JPH09232654A - 光パラメトリック発振器及び投光装置 - Google Patents
光パラメトリック発振器及び投光装置Info
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- JPH09232654A JPH09232654A JP3371896A JP3371896A JPH09232654A JP H09232654 A JPH09232654 A JP H09232654A JP 3371896 A JP3371896 A JP 3371896A JP 3371896 A JP3371896 A JP 3371896A JP H09232654 A JPH09232654 A JP H09232654A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、残存励起光、シグナル光、アイドラ
光の３光波の波面若しくはビーム広がり角を一致させ
る。 【解決手段】非線形光学結晶１６の両端側にそれぞれレ
ンズ形状の入射側ミラー１７と出射側ミラー１８とを配
置して光共振器を形成し、かつ入射側ミラー１７と入射
レンズ１３とによりコリメータを形成して、光パラメト
リック発振器１４の共振器モードと励起光のモードとを
一致させ、かつ光共振器用の出射側ミラー１８と出射レ
ンズ１５とにより、例えば残存励起光、シグナル光、ア
イドラ光の３波長間で収差のない特性のコリメータ、又
はシグナル光、アイドラ光の２波長間で収差がなくかつ
残存励起光に対して所定値だけ色だしの特性とするコリ
メータを形成する。
光の３光波の波面若しくはビーム広がり角を一致させ
る。 【解決手段】非線形光学結晶１６の両端側にそれぞれレ
ンズ形状の入射側ミラー１７と出射側ミラー１８とを配
置して光共振器を形成し、かつ入射側ミラー１７と入射
レンズ１３とによりコリメータを形成して、光パラメト
リック発振器１４の共振器モードと励起光のモードとを
一致させ、かつ光共振器用の出射側ミラー１８と出射レ
ンズ１５とにより、例えば残存励起光、シグナル光、ア
イドラ光の３波長間で収差のない特性のコリメータ、又
はシグナル光、アイドラ光の２波長間で収差がなくかつ
残存励起光に対して所定値だけ色だしの特性とするコリ
メータを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、残存励起光、シグ
ナル光及びアイドラ光の３波長を発生する光パラメトリ
ック発振器及びこれを用いたレーザレーダ等の投光装置
に関する。
ナル光及びアイドラ光の３波長を発生する光パラメトリ
ック発振器及びこれを用いたレーザレーダ等の投光装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザレーダは、レーザ光の強力なパル
ス出力と優れた指向性とにより、遠方の物体や状態、大
きさ、形状、密度（濃度）組成等の諸情報を遠隔的に測
定する装置であり、レーザ光の指向性を特質を活かした
空間分解能のよい測定を行うことができる。
ス出力と優れた指向性とにより、遠方の物体や状態、大
きさ、形状、密度（濃度）組成等の諸情報を遠隔的に測
定する装置であり、レーザ光の指向性を特質を活かした
空間分解能のよい測定を行うことができる。
【０００３】レーザレーダでは、大きな物体による幾何
学的反射以外に、光と物質の相互作用のうち主に吸収と
散乱の２種類が用いられる。このうち光散乱としては、
ミー散乱、レイリー散乱、ラマン散乱、蛍光散乱等が挙
げられ、又、吸収を用いる場合には、空間情報を得るた
めに後方散乱を併せて用いることが必要となる。
学的反射以外に、光と物質の相互作用のうち主に吸収と
散乱の２種類が用いられる。このうち光散乱としては、
ミー散乱、レイリー散乱、ラマン散乱、蛍光散乱等が挙
げられ、又、吸収を用いる場合には、空間情報を得るた
めに後方散乱を併せて用いることが必要となる。
【０００４】レーザレーダにおいて２波長以上の複数の
光波を用いることは、例えば吸収を用いたレーザレーダ
の場合、異なった媒質、例えば大気であれば水蒸気、二
酸化炭素、窒化炭素などの密度を測定できるため意義深
い。
光波を用いることは、例えば吸収を用いたレーザレーダ
の場合、異なった媒質、例えば大気であれば水蒸気、二
酸化炭素、窒化炭素などの密度を測定できるため意義深
い。
【０００５】又、これら複数波長のレーザ光を同時に照
射することは、例えば大気中の気流の影響による時間変
化の影響を取り除けるため効果的である。２波長以上の
光波を同時に出力するレーザレーダとしては、Ｑスイッ
チＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波と第２高調波及び第３高
調波を同時に照射する方法、多波長の複数の色素レーザ
を用いる方法、及びＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波とパラ
メトリック発振器出力光とを用いる方法なとが開示され
ている（レーザ研究、第１９巻、pp.787-796）。
射することは、例えば大気中の気流の影響による時間変
化の影響を取り除けるため効果的である。２波長以上の
光波を同時に出力するレーザレーダとしては、Ｑスイッ
チＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波と第２高調波及び第３高
調波を同時に照射する方法、多波長の複数の色素レーザ
を用いる方法、及びＮｄ：ＹＡＧレーザの基本波とパラ
メトリック発振器出力光とを用いる方法なとが開示され
ている（レーザ研究、第１９巻、pp.787-796）。
【０００６】これらの方法においては、各光波のビーム
広がり角や波面を制御するために、レーザ装置から出力
される各波長ごとの光波に対してそれぞれ別のコリメー
タを用いたり、反射光学系により構成されたコリメータ
が用いられている。
広がり角や波面を制御するために、レーザ装置から出力
される各波長ごとの光波に対してそれぞれ別のコリメー
タを用いたり、反射光学系により構成されたコリメータ
が用いられている。
【０００７】このうちパラメトリック発振器を用いた投
光装置は、図５に示すように励起用のレーザ光源１から
出力される励起光の光路上に集光光学系２を介してパラ
メトリック発振器３を配置している。このパラメトリッ
ク発振器３は、ＫＴＰ等の非線形光学結晶４を配置し、
この非線形光学結晶４の両側にそれぞれ共振器用のミラ
ー５、６を配置したものとなっている。
光装置は、図５に示すように励起用のレーザ光源１から
出力される励起光の光路上に集光光学系２を介してパラ
メトリック発振器３を配置している。このパラメトリッ
ク発振器３は、ＫＴＰ等の非線形光学結晶４を配置し、
この非線形光学結晶４の両側にそれぞれ共振器用のミラ
ー５、６を配置したものとなっている。
【０００８】このような投光装置であれば、レーザ光源
１から励起光が出力されると、この励起光は、集光光学
系２を通してパラメトリック発振器３の非線形光学結晶
４に入射して励起する。
１から励起光が出力されると、この励起光は、集光光学
系２を通してパラメトリック発振器３の非線形光学結晶
４に入射して励起する。
【０００９】この非線形光学結晶４が励起されると、パ
ラメトリック発振器３内で光共振が発生し、残存励起
光、シグナル光、アイドラ光の３波長が発生し、これら
が出力される。
ラメトリック発振器３内で光共振が発生し、残存励起
光、シグナル光、アイドラ光の３波長が発生し、これら
が出力される。
【００１０】このようなパラメトリック発振器を用いた
投光装置において、同時に３波長の光波を遠方に投光
し、高い分解能のレーザレーダを得るためには、３波長
の光波のビーム広がり角を一致させる必要がある。この
ように３波長の光波のビーム広がり角を一致させるため
に、各波長ごとにコリメータを使用したり、反射光学系
によるコリメータを使用している。
投光装置において、同時に３波長の光波を遠方に投光
し、高い分解能のレーザレーダを得るためには、３波長
の光波のビーム広がり角を一致させる必要がある。この
ように３波長の光波のビーム広がり角を一致させるため
に、各波長ごとにコリメータを使用したり、反射光学系
によるコリメータを使用している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各波長
ごとにコリメータを使用することは、複数のコリメータ
を使用するために装置の大型化を招き、反射光学系によ
るコリメータを使用することは、軸はずし反射ミラーの
使用や光軸調整の煩雑さなどのために航空機搭載などの
応用を考慮した場合に不利となる。
ごとにコリメータを使用することは、複数のコリメータ
を使用するために装置の大型化を招き、反射光学系によ
るコリメータを使用することは、軸はずし反射ミラーの
使用や光軸調整の煩雑さなどのために航空機搭載などの
応用を考慮した場合に不利となる。
【００１２】又、光パラメトリック発振器から出力され
る残存励起光、シグナル光、アイドラ光は、原理上光パ
ラメトリック発振器から出射された直後では波面は一致
しているが、光パラメトリック発振器から出射後、光学
素子を通過する際に起こる波長分散の影響のため、波面
及びビーム広がり角は、ずれを生じる。
る残存励起光、シグナル光、アイドラ光は、原理上光パ
ラメトリック発振器から出射された直後では波面は一致
しているが、光パラメトリック発振器から出射後、光学
素子を通過する際に起こる波長分散の影響のため、波面
及びビーム広がり角は、ずれを生じる。
【００１３】このような波面及びビーム広がり角のずれ
は、遠方への投光を考えた場合、この影響を補正する必
要がある。又、励起光のビーム広がり角は、光パラメト
リック発振の過程においてシグナル光、アイドラ光より
小さくなるため、遠方に投光した場合には、照射面積が
異なるという欠点を生じる。
は、遠方への投光を考えた場合、この影響を補正する必
要がある。又、励起光のビーム広がり角は、光パラメト
リック発振の過程においてシグナル光、アイドラ光より
小さくなるため、遠方に投光した場合には、照射面積が
異なるという欠点を生じる。
【００１４】そこで本発明は、残存励起光、シグナル
光、アイドラ光の３光波の波面若しくはビーム広がり角
を一致するための光パラメトリック発振器を提供するこ
とを目的とする。
光、アイドラ光の３光波の波面若しくはビーム広がり角
を一致するための光パラメトリック発振器を提供するこ
とを目的とする。
【００１５】又、本発明は、残存励起光、シグナル光、
アイドラ光の３光波の波面若しくはビーム広がり角を一
致できる投光装置を提供することを目的とする。又、本
発明は、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波
の波面を一致して遠方に投光できる投光装置を提供する
ことを目的とする。又、本発明は、残存励起光、シグナ
ル光、アイドラ光の３光波のビーム広がり角を一致して
遠方に投光できる投光装置を提供することを目的とす
る。
アイドラ光の３光波の波面若しくはビーム広がり角を一
致できる投光装置を提供することを目的とする。又、本
発明は、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波
の波面を一致して遠方に投光できる投光装置を提供する
ことを目的とする。又、本発明は、残存励起光、シグナ
ル光、アイドラ光の３光波のビーム広がり角を一致して
遠方に投光できる投光装置を提供することを目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、励起
光の入射により励起される非線形光学結晶の両端側にそ
れぞれレンズ機能を有する光共振器用の各ミラーを配置
した光パラメトリック発振器である。
光の入射により励起される非線形光学結晶の両端側にそ
れぞれレンズ機能を有する光共振器用の各ミラーを配置
した光パラメトリック発振器である。
【００１７】このような光パラメトリック発振器であれ
ば、非線形光学結晶の両端側にそれぞれレンズ機能を有
する各ミラーを配置するので、これらミラーを用いて３
波長色消しコリメータを形成でき、これにより残存励起
光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面若しくはビ
ーム広がり角を一致させることが可能となる。
ば、非線形光学結晶の両端側にそれぞれレンズ機能を有
する各ミラーを配置するので、これらミラーを用いて３
波長色消しコリメータを形成でき、これにより残存励起
光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面若しくはビ
ーム広がり角を一致させることが可能となる。
【００１８】請求項２によれば、励起光を出力する光源
と、この光源から出力された励起光の光路上に配置され
た入射レンズと、非線形光学結晶の入射側と出射側とに
レンズ機能を有する光共振器用の入射側ミラーと出射側
ミラーをそれぞれ配置し、入射レンズを通して入射され
る励起光により非線形光学結晶が励起され、残存励起
光、シグナル光、アイドラ光を出力する光パラメトリッ
ク発振器と、この光パラメトリック発振器から出力され
る残存励起光、シグナル光、アイドラ光の光路上に配置
された出射レンズと、を備えた投光装置である。
と、この光源から出力された励起光の光路上に配置され
た入射レンズと、非線形光学結晶の入射側と出射側とに
レンズ機能を有する光共振器用の入射側ミラーと出射側
ミラーをそれぞれ配置し、入射レンズを通して入射され
る励起光により非線形光学結晶が励起され、残存励起
光、シグナル光、アイドラ光を出力する光パラメトリッ
ク発振器と、この光パラメトリック発振器から出力され
る残存励起光、シグナル光、アイドラ光の光路上に配置
された出射レンズと、を備えた投光装置である。
【００１９】このような投光装置であれば、励起光が入
射レンズを通して光パラメトリック発振器の非線形光学
結晶に照射すると、この非線形光学結晶の励起により残
存励起光、シグナル光、アイドラ光が発生し、これら３
波長の光波が出射レンズを通して出射される。このと
き、光パラメトリック発振器の出射側ミラーと出射レン
ズとにより色消しコリメータを形成することにより、残
存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面若し
くはビーム広がり角を一致させるものとなる。
射レンズを通して光パラメトリック発振器の非線形光学
結晶に照射すると、この非線形光学結晶の励起により残
存励起光、シグナル光、アイドラ光が発生し、これら３
波長の光波が出射レンズを通して出射される。このと
き、光パラメトリック発振器の出射側ミラーと出射レン
ズとにより色消しコリメータを形成することにより、残
存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面若し
くはビーム広がり角を一致させるものとなる。
【００２０】請求項３によれば、請求項２記載の投光装
置において、光共振器用の入射側ミラーと入射レンズと
によりコリメータを形成し、光パラメトリック発振器の
共振器モードと励起光のモードとを一致するように調整
する。
置において、光共振器用の入射側ミラーと入射レンズと
によりコリメータを形成し、光パラメトリック発振器の
共振器モードと励起光のモードとを一致するように調整
する。
【００２１】請求項４によれば、請求項２記載の投光装
置において、光共振器用の出射側ミラーと出射レンズと
により色消しコリメータを形成する。請求項５によれ
ば、請求項４記載の投光装置において、光共振器用の出
射側ミラーと出射レンズとにより、残存励起光、シグナ
ル光、アイドラ光の３波長間で色収差を防ぐ特性のコリ
メータを形成する。
置において、光共振器用の出射側ミラーと出射レンズと
により色消しコリメータを形成する。請求項５によれ
ば、請求項４記載の投光装置において、光共振器用の出
射側ミラーと出射レンズとにより、残存励起光、シグナ
ル光、アイドラ光の３波長間で色収差を防ぐ特性のコリ
メータを形成する。
【００２２】請求項６によれば、請求項４記載の投光装
置において、光共振器用の出射側ミラーと出射レンズと
により、シグナル光、アイドラ光の２波長間で色収差を
防ぐかつ残存励起光に対して所定値だけ色収差をつける
特性とするコリメータを形成する。
置において、光共振器用の出射側ミラーと出射レンズと
により、シグナル光、アイドラ光の２波長間で色収差を
防ぐかつ残存励起光に対して所定値だけ色収差をつける
特性とするコリメータを形成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について図面を参照して説明する。図１は光パラメトリ
ック発振器を用いた投光装置の構成図である。レーザ光
源１は、光パラメトリック発振に適したパルス波形出力
を得るものであり、例えばフラッシュランプ励起Ｑスイ
ッチＮｄ：ＹＡＧレーザが用いられている。
について図面を参照して説明する。図１は光パラメトリ
ック発振器を用いた投光装置の構成図である。レーザ光
源１は、光パラメトリック発振に適したパルス波形出力
を得るものであり、例えばフラッシュランプ励起Ｑスイ
ッチＮｄ：ＹＡＧレーザが用いられている。
【００２４】このレーザ光源１１から出力される励起光
の光路上には、アイソレータ１２、入射レンズ１３を通
して光パラメトリック発振器１４が配置され、さらに出
射レンズ１５が配置されている。
の光路上には、アイソレータ１２、入射レンズ１３を通
して光パラメトリック発振器１４が配置され、さらに出
射レンズ１５が配置されている。
【００２５】このうちアイソレータ１２は、光パラメト
リック発振器１４内に配置される光学部品の端面などで
一部反射した励起光がレーザ光源１１に戻り、このレー
ザ光源１１に悪影響を引き起こすことを防止するために
光路上に配置されている。
リック発振器１４内に配置される光学部品の端面などで
一部反射した励起光がレーザ光源１１に戻り、このレー
ザ光源１１に悪影響を引き起こすことを防止するために
光路上に配置されている。
【００２６】入射レンズ１３は、光パラメトリック発振
を引き起こすのに必要な励起光の集光強度を得るため
に、励起光を集光するために配置されている。光パラメ
トリック発振器１４は、励起光の光軸と一致するように
配置し、かつ励起光と残存励起光、シグナル光、アイド
ラ光との光軸が一致するようにしている。
を引き起こすのに必要な励起光の集光強度を得るため
に、励起光を集光するために配置されている。光パラメ
トリック発振器１４は、励起光の光軸と一致するように
配置し、かつ励起光と残存励起光、シグナル光、アイド
ラ光との光軸が一致するようにしている。
【００２７】この光パラメトリック発振器１４の具体的
な構成は、ＫＴＰ等の非線形光学結晶１６を有し、この
非線形光学結晶１６の両側に光共振器用の入射側ミラー
１７、出射側ミラー１８をそれぞれ配置したものとなっ
ている。
な構成は、ＫＴＰ等の非線形光学結晶１６を有し、この
非線形光学結晶１６の両側に光共振器用の入射側ミラー
１７、出射側ミラー１８をそれぞれ配置したものとなっ
ている。
【００２８】このうち入射側ミラー１７、出射側ミラー
１８は、それぞれ光学レンズ形状に形成されている。こ
こで、入射レンズ１３と光パラメトリック発振器１４の
入射側ミラー１７とは、対となりコリメータを形成し、
光パラメトリック発振器１４の光共振器モードと励起光
のモードとが一致するように調整される。
１８は、それぞれ光学レンズ形状に形成されている。こ
こで、入射レンズ１３と光パラメトリック発振器１４の
入射側ミラー１７とは、対となりコリメータを形成し、
光パラメトリック発振器１４の光共振器モードと励起光
のモードとが一致するように調整される。
【００２９】又、光パラメトリック発振器１４の出射側
ミラー１８と出射レンズ１５とは、対となりコリメータ
を形成している。これら出射側ミラー１８と出射レンズ
１５とは、２枚組若しくは３枚組の色消しレンズとなっ
ており、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の各波長
において色分散補償し、３光波の波面若しくはビーム広
がり角を一致させるものとなっている。 (a) 先ず、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光
波の波面を一致させる構成について説明する。
ミラー１８と出射レンズ１５とは、対となりコリメータ
を形成している。これら出射側ミラー１８と出射レンズ
１５とは、２枚組若しくは３枚組の色消しレンズとなっ
ており、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の各波長
において色分散補償し、３光波の波面若しくはビーム広
がり角を一致させるものとなっている。 (a) 先ず、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光
波の波面を一致させる構成について説明する。
【００３０】光パラメトリック発振は、コヒーレントな
相互作用を用いた波長変換技術であるので、相互作用す
る残存励起光、シグナル光、アイドラ光の波面は、光共
振器出力直後では一致している。
相互作用を用いた波長変換技術であるので、相互作用す
る残存励起光、シグナル光、アイドラ光の波面は、光共
振器出力直後では一致している。
【００３１】ところが、光共振器からの出力後、レンズ
等の光学素子を透過することにより、色収差が生じ、各
光波の波面がずれる。従って、各光波の波面を一致させ
たままコリメートするためには、３波長の色消しレンズ
が必要となる。
等の光学素子を透過することにより、色収差が生じ、各
光波の波面がずれる。従って、各光波の波面を一致させ
たままコリメートするためには、３波長の色消しレンズ
が必要となる。
【００３２】図２は波面を一致させたまま投光するコリ
メータの波長と収差との関係を示している。同図に示す
ように光パラメトリック発振器１４の出射側ミラー１８
と出射レンズ１５とにより、残存励起光、シグナル光、
アイドラ光の３波長間で色収差を防ぐ特性を有するコリ
メータを作成すれば、波面の一致した３光波を投光でき
る構成となる。
メータの波長と収差との関係を示している。同図に示す
ように光パラメトリック発振器１４の出射側ミラー１８
と出射レンズ１５とにより、残存励起光、シグナル光、
アイドラ光の３波長間で色収差を防ぐ特性を有するコリ
メータを作成すれば、波面の一致した３光波を投光でき
る構成となる。
【００３３】具体的には、出射側ミラー１８及び出射レ
ンズ１５を残存励起光、シグナル光、アイドラ光の波長
域で色消しレンズとすればよい。例えば、焦点距離ｆの
複玉レンズの色消しは、第１及び第２のレンズの焦点距
離をｆ1 、ｆ2 とし、アッベ数をν1 、ν2 とすると、 １／ｆ1 ＋１／ｆ2 ＝１／ｆ …(1) １／ν1 ・ｆ1 ＋１／ν2 ・ｆ2 ＝０ …(2) を満足するように、それらの数値及びレンズの媒質をを
選択することにより行われる。
ンズ１５を残存励起光、シグナル光、アイドラ光の波長
域で色消しレンズとすればよい。例えば、焦点距離ｆの
複玉レンズの色消しは、第１及び第２のレンズの焦点距
離をｆ1 、ｆ2 とし、アッベ数をν1 、ν2 とすると、 １／ｆ1 ＋１／ｆ2 ＝１／ｆ …(1) １／ν1 ・ｆ1 ＋１／ν2 ・ｆ2 ＝０ …(2) を満足するように、それらの数値及びレンズの媒質をを
選択することにより行われる。
【００３４】なお、アッベ数νは、考慮する３波長での
屈折率をそれぞれｎ1 、ｎ2 、ｎ3とすると、 ν＝（ｎ1 −１）／（ｎ2 −ｎ3 ） …(3) により表される。
屈折率をそれぞれｎ1 、ｎ2 、ｎ3とすると、 ν＝（ｎ1 −１）／（ｎ2 −ｎ3 ） …(3) により表される。
【００３５】一例として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの３倍波
波長３５３ｎｍを基本波とし、ＫＴＰ又はＬｉＮｂＯ3
などの非線形光学結晶１６を用いて光パラメトリック発
振（ＯＰＯ）を行い、シグナル光として波長５９０ｎ
ｍ、アイドラ光として波長８８０ｎｍを発生する場合、
図３の色消しレンズの設計用の図に示すように、波長３
５６ｎｍ、５７６．８ｎｍ、１０１４ｎｍの３波長によ
る色消しレンズの設計の手法から色消しレンズを構成で
きる。
波長３５３ｎｍを基本波とし、ＫＴＰ又はＬｉＮｂＯ3
などの非線形光学結晶１６を用いて光パラメトリック発
振（ＯＰＯ）を行い、シグナル光として波長５９０ｎ
ｍ、アイドラ光として波長８８０ｎｍを発生する場合、
図３の色消しレンズの設計用の図に示すように、波長３
５６ｎｍ、５７６．８ｎｍ、１０１４ｎｍの３波長によ
る色消しレンズの設計の手法から色消しレンズを構成で
きる。
【００３６】同図において、Ｖ365 は波長３５６ｎｍの
光の分散、Ｖ576.8 は波長５７６．８ｎｍの光の分散、
Ｖ1014は波長１０１４ｎｍの光の分散であり、横軸Ｖ
1014／Ｖ576.8 、縦軸Ｖ365 ／Ｖ576.8 は、それぞれ屈
折率の比を表している。
光の分散、Ｖ576.8 は波長５７６．８ｎｍの光の分散、
Ｖ1014は波長１０１４ｎｍの光の分散であり、横軸Ｖ
1014／Ｖ576.8 、縦軸Ｖ365 ／Ｖ576.8 は、それぞれ屈
折率の比を表している。
【００３７】しかるに、同図における直線上の２つの媒
質を用いて複玉の色消しレンズを構成できる。例えば、
凸レンズにＦＫ５２やＣａＦ２、凹レンズにＦ１０やＫ
ｚＦＳ４といったレンズを組み合わせることにより、複
玉の色消しレンズが構成される。
質を用いて複玉の色消しレンズを構成できる。例えば、
凸レンズにＦＫ５２やＣａＦ２、凹レンズにＦ１０やＫ
ｚＦＳ４といったレンズを組み合わせることにより、複
玉の色消しレンズが構成される。
【００３８】又、複玉レンズの代わりに、３枚組レンズ
を用いる場合には、図３に示す直線上の３つの媒質を用
いて３枚組色消しレンズを構成すればよい。 (b) 次に、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光
波のビーム広がり角を一致させる構成について説明す
る。
を用いる場合には、図３に示す直線上の３つの媒質を用
いて３枚組色消しレンズを構成すればよい。 (b) 次に、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光
波のビーム広がり角を一致させる構成について説明す
る。
【００３９】３光波のビーム広がり角を一致させるため
には、波面が一致しただけでは不十分である。次式にビ
ーム広がり角Δθを表す関係式を示す。 Δθ＝λ／（πωO ｎ） …(4) ここで、λは波長、ωO はビームウエイスト、ｎは屈折
率である。
には、波面が一致しただけでは不十分である。次式にビ
ーム広がり角Δθを表す関係式を示す。 Δθ＝λ／（πωO ｎ） …(4) ここで、λは波長、ωO はビームウエイスト、ｎは屈折
率である。
【００４０】上記式(4) により異なった波長でビーム広
がり角Δθを一致させようとした場合、ビームウエイス
トωO もそれと対応して変化させる必要がある。シグナ
ル光とアイドラ光に関して説明すると、シグナル光のみ
を共振させるＳＲＯタイプの光パラメトリック発振器で
は、シグナル光のビームウエイストは残存励起光のプロ
ファイルと共振器条件とで決まり、アイドラ光のビーム
ウエイストは共振器条件によらないため自動的に決まり
シグナル光と同一ビーム広がり角となる。
がり角Δθを一致させようとした場合、ビームウエイス
トωO もそれと対応して変化させる必要がある。シグナ
ル光とアイドラ光に関して説明すると、シグナル光のみ
を共振させるＳＲＯタイプの光パラメトリック発振器で
は、シグナル光のビームウエイストは残存励起光のプロ
ファイルと共振器条件とで決まり、アイドラ光のビーム
ウエイストは共振器条件によらないため自動的に決まり
シグナル光と同一ビーム広がり角となる。
【００４１】これに対して励起光のビームウエイスト
は、入射レンズ１３によって決まり、シグナル光のビー
ムウエイストより大きくなることが知られている（例え
ば、IEEE J.Quantum Electron.QE-15,pp.415-431(1979)
参照）。
は、入射レンズ１３によって決まり、シグナル光のビー
ムウエイストより大きくなることが知られている（例え
ば、IEEE J.Quantum Electron.QE-15,pp.415-431(1979)
参照）。
【００４２】励起光は、シグナル光、アイドラ光よりも
波長が短いので、ビーム広がり角が上記式(4) によりシ
グナル光、アイドラ光よりも小さくなる。従って、光パ
ラメトリック発振器１４の出射側ミラー１８及び出射レ
ンズ１５により構成される色消しコリメータは、図４に
示すように収差の波長依存性を持ったものに形成する。
波長が短いので、ビーム広がり角が上記式(4) によりシ
グナル光、アイドラ光よりも小さくなる。従って、光パ
ラメトリック発振器１４の出射側ミラー１８及び出射レ
ンズ１５により構成される色消しコリメータは、図４に
示すように収差の波長依存性を持ったものに形成する。
【００４３】これにより、励起光のビーム拡大率をシグ
ナル光、アイドラ光のビーム拡大率より小さく設定する
ことができ、３光波のビーム広がり角を一致させること
ができる。
ナル光、アイドラ光のビーム拡大率より小さく設定する
ことができ、３光波のビーム広がり角を一致させること
ができる。
【００４４】具体的に図４に示す収差の波長依存性を持
った色消しコリメータを構成するには、出射側ミラー１
８及び出射レンズ１５をシグナル光、アイドラ光の波長
に対して色消しレンズとし、残存励起光の波長に対して
色出しレンズとする。
った色消しコリメータを構成するには、出射側ミラー１
８及び出射レンズ１５をシグナル光、アイドラ光の波長
に対して色消しレンズとし、残存励起光の波長に対して
色出しレンズとする。
【００４５】シグナル光、アイドラ光に対して色収差を
少なくするものである色消しは、上記図３に示す色消し
レンズの設計用の図を用いた設計方法と同様に、波長３
５６ｎｍ、５７６．８ｎｍ、１０１４ｎｍの３波長によ
る色消しレンズの設計の手法から直線上の２つの媒質を
用いて複玉の色消しレンズを構成する。
少なくするものである色消しは、上記図３に示す色消し
レンズの設計用の図を用いた設計方法と同様に、波長３
５６ｎｍ、５７６．８ｎｍ、１０１４ｎｍの３波長によ
る色消しレンズの設計の手法から直線上の２つの媒質を
用いて複玉の色消しレンズを構成する。
【００４６】残存励起光に対して色収差をつけるもので
ある色出しは、レンズの媒質を適当に選んだり、レンズ
の度を変化させることにより行え、具体的には光線追跡
などの詳細設計を行うことになる。
ある色出しは、レンズの媒質を適当に選んだり、レンズ
の度を変化させることにより行え、具体的には光線追跡
などの詳細設計を行うことになる。
【００４７】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。レーザ光源１１から励起光が出力される
と、この励起光は、アイソレータ１２及び入射レンズ１
３を透過して光パラメトリック発振器１４に入射する。
いて説明する。レーザ光源１１から励起光が出力される
と、この励起光は、アイソレータ１２及び入射レンズ１
３を透過して光パラメトリック発振器１４に入射する。
【００４８】このとき、入射レンズ１３は、光パラメト
リック発振を引き起こすのに必要な励起光の集光強度を
得るために、励起光を集光して光パラメトリック発振器
１４に入射する。
リック発振を引き起こすのに必要な励起光の集光強度を
得るために、励起光を集光して光パラメトリック発振器
１４に入射する。
【００４９】このとき入射レンズ１３と光パラメトリッ
ク発振器１４の入射側ミラー１７とのコリメータによ
り、光パラメトリック発振器１４の光共振器モードと励
起光のモードとが一致している。
ク発振器１４の入射側ミラー１７とのコリメータによ
り、光パラメトリック発振器１４の光共振器モードと励
起光のモードとが一致している。
【００５０】この光パラメトリック発振器１４では、非
線形光学結晶１６に励起光が照射することによりこの非
線形光学結晶１６は励起され、入射側ミラー１７と出射
側ミラー１８との間で光共振が発生し、残存励起光、シ
グナル光、アイドラ光が発生する。
線形光学結晶１６に励起光が照射することによりこの非
線形光学結晶１６は励起され、入射側ミラー１７と出射
側ミラー１８との間で光共振が発生し、残存励起光、シ
グナル光、アイドラ光が発生する。
【００５１】例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの３倍波波長
３５３ｎｍを基本波とした場合、ＫＴＰ又はＬｉＮｂＯ
3 などの非線形光学結晶１６を用いて波長５９０ｎｍの
シグナル光、波長８８０ｎｍのアイドラ光が発生する。
３５３ｎｍを基本波とした場合、ＫＴＰ又はＬｉＮｂＯ
3 などの非線形光学結晶１６を用いて波長５９０ｎｍの
シグナル光、波長８８０ｎｍのアイドラ光が発生する。
【００５２】これら残存励起光、シグナル光、アイドラ
光は、光パラメトリック発振器１４から出射され、出射
レンズ１５を通して例えば遠方に投光される。このと
き、光パラメトリック発振器１４の出射側ミラー１８と
出射レンズ１５が、残存励起光、シグナル光、アイドラ
光の３波長間で収差のない特性を有するコリメータに形
成されていれば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光
の各波面の一致した３光波が投光される。
光は、光パラメトリック発振器１４から出射され、出射
レンズ１５を通して例えば遠方に投光される。このと
き、光パラメトリック発振器１４の出射側ミラー１８と
出射レンズ１５が、残存励起光、シグナル光、アイドラ
光の３波長間で収差のない特性を有するコリメータに形
成されていれば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光
の各波面の一致した３光波が投光される。
【００５３】又、光パラメトリック発振器１４の出射側
ミラー１８と出射レンズ１５が、図４に示すように収差
の波長依存性を持った色消しコリメータに形成されてい
れば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の
ビーム広がり角が一致して投光される。
ミラー１８と出射レンズ１５が、図４に示すように収差
の波長依存性を持った色消しコリメータに形成されてい
れば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の
ビーム広がり角が一致して投光される。
【００５４】このように上記一実施の形態においては、
非線形光学結晶１６の両端側にそれぞれレンズ形状の入
射側ミラー１７と出射側ミラー１８とを配置して光共振
器を形成し、かつ入射側ミラー１７と入射レンズ１３と
によりコリメータを形成して、光パラメトリック発振器
１４の共振器モードと励起光のモードとを一致するよう
に調整できる。
非線形光学結晶１６の両端側にそれぞれレンズ形状の入
射側ミラー１７と出射側ミラー１８とを配置して光共振
器を形成し、かつ入射側ミラー１７と入射レンズ１３と
によりコリメータを形成して、光パラメトリック発振器
１４の共振器モードと励起光のモードとを一致するよう
に調整できる。
【００５５】又、光共振器用の出射側ミラー１８と出射
レンズ１５とにより色消しコリメータを形成し、この色
消しコリメータを残存励起光、シグナル光、アイドラ光
の３波長間で色収差を防ぐ特性とすることにより、残存
励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面を一致
させて投光できる。
レンズ１５とにより色消しコリメータを形成し、この色
消しコリメータを残存励起光、シグナル光、アイドラ光
の３波長間で色収差を防ぐ特性とすることにより、残存
励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面を一致
させて投光できる。
【００５６】又、光共振器用の出射側ミラー１８と出射
レンズ１５とにより、シグナル光、アイドラ光の２波長
間で色収差が少なくかつ残存励起光に対して所定値だけ
色収差のある特性とするコリメータを形成することによ
り、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波のビ
ーム広がり角を一致させて遠方に投光できる。
レンズ１５とにより、シグナル光、アイドラ光の２波長
間で色収差が少なくかつ残存励起光に対して所定値だけ
色収差のある特性とするコリメータを形成することによ
り、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波のビ
ーム広がり角を一致させて遠方に投光できる。
【００５７】このように残存励起光、シグナル光、アイ
ドラ光の３光波の波面若しくはビーム広がり角の一致し
たレーザ光を遠方に投光すれば、レーザレーダにおい
て、例えば吸収を用いたレーザレーダの場合、異なった
媒質、例えば大気であれば水蒸気、二酸化炭素、窒化炭
素などの密度を測定でき、意義深いものにできる。
ドラ光の３光波の波面若しくはビーム広がり角の一致し
たレーザ光を遠方に投光すれば、レーザレーダにおい
て、例えば吸収を用いたレーザレーダの場合、異なった
媒質、例えば大気であれば水蒸気、二酸化炭素、窒化炭
素などの密度を測定でき、意義深いものにできる。
【００５８】
【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１に
よれば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波
の波面若しくはビーム広がり角を一致するための光パラ
メトリック発振器を提供できる。
よれば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波
の波面若しくはビーム広がり角を一致するための光パラ
メトリック発振器を提供できる。
【００５９】又、本発明の請求項２〜６によれば、残存
励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面若しく
はビーム広がり角を一致できる投光装置を提供できる。
又、本発明の請求項５によれば、残存励起光、シグナル
光、アイドラ光の３光波の波面を一致して遠方に投光で
きる投光装置を提供できる。又、本発明の請求項６によ
れば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の
ビーム広がり角を一致して遠方に投光できる投光装置を
提供できる。
励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の波面若しく
はビーム広がり角を一致できる投光装置を提供できる。
又、本発明の請求項５によれば、残存励起光、シグナル
光、アイドラ光の３光波の波面を一致して遠方に投光で
きる投光装置を提供できる。又、本発明の請求項６によ
れば、残存励起光、シグナル光、アイドラ光の３光波の
ビーム広がり角を一致して遠方に投光できる投光装置を
提供できる。
【図１】本発明に係わる光パラメトリック発振器を用い
た投光装置の一実施の形態を示す構成図。
た投光装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】波面を一致させるためのコリメータの波長と収
差との関係を示す図。
差との関係を示す図。
【図３】超色消しレンズの選択の設計を示す図。
【図４】ビーム広がり角を一致させるためのコリメータ
の波長と収差との関係を示す図。
の波長と収差との関係を示す図。
【図５】従来の光パラメトリック発振器を用いた投光装
置の構成図。
置の構成図。
１１…レーザ光源、 １２…アイソレータ、 １３…入射レンズ、 １４…光パラメトリック発振器、 １５…出射レンズ、 １６…非線形光学結晶、 １７…入射側ミラー、 １８…出射側ミラー。
Claims (6)
- 【請求項１】 励起光の入射により励起される非線形光
学結晶の両端側にそれぞれレンズ機能を有する光共振器
用の各ミラーを配置したことを特徴とする光パラメトリ
ック発振器。 - 【請求項２】 励起光を出力する光源と、 この光源から出力された励起光の光路上に配置された入
射レンズと、 非線形光学結晶の入射側と出射側とにレンズ機能を有す
る光共振器用の入射側ミラーと出射側ミラーをそれぞれ
配置し、前記入射レンズを通して入射される前記励起光
により前記非線形光学結晶が励起され、残存励起光、シ
グナル光、アイドラ光を出力する光パラメトリック発振
器と、 この光パラメトリック発振器から出力される残存励起
光、シグナル光、アイドラ光の光路上に配置された出射
レンズと、を具備したことを特徴とする投光装置。 - 【請求項３】 前記光共振器用の前記入射側ミラーと前
記入射レンズとによりコリメータを形成し、前記光パラ
メトリック発振器の共振器モードと前記励起光のモード
とを一致するように調整することを特徴とする請求項２
記載の投光装置。 - 【請求項４】 前記光共振器用の前記出射側ミラーと前
記出射レンズとにより色消しコリメータを形成し、前記
残存励起光、前記シグナル光、前記アイドラ光の３光波
の波面又はビーム広がり角を一致させることを特徴とす
る請求項２記載の投光装置。 - 【請求項５】 前記光共振器用の前記出射側ミラーと前
記出射レンズとにより、前記残存励起光、前記シグナル
光、前記アイドラ光の３波長間で色収差を防ぐ特性のコ
リメータを形成することを特徴とする請求項４記載の投
光装置。 - 【請求項６】 前記光共振器用の前記出射側ミラーと前
記出射レンズとにより、前記シグナル光、前記アイドラ
光の２波長間で色収差を防ぐかつ前記残存励起光に対し
て所定値だけ色収差をつける特性とするコリメータを形
成することを特徴とする請求項４記載の投光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3371896A JPH09232654A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 光パラメトリック発振器及び投光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3371896A JPH09232654A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 光パラメトリック発振器及び投光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232654A true JPH09232654A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12394191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3371896A Pending JPH09232654A (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 光パラメトリック発振器及び投光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09232654A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003198013A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-07-11 | Toshiba Corp | ファイバレーザ装置およびその光合分波器と映像表示装置 |
| CN104577700A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 南京大学 | 内腔opo可调谐中红外激光器 |
-
1996
- 1996-02-21 JP JP3371896A patent/JPH09232654A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003198013A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-07-11 | Toshiba Corp | ファイバレーザ装置およびその光合分波器と映像表示装置 |
| US6829256B2 (en) | 2001-10-19 | 2004-12-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fiber laser apparatus as well as optical multi/demultiplexer and image display apparatus therefor |
| CN104577700A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-29 | 南京大学 | 内腔opo可调谐中红外激光器 |
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