JPH07218942A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
- Publication number
- JPH07218942A JPH07218942A JP878094A JP878094A JPH07218942A JP H07218942 A JPH07218942 A JP H07218942A JP 878094 A JP878094 A JP 878094A JP 878094 A JP878094 A JP 878094A JP H07218942 A JPH07218942 A JP H07218942A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonator
- curvature
- harmonic
- resonance
- fundamental wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】共振用球面ミラーの曲率中心軸の加工ズレが高
調波への変換効率に影響を与えにくいようにする。 【構成】モノリシックリング型共振器１０４は共振器長
Ｌは６．５ｍｍ、曲率半径Ｒは二つの曲率中心１０５、
１０６に対して３．６ｍｍで設計され、Ｌ／Ｒは１．８
である。曲率中心軸１１４が結晶ａ軸１１３に対してα
＝０．１５゜ ズレていても、加工ズレが全く無い場合の
８０％以上の高調波出力が得られる。
調波への変換効率に影響を与えにくいようにする。 【構成】モノリシックリング型共振器１０４は共振器長
Ｌは６．５ｍｍ、曲率半径Ｒは二つの曲率中心１０５、
１０６に対して３．６ｍｍで設計され、Ｌ／Ｒは１．８
である。曲率中心軸１１４が結晶ａ軸１１３に対してα
＝０．１５゜ ズレていても、加工ズレが全く無い場合の
８０％以上の高調波出力が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ等からの
基本波を非線形光学材料により高調波へ変換する高調波
発生装置に関するものである。
基本波を非線形光学材料により高調波へ変換する高調波
発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３に、従来の高調波発生装置の一例と
して、モノリシックリング型共振器を用いた第２高調波
発生装置３０１を示す。この第２高調波発生装置は、半
導体レーザ（以下ＬＤとする）３０２、コリメートレン
ズおよびモードマッチングレンズ等からなる結合光学系
３０３、ＫＮｂＯ3 等の非線形光学結晶からなるモノリ
シック共振器３０４により、その主要部が構成されてい
る。
して、モノリシックリング型共振器を用いた第２高調波
発生装置３０１を示す。この第２高調波発生装置は、半
導体レーザ（以下ＬＤとする）３０２、コリメートレン
ズおよびモードマッチングレンズ等からなる結合光学系
３０３、ＫＮｂＯ3 等の非線形光学結晶からなるモノリ
シック共振器３０４により、その主要部が構成されてい
る。
【０００３】具体的には、たとえばモノリシックリング
型共振器３０４は共振器長が６．５ｍｍ、曲率半径は二
つの曲率中心３０５、３０６に対してそれぞれ５．０ｍ
ｍ、共振器長と曲率半径の比率は１．３に設定されてい
る。ＬＤ３０２は例えば波長８６０ｎｍの基本波３０７
を出射する。モノリシックリング型共振器の入射側端面
３０８および出射側端面３０９は球面状に研磨加工さ
れ、各々、基本波に対し一部透過の膜、基本波に対し高
反射で第２高調波に対し高透過の膜が蒸着され球面ミラ
ーを形成している。また端面３１０は平面ミラーとなっ
ている。
型共振器３０４は共振器長が６．５ｍｍ、曲率半径は二
つの曲率中心３０５、３０６に対してそれぞれ５．０ｍ
ｍ、共振器長と曲率半径の比率は１．３に設定されてい
る。ＬＤ３０２は例えば波長８６０ｎｍの基本波３０７
を出射する。モノリシックリング型共振器の入射側端面
３０８および出射側端面３０９は球面状に研磨加工さ
れ、各々、基本波に対し一部透過の膜、基本波に対し高
反射で第２高調波に対し高透過の膜が蒸着され球面ミラ
ーを形成している。また端面３１０は平面ミラーとなっ
ている。
【０００４】上記の構成において、ＬＤ３０２から出射
する波長８６０ｎｍの基本波３０７は結合光学系３０３
により集光され、共振モードに整合され、モノリシック
リング型共振器３０４に入射する。入射した基本波３０
７は３つの端面３０８、３０９、３１０の間を反射進行
し増幅される。そして、基本波３０７は共振光路３１１
を進行し共振するとき、その一部が波長４３０ｎｍの第
２高調波３１２に変換され端面３０９より出射される。
この構成において、共振光路３１１はＫＮｂＯ3 結晶の
ａ軸３１３に沿うように設計されており、共振光路３１
１が完全にａ軸３１３と平行になる場合に最大の変換効
率で高調波が出力する。
する波長８６０ｎｍの基本波３０７は結合光学系３０３
により集光され、共振モードに整合され、モノリシック
リング型共振器３０４に入射する。入射した基本波３０
７は３つの端面３０８、３０９、３１０の間を反射進行
し増幅される。そして、基本波３０７は共振光路３１１
を進行し共振するとき、その一部が波長４３０ｎｍの第
２高調波３１２に変換され端面３０９より出射される。
この構成において、共振光路３１１はＫＮｂＯ3 結晶の
ａ軸３１３に沿うように設計されており、共振光路３１
１が完全にａ軸３１３と平行になる場合に最大の変換効
率で高調波が出力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の第
２高調波発生装置においては、加工ズレにより曲率中心
３０５、３０６を結んだ曲率中心軸３１４がａ軸３１３
と角度αのズレを生じた場合、共振光路３１１と結晶ａ
軸３１３が角度θのズレを生じ、第２高調波への変換効
率が著しく減少し、高効率な波長変換が行えないという
問題を有していた。例えば曲率中心軸３１４がα＝０．
１５°ズレた場合、第２高調波出力は１／５以下に減少
する。
２高調波発生装置においては、加工ズレにより曲率中心
３０５、３０６を結んだ曲率中心軸３１４がａ軸３１３
と角度αのズレを生じた場合、共振光路３１１と結晶ａ
軸３１３が角度θのズレを生じ、第２高調波への変換効
率が著しく減少し、高効率な波長変換が行えないという
問題を有していた。例えば曲率中心軸３１４がα＝０．
１５°ズレた場合、第２高調波出力は１／５以下に減少
する。
【０００６】本発明の目的は、加工ズレが高調波への変
換効率に影響を与えにくいようにするものであり、具体
的には共振器長と曲率半径の比を１．４より大きくした
共振器を備えることを特徴とする。
換効率に影響を与えにくいようにするものであり、具体
的には共振器長と曲率半径の比を１．４より大きくした
共振器を備えることを特徴とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解消すべくなされたものであり、基本波発生用の光源
と、基本波を高調波へ変換する非線形光学材料を含み基
本波を共振させる共振器を備えてなる高調波発生装置に
おいて、前記共振器は対面する２つの共振用球面ミラー
と１つの平面ミラーとからなるリング型共振器であっ
て、共振器長Ｌと共振用球面ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ
／Ｒを１．４より大きくしたことを特徴とする高調波発
生装置を提供するものである。
を解消すべくなされたものであり、基本波発生用の光源
と、基本波を高調波へ変換する非線形光学材料を含み基
本波を共振させる共振器を備えてなる高調波発生装置に
おいて、前記共振器は対面する２つの共振用球面ミラー
と１つの平面ミラーとからなるリング型共振器であっ
て、共振器長Ｌと共振用球面ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ
／Ｒを１．４より大きくしたことを特徴とする高調波発
生装置を提供するものである。
【０００８】また、本発明の好ましい態様としては、共
振器長Ｌと反射ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒを、曲率
中心軸ズレ（α）の共振軸ズレ（θ）への影響が従来品
の１／３以下に低減されるためには、１．６より大きく
することが好ましい。また、共振条件を満足するために
は、２より小さいことが好ましい。さらに、前記非線形
光学材料はＫＮｂＯ3 結晶であり、前記共振器はモノリ
シックリング型共振器であることが好ましい。
振器長Ｌと反射ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒを、曲率
中心軸ズレ（α）の共振軸ズレ（θ）への影響が従来品
の１／３以下に低減されるためには、１．６より大きく
することが好ましい。また、共振条件を満足するために
は、２より小さいことが好ましい。さらに、前記非線形
光学材料はＫＮｂＯ3 結晶であり、前記共振器はモノリ
シックリング型共振器であることが好ましい。
【０００９】本発明の基本波発生用の光源としてはＬ
Ｄ、Ａｒ等の各種ガスレーザ、ＹＡＧ、ＹＬＦ等の各種
固体レーザ等が使用できるが、ＬＤが小型軽量、連続発
振の安定性等の点で好ましい。非線形光学材料としては
ＫＮｂＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 等の非線形光学結晶、有機非線
形光学材料等が使用できるが、高調波への高い変換効
率、結晶の経時的安定性（潮解性等がないこと）などの
点からＫＮｂＯ3 結晶が好ましい。
Ｄ、Ａｒ等の各種ガスレーザ、ＹＡＧ、ＹＬＦ等の各種
固体レーザ等が使用できるが、ＬＤが小型軽量、連続発
振の安定性等の点で好ましい。非線形光学材料としては
ＫＮｂＯ3 、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 等の非線形光学結晶、有機非線
形光学材料等が使用できるが、高調波への高い変換効
率、結晶の経時的安定性（潮解性等がないこと）などの
点からＫＮｂＯ3 結晶が好ましい。
【００１０】本発明における共振器の形態としては、非
線形光学材料自体に共振用ミラーを形成したモノリシッ
クリング型共振器、複数の共振用ミラー間の光軸上に非
線形光学材料を配置したディスクリート型共振器等が使
用できるが、小型軽量化、光学的損失の低減化、光軸調
整の簡易さなどの点でモノリシックリング型共振器が好
ましい。
線形光学材料自体に共振用ミラーを形成したモノリシッ
クリング型共振器、複数の共振用ミラー間の光軸上に非
線形光学材料を配置したディスクリート型共振器等が使
用できるが、小型軽量化、光学的損失の低減化、光軸調
整の簡易さなどの点でモノリシックリング型共振器が好
ましい。
【００１１】また、本発明の高調波発生装置は第２高調
波より高次の高調波発生装置に応用することもできる。
本発明は高調波発生に限定されるものではなく、共振光
路の少なくとも１つを、共振器媒体の特定の方向にとる
必要性のある共振器全般にも適用可能である。
波より高次の高調波発生装置に応用することもできる。
本発明は高調波発生に限定されるものではなく、共振光
路の少なくとも１つを、共振器媒体の特定の方向にとる
必要性のある共振器全般にも適用可能である。
【００１２】
【作用】本発明の高調波発生装置は、共振器長Ｌと反射
ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒを１．４より大きくする
ことにより、曲率中心の加工ズレの影響を従来（Ｌ／Ｒ
＝１．３）の１／２程度以下に低減することができ、し
たがって高効率な波長変換が可能となる。
ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒを１．４より大きくする
ことにより、曲率中心の加工ズレの影響を従来（Ｌ／Ｒ
＝１．３）の１／２程度以下に低減することができ、し
たがって高効率な波長変換が可能となる。
【００１３】共振軸ズレ角θは曲率中心軸ズレ角αにほ
ぼ比例する（図２）。したがってθ＝ｋα（ｋは比例定
数）とすると、Ｌ／Ｒを大きくするとｋを小さくするこ
とができる。Ｌ／Ｒ＝１．４の場合、Ｌ／Ｒ＝１．３に
対しｋは約０．６倍程度になる。すなわち、Ｌ／Ｒを大
きくすることにより、曲率中心軸ズレ角αによる共振軸
ズレ角θへの影響を半分程度以下に抑制することが可能
になる。
ぼ比例する（図２）。したがってθ＝ｋα（ｋは比例定
数）とすると、Ｌ／Ｒを大きくするとｋを小さくするこ
とができる。Ｌ／Ｒ＝１．４の場合、Ｌ／Ｒ＝１．３に
対しｋは約０．６倍程度になる。すなわち、Ｌ／Ｒを大
きくすることにより、曲率中心軸ズレ角αによる共振軸
ズレ角θへの影響を半分程度以下に抑制することが可能
になる。
【００１４】
【実施例】以下実施例に基づいて説明する。図１には本
発明を適用した第２高調波発生装置１０１の一実施例が
示されている。この第２高調波発生装置１０１は、基本
波の光源としてのＬＤ１０２、コリメートレンズおよび
モードマッチングレンズ等からなる結合光学系１０３、
モノリシックリング型共振器１０４が順次配列されて、
その主要部が構成されている。
発明を適用した第２高調波発生装置１０１の一実施例が
示されている。この第２高調波発生装置１０１は、基本
波の光源としてのＬＤ１０２、コリメートレンズおよび
モードマッチングレンズ等からなる結合光学系１０３、
モノリシックリング型共振器１０４が順次配列されて、
その主要部が構成されている。
【００１５】ＬＤ１０２は本実施例では波長８６０ｎ
ｍ、単一縦横モードの非点収差が少ないものが用いら
れ、基本波１０７を出射する。基本波１０７は結合光学
系１０３により集光され共振モードに整合され、モノリ
シックリング型共振器１０４に入射する。モノリシック
リング型共振器１０４としては、本実施例では非線形光
学結晶のＫＮｂＯ3 結晶が用いられている。
ｍ、単一縦横モードの非点収差が少ないものが用いら
れ、基本波１０７を出射する。基本波１０７は結合光学
系１０３により集光され共振モードに整合され、モノリ
シックリング型共振器１０４に入射する。モノリシック
リング型共振器１０４としては、本実施例では非線形光
学結晶のＫＮｂＯ3 結晶が用いられている。
【００１６】モノリシックリング型共振器１０４の入射
側に位置する端面１０８は球面状に研磨加工され共振用
球面ミラーとされており、この面には基本波に対し９３
％の反射膜が蒸着されている。また出射側の端面１０９
も球面状に研磨加工され共振用球面ミラーとされてお
り、基本波を９９％以上反射し第２高調波を９０％以上
透過する膜が蒸着されている。また端面１１０は平面ミ
ラーとなっている。本実施例に用いたモノリシックリン
グ型共振器１０４は共振器長６．５ｍｍ、曲率半径は二
つの曲率中心１０５、１０６に対して３．６ｍｍで設計
されており、共振器長Ｌと曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒは１．
８に設定されている。
側に位置する端面１０８は球面状に研磨加工され共振用
球面ミラーとされており、この面には基本波に対し９３
％の反射膜が蒸着されている。また出射側の端面１０９
も球面状に研磨加工され共振用球面ミラーとされてお
り、基本波を９９％以上反射し第２高調波を９０％以上
透過する膜が蒸着されている。また端面１１０は平面ミ
ラーとなっている。本実施例に用いたモノリシックリン
グ型共振器１０４は共振器長６．５ｍｍ、曲率半径は二
つの曲率中心１０５、１０６に対して３．６ｍｍで設計
されており、共振器長Ｌと曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒは１．
８に設定されている。
【００１７】共振光路１１１において基本波１０７の一
部が第２高調波１１２に変換され、端面１０９より出射
する。この第２高調波発生装置に用いられるモノリシッ
クリング型共振器１０４においては、曲率中心軸１１４
が結晶ａ軸１１３に対してα＝０．１５°傾いていて
も、曲率中心軸１１４の加工ズレが全く無い場合の８０
％以上の高調波出力が得られる。
部が第２高調波１１２に変換され、端面１０９より出射
する。この第２高調波発生装置に用いられるモノリシッ
クリング型共振器１０４においては、曲率中心軸１１４
が結晶ａ軸１１３に対してα＝０．１５°傾いていて
も、曲率中心軸１１４の加工ズレが全く無い場合の８０
％以上の高調波出力が得られる。
【００１８】図２に高調波出力の曲率中心ズレの角度
（α）依存性をいくつかのＬ／Ｒについて示す。曲率中
心ズレの角度許容幅が、Ｌ／Ｒ＝１．３に対し、Ｌ／Ｒ
＝１．４５では約２倍、Ｌ／Ｒ＝１．８では約１０倍に
拡大されることがわかる。また本発明に用いる共振器１
０４としては、一体成型品に限定されるものではなく、
複数の部品（共振用ミラー）から構成されるリング共振
器内に非線形光学材料を配置したディスクリート型へも
適用可能である。
（α）依存性をいくつかのＬ／Ｒについて示す。曲率中
心ズレの角度許容幅が、Ｌ／Ｒ＝１．３に対し、Ｌ／Ｒ
＝１．４５では約２倍、Ｌ／Ｒ＝１．８では約１０倍に
拡大されることがわかる。また本発明に用いる共振器１
０４としては、一体成型品に限定されるものではなく、
複数の部品（共振用ミラー）から構成されるリング共振
器内に非線形光学材料を配置したディスクリート型へも
適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共振器長Ｌと共振用球面ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒ
が１．４より大きい共振器を備えることにより、共振器
の曲率中心軸の加工ズレによる高調波出力の低減を抑制
することができる。加えて、高調波出力バラツキを抑制
することによる製造歩留まりの向上という効果も併せて
有する。
共振器長Ｌと共振用球面ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒ
が１．４より大きい共振器を備えることにより、共振器
の曲率中心軸の加工ズレによる高調波出力の低減を抑制
することができる。加えて、高調波出力バラツキを抑制
することによる製造歩留まりの向上という効果も併せて
有する。
【００２０】また、Ｌ／Ｒが大きくなることにより、共
振モードボリュームの広がり（共振可能な入射光の範
囲）が大きくなるので、ＬＤ等からの基本波との結合効
率も向上するという効果も併せて有する。また非線形光
学材料と共振用ミラーの少なくとも一つを分離独立にし
た共振器においては、独立な共振用ミラーの位置調整許
容幅が大きくなるという効果も併せて有する。
振モードボリュームの広がり（共振可能な入射光の範
囲）が大きくなるので、ＬＤ等からの基本波との結合効
率も向上するという効果も併せて有する。また非線形光
学材料と共振用ミラーの少なくとも一つを分離独立にし
た共振器においては、独立な共振用ミラーの位置調整許
容幅が大きくなるという効果も併せて有する。
【図１】本発明の第２高調波発生装置の実施例を示す基
本的構成の側面図である。
本的構成の側面図である。
【図２】本発明の実施例を示し、曲率中心軸の加工ズレ
による高調波出力低減を抑制する効果を示すグラフであ
る。
による高調波出力低減を抑制する効果を示すグラフであ
る。
【図３】従来の第２高調波発生装置の一例を示す基本的
構成の側面図である。
構成の側面図である。
１０１：第２高調波発生装置 １０２：半導体レーザ（ＬＤ） １０３：結合光学系 １０４：モノリシックリング型共振器 １０５：曲率中心 １０６：曲率中心 １０７：基本波 １０８：共振器の端面 １０９：共振器の端面 １１０：共振器の端面 １１１：共振光路 １１２：高調波 １１３：結晶ａ軸方位 １１４：曲率中心軸
Claims (3)
- 【請求項１】基本波発生用の光源と、基本波を高調波へ
変換する非線形光学材料を含み基本波を共振させる共振
器を備えてなる高調波発生装置において、前記共振器は
対面する２つの共振用球面ミラーと１つの平面ミラーと
からなるリング型共振器であって、共振器長Ｌと共振用
球面ミラーの曲率半径Ｒの比Ｌ／Ｒを１．４より大きく
したことを特徴とする高調波発生装置。 - 【請求項２】共振器長Ｌと反射ミラーの曲率半径Ｒの比
Ｌ／Ｒを１．６より大きく２より小さくした請求項１記
載の高調波発生装置。 - 【請求項３】前記非線形光学材料はＫＮｂＯ3 結晶であ
り、前記共振器はモノリシックリング型共振器である請
求項１または２記載の高調波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP878094A JPH07218942A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP878094A JPH07218942A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07218942A true JPH07218942A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11702400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP878094A Pending JPH07218942A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07218942A (ja) |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP878094A patent/JPH07218942A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5561550A (en) | Wavelength conversion device including an unstable optical resonator with concave mirrors | |
| US5341393A (en) | Laser-diode-pumped solid-state laser | |
| JP2849233B2 (ja) | バルク型共振器構造の光波長変換装置 | |
| JP2003503739A (ja) | 固定周波数レーザ放射の周波数変換方法および装置 | |
| KR20070008324A (ko) | 광펌핑 반도체 레이저 | |
| JP3255366B2 (ja) | 光パラメトリック発振装置 | |
| GB2385459A (en) | A laser cavity including a lyot filter | |
| JP3023725B2 (ja) | 高調波発生装置 | |
| JPH07218942A (ja) | 高調波発生装置 | |
| JPH08190111A (ja) | 高調波発生装置 | |
| JPH03108785A (ja) | レーザ光波長変換方式 | |
| JPH07261216A (ja) | 高調波発生装置 | |
| JPH06186605A (ja) | 光パラメトリック発振装置 | |
| JP2761678B2 (ja) | レーザーダイオードポンピング固体レーザー | |
| JPH06265955A (ja) | 波長変換素子 | |
| JPH0669569A (ja) | 光波長変換装置 | |
| JP2870918B2 (ja) | 励起光共振型レーザ | |
| JPH06164048A (ja) | 高調波発生装置 | |
| JP3074772B2 (ja) | 第２高調波発生装置 | |
| JP3031740B2 (ja) | 高調波発生装置 | |
| JPH04347823A (ja) | 高調波発生装置 | |
| JPH06138508A (ja) | 高調波発生装置 | |
| JP2002344048A (ja) | 光励起固体レーザ装置 | |
| JPH095809A (ja) | 高調波発生装置 | |
| JPH06350173A (ja) | 偏光および縦モード制御素子並びに固体レーザー装置 |