JPH08320510A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
- Publication number
- JPH08320510A JPH08320510A JP12653995A JP12653995A JPH08320510A JP H08320510 A JPH08320510 A JP H08320510A JP 12653995 A JP12653995 A JP 12653995A JP 12653995 A JP12653995 A JP 12653995A JP H08320510 A JPH08320510 A JP H08320510A
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- resonator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】共振器からの直接反射光が半導体レーザに戻り
その発振周波数の不安定化、発振スペクトル線幅の増大
が起こるのを防ぐ。 【構成】入射基本波光軸１１０は共振軸１１１からずれ
ており共振軸１１１と平行で共振軸１１１からの距離が
１０μｍの軸と一致している。基本波１０５の一部は共
振器１０４の入射側ミラー面１０９で反射され、直接反
射光１１２と入射基本波光軸１１０とは０．２°の角度
をなす。
その発振周波数の不安定化、発振スペクトル線幅の増大
が起こるのを防ぐ。 【構成】入射基本波光軸１１０は共振軸１１１からずれ
ており共振軸１１１と平行で共振軸１１１からの距離が
１０μｍの軸と一致している。基本波１０５の一部は共
振器１０４の入射側ミラー面１０９で反射され、直接反
射光１１２と入射基本波光軸１１０とは０．２°の角度
をなす。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザからの基
本波を非線形光学材料に入射して高調波に変換する高調
波発生装置に関する。
本波を非線形光学材料に入射して高調波に変換する高調
波発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来の高調波発生装置の一例とし
て、定在波直線共振器を用いた高調波発生装置２０１を
示す。この高調波発生装置は、半導体レーザ（以下ＬＤ
とする）２０２、コリメータレンズ及びモードマッチン
グレンズ等からなる結合光学系２０３、共振ミラー２０
４と片面（出射側ミラー面２０５）を共振ミラーとした
ＫＮｂＯ3 単結晶等の非線形光学結晶２０６とからなる
定在波直線共振器２０７により構成されている。
て、定在波直線共振器を用いた高調波発生装置２０１を
示す。この高調波発生装置は、半導体レーザ（以下ＬＤ
とする）２０２、コリメータレンズ及びモードマッチン
グレンズ等からなる結合光学系２０３、共振ミラー２０
４と片面（出射側ミラー面２０５）を共振ミラーとした
ＫＮｂＯ3 単結晶等の非線形光学結晶２０６とからなる
定在波直線共振器２０７により構成されている。
【０００３】ＬＤ２０２は例えば波長８６０ｎｍの基本
波２０８を出射する。共振器２０７の入射側ミラー面２
０９には基本波に対し一部透過で高調波に対し高反射の
膜が蒸着され共振ミラーを形成し、共振器２０７の出射
側ミラー面２０５には基本波に対し高反射で高調波に対
し高透過の膜が蒸着され他方の共振ミラーを形成してい
る。
波２０８を出射する。共振器２０７の入射側ミラー面２
０９には基本波に対し一部透過で高調波に対し高反射の
膜が蒸着され共振ミラーを形成し、共振器２０７の出射
側ミラー面２０５には基本波に対し高反射で高調波に対
し高透過の膜が蒸着され他方の共振ミラーを形成してい
る。
【０００４】上記の構成において、ＬＤ２０２から出射
する波長８６０ｎｍの基本波２０８は結合光学系２０３
により集光され、共振モードに整合され、共振器２０７
に入射する。この際、基本波２０８の一部は共振器２０
７に入射されず、入射側ミラー面２０９で反射され直接
反射光２１０となり、ＬＤ２０２の発光層に再集光され
る。
する波長８６０ｎｍの基本波２０８は結合光学系２０３
により集光され、共振モードに整合され、共振器２０７
に入射する。この際、基本波２０８の一部は共振器２０
７に入射されず、入射側ミラー面２０９で反射され直接
反射光２１０となり、ＬＤ２０２の発光層に再集光され
る。
【０００５】この構成において、入射基本波光軸２１１
は共振軸２１２と一致するように配置されており、入射
した基本波２０８は２つの共振ミラー面をなす入射側ミ
ラー面２０９と出射側ミラー面２０５の間を進行し、増
幅される。増幅された基本波のうち、入射面側ミラー２
０９を通過した共振器からの戻り光２１３はＬＤ２０２
に戻る。基本波２０８は非線形光学結晶２０６を通過す
るとき、その一部が波長４３０ｎｍの第２高調波２１４
に変換され、端面２０５より出射される。
は共振軸２１２と一致するように配置されており、入射
した基本波２０８は２つの共振ミラー面をなす入射側ミ
ラー面２０９と出射側ミラー面２０５の間を進行し、増
幅される。増幅された基本波のうち、入射面側ミラー２
０９を通過した共振器からの戻り光２１３はＬＤ２０２
に戻る。基本波２０８は非線形光学結晶２０６を通過す
るとき、その一部が波長４３０ｎｍの第２高調波２１４
に変換され、端面２０５より出射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の高調
波発生装置においては、共振器２０７の入射側ミラー面
２０９での直接反射光２１０がＬＤ２０２に戻ることに
より、半導体レーザ発振周波数の不安定化及び発振スペ
クトル線幅の増大が起こり、共振器２０７への結合効率
が低下する。その結果十分な共振器出力が得られず、約
１０μＷの不安定でかつ微弱な第２高調波しか得られな
いという課題があった。
波発生装置においては、共振器２０７の入射側ミラー面
２０９での直接反射光２１０がＬＤ２０２に戻ることに
より、半導体レーザ発振周波数の不安定化及び発振スペ
クトル線幅の増大が起こり、共振器２０７への結合効率
が低下する。その結果十分な共振器出力が得られず、約
１０μＷの不安定でかつ微弱な第２高調波しか得られな
いという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべくなされたものであり、基本波光源である半導体レ
ーザと、基本波を共振させる複数の共振ミラーによって
構成される共振器と、前記共振器内の基本波の光軸上に
配置された非線形光学材料とを備えてなる高調波発生装
置において、基本波を共振器の共振軸からずらし、前記
共振軸と平行な共振許容幅内の軸に沿うように入射して
なる高調波発生装置を提供する。
すべくなされたものであり、基本波光源である半導体レ
ーザと、基本波を共振させる複数の共振ミラーによって
構成される共振器と、前記共振器内の基本波の光軸上に
配置された非線形光学材料とを備えてなる高調波発生装
置において、基本波を共振器の共振軸からずらし、前記
共振軸と平行な共振許容幅内の軸に沿うように入射して
なる高調波発生装置を提供する。
【０００８】本発明において、共振軸とは、共振許容幅
内で最大の共振出力が得られる光軸であり、複数の共振
ミラーにより共振器を構成した場合に一義的に決まる光
軸であり、多くの場合共振器のほぼ中心を通る軸に等し
い。
内で最大の共振出力が得られる光軸であり、複数の共振
ミラーにより共振器を構成した場合に一義的に決まる光
軸であり、多くの場合共振器のほぼ中心を通る軸に等し
い。
【０００９】また、共振許容幅内とは、入射光軸に対し
共振軸を平行にずらしていった際に、入射光軸と共振軸
が一致したときに得られる最大共振出力の半分以上の出
力が得られる範囲をいう。
共振軸を平行にずらしていった際に、入射光軸と共振軸
が一致したときに得られる最大共振出力の半分以上の出
力が得られる範囲をいう。
【００１０】本発明において、前記共振器が定在波直線
共振器であり、基本波の共振が入射側の共振ミラーと非
線形光学材料の１面に設けられた出射側の共振ミラーと
の間で行われることが、装置の構成が単純化され、製
作、光軸等の調整が容易になるので好ましい。また、非
線形光学材料の１面を出射側の共振ミラーとすることに
より、単純な構成で高効率の高調波発生が可能になる。
共振器であり、基本波の共振が入射側の共振ミラーと非
線形光学材料の１面に設けられた出射側の共振ミラーと
の間で行われることが、装置の構成が単純化され、製
作、光軸等の調整が容易になるので好ましい。また、非
線形光学材料の１面を出射側の共振ミラーとすることに
より、単純な構成で高効率の高調波発生が可能になる。
【００１１】図１に示すような定在波直線共振器を用い
た場合、基本波入射光軸と共振軸との距離は、入射側の
共振ミラーの内面曲率５ｍｍに対して７．５〜１３μｍ
が好ましい。７．５μｍより小さいとＬＤ発振周波数の
不安定化及び発振スペクトル線幅増大が回避できないた
め好ましくなく、１３μｍより大きいと最大共振出力の
５０％以下しか得られないため好ましくない。したがっ
て、曲率が５ｍｍの場合７．５μｍが共振許容幅とな
る。
た場合、基本波入射光軸と共振軸との距離は、入射側の
共振ミラーの内面曲率５ｍｍに対して７．５〜１３μｍ
が好ましい。７．５μｍより小さいとＬＤ発振周波数の
不安定化及び発振スペクトル線幅増大が回避できないた
め好ましくなく、１３μｍより大きいと最大共振出力の
５０％以下しか得られないため好ましくない。したがっ
て、曲率が５ｍｍの場合７．５μｍが共振許容幅とな
る。
【００１２】図３のグラフに示すように、前記曲率が２
ｍｍの場合のずれ量（横軸の移動量）は２．５〜８μｍ
が好ましく、曲率が３ｍｍの場合は５〜９μｍが好まし
い。図３において、縦軸は最大共振出力を１とした場合
の規格化共振出力を示す。
ｍｍの場合のずれ量（横軸の移動量）は２．５〜８μｍ
が好ましく、曲率が３ｍｍの場合は５〜９μｍが好まし
い。図３において、縦軸は最大共振出力を１とした場合
の規格化共振出力を示す。
【００１３】前記非線形光学材料としては、ＫＮｂＯ
3 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ
4 、ＬｉＮｂＯ3 等の非線形光学結晶、その他有機非線
形光学材料等が使用できるが、高い第２高調波への変換
効率、結晶の取扱いやすさ等からしてＫＮｂＯ3 単結晶
が好ましい。
3 、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、ＫＴｉＯＰＯ4 、ＫＨ2 ＰＯ
4 、ＬｉＮｂＯ3 等の非線形光学結晶、その他有機非線
形光学材料等が使用できるが、高い第２高調波への変換
効率、結晶の取扱いやすさ等からしてＫＮｂＯ3 単結晶
が好ましい。
【００１４】また本発明は、第２高調波のみならず、第
３高調波等のより高次の高調波の発生装置にも応用でき
る。
３高調波等のより高次の高調波の発生装置にも応用でき
る。
【００１５】
【作用】本発明の高調波発生装置は、基本波を共振器の
共振軸からずらし、共振許容幅内の共振軸に平行な軸に
沿うように入射することにより、共振器に結合しなかっ
た直接反射光がＬＤ発光層に再集光されることによるＬ
Ｄの発振周波数の不安定化及び発振スペクトル線幅増大
を回避し、高い結合効率で共振器に基本波を入射できる
ことから、高効率な波長変換が可能になると考えられ
る。
共振軸からずらし、共振許容幅内の共振軸に平行な軸に
沿うように入射することにより、共振器に結合しなかっ
た直接反射光がＬＤ発光層に再集光されることによるＬ
Ｄの発振周波数の不安定化及び発振スペクトル線幅増大
を回避し、高い結合効率で共振器に基本波を入射できる
ことから、高効率な波長変換が可能になると考えられ
る。
【００１６】
【実施例】以下実施例に基づいて説明する。図１は本発
明を適用した第２高調波発生装置１０１の一実施例を示
す。この第２高調波発生装置１０１は、基本波光源とし
てのＬＤ１０２、コリメータレンズ及びモードマッチン
グレンズ等からなる結合光学系１０３、定在波直線共振
器１０４が順次配列されて構成されている。ＬＤ１０２
は本実施例では波長８６０ｎｍ、単一縦横モードの非点
収差が少ないものが用いられており、基本波１０５を出
射する。基本波１０５は結合光学系１０３により集光さ
れ共振モードに整合され、共振器１０４に入射する。
明を適用した第２高調波発生装置１０１の一実施例を示
す。この第２高調波発生装置１０１は、基本波光源とし
てのＬＤ１０２、コリメータレンズ及びモードマッチン
グレンズ等からなる結合光学系１０３、定在波直線共振
器１０４が順次配列されて構成されている。ＬＤ１０２
は本実施例では波長８６０ｎｍ、単一縦横モードの非点
収差が少ないものが用いられており、基本波１０５を出
射する。基本波１０５は結合光学系１０３により集光さ
れ共振モードに整合され、共振器１０４に入射する。
【００１７】定在波直線共振器１０４は、この実施例で
は共振器内側に球面状の共振ミラー面を構成する曲率半
径５ｍｍの共振ミラー１０６と、片面（出射側ミラー面
１０７）を共振ミラーとしたＫＮｂＯ3 単結晶の非線形
光学結晶１０８により構成されている。共振器の入射側
ミラー面１０９には基本波に対し９５％以上反射で高調
波に対し９０％以上反射の膜が蒸着され共振ミラー面を
形成し、出射側ミラー面１０７には基本波に対し９９％
以上反射で高調波に対し９０％以上透過の膜が蒸着され
共振ミラー面を形成している。
は共振器内側に球面状の共振ミラー面を構成する曲率半
径５ｍｍの共振ミラー１０６と、片面（出射側ミラー面
１０７）を共振ミラーとしたＫＮｂＯ3 単結晶の非線形
光学結晶１０８により構成されている。共振器の入射側
ミラー面１０９には基本波に対し９５％以上反射で高調
波に対し９０％以上反射の膜が蒸着され共振ミラー面を
形成し、出射側ミラー面１０７には基本波に対し９９％
以上反射で高調波に対し９０％以上透過の膜が蒸着され
共振ミラー面を形成している。
【００１８】この構成において、入射基本波光軸１１０
は共振軸１１１からずれており、共振軸１１１と平行で
共振軸１１１からの距離が１０μｍの軸と一致してい
る。この配置では、基本波１０５の一部が共振器１０４
に入射されず、入射基本波光軸１１０と入射面１０９で
反射された直接反射光１１２の光軸とは０．２°の角度
をなすことから、ＬＤ１０２の発光層には再集光されな
い。
は共振軸１１１からずれており、共振軸１１１と平行で
共振軸１１１からの距離が１０μｍの軸と一致してい
る。この配置では、基本波１０５の一部が共振器１０４
に入射されず、入射基本波光軸１１０と入射面１０９で
反射された直接反射光１１２の光軸とは０．２°の角度
をなすことから、ＬＤ１０２の発光層には再集光されな
い。
【００１９】このためＬＤ１０２の発振周波数は安定で
あり、また発振スペクトル線幅も増大しないため４０％
以上の結合効率が得られた。この結果、十分な基本波共
振出力が得られ、波長４３０ｎｍ、出力１ｍＷの第２高
調波１１３が得られた。また増幅された基本波のうち共
振器の入射側ミラー面１０９を通過した共振器からの戻
り光１１４はＬＤ１０２に戻り、ＬＤ周波数はこの戻り
光１１４により安定化され、室温±１０℃でも第２高調
波（青色レーザ）出力が維持された。
あり、また発振スペクトル線幅も増大しないため４０％
以上の結合効率が得られた。この結果、十分な基本波共
振出力が得られ、波長４３０ｎｍ、出力１ｍＷの第２高
調波１１３が得られた。また増幅された基本波のうち共
振器の入射側ミラー面１０９を通過した共振器からの戻
り光１１４はＬＤ１０２に戻り、ＬＤ周波数はこの戻り
光１１４により安定化され、室温±１０℃でも第２高調
波（青色レーザ）出力が維持された。
【００２０】本発明に用いる共振器１０４としては、複
数の共振ミラーと非線形光学材料が別個の共振器に限定
されず、非線形光学材料自体に共振ミラーを形成したモ
ノリシック型（一体成形型）の共振器も適用できる。
数の共振ミラーと非線形光学材料が別個の共振器に限定
されず、非線形光学材料自体に共振ミラーを形成したモ
ノリシック型（一体成形型）の共振器も適用できる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、ＬＤの発振周波数の不
安定化及び発振スペクトル線幅の増大に起因する共振器
への結合効率の低下が回避可能となり、安定で高効率な
高調波発生が可能となる。また、光アイソレータ等の直
接反射光の制御素子を必要としないため、小型単純な構
成が可能という効果もあわせて有する。
安定化及び発振スペクトル線幅の増大に起因する共振器
への結合効率の低下が回避可能となり、安定で高効率な
高調波発生が可能となる。また、光アイソレータ等の直
接反射光の制御素子を必要としないため、小型単純な構
成が可能という効果もあわせて有する。
【図１】本発明の第２高調波発生装置の一実施例を示す
側面図。
側面図。
【図２】従来の第２高調波発生装置の一例を示す側面
図。
図。
【図３】本発明の実施例を示し、入射基本波光軸の共振
軸に対する移動量と共振出力との関係を表すグラフ。
軸に対する移動量と共振出力との関係を表すグラフ。
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：定在波直線共振器 １０５：基本波 １０６：共振ミラー １０７：出射側ミラー面 １０８：非線形光学結晶 １０９：入射側ミラー面 １１０：入射基本波光軸 １１１：共振軸 １１２：直接反射光 １１３：第２高調波 １１４：戻り光
Claims (2)
- 【請求項１】基本波光源である半導体レーザと、基本波
を共振させる複数の共振ミラーによって構成される共振
器と、前記共振器内の基本波の光軸上に配置された非線
形光学材料とを備えてなる高調波発生装置において、基
本波を共振器の共振軸からずらし、前記共振軸と平行な
共振許容幅内の軸に沿うように入射してなることを特徴
とする高調波発生装置。 - 【請求項２】前記共振器が定在波直線共振器であり、基
本波の共振が入射側の共振ミラーと非線形光学材料の１
面に設けられた出射側の共振ミラーとの間で行われてな
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 |
|---|---|---|---|
| JP12653995A JPH08320510A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12653995A JPH08320510A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320510A true JPH08320510A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=14937699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12653995A Pending JPH08320510A (ja) | 1995-05-25 | 1995-05-25 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320510A (ja) |
-
1995
- 1995-05-25 JP JP12653995A patent/JPH08320510A/ja active Pending
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