその発振レーザ光の波長変換光を取り出す本願の第２
の発明によれば、レーザ媒質を含む第１の共振系と、第
１の共振系内に挿入されその発振レーザ光を波長変換す
る非線形光学結晶と、第１の共振系とその非線形光学結
晶を含む部分を共有する波長変換光用の第２の共振系と
、この第２の共振系の第１の共振系との非共有部内の波
長変換光の往復光路内に挿入された非線形媒質からなる
位相共役光発生素子と、この素子の近傍に一端が位置す
る光ファイバとを設け、位相共役光発生素子を通って第
２の共振系内を往復する波長変換光をポンピング光とし
，光ファイバの一端からこの素子に入射する波長変換光
をガイド光としてその位相共役光を発生させ、この位相
共役光である波長変換光を素子を位相共役ミラーとして
光ファイバの他端との間を往復させてこの他端からその
一部を取り出すことにより前述の目的が達成される。

【００１２】なお、この第２の発明では波長変換光を第
１の共振系内の発振レーザ光の第２高調波光とするのが
とくに有利であり、かかる波長変換用の非線形光学結晶
には例えば燐酸チタン酸カリウム結晶を用いるのがよい
。位相共役光発生素子として前述のチタン酸バリウム結
晶を用いる場合は、第１の共振系を　５００ｎｍ程度の
波長のレーザ光を発するＹＡＧ等の固体レーザ媒質を用
いるレーザ発振系とするのが適当である。また、この第
２の発明の場合も位相共役光発生素子と光ファイバの一
端との間にレンズ等の光学系を介在させて一方からの波
長変換光を他方に集光するようにするのがよい。

【００１３】さらに、第２の発明では位相共役光発生素
子と第２の共振系の第１の共振系との非共有部分側の反
射ミラーとの間にシャッタを挿入し、最初はこのシャッ
タを開いた状態で反射ミラーの位置を微調整して第２の
共振系を波長変換光に対して共振させた後にシャッタを
閉状態にして、位相共役光発生素子を位相共役ミラーと
してこれと光ファイバの他端との間に波長変換光を往復
させるようにするのがこの第２の発明の実施上有利であ
る。

【００１４】

【作用】以下、理解を容易にするため、まず図２を参照
して本願の第１と第２の発明に用いる位相共役光発生素
子による位相共役光の発生原理の概要を説明する。この
位相共役光に関する比較的平易な解説としては、ファイ
ンバーグ，　光屈折性効果とは何か；　パリティ誌，　
Ｖｏｌ．４，　Ｎｏ．７，１９８９年７月号や、ペッパ
ー，　光位相共役の応用；　サイエンス誌，　１９８６
年３月号を参照されたい。本願発明では縮退４波混合に
よる位相共役波の発生を利用するので、図２には例えば
チタン酸バリウム結晶である位相共役光発生素子２０と
これを通る４個のレーザ光Ｌ１〜Ｌ４が簡略に示されて
いる。レーザ光Ｌ１とＬ２は互いに反対方向に進行する
ものでふつうポンピング光と呼ばれ、これらと異なる方
向から位相共役光発生素子２０に入射するレーザ光Ｌ３
はふつうプローブ光と呼ばれるが、位相共役光Ｌ４の発
生を誘導ないしは案内する役目を果たすのでここではガ
イド光と呼ぶこととする。

【００１５】チタン酸バリウム結晶のような３次の非線
形光学定数が大きい非線形媒体に光を照射すると、光電
場によって内部に誘起される空間電荷によりその結晶格
子が若干歪んで光の波長に相当する周期的な屈折率分布
が発生し、これが光に対して一種の回折格子として働い
てそれを散乱させるいわゆる光屈折性効果が生じる。い
ま図２のように位相共役光発生素子２０にポンピング光
Ｌ１，　Ｌ２およびガイド光Ｌ３が入射した場合を考え
、それらによる電場ベクトルをそれぞれ　Ｅ１，Ｅ２お
よびＥ３とすると、 Ｅ１＝Ａ１（ｒ）ｅｘｐ［ｉ（ｋ１ｒ　−ω１ｔ）　］
＋　ｃ．ｃ．Ｅ２＝Ａ２（ｒ）ｅｘｐ［ｉ（ｋ２ｒ−ω
２ｔ）　］＋　ｃ．ｃ．Ｅ３＝Ａ３（ｒ）ｅｘｐ［ｉ（
ｋ３ｒ−ω３ｔ）　］＋　ｃ．ｃ．で表される。ここで
、　Ａ１（ｒ），Ａ２（ｒ），Ａ３（ｒ）は光の複素振
幅、ｒは位置ベクトル、ｉは虚数符号、ｋ１，ｋ２，ｋ
３は光の波数ベクトル、ω１，ω２，ω３　は光の角周
波数、ｔは時間、ｃ．ｃ．は各右辺の複素共役項である
。

【００１６】縮退４波混合による位相共役波の発生では
、図２に示すよう２個の互いに反対方向に進行するポン
ピング光　Ｌ１，Ｌ２および１個のガイド光Ｌ３を入力
光として位相共役光Ｌ４を出力光として取り出し、この
際ガイド光Ｌ３は位相共役光Ｌ４を誘導する役目を，　
ポンピング光　Ｌ１，Ｌ２はこの誘導を励起する役目を
それぞれ果たす。この様子を知るためまず３個の光　Ｌ
１，Ｌ２およびＬ３の相互作用を考えると、これを表す
上式の３個の電場ベクトルの積Ｅ１Ｅ２Ｅ３中の位相共
役光発生素子２０による前記３次の非線形光学定数に対
応する３次の非線形分極　Ｐｎ　は位置ベクトルｒと時
間ｔの関数として次式で表される。 　　　　　　　　Ｐｎ（ｒ，ｔ）　∝Ａ１（ｒ）Ａ２（
ｒ）Ａ３＊　（ｒ）　　　　　　　　　　　・　ｅｘｐ
［ｉ｛　（ｋ１＋ｋ２＋ｋ３）ｒ−　（ω１　＋ω２　
−ω３）ｔ　｝］＋　ｃ．ｃ．　ただし、Ａ１，Ａ２，
Ａ３＊　はすべてスカラ量でＡ３＊　はベクトルＡ３の
複素共役項である。この式中で、本発明の場合はω１＝
ω２＝ω３＝ωであり、また図２からわかるようにｋ１
＋ｋ２＝０であるから、次式が得られる。 Ｐｎ（ｒ，ｔ）　∝Ａ３＊　（ｒ）ｅｘｐ［ｉ（ｋ３ｒ
＋ωｔ）］＋　ｃ．ｃ．

【００１７】位相共役光Ｌ４は
上式の分極波から発生され、その電場ベクトルＥ４は次
式で与えられる。 Ｅ４∝Ａ３＊　（ｒ）ｅｘｐ［ｉ（ｋ３ｒ＋ωｔ）］＋
　ｃ．ｃ．いま、これを前出のガイド光Ｌ３の電場ベク
トルＥ３を表す式、 Ｅ３＝Ａ３（ｒ）ｅｘｐ［ｉ（ｋ３ｒ−ωｔ）］＋　ｃ
．ｃ．と比較すると、時間ｔを−ｔで置き換えたものに
相当する。つまり位相共役光Ｌ４の電場ベクトルＥ４は
ガイド光Ｌ３の電場ベクトルＥ３の時間反転，　すなわ
ちＥ４はＥ３が辿って来た道筋を正確に逆向きに進む光
電場であって、この意味でこの電場Ｅ４をもつ光Ｌ４を
電場Ｅ３をもつガイド光Ｌ３の位相共役光と呼んでいる
。

【００１８】また、上からわかるように位相共役光発生
素子２０はガイド光Ｌ３を位相共役光Ｌ４として反射す
るミラーの機能をもっていることになり、これを位相共
役ミラーと呼んでいる。この位相共役ミラーは通常のミ
ラーとは異なる特異な挙動を示す。すなわち、例えば発
散しつつ進行する光が通常の平面のミラーで反射される
と、反射光はもちろん同様に発散し続けるが、位相共役
ミラーの場合は位相共役光Ｌ４は上述のようにガイド光
Ｌ３が辿って来た道筋を正確に逆向きに進むから、反射
光が入射光と反対方向に収斂しつつ進むことになる。

【００１９】また、縮退４波混合による位相共役光Ｌ４
の発生用の位相共役ミラーがふつうのミラーと異なるも
う一つの点はその反射率を１以上にできることであって
、条件によってはこれを１０００倍程度にまで上げて、
入射光つまりガイド光Ｌ３を増幅することができる。こ
れは、前述の非線形分極　Ｐｎ　の振幅がＡ１Ａ２Ａ３
＊　に比例，　つまりポンピング光Ｌ１とＬ２の光電場
の振幅の積Ａ１Ａ２に比例するためであり、エネルギ的
にはポンピング光Ｌ１やＬ２のエネルギが位相共役光Ｌ
４に移行するからである。

【００２０】さらに、位相共役ミラーは入射光の一部を
分割してポンピング光に使いながら動作させることも可
能で、このように入射光をポンピング光として利用する
ものを自己ポンプ位相共役ミラーと呼んでいる。

【００２１】本願発明は、光屈折性効果をもつ非線形媒
質の上述のような位相共役光の発生機能とその位相共役
ミラーとしての性質を利用するもので、この非線形媒質
からなる位相共役光発生素子を第１の発明では発振レー
ザ光用のレーザ共振系内に，第２の発明では波長変換光
用の第２の共振系内にそれぞれ挿入して、共振系内に往
復する発振レーザ光ないしは波長変換光をポンピング光
として与え、この素子の近傍に光ファイバの一端を位置
させる。

【００２２】これにより、ポンピング光は素子がもつ光
屈折性効果により前述のように散乱されて、この散乱光
の一部が光ファイバにその一端から入って他端で反射さ
れた後に再び素子にガイド光として入射する。これを受
ける素子は前述のような位相共役ミラーとして動作し、
ガイド光を増幅した位相共役光を発生して入射経路を逆
に正確に辿った経路で光ファイバの一端に送り返すので
、以降はかかる過程が繰り返される。このようにして、
位相共役光発生素子に与えられたポンピング光は位相共
役光として光ファイバの方にその一端からあたかも吸い
込まれるように導かれ、位相共役ミラーとしての素子と
光ファイバの他端の間には位相共役光とその反射光であ
るガイド光が往復するので、これらレーザ光の一部を光
ファイバの他端から取り出せばよいことになる。

【００２３】これからわかるように、本願発明では位相
共役光発生素子から光ファイバの方に導かれる位相共役
光がガイド光の入射経路を逆方向に正確に辿ってその一
端に送り返されるので、光ファイバが非常に細くてもガ
イド光を増幅した位相共役光のすべてをむだなく高エネ
ルギ密度で注入することができる。また、位相共役光が
素子がもつ位相共役ミラーとしての特質により前述のよ
うに光ファイバの方にいわば自動的に導かれるので、本
願発明では光ファイバの一端を単に位相共役光発生素子
の近傍に位置させて、それから出射するガイド光が素子
に入射するよう素子の方にほぼ向けるだけで充分であり
、従来のようにレーザビームをレンズ等で集光したスポ
ットを細い光ファイバの端部に対して精密に位置合わせ
する必要をなくすことができる。

【００２４】

【実施例】以下、図を参照しながら本願の発明の実施例
を説明する。図１は光ファイバを介して発振レーザ光を
取り出す第１の発明によるレーザ装置の実施例を，図３
はその波長変換光を取り出す第２の発明によるレーザ装
置の実施例をそれぞれ示すものである。なお、両実施例
では位相共役光発生素子としてチタン酸バリウムを用い
るものとするが、もちろんこのほかにもリチウムナイオ
ベート等の光屈折性効果の高い非線形媒質を適宜利用す
ることができる。

【００２５】図１のレーザ共振系１０はガスレーザ系で
あって、励起用の放電電極１ａを備えるアルゴンレーザ
管１とこれを両側から挟む１対のミラー２と３からなり
、　４８８ｎｍの波長のレーザ光Ｌを発振する。なお、
通常のレーザ装置ではレーザ光Ｌの取り出し側に部分反
射ミラーが用いられるが、図１のミラー２と３はいずれ
も全反射ミラーとされる。位相共役光発生素子２０には
前述のチタン酸バリウムの数ｍｍ程度の大きさの単結晶
を用い、これをレーザ共振系１０に挿入して内部にレー
ザ光Ｌをポンピング光として往復通過させる。

【００２６】光ファイバ３０は上述のレーザ共振系１０
からレーザ光Ｌを高エネルギ密度で取り出すための小径
のもので、その一端３１が図の例では結合レンズ系３３
を介して位相共役光発生素子２０の近傍に置かれ、その
他端３２から出力レーザ光Ｌｏがコリメートレンズ３４
を介して取り出される。なお、結合レンズ系３３は位相
共役光発生素子２０から発生する位相共役光を出力レー
ザ光Ｌｏとして取り出す上では不要であるが、光ファイ
バ３０の一端から出射するガイド光に若干の拡がり角が
あるので、これを位相共役光発生素子２０内に効率よく
注入するためのものである。 光ファイバ３０のレーザ光Ｌの取り込み側の一端３１に
はその波長に対し無反射性のコーティングを施すのがよ
く、出力側の他端３２にはコーティングを全く施さない
か，　必要に応じ部分反射コーティングを適宜施すこと
でよい。 コリメートレンズ３４は他端３２から取り出される若干
の拡がり角をもつ出力レーザ光Ｌｏを平行光束にして、
レンズ等の手段により小さなスポットに集光しやすくす
るためのものである。

【００２７】以上のように構成された図１の実施例では
、レーザ管１を含むレーザ共振系１０をレーザ発振させ
た当初はレーザ光Ｌが位相共役光発生素子２０の光屈折
性効果によって散乱されるだけであるが、この散乱光の
一部が光ファイバ３０にその一端３１から入り、かつ他
端３２で反射されて位相共役光発生素子２０に帰って来
ると、その位相共役ミラーとしての作用によりこの帰来
した入射光をガイド光としてこれを増幅した位相共役光
が発生して光ファイバ３０に注入されるので、この過程
の繰り返しにより短時間内に光ファイバ３０内を往復す
る光が急速に成長する。

【００２８】この際、光ファイバ３０に注入される位相
共役光は作用の項で述べたように位相共役光発生素子２
０によってレーザ共振系１０内のレーザ光Ｌをポンピン
グ光としてそのエネルギを同じ波長の光に変換したもの
にほかならないから、レーザ光Ｌがレーザ共振系１０か
ら位相共役光発生素子２０を媒介として光ファイバ３０
に導かれることになる。さらに、この位相共役光は位相
共役光発生素子２０の位相共役ミラーとしての機能によ
り、光ファイバ３０の一端からこの例では結合レンズ３
３を介してそれに入射するガイド光が辿って来た経路を
逆方向に忠実に辿るように発生するから、この位相共役
光として導かれるレーザ光Ｌはすべて途中で漏れること
なく非常に効率よく光ファイバ３０に注入される。

【００２９】このようにして、光ファイバ３０内には位
相共役ミラーとしての位相共役光発生素子２０とその他
端３２の間にガイド光および位相共役光としてのレーザ
光Ｌが往復するから、その一部を他端３２から取り出す
ことによりレーザ共振系１０で発振したレーザ光Ｌを細
い光ファイバ３０を介して高エネルギ密度でかつ従来よ
りもずっと効率よく取り出すことができる。

【００３０】図３に示す第２の発明の実施例では、第１
の共振系１１で発振させたレーザ光Ｌを非線形光学結晶
４０によりその第２高調波である波長変換光Ｌｓに変換
して第２の共振系１２内で共振させ、それに挿入した位
相共役光発生素子２０から波長変換光Ｌｓを光ファイバ
３０を介して出力レーザ光Ｌｏとして取り出す。

【００３１】第１の共振系１１内の発振用レーザ媒質に
はこの実施例では固体のＹＡＧロッドを用い、キセノン
放電灯等の励起光源４ａにより光励起してレーザ光Ｌを
１０６４ｎｍの波長で発振させて、全反射ミラー２およ
び３の相互間をこの波長に共振させる。また、この第１
の共振系１１には偏向ミラー５を挿入してその全反射ミ
ラー３側の光路を例えば図のように直角方向に曲げ、こ
の光路部に波長変換用の非線形光学結晶４０を挿入する
。この非線形光学結晶４０には例えば燐酸チタン酸カリ
ウム結晶を用い、発振レーザ光Ｌをその第２高調波光で
ある　５３２ｎｍの波長の波長変換光Ｌｓに変換して偏
向ミラー５を通してその下方に取り出す。このため、偏
向ミラー５に対しては１０６４ｎｍの波長には高反射性
で　５３２ｎｍの波長には無反射性の波長選択性コーテ
ィングが施される。

【００３２】第２の共振系１２はこの波長変換光Ｌｓ用
であって、第１の共振系１１の非線形光学結晶４０を含
む光路部分を共有するように構成され、上述の偏向ミラ
ー５を通して取り出された波長変換光Ｌｓを全反射ミラ
ー６により受けて、その位置の微調整により第１の共振
系１１と共用の全反射ミラー３とこの全反射ミラー６と
の間が波長変換光Ｌｓに対して共振される。前実施例と
同じ位相共役光発生素子２０はこの第２の共振系１２の
第１の共振系１１との非共有部分内の波長変換光Ｌｓの
往復光路に挿入され、かつこの図３の実施例ではこの位
相共役光発生素子２０と全反射ミラー６との間にシャッ
タ７が挿入される。位相共役光発生素子２０の近傍に光
ファイバ３０の一端３１を結合レンズ３３を介して位置
させる点は前実施例と同じである。

【００３３】以上のように構成された図３の実施例では
、最初はシャッタ７を開いた状態で全反射ミラー６を正
確に微調整して第２の共振系１２を波長変換光Ｌｓに対
し非線形光学結晶４０による波長変換に最適なモードが
得られるように共振させる。第２の共振系１２内の位相
共役光発生素子２０は波長変換光Ｌｓをポンピング光と
してこれを図１の場合と同様に光ファイバ３０の方に導
いてその一端３１に注入するので、その他端３２からこ
の実施例では　５３２ｎｍの波長の波長変換光Ｌｓが出
力レーザ光Ｌｏとして取り出されるようになる。

【００３４】このように位相共役光発生素子２０を介し
て波長変換光Ｌｓが光ファイバ３０の方に定常的に導か
れるようになった後にシャッタ７が閉じると、第２の共
振系１２内でそれまでは全反射ミラー６により反射され
ていた波長変換光Ｌｓが位相共役光発生素子２０を位相
共役ミラーとして反射されて、もう一方の全反射ミラー
３との間でそれまでと同じ状態，　すなわち非線形光学
結晶４０による波長変換に最適なモードで共振するよう
になる。前述の全反射ミラー６の微調整による共振状態
ではその機械的位置の僅かな狂いによりこの最適モード
が崩れやすいが、位相共役ミラーによる共振状態ではこ
のモードが非常に安定に維持されるので、レーザ光Ｌか
ら波長変換光Ｌｓへの波長変換効率を高く保つことがで
きる。

【００３５】なお、シャッタ７を閉じた後のこの状態で
は、位相共役ミラーと光ファイバ３０の他端の間が位相
共役光に対して共振状態になり、このいわば第３の共振
系内の位相共役光と第２の共振系内の波長変換光Ｌｓと
がその一方が他方のポンピング光となって位相共役光発
生素子２０をいわは前述の自己ポンプ位相共役ミラーと
して互いに結合される。このように、第２の発明では位
相共役光発生素子２０を一種の自己ポンプ位相共役ミラ
ーとして利用することにより、非線形光学結晶４０によ
る波長変換に最適なモードが安定化するように第２の共
振系１２内の共振状態を維持することができる。

【００３６】また、この第２の発明でも第２の共振系１
２内の波長変換光Ｌｓを位相共役光発生素子２０を介し
て細い光ファイバ３０に効率よく注入して高エネルギ密
度で取り出すことができるのは第１の発明の場合と全く
同じである。

【００３７】以上説明した実施例に限らず本願発明は種
々の態様で実施することができる。例えば、位相共役光
発生素子２０に光ファイバ３０の一端３１をより近接さ
せれば結合レンズ３３を省略できる。レーザ管１や固体
レーザ媒質４の種類や発振波長，　波長変換用の非線形
光学結晶４０の材料等も位相共役光発生素子２０として
用いる非線形媒質の種類に応じてもちろん適宜に選択す
べきものである。

【００３８】

【発明の効果】以上のとおり、本願の第１の発明ではレ
ーザ共振系内のレーザ光の往復光路，第２の発明ではレ
ーザ媒質を含む第１の共振系に挿入した非線形光学結晶
でその発振レーザ光を波長変換した波長変換光に共振さ
せた第２の共振系内のその往復光路にそれぞれ位相共役
光発生素子を挿入し、かつその近傍に光ファイバの一端
を位置させることにより、位相共役光発生素子の内部を
往復するレーザ光ないし波長変換光をポンピング光とし
て光ファイバの一端から入射するガイド光の位相共役光
を逆方向に発生させ、位相共役光発生素子を位相共役ミ
ラーとしてこれと光ファイバの他端との間に位相共役光
とガイド光とを往復させてその一部を取り出すことによ
って、次の効果を得ることができる。

【００３９】（ａ）　位相共役光発生素子から光ファイ
バの方に導かれる位相共役光がガイド光の入射経路を逆
方向に正確に辿ってその一端に注入されるので、光ファ
イバの径がごく細い場合でもポンピング光のエネルギを
利用してガイド光を増幅して発生させた位相共役光をす
べてむだなく光ファイバに高エネルギ密度で注入してそ
れから取り出すことができる。かかる小径の光ファイバ
を介して伝送されたレーザ光は非常にエネルギ密度の高
い微小スポットに容易に集光できる。

【００４０】（ｂ）　位相共役光発生素子がもつ位相共
役ミラーとしての特質により光ファイバに位相共役光が
自動的に導かれるので、光ファイバはその一端を単に位
相共役光発生素子の近傍に位置させるだけで充分で、従
来のようにレーザビームをレンズ等で集光したスポット
を細い光ファイバの端部に対し精密に位置合わせする必
要をなくし、かつ使用中に位置合わせが狂うおそれをな
くすことができる。

【００４１】（ｃ）　発振レーザ光を波長変換した上で
光ファイバを介して取り出す場合にも、位相共役光発生
素子を自己ポンプ位相共役ミラーとして利用することに
よって、非線形光学結晶による波長変換に最適なモード
が安定化するように波長変換光用共振系内の共振状態を
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の第１の発明によるレーザ装置の実施例を
示す構成図である。

【図２】本願の発明において位相共役光を発生させる原
理を説明するための位相共役光発生素子および関連する
レーザ光の模式図である。

【図３】本願の第２の発明によるレーザ装置の実施例を
示す構成図である。

【符号の説明】 １　　　　　　ガスレーザ管 ４　　　　　　固体レーザ媒質 １０　　　　　　レーザ共振系 １１　　　　　　発振レーザ光に対する第１の共振系１
２　　　　　　波長変換光に対する第２の共振系２０　
　　　　　位相共役光発生素子 ３０　　　　　　光ファイバ ３１　　　　　　光ファイバの一端 ３２　　　　　　光ファイバの他端 ４０　　　　　　波長変換用の非線形光学結晶Ｌ　　　
　　　レーザ光ないしは発振レーザ光Ｌｏ　　　　　　
光ファイバを介して取り出される出力レーザ光Ｌｓ　　
　　　　波長変換光ないしは第２高調波光Ｌ１　　　　
　　ポンピング光 Ｌ２　　　　　　ポンピング光 Ｌ３　　　　　　ガイド光ないしはプローブ光Ｌ４　　
　　　　位相共役光

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を光ファイバを介して取り出すレ
   ーザ装置であって、レーザ共振系と、この共振系内のレ
   ーザ光の往復光路内に挿入された非線形媒質からなる位
   相共役光発生素子と、この素子の近傍に一端が位置する
   光ファイバとを備えてなり、位相共役光発生素子を通っ
   てレーザ共振系内を往復するレーザ光をポンピング光と
   し，光ファイバの一端から素子に入射するレーザ光をガ
   イド光としてその位相共役光を発生させ、かつこの位相
   共役光としてのレーザ光を素子を位相共役ミラーとして
   光ファイバの他端との間を往復させてこの他端からその
   一部を取り出すようにしたことを特徴とするレーザ装置
   。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、レーザ共
   振系がガスのレーザ媒質を用いるレーザ発振系であるこ
   とを特徴とするレーザ装置。
3. 【請求項３】波長変換されたレーザ光を光ファイバを介
   して取り出すレーザ装置であって、レーザ媒質を含む第
   １の共振系と、この共振系内に挿入されその発振レーザ
   光を波長変換する非線形光学結晶と、第１の共振系の非
   線形光学結晶を含む部分を共有する波長変換光に対する
   第２の共振系と、この第２の共振系の第１の共振系との
   非共有部内の波長変換光の往復光路内に挿入された非線
   形媒質からなる位相共役光発生素子と、この素子の近傍
   に一端が位置する光ファイバとを備えてなり、位相共役
   光発生素子を通って第２の共振系内を往復する波長変換
   光をポンピング光とし，光ファイバの一端からこの素子
   に入射する波長変換光をガイド光としてその位相共役光
   を発生させ、かつこの位相共役光である波長変換光を素
   子を位相共役ミラーとして光ファイバの他端との間を往
   復させてこの他端からその一部を取り出すようにしたこ
   とを特徴とするレーザ装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の装置において、第１の共
   振系が固体のレーザ媒質を用いるレーザ発振系であるこ
   とを特徴とするレーザ装置。
5. 【請求項５】請求項３に記載の装置において、波長変換
   光が第１の共振系内の発振レーザ光の第２高調波光であ
   ることを特徴とするレーザ装置。