JPH06102545A - 波長変換装置 - Google Patents
波長変換装置Info
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- JPH06102545A JPH06102545A JP4236934A JP23693492A JPH06102545A JP H06102545 A JPH06102545 A JP H06102545A JP 4236934 A JP4236934 A JP 4236934A JP 23693492 A JP23693492 A JP 23693492A JP H06102545 A JPH06102545 A JP H06102545A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/3509—Shape, e.g. shape of end face
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入射した基本波と波長の異なる光を発生する
非線形光学素子を用いた波長変換装置において、簡便な
機構でもって、基本波と発生光を空間的に分離する。 【構成】 この装置は、非線形光学素子あるいは変換装
置内の集光用のレンズ素子を利用して、非線形光学素子
で発生した光を基本波から空間的に分離する。例えば、
波長変換用の非線形光学結晶１２の少なくとも後方に光
ビームの大きさを調整するための円筒レンズ１３を配置
し、このレンズ１３の中心軸から離れた先端部分に結晶
１２から出た光ビームを通す。これにより、光ビームは
プリズム効果を受け、レンズ１３の屈折率分散により発
生光Ｂが基本波Ａから分離して伝搬する。
非線形光学素子を用いた波長変換装置において、簡便な
機構でもって、基本波と発生光を空間的に分離する。 【構成】 この装置は、非線形光学素子あるいは変換装
置内の集光用のレンズ素子を利用して、非線形光学素子
で発生した光を基本波から空間的に分離する。例えば、
波長変換用の非線形光学結晶１２の少なくとも後方に光
ビームの大きさを調整するための円筒レンズ１３を配置
し、このレンズ１３の中心軸から離れた先端部分に結晶
１２から出た光ビームを通す。これにより、光ビームは
プリズム効果を受け、レンズ１３の屈折率分散により発
生光Ｂが基本波Ａから分離して伝搬する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学効果を用い
る光の波長変換装置に関し、特に変換によって発生した
新しい波長の光を、基本波から分離する光学系の改良に
関する。
る光の波長変換装置に関し、特に変換によって発生した
新しい波長の光を、基本波から分離する光学系の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザー光のような輝度の高いコヒーレ
ント光は２次の非線形効果を持つ物質を透過させること
によって、入射した光の周波数の２倍の周波数の光波、
あるいは入射した光が複数の周波数成分を含む場合に
は、そのうちの２つの成分の周波数の和や差の周波数を
発生させることができる。これらはそれぞれ２倍波発
生、和周波発生、差周波発生と呼ばれる。発生する光波
の進行方向は、一般には入射したレーザー光、つまり励
起光（基本波とも呼ぶ）の進行方向とは異なる場合もあ
るが、発生させる光のパワーを上げて変換効率を良くす
るために、通常励起光と発生光の進行方向は同じにす
る。このため、発生した光の周波数だけを使いたいとき
には励起光（基本波）と発生した光を分離する必要があ
る。この目的のために、これまでは、例えば図１に示す
ように、ダイクロイックミラー１と呼ばれる、一方の周
波数を透過させもう一方の周波数を反射させるような鏡
を使う構成や、プリズム２、あるいは回折格子３といっ
た波長選択素子が用いられてきた。あるいは発生光の偏
光が基本波と異なることを利用して偏光ビームスプリッ
ター４などを用いて分離することもある。図中、５はレ
ーザー発生源、６は波長変換装置である。ここで得られ
る出力パワーを最も大きくするにはこれらの波長選択素
子１〜４における基本波Ａおよび発生光Ｂのパワー損失
を小さくしなければならない。
ント光は２次の非線形効果を持つ物質を透過させること
によって、入射した光の周波数の２倍の周波数の光波、
あるいは入射した光が複数の周波数成分を含む場合に
は、そのうちの２つの成分の周波数の和や差の周波数を
発生させることができる。これらはそれぞれ２倍波発
生、和周波発生、差周波発生と呼ばれる。発生する光波
の進行方向は、一般には入射したレーザー光、つまり励
起光（基本波とも呼ぶ）の進行方向とは異なる場合もあ
るが、発生させる光のパワーを上げて変換効率を良くす
るために、通常励起光と発生光の進行方向は同じにす
る。このため、発生した光の周波数だけを使いたいとき
には励起光（基本波）と発生した光を分離する必要があ
る。この目的のために、これまでは、例えば図１に示す
ように、ダイクロイックミラー１と呼ばれる、一方の周
波数を透過させもう一方の周波数を反射させるような鏡
を使う構成や、プリズム２、あるいは回折格子３といっ
た波長選択素子が用いられてきた。あるいは発生光の偏
光が基本波と異なることを利用して偏光ビームスプリッ
ター４などを用いて分離することもある。図中、５はレ
ーザー発生源、６は波長変換装置である。ここで得られ
る出力パワーを最も大きくするにはこれらの波長選択素
子１〜４における基本波Ａおよび発生光Ｂのパワー損失
を小さくしなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記ダイクロイックミ
ラー１は基本波Ａ，発生光Ｂともにパワー損失を一般に
はかなり小さくすることができるが、波長域によっては
損失の少ないミラーの製作が困難な場合もある。２つの
波長を分離するには、一方の波長で透過率１００％にで
きるだけ近いこと、もう一方の波長で反射率が１００％
にできるだけ近いことが必要であるが、たとえば、青色
５００ｎｍの基本波Ａとその２倍波の発生光Ｂ（２５０
ｎｍ）の場合、５００ｎｍの反射率を高くした上で２５
０ｎｍの光の透過率を８０％以上にすることは実際上か
なり難しい。特にこのようなミラーは共振器内波長変換
装置に必要とされるが、ミラーの制約によって発生した
パワーの８０％以下しか有効に取り出せないことにな
る。
ラー１は基本波Ａ，発生光Ｂともにパワー損失を一般に
はかなり小さくすることができるが、波長域によっては
損失の少ないミラーの製作が困難な場合もある。２つの
波長を分離するには、一方の波長で透過率１００％にで
きるだけ近いこと、もう一方の波長で反射率が１００％
にできるだけ近いことが必要であるが、たとえば、青色
５００ｎｍの基本波Ａとその２倍波の発生光Ｂ（２５０
ｎｍ）の場合、５００ｎｍの反射率を高くした上で２５
０ｎｍの光の透過率を８０％以上にすることは実際上か
なり難しい。特にこのようなミラーは共振器内波長変換
装置に必要とされるが、ミラーの制約によって発生した
パワーの８０％以下しか有効に取り出せないことにな
る。
【０００４】プリズム２は基本波と発生光のどちらの波
長についてもパワー損失をかなり小さくすることができ
る。しかし、この光学系を効率の高い共振器内波長変換
に取り入れようとすると、やはりプリズム２の分だけ共
振器内の光学素子の数が増えることになる。その素子の
増加によるわずかな損失の増加も、共振器による発生光
パワーの増大効果に大きなインクパクトを与えるという
問題がある。
長についてもパワー損失をかなり小さくすることができ
る。しかし、この光学系を効率の高い共振器内波長変換
に取り入れようとすると、やはりプリズム２の分だけ共
振器内の光学素子の数が増えることになる。その素子の
増加によるわずかな損失の増加も、共振器による発生光
パワーの増大効果に大きなインクパクトを与えるという
問題がある。
【０００５】回折格子３を使う場合は高い波長分散が得
られるので分離するのは楽になるが、反射率は一般に余
り高くないので、わずかな損失が問題となるような共振
器内波長変換にはほとんど用いることができない。
られるので分離するのは楽になるが、反射率は一般に余
り高くないので、わずかな損失が問題となるような共振
器内波長変換にはほとんど用いることができない。
【０００６】偏光ビームスプリッター４もやはり損失の
少ないものを作るのは難しく、仮にそれができたとして
も非常にコスト高になる。
少ないものを作るのは難しく、仮にそれができたとして
も非常にコスト高になる。
【０００７】従って、従来では共振器内波長変換の場合
に共振器を構成するミラーのいくつかをダイクロイック
ミラーにして発生光の取り出しに使うことがほとんどで
ある。しかし、このダイクロイックミラーに要求される
仕様は、基本波の反射率ができるだけ高いこと、発生し
た光の透過率ができるだけ高いこと、しかも共振器内の
高いパワーに対しても充分耐え得ることといったかなり
厳しいものである。
に共振器を構成するミラーのいくつかをダイクロイック
ミラーにして発生光の取り出しに使うことがほとんどで
ある。しかし、このダイクロイックミラーに要求される
仕様は、基本波の反射率ができるだけ高いこと、発生し
た光の透過率ができるだけ高いこと、しかも共振器内の
高いパワーに対しても充分耐え得ることといったかなり
厳しいものである。
【０００８】一方、共振器内波長変換において、楕円の
形状をした焦点を波長変換用の結晶に結ばせるという方
法が本出願人により提案されている（特願平３−１５９
５３０号）。この発明はまた、Yoichi Taira“High-Pow
er Continuous-Wave Ultraviolet Generation by Frequ
ency Doubling of an Argon Laser ”, Jpn. J. Appl.
Phys. Vol.31(1992) pp.L682-L684 で開示されている。
形状をした焦点を波長変換用の結晶に結ばせるという方
法が本出願人により提案されている（特願平３−１５９
５３０号）。この発明はまた、Yoichi Taira“High-Pow
er Continuous-Wave Ultraviolet Generation by Frequ
ency Doubling of an Argon Laser ”, Jpn. J. Appl.
Phys. Vol.31(1992) pp.L682-L684 で開示されている。
【０００９】この提案発明においては、基本波の損失が
最も少なく、かつ発生した新しい波長の光を最も有効に
取り出すような光学システムを設計することが非常に重
要である。通常そのためにダイクロイックミラーを用い
た光学システムを用いるのであるが、この提案方法が最
も有効に利用できる、発生した光が紫外域にある場合
は、さきに述べたように適切なミラーを得ることは必ず
しも容易ではない。現状では、紫外透過、緑全反射とい
うミラーは蒸着する多層膜の層数が多いので、散乱によ
る損失が多く、また紫外の透過率も７０％程度に留まっ
ている。また、発生した紫外光が光学材料に当たってそ
の材料を劣化させる可能性もあり、そのことを避けるた
め、紫外光を基本波から分離する簡便な方法が望まれて
いる。
最も少なく、かつ発生した新しい波長の光を最も有効に
取り出すような光学システムを設計することが非常に重
要である。通常そのためにダイクロイックミラーを用い
た光学システムを用いるのであるが、この提案方法が最
も有効に利用できる、発生した光が紫外域にある場合
は、さきに述べたように適切なミラーを得ることは必ず
しも容易ではない。現状では、紫外透過、緑全反射とい
うミラーは蒸着する多層膜の層数が多いので、散乱によ
る損失が多く、また紫外の透過率も７０％程度に留まっ
ている。また、発生した紫外光が光学材料に当たってそ
の材料を劣化させる可能性もあり、そのことを避けるた
め、紫外光を基本波から分離する簡便な方法が望まれて
いる。
【００１０】したがって、本発明の目的は、簡便な機構
で、非線形光学素子で発生した光を基本波から分離する
ことのできる波長変換装置を提供することにある。
で、非線形光学素子で発生した光を基本波から分離する
ことのできる波長変換装置を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、波長分離に伴うパワ
ー損失を少なくして、波長変換装置の性能を向上させる
ことにある。
ー損失を少なくして、波長変換装置の性能を向上させる
ことにある。
【００１２】なお、本発明は、共振器を用いる波長変換
装置に限らず、共振器を持たない波長変換装置にも適用
できる。
装置に限らず、共振器を持たない波長変換装置にも適用
できる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の形態では、非線形光学素子を用いる
波長変換装置に含まれる、典型的には集光光学系のレン
ズが波長選択機能を兼ね備える。すなわち、入射した基
本波と波長の異なる光を発生することによって、光の波
長変換を行う非線形光学素子と、該非線形光学素子から
出射した発生光と基本波を含む光線が通過するレンズと
を有し、該レンズがプリズムとして機能するように、前
記光線が当該レンズの中心軸から離れた部分を通過す
る。また、前記レンズの、前記光線の入射面の入射点で
の接平面と出射面の出射点での接平面は近似的にも平行
とならない。
め、本発明の第１の形態では、非線形光学素子を用いる
波長変換装置に含まれる、典型的には集光光学系のレン
ズが波長選択機能を兼ね備える。すなわち、入射した基
本波と波長の異なる光を発生することによって、光の波
長変換を行う非線形光学素子と、該非線形光学素子から
出射した発生光と基本波を含む光線が通過するレンズと
を有し、該レンズがプリズムとして機能するように、前
記光線が当該レンズの中心軸から離れた部分を通過す
る。また、前記レンズの、前記光線の入射面の入射点で
の接平面と出射面の出射点での接平面は近似的にも平行
とならない。
【００１４】また、本発明の第２の形態は、入射した基
本波と波長の異なる光を発生することによって、光の波
長変換を行う非線形光学素子と、該非線形光学素子から
出射する光線が通過するように配置され、２つ以上の光
の透過面を持ち少なくとも一対の透過面は近似的にも平
行でなく、かつ少なくとも該一対の一方の透視面がレン
ズ効果を持つように形成された光学素子とを有する。
本波と波長の異なる光を発生することによって、光の波
長変換を行う非線形光学素子と、該非線形光学素子から
出射する光線が通過するように配置され、２つ以上の光
の透過面を持ち少なくとも一対の透過面は近似的にも平
行でなく、かつ少なくとも該一対の一方の透視面がレン
ズ効果を持つように形成された光学素子とを有する。
【００１５】また、本発明の第３の形態では、非線形光
学素子が波長選択機能を持つ。すなわち、入射した基本
波と波長の異なる光を発生することによって、光の波長
変換を行う非線形光学素子を有し、該非線形光学素子が
プリズムとして機能するように、該非線形光学素子中で
発生した光と基本波を含む光線の出射面と該光線の該非
線形光学素子内での光路が、近似的にも直角と異なる角
度をなす。
学素子が波長選択機能を持つ。すなわち、入射した基本
波と波長の異なる光を発生することによって、光の波長
変換を行う非線形光学素子を有し、該非線形光学素子が
プリズムとして機能するように、該非線形光学素子中で
発生した光と基本波を含む光線の出射面と該光線の該非
線形光学素子内での光路が、近似的にも直角と異なる角
度をなす。
【００１６】
【作用】図面を参照して本発明の原理と作用を説明す
る。
る。
【００１７】本発明の典型例は、非線形光学素子に光を
集める集光系の一部にプリズム効果を持つレンズを用い
る波長変換装置である。このレンズは非線形光学素子に
入射する基本波を集光したり、出射する光をコリメート
するなどの目的で用いられる。
集める集光系の一部にプリズム効果を持つレンズを用い
る波長変換装置である。このレンズは非線形光学素子に
入射する基本波を集光したり、出射する光をコリメート
するなどの目的で用いられる。
【００１８】本発明の第１の形態では、その集光光学系
内において、波長分離用のプリズムを光ビーム調整用の
レンズと一体化させることにより、反射損失の原因とな
る端面の数を減らすことによって高効率な波長変換を行
わせるものである。なお、レンズとして円筒レンズ（円
柱レンズとも称する）を必要とする場合は、新たに特別
な研磨を行わなくても、円筒レンズを軸はずし（ｏｆｆ
−ａｘｉｓ）で用いる、つまり光線が円筒レンズの中心
部から離れた部分を通過するようにすることにより、円
筒レンズによる集光と、軸はずしのために生ずるプリズ
ム効果を同時に起こさせることができ、簡便に波長が分
離できる。
内において、波長分離用のプリズムを光ビーム調整用の
レンズと一体化させることにより、反射損失の原因とな
る端面の数を減らすことによって高効率な波長変換を行
わせるものである。なお、レンズとして円筒レンズ（円
柱レンズとも称する）を必要とする場合は、新たに特別
な研磨を行わなくても、円筒レンズを軸はずし（ｏｆｆ
−ａｘｉｓ）で用いる、つまり光線が円筒レンズの中心
部から離れた部分を通過するようにすることにより、円
筒レンズによる集光と、軸はずしのために生ずるプリズ
ム効果を同時に起こさせることができ、簡便に波長が分
離できる。
【００１９】図２は光ビームの大きさを調整するための
円筒レンズを光ビームがレンズの先端部分を通るように
軸はずしで用いた配置構成を示す。図中、１２は非線形
光学結晶、１１および１３は円筒レンズである。この円
筒レンズの軸はずしの構成を用いたとき、実際の条件下
でどれだけの空間的分離が可能かを見積もってみる。図
２の（Ｂ）において、５１４ｎｍでｆ＝７０ｍｍの焦点
距離をもつ溶融石英の円筒平凸レンズ１３での円柱面の
曲率半径Ｒは、レンズの結像式から、 Ｒ＝（ｎ−１）ｆ で与えられる。ここでｎは溶融石英の屈折率である。
円筒レンズを光ビームがレンズの先端部分を通るように
軸はずしで用いた配置構成を示す。図中、１２は非線形
光学結晶、１１および１３は円筒レンズである。この円
筒レンズの軸はずしの構成を用いたとき、実際の条件下
でどれだけの空間的分離が可能かを見積もってみる。図
２の（Ｂ）において、５１４ｎｍでｆ＝７０ｍｍの焦点
距離をもつ溶融石英の円筒平凸レンズ１３での円柱面の
曲率半径Ｒは、レンズの結像式から、 Ｒ＝（ｎ−１）ｆ で与えられる。ここでｎは溶融石英の屈折率である。
【００２０】ｎ＝１．４６０（５１４ｎｍ） ｎ＝１．５０４（２５７ｎｍ） であることに注意すれば Ｒ＝（１．４６０−１）×７０（ｍｍ）＝３２ｍｍ このレンズ１３の高さｈ′を３０ｍｍとし、このレンズ
の中心から１２ｍｍのところｈを光ビームが通るとする
と、近似的に、 θ＝ａｒｃｓｉｎ（１２／３２） （＝０．３８４） となる。５１４ｎｍと２５７ｎｍの２つの波長の光の振
れ角φは、近似的に φ＝（ｎ−１）θ で表される。つまり２つの光の分離角Δφは Δφ＝Δｎθ となる。ここでΔｎは２つの波長における屈折率の差で
あり Δφ＝０．０４４×０．３８４ ＝０．０１７（ラディアン） となるから、レンズ１３から６０ｍｍ離れたところで、
２つのビームの中心が１ｍｍ離れる。従って、直径１ｍ
ｍ程度のビームは円筒レンズ１３から１００ｍｍ程度離
れた所で充分に分離する。従って、ダイクロイックミラ
ー等の波長分離素子が不要となるので大幅にエネルギー
損失が少なくなる。
の中心から１２ｍｍのところｈを光ビームが通るとする
と、近似的に、 θ＝ａｒｃｓｉｎ（１２／３２） （＝０．３８４） となる。５１４ｎｍと２５７ｎｍの２つの波長の光の振
れ角φは、近似的に φ＝（ｎ−１）θ で表される。つまり２つの光の分離角Δφは Δφ＝Δｎθ となる。ここでΔｎは２つの波長における屈折率の差で
あり Δφ＝０．０４４×０．３８４ ＝０．０１７（ラディアン） となるから、レンズ１３から６０ｍｍ離れたところで、
２つのビームの中心が１ｍｍ離れる。従って、直径１ｍ
ｍ程度のビームは円筒レンズ１３から１００ｍｍ程度離
れた所で充分に分離する。従って、ダイクロイックミラ
ー等の波長分離素子が不要となるので大幅にエネルギー
損失が少なくなる。
【００２１】図３は円筒レンズとプリズムを一体化した
本発明の第２の形態を示す。図中、１５は光の一透過面
を曲面（球面あるいは、円筒面）に研磨し、これと対を
なす他の透過面を平面にして角度をつけたプリズム様素
子（平−円筒プリズムと称する）である。平面での入射
がブリュースター角をなし、ガラスの材料が石英ガラス
であるとすると、５１４．５ｎｍの光と２５７ｎｍの光
は、図２について説明したのと同様の計算により、分離
角Δθ＝０．０３７（ラディアン）となり、５１４ｎｍ
と２５７ｎｍの光の分離が可能になる。なお、このプリ
ズム様素子１５は図２の円筒平凸レンズ１３の先端部分
の一部を切り出しても得られることは勿論である。この
プリズム様素子１５は、一対の光透過面の一方が平面で
他方が凸面（球面あるいは円柱面）であればよい。した
がって、これを平凸プリズムと称することもできる。
本発明の第２の形態を示す。図中、１５は光の一透過面
を曲面（球面あるいは、円筒面）に研磨し、これと対を
なす他の透過面を平面にして角度をつけたプリズム様素
子（平−円筒プリズムと称する）である。平面での入射
がブリュースター角をなし、ガラスの材料が石英ガラス
であるとすると、５１４．５ｎｍの光と２５７ｎｍの光
は、図２について説明したのと同様の計算により、分離
角Δθ＝０．０３７（ラディアン）となり、５１４ｎｍ
と２５７ｎｍの光の分離が可能になる。なお、このプリ
ズム様素子１５は図２の円筒平凸レンズ１３の先端部分
の一部を切り出しても得られることは勿論である。この
プリズム様素子１５は、一対の光透過面の一方が平面で
他方が凸面（球面あるいは円柱面）であればよい。した
がって、これを平凸プリズムと称することもできる。
【００２２】屈折率分散を利用して異なる波長の光ビー
ムを分離する場合に用いられるレンズは、上述のような
凸レンズ１３に限らず、図４に示すような凹レンズ１６
も用いることができる。非線形光学結晶１２から出た光
ビームの光路がレンズの中心軸からはずれるように軸は
ずしで凹レンズ１６および円筒平凸レンズ１３を配置す
ることで、光ビームの分離をより拡大することができ
る。
ムを分離する場合に用いられるレンズは、上述のような
凸レンズ１３に限らず、図４に示すような凹レンズ１６
も用いることができる。非線形光学結晶１２から出た光
ビームの光路がレンズの中心軸からはずれるように軸は
ずしで凹レンズ１６および円筒平凸レンズ１３を配置す
ることで、光ビームの分離をより拡大することができ
る。
【００２３】本発明の第３の形態は、非線形光学素子の
屈折率分散を利用して異なる波長の光ビームを分離する
ものである。そのため、図５に示すように、非線形光学
素子１７の出力側端面と非線形光学素子１７内での光路
のなす角度を近似的にも直角でない角度にして非線形光
学素子自体にプリズム効果をもたせている。タイプIIの
第２高調波発生と和周波または差周波発生の場合に、光
ビームを有効に分離することができる。
屈折率分散を利用して異なる波長の光ビームを分離する
ものである。そのため、図５に示すように、非線形光学
素子１７の出力側端面と非線形光学素子１７内での光路
のなす角度を近似的にも直角でない角度にして非線形光
学素子自体にプリズム効果をもたせている。タイプIIの
第２高調波発生と和周波または差周波発生の場合に、光
ビームを有効に分離することができる。
【００２４】図５において、非線形光学素子１７として
例えばβ硼酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）結晶（以
下、ＢＢＯと呼ぶ）を用い、入力光λ1 ，λ2 として波
長１．０６４μｍおよび波長０．５３２μｍの２つを入
射し、変換出力として波長０．３５５μｍの光λ3 （和
周波）を得る場合には、２つの入力光（基本波）に対す
るＢＢＯの屈折率（常光線）は各々１．６５５１０およ
び１．６７４９３で和周波に対する位相整合条件を満た
す屈折率（異常光線）は１．６６８３２となる。２つの
端面が平行となるように結晶を研磨し、基本波がその１
つの端面にブリュースター角で入射するように結晶を配
置すると２つの基本波の結晶への入射角（出射角も同
じ）は５８．４５度および５９．６度となる。この時、
和周波の出射角は５９．２度となるので、和周波の光ビ
ームが２つの基本波のビームとなす角はそれぞれ０．７
５度および０．４度となる。入射ビーム直径が１ｍｍで
あるとすると、０．４度の角をなす２つのビームは１５
０ｍｍ進むとビームの中心が１ｍｍ離れるので、充分に
互いに分離できる。上記入力光λ1 ，λ2 の入射角の最
適化という問題に対しては、波長分離の大きさ、光
パワーの損失を少なくする、などの点から考慮する必要
があるが、光パワーの損失を最小にすると言う観点から
はブリュースター角が最適になる。そこで本例ではブリ
ュースター角の場合のみを考察した。
例えばβ硼酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）結晶（以
下、ＢＢＯと呼ぶ）を用い、入力光λ1 ，λ2 として波
長１．０６４μｍおよび波長０．５３２μｍの２つを入
射し、変換出力として波長０．３５５μｍの光λ3 （和
周波）を得る場合には、２つの入力光（基本波）に対す
るＢＢＯの屈折率（常光線）は各々１．６５５１０およ
び１．６７４９３で和周波に対する位相整合条件を満た
す屈折率（異常光線）は１．６６８３２となる。２つの
端面が平行となるように結晶を研磨し、基本波がその１
つの端面にブリュースター角で入射するように結晶を配
置すると２つの基本波の結晶への入射角（出射角も同
じ）は５８．４５度および５９．６度となる。この時、
和周波の出射角は５９．２度となるので、和周波の光ビ
ームが２つの基本波のビームとなす角はそれぞれ０．７
５度および０．４度となる。入射ビーム直径が１ｍｍで
あるとすると、０．４度の角をなす２つのビームは１５
０ｍｍ進むとビームの中心が１ｍｍ離れるので、充分に
互いに分離できる。上記入力光λ1 ，λ2 の入射角の最
適化という問題に対しては、波長分離の大きさ、光
パワーの損失を少なくする、などの点から考慮する必要
があるが、光パワーの損失を最小にすると言う観点から
はブリュースター角が最適になる。そこで本例ではブリ
ュースター角の場合のみを考察した。
【００２５】結晶１７は直方体であってもよいが、図４
のような斜方体の方が、結晶のサイズを小さくすること
ができる。
のような斜方体の方が、結晶のサイズを小さくすること
ができる。
【００２６】なお、図６に示すようにこの非線形光学素
子１７の出力側にさらにレンズ１８を軸はずしで置くこ
とによって、それぞれのビームのなす角をさらに大きく
させることもできる。
子１７の出力側にさらにレンズ１８を軸はずしで置くこ
とによって、それぞれのビームのなす角をさらに大きく
させることもできる。
【００２７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００２８】図７は本発明の一実施例を示し、図２の円
筒レンズによる基本構成をそのまま単一パスの波長変換
装置として用いている。入力ビームはビームの大きさを
調整する集光用の球面レンズ２１および前段の円筒レン
ズ１１を通り、非線形光学結晶１２に入射する。この円
筒レンズ１１は最適条件で入射光ビームを集光するため
に必要とする光ビームの収束に方向性を持たせることが
できる。しかも円筒レンズによる集光ビームの断面積の
形状は楕円形となり、一点に収束する形の球面レンズの
集光光学系による集光ビーム断面積より大きく、光エネ
ルギを分散するので、結晶の光破壊を防ぐことができ
る。これは、波長変換素子を光共振器内に置いてさらに
集光光学系で連続出力のレーザー光を集光して変換効率
を高めようとする場合に利点となる。なぜならば球面レ
ンズを集光系を用いて連続出力レーザーの入射レーザー
光を光共振器内にある非線形光学結晶へ連続集光すれ
ば、非線形光学結晶内の光強度は光破壊を引き起こす強
度を越すからである。非線形光学結晶１２としては、例
えば角度位相整合型結晶の１つとして知られる前述のＢ
ＢＯ（β硼酸バリウム結晶）が好適である。なぜなら、
このＢＢＯは波長変換素子としていくつかの優れた点を
持つ、すなわち、紫外域まで大きな非線形感受率を持
ち、透明域が広く、位相整合も広い波長域でとれ、化学
的に安定であり、光破壊強度も比較的強い一軸性の結晶
であるからである。実際には、結晶１２を回転軸ＲＡを
中心に回転させて、位相整合条件を調整する。
筒レンズによる基本構成をそのまま単一パスの波長変換
装置として用いている。入力ビームはビームの大きさを
調整する集光用の球面レンズ２１および前段の円筒レン
ズ１１を通り、非線形光学結晶１２に入射する。この円
筒レンズ１１は最適条件で入射光ビームを集光するため
に必要とする光ビームの収束に方向性を持たせることが
できる。しかも円筒レンズによる集光ビームの断面積の
形状は楕円形となり、一点に収束する形の球面レンズの
集光光学系による集光ビーム断面積より大きく、光エネ
ルギを分散するので、結晶の光破壊を防ぐことができ
る。これは、波長変換素子を光共振器内に置いてさらに
集光光学系で連続出力のレーザー光を集光して変換効率
を高めようとする場合に利点となる。なぜならば球面レ
ンズを集光系を用いて連続出力レーザーの入射レーザー
光を光共振器内にある非線形光学結晶へ連続集光すれ
ば、非線形光学結晶内の光強度は光破壊を引き起こす強
度を越すからである。非線形光学結晶１２としては、例
えば角度位相整合型結晶の１つとして知られる前述のＢ
ＢＯ（β硼酸バリウム結晶）が好適である。なぜなら、
このＢＢＯは波長変換素子としていくつかの優れた点を
持つ、すなわち、紫外域まで大きな非線形感受率を持
ち、透明域が広く、位相整合も広い波長域でとれ、化学
的に安定であり、光破壊強度も比較的強い一軸性の結晶
であるからである。実際には、結晶１２を回転軸ＲＡを
中心に回転させて、位相整合条件を調整する。
【００２９】上記入力ビームの入射により、非線形光学
結晶１２において入力ビームの基本波（光を変換する前
の元の波長の光）Ａと異なる新たな周波数の発生光（変
換出力光とも称する）Ｂが生ずる。この周波数変換され
た発生光Ｂとしては代表的にはＳＨＧ（第２高周波発
生）光と呼ばれる２倍波である。これら２つの光ビーム
Ａ，Ｂは後段の円筒レンズ１３の先端部分を通ることで
プリズム効果を受け、発生光Ｂはそのレンズ１３の屈折
率分散により基本波Ａとは空間的に異なった場所、すな
わち基本波Ａとは異なる方向に分離して伝搬する。
結晶１２において入力ビームの基本波（光を変換する前
の元の波長の光）Ａと異なる新たな周波数の発生光（変
換出力光とも称する）Ｂが生ずる。この周波数変換され
た発生光Ｂとしては代表的にはＳＨＧ（第２高周波発
生）光と呼ばれる２倍波である。これら２つの光ビーム
Ａ，Ｂは後段の円筒レンズ１３の先端部分を通ることで
プリズム効果を受け、発生光Ｂはそのレンズ１３の屈折
率分散により基本波Ａとは空間的に異なった場所、すな
わち基本波Ａとは異なる方向に分離して伝搬する。
【００３０】図８は図２の構成をレーザー共振器外の外
部共振器３０に用いた例を示す。光ビームが円筒レンズ
１１，１３の中心軸をはずれた先端部分を通過し、また
非線形光学結晶１２のほぼ中心軸を通過するように、こ
れらの素子１１〜１３が図８のように対称的に配置され
る。非線形光学結晶１２を挟んで配置された円筒レンズ
１１，１３のそれぞれの外側の所定の光路位置に、第２
高調波の深紫外域光に対して高い反射率を有する全反射
ミラー２３，２４が配置される。さらに入力側の全反射
ミラー２３の外側にレーザー源からの入力光ビームは透
過させるけれどもそれと逆方向の戻り光は反射するハー
フミラー２２が配置されている。外部共振器３０と図示
されていないレーザー共振器を一つのコヒーレント光発
生装置とみなすことができる。
部共振器３０に用いた例を示す。光ビームが円筒レンズ
１１，１３の中心軸をはずれた先端部分を通過し、また
非線形光学結晶１２のほぼ中心軸を通過するように、こ
れらの素子１１〜１３が図８のように対称的に配置され
る。非線形光学結晶１２を挟んで配置された円筒レンズ
１１，１３のそれぞれの外側の所定の光路位置に、第２
高調波の深紫外域光に対して高い反射率を有する全反射
ミラー２３，２４が配置される。さらに入力側の全反射
ミラー２３の外側にレーザー源からの入力光ビームは透
過させるけれどもそれと逆方向の戻り光は反射するハー
フミラー２２が配置されている。外部共振器３０と図示
されていないレーザー共振器を一つのコヒーレント光発
生装置とみなすことができる。
【００３１】レーザー源からの光ビームはミラー２２，
レンズ１１，結晶１２およびレンズ１３を通過する。前
述のように出力側の円筒レンズ１３を通過する時に基本
波Ａと発生光（２倍波の深紫外域光）Ｂとが分離し、発
生光Ｂは外部へ出力される。入力ビームの周波数変換を
受けなかった基本波Ａは基本波Ａの伝搬光路中に置かれ
た全反射ミラー２４で反射されて円筒レンズ１３に戻
り、非線形光学結晶１２を再び通ることで新たに発生光
Ｂを生じさせ、これらの光Ａ，Ｂは入力側の円筒レンズ
１１の先端部分を再び通過することにより基本波Ａと発
生波Ｂとが分離され、発生光Ｂは全反射ミラー２３で反
射されて外部へ出力される。基本波Ａはハーフミラー２
２で反射されて再び円筒レンズ１１へ戻り、周波数変換
作用を再度受ける。
レンズ１１，結晶１２およびレンズ１３を通過する。前
述のように出力側の円筒レンズ１３を通過する時に基本
波Ａと発生光（２倍波の深紫外域光）Ｂとが分離し、発
生光Ｂは外部へ出力される。入力ビームの周波数変換を
受けなかった基本波Ａは基本波Ａの伝搬光路中に置かれ
た全反射ミラー２４で反射されて円筒レンズ１３に戻
り、非線形光学結晶１２を再び通ることで新たに発生光
Ｂを生じさせ、これらの光Ａ，Ｂは入力側の円筒レンズ
１１の先端部分を再び通過することにより基本波Ａと発
生波Ｂとが分離され、発生光Ｂは全反射ミラー２３で反
射されて外部へ出力される。基本波Ａはハーフミラー２
２で反射されて再び円筒レンズ１１へ戻り、周波数変換
作用を再度受ける。
【００３２】図９は図２の波長変換機構をレーザー共振
器３１内部に取り入れたコヒーレント光発生装置の一実
施例を示す。図中、２５はレーザー媒質を内に有するプ
ラズマ管で、例えば連続発振型のアルゴン・レーザーで
ある。このアルゴン・レーザーは出力１ワットの可視光
範囲の波長ν１（例えば５１４．５ｎｍ、基本波）のコ
ヒーレントな連続波（ＣＷ）レーザー光を発生するもの
であってよい。プラズマ管２５としてはクリプトンレー
ザーも好適である。２６は波長ν１の光および波長ν１
の第２高調波の深紫外域光（波長ν２＝２５７ｎｍ）に
対して高反射率を持つ平面鏡である。上述の図８の構成
と比較すると、本例の場合は図８のハーフミラー２２の
位置に集光用の球面レンズ２１が配置されているが、素
子２３，１１，１２，１３，２４の配置構成は図８のも
のと同じである。
器３１内部に取り入れたコヒーレント光発生装置の一実
施例を示す。図中、２５はレーザー媒質を内に有するプ
ラズマ管で、例えば連続発振型のアルゴン・レーザーで
ある。このアルゴン・レーザーは出力１ワットの可視光
範囲の波長ν１（例えば５１４．５ｎｍ、基本波）のコ
ヒーレントな連続波（ＣＷ）レーザー光を発生するもの
であってよい。プラズマ管２５としてはクリプトンレー
ザーも好適である。２６は波長ν１の光および波長ν１
の第２高調波の深紫外域光（波長ν２＝２５７ｎｍ）に
対して高反射率を持つ平面鏡である。上述の図８の構成
と比較すると、本例の場合は図８のハーフミラー２２の
位置に集光用の球面レンズ２１が配置されているが、素
子２３，１１，１２，１３，２４の配置構成は図８のも
のと同じである。
【００３３】図１０の装置は図９の本発明の実施例と比
較するために示した従来のコヒーレント光発生装置であ
る。図中、２７はアルゴンプラズマ管２５から発生する
波長ν１の光には高反射率を持つが、その２倍波長ν２
の第２高調波光には高透過率を持つダイクロイックミラ
ーの平面鏡である。２８はこれと同様に波長νの光には
高反射率を持つが、波長ν２の光には高透過率を持つダ
イクロイックミラーの凹面鏡である。この平面鏡２７は
プラズマ管２５の後方に、また凹面鏡２８は円筒レンズ
１３の前方に配置され、円筒レンズ１１，１３の中心軸
を光ビームが通過するように配置されている。従って、
従来例は前述の光ビームＡ，Ｂは円筒レンズ１１，１３
では分離されず、平面鏡２７および凹面鏡２８で発生光
Ｂが分離されて外部へ出力される。
較するために示した従来のコヒーレント光発生装置であ
る。図中、２７はアルゴンプラズマ管２５から発生する
波長ν１の光には高反射率を持つが、その２倍波長ν２
の第２高調波光には高透過率を持つダイクロイックミラ
ーの平面鏡である。２８はこれと同様に波長νの光には
高反射率を持つが、波長ν２の光には高透過率を持つダ
イクロイックミラーの凹面鏡である。この平面鏡２７は
プラズマ管２５の後方に、また凹面鏡２８は円筒レンズ
１３の前方に配置され、円筒レンズ１１，１３の中心軸
を光ビームが通過するように配置されている。従って、
従来例は前述の光ビームＡ，Ｂは円筒レンズ１１，１３
では分離されず、平面鏡２７および凹面鏡２８で発生光
Ｂが分離されて外部へ出力される。
【００３４】上述の図９の装置の構成要素は紫外光Ｂを
横方向にはねるミラー２３があること、および鏡２４，
２６がダイクロイックミラーでないことを除けば、従来
の図１０と同じであるが、難しい仕様のダイクロイック
ミラー２７，２８を必要としない。また、図９の本発明
実施例では２つの円筒レンズ１１，１３と結晶１２を除
くレーザー共振器１３を構成する光学素子には紫外光が
当たらないので、紫外光による劣化の心配もなくなる利
点がある。さらに、波長分離のための特別な素子（プリ
ズムなど）を必要としないから、コストがかからず、か
つパワーの損失を招来しない。
横方向にはねるミラー２３があること、および鏡２４，
２６がダイクロイックミラーでないことを除けば、従来
の図１０と同じであるが、難しい仕様のダイクロイック
ミラー２７，２８を必要としない。また、図９の本発明
実施例では２つの円筒レンズ１１，１３と結晶１２を除
くレーザー共振器１３を構成する光学素子には紫外光が
当たらないので、紫外光による劣化の心配もなくなる利
点がある。さらに、波長分離のための特別な素子（プリ
ズムなど）を必要としないから、コストがかからず、か
つパワーの損失を招来しない。
【００３５】図１１は上述の図３の基本構成に示すよう
な平−円筒プリズムをレーザー共振器３２内に取り入れ
コヒーレント光発生装置の一実施例を示す。非線形光学
結晶１２を挟んで円筒レンズの代りに一対の平−円筒プ
リズム１４，１５が配置されている他は、図９の実施例
の構成と同じであり、その作用も図９について述べたの
と同様である。本例の場合は図９の円筒レンズ１１，１
３において光ビームがまったく通過することのない部分
を除去して集光レンズ兼用のプリズム様素子１４，１５
にしたものと考えることができる。
な平−円筒プリズムをレーザー共振器３２内に取り入れ
コヒーレント光発生装置の一実施例を示す。非線形光学
結晶１２を挟んで円筒レンズの代りに一対の平−円筒プ
リズム１４，１５が配置されている他は、図９の実施例
の構成と同じであり、その作用も図９について述べたの
と同様である。本例の場合は図９の円筒レンズ１１，１
３において光ビームがまったく通過することのない部分
を除去して集光レンズ兼用のプリズム様素子１４，１５
にしたものと考えることができる。
【００３６】図１２は上述の図５の基本構成をそのまま
単一パス波長変換装置として用いた一実施例を示す。球
面レンズ２１を通って集光された光ビームはタイプIIの
第２高調波発生用の非線形光学素子１７にブリュースタ
ー角で入射し、この素子１７内で新たな周波数の発生光
Ｂを生ずる。この発生光Ｂと周波数変換されなかった入
力ビームの基本波Ａは非線形光学素子１７の出力側の端
面でプリズム効果を受け、それぞれ別な方向に分離され
て伝搬する。２倍波の紫外光である発生光Ｂはそのまま
外部へ出力されるが、基本波Ａはビーム阻止部材２９に
吸収される。
単一パス波長変換装置として用いた一実施例を示す。球
面レンズ２１を通って集光された光ビームはタイプIIの
第２高調波発生用の非線形光学素子１７にブリュースタ
ー角で入射し、この素子１７内で新たな周波数の発生光
Ｂを生ずる。この発生光Ｂと周波数変換されなかった入
力ビームの基本波Ａは非線形光学素子１７の出力側の端
面でプリズム効果を受け、それぞれ別な方向に分離され
て伝搬する。２倍波の紫外光である発生光Ｂはそのまま
外部へ出力されるが、基本波Ａはビーム阻止部材２９に
吸収される。
【００３７】図１３は図１２と同様の波長変換機構を外
部共振器３３に取り入れた本発明の一実施例を示す。本
例の構成は前述の図８の構成の円筒レンズ１１，１３と
非線形光学結晶１２を図５または図１２の斜めにカット
した非線形光学素子１７に置き換えたものであり、全体
の作用効果は図８の場合とほぼ同様である。すなわち、
レーザー源からの入力光はハーフミラー２２を通って非
線形光学素子１７に入射し、基本波Ａとこの光学素子１
７で発生した発生光Ｂは光学素子１７の後端面でそれぞ
れ別な方向に分離される。発生光（紫外光）Ｂはそのま
ま外部へ出力されるが、基本波Ａは反射ミラー２４で反
射されて戻り、再び非線形光学素子１７に入射してあら
たな発生光Ｂを生じ、この光学素子１７の先端面で分離
された新たな発生光Ｂは反射ミラー２３で反射されて横
方向に進み、外部へ出力される。一方、レーザー源の方
向に逆進した基本波Ａはハーフミラー２２で反射されて
再び非線形光学素子１７へ戻り、再び波長変換作用を受
ける。
部共振器３３に取り入れた本発明の一実施例を示す。本
例の構成は前述の図８の構成の円筒レンズ１１，１３と
非線形光学結晶１２を図５または図１２の斜めにカット
した非線形光学素子１７に置き換えたものであり、全体
の作用効果は図８の場合とほぼ同様である。すなわち、
レーザー源からの入力光はハーフミラー２２を通って非
線形光学素子１７に入射し、基本波Ａとこの光学素子１
７で発生した発生光Ｂは光学素子１７の後端面でそれぞ
れ別な方向に分離される。発生光（紫外光）Ｂはそのま
ま外部へ出力されるが、基本波Ａは反射ミラー２４で反
射されて戻り、再び非線形光学素子１７に入射してあら
たな発生光Ｂを生じ、この光学素子１７の先端面で分離
された新たな発生光Ｂは反射ミラー２３で反射されて横
方向に進み、外部へ出力される。一方、レーザー源の方
向に逆進した基本波Ａはハーフミラー２２で反射されて
再び非線形光学素子１７へ戻り、再び波長変換作用を受
ける。
【００３８】図１４は非線形光学素子１７をレンズを併
用する外部共振器３４の中に取り入れて波長分離を行う
外部共振器型波長変換装置の一実施例を示す。本例の構
成は図１３の構成中にビームの大きさを調整するための
円筒レンズ１１，１３を斜めにカットした非線形光学素
子１７を挟むように挿入したものである。本例の作用は
図１３の場合と同様である。
用する外部共振器３４の中に取り入れて波長分離を行う
外部共振器型波長変換装置の一実施例を示す。本例の構
成は図１３の構成中にビームの大きさを調整するための
円筒レンズ１１，１３を斜めにカットした非線形光学素
子１７を挟むように挿入したものである。本例の作用は
図１３の場合と同様である。
【００３９】以上説明したように、これら実施例は、非
線形光学素子あるいはレンズ素子を利用して、発生した
光を基本波から空間的に分離するようにしているので、
発生光を基本波から分離するためのダイクロイックミラ
ー，プリズムあるいは回折格子といった波長選択素子が
不要となり、そのため低コストで構成できるとともに、
波長選択に伴うパワー損失を大幅に減少させることがで
きる。
線形光学素子あるいはレンズ素子を利用して、発生した
光を基本波から空間的に分離するようにしているので、
発生光を基本波から分離するためのダイクロイックミラ
ー，プリズムあるいは回折格子といった波長選択素子が
不要となり、そのため低コストで構成できるとともに、
波長選択に伴うパワー損失を大幅に減少させることがで
きる。
【００４０】なお、この発明の波長変換装置が有効な代
表例は、角度位相整合型の波長変換素子を用いて連続発
振の弱い光の波長変換を行う場合である。この例として
は、アルゴン・レーザーの第２高調波の発生がある。こ
の第２高調波は深紫外域にあり、光リソグラフィーや他
の光処理の応用が多数考えられる。また可視光域への、
または赤外への波長変換レーザーにも応用できる。
表例は、角度位相整合型の波長変換素子を用いて連続発
振の弱い光の波長変換を行う場合である。この例として
は、アルゴン・レーザーの第２高調波の発生がある。こ
の第２高調波は深紫外域にあり、光リソグラフィーや他
の光処理の応用が多数考えられる。また可視光域への、
または赤外への波長変換レーザーにも応用できる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、簡便な機構で、非線形
光学素子で発生した光を基本波から分離することができ
る。
光学素子で発生した光を基本波から分離することができ
る。
【図１】非線形光学素子で周波数変換された光ビームを
基本波から分離する従来の波長分離機構を示す図であ
る。
基本波から分離する従来の波長分離機構を示す図であ
る。
【図２】円筒レンズを軸はずしで用いた本発明の波長変
換装置の基本構成（Ａ）とその要部拡大（Ｂ）を示す図
である。
換装置の基本構成（Ａ）とその要部拡大（Ｂ）を示す図
である。
【図３】平凸プリズムを用いた本発明の波長変換装置の
基本構成（Ａ）とその要部拡大（Ｂ）を示す図である。
基本構成（Ａ）とその要部拡大（Ｂ）を示す図である。
【図４】凹レンズを軸はずしで用いた本発明の波長変換
装置の基本構成を示す図である。
装置の基本構成を示す図である。
【図５】非線形光学素子の屈折率分散を利用して発生光
を基本波から分離する本発明の波長変換装置の基本構成
を示す図である。
を基本波から分離する本発明の波長変換装置の基本構成
を示す図である。
【図６】図５の非線形光学素子の屈折率分散によるプリ
ズム効果と、図２のレンズの屈折率分散によるプリズム
効果を組み合せて発生光を基本波から分離する本発明の
波長変換装置の基本構成を示す図である。
ズム効果と、図２のレンズの屈折率分散によるプリズム
効果を組み合せて発生光を基本波から分離する本発明の
波長変換装置の基本構成を示す図である。
【図７】本発明による単一パスの波長変換装置の例を示
す図である。
す図である。
【図８】外部共振器に取り入れた本発明の波長変換装置
の第１の例を示す図である。
の第１の例を示す図である。
【図９】レーザー共振器に本発明を適用したコヒーレン
ト光発生装置の例を示す図である。
ト光発生装置の例を示す図である。
【図１０】従来のコヒーレント光発生装置を示す図であ
る。
る。
【図１１】レーザー共振器へ本発明を適用したコヒーレ
ント光発生装置の他の例を示す図である。
ント光発生装置の他の例を示す図である。
【図１２】本発明による単一パスの波長変換装置の他の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１３】外部共振器に取り入れた本発明の波長変換装
置の第２の例を示す図である。
置の第２の例を示す図である。
【図１４】外部共振器に取り入れた本発明の波長変換装
置の第３の例を示す図である。
置の第３の例を示す図である。
１１，１３ 円筒レンズ １２ 非線形光学結晶 １４，１５ 平−円筒プリズム（平凸プリズム） １６ 凹レンズ １７ 非線形光学素子 １８ 凸レンズ ２１ 球面レンズ ２２ ハーフミラー ２３，２４ 平面鏡（全反射ミラー） ２５ アルゴンレーザープラズマ管 ２６ 平面鏡（全反射ミラー） ２７ 平面鏡（ダイクロイックミラー） ２８ 凹面鏡（ダイクロイックミラー） ２９ ビーム阻止部材
Claims (13)
- 【請求項１】 入射した基本波と波長の異なる光を発生
することによって、光の波長変換を行う非線形光学素子
と、 該非線形光学素子から出射した発生光と基本波を含む光
線が通過するレンズとを有し、 該レンズがプリズムとして機能するように、前記光線が
当該レンズの中心軸から離れた部分を通過することを特
徴とする波長変換装置。 - 【請求項２】 入射した基本波と波長の異なる光を発生
することによって、光の波長変換を行う非線形光学素子
と、 該非線形光学素子から出射する光線が通過するように配
置され、２つ以上の光の透過面を持ち少なくとも一対の
透過面は近似的にも平行でなく、かつ少なくとも該一対
の一方の透視面がレンズ効果を持つように形成された光
学素子とを有することを特徴とする波長変換装置。 - 【請求項３】 入射した基本波と波長の異なる光を発生
することによって、光の波長変換を行う非線形光学素子
を有し、 該非線形光学素子がプリズムとして機能するように、該
非線形光学素子中で発生した光と基本波を含む光線の出
射面と該光線の該非線形光学素子内での光路が、近似的
にも直角と異なる角度をなすことを特徴とする波長変換
装置。 - 【請求項４】 前記レンズの、前記光線の入射面の入射
点での接平面と出射面の出射点での接平面は近似的にも
平行とならないことを特徴とする請求項１に記載の波長
変換装置。 - 【請求項５】 前記レンズは前記非線形光学素子に光を
集光する光学系の一部をなすことを特徴とする請求項１
に記載の波長変換装置。 - 【請求項６】 光共振器と、該光共振器内に配置される
レーザー媒質とを有し、請求項１〜５のいずれかに記載
の波長変換装置が該光共振器の一部を構成することを特
徴とするコヒーレント光発生装置。 - 【請求項７】 光共振器と、該光共振器内に配置される
レーザー媒質と、該光共振器外に置かれ、該光共振器か
らの出力光を基本波として波長変換を行う請求項１〜５
のいずれかに記載の波長変換装置とを含むことを特徴と
するコヒーレント光発生装置。 - 【請求項８】 前記波長変換装置が前記光共振器と異な
る別の光共振器の一部であることを特徴とする請求項７
に記載のコヒーレント光発生装置。 - 【請求項９】 前記レンズは円筒平凸レンズであること
を特徴とする請求項１または４ないし８のいずれかに記
載の装置。 - 【請求項１０】 前記光学素子は円筒平凸レンズの先端
部分の形状を有するレンズ体であることを特徴とする請
求項２または６ないし８のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１１】 前記非線形光学素子としてベータほう
酸バリウム結晶を用いることを特徴とする請求項１ない
し１０のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかに記載
の装置を用いて出力されたレーザー光により光リソグラ
フィーを行う方法。 - 【請求項１３】 ２つ以上の光の透過面を持ち少なくと
も一対の透過面は近似的にも平行でなく、かつ少なくと
も該一対の一方の透視面がレンズ効果を持つように形成
された光学素子。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP4236934A JPH06102545A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 波長変換装置 |
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| US08/113,544 US5410560A (en) | 1992-09-04 | 1993-08-27 | Wavelength conversion apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236934A JPH06102545A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 波長変換装置 |
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|---|---|
| JPH06102545A true JPH06102545A (ja) | 1994-04-15 |
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ID=17007919
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