JPH06241908A - 波長測定方法及びそれを用いた波長測定装置、並びにレーザ装置 - Google Patents

波長測定方法及びそれを用いた波長測定装置、並びにレーザ装置

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JPH06241908A
JPH06241908A JP4993393A JP4993393A JPH06241908A JP H06241908 A JPH06241908 A JP H06241908A JP 4993393 A JP4993393 A JP 4993393A JP 4993393 A JP4993393 A JP 4993393A JP H06241908 A JPH06241908 A JP H06241908A
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JP
Japan
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wavelength
light
sum frequency
laser
incident
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JP4993393A
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English (en)
Inventor
Toshiki Kishimoto
岸本俊樹
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一の検出器のみを用いた1.08〜
3.3μmの波長領域のレーザ光の波長測定方法と、こ
れを利用した波長測定器の提供とこれを用いたレーザ装
置の提供を目的とする。 【構成】 レーザ光5を和周波発生用非線形光学素
子11に入射し、発生した和周波光13の波長を求め、
該和周波光13の波長より該和周波発生用非線形光学素
子11に入射したレーザ光5の波長を求める。 【効果】 簡便で、かつ素早く、連続的により広範
囲の波長のレーザ光を測定でき、装置の小型化が可能と
なる。また、本発明のレーザ装置を用いれば種々の波長
のレーザー光を単一のレーザ装置より任意に発生させる
ことができ、かつ発生しているレーザー光の波長を随時
確認できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光パラメトリック発振
器を利用した波長可変レーザ装置より出射されるレーザ
光の波長の測定に関する。
【0002】
【従来の技術】非線形光学素子(結晶)にコヒーレント
な励起光(λp)を入射すると、以下の式に示された関
係を満たす波長の異なるコヒーレント光を発生すること
は良く知られており、光パラメトリック効果と称されて
いる。 式1 1/λp=1/λs+1/λi 式2 np/λp=ns/λs+ni/λi ここにおいて、λsはシグナル光であり、λiはアイド
ラ光で、λs<λiである。さらに、np、ns、ni
はそれぞれの光に対する非線形光学素子の屈折率を示
す。
【0003】この光パラメトリック効果を用いた発振器
は、図3に示すように、励起光源1と、光パラメトリッ
ク発振用非線形光学素子2と、該非線形光学素子2の入
射側と出射側とに配置された一対の反射鏡3,4とから
構成されている。そして、その作用機構は以下の通りで
ある。
【0004】励起光源より出射されたレーザ光5は光パ
ラメトリック発振用非線形光学素子2に設けられた一対
の反射鏡3,4間で共振し、波長が変換され、変換され
た波長は反射鏡4より出射される。
【0005】従来、この種の光パラメトリック発振起用
非線形光学素子2としてはKTiO4(KTP)、Rb
TiOPO4(RTP)といった非線形光学結晶が用い
られ、励起光源としては、波長1.047〜1.079
6μmで発振するNdドープYLF、NdドープYA
G、NdドープGSGG、NdドープYAP等のレーザ
ロッドを用いた個体レーザ装置が多用されている。
【0006】ところで、レーザ光は波長分布も狭く、直
進性の良いことが大きな特徴であり、用いるレーザロッ
ドの材質により発振されるレーザ光の波長は特定され
る。近年、このレーザ光の持つ直進性の良さと、波長分
布の狭さを生かしつつ種々の波長のレーザ光を一つの装
置より発振しうる装置や、現状のレーザロッドでは発振
できない領域の波長を発振しうる装置が要望されるよう
になってきた。例えば、大気中の種々の有害成分の検出
や定量に用いるためである。
【0007】このような要求を満たすべく、種々の検討
がなされている。例えば、KTPやRTPを用いた光パ
ラメトリック発振器を用いて、該発振器の中の非線形光
学素子内でのレーザ光の伝播角を変えるものがある。こ
れは、KTPやRTPを用いた光パラメトリック発振で
は、伝播角を40〜90度の範囲(伝播角の変化量とし
て最大50゜)で変化させることにより例えば波長1.
064μmの入射レーザ光を波長1.08〜3.3μm
のレーザ光に波長変換可能であることによる。
【0008】この様に波長変換して得られてレーザ光
は、初期の目的の波長となっているかどうかの検定が必
要とされる。例えば、図4は従来の測定装置の基本構成
を示した概念図の1例であり、モノクロメーター6と、
検出器7と、コンピュータ8とから成り、被測定光であ
る入射光9はモノクロメーター6を経て検出器7に至る
が、モノクロメーター6内の回折格子(図示せず。)の
回転量を示す出力信号と検出器7の出力信号とがコンピ
ューター8に入力され、これらの入力信号に基づいて入
射光9の波長が決定されるようになっている。
【0009】このような従来の一つのモノクロメーター
6を用いた測定装置で上記1.08〜3.3μmという
広範囲な波長領域のレーザ光を測定しようとすると、該
測定器に用いる検出器7を、測定すべき波長に合わせ順
次Si製、InSb製、PbS製、Ge製の検出器7に
取り替えて行かなければならなかった。検出器の感度か
らいえば、光パラメトリック発振器はパルス幅が数十ns
ecの励起光を用いているために、Si、InSb製の検
出器を除き、立ち上がり速度が数μsec以上と遅く、一
つのレーザー光パルスの検出器への照射のみでは測定不
可能である。加えて、Si製検出器以外の検出器はいず
れも検出素子自体を冷却しなければ十分な感度が得られ
ず、このための冷却装置や温度制御装置が不可欠とされ
るという欠点があり、装置自体の小型化は困難であっ
た。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記状況に
鑑みなされたものであり、単一の検出器のみを用いて
1.08〜3.3μmの波長領域のレーザ光の波長を測
定する方法と、この測定方法を利用した波長測定器の提
供と、この波長測定器を用いたレーザ装置の提供を目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の波長測定方法はレーザ光を和周波発生用非線形光学
素子に入射し、発生した和周波光の波長を求め、該和周
波光の波長より入射レーザ光の波長を求めるものであ
り、この方法を利用した本発明の波長測定装置は、モノ
クロメーターのレーザー光入射側に和周波発生用非線形
光学素子を、あるいはビームスプリッターを介して和周
波発生用非線形光学素子を設けたことを特徴とするもの
であり、本発明のレーザ装置は、励起光源と、光パラメ
トリック発振器と、和周波発生用非線形光学素子とビー
ムスプリッターとを用いて構成した本発明の波長測定装
置とからなり、光パラメトリック発振器より出射された
レーザ光が和周波発生用非線形光学素子に入射し、ビー
ムスプリッターにより入射レーザ光は系外に出射され、
和周波光がモノクロメーターに入射されるように構成さ
れたものである。
【0012】
【作用】本発明の方法は波長1.08〜3.3μmの範
囲のレーザ光の波長測定に適する。というのは、この波
長範囲のレーザ光を和周波発生用非線形光学素子に入射
した場合、発生する和周波光の波長は0.536〜0.
806μmであり、センサとしてSi製の検出器を用い
るのみで波長の測定は可能となるからである。すなわ
ち、励起光源としてNdドープYAGレーザ(波長(λ
p)=1.064μm)を用た例により本発明の方法を
説明するならば、該レーザ光は光パラメトリック発振器
中の非線形光学素子での伝播角を変化させることにより
式1、2に従う例えば、波長1.622〜1.652μ
mのシグナル光Aと波長3.092〜2.989μmの
アイドラ光Bとを発生させることが可能である。これら
の光A,Bは和周波発生用非線形光学素子を通過するに
際し、それぞれ式3を満たす波長0.643〜0.64
7μmの和周波光(λsf)A’と波長0.792〜
0.785μmの和周波光(λsf)B’とを発生す
る。 式3 λs=1/(1/λsf−1/λp)
【0013】よって、和周波発生用非線形光学素子より
出射されるレーザ光はシグナル光Aとアイドラ光Bと和
周波光A’,B’との混合光(A+A’,B+B’)と
なる。本発明では、この混合光中の和周波光の波長を測
定し、式3によりシグナル光やアイドラ光の波長を求め
る。なお、より精度良く和周波光の波長を測定するため
には、和周波発生用非線形光学素子とモノクロメーター
との間にビームスプリッターを設けることが好ましい。
【0014】本発明の方法に適用するモノクロメーター
以降の装置は通常市販されているものをそのまま流用し
ても支障はなく、特にこだわるものではない。以下、本
発明の方法を用いた波長測定装置と該波長測定装置を用
いたレーザ装置とを実施例に基づき説明する。
【0015】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の波長測定装置の1例の概念
図である。本装置は、モノクロメーター6と、該モノク
ロメーター6より取り出された光を検出するSi製の検
出器7と、モノクロメーター6の出力と検出器7の出力
より入射光9の波長を求めるコンピュータ8と、モノク
ロメーター6の入射光側に設けられた回転ステージ10
上に設置された和周波発生用非線形光学素子11(以
下、「和周波発生用素子」と略す。)と、該回転ステー
ジ10とモノクロメーター6との間に設けられたビーム
スプリッター12とから構成された波長測定装置であ
り、和周波発生用素子11としてタイプ2(50゜≦θ
≦90゜,φ=0゜ ただし、θは×(a)軸より測定
した極座標の角度であり、φはZ(c)軸より測定した
極座標の角度である。)にカットしたKTP結晶を用い
た。なお、本装置において用いられるビームスプリッタ
ー12は和周波光13のみに対して高い透過率を有し、
入射光9に対しては高い反射率を有するものである。
【0016】本装置において、入射光9は和周波発生用
素子11を通過し、ビームスプリッター12を経てモノ
クロメーター6に至る。この間に入射光9の一部は和周
波発生用素子11にて波長変換され、和周波光13と入
射光9との混合光14として該素子11より出射され
る。該混合光14はビームスプリッター12により和周
波光13と入射光9とに分離され、和周波光13はモノ
クロメーター6に入射され、入射光9は系外に出射され
る。
【0017】モノクロメーター6では、内部の回折格子
(図示せず。)を回転して入射した和周波光13を分光
して検出器7に出射する。この出射された和周波光13
により生ずる検出器7の出力とモノクロメーター6より
の出力とがコンピューター8に入力され、検出器7の出
力が最大となる回折格子の回転角より和周波光13の波
長が求められ、この値に基づき入射光9の波長が求めら
れる。
【0018】なお、本装置に用いる和周波発生用素子1
1としてはKTP、RTP、KTA、BBO等が用いら
れ、入射光9の偏光状態によりタイプ1にカットしたも
のかタイプ2にカットしたものを用いる。
【0019】(実施例2)図2は本発明のレーザ装置の
1例の構成を示した概念図である。図1の和周波発生用
素子11の入射側に光パラメトリック発振装置を設けた
ものである。光パラメトリック発振装置は励起光源1
と、パラメトリック発振用非線形光学素子2、該非線形
光学素子2を載せた回転ステージ15、該回転ステージ
15の両側で、非線形光学素子11の入射側と出射側と
に設けられた反射鏡3(以下「リアミラー」と示す。)
と反射鏡4(以下「出力ミラー」と示す。)とからなる
光パラメトリック発振器16とから構成されている。
【0020】本レーザー装置においては、励起光源1と
してNdドープYAG結晶を発振ロッドとする個体レー
ザ装置を用い、パラメトリック発振用非線形光学素子2
としてタイプ2(50゜≦θ≦90゜,φ=0゜ ただ
し、θは×(a)軸より測定した極座標の角度であり、
φはZ(c)軸より測定した極座標の角度である。)に
カットしたKTP結晶を用い、リアミラー3として励起
レーザー光5に対して高い透過率を有し、シグナル光
(励起レーザ光の波長の2倍より短い波長の光)に対し
て高い反射率を有するダイクロイック反射鏡を用い、出
力ミラー4としてシグナル光に対して50〜98%の反
射率を有するダイクロイック反射鏡を用い、波長測定部
として和周波発生用素子11としてタイプ1(50゜≦
θ≦90゜,0゜≦φ≦50゜ただし、θは×(a)軸
より測定した極座標の角度であり、φはZ(c)軸より
測定した極座標の角度である。)にカットしたKTP結
晶を用いた図1の測定装置を用いた。
【0021】本発明の装置において、励起光源1より出
射された励起レーザ光5はパラメトリク発振器16内で
発振し、シグナル光が入射光9として励起レーザ光5と
ともに和周波発生用素子11に入射する。入射光9は実
施例1に記載したように和周波光13を発生し、この波
長が測定され、その結果よりレーザー装置の出力光(入
射光9)の波長が求められる。
【0022】(実施例3)光パラメトリック発振用非線
形光学素子2としてaカット(θ=90゜、φ=0゜)
で光路長10mmのRTPを用い、波長1.6〜1.8
μmで単共振状態になるようなミラーを用いて光パラメ
トリック発振を行い、和周波発生用素子11としてタイ
プ1にカットしたKTPを用いた図2のレーザ装置を用
い、RTPを回転し、伝播角を90゜から70まで回転
させ、発生する和周波光13の波長を測定し、この結果
より光パラメトリック発振器で発生したシグナル光の波
長を求めた。次いで、検出器にPbSを用いた従来の測
定方法で同じ伝播角でのシグナル光の波長を測定した。
その結果を表1に示した。表1の結果より、本発明の方
法で測定した値と従来法で測定した方法と差はないこと
がわかった。
【0023】
【0024】
【発明の効果】和周波光を発生させてこれを測定し、そ
の結果より元のレーザ光の波長を求めるという本発明の
方法、あるいは方法を用いた測定装置を用いれば、モノ
クロメーターに使用する検出器をSi製一つとすること
ができるため、簡便で、かつ素早く、連続的により広範
囲の波長のレーザ光を測定でき、装置の小型化が可能と
なる。また、本発明のレーザ装置を用いれば種々の波長
のレーザー光を単一のレーザ装置より任意に発生させる
ことができ、かつ発生しているレーザー光の波長を随時
確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の波長測定装置の1例の概念図である。
【図2】本発明のレーザ装置の1例の構成を示した概念
図である。
【図3】光パラメトリック効果を用いたレーザ発振器の
構成を示した概念図である。
【図4】従来の波長測定装置の構成を示した概念図であ
る。
【符号の説明】
1−−励起光源、2−−光パラメトリック発振用非線形
光学素子、3,4−−反射鏡、5−−レーザ光、6−−
モノクロメーター、7−−検出器、8−−コンピュー
タ、9−−入射光、10,15−−回転ステージ、11
−−和周波発生用非線形光学素子、12−−ビームスプ
リッター、13−−和周波光、14−−混合光、16−
−光パラメトリック発振器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を和周波発生用非線形光学素子
    に入射し、発生した和周波光の波長を求め、該和周波光
    の波長より該和周波発生用非線形光学素子に入射したレ
    ーザ光の波長を求めることを特徴とする波長測定方法。
  2. 【請求項2】 モノクロメーターの受光側に和周波発生
    用非線形光学素子、あるいはビームスプリッターを介し
    て和周波発生用非線形光学素子を設けたことを特徴とす
    る波長測定装置。
  3. 【請求項3】 励起光源と、光パラメトリック発振器
    と、和周波発生用非線形光学素子とビームスプリッター
    とを用いて構成した請求項2記載の波長測定装置とから
    なり、光パラメトリック発振器より出射されたレーザ光
    が和周波発生用非線形光学素子に入射し、ビームスプリ
    ッターにより入射レーザ光は系外に出射され、和周波光
    がモノクロメーターに入射されるように構成されたこと
    を特徴とするレーザ装置。
JP4993393A 1993-02-17 1993-02-17 波長測定方法及びそれを用いた波長測定装置、並びにレーザ装置 Pending JPH06241908A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6011809A (en) * 1996-09-25 2000-01-04 Terumo Kabushiki Kaisha Multi-wavelength laser apparatus and continuous variable wavelength laser apparatus
JP2011017911A (ja) * 2009-07-09 2011-01-27 Nippon Signal Co Ltd:The 光波長計測器及びそれを備えた光パラメトリック発振装置並びに光波長計測方法
JP2019184302A (ja) * 2018-04-04 2019-10-24 株式会社Ihi 濃度測定装置
JP2020008657A (ja) * 2018-07-05 2020-01-16 信弘 梅村 レーザ発生装置

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