JPH07104334A - レーザビーム発生方法および装置 - Google Patents
レーザビーム発生方法および装置Info
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- JPH07104334A JPH07104334A JP5247089A JP24708993A JPH07104334A JP H07104334 A JPH07104334 A JP H07104334A JP 5247089 A JP5247089 A JP 5247089A JP 24708993 A JP24708993 A JP 24708993A JP H07104334 A JPH07104334 A JP H07104334A
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- laser
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- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光出力および波長変換効率が高く、しかも直
接変調可能なレーザビーム発生方法および装置を提供す
る。 【構成】 レーザビーム発生装置１は、レーザ媒体２３
をポンピングするための半導体レーザ２０と、ポンピン
グ光２６を集束するためのレンズ２１ａ，２１ｂと、和
周波発生による光ビーム３５を取り出すための偏光ビー
ムスプリッタ３７と、Ｎｄが１ａｔ％程度ドープされた
Ｎｄ：ＹＶＯ4 からなるレーザ媒体およびＫＮｂＯ3 か
らなる非線形光学素子２４を組み合わせた光共振器２５
と、第２基本波用のレーザ装置１０などで構成されてい
る。レーザ媒体２３の発振波長が１０６４ｎｍであっ
て、第２基本波の波長が９０９ｎｍである場合、和周波
発生により波長４９０ｎｍの光ビームに変換される。
接変調可能なレーザビーム発生方法および装置を提供す
る。 【構成】 レーザビーム発生装置１は、レーザ媒体２３
をポンピングするための半導体レーザ２０と、ポンピン
グ光２６を集束するためのレンズ２１ａ，２１ｂと、和
周波発生による光ビーム３５を取り出すための偏光ビー
ムスプリッタ３７と、Ｎｄが１ａｔ％程度ドープされた
Ｎｄ：ＹＶＯ4 からなるレーザ媒体およびＫＮｂＯ3 か
らなる非線形光学素子２４を組み合わせた光共振器２５
と、第２基本波用のレーザ装置１０などで構成されてい
る。レーザ媒体２３の発振波長が１０６４ｎｍであっ
て、第２基本波の波長が９０９ｎｍである場合、和周波
発生により波長４９０ｎｍの光ビームに変換される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長が互いに異なる２
つの光ビームを非線形光学素子に通過させることによっ
て、和周波の光ビームを発生するためのレーザビーム発
生方法および装置に関する。
つの光ビームを非線形光学素子に通過させることによっ
て、和周波の光ビームを発生するためのレーザビーム発
生方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ＧａＡｌＡｓレーザなどの半
導体レーザを使って、Ｎｄ：ＹＡＧレーザなどのコンパ
クトな固体レーザをポンピングできるレーザビーム発生
装置が知られている。ところがこのようなレーザビーム
発生装置から出射されるレーザ光を、光記憶装置用や短
波長のコヒーレント光源を必要とする他の用途に使用す
る場合、波長が長いため所望の特性が得られない。
導体レーザを使って、Ｎｄ：ＹＡＧレーザなどのコンパ
クトな固体レーザをポンピングできるレーザビーム発生
装置が知られている。ところがこのようなレーザビーム
発生装置から出射されるレーザ光を、光記憶装置用や短
波長のコヒーレント光源を必要とする他の用途に使用す
る場合、波長が長いため所望の特性が得られない。
【０００３】より短波長のレーザ光を得るために、レー
ザ共振器内に、固体レーザで発振した光ビームを波長変
換するための非線形光学材料からなるバルク単結晶を配
置することによって、固体レーザでの発振ビームを第２
高調波に変換する研究が行われている。たとえば、ＹＡ
Ｇレーザ共振器内に、非線形光学材料として燐酸チタニ
ルカリウムＫＴｉＯＰＯ4 （いわゆるＫＴＰ）からなる
結晶を配置することによって、ＹＡＧレーザが発振する
波長１０６４ｎｍの光ビームを、第２高周波である波長
５３２ｎｍの光ビームへ波長変換することが可能であ
る。
ザ共振器内に、固体レーザで発振した光ビームを波長変
換するための非線形光学材料からなるバルク単結晶を配
置することによって、固体レーザでの発振ビームを第２
高調波に変換する研究が行われている。たとえば、ＹＡ
Ｇレーザ共振器内に、非線形光学材料として燐酸チタニ
ルカリウムＫＴｉＯＰＯ4 （いわゆるＫＴＰ）からなる
結晶を配置することによって、ＹＡＧレーザが発振する
波長１０６４ｎｍの光ビームを、第２高周波である波長
５３２ｎｍの光ビームへ波長変換することが可能であ
る。
【０００４】さらに、光源の短波長化の要望により、こ
のグリーン光源と比べて波長のより短いブルーグリーン
光源を得るために、ＹＡＧレーザ共振器内に、非線形光
学材料としてＫＮｂＯ3 結晶を配置することによって、
ＹＡＧレーザが発振する波長９４６ｎｍの光ビームを、
第２高調波である波長４７３ｎｍのブルーグリーン光へ
波長変換する事例も報告されている。しかし、こうした
レーザ共振器内で第２高周波を発生する型式のＳＨＧ(S
econd Harmonic Generator）レーザは、直接変調ができ
ず、光ディスク等の光源として使用する場合、外部に光
変調器を用意する必要がある。
のグリーン光源と比べて波長のより短いブルーグリーン
光源を得るために、ＹＡＧレーザ共振器内に、非線形光
学材料としてＫＮｂＯ3 結晶を配置することによって、
ＹＡＧレーザが発振する波長９４６ｎｍの光ビームを、
第２高調波である波長４７３ｎｍのブルーグリーン光へ
波長変換する事例も報告されている。しかし、こうした
レーザ共振器内で第２高周波を発生する型式のＳＨＧ(S
econd Harmonic Generator）レーザは、直接変調ができ
ず、光ディスク等の光源として使用する場合、外部に光
変調器を用意する必要がある。
【０００５】一方、直接変調の可能な固体レーザ短波長
光源として、レーザ共振器中に、発振波長と異なる別の
波長の光を第２基本波として外部から入射し、レーザ発
振光と第２基本波を共振器内に配置した非線形光学素子
で混合することによって、和周波の光ビームを発生させ
る事例が知られている（特開昭６４−６２６２１号、特
開昭６４−８２５８２号）。
光源として、レーザ共振器中に、発振波長と異なる別の
波長の光を第２基本波として外部から入射し、レーザ発
振光と第２基本波を共振器内に配置した非線形光学素子
で混合することによって、和周波の光ビームを発生させ
る事例が知られている（特開昭６４−６２６２１号、特
開昭６４−８２５８２号）。
【０００６】こうした第２高調波発生または和周波発生
において、変換効率を上げるためには入射光と出射光の
位相整合が必要である。
において、変換効率を上げるためには入射光と出射光の
位相整合が必要である。
【０００７】さらに、所定の周波数からなるレーザ光を
使用し、かつ非線形光学素子として複屈折性結晶を使用
する場合には、レーザビームが複屈折性結晶中を通過す
るときの結晶方位角度を調整することにより、位相整合
を条件を満足できることが知られている。ただし、この
角度調整は一般にクリティカルであり、ごく僅かな角度
誤差があると変換効率が激減する傾向がある。したがっ
て、適切な位相整合を達成するには、レーザビームに対
する結晶方位角度を非常に厳格な許容度の範囲内に調整
しなければならない。
使用し、かつ非線形光学素子として複屈折性結晶を使用
する場合には、レーザビームが複屈折性結晶中を通過す
るときの結晶方位角度を調整することにより、位相整合
を条件を満足できることが知られている。ただし、この
角度調整は一般にクリティカルであり、ごく僅かな角度
誤差があると変換効率が激減する傾向がある。したがっ
て、適切な位相整合を達成するには、レーザビームに対
する結晶方位角度を非常に厳格な許容度の範囲内に調整
しなければならない。
【０００８】また、入力光ビームを、斜方晶対称性を持
つ結晶またはそれ以上の対称性を持つ結晶の任意のＸ結
晶軸、Ｙ結晶軸またはＺ結晶軸に沿って伝搬させたとき
に位相整合が可能な場合には、角度誤差の許容範囲が広
い非臨界的（ノンクリティカル）な位相整合が達成され
る。このような非臨界的位相整合が可能な場合は、角度
許容度が広く、しかも複屈折によるビーム偏向を示すビ
ームウォークオフ角度が０となるため、基本波と高調波
の伝搬方向が完全に一致して、変換効率が高くなる。
つ結晶またはそれ以上の対称性を持つ結晶の任意のＸ結
晶軸、Ｙ結晶軸またはＺ結晶軸に沿って伝搬させたとき
に位相整合が可能な場合には、角度誤差の許容範囲が広
い非臨界的（ノンクリティカル）な位相整合が達成され
る。このような非臨界的位相整合が可能な場合は、角度
許容度が広く、しかも複屈折によるビーム偏向を示すビ
ームウォークオフ角度が０となるため、基本波と高調波
の伝搬方向が完全に一致して、変換効率が高くなる。
【０００９】しかしながら、第２高調波発生に関して
は、こうした非臨界的位相整合を満たす波長が限定さ
れ、しかも多くの場合は固体レーザの発振波長とは一致
しない。
は、こうした非臨界的位相整合を満たす波長が限定さ
れ、しかも多くの場合は固体レーザの発振波長とは一致
しない。
【００１０】一方、和周波発生に関しては２つの波長の
光を使用するため、波長選択の自由度が増え、固体レー
ザの発振波長が限定される場合でも、第２のミキシング
波長を適当に選ぶことにより、非臨界的位相整合が可能
となる場合がある。
光を使用するため、波長選択の自由度が増え、固体レー
ザの発振波長が限定される場合でも、第２のミキシング
波長を適当に選ぶことにより、非臨界的位相整合が可能
となる場合がある。
【００１１】また和周波レーザでは、ミキシング光を変
調することにより和周波出力光を直接高速変調すること
が可能であり、光ディスク等のピックアップ光源として
有用である。
調することにより和周波出力光を直接高速変調すること
が可能であり、光ディスク等のピックアップ光源として
有用である。
【００１２】たとえば非線形光学素子としてＫＴＰ結晶
を使用した場合、固体レーザをポンピングするための半
導体レーザの発振光８０８ｎｍと固体レーザの発振光１
０６４ｎｍを混合することにより、波長４５９ｎｍの和
周波光が非臨界的位相整合で発生するレーザビーム発生
装置が提案されている（特開昭６４−６２６２１号）。
を使用した場合、固体レーザをポンピングするための半
導体レーザの発振光８０８ｎｍと固体レーザの発振光１
０６４ｎｍを混合することにより、波長４５９ｎｍの和
周波光が非臨界的位相整合で発生するレーザビーム発生
装置が提案されている（特開昭６４−６２６２１号）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、和周波発生
による波長変換機能を備えた従来のレーザビーム発生装
置においては、非線形光学結晶としてＫＴＰを用いてい
るため、波長変換効率が低いという課題がある。具体的
な数値を示すと、ＫＴＰを用いた青色領域の和周波発生
の場合、ＫＴＰの性能定数が非常に低いため、現状では
出力１００μＷ程度の和周波光ビームしか得られていな
い。
による波長変換機能を備えた従来のレーザビーム発生装
置においては、非線形光学結晶としてＫＴＰを用いてい
るため、波長変換効率が低いという課題がある。具体的
な数値を示すと、ＫＴＰを用いた青色領域の和周波発生
の場合、ＫＴＰの性能定数が非常に低いため、現状では
出力１００μＷ程度の和周波光ビームしか得られていな
い。
【００１４】本発明の目的は、前述の課題を解決するた
め、光出力および波長変換効率が高く、しかも直接変調
可能なレーザビーム発生方法および装置を提供すること
である。
め、光出力および波長変換効率が高く、しかも直接変調
可能なレーザビーム発生方法および装置を提供すること
である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＫＮｂＯ3 か
らなる非線形光学結晶において、第１のレーザビームと
第２のレーザビームを混合することにより、第３のレー
ザビームであるコヒーレント光ビームを発生することを
特徴とするレーザビーム発生方法。
らなる非線形光学結晶において、第１のレーザビームと
第２のレーザビームを混合することにより、第３のレー
ザビームであるコヒーレント光ビームを発生することを
特徴とするレーザビーム発生方法。
【００１６】また本発明は、上記第１のレーザビームの
波長が実質的に１０６４ｎｍであり、上記第２のレーザ
ビームの波長が実質的に９１０ｎｍであり、上記第３の
コヒーレントビームの波長が実質的に４９０ｎｍである
ことを特徴とする。
波長が実質的に１０６４ｎｍであり、上記第２のレーザ
ビームの波長が実質的に９１０ｎｍであり、上記第３の
コヒーレントビームの波長が実質的に４９０ｎｍである
ことを特徴とする。
【００１７】また本発明は、上記第１のレーザビームの
波長が実質的に１０６４ｎｍであり、上記第２のレーザ
ビームの波長が実質的に６９４ｎｍであり、上記第３の
コヒーレント光ビームの波長が実質的に４２０ｎｍであ
ることを特徴とする。
波長が実質的に１０６４ｎｍであり、上記第２のレーザ
ビームの波長が実質的に６９４ｎｍであり、上記第３の
コヒーレント光ビームの波長が実質的に４２０ｎｍであ
ることを特徴とする。
【００１８】また本発明は、上記第１のレーザビームの
波長が実質的に９４６ｎｍであり、上記第２のレーザビ
ームの波長が実質的に７８０ｎｍであり、上記第３のコ
ヒーレント光ビームの波長が実質的に４２８ｎｍである
ことを特徴とする。
波長が実質的に９４６ｎｍであり、上記第２のレーザビ
ームの波長が実質的に７８０ｎｍであり、上記第３のコ
ヒーレント光ビームの波長が実質的に４２８ｎｍである
ことを特徴とする。
【００１９】また本発明は、上記第１のレーザビームの
波長が実質的に９４６ｎｍであり、上記第２のレーザビ
ームの波長が実質的に８０９ｎｍであり、上記第３のコ
ヒーレント光ビームの波長が実質的に４３６ｎｍである
ことを特徴とする。
波長が実質的に９４６ｎｍであり、上記第２のレーザビ
ームの波長が実質的に８０９ｎｍであり、上記第３のコ
ヒーレント光ビームの波長が実質的に４３６ｎｍである
ことを特徴とする。
【００２０】また本発明は、ＫＮｂＯ3 からなる非線形
光学結晶と、第１のレーザビームと第２のレーザビーム
を上記非線形光学結晶に入射する手段とを含み、上記非
線形光学結晶が第３のコヒーレント光ビームを発生させ
ることを特徴とするレーザビーム発生装置である。
光学結晶と、第１のレーザビームと第２のレーザビーム
を上記非線形光学結晶に入射する手段とを含み、上記非
線形光学結晶が第３のコヒーレント光ビームを発生させ
ることを特徴とするレーザビーム発生装置である。
【００２１】
【作用】和周波発生の位相整合条件は、レーザ発振波長
をλ1、第２基本波の波長をλ2、和周波光の波長をλ3
とそれぞれ定義し、屈折率を波長λの関数ｎ（λ）とす
ると、
をλ1、第２基本波の波長をλ2、和周波光の波長をλ3
とそれぞれ定義し、屈折率を波長λの関数ｎ（λ）とす
ると、
【００２２】
【数１】
【００２３】という２つの式（１），（２）を連立させ
ることにより位相整合条件を求めることが出来る。屈折
率の波長依存性は、次の式（３）で示すセルマイヤーの
式で表せる。なお、波長λの単位はμｍである。
ることにより位相整合条件を求めることが出来る。屈折
率の波長依存性は、次の式（３）で示すセルマイヤーの
式で表せる。なお、波長λの単位はμｍである。
【００２４】
【数２】
【００２５】ＫＮｂＯ3 において、最も屈折率の大きい
軸をｂ（＝ｙ）軸、最も小さい軸をｃ（＝ｚ）軸、それ
らと直交した屈折率楕円体の主軸方向をａ（＝ｘ）軸と
すると、図４に示すようにａ−ｂ面内でのａ軸からの方
位角をφ、ｃ軸からの頂角をθと定義する。
軸をｂ（＝ｙ）軸、最も小さい軸をｃ（＝ｚ）軸、それ
らと直交した屈折率楕円体の主軸方向をａ（＝ｘ）軸と
すると、図４に示すようにａ−ｂ面内でのａ軸からの方
位角をφ、ｃ軸からの頂角をθと定義する。
【００２６】ここで、λ1 ＝１０６４ｎｍとしてａ軸結
晶（θ＝９０゜，φ＝０゜）で非臨界的位相整合を満た
す波長λ2を求めると、λ2＝６９４ｎｍであり、偏光方
向はλ1、λ2の２つの基本波ともにｙ軸方向に一致し
た、いわゆるタイプ１の位相整合である。
晶（θ＝９０゜，φ＝０゜）で非臨界的位相整合を満た
す波長λ2を求めると、λ2＝６９４ｎｍであり、偏光方
向はλ1、λ2の２つの基本波ともにｙ軸方向に一致し
た、いわゆるタイプ１の位相整合である。
【００２７】一方、ｂ軸結晶（θ＝９０°，φ＝９０
°）では、λ1 ＝１０６４ｎｍとするとλ2＝９０９ｎ
ｍで非臨界的位相整合が可能で、偏光方向はλ1、λ2
の２つの基本波ともにｘ軸方向に一致した、いわゆるタ
イプ１の位相整合である。
°）では、λ1 ＝１０６４ｎｍとするとλ2＝９０９ｎ
ｍで非臨界的位相整合が可能で、偏光方向はλ1、λ2
の２つの基本波ともにｘ軸方向に一致した、いわゆるタ
イプ１の位相整合である。
【００２８】これらの結晶方位における各種許容度、お
よび結晶長５ｍｍでレーザ共鳴器内での内部パワーを１
０Ｗとし第２基本波を０．１Ｗとした場合の変換効率を
計算したものを、ＫＴＰと対比して、〔表１〕に示す。
ここで、許容度は結晶長１ｃｍとして、和周波出力がピ
ークの半分になる幅を意味している。
よび結晶長５ｍｍでレーザ共鳴器内での内部パワーを１
０Ｗとし第２基本波を０．１Ｗとした場合の変換効率を
計算したものを、ＫＴＰと対比して、〔表１〕に示す。
ここで、許容度は結晶長１ｃｍとして、和周波出力がピ
ークの半分になる幅を意味している。
【００２９】
【表１】
【００３０】この表を見ると、ＫＴＰに比べてＫＮｂＯ
3 結晶では各種許容度は劣るが、出力効率に関しては、
ほぼ１桁以上の効率改善が見込まれることが判る。特
に、温度許容度に関してはＫＴＰより厳しいが、ペルチ
ェ素子等の温度コントローラを用いることにより安定し
た温度制御は十分可能である。
3 結晶では各種許容度は劣るが、出力効率に関しては、
ほぼ１桁以上の効率改善が見込まれることが判る。特
に、温度許容度に関してはＫＴＰより厳しいが、ペルチ
ェ素子等の温度コントローラを用いることにより安定し
た温度制御は十分可能である。
【００３１】なお、〔表１〕に示した各波長の数値はス
ペクトルの中心値であって、実際には±２ｎｍ程度のス
ペクトルの広がりを有するため、特許請求の範囲に記載
された「実質的に」という文言を用いて、そのスペクト
ル幅を含むものである。
ペクトルの中心値であって、実際には±２ｎｍ程度のス
ペクトルの広がりを有するため、特許請求の範囲に記載
された「実質的に」という文言を用いて、そのスペクト
ル幅を含むものである。
【００３２】〔表１〕には、Ｎｄレーザの代表的発振波
長である１０６４ｎｍと９４６ｎｍに波長λ1を固定
し、室温２５℃で非臨界的位相整合のとれるミキシング
波長λ2を示している。一般に、非線形光学結晶の温
度、圧力、電界等を変えることによりこうした位相整合
波長が変化する。
長である１０６４ｎｍと９４６ｎｍに波長λ1を固定
し、室温２５℃で非臨界的位相整合のとれるミキシング
波長λ2を示している。一般に、非線形光学結晶の温
度、圧力、電界等を変えることによりこうした位相整合
波長が変化する。
【００３３】図５に、レーザ発振波長λ1を１０６４ｎ
ｍとし、ミキシング波長λ2を９０４ｎｍから９１４ｎ
ｍまでシフトした場合に位相整合のとれるＫＮｂＯ3 の
温度シフトを示す。特許請求の範囲には室温２５℃で位
相整合可能なミキシング波長を示しているが、「実質的
に」という文言で室温２５℃±１０℃の温度変化による
位相整合波長のシフト幅を含むものである。
ｍとし、ミキシング波長λ2を９０４ｎｍから９１４ｎ
ｍまでシフトした場合に位相整合のとれるＫＮｂＯ3 の
温度シフトを示す。特許請求の範囲には室温２５℃で位
相整合可能なミキシング波長を示しているが、「実質的
に」という文言で室温２５℃±１０℃の温度変化による
位相整合波長のシフト幅を含むものである。
【００３４】一般に、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ4 等
のＮｄレーザをポンピングする波長として８０９ｎｍの
半導体レーザが使用される。波長８０９ｎｍに対して和
周波位相整合が可能であれば、ポンピング用光源とミキ
シング用光源を１つの半導体レーザで兼ねることが可能
である。波長９４６ｎｍのレーザ発振光をλ1 として使
用する場合は、ＫＮｂＯ3 の方位をａ軸よりずらすこと
により室温で８０９ｎｍとの位相整合が可能となる。
のＮｄレーザをポンピングする波長として８０９ｎｍの
半導体レーザが使用される。波長８０９ｎｍに対して和
周波位相整合が可能であれば、ポンピング用光源とミキ
シング用光源を１つの半導体レーザで兼ねることが可能
である。波長９４６ｎｍのレーザ発振光をλ1 として使
用する場合は、ＫＮｂＯ3 の方位をａ軸よりずらすこと
により室温で８０９ｎｍとの位相整合が可能となる。
【００３５】図６に、ＫＮｂＯ3 の切り出し方位をａ軸
方向（θ＝９０゜，φ＝０゜）からθ方向へ変化させた
場合の位相整合波長の温度シフトを示す。φ＝０゜，θ
＝７６゜の方位で、室温近くで９４６ｎｍと８０９ｎｍ
の位相整合が可能であることが判る。
方向（θ＝９０゜，φ＝０゜）からθ方向へ変化させた
場合の位相整合波長の温度シフトを示す。φ＝０゜，θ
＝７６゜の方位で、室温近くで９４６ｎｍと８０９ｎｍ
の位相整合が可能であることが判る。
【００３６】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。
施例を詳細に説明する。
【００３７】〔実施例１〕図１は、本発明の第１実施例
であるレーザビーム発生装置１の構成を示す側面図であ
る。レーザビーム発生装置１は、レーザ媒体２３をポン
ピングするための半導体レーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ３
０３ＷＴ−２５）２０と、ポンピング光２６を集束する
ためのレンズ２１ａ，２１ｂ（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製Ｆ−
Ｌ２０）と、Ｎｄが２ａｔ％程度ドープされたＮｄ：Ｙ
ＶＯ4 からなるレーザ媒体２３およびＫＮｂＯ3 からな
る非線形光学素子２４を組み合わせた光共振器２５など
から構成されており、レーザ媒質２３の表面２３ｂと非
線形光学素子２４の表面２４ａは互いに接している。な
お、半導体レーザ２０は、図示しないペルチェ温度調節
装置により所定温度に温度安定化されている。
であるレーザビーム発生装置１の構成を示す側面図であ
る。レーザビーム発生装置１は、レーザ媒体２３をポン
ピングするための半導体レーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ３
０３ＷＴ−２５）２０と、ポンピング光２６を集束する
ためのレンズ２１ａ，２１ｂ（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製Ｆ−
Ｌ２０）と、Ｎｄが２ａｔ％程度ドープされたＮｄ：Ｙ
ＶＯ4 からなるレーザ媒体２３およびＫＮｂＯ3 からな
る非線形光学素子２４を組み合わせた光共振器２５など
から構成されており、レーザ媒質２３の表面２３ｂと非
線形光学素子２４の表面２４ａは互いに接している。な
お、半導体レーザ２０は、図示しないペルチェ温度調節
装置により所定温度に温度安定化されている。
【００３８】レーザ媒質２３の表面２３ａの中央付近に
は、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術を用
いて、開口半径が８０μｍで、かつ曲率半径が１２ｍｍ
である微小球面２３ｃが形成されており、光共振器２５
の一方の鏡面形状を決定している。
は、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術を用
いて、開口半径が８０μｍで、かつ曲率半径が１２ｍｍ
である微小球面２３ｃが形成されており、光共振器２５
の一方の鏡面形状を決定している。
【００３９】レーザ媒質２３の微小球面２３ｃには、レ
ーザ媒質２３の発振波長である波長１０６４ｎｍに対し
て反射率が９９．９％以上であって、かつポンピング光
２６の波長８０９ｎｍに対して透過率が９５％以上で、
さらに和周波光の波長４９０ｎｍに対する透過率が９５
％以上となるコーティングが施されている。また、レー
ザ媒質２３の非線形光学素子２４に面する表面２３ｂに
は、波長１０６４ｎｍに対して透過率が９９．９％以上
となるコーティングが施されている。
ーザ媒質２３の発振波長である波長１０６４ｎｍに対し
て反射率が９９．９％以上であって、かつポンピング光
２６の波長８０９ｎｍに対して透過率が９５％以上で、
さらに和周波光の波長４９０ｎｍに対する透過率が９５
％以上となるコーティングが施されている。また、レー
ザ媒質２３の非線形光学素子２４に面する表面２３ｂに
は、波長１０６４ｎｍに対して透過率が９９．９％以上
となるコーティングが施されている。
【００４０】半導体レーザ２０から放射されるポンピン
グ光２６の偏光方向は、光軸２９に対する垂直上方３０
と一致している。このポンピング光２６がレンズ２１
ａ、２１ｂによって集束されて、微小球面２３ｃを通過
してレーザ媒質２３に入射すると、レーザ媒質２３中に
反転分布が形成され、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶の場合は波長
１０６４ｎｍのレーザ発振が起こる。この発振光は、微
小球面２３ｃと表面２４ｂとで構成された光共振器２５
の中を往復することによって、光強度が増幅される。
グ光２６の偏光方向は、光軸２９に対する垂直上方３０
と一致している。このポンピング光２６がレンズ２１
ａ、２１ｂによって集束されて、微小球面２３ｃを通過
してレーザ媒質２３に入射すると、レーザ媒質２３中に
反転分布が形成され、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶の場合は波長
１０６４ｎｍのレーザ発振が起こる。この発振光は、微
小球面２３ｃと表面２４ｂとで構成された光共振器２５
の中を往復することによって、光強度が増幅される。
【００４１】一方、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０゜）かつｘ軸に対して９０°
（φ＝９０゜）の方向に対して、表面２４ａ，２４ｂが
垂直となるように切り出した、いわゆるｂ軸結晶であっ
て、結晶厚さは５ｍｍに形成されている。非線形光学素
子２４の表面２４ａには、波長１０６４ｎｍに対して透
過率が９９．９％以上となるコーティングが施されてお
り、表面２４ｂは波長１０６４ｎｍに対して反射率が９
９．９８％であって、かつ波長９１０ｎｍに対して透過
率が９５％以上となるコーティングが施されている。
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０゜）かつｘ軸に対して９０°
（φ＝９０゜）の方向に対して、表面２４ａ，２４ｂが
垂直となるように切り出した、いわゆるｂ軸結晶であっ
て、結晶厚さは５ｍｍに形成されている。非線形光学素
子２４の表面２４ａには、波長１０６４ｎｍに対して透
過率が９９．９％以上となるコーティングが施されてお
り、表面２４ｂは波長１０６４ｎｍに対して反射率が９
９．９８％であって、かつ波長９１０ｎｍに対して透過
率が９５％以上となるコーティングが施されている。
【００４２】一方、図１中右方に位置する、半導体レー
ザまたはチタンサファイヤレーザなどのレーザ光源１０
が放射する波長９１０ｎｍのミキシング光１１を第２基
本波として使用し、このミキシング光１１は、レンズ２
８によって表面２４ｂ上にビームウエストを形成するよ
う集光され、非線形光学素子２４に入射する。波長１０
６４ｎｍのレーザ発振光の偏向方向および外部から共振
器２５中に導入した波長９１０ｎｍの基本波の偏光方向
が、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ3 結晶のｘ軸方
向になるようにそれぞれ設定され、両者が混合される
と、波長４９０ｎｍの和周波光に変換された出力光が、
ＫＮｂＯ3 結晶のｚ軸方向に偏光して得られる。
ザまたはチタンサファイヤレーザなどのレーザ光源１０
が放射する波長９１０ｎｍのミキシング光１１を第２基
本波として使用し、このミキシング光１１は、レンズ２
８によって表面２４ｂ上にビームウエストを形成するよ
う集光され、非線形光学素子２４に入射する。波長１０
６４ｎｍのレーザ発振光の偏向方向および外部から共振
器２５中に導入した波長９１０ｎｍの基本波の偏光方向
が、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ3 結晶のｘ軸方
向になるようにそれぞれ設定され、両者が混合される
と、波長４９０ｎｍの和周波光に変換された出力光が、
ＫＮｂＯ3 結晶のｚ軸方向に偏光して得られる。
【００４３】こうして発生した波長４９０ｎｍの光ビー
ム３５は、レーザ媒質２３であるＮｄ：ＹＶＯ4 結晶を
通過し微小球面２３ｃより出射した後、レンズ２１ｂを
通り、偏光ビームスプリッタ３０により出射する。
ム３５は、レーザ媒質２３であるＮｄ：ＹＶＯ4 結晶を
通過し微小球面２３ｃより出射した後、レンズ２１ｂを
通り、偏光ビームスプリッタ３０により出射する。
【００４４】次に、具体的な実測例を説明すると、結晶
厚１ｍｍでＮｄ濃度２ａｔ％のＹＶＯ4 と、結晶長さ６
ｍｍのｂ軸カットＫＮｂＯ3 を図１のように配置し、ポ
ンピング用半導体レーザ２０の出力を４００ｍＷに設定
し、ミキシング用のレーザ光源１０としてチタンサファ
イヤレーザを使用し、レーザ光源１０の光強度１００ｍ
Ｗで波長チューニングを行なったところ、ミキシング波
長９１０ｎｍにおいて、出力波長４９０ｎｍのブルーグ
リーンの和周波光を出力５ｍＷで得ることができた。
厚１ｍｍでＮｄ濃度２ａｔ％のＹＶＯ4 と、結晶長さ６
ｍｍのｂ軸カットＫＮｂＯ3 を図１のように配置し、ポ
ンピング用半導体レーザ２０の出力を４００ｍＷに設定
し、ミキシング用のレーザ光源１０としてチタンサファ
イヤレーザを使用し、レーザ光源１０の光強度１００ｍ
Ｗで波長チューニングを行なったところ、ミキシング波
長９１０ｎｍにおいて、出力波長４９０ｎｍのブルーグ
リーンの和周波光を出力５ｍＷで得ることができた。
【００４５】このときのレーザ発振光（波長１０６４ｎ
ｍ）、ミキシング光（波長９１０ｎｍ）、和周波光（波
長４９０ｎｍ）の各波長スペクトルをそれぞれ図７、図
８および図９に示す。これらの図を見ると、レーザ発振
光は２〜３本の縦モードマルチ発振となっていることに
対応して、和周波光もマルチモードとなっていることが
判る。なお、ＹＶＯ4 の結晶厚を薄くしたり、ＹＶＯ4
の複屈折性を利用して、オフカットにすることにより単
一モード発振とすることも可能である。
ｍ）、ミキシング光（波長９１０ｎｍ）、和周波光（波
長４９０ｎｍ）の各波長スペクトルをそれぞれ図７、図
８および図９に示す。これらの図を見ると、レーザ発振
光は２〜３本の縦モードマルチ発振となっていることに
対応して、和周波光もマルチモードとなっていることが
判る。なお、ＹＶＯ4 の結晶厚を薄くしたり、ＹＶＯ4
の複屈折性を利用して、オフカットにすることにより単
一モード発振とすることも可能である。
【００４６】ＫＮｂＯ3 の温度を変化させたときの４９
０ｎｍ和周波光出力の変化を測定した結果を図１０に示
す。出力が最大出力の半分に低下する温度幅は１．２℃
であり、結晶長１ｃｍに換算した温度許容度は０．７２
℃・ｃｍ-1となり、計算より見積った値０．６８℃・ｃ
ｍ-1とほとんど一致する。この事実より、１０６４ｎｍ
の基本波吸収による温度分布発生に起因した出力低下が
ほとんど生じていないことを示している。
０ｎｍ和周波光出力の変化を測定した結果を図１０に示
す。出力が最大出力の半分に低下する温度幅は１．２℃
であり、結晶長１ｃｍに換算した温度許容度は０．７２
℃・ｃｍ-1となり、計算より見積った値０．６８℃・ｃ
ｍ-1とほとんど一致する。この事実より、１０６４ｎｍ
の基本波吸収による温度分布発生に起因した出力低下が
ほとんど生じていないことを示している。
【００４７】〔実施例２〕図２は、本発明の第２実施例
であるレーザビーム発生装置２の構成を示す側面図であ
る。レーザビーム発生装置２は、レーザ媒体２３をポン
ピングするための半導体レーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ３
０３ＷＴ−２５）２０と、ポンピング光２６を集束する
ためのレンズ２１ａ，２１ｂ（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製Ｆ−
Ｌ２０）と、Ｎｄが１ａｔ％程度ドープされたＮｄ：Ｙ
ＶＯ4 からなるレーザ媒体２３およびＫＮｂＯ3 からな
る非線形光学素子２４を組み合わせた光共振器２５など
から構成されており、レーザ媒質２３の表面２３ｂと非
線形光学素子２４の表面２４ａは互いに接している。な
お、半導体レーザ２０は、図示しないペルチェ温度調節
装置により所定温度に温度安定化されている。
であるレーザビーム発生装置２の構成を示す側面図であ
る。レーザビーム発生装置２は、レーザ媒体２３をポン
ピングするための半導体レーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ３
０３ＷＴ−２５）２０と、ポンピング光２６を集束する
ためのレンズ２１ａ，２１ｂ（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製Ｆ−
Ｌ２０）と、Ｎｄが１ａｔ％程度ドープされたＮｄ：Ｙ
ＶＯ4 からなるレーザ媒体２３およびＫＮｂＯ3 からな
る非線形光学素子２４を組み合わせた光共振器２５など
から構成されており、レーザ媒質２３の表面２３ｂと非
線形光学素子２４の表面２４ａは互いに接している。な
お、半導体レーザ２０は、図示しないペルチェ温度調節
装置により所定温度に温度安定化されている。
【００４８】レーザ媒質２３の表面２３ａの中央付近に
は、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術を用
いて、開口半径が８０μｍで、かつ曲率半径が１２ｍｍ
である微小球面２３ｃが形成されており、光共振器２５
の鏡面形状を決定している。
は、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術を用
いて、開口半径が８０μｍで、かつ曲率半径が１２ｍｍ
である微小球面２３ｃが形成されており、光共振器２５
の鏡面形状を決定している。
【００４９】レーザ媒質２３の微小球面２３ｃには、レ
ーザ媒質２３の発振波長である波長１０６４ｎｍに対し
て反射率が９９．９％以上であって、かつポンピング光
２６の波長８０９ｎｍおよび６９４ｎｍに対して透過率
が９５％以上となるコーティングが施されている。ま
た、レーザ媒質２３の非線形光学素子２４に面する表面
２３ｂには、波長１０６４ｎｍに対して透過率が９９．
９％でかつ波長６９４ｎｍに対して透過率が９５％以上
となるコーティングが施されている。
ーザ媒質２３の発振波長である波長１０６４ｎｍに対し
て反射率が９９．９％以上であって、かつポンピング光
２６の波長８０９ｎｍおよび６９４ｎｍに対して透過率
が９５％以上となるコーティングが施されている。ま
た、レーザ媒質２３の非線形光学素子２４に面する表面
２３ｂには、波長１０６４ｎｍに対して透過率が９９．
９％でかつ波長６９４ｎｍに対して透過率が９５％以上
となるコーティングが施されている。
【００５０】半導体レーザ２０から放射されるポンピン
グ光２６の偏光方向は、光軸２９に対する垂直上方３０
と一致している。このポンピング光２６がレンズ２１
ａ、２１ｂによって集束されて、微小球面２３ｃを通過
してレーザ媒質２３に入射すると、レーザ媒質２３中に
反転分布が形成され、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶の場合は波長
１０６４ｎｍのレーザ発振が起こる。この発振光は、微
小球面２３ｃと表面２４ｂとで構成された光共振器２５
の中を往復することによって、光強度が増幅される。
グ光２６の偏光方向は、光軸２９に対する垂直上方３０
と一致している。このポンピング光２６がレンズ２１
ａ、２１ｂによって集束されて、微小球面２３ｃを通過
してレーザ媒質２３に入射すると、レーザ媒質２３中に
反転分布が形成され、Ｎｄ：ＹＶＯ4 結晶の場合は波長
１０６４ｎｍのレーザ発振が起こる。この発振光は、微
小球面２３ｃと表面２４ｂとで構成された光共振器２５
の中を往復することによって、光強度が増幅される。
【００５１】一方、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０°）かつｘ軸（φ＝０゜）の方
向に対して、表面２４ａ，２４ｂが垂直となるように切
り出した、いわゆるａ軸結晶であって、結晶厚さは５ｍ
ｍに形成されている。この非線形光学素子２４は、ペル
チェ素子などの温調素子上にマウントされ、温度チュー
ニングにより位相整合を達成している。非線形光学素子
２４の表面２４ａには波長１０６４ｎｍに対して透過率
が９９．９％以上となるコーティングが施されており、
表面２４ｂは波長１０６４ｎｍに対して反射率が９９．
９８％であって、かつ波長４２０ｎｍに対して透過率が
９５％以上となるコーティングが施されている。
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０°）かつｘ軸（φ＝０゜）の方
向に対して、表面２４ａ，２４ｂが垂直となるように切
り出した、いわゆるａ軸結晶であって、結晶厚さは５ｍ
ｍに形成されている。この非線形光学素子２４は、ペル
チェ素子などの温調素子上にマウントされ、温度チュー
ニングにより位相整合を達成している。非線形光学素子
２４の表面２４ａには波長１０６４ｎｍに対して透過率
が９９．９％以上となるコーティングが施されており、
表面２４ｂは波長１０６４ｎｍに対して反射率が９９．
９８％であって、かつ波長４２０ｎｍに対して透過率が
９５％以上となるコーティングが施されている。
【００５２】一方、図２中下方に位置する半導体レーザ
３１から放射される波長６９４ｎｍのミキシング光３６
は、コリメートレンズ３３ａで平行光束になり、アナモ
ルフィックプリズムペア３２でビーム断面形状が整形さ
れ、焦点位置調整用のレンズ３３ｂを通過して、偏光ビ
ームスプリッタ３０での反射によってポンピング光２６
の光軸２９に対して共軸に設定される。この波長６９４
ｎｍのミキシング光３６は第２基本波としての機能を有
し、レンズ２１ｂによって非線形光学素子２４の表面２
４ｂ上にビームウエストを形成するよう集光される。波
長１０６４ｎｍのレーザ発振光の偏光方向および外部か
ら共振器２５中に導入した波長６９４ｎｍの基本波の偏
光方向は、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ3 結晶の
ｙ軸方向になるようにそれぞれ設定されて、両者が混合
されると、波長４２０ｎｍの和周波光に変換された光ビ
ーム３５がｚ軸方向の偏光方向をもって表面２４ｂから
出射する。
３１から放射される波長６９４ｎｍのミキシング光３６
は、コリメートレンズ３３ａで平行光束になり、アナモ
ルフィックプリズムペア３２でビーム断面形状が整形さ
れ、焦点位置調整用のレンズ３３ｂを通過して、偏光ビ
ームスプリッタ３０での反射によってポンピング光２６
の光軸２９に対して共軸に設定される。この波長６９４
ｎｍのミキシング光３６は第２基本波としての機能を有
し、レンズ２１ｂによって非線形光学素子２４の表面２
４ｂ上にビームウエストを形成するよう集光される。波
長１０６４ｎｍのレーザ発振光の偏光方向および外部か
ら共振器２５中に導入した波長６９４ｎｍの基本波の偏
光方向は、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ3 結晶の
ｙ軸方向になるようにそれぞれ設定されて、両者が混合
されると、波長４２０ｎｍの和周波光に変換された光ビ
ーム３５がｚ軸方向の偏光方向をもって表面２４ｂから
出射する。
【００５３】このような構成において、ポンピング用の
半導体レーザ２０の出力を４５０ｍＷに設定し、ミキシ
ング用の半導体レーザ３１の出力を１００ｍＷに設定し
た場合、出力１０．５ｍＷで、かつ波長４２０ｎｍのブ
ルー光の光ビーム３５を得ることができる。
半導体レーザ２０の出力を４５０ｍＷに設定し、ミキシ
ング用の半導体レーザ３１の出力を１００ｍＷに設定し
た場合、出力１０．５ｍＷで、かつ波長４２０ｎｍのブ
ルー光の光ビーム３５を得ることができる。
【００５４】〔実施例３〕本実施例におけるレーザビー
ム発生装置の構成は、図１に示したものと同様であり、
波長９４６ｎｍのレーザ発振光と波長７８０ｎｍのミキ
シング光との和周波発生について説明する。
ム発生装置の構成は、図１に示したものと同様であり、
波長９４６ｎｍのレーザ発振光と波長７８０ｎｍのミキ
シング光との和周波発生について説明する。
【００５５】Ｎｄが１ａｔ％程度ドープされたＮｄ：Ｙ
ＡＧからなるレーザ媒体２３の厚さは１ｍｍであり、レ
ーザ媒質２３の表面２３ａの中央付近には、フォトリソ
グラフィーを利用した微細加工技術を用いて、開口半径
が８０μｍで、かつ曲率半径が１２ｍｍである微小球面
２３ｃが形成されており、光共振器２５の一方の鏡面形
状を決定している。
ＡＧからなるレーザ媒体２３の厚さは１ｍｍであり、レ
ーザ媒質２３の表面２３ａの中央付近には、フォトリソ
グラフィーを利用した微細加工技術を用いて、開口半径
が８０μｍで、かつ曲率半径が１２ｍｍである微小球面
２３ｃが形成されており、光共振器２５の一方の鏡面形
状を決定している。
【００５６】レーザ媒質２３の微小球面２３ｃには、レ
ーザ媒質２３の発振波長である波長９４６ｎｍに対して
反射率が９９．９％以上であって、かつポンピング光２
６の波長７８０ｎｍに対する透過率が９５％以上となる
コーティングが施されている。また、レーザ媒質２３の
非線形光学素子２４に面する表面２３ｂには、波長９４
６ｎｍに対して透過率が９９．９％以上となるコーティ
ングが施されている。
ーザ媒質２３の発振波長である波長９４６ｎｍに対して
反射率が９９．９％以上であって、かつポンピング光２
６の波長７８０ｎｍに対する透過率が９５％以上となる
コーティングが施されている。また、レーザ媒質２３の
非線形光学素子２４に面する表面２３ｂには、波長９４
６ｎｍに対して透過率が９９．９％以上となるコーティ
ングが施されている。
【００５７】一方、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０°）かつｘ軸（φ＝０゜）の方
向に対して、表面２４ａ，２４ｂが垂直となるように切
り出した、いわゆるａ軸結晶であって、結晶厚さは５ｍ
ｍに形成されている。非線形光学素子２４の表面２４ａ
には波長９４６ｎｍに対して透過率が９９．９％以上と
なるコーティングが施されており、表面２４ｂは波長９
４６ｎｍに対して反射率が９９．９８％以上であって、
かつ波長７８０ｎｍに対して透過率が９５％以上となる
コーティングが施されている。ＫＮｂＯ3 結晶の配置は
９０９ｎｍの発振偏光方向がｙ軸となるように配置す
る。
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０°）かつｘ軸（φ＝０゜）の方
向に対して、表面２４ａ，２４ｂが垂直となるように切
り出した、いわゆるａ軸結晶であって、結晶厚さは５ｍ
ｍに形成されている。非線形光学素子２４の表面２４ａ
には波長９４６ｎｍに対して透過率が９９．９％以上と
なるコーティングが施されており、表面２４ｂは波長９
４６ｎｍに対して反射率が９９．９８％以上であって、
かつ波長７８０ｎｍに対して透過率が９５％以上となる
コーティングが施されている。ＫＮｂＯ3 結晶の配置は
９０９ｎｍの発振偏光方向がｙ軸となるように配置す
る。
【００５８】一方、外部よりチタンサファイヤレーザな
どのレーザ光源１０が放射する波長７８０ｎｍのレーザ
光を偏光方向がＫＮｂＯ3 のｙ軸と一致するようにして
出力１００ｍＷで入射したところ、波長４２８ｎｍのブ
ルー光を出力７ｍＷで得ることができた。
どのレーザ光源１０が放射する波長７８０ｎｍのレーザ
光を偏光方向がＫＮｂＯ3 のｙ軸と一致するようにして
出力１００ｍＷで入射したところ、波長４２８ｎｍのブ
ルー光を出力７ｍＷで得ることができた。
【００５９】〔実施例４〕図３は、本発明の第４実施例
であるレーザビーム発生装置３の構成を示す側面図であ
る。レーザビーム発生装置３は、レーザ媒体２３をポン
ピングするための半導体レーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ３
０３ＷＴ−２５）２０と、ポンピング光２６を集束する
ためのレンズ２１ａ，２１ｂ（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製Ｆ−
Ｌ２０）と、ＫＮｂＯ3 からなる非線形光学素子２４お
よびＮｄが１％程度ドープされたＮｄ：ＹＡＧからなる
レーザ媒体２３を組み合わせた光共振器２５などから構
成されており、非線形光学素子２４の表面２４ｂとレー
ザ媒質２３の表面２３ａとは互いに接している。なお、
半導体レーザ２０は、図示しないペルチェ温度調節回路
により所定温度に温度安定化されている。
であるレーザビーム発生装置３の構成を示す側面図であ
る。レーザビーム発生装置３は、レーザ媒体２３をポン
ピングするための半導体レーザ（ＳＯＮＹ社製ＳＬＤ３
０３ＷＴ−２５）２０と、ポンピング光２６を集束する
ためのレンズ２１ａ，２１ｂ（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製Ｆ−
Ｌ２０）と、ＫＮｂＯ3 からなる非線形光学素子２４お
よびＮｄが１％程度ドープされたＮｄ：ＹＡＧからなる
レーザ媒体２３を組み合わせた光共振器２５などから構
成されており、非線形光学素子２４の表面２４ｂとレー
ザ媒質２３の表面２３ａとは互いに接している。なお、
半導体レーザ２０は、図示しないペルチェ温度調節回路
により所定温度に温度安定化されている。
【００６０】非線形光学素子２４の表面２４ａの中央付
近には、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術
を用いて、微小球面２４ｃが形成されており、その開口
半径は８０μｍで、その曲率半径が１２ｍｍであり、光
共振器２５の一方の鏡面形状を決定している。
近には、フォトリソグラフィーを利用した微細加工技術
を用いて、微小球面２４ｃが形成されており、その開口
半径は８０μｍで、その曲率半径が１２ｍｍであり、光
共振器２５の一方の鏡面形状を決定している。
【００６１】レーザ媒質２３の表面２３ｂには、レーザ
媒質２３の発振波長である波長９４６ｎｍに対して反射
率が９９．９％であって、かつ和周波光の波長４３６ｎ
ｍに対して透過率が９５％以上となるコーティングが施
されている。また、レーザ媒質２３の非線形光学素子２
４に面する表面２３ａには、波長９４６ｎｍに対して透
過率が９９．９％であって、かつポンピング光２６の波
長８０９ｎｍに対して透過率が９５％以上となるコーテ
ィングが施されている。
媒質２３の発振波長である波長９４６ｎｍに対して反射
率が９９．９％であって、かつ和周波光の波長４３６ｎ
ｍに対して透過率が９５％以上となるコーティングが施
されている。また、レーザ媒質２３の非線形光学素子２
４に面する表面２３ａには、波長９４６ｎｍに対して透
過率が９９．９％であって、かつポンピング光２６の波
長８０９ｎｍに対して透過率が９５％以上となるコーテ
ィングが施されている。
【００６２】半導体レーザ２０から放射されるポンピン
グ光２６の偏光方向は、光軸２９に対する垂直上方３０
と一致している。このポンピング光２６がレンズ２１
ａ、２１ｂによって集束されて、微小球面２４ｃを有す
る非線形光学素子２４を通過してレーザ媒質２３に入射
すると、レーザ媒質２３中に反転分布が形成され、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶の場合は波長９４６ｎｍのレーザ発振が
起こる。この発振光は、微小球面２４ｃと表面２３ｂと
で構成された光共振器２５の中を往復することによっ
て、光強度が増幅される。さらに、波長９４６ｎｍのレ
ーザ発振光と波長８０９ｎｍのポンピング光２６が非線
形光学結晶２４中に存在するため、これらの和周波光発
生により波長４３６ｎｍのブルー光が発生する。
グ光２６の偏光方向は、光軸２９に対する垂直上方３０
と一致している。このポンピング光２６がレンズ２１
ａ、２１ｂによって集束されて、微小球面２４ｃを有す
る非線形光学素子２４を通過してレーザ媒質２３に入射
すると、レーザ媒質２３中に反転分布が形成され、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ結晶の場合は波長９４６ｎｍのレーザ発振が
起こる。この発振光は、微小球面２４ｃと表面２３ｂと
で構成された光共振器２５の中を往復することによっ
て、光強度が増幅される。さらに、波長９４６ｎｍのレ
ーザ発振光と波長８０９ｎｍのポンピング光２６が非線
形光学結晶２４中に存在するため、これらの和周波光発
生により波長４３６ｎｍのブルー光が発生する。
【００６３】一方、非線形光学素子２４であるＫＮｂＯ
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０゜）かつｘ軸に対して７６°
（φ＝７６゜）の方向に対して、表面２４ａ，２４ｂが
垂直となるように切り出した結晶であって、結晶厚さは
２ｍｍに形成されている。この非線形光学素子２４は、
図示しないペルチェ温度調節装置に搭載され、温度チュ
ーニングにより位相整合を達成している。非線形光学素
子２４の表面２４ｂには、波長９４６ｎｍに対して透過
率が９９．９％であるコーティングが施されており、表
面２４ａには波長９４６ｎｍに対して反射率が９９．９
８％である光学コーティングが施されている。
3 結晶は、屈折率楕円体の主屈折率が最も小さいｚ軸に
対して９０°（θ＝９０゜）かつｘ軸に対して７６°
（φ＝７６゜）の方向に対して、表面２４ａ，２４ｂが
垂直となるように切り出した結晶であって、結晶厚さは
２ｍｍに形成されている。この非線形光学素子２４は、
図示しないペルチェ温度調節装置に搭載され、温度チュ
ーニングにより位相整合を達成している。非線形光学素
子２４の表面２４ｂには、波長９４６ｎｍに対して透過
率が９９．９％であるコーティングが施されており、表
面２４ａには波長９４６ｎｍに対して反射率が９９．９
８％である光学コーティングが施されている。
【００６４】波長８０９ｎｍの基本波の偏光方向は、Ｋ
ＮｂＯ3 のｙ軸方向になるように設定され、非線形光学
素子２４の中で波長９４６ｎｍのレーザ発振光とともに
ミキシングが行なわれると、和周波光である波長４３６
ｎｍの光ビームがレーザ媒質２３の表面２３ｂから出力
される。
ＮｂＯ3 のｙ軸方向になるように設定され、非線形光学
素子２４の中で波長９４６ｎｍのレーザ発振光とともに
ミキシングが行なわれると、和周波光である波長４３６
ｎｍの光ビームがレーザ媒質２３の表面２３ｂから出力
される。
【００６５】このような構成において、ポンピング用の
半導体レーザ２０の出力を４５０ｍＷに設定した場合、
ミキシング用のレーザ発振出力が１００ｍＷになり、出
力４ｍＷで、かつ波長４３６ｎｍのブルー光の光ビーム
３５を得ることができる。
半導体レーザ２０の出力を４５０ｍＷに設定した場合、
ミキシング用のレーザ発振出力が１００ｍＷになり、出
力４ｍＷで、かつ波長４３６ｎｍのブルー光の光ビーム
３５を得ることができる。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
線形光学素子としてＫＮｂＯ3 を用いることにより、和
周波発生の出力および変換効率が格段に向上し、しかも
直接変調可能なレーザビーム発生方法および装置を得る
ことができる。
線形光学素子としてＫＮｂＯ3 を用いることにより、和
周波発生の出力および変換効率が格段に向上し、しかも
直接変調可能なレーザビーム発生方法および装置を得る
ことができる。
【図１】本発明の第１実施例および第３実施例であるレ
ーザビーム発生装置１の構成を示す側面図である。
ーザビーム発生装置１の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第２実施例であるレーザビーム発生装
置２の構成を示す側面図である。
置２の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第４実施例であるレーザビーム発生装
置３の構成を示す側面図である。
置３の構成を示す側面図である。
【図４】ＫＮｂＯ3 結晶の方位角の定義を示す図であ
る。
る。
【図５】レーザ発振波長λ1を１０６４ｎｍとし、ミキ
シング波長λ2を９１０ｎｍから９４０ｎｍまでシフト
した場合に位相整合のとれるＫＮｂＯ3 の温度シフトを
示すグラフである。
シング波長λ2を９１０ｎｍから９４０ｎｍまでシフト
した場合に位相整合のとれるＫＮｂＯ3 の温度シフトを
示すグラフである。
【図６】ＫＮｂＯ3 の切り出し方位をａ軸方向（θ＝９
０゜，φ＝０゜）からθ方向へ変化させた場合の位相整
合波長の温度シフトを示すグラフである。
０゜，φ＝０゜）からθ方向へ変化させた場合の位相整
合波長の温度シフトを示すグラフである。
【図７】レーザ発振光（波長１０６４ｎｍ）の波長スペ
クトルを示すグラフである。
クトルを示すグラフである。
【図８】ミキシング光（波長９１０ｎｍ）の波長スペク
トルを示すグラフである。
トルを示すグラフである。
【図９】和周波光（波長４９０ｎｍ）の波長スペクトル
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】ＫＮｂＯ3 の温度を変化させたときの４９０
ｎｍ和周波光出力の変化を測定した結果を示すグラフで
ある。
ｎｍ和周波光出力の変化を測定した結果を示すグラフで
ある。
１０ レーザ光源 １１ ミキシング光 ２０，３１ 半導体レーザ ２１ａ，２１ｂ，２８，３３ｂ レンズ ２３ レーザ媒体 ２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 表面 ２３ｃ，２４ｃ 微小球面 ２４ 非線形光学素子 ２５ 光共振器 ２６ ポンピング光 ２９ 光軸 ３０ 垂直上方 ３２ アナモルフィックプリズム ３３ａ コリメータレンズ ３５ 光ビーム ３６ ミキシング光 ３７ 偏光ビームスプリッタ
Claims (6)
- 【請求項１】 ＫＮｂＯ3 からなる非線形光学結晶にお
いて、第１のレーザビームと第２のレーザビームを混合
することにより、第３のレーザビームであるコヒーレン
ト光ビームを発生することを特徴とするレーザビーム発
生方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザビーム発生方法に
おいて、上記第１のレーザビームの波長が実質的に１０
６４ｎｍであり、上記第２のレーザビームの波長が実質
的に９１０ｎｍであり、上記第３のコヒーレントビーム
の波長が実質的に４９０ｎｍであることを特徴とするレ
ーザビーム発生方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のレーザビーム発生方法に
おいて、上記第１のレーザビームの波長が実質的に１０
６４ｎｍであり、上記第２のレーザビームの波長が実質
的に６９４ｎｍであり、上記第３のコヒーレント光ビー
ムの波長が実質的に４２０ｎｍであることを特徴とする
レーザビーム発生方法。 - 【請求項４】 請求項１記載のレーザビーム発生方法に
おいて、上記第１のレーザビームの波長が実質的に９４
６ｎｍであり、上記第２のレーザビームの波長が実質的
に７８０ｎｍであり、上記第３のコヒーレント光ビーム
の波長が実質的に４２８ｎｍであることを特徴とするレ
ーザビーム発生方法。 - 【請求項５】 請求項１記載のレーザビーム発生方法に
おいて、上記第１のレーザビームの波長が実質的に９４
６ｎｍであり、上記第２のレーザビームの波長が実質的
に８０９ｎｍであり、上記第３のコヒーレント光ビーム
の波長が実質的に４３６ｎｍであることを特徴とするレ
ーザビーム発生方法。 - 【請求項６】 ＫＮｂＯ3 からなる非線形光学結晶と、
第１のレーザビームと第２のレーザビームを上記非線形
光学結晶に入射する手段とを含み、上記非線形光学結晶
が第３のコヒーレント光ビームを発生させることを特徴
とするレーザビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5247089A JPH07104334A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | レーザビーム発生方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5247089A JPH07104334A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | レーザビーム発生方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07104334A true JPH07104334A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17158269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5247089A Pending JPH07104334A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | レーザビーム発生方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104334A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117977363A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-05-03 | 山东大学 | 一种高量子转换效率的固体激光器 |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP5247089A patent/JPH07104334A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117977363A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-05-03 | 山东大学 | 一种高量子转换效率的固体激光器 |
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