JPH055919A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
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- JPH055919A JPH055919A JP18335091A JP18335091A JPH055919A JP H055919 A JPH055919 A JP H055919A JP 18335091 A JP18335091 A JP 18335091A JP 18335091 A JP18335091 A JP 18335091A JP H055919 A JPH055919 A JP H055919A
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- harmonic
- optical material
- spherical mirror
- resonator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】任意の温度において位相整合許容幅の中にある
共振モードの数を多くして、波長変換効率の高い条件を
容易に見つけることができるようにした高調波発生装置
を提供する。 【構成】非線形光学材料２３に平面ミラー２４、２５、
球面ミラー２６を形成してモノリシック型共振器２２を
構成する。半導体レーザ１２から出射された基本波１６
がコリメートレンズ１３、モードマッチングレンズ１４
を通して球面ミラー２６の点Ｄから入射し、点Ｅ、Ｆ、
Ｄで反射されて三角リング型に共振する。基本波１６が
結晶軸ａ方向に沿った点ＥＦ間を通るとき、第２高調波
１８に変換されて球面ミラー２６から出射される。上記
において、共振経路全体の長さ（ＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤ）が
波長変換部の長さ（ＥＦ）の２．５倍以上となってい
る。
共振モードの数を多くして、波長変換効率の高い条件を
容易に見つけることができるようにした高調波発生装置
を提供する。 【構成】非線形光学材料２３に平面ミラー２４、２５、
球面ミラー２６を形成してモノリシック型共振器２２を
構成する。半導体レーザ１２から出射された基本波１６
がコリメートレンズ１３、モードマッチングレンズ１４
を通して球面ミラー２６の点Ｄから入射し、点Ｅ、Ｆ、
Ｄで反射されて三角リング型に共振する。基本波１６が
結晶軸ａ方向に沿った点ＥＦ間を通るとき、第２高調波
１８に変換されて球面ミラー２６から出射される。上記
において、共振経路全体の長さ（ＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤ）が
波長変換部の長さ（ＥＦ）の２．５倍以上となってい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザから出射
される基本波を、非線形光学材料によって高調波に変換
する高調波発生装置に関する。
される基本波を、非線形光学材料によって高調波に変換
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（以下ＬＤとする）
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。
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。
【０００３】図５には、モノリシック型共振器を用いた
従来の第２高調波発生装置の一例が示されている。
従来の第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１１は、半導体レ
ーザ（以下ＬＤとする）１２、コリメートレンズ１３、
モードマッチングレンズ１４及びモノリシック型共振器
１５によって構成されている。ＬＤ１２は、例えば波長
８６０ｎｍの基本波１６を出射する。コリメートレンズ
１３は、ＬＤ１２から出射される基本波１６をビームに
し、モードマッチングレンズ１４は、モノリシック型共
振器１５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。
ーザ（以下ＬＤとする）１２、コリメートレンズ１３、
モードマッチングレンズ１４及びモノリシック型共振器
１５によって構成されている。ＬＤ１２は、例えば波長
８６０ｎｍの基本波１６を出射する。コリメートレンズ
１３は、ＬＤ１２から出射される基本波１６をビームに
し、モードマッチングレンズ１４は、モノリシック型共
振器１５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。
【０００５】モノリシック型共振器１５は、例えばＫＮ
ｂＯ3 結晶等からなる非線形光学材料１７の結晶軸ａ方
向に位置する一方の端面を基本波１６に対して一部透
過、第２高調波１８に対して反射の球面ミラー１９と
し、他方の端面を基本波１６に対して反射、第２高調波
１８に対して透過の球面ミラー２０とし、結晶軸ａと平
行な一つの面を基本波１６及び第２高調波１８に対して
全反射の平面ミラー２１とすることにより構成され、一
方の球面ミラー１９が基本波１６の入射面をなし、他方
の球面ミラー２０が第２高調波１８の出射面をなしてい
る。
ｂＯ3 結晶等からなる非線形光学材料１７の結晶軸ａ方
向に位置する一方の端面を基本波１６に対して一部透
過、第２高調波１８に対して反射の球面ミラー１９と
し、他方の端面を基本波１６に対して反射、第２高調波
１８に対して透過の球面ミラー２０とし、結晶軸ａと平
行な一つの面を基本波１６及び第２高調波１８に対して
全反射の平面ミラー２１とすることにより構成され、一
方の球面ミラー１９が基本波１６の入射面をなし、他方
の球面ミラー２０が第２高調波１８の出射面をなしてい
る。
【０００６】この第２高調波発生装置１１では、ＬＤ１
２から出射された基本波１６が、コリメートレンズ１
３、モードマッチングレンズ１４を通して、モノリッシ
ク型共振器１１の球面ミラー１９の点Ａから非線形光学
材料１７内に入射する。この基本波１６は、非線形光学
材料１７の結晶軸ａと平行な方向に伝搬し、球面ミラー
２０の点Ｂ、平面ミラー２１の点Ｃで反射されて、球面
ミラー１９の点Ａに戻った後、再び球面ミラー２０の点
Ｂに向かう三角リング状の共振経路をとって増幅され
る。そして、非線形光学材料１７の結晶軸ａと平行な方
向に伝搬するとき、その一部が第２高調波１８に変換さ
れ、球面ミラー２０を通して出射される。
２から出射された基本波１６が、コリメートレンズ１
３、モードマッチングレンズ１４を通して、モノリッシ
ク型共振器１１の球面ミラー１９の点Ａから非線形光学
材料１７内に入射する。この基本波１６は、非線形光学
材料１７の結晶軸ａと平行な方向に伝搬し、球面ミラー
２０の点Ｂ、平面ミラー２１の点Ｃで反射されて、球面
ミラー１９の点Ａに戻った後、再び球面ミラー２０の点
Ｂに向かう三角リング状の共振経路をとって増幅され
る。そして、非線形光学材料１７の結晶軸ａと平行な方
向に伝搬するとき、その一部が第２高調波１８に変換さ
れ、球面ミラー２０を通して出射される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような第２高調波
発生装置１１において、基本波１６を第２高調波１８に
効率よく変換するためには、（Ａ）非線形光学材料の位
相整合条件、（Ｂ）共振器の共振条件、（Ｃ）ＬＤの発
振波長の３つの条件が整う必要がある。
発生装置１１において、基本波１６を第２高調波１８に
効率よく変換するためには、（Ａ）非線形光学材料の位
相整合条件、（Ｂ）共振器の共振条件、（Ｃ）ＬＤの発
振波長の３つの条件が整う必要がある。
【０００８】図６は、上記各条件について温度と波長と
の関係を示したもので、（１）は非線形光学材料の位相
整合許容幅を示し、（２）は共振器の共振モード（共振
可能な波長）を示し、（３）はＬＤの発振波長範囲を示
している。したがって、温度Ｔ1 のとき、上記（Ａ）〜
（Ｃ）の条件を満たす点は２つあり、温度Ｔ2 のとき、
上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たす点は３つある。
の関係を示したもので、（１）は非線形光学材料の位相
整合許容幅を示し、（２）は共振器の共振モード（共振
可能な波長）を示し、（３）はＬＤの発振波長範囲を示
している。したがって、温度Ｔ1 のとき、上記（Ａ）〜
（Ｃ）の条件を満たす点は２つあり、温度Ｔ2 のとき、
上記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たす点は３つある。
【０００９】図７は、温度Ｔ1 のときの波長と波長変換
効率との関係を示している。図６において（Ａ）〜
（Ｃ）の条件を満たす波長λ1 、λ2 は、いずれも位相
整合許容幅の中心からずれたところに位置するため、波
長変換効率が低くなっている。このため、ＬＤから波長
λ1 又はλ2 の基本波を入射させることにより、第２高
調波を発生させることはできるが、高い変換効率は得ら
れない。
効率との関係を示している。図６において（Ａ）〜
（Ｃ）の条件を満たす波長λ1 、λ2 は、いずれも位相
整合許容幅の中心からずれたところに位置するため、波
長変換効率が低くなっている。このため、ＬＤから波長
λ1 又はλ2 の基本波を入射させることにより、第２高
調波を発生させることはできるが、高い変換効率は得ら
れない。
【００１０】図８は、温度Ｔ2 のときの波長と波長変換
効率との関係を示している。図６において（Ａ）〜
（Ｃ）の条件を満たす波長λ3 、λ4 、λ5 のうち、波
長λ4 は位相整合許容幅の中心に位置するため、波長変
換効率が最も高くなっている。したがって、ＬＤから波
長λ4 の基本波を入射させれば第２高調波を高い効率で
発生させることができる。
効率との関係を示している。図６において（Ａ）〜
（Ｃ）の条件を満たす波長λ3 、λ4 、λ5 のうち、波
長λ4 は位相整合許容幅の中心に位置するため、波長変
換効率が最も高くなっている。したがって、ＬＤから波
長λ4 の基本波を入射させれば第２高調波を高い効率で
発生させることができる。
【００１１】しかしながら、従来の第２高調波発生装置
１１において、ある温度Ｔにおいて位相整合許容幅の中
にある共振モードの数は、通常１〜２個だけであり、こ
のため、波長変換効率が最も高くなる位相整合許容幅の
中心付近に共振モードがくるのは、まれである。したが
って、そのような条件を探すには、温度を変えて、か
つ、波長を変えて効率のよいところを見つけるという手
間のかかる作業が必要となっていた。
１１において、ある温度Ｔにおいて位相整合許容幅の中
にある共振モードの数は、通常１〜２個だけであり、こ
のため、波長変換効率が最も高くなる位相整合許容幅の
中心付近に共振モードがくるのは、まれである。したが
って、そのような条件を探すには、温度を変えて、か
つ、波長を変えて効率のよいところを見つけるという手
間のかかる作業が必要となっていた。
【００１２】このような問題を解決するためには、非線
形光学材料の位相整合許容幅に対して共振器の共振モー
ド間隔を狭くし、任意の温度において位相整合条件を満
たす共振モードが多数存在するようにすればよい。この
方法としては、(a) 位相整合許容幅が広い非線形光学材
料を用いること、(b) 共振器の共振モード間隔を狭くす
ることが考えられるが、(a) の方法は、新しい非線形光
学材料の開発が必要とされるため、早急に実現すること
は困難である。
形光学材料の位相整合許容幅に対して共振器の共振モー
ド間隔を狭くし、任意の温度において位相整合条件を満
たす共振モードが多数存在するようにすればよい。この
方法としては、(a) 位相整合許容幅が広い非線形光学材
料を用いること、(b) 共振器の共振モード間隔を狭くす
ることが考えられるが、(a) の方法は、新しい非線形光
学材料の開発が必要とされるため、早急に実現すること
は困難である。
【００１３】そこで、(b) の方法について検討すると、
共振器の共振経路を長くすることによって共振モード間
隔を狭くすることは可能である。しかしながら、図５に
示した従来の第２高調波発生装置１１では、共振経路の
長さは、ＡＢ＋ＢＣ＋ＣＡで計算されるのであるが、波
長変換部であるＡＢの長さが最も長くなっており、共振
経路を長くとると、波長変換部の長さＡＢも長くなって
しまう。そして、位相整合許容幅は、波長変換部の長さ
ＡＢに反比例して狭くなるので、共振経路を長くして共
振モード間隔を狭くした効果が打ち消されてしまう。
共振器の共振経路を長くすることによって共振モード間
隔を狭くすることは可能である。しかしながら、図５に
示した従来の第２高調波発生装置１１では、共振経路の
長さは、ＡＢ＋ＢＣ＋ＣＡで計算されるのであるが、波
長変換部であるＡＢの長さが最も長くなっており、共振
経路を長くとると、波長変換部の長さＡＢも長くなって
しまう。そして、位相整合許容幅は、波長変換部の長さ
ＡＢに反比例して狭くなるので、共振経路を長くして共
振モード間隔を狭くした効果が打ち消されてしまう。
【００１４】したがって、本発明の目的は、ある温度Ｔ
において位相整合許容幅の中にある共振モードの数を多
くして、波長変換効率の高い条件を容易に見つけること
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。
において位相整合許容幅の中にある共振モードの数を多
くして、波長変換効率の高い条件を容易に見つけること
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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、半導体レーザから出射される基本波を、
複数の反射面で構成される共振器内に閉じ込めてリング
状に共振させ、前記共振器内に存在する非線形光学材料
によって高調波に変換して取り出す高調波発生装置にお
いて、前記共振器の共振経路全体の長さを、前記非線形
光学材料の波長変換部の長さの２．５倍以上としたこと
を特徴とする。
め、本発明は、半導体レーザから出射される基本波を、
複数の反射面で構成される共振器内に閉じ込めてリング
状に共振させ、前記共振器内に存在する非線形光学材料
によって高調波に変換して取り出す高調波発生装置にお
いて、前記共振器の共振経路全体の長さを、前記非線形
光学材料の波長変換部の長さの２．５倍以上としたこと
を特徴とする。
【００１６】以下、本発明について好ましい態様を挙げ
て更に詳細に説明する。
て更に詳細に説明する。
【００１７】ＬＤとしては、例えばＧａＡｓ、ＧａＡｌ
Ａｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの材料を用いて半導体を構成
し、ｐ−ｎ接合面の両端を平行平面ミラーとし、電流を
流して発生した光を上記平行平面ミラーで共振させ、レ
ーザ発振させるものが用いられる。ＬＤの発振波長は、
材料の選択、温度、電流などの条件によって、所定の波
長範囲で変化させることが可能である。
Ａｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの材料を用いて半導体を構成
し、ｐ−ｎ接合面の両端を平行平面ミラーとし、電流を
流して発生した光を上記平行平面ミラーで共振させ、レ
ーザ発振させるものが用いられる。ＬＤの発振波長は、
材料の選択、温度、電流などの条件によって、所定の波
長範囲で変化させることが可能である。
【００１８】また、本発明において、非線形光学材料と
しては、例えばＫＮｂＯ3 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 、ＬｉＮｂＯ3 等の非線形光学結晶を用いることが
できる。なお、モノリシック型共振器を構成する場合、
材料コストを低減し、加工を容易にするため、これらの
非線形光学材料に、ガラス、プラスチックなどの透明基
材を接合したブロックを使用してもよい。
しては、例えばＫＮｂＯ3 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 、ＬｉＮｂＯ3 等の非線形光学結晶を用いることが
できる。なお、モノリシック型共振器を構成する場合、
材料コストを低減し、加工を容易にするため、これらの
非線形光学材料に、ガラス、プラスチックなどの透明基
材を接合したブロックを使用してもよい。
【００１９】本発明の好ましい態様では、１つの球面ミ
ラーと、２つの平面ミラーとで共振器を構成し、２つの
平面ミラー間に非線形光学材料の波長変換部を設け、２
つの平面ミラー間の距離よりも、それぞれの平面ミラー
と球面ミラーとの間の距離を長くする。ここで、波長変
換部とは、基本波が非線形光学材料中を位相整合がとれ
る方向に伝搬する部分を意味している。この態様では、
共振経路全体の長さは波長変換部の長さの３倍以上とな
る。
ラーと、２つの平面ミラーとで共振器を構成し、２つの
平面ミラー間に非線形光学材料の波長変換部を設け、２
つの平面ミラー間の距離よりも、それぞれの平面ミラー
と球面ミラーとの間の距離を長くする。ここで、波長変
換部とは、基本波が非線形光学材料中を位相整合がとれ
る方向に伝搬する部分を意味している。この態様では、
共振経路全体の長さは波長変換部の長さの３倍以上とな
る。
【００２０】上記において、２つの平面ミラーは、基本
波と高調波のいずれも反射する面とし、球面ミラーは、
基本波に対して一部反射、高調波に対して透過の面と
し、球面ミラーから基本波を入射させて、上記３つのミ
ラー間で三角リング型に共振させ、球面ミラーから基本
波の入射方向とは違う方向に高調波を取り出すことが好
ましい。
波と高調波のいずれも反射する面とし、球面ミラーは、
基本波に対して一部反射、高調波に対して透過の面と
し、球面ミラーから基本波を入射させて、上記３つのミ
ラー間で三角リング型に共振させ、球面ミラーから基本
波の入射方向とは違う方向に高調波を取り出すことが好
ましい。
【００２１】本発明の更に好ましい態様では、非線形光
学材料の位相整合がとれる方向に位置する２つの端面
に、テーパ状に傾斜した平面ミラーをそれぞれ形成し、
位相整合がとれる方向と平行な１つの端面に球面ミラー
を形成して、非線形光学材料の内部で上記三角リング型
の共振がなされるようにする。
学材料の位相整合がとれる方向に位置する２つの端面
に、テーパ状に傾斜した平面ミラーをそれぞれ形成し、
位相整合がとれる方向と平行な１つの端面に球面ミラー
を形成して、非線形光学材料の内部で上記三角リング型
の共振がなされるようにする。
【００２２】本発明の別の好ましい態様においては、非
線形光学材料のブロックと、透明基材のブロックとを接
合し、非線形光学材料のブロックの端面に２つの平面ミ
ラーを形成し、透明基材のブロックの端面に１つの球面
ミラーを形成し、接合されたブロックの内部で上記三角
リング型の共振がなされるようにする。
線形光学材料のブロックと、透明基材のブロックとを接
合し、非線形光学材料のブロックの端面に２つの平面ミ
ラーを形成し、透明基材のブロックの端面に１つの球面
ミラーを形成し、接合されたブロックの内部で上記三角
リング型の共振がなされるようにする。
【００２３】
【作用】本発明の高調波発生装置では、共振器の共振経
路全体の長さを、非線形光学材料の波長変換部の長さの
２．５倍以上としたので、非線形光学材料の波長変換部
の長さは短いままで、共振経路全体の長さを長くするこ
とができ、任意の温度において位相整合許容幅の中にあ
る共振モードの数を多くすることができる。
路全体の長さを、非線形光学材料の波長変換部の長さの
２．５倍以上としたので、非線形光学材料の波長変換部
の長さは短いままで、共振経路全体の長さを長くするこ
とができ、任意の温度において位相整合許容幅の中にあ
る共振モードの数を多くすることができる。
【００２４】すなわち、図３に示すように、非線形光学
材料の波長変換部の長さを従来のものと同じにした場
合、位相整合許容幅（１）は、非線形光学材料の材質が
同じならば従来のものと変わらない。しかし、共振経路
全体の長さは、上記波長変換部の長さの２．５倍以上と
したことにより従来のものより長くなるため、共振モー
ド（２）の間隔を狭くすることができる。このため、位
相整合許容幅（１）がＬＤの発振波長範囲（３）に入る
任意の温度Ｔ1 において、位相整合許容幅（１）に入る
共振モード（２）が多数存在することとなる。
材料の波長変換部の長さを従来のものと同じにした場
合、位相整合許容幅（１）は、非線形光学材料の材質が
同じならば従来のものと変わらない。しかし、共振経路
全体の長さは、上記波長変換部の長さの２．５倍以上と
したことにより従来のものより長くなるため、共振モー
ド（２）の間隔を狭くすることができる。このため、位
相整合許容幅（１）がＬＤの発振波長範囲（３）に入る
任意の温度Ｔ1 において、位相整合許容幅（１）に入る
共振モード（２）が多数存在することとなる。
【００２５】図４は、上記温度Ｔ1 における波長と波長
変換効率との関係を示すものであるが、図３において
（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たす多数の波長λ1 〜λ7 が
存在し、位相整合許容幅のほぼ中心に位置して変換効率
がほぼ最大となるような波長λ4 が必ず存在することと
なる。したがって、この温度Ｔ1 において、ＬＤから基
本波の波長を少しずつ変えて入射し、発生する高調波の
強度を測定することにより、高調波を最も効率よく発生
する波長λ4 を容易に求めることができる。
変換効率との関係を示すものであるが、図３において
（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たす多数の波長λ1 〜λ7 が
存在し、位相整合許容幅のほぼ中心に位置して変換効率
がほぼ最大となるような波長λ4 が必ず存在することと
なる。したがって、この温度Ｔ1 において、ＬＤから基
本波の波長を少しずつ変えて入射し、発生する高調波の
強度を測定することにより、高調波を最も効率よく発生
する波長λ4 を容易に求めることができる。
【００２６】
【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高調波発生装置に限定されることなく、第３高調波発
生装置に適用することもできる。
用した一実施例が示されている。ただし、本発明は、第
２高調波発生装置に限定されることなく、第３高調波発
生装置に適用することもできる。
【００２７】この第２高調波発生装置２１は、ＬＤ１２
と、コリメートレンズ１３と、モードマッチングレンズ
１４と、モノリシック型共振器２２とによって構成され
ている。ＬＤ１２、コリメートレンズ１３、モードマッ
チングレンズ１４は、前述した従来の装置と同じもので
ある。
と、コリメートレンズ１３と、モードマッチングレンズ
１４と、モノリシック型共振器２２とによって構成され
ている。ＬＤ１２、コリメートレンズ１３、モードマッ
チングレンズ１４は、前述した従来の装置と同じもので
ある。
【００２８】モノリシック型共振器２２は、ＫＮｂＯ3
結晶からなる非線形光学材料２３で形成されており、位
相整合がとれる結晶軸ａ方向に直交する方向に細長いブ
ロック形状をなしている。そして、結晶軸ａ方向に位置
する２つの角部をテーパ状にカットし、それらの面に基
本波１６、第２高調波１８に対して反射の蒸着膜を設け
て、平面ミラー２４、２５を形成してある。また、これ
らの平面ミラー２４、２５と対向する、結晶軸ａ方向と
平行な１つの面を球面に加工し、この面に基本波１６に
対して一部透過、第２高調波１８に対して透過の蒸着膜
を設けて、球面ミラー２６としてある。
結晶からなる非線形光学材料２３で形成されており、位
相整合がとれる結晶軸ａ方向に直交する方向に細長いブ
ロック形状をなしている。そして、結晶軸ａ方向に位置
する２つの角部をテーパ状にカットし、それらの面に基
本波１６、第２高調波１８に対して反射の蒸着膜を設け
て、平面ミラー２４、２５を形成してある。また、これ
らの平面ミラー２４、２５と対向する、結晶軸ａ方向と
平行な１つの面を球面に加工し、この面に基本波１６に
対して一部透過、第２高調波１８に対して透過の蒸着膜
を設けて、球面ミラー２６としてある。
【００２９】そして、ＬＤ１２から出射される基本波１
６は、上記球面ミラー２６の所定の点Ｄに入射するよう
に設定され、基本波１６が、平面ミラー２４の点Ｅ、平
面ミラー２５の点Ｆ、球面ミラー２６の点Ｄで反射され
て、三角リング型の共振がなされるようになっている。
この場合、モノリシック型共振器２２が結晶軸ａ方向に
直交する方向に細長いブロック形状をなしているので、
ＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤ≧２．５ＥＦとなっている。
６は、上記球面ミラー２６の所定の点Ｄに入射するよう
に設定され、基本波１６が、平面ミラー２４の点Ｅ、平
面ミラー２５の点Ｆ、球面ミラー２６の点Ｄで反射され
て、三角リング型の共振がなされるようになっている。
この場合、モノリシック型共振器２２が結晶軸ａ方向に
直交する方向に細長いブロック形状をなしているので、
ＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤ≧２．５ＥＦとなっている。
【００３０】したがって、この第２高調波発生装置２１
ではＬＤ１２から出射された基本波１６が、コリメート
レンズ１３、モードマッチングレンズ１４を通して、モ
ノリッシク型共振器２２の球面ミラー２６の点Ｄから非
線形光学材料２３内に入射する。この基本波１６は、平
面ミラー２４の点Ｅ、平面ミラー２５の点Ｆ、球面ミラ
ー２６の点Ｄで反射され三角リング型に共振して増幅さ
れる。そして、平面ミラー２４の点Ｅから平面ミラー２
５の点Ｆに向かうとき、非線形光学材料２３の位相整合
がとれる結晶軸ａ方向に伝搬し、その一部が第２高調波
１８に変換され球面ミラー２６を透過して、図中矢印で
示す方向に出射される。
ではＬＤ１２から出射された基本波１６が、コリメート
レンズ１３、モードマッチングレンズ１４を通して、モ
ノリッシク型共振器２２の球面ミラー２６の点Ｄから非
線形光学材料２３内に入射する。この基本波１６は、平
面ミラー２４の点Ｅ、平面ミラー２５の点Ｆ、球面ミラ
ー２６の点Ｄで反射され三角リング型に共振して増幅さ
れる。そして、平面ミラー２４の点Ｅから平面ミラー２
５の点Ｆに向かうとき、非線形光学材料２３の位相整合
がとれる結晶軸ａ方向に伝搬し、その一部が第２高調波
１８に変換され球面ミラー２６を透過して、図中矢印で
示す方向に出射される。
【００３１】上記共振経路において、第２高調波１８へ
の波長変換部をなすのは、基本波１６が平面ミラー２４
の点Ｅから平面ミラー２５の点Ｆに向かう部分であり、
その長さはＥＦであるが、前述したように共振経路全体
の長さＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤはＥＦの３倍以上となってい
る。したがって、図３、４で説明したように、ある温度
Ｔ1 において、位相整合許容幅（１）の中にある共振モ
ード（２）の数を多くすることができる。この温度Ｔ1
においてＬＤ１２から基本波１６の波長を少しずつ変え
て入射し、発生する第２高調波１８の強度を測定するこ
とにより、第２高調波１８を最も効率よく発生する波長
λ4 を容易に求めることができる。
の波長変換部をなすのは、基本波１６が平面ミラー２４
の点Ｅから平面ミラー２５の点Ｆに向かう部分であり、
その長さはＥＦであるが、前述したように共振経路全体
の長さＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤはＥＦの３倍以上となってい
る。したがって、図３、４で説明したように、ある温度
Ｔ1 において、位相整合許容幅（１）の中にある共振モ
ード（２）の数を多くすることができる。この温度Ｔ1
においてＬＤ１２から基本波１６の波長を少しずつ変え
て入射し、発生する第２高調波１８の強度を測定するこ
とにより、第２高調波１８を最も効率よく発生する波長
λ4 を容易に求めることができる。
【００３２】図２には、本発明を第２高調波発生装置に
適用した他の実施例が示されている。なお、前記実施例
と実質的に同一部分には、同符合を付してその説明を省
略することにする。
適用した他の実施例が示されている。なお、前記実施例
と実質的に同一部分には、同符合を付してその説明を省
略することにする。
【００３３】この第２高調波発生装置３１では、モノリ
シック型共振器３２が、ＫＮｂＯ3結晶からなる非線形
光学材料３３と、ガラスブロック３４とを接合して構成
されている。非線形光学材料３３は、位相整合がとれる
結晶軸ａ方向に細長い形状をなし、その両端面をテーパ
状にカットして蒸着膜を設けることにより、前記実施例
と同様な平面ミラー２４、２５が形成されている。ま
た、非線形光学材料３３の結晶軸ａと平行な一つの面
に、ガラスブロック３４が光学用接着剤を介して接合さ
れている。
シック型共振器３２が、ＫＮｂＯ3結晶からなる非線形
光学材料３３と、ガラスブロック３４とを接合して構成
されている。非線形光学材料３３は、位相整合がとれる
結晶軸ａ方向に細長い形状をなし、その両端面をテーパ
状にカットして蒸着膜を設けることにより、前記実施例
と同様な平面ミラー２４、２５が形成されている。ま
た、非線形光学材料３３の結晶軸ａと平行な一つの面
に、ガラスブロック３４が光学用接着剤を介して接合さ
れている。
【００３４】なお、光学用接着剤はガラスと同じ屈折率
のものが用いられ、非線形光学材料３３の接合面には、
接着剤との界面で基本波１６及び第２高調波１８の反射
を防止する反射防止膜が設けられている。そして、ガラ
スブロック３４の上記接合面に対向する面を球面にして
蒸着膜を設けることにより、前記実施例と同様な球面ミ
ラー２６が形成されている。
のものが用いられ、非線形光学材料３３の接合面には、
接着剤との界面で基本波１６及び第２高調波１８の反射
を防止する反射防止膜が設けられている。そして、ガラ
スブロック３４の上記接合面に対向する面を球面にして
蒸着膜を設けることにより、前記実施例と同様な球面ミ
ラー２６が形成されている。
【００３５】第２高調波発生装置３１においても、基本
波１６は球面ミラー２６の点Ｄから入射し、平面ミラー
２４の点Ｅ、平面ミラー２５の点Ｆ、球面ミラー２６の
点Ｄで反射され三角リング型に共振して増幅する。そし
て、平面ミラー２４の点Ｅから平面ミラー２５の点Ｆに
向かう時、非線形光学材料３３の位相整合がとれる結晶
軸ａ方向に伝搬し、一部が第２高調波１８に変換されて
球面ミラー２６から出射する。また、前記実施例と同様
に共振経路全体の長さＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤが波長変換部の
長さＥＦの２．５倍以上であるので、位相整合許容幅の
中にある共振モードの数を多くし、波長変換効率の高い
条件を容易に見つけることができる。
波１６は球面ミラー２６の点Ｄから入射し、平面ミラー
２４の点Ｅ、平面ミラー２５の点Ｆ、球面ミラー２６の
点Ｄで反射され三角リング型に共振して増幅する。そし
て、平面ミラー２４の点Ｅから平面ミラー２５の点Ｆに
向かう時、非線形光学材料３３の位相整合がとれる結晶
軸ａ方向に伝搬し、一部が第２高調波１８に変換されて
球面ミラー２６から出射する。また、前記実施例と同様
に共振経路全体の長さＤＥ＋ＥＦ＋ＦＤが波長変換部の
長さＥＦの２．５倍以上であるので、位相整合許容幅の
中にある共振モードの数を多くし、波長変換効率の高い
条件を容易に見つけることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共振器の共振経路全体の長さを、非線形光学材料の波長
変換部の長さの２．５倍以上としたので、位相整合許容
幅を狭めることなく共振モード間隔を狭くして、位相整
合許容幅の中にある共振モードの数を多くすることがで
き、任意の温度において共振モードが適合し、しかも波
長変換効率の高い波長を容易に見つけることができる。
共振器の共振経路全体の長さを、非線形光学材料の波長
変換部の長さの２．５倍以上としたので、位相整合許容
幅を狭めることなく共振モード間隔を狭くして、位相整
合許容幅の中にある共振モードの数を多くすることがで
き、任意の温度において共振モードが適合し、しかも波
長変換効率の高い波長を容易に見つけることができる。
【図１】本発明を第２高調波発生装置に適用した一実施
例の側面図
例の側面図
【図２】本発明を第２高調波発生装置に適用した他の実
施例の部分側面図
施例の部分側面図
【図３】本発明の高調波発生装置における位相整合許容
幅と共振モードとの関係を示した図表
幅と共振モードとの関係を示した図表
【図４】図３の温度Ｔ1 における共振モードに適合する
波長と波長変換効率との関係を示した図表
波長と波長変換効率との関係を示した図表
【図５】従来の第２高調波発生装置の一例を示す側面図
【図６】従来の第２高調波発生装置における位相整合許
容幅と共振モードとの関係を示した図表
容幅と共振モードとの関係を示した図表
【図７】図６の温度Ｔ1 における共振モードに適合する
波長と波長変換効率との関係を示した図表
波長と波長変換効率との関係を示した図表
【図８】図６の温度Ｔ2 における共振モードに適合する
波長と波長変換効率との関係を示した図表
波長と波長変換効率との関係を示した図表
１２ 半導体レーザ（ＬＤ） １３ コリメートレンズ １４ モードマッチングレンズ １６ 基本波 １８ 第２高調波 ２１ 第２高調波発生装置 ２２ モノリシック型共振器 ２３ 非線形光学材料 ２４ 平面ミラー ２５ 平面ミラー ２６ 球面ミラー ３１ 第２高調波発生装置 ３２ モノリシック型共振器 ３３ 非線形光学材料 ３４ ガラスブロック
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】半導体レーザから出射される基本波を、複
数の反射面で構成される共振器内に閉じ込めてリング状
に共振させ、前記共振器内に存在する非線形光学材料に
よって高調波に変換して取り出す高調波発生装置におい
て、前記共振器の共振経路全体の長さを、前記非線形光
学材料の波長変換部の長さの２．５倍以上としたことを
特徴とする高調波発生装置。 【請求項２】前記共振器を１つの球面ミラーと２つの平
面ミラーとで構成し、前記平面ミラー間に前記非線形光
学材料の波長変換部を設け、前記平面ミラー間の距離よ
りも、前記それぞれの平面ミラーと前記球面ミラーとの
間の距離を長くした請求項１の高調波発生装置。 【請求項３】前記非線形光学材料の端面に、前記１つの
球面ミラーと前記２つの平面ミラーとを形成し、前記非
線形光学材料の内部で共振がなされるようにした請求項
２の高調波発生装置。 【請求項４】非線形光学材料のブロックと透明基材のブ
ロックとを接合し、前記非線形光学材料のブロックの端
面に前記２つの平面ミラーを形成し、前記透明基材のブ
ロックの端面に前記１つの球面ミラーを形成し、前記接
合されたブロックの内部で共振がなされるようにした請
求項２の高調波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18335091A JPH055919A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18335091A JPH055919A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH055919A true JPH055919A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=16134205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18335091A Withdrawn JPH055919A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH055919A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172800B1 (en) | 1997-07-16 | 2001-01-09 | Nec Corporation | Laser wavelength conversion method and device |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP18335091A patent/JPH055919A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6172800B1 (en) | 1997-07-16 | 2001-01-09 | Nec Corporation | Laser wavelength conversion method and device |
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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: 19980903 |