JPH04366820A - 高調波発生装置 - 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、レーザ光源から発せら
れる基本波をモノリシック共振器内で高調波に変換する
高調波発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体レーザ等から出射される基
本波を非線形光学材料に通して波長変換された第２高調
波や第３高調波を得る装置が種々提案されている。これ
らの装置では、複数の反射面で構成される共振器内に非
線形光学材料を配置し、基本波を共振器内に閉じ込めて
増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように
している。そして、共振器としては、非線形光学材料の
端面に反射膜を設けて、その内部で共振させるモノリシ
ック型共振器と、複数のミラーを配置して共振器を構成
し、この共振器内に非線形光学材料を配置した外部共振
器とが知られている。最近では、装置の小型化及び高調
波への変換効率の向上を図るために、外部共振器型のも
のから、非線形光学材料の内部において基本波を共振さ
せるモノリシック型のものへとその主流が移行しつつあ
る。

【０００３】図２には、このようなモノリシック型の共
振器を用いた第２高調波発生装置の一例が示されている
。

【０００４】この第２高調波発生装置１は、半導体レー
ザ（以下ＬＤとする）２、コリメートレンズ３、モード
マッチングレンズ４及びＫＮｂＯ３　結晶等からなる非
線形光学材料５によって構成されている。ＬＤ２は、例
えば波長８６０ｎｍの基本波９を出射する。非線形光学
材料５の図中左右の２面は、曲面状（通常は球面状）に
研磨加工されている。そして、図中左側の面は基本波９
の入射面をなし、この面に基本波９に対して一部透過、
第２高調波１０に対して反射の曲面ミラー６が形成され
ている。また、図中右側の面は、第２高調波１０の出射
面をなし、この面に基本波９に対して反射、第２高調波
１０に対して透過の曲面ミラー７が形成されている。更
に、非線形光学材料５の図中下面は、基本波９及び第２
高調波１０のいずれも反射する平面ミラー８をなしてい
る。なお、非線形光学材料５の図中下方には温度制御を
行なうペルチェ素子１１が設けられている。

【０００５】ＬＤ２から出射する波長８６０ｎｍの基本
波９は、コリメートレンズ３、モードマッチングレンズ
４を通って、非線形光学材料５の曲面ミラー６から入射
し、曲面ミラー７、平面ミラー８、曲面ミラー６で構成
されるリング共振器内で反射し共振して増幅される。そ
して、基本波９は、非線形光学材料５内を所定の方向に
通過するとき、その一部が波長４３０ｎｍの第２高調波
１０に変換され、曲面ミラー７を透過して出力される。 このようなモノリシック型共振器を用いれば、第２高調
波への変換を効率よく行なうことができるとともに、第
２高調波発生装置の小型化を図ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の高調波発生装置においては、基本波９のモノリシッ
ク型共振器への共振を可能とする入射位置が極めて限定
され、基本波９の入射位置が少しでもずれると曲面ミラ
ー６、７での反射点と反射角が共にずれるため、共振経
路から光路がしだいに大きくずれて共振条件が満たされ
なくなってしまうという問題があった。このため、共振
器のアライメントを高精度に行なう必要があるが、非線
形光学材料５自体や各種光学部品の配置を微調整するこ
とは、機構上非常に困難であった。

【０００７】また、基本波９が非線形光学材料５の曲面
ミラー６に結晶軸ａに対して特定の角度θで入射するの
に対して、波長変換された第２高調波１０は非線形光学
材料５の曲面ミラー７から上記とは反対方向に結晶軸ａ
に対して角度θで屈折して出射される。このため、基本
波９の入射方向と第２高調波１０の出射方向とが大きく
曲げられることになり、第２高調波発生装置を実用化す
る上で各種光学部品の配置を同一方向にとることができ
ず、各種光学部品の組み付けが困難となり、装置の小型
化を図る上でも問題があった。

【０００８】したがって、本発明の目的は、モノリシッ
ク型共振器の基本波入射面に対する基本波の入射位置及
び入射角度を簡単な構造で調節でき、より好ましくは基
本波の入射方向と高調波の出射方向とをほぼ平行にする
ことができるようにした高調波発生装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の高調波発生装置は、非線形光学材料を有する
モノリシック共振器を用いた高調波発生装置において、
基本波発生光源と前記モノリシック共振器との間の前記
基本波の光軸上に、前記光軸に対する傾斜角度及び／又
は前記モノリシック共振器との距離を調整可能にミラー
を配置し、このミラーによって前記基本波の前記モノリ
シック共振器への入射位置を調整するようにしたことを
特徴とする。

【００１０】本発明の好ましい態様においては、前記基
本波の出射方向と前記モノリシック共振器から出射され
る高調波の出射方向とがほぼ平行になるように、前記ミ
ラーの角度及び位置が設定される。

【００１１】

【作用】本発明では、共振器としてモノリシック型のも
のを用い、基本波発生光源とモノリシック共振器との間
の基本波の光軸上にミラーを配置する。このミラーは、
光軸に対する傾斜角度及びモノリシック共振器との間隔
をそれぞれ調節できるようになっているため、このミラ
ーを調節することにより、共振器自体の設置位置や設置
角度を変えることなく、共振器に対する基本波の入射位
置を調節することができる。このため、アライメント調
整を容易にすることができる。

【００１２】本発明の好ましい態様においては、光源か
ら出射される基本波の出射方向と高調波の出射方向とが
ほぼ一致するように、ミラーの位置及び傾斜角度が調節
される。このように、基本波の出射方向と第２高調波の
出射方向とを一致させることにより、実用化に際して各
種光学部品を同一方向に配置して部品の組み付けを容易
にすることができる。また、これらを光源として組み込
まれる各種情報処理装置において、設計・取り付けを容
易にすることができる。

【００１３】

【実施例】図１には、本発明を第２高調波発生装置に適
用した一実施例が示されている。ただし、本発明は、第
２高調波発生装置以外の高調波発生装置、例えば第３高
調波発生装置などにも適用できる。

【００１４】この第２高調波発生装置２１は、レーザ光
源としてのＬＤ２３、コリメートレンズ２５、モードマ
ッチングレンズ２７、調整用ミラー２９、モノリシック
型共振器３１が順次配列されて構成されている。ＬＤ２
３は、この実施例では、波長８６０ｎｍ、単一縦、単一
横モードで、非点収差の少ない基本波を出射するものが
用いられている。なお、光源としてはＬＤによって励起
されたＹＡＧ、ＹＬＦなどの固体レーザ媒質からの出射
光を用いることもできる。コリメートレンズ２５は、Ｌ
Ｄ２３から出射される基本波３３を所定のビームにし、
モードマッチングレンズ２７は、モノリシック型共振器
３１内の共振モードと入射ビームとを整合させる役割を
なす。

【００１５】モノリシック型共振器３１は、この実施例
では、ＫＮｂＯ３結晶からなる非線形光学材料３５を用
いて形成されており、結晶軸ａと平行な方向において位
相整合がとられるようになっている。なお、非線形光学
材料３５としてはＫＮｂＯ３結晶の他に、ＫＴｉＯＰＯ
４　、ＫＨ２　ＰＯ４　、ＬｉＮｂＯ３　等の各種の非
線形光学結晶や、有機非線形光学材料を用いることがで
きる。

【００１６】モノリシック型共振器３１は、非線形光学
材料３５の結晶軸ａ方向に位置する両端面をそれぞれ曲
率半径５ｍｍの球面状に加工し、基本波３３の入射面に
は基本波３３を９３％反射する反射膜を蒸着して球面ミ
ラー３９とし、第２高調波３７の出射面には基本波３３
を９９．９％反射、第２高調波３７を９０％透過する反
射膜を蒸着して球面ミラー４１としている。また、非線
形光学材料３５を結晶軸ａに沿って平面にカットし、こ
の面を基本波３３、第２高調波３７ともに全反射する平
面ミラー４３としてある。なお、モノリシック型共振器
３１の図中下方には位相整合条件に適合するように温度
制御を行なうペルチェ素子４５が設置されている。

【００１７】モードマッチングレンズ２７とモノリシッ
ク型共振器３１との間の基本波３３の光軸上には、基本
波３３及び第２高調波３７を全反射する平面ミラーから
なる調整用ミラー２９がＬＤ２３から出射される基本波
３３の光軸に対して所定角度θ１　＝３．２　°傾斜し
た状態で配置されている。この調整用ミラー２９は、基
本波３３の光軸に対する前記所定角度θ１　を適宜調節
することができるとともに、図１中矢印Ｇ方向にスライ
ド可能とされている。このため、基本波３３の光軸に対
する前記所定角度θ１　及びモノリシック型共振器３１
との間隔を調節することによってモノリシック型共振器
３１に対する基本波３３の入射角度及び入射位置を容易
に調節できるようになっている。なお、この実施例では
、非線形光学材料３５はＬＤ２３から出射される基本波
３３の光軸に対して約６．５　°傾斜した状態で配置さ
れている。

【００１８】この第２高調波発生装置２１を用い、ＬＤ
２３から波長８６０ｎｍの基本波３３を出射する。出射
された基本波３３は、コリメートレンズ２５、モードマ
ッチングレンズ２７によって所定のビームにされて伝搬
し、調整用ミラー２９によって反射されて進行方向を変
え、球面ミラー３９の点Ａからモノリシック型共振器３
１内に入射する。このとき、調整用ミラー２９は、基本
波３３の光軸に対する傾斜角度θ１　を調節でき、また
、図中矢印Ｇ方向にスライドさせてモノリシック型共振
器３１との間隔も調節できるので、共振器３１自体を動
かすことなく、球面ミラー３９に対する基本波３３の入
射角度及び入射位置を容易に調節することができる。こ
のため、共振を可能とさせるためのアライメント調整を
容易にすることができる。

【００１９】調整用ミラー２９によって反射されて球面
ミラー３９の点Ａより共振器３１内に入射した基本波３
３は、非線形光学材料３５中を結晶軸ａに沿って伝搬し
、対向する球面ミラー４１の点Ｂで反射され、平面ミラ
ー４３の点Ｃに向かう。そして、基本波３３は平面ミラ
ー４３の点Ｃで反射されて球面ミラー３９の点Ａに戻り
、点Ａで反射されて再び結晶軸ａに沿って伝搬し、元の
光と重なり合って進行波型の共振がなされる。このよう
に、基本波３３は、モノリシック型共振器３１内におい
て三角形のリング状の共振経路をとって共振し増幅され
る。このようにして増幅された基本波３３は、点Ａ−Ｂ
間を結晶軸ａ方向に伝搬するときその一部が波長４３０
ｎｍの第２高調波３７に変換され、この第２高調波３７
が球面ミラー４１から出射される。

【００２０】この場合、ＬＤ２３から出射された基本波
３３の光軸に対する調整用ミラー２９の傾斜角度及び調
整用ミラー２９とモノリシック型共振器３１との間隔を
、予め計算された値に初期設定しておくことにより、前
記アライメントのために調節する角度及び間隔は極めて
小さくて済むので、ＬＤ２３から出射された基本波３３
の出射方向と第２高調波３７の出射方向とをほぼ平行に
することができる。この実施例の場合は、調整用ミラー
２９の基本波３３に対する角度θ１　を３．２　°とし
、非線形光学材料３５の基本波３３に対する傾斜角を約
６．５　°としたことにより、基本波３３の出射方向と
第２高調波３７の出射方向とがほぼ平行となる。このた
め、各種の光学部品を同一方向に配置して部品の組み付
けを容易にすることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基本波発生光源とモノリシック共振器との間の基本波の
光軸上に配置したミラーによってモノリシック型共振器
の基本波入射面に対する基本波の入射位置を容易に調整
することができる。このため、従来非常に手間のかかっ
た共振条件を満たすためのアライメントを容易に行なう
ことができる。

【００２２】また、ミラーの配置箇所及び傾斜角度を調
節することにより、光源から出射される基本波の出射方
向と、第２高調波の出射方向とをほぼ平行にすることが
できる。このため、各種光学部品を同一方向に配置して
部品の組み付けを容易にすることができる。また、前記
光源を光学的情報処理装置に組み込むにあたり、設計・
取り付けを容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高調波発生装置の一実施例を示す説明
図である。

【図２】従来の第２高調波発生装置を示す説明図である
。

【符号の説明】

２１　　第２高調波発生装置 ２３　　半導体レーザ（ＬＤ） ２５　　コリメートレンズ ２７　　モードマッチングレンズ ２９　　調整用ミラー ３１　　モノリシック型共振器 ３３　　基本波 ３５　　非線形光学材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　非線形光学材料を有するモノリシック
   共振器を用いた高調波発生装置において、基本波発生光
   源と前記モノリシック共振器との間の前記基本波の光軸
   上に、前記光軸に対する傾斜角度及び／又は前記モノリ
   シック共振器との距離を調整可能にミラーを配置し、こ
   のミラーによって前記基本波の前記モノリシック共振器
   への入射位置を調整するようにしたことを特徴とする高
   調波発生装置。
2. 【請求項２】　　前記基本波の光軸と前記モノリシック
   共振器から出射される高調波の光軸とがほぼ平行になる
   ように、前記ミラーの角度及び位置を設定した請求項１
   記載の高調波発生装置。