JPH05142606A - 共振器型波長変換素子 - Google Patents
共振器型波長変換素子Info
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- JPH05142606A JPH05142606A JP3303401A JP30340191A JPH05142606A JP H05142606 A JPH05142606 A JP H05142606A JP 3303401 A JP3303401 A JP 3303401A JP 30340191 A JP30340191 A JP 30340191A JP H05142606 A JPH05142606 A JP H05142606A
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- fundamental wave
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- optical element
- liquid crystal
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
(57)【要約】
【目的】非線形光学素子の温度によって屈折率が変化す
ることによる基本波と高調波との位相条件のずれを解消
する共振器型波長変換素子を提供する。 【構成】一対の共振器ミラー１２ａおよび１２ｂの間に
設けられた非線形素子１１内に入射される基本波３１の
角度を、液晶パネル１３ａおよび１３ｂによって変更
し、非線形光学素子１１内に入射された基本波が、非線
形光学素子１１内にて第２高調波３２に変換される位相
条件となるようにする。
ることによる基本波と高調波との位相条件のずれを解消
する共振器型波長変換素子を提供する。 【構成】一対の共振器ミラー１２ａおよび１２ｂの間に
設けられた非線形素子１１内に入射される基本波３１の
角度を、液晶パネル１３ａおよび１３ｂによって変更
し、非線形光学素子１１内に入射された基本波が、非線
形光学素子１１内にて第２高調波３２に変換される位相
条件となるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入射光（基本波）を、
非線形光学効果によって整数分の１の波長を有する光
（高調波）に変換する波長変換素子に関し、特に、共振
器型構造を有していて、共振器の温度変化に伴う基本波
の位相ずれを容易に補正し得る共振器型波長変換素子に
関する。
非線形光学効果によって整数分の１の波長を有する光
（高調波）に変換する波長変換素子に関し、特に、共振
器型構造を有していて、共振器の温度変化に伴う基本波
の位相ずれを容易に補正し得る共振器型波長変換素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】短波長のレーザーをさらに短い波長にす
るために、非線形光学効果によって波長変換する研究お
よび開発が盛んに行われている。しかも、レーザ光を非
線形光学効果によって短波長化する方法は、実用化への
期待も大きい。最近では、大きな基本波パワーを有する
レーザー光を発振し得るガスレーザーや固体レーザーを
基本波光源として使用することにより、高調波を発生さ
せる研究が盛んになっており、一部については実用化も
されている。しかしながら、このような方法では、大型
なガスレーザーや固体レーザーを基本波光源とするため
に、装置全体が大型化し、運搬することが容易ではな
い。また、高価であるために、工場、実験室等の限られ
た場所で利用されているに過ぎない。
るために、非線形光学効果によって波長変換する研究お
よび開発が盛んに行われている。しかも、レーザ光を非
線形光学効果によって短波長化する方法は、実用化への
期待も大きい。最近では、大きな基本波パワーを有する
レーザー光を発振し得るガスレーザーや固体レーザーを
基本波光源として使用することにより、高調波を発生さ
せる研究が盛んになっており、一部については実用化も
されている。しかしながら、このような方法では、大型
なガスレーザーや固体レーザーを基本波光源とするため
に、装置全体が大型化し、運搬することが容易ではな
い。また、高価であるために、工場、実験室等の限られ
た場所で利用されているに過ぎない。
【０００３】これに対して、近年、基本波光源として半
導体レーザーを利用する波長変換素子の研究および開発
も盛んに行われている。半導体レーザー単体では、650n
m以下の波長のレーザー光を得ることは、半導体材料や
素子製作技術面等から困難であり、しかも、民生用、医
療用等として使用し得るためには、短波長のレーザ光を
高効率で発生させることができ、さらには、波長変換素
子自体が小型軽量および低価格であることが必要である
ために、このような波長変換素子の研究および開発も活
発になっている。
導体レーザーを利用する波長変換素子の研究および開発
も盛んに行われている。半導体レーザー単体では、650n
m以下の波長のレーザー光を得ることは、半導体材料や
素子製作技術面等から困難であり、しかも、民生用、医
療用等として使用し得るためには、短波長のレーザ光を
高効率で発生させることができ、さらには、波長変換素
子自体が小型軽量および低価格であることが必要である
ために、このような波長変換素子の研究および開発も活
発になっている。
【０００４】半導体レーザー素子と同様に、波長変換素
子によって高効率で短波長レーザを発生させることがで
き、さらには、波長変換素子自体を小型軽量化、長寿命
化、および低価格化するためには、基本波光源としての
レーザー光源を小型軽量化、高出力化、低価格化するこ
と等も要求される。しかしながら、基本波光源として使
用される半導体レーザー素子は、すでに、小型軽量化、
低価格化、長寿命化されており、このような半導体レー
ザー素子を使用すれば問題はない。これに対して、波長
変換素子自体の性能を向上させるためには、波長変換素
子に使用される非線形光学材料の性能の向上も不可欠な
要素である。最近では、非線形光学定数が大きく、性能
指数に優れた有機結晶が提案されているが、非線形定数
が大きく、しかも、透過波長領域の広いという２つの性
質を満足させる有機結晶は、開発が進められているもの
の、実用化には至っていない。
子によって高効率で短波長レーザを発生させることがで
き、さらには、波長変換素子自体を小型軽量化、長寿命
化、および低価格化するためには、基本波光源としての
レーザー光源を小型軽量化、高出力化、低価格化するこ
と等も要求される。しかしながら、基本波光源として使
用される半導体レーザー素子は、すでに、小型軽量化、
低価格化、長寿命化されており、このような半導体レー
ザー素子を使用すれば問題はない。これに対して、波長
変換素子自体の性能を向上させるためには、波長変換素
子に使用される非線形光学材料の性能の向上も不可欠な
要素である。最近では、非線形光学定数が大きく、性能
指数に優れた有機結晶が提案されているが、非線形定数
が大きく、しかも、透過波長領域の広いという２つの性
質を満足させる有機結晶は、開発が進められているもの
の、実用化には至っていない。
【０００５】このような現状において、発生する高調波
が高強度となるように高効率で波長変換させる波長変換
素子としては、非線形素子内にて基本波を伝播させるた
めに導波路型、ファイバー型、共振器型等の方式が提案
されている。導波路型は、導波路内を伝播する基本波お
よび高調波の分散が、それぞれの伝播モード毎に導波路
構造に依存して異なることを利用している。ファイバー
型は、ファイバー内に有機材料を充填し、ファイバーの
壁面に垂直な方向に結晶の分極軸が揃うように結晶を成
長させてチェレンコフ放射方式にて高調波を発生させる
ようになっている。共振器型は、非線形光学結晶の複屈
折効果を利用しており、しかも、基本波のパワーを増大
するために、結晶の前後にミラーを構成するか、あるい
は環状に光導波路を構成することにより高調波を高強度
にするようにしている。
が高強度となるように高効率で波長変換させる波長変換
素子としては、非線形素子内にて基本波を伝播させるた
めに導波路型、ファイバー型、共振器型等の方式が提案
されている。導波路型は、導波路内を伝播する基本波お
よび高調波の分散が、それぞれの伝播モード毎に導波路
構造に依存して異なることを利用している。ファイバー
型は、ファイバー内に有機材料を充填し、ファイバーの
壁面に垂直な方向に結晶の分極軸が揃うように結晶を成
長させてチェレンコフ放射方式にて高調波を発生させる
ようになっている。共振器型は、非線形光学結晶の複屈
折効果を利用しており、しかも、基本波のパワーを増大
するために、結晶の前後にミラーを構成するか、あるい
は環状に光導波路を構成することにより高調波を高強度
にするようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
の方式であっても、以下に示す欠点がある。導波路型の
波長変換素子では、理論に基づいた導波路構造を再現性
よく製造することが、非常に困難である。また、ファイ
バー型では、ファイバー内にて分極方向を制御しつつ、
有機素材を結晶成長させることは、分極方向が結晶成長
される有機素材の特性に大きく依存するために、非常に
困難である。さらに、共振器型では、複屈折効果を有す
る結晶しか使用できず、また、複屈折効果が温度に依存
するために、結晶内部の屈折率が温度変化に敏感に反応
し、位相整合条件を安定に保つことが非常に困難であ
る。
の方式であっても、以下に示す欠点がある。導波路型の
波長変換素子では、理論に基づいた導波路構造を再現性
よく製造することが、非常に困難である。また、ファイ
バー型では、ファイバー内にて分極方向を制御しつつ、
有機素材を結晶成長させることは、分極方向が結晶成長
される有機素材の特性に大きく依存するために、非常に
困難である。さらに、共振器型では、複屈折効果を有す
る結晶しか使用できず、また、複屈折効果が温度に依存
するために、結晶内部の屈折率が温度変化に敏感に反応
し、位相整合条件を安定に保つことが非常に困難であ
る。
【０００７】このように、いずれの方式でも、高い変換
効率で高調波を発生することができず、実用化されてい
ない。
効率で高調波を発生することができず、実用化されてい
ない。
【０００８】本発明はこのような現状に基づいてなされ
たものであり、特に、共振器型の波長変換素子におい
て、高強度の高調波を安定して発生できるようにするよ
うにすることを目的とする。特に、本発明は、結晶の複
屈折効果の温度依存性よる結晶内部での基本波と、発生
する高調波との位相のずれを補正して、安定に位相整合
条件を保つことができる共振器型の波長変換素子を提供
することにある。
たものであり、特に、共振器型の波長変換素子におい
て、高強度の高調波を安定して発生できるようにするよ
うにすることを目的とする。特に、本発明は、結晶の複
屈折効果の温度依存性よる結晶内部での基本波と、発生
する高調波との位相のずれを補正して、安定に位相整合
条件を保つことができる共振器型の波長変換素子を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の共振器型の波長
変換素子は、非線形光学素子の内部を伝播する基本波
が、非線形光学効果によって高調波に変換される共振器
型の波長変換素子であって、該非線形光学素子の屈折率
の変化を補償するように、基本波の方向を変化させる液
晶パネルを有しており、そのことにより、上記目的が達
成される。
変換素子は、非線形光学素子の内部を伝播する基本波
が、非線形光学効果によって高調波に変換される共振器
型の波長変換素子であって、該非線形光学素子の屈折率
の変化を補償するように、基本波の方向を変化させる液
晶パネルを有しており、そのことにより、上記目的が達
成される。
【００１０】好ましくは、前記液晶パネルは、該非線形
光学素子内にて位相整合するように、該非線形光学素子
内に入射する際の基本波の入射角度を変化させる。
光学素子内にて位相整合するように、該非線形光学素子
内に入射する際の基本波の入射角度を変化させる。
【００１１】好ましくは、前記液晶パネルは、非線形光
学素子内を伝播して該非線形光学素子から出射される基
本波の位相のずれを補正するように、基本波の方向を変
化させる。
学素子内を伝播して該非線形光学素子から出射される基
本波の位相のずれを補正するように、基本波の方向を変
化させる。
【００１２】
【作用】本発明の共振器型の波長変換素子では、液晶パ
ネルによって、該非線形光学素子内に入射される基本波
の方向、あるいは、該非線形光学素子を伝播した基本波
の方向が変化されることにより、該非線形光学素子の温
度変化による屈折率変化に基づく位相のずれが補償され
る。
ネルによって、該非線形光学素子内に入射される基本波
の方向、あるいは、該非線形光学素子を伝播した基本波
の方向が変化されることにより、該非線形光学素子の温
度変化による屈折率変化に基づく位相のずれが補償され
る。
【００１３】
【実施例】以下に本発明を、第２高調波を発生する共振
器型波長変換素子の実施例について説明する。なお、本
発明は、このような第２高調波を発生する波長変換素子
に限定されるものではなく、第３高調波等を発生する共
振器型波長変換素子についても適用できる。
器型波長変換素子の実施例について説明する。なお、本
発明は、このような第２高調波を発生する波長変換素子
に限定されるものではなく、第３高調波等を発生する共
振器型波長変換素子についても適用できる。
【００１４】本実施例の波長変換素子は、図１に示すよ
うに、基本波レーザを発振するＹＡＧレーザ光源２１か
ら発振されたＹＡＧレーザビームが照射される非線形光
学素子１１を有する。該非線形光学素子１１としては、
ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4）が使用されており、その入射
側および出射側には、液晶パネル１３ａおよび１３ｂが
それぞれ設けられている。該非線形光学素子１１、およ
び各液晶パネル１３ａおよび１３ｂは、一対の共振器ミ
ラー１２ａおよび１２ｂ間に位置されている。非線形光
学素子１１は、波長1.064μmのＹＡＧレーザである基本
波３１に対して、第２高調波３２の位相整合角（φ＝２
３．３゜、ただし、基本波の進行方向に対する結晶軸方
向との角度θ＝９０゜）で切り出されている。
うに、基本波レーザを発振するＹＡＧレーザ光源２１か
ら発振されたＹＡＧレーザビームが照射される非線形光
学素子１１を有する。該非線形光学素子１１としては、
ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4）が使用されており、その入射
側および出射側には、液晶パネル１３ａおよび１３ｂが
それぞれ設けられている。該非線形光学素子１１、およ
び各液晶パネル１３ａおよび１３ｂは、一対の共振器ミ
ラー１２ａおよび１２ｂ間に位置されている。非線形光
学素子１１は、波長1.064μmのＹＡＧレーザである基本
波３１に対して、第２高調波３２の位相整合角（φ＝２
３．３゜、ただし、基本波の進行方向に対する結晶軸方
向との角度θ＝９０゜）で切り出されている。
【００１５】ＹＡＧレーザ光源２１から発振されたＹＡ
Ｇレーザビームの基本波３１（波長1.064μm）は、対物
レンズ２２により収束されて、入射側の共振器ミラー１
２ａおよび入射側の液晶パネル１３ａを通して、非線形
光学素子１１に入射される。非線形光学素子１１内に入
射された基本波３１は、非線形光学素子１１の出射面か
ら出射されて液晶パネル１３ｂを透過した後に、共振器
ミラー１２ｂへと照射される。この出射側の共振器ミラ
ー１２ｂは、非線形素子１１から出射される波長1.064
μmの基本波は反射するとともに、その２分の１の波長
の第２高調波３２を透過するようになっている。出射側
の共振器ミラー１２ｂにより反射された基本波３１は、
出射側の液晶パネル１３ｂを透過して非線形光学素子１
１内に入射され、該非線形光学素子１１内を伝播する。
そして、入射側の液晶パネル１３ａを透過した後に、入
射側の共振器ミラー１２ａによって反射される。基本波
３１は両共振器ミラー１２ａおよび１２ｂ間にて反射さ
れる間に、非線形光学素子１１の非線形光学効果によっ
て第２高調波３２に変換される。波長0.532μmの第２高
調波３２は、出射側の共振器ミラー１２ｂを透過して取
り出される。
Ｇレーザビームの基本波３１（波長1.064μm）は、対物
レンズ２２により収束されて、入射側の共振器ミラー１
２ａおよび入射側の液晶パネル１３ａを通して、非線形
光学素子１１に入射される。非線形光学素子１１内に入
射された基本波３１は、非線形光学素子１１の出射面か
ら出射されて液晶パネル１３ｂを透過した後に、共振器
ミラー１２ｂへと照射される。この出射側の共振器ミラ
ー１２ｂは、非線形素子１１から出射される波長1.064
μmの基本波は反射するとともに、その２分の１の波長
の第２高調波３２を透過するようになっている。出射側
の共振器ミラー１２ｂにより反射された基本波３１は、
出射側の液晶パネル１３ｂを透過して非線形光学素子１
１内に入射され、該非線形光学素子１１内を伝播する。
そして、入射側の液晶パネル１３ａを透過した後に、入
射側の共振器ミラー１２ａによって反射される。基本波
３１は両共振器ミラー１２ａおよび１２ｂ間にて反射さ
れる間に、非線形光学素子１１の非線形光学効果によっ
て第２高調波３２に変換される。波長0.532μmの第２高
調波３２は、出射側の共振器ミラー１２ｂを透過して取
り出される。
【００１６】非線形光学素子１１の入射面１１ａおよび
出射面１１ｂは、図２に示すように、例えば、前述の非
線形光学素子１１の位相整合角に対して、１１．３゜の
角度となるようにそれぞれ傾斜されており、それぞれの
面が研磨されている。そして、入射側の液晶パネル１３
ａは、非線形光学素子１１の入射面に対向する出射面
が、該非線形光学素子１１の入射面に平行になってい
る。また、該液晶パネル１３ａの基本波が入射される入
射面は、基本波３１の光軸に対して直交状態になってお
り、従って、液晶パネル１３ａは、入射面および出射面
によって１１．３゜の角度（図２にｉ1で示す）が形成
された楔形状になっている。出射側の液晶パネル１３ｂ
も、同様に、非線形光学素子１１の出射面に対向する入
射面が、該非線形光学素子１１の出射面に平行になって
おり、また、該液晶パネル１３ｂの出射面は、基本波３
１の光軸に直交した状態になっており、従って、液晶パ
ネル１３ｂは、入射面および出射面によって１１．３゜
の角度が形成された楔形状になっている。入射側の液晶
パネル１３ａは、その出射面と非線形光学素子１１の入
射面とが貼り合わせられており、また、出射側の液晶パ
ネル１３ｂの入射面が、非線形素子１１の出射面と貼り
合わされている。
出射面１１ｂは、図２に示すように、例えば、前述の非
線形光学素子１１の位相整合角に対して、１１．３゜の
角度となるようにそれぞれ傾斜されており、それぞれの
面が研磨されている。そして、入射側の液晶パネル１３
ａは、非線形光学素子１１の入射面に対向する出射面
が、該非線形光学素子１１の入射面に平行になってい
る。また、該液晶パネル１３ａの基本波が入射される入
射面は、基本波３１の光軸に対して直交状態になってお
り、従って、液晶パネル１３ａは、入射面および出射面
によって１１．３゜の角度（図２にｉ1で示す）が形成
された楔形状になっている。出射側の液晶パネル１３ｂ
も、同様に、非線形光学素子１１の出射面に対向する入
射面が、該非線形光学素子１１の出射面に平行になって
おり、また、該液晶パネル１３ｂの出射面は、基本波３
１の光軸に直交した状態になっており、従って、液晶パ
ネル１３ｂは、入射面および出射面によって１１．３゜
の角度が形成された楔形状になっている。入射側の液晶
パネル１３ａは、その出射面と非線形光学素子１１の入
射面とが貼り合わせられており、また、出射側の液晶パ
ネル１３ｂの入射面が、非線形素子１１の出射面と貼り
合わされている。
【００１７】いずれの液晶パネル１３ａおよび１３ｂ
も、室温で安定なネマティック型の液晶層が使用されて
おり、その液晶層には、電圧印加手段１４ａおよび１４
ｂそれぞれにより電圧が印加されるようになっている。
各液晶パネル１３ａおよび１３ｂの液晶層は、印加され
る電圧によって屈折率が変化するようになっており、各
液晶層の屈折率は、電圧が印加されない状態から電圧の
印加によって１．５から１．７まで連続的に変化するよ
うになっている。各液晶パネル１３ａおよび１３ｂは、
例えば、基本波の光軸方向の最大厚さが１mm、その光軸
方向と直交する幅方向寸法が５mmとなっている。
も、室温で安定なネマティック型の液晶層が使用されて
おり、その液晶層には、電圧印加手段１４ａおよび１４
ｂそれぞれにより電圧が印加されるようになっている。
各液晶パネル１３ａおよび１３ｂの液晶層は、印加され
る電圧によって屈折率が変化するようになっており、各
液晶層の屈折率は、電圧が印加されない状態から電圧の
印加によって１．５から１．７まで連続的に変化するよ
うになっている。各液晶パネル１３ａおよび１３ｂは、
例えば、基本波の光軸方向の最大厚さが１mm、その光軸
方向と直交する幅方向寸法が５mmとなっている。
【００１８】このような構成の波長変換素子の動作原理
を図２に基づいて説明する。非線形光学素子１１内にお
ける屈折角（ここでは、基本波３１の非線形光学素子１
１内への入射角度）をｉ2、各液晶パネル１３ａおよび
１３ｂの入射面と出射面とのなす角度をｉ1（＝１１．
３゜）、各液晶パネル１３ａおよび１３ｂにおけるそれ
ぞれの液晶層の屈折率をｎ1（ただし、印加電圧により
１．５〜１．７に変化する）、非線形光学素子１１にお
ける結晶の屈折率をｎ2とすると、液晶パネル１３ａお
よび１３ｂの各液晶層における屈折率が変化すること、
およびスネルの法則により、次式が成立する。
を図２に基づいて説明する。非線形光学素子１１内にお
ける屈折角（ここでは、基本波３１の非線形光学素子１
１内への入射角度）をｉ2、各液晶パネル１３ａおよび
１３ｂの入射面と出射面とのなす角度をｉ1（＝１１．
３゜）、各液晶パネル１３ａおよび１３ｂにおけるそれ
ぞれの液晶層の屈折率をｎ1（ただし、印加電圧により
１．５〜１．７に変化する）、非線形光学素子１１にお
ける結晶の屈折率をｎ2とすると、液晶パネル１３ａお
よび１３ｂの各液晶層における屈折率が変化すること、
およびスネルの法則により、次式が成立する。
【００１９】 ｉ2＝ｓｉｎ-1〔（ｎ1／ｎ2）・ｓｉｎ（ｉ1）〕 非線形光学素子１１における結晶の屈折率は、温度の上
昇に伴って変化するが、その屈折率の変化は、各液晶パ
ネル１３ａおよび１３ｂにおけるそれぞれの液晶層の屈
折率を変更することによって、非線形光学素子１１内へ
の基本波３１の入射角度が補正され、非線形光学素子１
１内をその光軸に平行になった位相整合状態で基本波３
２を伝播させることができる。従って、非線形光学素子
１１の結晶の温度変化によって該非線形光学素子１１の
屈折率が変化した場合にも、各液晶パネル１３ａおよび
１３ｂによって基本波の方向を変化させることにより、
その屈折率の変化による基本波の方向が補償され、非線
形光学素子１１は、基本波３１を安定的に第２高調波３
２に変換することができる。
昇に伴って変化するが、その屈折率の変化は、各液晶パ
ネル１３ａおよび１３ｂにおけるそれぞれの液晶層の屈
折率を変更することによって、非線形光学素子１１内へ
の基本波３１の入射角度が補正され、非線形光学素子１
１内をその光軸に平行になった位相整合状態で基本波３
２を伝播させることができる。従って、非線形光学素子
１１の結晶の温度変化によって該非線形光学素子１１の
屈折率が変化した場合にも、各液晶パネル１３ａおよび
１３ｂによって基本波の方向を変化させることにより、
その屈折率の変化による基本波の方向が補償され、非線
形光学素子１１は、基本波３１を安定的に第２高調波３
２に変換することができる。
【００２０】図１に示すファブリペロー共振器型の波長
変換素子による、第２高調波を発生させる実験を行っ
た。ＹＡＧレーザ光源２１から基本波３１として、波長
1.064μmのレーザビームを発振させて、対物レンズ２２
により該レーザビームを集光して、共振器における入射
側の共振器ミラー１２ａに照射したところ、出射側の共
振器ミラー１２ｂからは、波長0.532μmの第２高調波が
出力された。このときの入力パワーと基本波の第２高調
波への変換効率との関係を図３に示す。なお、入射側の
共振器ミラー１２ａの反射率は０．８、共振器内におけ
る全光損失は０．１であった。このように、本実施例の
共振器型光波長変換素子は、長時間にわたって、安定的
に第２高調波を出力することができた。
変換素子による、第２高調波を発生させる実験を行っ
た。ＹＡＧレーザ光源２１から基本波３１として、波長
1.064μmのレーザビームを発振させて、対物レンズ２２
により該レーザビームを集光して、共振器における入射
側の共振器ミラー１２ａに照射したところ、出射側の共
振器ミラー１２ｂからは、波長0.532μmの第２高調波が
出力された。このときの入力パワーと基本波の第２高調
波への変換効率との関係を図３に示す。なお、入射側の
共振器ミラー１２ａの反射率は０．８、共振器内におけ
る全光損失は０．１であった。このように、本実施例の
共振器型光波長変換素子は、長時間にわたって、安定的
に第２高調波を出力することができた。
【００２１】図４に本発明の波長変換素子の他の実施例
を示す。本実施例では、非線形光学素子１１’の入射面
および出射面が、ＹＡＧレーザ光源２１から出射される
基本波３１の光軸に対してそれぞれ直交状態になってお
り、該非線形光学素子１１’の出射面と出射側の共振器
ミラー１２ｂとの間に液晶パネル１５が配置されてい
る。該液晶パネル１５の入射面及び出射面は、非線形光
学素子１１’の出射面に対して、平行になっており、従
って、該液晶パネル１５は、厚さが一定になっており、
例えば１０μmとされている。非線形光学素子１１’の
入射面と入射側の共振器ミラー１２ａとの間には、液晶
パネルは配置されていない。液晶パネル１５も、前記実
施例と同様に、ネマティック型の液晶層が使用されてお
り、電圧が印加されることによって、屈折率が１．５か
ら１．７まで連続的に変化するようになっている。該液
晶パネル１５には、電圧印加手段１６により電圧が印加
されるようになっている。その他の構成は、実施例１の
波長変換素子と同様である。
を示す。本実施例では、非線形光学素子１１’の入射面
および出射面が、ＹＡＧレーザ光源２１から出射される
基本波３１の光軸に対してそれぞれ直交状態になってお
り、該非線形光学素子１１’の出射面と出射側の共振器
ミラー１２ｂとの間に液晶パネル１５が配置されてい
る。該液晶パネル１５の入射面及び出射面は、非線形光
学素子１１’の出射面に対して、平行になっており、従
って、該液晶パネル１５は、厚さが一定になっており、
例えば１０μmとされている。非線形光学素子１１’の
入射面と入射側の共振器ミラー１２ａとの間には、液晶
パネルは配置されていない。液晶パネル１５も、前記実
施例と同様に、ネマティック型の液晶層が使用されてお
り、電圧が印加されることによって、屈折率が１．５か
ら１．７まで連続的に変化するようになっている。該液
晶パネル１５には、電圧印加手段１６により電圧が印加
されるようになっている。その他の構成は、実施例１の
波長変換素子と同様である。
【００２２】本実施例の波長変換素子においても、非線
形光学素子１１’における結晶の屈折率は温度が上昇す
ることにより変化する。このような波長変換素子におい
て、基本波３２の波長をλ、非線形光学素子１１’の屈
折率の変化量をΔｎNL、液晶パネル１５の液晶層の屈折
率の変化量をΔｎLC、非線形光学素子１１’における結
晶の相互作用長をｌNL、液晶パネル１５の厚さをｌLCと
すると、次式が成立する。
形光学素子１１’における結晶の屈折率は温度が上昇す
ることにより変化する。このような波長変換素子におい
て、基本波３２の波長をλ、非線形光学素子１１’の屈
折率の変化量をΔｎNL、液晶パネル１５の液晶層の屈折
率の変化量をΔｎLC、非線形光学素子１１’における結
晶の相互作用長をｌNL、液晶パネル１５の厚さをｌLCと
すると、次式が成立する。
【００２３】 （ΔｎNL・ｌNL）／λ＝（ΔｎLC・ｌLC）／λ ∵ ΔｎNL・ｌNL＝ΔｎLC・ｌLC このように、非線形光学素子１１’の温度変化に基づく
屈折率の変化によって基本波３１は第２高調波の発生条
件に対して位相ずれをおこすが、この位相のずれは、液
晶パネル１５の屈折率を変化させて透過する基本波の方
向を変化させることによって補償することができる。そ
の結果、非線形光学素子１１’内を伝播して出射面から
出射された位相ずれを有する基本波３１は、液晶パネル
１５によって出射方向が変更された状態で、共振器ミラ
ー１２ｂに反射されることにより、非線形光学素子１
１’内に位相のずれが解消された状態で入射される。従
って、その基本波は、位相整合された状態で、非線形光
学素子１１’内を伝播するために、第２高調波に高効率
で変換される。
屈折率の変化によって基本波３１は第２高調波の発生条
件に対して位相ずれをおこすが、この位相のずれは、液
晶パネル１５の屈折率を変化させて透過する基本波の方
向を変化させることによって補償することができる。そ
の結果、非線形光学素子１１’内を伝播して出射面から
出射された位相ずれを有する基本波３１は、液晶パネル
１５によって出射方向が変更された状態で、共振器ミラ
ー１２ｂに反射されることにより、非線形光学素子１
１’内に位相のずれが解消された状態で入射される。従
って、その基本波は、位相整合された状態で、非線形光
学素子１１’内を伝播するために、第２高調波に高効率
で変換される。
【００２４】本実施例の波長変換素子についても、前記
実施例と同様に、ＹＡＧレーザ光源から発振される波長
1.064μmの基本波を変換して第２高調波を発生させたと
ころ、入力パワーと基本波の第２高調波への変換効率と
の関係が、図２に示すようになった。この場合にも、入
射側の共振器ミラー１２ａの反射率は０．８、共振器内
における全光損失は０．１であった。本実施例において
も、長期にわたって安定的に第２高調波が得られる。
実施例と同様に、ＹＡＧレーザ光源から発振される波長
1.064μmの基本波を変換して第２高調波を発生させたと
ころ、入力パワーと基本波の第２高調波への変換効率と
の関係が、図２に示すようになった。この場合にも、入
射側の共振器ミラー１２ａの反射率は０．８、共振器内
における全光損失は０．１であった。本実施例において
も、長期にわたって安定的に第２高調波が得られる。
【００２５】なお、本実施例では、出射側の共振器ミラ
ー１２ｂによって反射される高調波が非線形光学素子１
１’内にて悪影響がある場合には、基本波３１と第２高
調波３２との偏向方向が直交していることを利用して、
液晶パネル１５と同様の構成の一対の液晶パネルを、偏
向方向が直交するように、共振器内に配置して、位相補
正するようにしてもよい。
ー１２ｂによって反射される高調波が非線形光学素子１
１’内にて悪影響がある場合には、基本波３１と第２高
調波３２との偏向方向が直交していることを利用して、
液晶パネル１５と同様の構成の一対の液晶パネルを、偏
向方向が直交するように、共振器内に配置して、位相補
正するようにしてもよい。
【００２６】また、上記各実施例では、定常波型のファ
ブリペロー共振器を使用する構成としたが、基本波のパ
ワーを増大し得る共振器であれば、どのような構成であ
ってもよく、例えば、リング型の共振器も使用し得る。
さらに、各実施例では、非線形光学素子として、ＫＴＰ
の結晶を使用したが、これに限るものでなく、バルクの
状態で位相整合される結晶であればよい。
ブリペロー共振器を使用する構成としたが、基本波のパ
ワーを増大し得る共振器であれば、どのような構成であ
ってもよく、例えば、リング型の共振器も使用し得る。
さらに、各実施例では、非線形光学素子として、ＫＴＰ
の結晶を使用したが、これに限るものでなく、バルクの
状態で位相整合される結晶であればよい。
【００２７】
【発明の効果】本発明の共振器型波長変換素子は、この
ように、非線形素子の温度変化による屈折率の変化を、
液晶パネルによる基本波の方向を変化させることによっ
て、補償するようにしているために、長期にわたって安
定的に高効率に波長変換することができる。
ように、非線形素子の温度変化による屈折率の変化を、
液晶パネルによる基本波の方向を変化させることによっ
て、補償するようにしているために、長期にわたって安
定的に高効率に波長変換することができる。
【図１】本発明の共振器型波長変換素子の一例を示す概
略構成図。
略構成図。
【図２】その波長変換素子の動作原理を説明するための
要部の拡大図。
要部の拡大図。
【図３】その波長変換素子の入力パワーと基本波の第２
高調波への変換効率との関係を示すグラフ。
高調波への変換効率との関係を示すグラフ。
【図４】本発明の共振器型波長変換素子の他の例を示す
概略構成図。
概略構成図。
【図５】その波長変換素子の入力パワーと基本波の第２
高調波への変換効率との関係を示すグラフ。
高調波への変換効率との関係を示すグラフ。
１１ 非線形光学素子 １１’ 非線形光学素子 １２ａ 共振器ミラー １２ｂ 共振器ミラー １３ａ 液晶パネル １３ｂ 液晶パネル １５ 液晶パネル ２１ ＹＡＧレーザ光源
Claims (3)
- 【請求項１】 非線形光学素子の内部を伝播する基本波
が、非線形光学効果によって高調波に変換される共振器
型の波長変換素子であって、該非線形光学素子の屈折率
の変化を補償するように、基本波の方向を変化させる液
晶パネルを有する共振器型波長変換素子。 - 【請求項２】 前記液晶パネルは、該非線形光学素子内
にて位相整合するように、該非線形光学素子内に入射す
る際の基本波の入射角度を変化させる請求項１に記載の
共振器型波長変換素子。 - 【請求項３】 前記液晶パネルは、非線形光学素子内を
伝播して該非線形光学素子から出射される基本波の位相
のずれを補正するように、基本波の方向を変化させる請
求項１に記載の共振器型波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303401A JPH05142606A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 共振器型波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3303401A JPH05142606A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 共振器型波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05142606A true JPH05142606A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=17920582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3303401A Withdrawn JPH05142606A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 共振器型波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05142606A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025125176A3 (en) * | 2023-12-15 | 2025-07-17 | University Of Southampton | Optical apparatus |
-
1991
- 1991-11-19 JP JP3303401A patent/JPH05142606A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025125176A3 (en) * | 2023-12-15 | 2025-07-17 | University Of Southampton | Optical apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |