JPH0743755A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
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- JPH0743755A JPH0743755A JP20571793A JP20571793A JPH0743755A JP H0743755 A JPH0743755 A JP H0743755A JP 20571793 A JP20571793 A JP 20571793A JP 20571793 A JP20571793 A JP 20571793A JP H0743755 A JPH0743755 A JP H0743755A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】共振器の自由スペクトル間隔を拡大してロッキ
ングレンジも拡大させ、しかも高調波出力も低下させな
いようにする。 【構成】共振器１０５は入射面Ａに折り返し部を有する
Ｖ字型共振器で２つの共振光路をもち、一方が波長変換
に寄与する共振光路１１０（面ＡＢ間、光路長Ｌ1 ＝６
ｍｍ）で、他方は非変換共振光路１１１（面ＡＣ間、光
路長Ｌ2 ＝２ｍｍ）である。
ングレンジも拡大させ、しかも高調波出力も低下させな
いようにする。 【構成】共振器１０５は入射面Ａに折り返し部を有する
Ｖ字型共振器で２つの共振光路をもち、一方が波長変換
に寄与する共振光路１１０（面ＡＢ間、光路長Ｌ1 ＝６
ｍｍ）で、他方は非変換共振光路１１１（面ＡＣ間、光
路長Ｌ2 ＝２ｍｍ）である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザからの基
本波をＫＮｂＯ3 結晶等の非線形光学材料によって高調
波へ変換する高調波発生装置に関するものである。
本波をＫＮｂＯ3 結晶等の非線形光学材料によって高調
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２には従来の高調波発生装置の一例と
して、モノリシック型Ｖ字共振器を用いた第２高調波発
生装置２０１が示されている。この第２高調波発生装置
は、半導体レーザ（以下ＬＤとする）２０２、結合光学
系２０３、ＮＤフィルタ２０４、及びＫＮｂＯ3 等の非
線形光学結晶からなるモノリシック型共振器２０５によ
り構成されている。
して、モノリシック型Ｖ字共振器を用いた第２高調波発
生装置２０１が示されている。この第２高調波発生装置
は、半導体レーザ（以下ＬＤとする）２０２、結合光学
系２０３、ＮＤフィルタ２０４、及びＫＮｂＯ3 等の非
線形光学結晶からなるモノリシック型共振器２０５によ
り構成されている。
【０００３】ＬＤ２０２は例えば波長８６０ｎｍの基本
波２０６を出射する。モノリシック型共振器２０５の入
射側端面２０７は球面状に研磨加工され、誘電体多層膜
の蒸着により基本波に対し一部透過の球面ミラーが形成
されている。出射側端面２０８、２０９は平面に研磨加
工され、基本波に対し高反射で高調波に対し高透過の膜
（端面２０８）及び基本波、高調波ともに高反射の膜
（端面２０９）がそれぞれ蒸着されている。
波２０６を出射する。モノリシック型共振器２０５の入
射側端面２０７は球面状に研磨加工され、誘電体多層膜
の蒸着により基本波に対し一部透過の球面ミラーが形成
されている。出射側端面２０８、２０９は平面に研磨加
工され、基本波に対し高反射で高調波に対し高透過の膜
（端面２０８）及び基本波、高調波ともに高反射の膜
（端面２０９）がそれぞれ蒸着されている。
【０００４】この形状の共振器２０５においては２つの
共振光路があり、一方が波長変換に寄与する共振光路
（光路長Ｌ1 ＝６ｍｍ）２１０で、他方は非変換共振光
路（光路長Ｌ2 ＝６ｍｍ）２１１である。上記の構成に
おいて、ＬＤ２０２から出射する波長８６０ｎｍの基本
波２０６は結合光学系２０３により集光され、共振モー
ドに整合され、ＮＤフィルタ２０４を透過した後、共振
器２０５に入射する。
共振光路があり、一方が波長変換に寄与する共振光路
（光路長Ｌ1 ＝６ｍｍ）２１０で、他方は非変換共振光
路（光路長Ｌ2 ＝６ｍｍ）２１１である。上記の構成に
おいて、ＬＤ２０２から出射する波長８６０ｎｍの基本
波２０６は結合光学系２０３により集光され、共振モー
ドに整合され、ＮＤフィルタ２０４を透過した後、共振
器２０５に入射する。
【０００５】入射した基本波２０６は３つの端面２０
７、２０８、２０９の間を往復し増幅される。そして基
本波２０６は共振光路２１０を共振するときその一部が
波長４３０ｎｍの第２高調波２１２に変換され端面２０
８より出射される。この構成の第２高調波発生装置２０
１では、共振器２０５からの戻り光２１３によりＬＤと
共振器からなる複合共振器の共振周波数の安定化を行っ
ている。
７、２０８、２０９の間を往復し増幅される。そして基
本波２０６は共振光路２１０を共振するときその一部が
波長４３０ｎｍの第２高調波２１２に変換され端面２０
８より出射される。この構成の第２高調波発生装置２０
１では、共振器２０５からの戻り光２１３によりＬＤと
共振器からなる複合共振器の共振周波数の安定化を行っ
ている。
【０００６】共振器からの戻り光２１３が存在する場合
は共振器の透過波長域が拡大し、この拡大した透過域を
ロッキングレンジと称している。ロッキングレンジ内の
ＬＤ周波数の変動に対しては、共振周波数の変動が抑制
され安定に第２高調波発生が実現する。このロッキング
レンジは戻り光２１３の増加にしたがって拡大していく
が、下記数１により決定される自由スペクトル間隔に対
しロッキングレンジの幅が狭ければ、ＬＤ周波数の変動
に対し安定に第２高調波を発生することができる。
は共振器の透過波長域が拡大し、この拡大した透過域を
ロッキングレンジと称している。ロッキングレンジ内の
ＬＤ周波数の変動に対しては、共振周波数の変動が抑制
され安定に第２高調波発生が実現する。このロッキング
レンジは戻り光２１３の増加にしたがって拡大していく
が、下記数１により決定される自由スペクトル間隔に対
しロッキングレンジの幅が狭ければ、ＬＤ周波数の変動
に対し安定に第２高調波を発生することができる。
【０００７】
【数１】△ν＝ｃ／（ｎ・Ｌ1 ＋ｎ・Ｌ2 ） ｃ：光速度、ｎ：共振器屈折率、Ｌ1 、Ｌ2 ：共振光路
長
長
【０００８】
【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、戻り光を強くした場合、
ロッキングレンジが重なり合い周波数に対し２つの解を
もち不安定になるという問題があった。これに対しＮＤ
フィルタにより戻り光を弱くした場合、入射基本波強度
も低下し第２高調波強度が低下する問題があった。
２高調波発生装置においては、戻り光を強くした場合、
ロッキングレンジが重なり合い周波数に対し２つの解を
もち不安定になるという問題があった。これに対しＮＤ
フィルタにより戻り光を弱くした場合、入射基本波強度
も低下し第２高調波強度が低下する問題があった。
【０００９】また、この重なり合いを防ぐために共振器
長を短縮し自由スペクトル間隔を拡大した場合には、変
換長が短くなり第２高調波発生装置出力が低下するとい
う問題があった。したがって、本発明の目的は用いる共
振器の共振光路のうち非変換光路長を変換光路長の１／
２以下に短縮したことを特徴とする高調波発生装置を供
給することにある。
長を短縮し自由スペクトル間隔を拡大した場合には、変
換長が短くなり第２高調波発生装置出力が低下するとい
う問題があった。したがって、本発明の目的は用いる共
振器の共振光路のうち非変換光路長を変換光路長の１／
２以下に短縮したことを特徴とする高調波発生装置を供
給することにある。
【００１０】
【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、基本波発生用の半導
体レーザと、基本波を高調波へ変換する非線形光学材料
を含みかつ基本波を共振させる共振器とを備えてなる高
調波発生装置において、前記共振器の共振光路のうち非
変換光路長を変換光路長の１／２以下に短縮したことを
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、基本波発生用の半導
体レーザと、基本波を高調波へ変換する非線形光学材料
を含みかつ基本波を共振させる共振器とを備えてなる高
調波発生装置において、前記共振器の共振光路のうち非
変換光路長を変換光路長の１／２以下に短縮したことを
特徴とする高調波発生装置を提供するものである。
【００１１】また本発明の好ましい態様として、前記共
振器は非線形光学材料の内部で基本波を共振させるモノ
リシック型共振器であり、基本波の入射面Ａと、基本波
の第１の反射面かつ高調波の出射面Ｂと、基本波の第２
の反射面Ｃとを有し、前記基本波の入射面Ａを折り返し
部とするＶ字型共振器であり、前記入射面Ａと出射面Ｂ
間が変換光路で、入射面Ａと反射面Ｃ間が非変換光路で
あることを特徴とする。
振器は非線形光学材料の内部で基本波を共振させるモノ
リシック型共振器であり、基本波の入射面Ａと、基本波
の第１の反射面かつ高調波の出射面Ｂと、基本波の第２
の反射面Ｃとを有し、前記基本波の入射面Ａを折り返し
部とするＶ字型共振器であり、前記入射面Ａと出射面Ｂ
間が変換光路で、入射面Ａと反射面Ｃ間が非変換光路で
あることを特徴とする。
【００１２】本発明は、第２高調波発生装置ばかりでな
くその他のより高次の高調波発生装置にも適用できる。
共振器は、非線形光学材料に基本波の一部透過膜、反射
膜、高調波の透過膜等を形成して非線形光学材料自体を
共振器としたモノリシック型共振器、複数の共振用ミラ
ー間の基本波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、基本波の損失、
構成の簡略化、高調波への変換効率等の点でモノリシッ
ク型共振器がより好ましい。
くその他のより高次の高調波発生装置にも適用できる。
共振器は、非線形光学材料に基本波の一部透過膜、反射
膜、高調波の透過膜等を形成して非線形光学材料自体を
共振器としたモノリシック型共振器、複数の共振用ミラ
ー間の基本波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、基本波の損失、
構成の簡略化、高調波への変換効率等の点でモノリシッ
ク型共振器がより好ましい。
【００１３】非線形光学材料としては、ＫＮｂＯ3 、Ｌ
ｉＮｂＯ3 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ4 、β−Ｂａ
Ｂ2 Ｏ4 等の非線形光学結晶、その他有機非線形光学材
料等が好ましく使用できる。
ｉＮｂＯ3 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ4 、β−Ｂａ
Ｂ2 Ｏ4 等の非線形光学結晶、その他有機非線形光学材
料等が好ましく使用できる。
【００１４】
【作用】本発明の高調波発生装置は共振器の共振光路の
うち非変換光路長を変換光路長の１／２以下に短縮する
ことにより、高調波出力を低下させることなくロッキン
グレンジ拡大時の安定性を向上させることが可能とな
る。
うち非変換光路長を変換光路長の１／２以下に短縮する
ことにより、高調波出力を低下させることなくロッキン
グレンジ拡大時の安定性を向上させることが可能とな
る。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を図１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１０
１の基本構成が示されている。本発明は第２高調波発生
に限定されるものではなく、より高次の高調波発生にお
いても適用可能である。
る。図１には本発明を適用した第２高調波発生装置１０
１の基本構成が示されている。本発明は第２高調波発生
に限定されるものではなく、より高次の高調波発生にお
いても適用可能である。
【００１６】この第２高調波発生装置１０１はレーザー
光源としてのＬＤ１０２、凸レンズ、凹レンズ等の光学
レンズからなる結合光学系１０３、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａ
ｌ・Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ１０４、ＫＮｂＯ3 結晶
等からなるモノリシック型共振器１０５が順次配列され
て構成されている。
光源としてのＬＤ１０２、凸レンズ、凹レンズ等の光学
レンズからなる結合光学系１０３、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａ
ｌ・Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ１０４、ＫＮｂＯ3 結晶
等からなるモノリシック型共振器１０５が順次配列され
て構成されている。
【００１７】ＬＤ１０１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１０６を出射する。基本波１０６は結合光学系１
０３により集光され共振モードに整合され、ＮＤフィル
タ１０４を透過した後、共振器１０５に入射する。モノ
リシック型共振器１０５としてはこの実施例では非線形
光学結晶としてＫＮｂＯ3 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１０６を出射する。基本波１０６は結合光学系１
０３により集光され共振モードに整合され、ＮＤフィル
タ１０４を透過した後、共振器１０５に入射する。モノ
リシック型共振器１０５としてはこの実施例では非線形
光学結晶としてＫＮｂＯ3 が用いられている。
【００１８】モノリシック共振器の入射側に位置する基
本波の入射面Ａ（符号１０７）は球面状に形成されてお
り、この面Ａには基本波に対し９３％以上の反射率かつ
第２高調波に対し９９％以上の反射率の反射膜が蒸着さ
れている。また、基本波の第１の反射面でかつ第２高調
波の出射面Ｂ（符号１０８）と、基本波の第２の反射面
Ｃ（符号１０９）は平面に形成され、それぞれ基本波を
９９％以上反射し第２高調波を９０％以上透過する膜
（出射面Ｂ）、基本波及び第２高調波をともに９９％以
上反射する膜（反射面Ｃ）が蒸着されている。
本波の入射面Ａ（符号１０７）は球面状に形成されてお
り、この面Ａには基本波に対し９３％以上の反射率かつ
第２高調波に対し９９％以上の反射率の反射膜が蒸着さ
れている。また、基本波の第１の反射面でかつ第２高調
波の出射面Ｂ（符号１０８）と、基本波の第２の反射面
Ｃ（符号１０９）は平面に形成され、それぞれ基本波を
９９％以上反射し第２高調波を９０％以上透過する膜
（出射面Ｂ）、基本波及び第２高調波をともに９９％以
上反射する膜（反射面Ｃ）が蒸着されている。
【００１９】本実施例に用いた共振器１０５は入射面Ａ
に折り返し部を有するＶ字型共振器で２つの共振光路を
もち、一方が波長変換に寄与する共振光路１１０（面Ａ
Ｂ間、光路長Ｌ1 ＝６ｍｍ）で、他方は非変換共振光路
１１１（面ＡＣ間、光路長Ｌ2 ＝２ｍｍ）である。数１
により定義されるこの共振器１０５の自由スペクトル間
隔は、従来例に対して約１．５倍となりロッキングレン
ジ拡大の上限も１．５倍となっている。
に折り返し部を有するＶ字型共振器で２つの共振光路を
もち、一方が波長変換に寄与する共振光路１１０（面Ａ
Ｂ間、光路長Ｌ1 ＝６ｍｍ）で、他方は非変換共振光路
１１１（面ＡＣ間、光路長Ｌ2 ＝２ｍｍ）である。数１
により定義されるこの共振器１０５の自由スペクトル間
隔は、従来例に対して約１．５倍となりロッキングレン
ジ拡大の上限も１．５倍となっている。
【００２０】共振光路１１０において基本波１０６の一
部が第２高調波１１２に変換され、出射面Ｂ（１０８）
より出射する。変換に寄与する共振光路１１０の長さは
従来例と同じであるため、同等の第２高調波出力が得ら
れている。このようにして、第２高調波出力を低下させ
ることなく、より高安定な第２高調波発生を行うことが
可能となっている。本発明に用いる共振器１０５として
は一体成型であるモノリシック型に限定されるものでは
なく、複数の共振用ミラー間の基本波の光軸上に非線形
光学材料を配置したディスクリート型共振器にも適用可
能である。
部が第２高調波１１２に変換され、出射面Ｂ（１０８）
より出射する。変換に寄与する共振光路１１０の長さは
従来例と同じであるため、同等の第２高調波出力が得ら
れている。このようにして、第２高調波出力を低下させ
ることなく、より高安定な第２高調波発生を行うことが
可能となっている。本発明に用いる共振器１０５として
は一体成型であるモノリシック型に限定されるものでは
なく、複数の共振用ミラー間の基本波の光軸上に非線形
光学材料を配置したディスクリート型共振器にも適用可
能である。
【００２１】本実施例の共振器１０５はＬ字型あるいは
ピストル様な形状とされているが、このような形状に限
定されるものではなく、たとえば図２のような矩形状の
非線形光学結晶に切り込み形成する（結晶をＶ字状にカ
ットする）ことによって基本波の第２の反射面Ｃを設け
てもよい。
ピストル様な形状とされているが、このような形状に限
定されるものではなく、たとえば図２のような矩形状の
非線形光学結晶に切り込み形成する（結晶をＶ字状にカ
ットする）ことによって基本波の第２の反射面Ｃを設け
てもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共振器の共振光路のうち非変換光路長を変換光路長の１
／２以下に短縮することにより、高調波出力を低下させ
ずにロッキングレンジの拡大可能範囲を拡大することが
可能となる。また出射側の２つの端面Ｂ、Ｃが隣接しな
いため、膜組成及び膜構成の異なった反射膜、出射膜の
蒸着のプロセスが容易になるという効果も合わせて有す
る。
共振器の共振光路のうち非変換光路長を変換光路長の１
／２以下に短縮することにより、高調波出力を低下させ
ずにロッキングレンジの拡大可能範囲を拡大することが
可能となる。また出射側の２つの端面Ｂ、Ｃが隣接しな
いため、膜組成及び膜構成の異なった反射膜、出射膜の
蒸着のプロセスが容易になるという効果も合わせて有す
る。
【図１】本発明の第２高調波発生装置の実施例を示す基
本構成の側面図。
本構成の側面図。
【図２】従来の第２高調波発生装置の一例を示す基本構
成の側面図。
成の側面図。
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：ＮＤフィルタ １０５：モノリシック共振器 １０６：基本波 １０７：基本波の入射面Ａ １０８：基本波の第１の反射面かつ第２高調波の出射面
Ｂ １０９：基本波の第２の反射面Ｃ １１０：共振光路 １１１：共振光路 １１２：第２高調波 １１３：戻り光 ２０１：第２高調波発生装置 ２０２：半導体レーザ（ＬＤ） ２０３：結合光学系 ２０４：ＮＤフィルタ ２０５：モノリシック共振器 ２０６：基本波 ２０７：共振器端面 ２０８：共振器端面 ２０９：共振器端面 ２１０：共振光路 ２１１：共振光路 ２１２：第２高調波 ２１３：戻り光
Ｂ １０９：基本波の第２の反射面Ｃ １１０：共振光路 １１１：共振光路 １１２：第２高調波 １１３：戻り光 ２０１：第２高調波発生装置 ２０２：半導体レーザ（ＬＤ） ２０３：結合光学系 ２０４：ＮＤフィルタ ２０５：モノリシック共振器 ２０６：基本波 ２０７：共振器端面 ２０８：共振器端面 ２０９：共振器端面 ２１０：共振光路 ２１１：共振光路 ２１２：第２高調波 ２１３：戻り光
Claims (2)
- 【請求項１】基本波発生用の半導体レーザと、基本波を
高調波へ変換する非線形光学材料を含みかつ基本波を共
振させる共振器とを備えてなる高調波発生装置におい
て、前記共振器の共振光路のうち非変換光路長を変換光
路長の１／２以下に短縮したことを特徴とする高調波発
生装置。 - 【請求項２】前記共振器は非線形光学材料の内部で基本
波を共振させるモノリシック型共振器であり、基本波の
入射面Ａと、基本波の第１の反射面かつ高調波の出射面
Ｂと、基本波の第２の反射面Ｃとを有し、前記基本波の
入射面Ａを折り返し部とするＶ字型共振器であり、前記
入射面Ａと出射面Ｂ間が変換光路で、入射面Ａと反射面
Ｃ間が非変換光路である請求項１記載の高調波発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20571793A JPH0743755A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20571793A JPH0743755A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743755A true JPH0743755A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16511527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20571793A Pending JPH0743755A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743755A (ja) |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP20571793A patent/JPH0743755A/ja active Pending
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