JP2000286496A - Optical wavelength tuning method and optical oscillator - Google Patents
Optical wavelength tuning method and optical oscillatorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光媒質から出力
された光を共振器により増幅して発振させる発振光の波
長を同調する光波長同調方法、およびその光発振装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength tuning method for tuning the wavelength of oscillating light, which is obtained by amplifying light output from a light emitting medium by a resonator and oscillating the light, and an optical oscillation device for the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザー光は、一般に、電波よりも周波
数が高いので情報収容能力が大きく、また、波長が同一
であり位相がそろっているので単色性や指向性に優れ、
通常の光線にはみられない干渉性を持つという特性を有
している。更に、極めて細く収束できるので、微小な面
積にエネルギーを集中して局部的にかつ瞬間的にも高温
高圧を実現できるなどの特性も有している。よって、こ
のような特性を有するレーザー光は、現在、通信・情報
分野、計測分野、加工分野および医療分野など多方面に
わたって応用されている。2. Description of the Related Art In general, laser light has a higher frequency than radio waves and therefore has a large information capacity, and has the same wavelength and the same phase, so that it has excellent monochromaticity and directivity.
It has the property of having coherence not found in ordinary light rays. Furthermore, since the laser beam can be converged extremely finely, it has a characteristic that energy can be concentrated on a very small area and a high temperature and a high pressure can be realized locally and instantaneously. Therefore, a laser beam having such characteristics is currently applied in various fields such as a communication / information field, a measurement field, a processing field, and a medical field.
【０００３】ところで、これら各種技術分野にレーザー
光を応用する場合には、その目的に応じた波長のレーザ
ー光が必要となる。近年では、波長を選択することがで
きる波長可変レーザーの開発により、広い波長域で波長
の選択が可能となっている。その際、波長を選択する技
術も必要となるが、従来は、複屈折フィルター，エタロ
ン，プリズムあるいはグレーティングなどの波長選択素
子により波長の選択を行っていた。[0003] When laser light is applied to these various technical fields, laser light having a wavelength corresponding to the purpose is required. In recent years, with the development of a tunable laser capable of selecting a wavelength, it is possible to select a wavelength in a wide wavelength range. At that time, a technique for selecting a wavelength is also required, but conventionally, the wavelength is selected by a wavelength selecting element such as a birefringent filter, an etalon, a prism, or a grating.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長選
択素子に複屈折フィルターまたはエタロンを用いる場合
には、波長の移動が可能な反面、適切な組み合わせでな
いと複数の波長帯のうち所望の波長を選択することが難
しいという問題があった。また、波長選択素子にプリズ
ムを用いる場合には、吸収波長付近において最も分散が
大きくなるという相反する特性により有効性が制限され
てしまうという問題があった。更に、波長選択素子にグ
レーティングを用いる場合には、格子形状を工夫して精
度よく加工できたとしても１次回折効率を１００％近く
まで高めることが難しいという問題があった。However, when a birefringent filter or an etalon is used as the wavelength selecting element, the wavelength can be moved, but a desired wavelength can be selected from a plurality of wavelength bands unless an appropriate combination is used. There was a problem that it was difficult to do. Further, when a prism is used as the wavelength selection element, there is a problem that the effectiveness is limited due to the contradictory characteristics that the dispersion is greatest near the absorption wavelength. Furthermore, when a grating is used for the wavelength selection element, there is a problem that it is difficult to increase the first-order diffraction efficiency to nearly 100% even if the grating shape is devised and processed accurately.
【０００５】なお、これらの波長選択素子以外でも、多
層膜を用いた干渉フィルターにより特定の波長域を選択
することが可能であるが、このような干渉フィルターは
透過中心波長においても吸収や反射があるために透過率
は概して低く、共振器内で用いるには効率が悪く、損失
も多いという問題がある。すなわち、従来は、簡便にか
つ高い効率で波長を選択することができなかった。It is to be noted that, other than these wavelength selection elements, it is possible to select a specific wavelength range by using an interference filter using a multilayer film. However, such an interference filter absorbs and reflects light even at the transmission center wavelength. For this reason, there is a problem that the transmittance is generally low, the efficiency is low for use in the resonator, and the loss is large. That is, conventionally, it has not been possible to select a wavelength simply and with high efficiency.
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡単にかつ高い効率で特定の波長を
選択することができる光波長同調方法および光発振装置
を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical wavelength tuning method and an optical oscillation device capable of selecting a specific wavelength easily and with high efficiency. .
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明による光波長同調
方法は、発光媒質から出力された光を共振器により増幅
して発振される発振光の波長を同調するものであって、
少なくとも１種の希土類イオンを含む光吸収体の吸収ス
ペクトルを利用するものである。The light wavelength tuning method according to the present invention tunes the wavelength of oscillated light oscillated by amplifying light output from a light emitting medium by a resonator and oscillating the light.
It utilizes the absorption spectrum of a light absorber containing at least one kind of rare earth ion.
【０００８】本発明による光発振装置は、発光媒質と、
この発光媒質から出力された光を増幅し発振光を発振す
る共振器と、少なくとも１種の希土類イオンを含み、吸
収スペクトルを利用して発振光の波長を選択する光吸収
体とを備えたものである。An optical oscillation device according to the present invention comprises: a light emitting medium;
A resonator that amplifies light output from the light-emitting medium and oscillates oscillating light, and a light absorber that includes at least one rare-earth ion and selects the wavelength of the oscillating light using an absorption spectrum. It is.
【０００９】本発明による光波長同調方法では、少なく
とも１種の希土類イオンを含む光吸収体の吸収スペクト
ルを利用することにより発振光の波長が選択される。In the optical wavelength tuning method according to the present invention, the wavelength of the oscillation light is selected by utilizing the absorption spectrum of the light absorber containing at least one kind of rare earth ion.
【００１０】本発明による光発振装置では、発光媒質か
ら出力された光が共振器により増幅され、発振光が発振
される。発振光の波長は少なくとも１種の希土類イオン
を含む光吸収体により選択される。In the optical oscillation device according to the present invention, the light output from the light emitting medium is amplified by the resonator, and the oscillation light is oscillated. The wavelength of the oscillating light is selected by a light absorber containing at least one rare earth ion.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の光波
長同調方法は本発明の光発振装置により具現化すること
ができるので、以下の実施の形態においては、光発振装
置と併せて説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Since the optical wavelength tuning method of the present invention can be embodied by the optical oscillation device of the present invention, the following embodiments will be described together with the optical oscillation device.
【００１２】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る光発振装置の概略構成を表すもの
である。この光発振装置は、例えば、励起光源１０と、
この励起光源１０から出力された励起光が照射されるこ
とにより光を発振する光発振部２０とを備えている。励
起光源１０は、例えば、１．０６４μｍの赤外光Ｌ１を
発振するＮｄ：ＹＡＧレーザー１１と、このＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザー１１から出力された赤外光Ｌ１の一部を５３
２ｎｍの２次高調波Ｌ２に変換し励起光として光発振部
２０に照射する２次高調波発生装置１２とを有してい
る。(First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a light oscillation device according to a first embodiment of the present invention. This optical oscillation device includes, for example, an excitation light source 10,
A light oscillating unit 20 that oscillates light when irradiated with the excitation light output from the excitation light source 10 is provided. The excitation light source 10 includes, for example, an Nd: YAG laser 11 that oscillates infrared light L1 of 1.064 μm, and the Nd: YA
A part of the infrared light L1 output from the G laser
And a second harmonic generation device 12 that converts the light into a second harmonic L2 of 2 nm and irradiates the light oscillation unit 20 with the light as excitation light.
【００１３】ここで、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー１１は、Ｎ
ｄ：ＹＡＧ（すなわちネオジムイオン（Ｎｄ3+）を含む
イットリウムアルミニウムガーネット（yttriumu alumi
numgarnet；Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12））よりなるレーザー媒質
を用いた固体レーザーである。２次高調波発生装置１２
は、例えば、ホウ酸リチウム（ＬｉＢ3 Ｏ5 ）などの非
線形光学結晶１２ａにより２次高調波Ｌ２を発生させる
ものである。Here, the Nd: YAG laser 11
d: YAG (ie, yttrium aluminum garnet containing neodymium ion (Nd 3+ ))
numgarnet; a solid-state laser using a laser medium consisting of Y 3 Al 5 O 12 )). Second harmonic generator 12
Is for generating a second harmonic L2 by a nonlinear optical crystal 12a such as lithium borate (LiB 3 O 5 ).
【００１４】なお、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー１１と２次高
調波発生装置１２との間には例えば光学レンズ１３が配
置されており、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー１１から出力され
た赤外光Ｌ１はこの光学レンズ１３を介して２次高調波
発生装置１２に入射されるようになっている。また、２
次高調波発生装置１２と光発振部２０との間には例えば
ミラー１４，１５および光学レンズ１６が配置されてお
り、２次高調波発生装置１２から出力された２次高調波
Ｌ２はこれらミラー１４，１５および光学レンズ１６を
介して光発振部２０に入射されるようになっている。こ
こでミラー１４，１５は、例えば、不要な波長を分離す
るように構成されていてもよい。An optical lens 13, for example, is disposed between the Nd: YAG laser 11 and the second harmonic generator 12, and the infrared light L1 output from the Nd: YAG laser 11 is 13 and is incident on the second harmonic generation device 12. Also, 2
For example, mirrors 14 and 15 and an optical lens 16 are arranged between the second harmonic generation device 12 and the light oscillating section 20, and the second harmonic L 2 output from the second harmonic generation device 12 is used for these mirrors. The light is incident on the light oscillating section 20 via the optical lenses 14 and 15 and the optical lens 16. Here, the mirrors 14 and 15 may be configured to separate unnecessary wavelengths, for example.
【００１５】光発振部２０は、例えば、２次高調波Ｌ２
を受けて光を発生する発光媒質２１と、この発光媒質２
１から出力される光を増幅して発振光Ｌ３を発振させる
共振器２２とを有している。発光媒質２１は、例えば、
チタンサファイア（Ｔｉ：Ａｌ2 Ｏ3 ；すなわちチタン
イオン（Ｔｉ3+）を含むサファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ））よ
りなるレーザー媒質により構成されている。The light oscillating section 20 has, for example, a second harmonic L2
Light-emitting medium 21 that receives light and generates light,
And a resonator 22 that amplifies the light output from 1 and oscillates oscillation light L3. The light emitting medium 21 is, for example,
The laser medium is made of titanium sapphire (Ti: Al 2 O 3 ; that is, sapphire (Al 2 O 3 ) containing titanium ions (Ti 3+ )).
【００１６】この発光媒質２１は、図２に示したような
吸収・発光特性を有している（W. Koechner,“Solid St
ate Laser Engineering ”, 2ed. Ed, Springer Verla
g,(1988) 参照）。すなわち、この発光媒質２１は５０
０ｎｍの近傍において強い吸収スペクトルを有すると共
に、およそ７００ｎｍから９００ｎｍの広い波長域にお
いて強い連続発光スペクトルを有している。つまり、こ
の発光媒質２１は連続した複数の波長を有する光を出力
するようになっている。また、この発光媒質２１はブリ
ュースター角（Brewster's angle）で切り出されている
ことが好ましく、発光媒質２１には共振器２２内におけ
る反射光がブリュースター角で入射されることが好まし
い。すなわち、発光媒質２１は発振光Ｌ３がブリュース
ター角で入射するように構成されることが好ましい。光
が発光媒質２１を通過する際の反射損失を最小とするた
めである。The luminescent medium 21 has absorption and emission characteristics as shown in FIG. 2 (W. Koechner, “Solid St.
ate Laser Engineering ”, 2ed. Ed, Springer Verla
g, (1988)). That is, the luminous medium 21 is 50
It has a strong absorption spectrum near 0 nm and a strong continuous emission spectrum in a wide wavelength range from about 700 nm to 900 nm. That is, the light emitting medium 21 outputs light having a plurality of continuous wavelengths. Further, it is preferable that the light emitting medium 21 is cut out at a Brewster's angle, and it is preferable that reflected light in the resonator 22 is incident on the light emitting medium 21 at a Brewster angle. That is, it is preferable that the light emitting medium 21 is configured such that the oscillation light L3 is incident at a Brewster angle. This is to minimize reflection loss when light passes through the light emitting medium 21.
【００１７】共振器２２は、例えば、入射ミラー２２
ａ，折り曲げミラー２２ｂ，２２ｃおよび出力ミラー２
２ｄにより構成されており、発光媒質２１から出力され
た光を入射ミラー２２ａと出力ミラー２２ｄとの間にお
いて折り曲げミラー２２ｂ，２２ｃを介して反射し往復
させるようになっている。これら入射ミラー２２ａ，折
り曲げミラー２２ｂ，２２ｃおよび出力ミラー２２ｄの
各反射率は、例えば、７００ｎｍ付近の波長で高く、そ
れ以上の波長で低くなるように設定されている。これに
より、この光発振部２０では、共振器２２の特性と発光
媒質２１の発光特性との関係から、７２０ｎｍ付近の波
長で発振しやすくなっている。The resonator 22 includes, for example, an incident mirror 22
a, folding mirrors 22b, 22c and output mirror 2
The light output from the light emitting medium 21 is reflected between the incident mirror 22a and the output mirror 22d via the bending mirrors 22b and 22c, and reciprocates. The reflectances of the incident mirror 22a, the bending mirrors 22b and 22c, and the output mirror 22d are set so as to be high at, for example, wavelengths around 700 nm and to be low at wavelengths longer than 700 nm. Thus, in the light oscillating unit 20, it is easy to oscillate at a wavelength around 720 nm due to the relationship between the characteristics of the resonator 22 and the light emitting characteristics of the light emitting medium 21.
【００１８】なお、入射ミラー２２ａは、２次高調波発
生装置１２から出力された２次高調波Ｌ２を透過するよ
うに設定されており、２次高調波Ｌ２が入射ミラー２２
ａを介して発光媒質２１に入射されるようになってい
る。また、出力ミラー２２ｄは、入射ミラー２２ａおよ
び折り曲げミラー２２ｂ，２２ｃに比べて７００ｎｍ付
近の波長に対する反射率が低く設定されており、共振器
２２内において発振された発振光Ｌ３の一部を出力する
ようになっている。The incident mirror 22a is set to transmit the second harmonic L2 output from the second harmonic generator 12, and the second harmonic L2 is transmitted through the incident mirror 22.
The light is incident on the light-emitting medium 21 via a. The output mirror 22d has a lower reflectance for a wavelength around 700 nm than the incidence mirror 22a and the bending mirrors 22b and 22c, and outputs a part of the oscillated light L3 oscillated in the resonator 22. It has become.
【００１９】光発振部２０は、また、共振器２２の中に
配置された光吸収体２３を有している。この光吸収体２
３は、吸収スペクトルを利用して発光媒質２１から出力
された光を選択的に吸収し発振光Ｌ３の波長を選択する
ものである。光吸収体２３は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧに
より構成されており、図３に示したような透過分光特性
を有している。この透過分光特性はネオジムイオンに由
来するものである。なお、図３は、ネオジムイオンの含
有率が１．１原子％で厚さ１．７６ｎｍの板状に形成さ
れた光吸収体２３の透過分光特性を表しており、両面の
フレネル反射による透過率の低下分および分散を無視し
屈折率ｎを１．８と概算して補正してある。The light oscillating section 20 also has a light absorber 23 disposed in the resonator 22. This light absorber 2
Numeral 3 is to selectively absorb the light output from the light emitting medium 21 using the absorption spectrum to select the wavelength of the oscillation light L3. The light absorber 23 is made of, for example, Nd: YAG, and has transmission spectral characteristics as shown in FIG. This transmission spectral characteristic is derived from neodymium ions. FIG. 3 shows transmission spectral characteristics of the light absorber 23 formed in a plate shape with a neodymium ion content of 1.1 atomic% and a thickness of 1.76 nm, and the transmittance due to Fresnel reflection on both surfaces. The refractive index n was corrected to be approximately 1.8, ignoring the decrease and dispersion of the refractive index n.
【００２０】図３から分かるように、この光吸収体２３
は、５５０ｎｍ付近，６５０ｎｍ付近および７００ｎｍ
付近において透過率の高い領域を有している。更に、こ
れら透過率の高い領域のうち７００ｎｍ付近の透過分光
特性を図４に拡大して示す。図４から分かるように、こ
の光吸収体２３は、７００ｎｍから７１０ｎｍ付近にお
いて透過率が約９９．７％以上と高くなっており、７０
２ｎｍ付近において最も高い透過率を有している。As can be seen from FIG. 3, this light absorber 23
Are near 550 nm, near 650 nm and 700 nm
In the vicinity, it has a region with high transmittance. FIG. 4 is an enlarged view of the transmission spectral characteristics around 700 nm in these high transmittance regions. As can be seen from FIG. 4, the light absorber 23 has a transmittance as high as about 99.7% or more in the vicinity of 700 nm to 710 nm.
It has the highest transmittance near 2 nm.
【００２１】これにより、この光発振部２０では、光吸
収体２３の透過分光特性と発光媒質２１の発光特性との
関係から選択された例えば図５に示したスペクトルを有
する発振光Ｌ３を発振するようになっている。発振光Ｌ
３の発振波長幅は半値全幅で約１ｎｍ程度と非常に狭
く、発振光Ｌ３は高い干渉性を有しており、その波長は
約７０５ｎｍである。なお、比較例として、光吸収体２
３を有さないことを除き本実施の形態と同一の構成を有
する光発振装置における発振光のスペクトルを図６に示
す。このように、光吸収体２３を用いない場合には、発
振光の発振波長幅は半値全幅で約３０ｎｍ程度と広くな
っている。つまり、光吸収体２３により極めて狭帯域の
波長を選択できることが分かる。As a result, the light oscillating unit 20 oscillates the oscillating light L3 having the spectrum shown in FIG. 5, for example, selected from the relationship between the transmission spectral characteristics of the light absorber 23 and the luminous characteristics of the luminous medium 21. It has become. Oscillation light L
3 has a very narrow full width at half maximum of about 1 nm, and the oscillation light L3 has high coherence, and its wavelength is about 705 nm. In addition, as a comparative example, the light absorber 2
FIG. 6 shows the spectrum of the oscillated light in the optical oscillation device having the same configuration as that of the present embodiment except that it does not have the light emitting device 3. As described above, when the light absorber 23 is not used, the oscillation wavelength width of the oscillation light is as wide as about 30 nm in full width at half maximum. That is, it can be seen that the wavelength of an extremely narrow band can be selected by the light absorber 23.
【００２２】ちなみに、図５に示した発振光Ｌ３のスペ
クトルは、光吸収体２３が図３に示した透過分光特性を
有する場合のものである。光吸収体２３の透過分光特性
はネオジムイオンの含有率および厚さにより変化するの
で、それらを調節することにより発振光Ｌ３の波長を変
化させることができる。例えば、７００ｎｍ以上７３０
ｎｍ以下の範囲内の波長について同じように極めて狭帯
域に選択することができる。Incidentally, the spectrum of the oscillation light L3 shown in FIG. 5 is for the case where the light absorber 23 has the transmission spectral characteristic shown in FIG. Since the transmission spectral characteristics of the light absorber 23 change depending on the content and thickness of neodymium ions, the wavelength of the oscillation light L3 can be changed by adjusting them. For example, 700 nm or more and 730
A very narrow band can likewise be selected for wavelengths in the sub-nm range.
【００２３】なお、光吸収体２３の形状について特に限
定はなく、例えば、平板状，プリズム状あるいは楔状と
されている。また、光吸収体２３は共振器２２内におけ
る反射光に対してブリュースター角に傾けて配置される
ことが好ましく、光吸収体２３には共振器２２内におけ
る反射光がブリュースター角で入射されることが好まし
い。すなわち、光吸収体２３は発振光Ｌ３がブリュース
ター角で入射するように構成されることが好ましい。光
が光吸収体２３を通過する際の反射損失を最小とするた
めである。更に、例えば、光吸収体２３を発振光Ｌ３に
対してほぼ垂直に配置する場合には、光吸収体２３の表
面にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）などの誘電体より
なる減反射膜を設けることが好ましい。The shape of the light absorber 23 is not particularly limited, and may be, for example, a flat plate, a prism, or a wedge. Further, it is preferable that the light absorber 23 is arranged at a Brewster angle with respect to the reflected light in the resonator 22, and the reflected light in the resonator 22 is incident on the light absorber 23 at the Brewster angle. Preferably. That is, it is preferable that the light absorber 23 be configured so that the oscillation light L3 is incident at a Brewster angle. This is to minimize reflection loss when light passes through the light absorber 23. Further, for example, when the light absorber 23 is arranged substantially perpendicular to the oscillation light L3, an anti-reflection film made of a dielectric material such as magnesium fluoride (MgF 2 ) is provided on the surface of the light absorber 23. Is preferred.
【００２４】このような構成を有する光発振装置は、次
のように動作する。The optical oscillator having such a configuration operates as follows.
【００２５】この光発振装置では、まず、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザー１１から波長１．０６４μｍの赤外光Ｌ１が出
力され、光学レンズ１３を介して２次高調波発生装置１
２に入射される。２次高調波発生装置１２では、入射さ
れた赤外光Ｌ１の一部を非線形光学結晶１２ａにより波
長５３２ｎｍの２次高調波Ｌ２に変換する。この２次高
調波Ｌ２は、ミラー１４，１５および光学レンズ１６を
介して励起光として光発振部２０に入射され、入射ミラ
ー２２ａを介して発光媒質２１に照射される。発光媒質
２１では、２次高調波Ｌ２の照射により、発光特性に応
じて光を出力する。この光は、共振器２２の中において
反射を繰り返し増幅される。但し、ここでは、共振器２
２の中に光吸収体２３が配置されているので、光は光吸
収体２３の透過分光特性に応じて選択的に吸収される。
これにより、例えば７１０ｎｍ前後の波長が選択されて
高い干渉性を有する７１０ｎｍ前後の発振光Ｌ３が発振
され、出力ミラー２２ｄを介して出力される。すなわ
ち、光吸収体２３により発振光Ｌ３の波長は選択され、
同調される。In this optical oscillation device, first, Nd: YAG
The infrared light L1 having a wavelength of 1.064 μm is output from the laser 11 and is transmitted through the optical lens 13 to the second harmonic generator 1.
2 is incident. In the second harmonic generation device 12, a part of the incident infrared light L1 is converted into a second harmonic L2 having a wavelength of 532 nm by the nonlinear optical crystal 12a. The second harmonic L2 is incident on the light oscillating unit 20 as excitation light via the mirrors 14 and 15 and the optical lens 16, and is irradiated on the light emitting medium 21 via the incident mirror 22a. The light emission medium 21 outputs light according to the light emission characteristics by the irradiation of the second harmonic L2. This light is repeatedly reflected and amplified in the resonator 22. However, here, the resonator 2
Since the light absorber 23 is disposed in the light 2, light is selectively absorbed according to the transmission spectral characteristics of the light absorber 23.
As a result, for example, a wavelength of about 710 nm is selected, and oscillation light L3 of about 710 nm having high coherence is oscillated and output via the output mirror 22d. That is, the wavelength of the oscillation light L3 is selected by the light absorber 23,
Synchronized.
【００２６】このように本実施の形態によれば、ネオジ
ムイオンを含む光吸収体２３の吸収スペクトルを利用し
て発振光Ｌ３の波長を選択するようにしたので、簡単に
かつ高い効率で波長を選択することができ、高い干渉性
を有する発振光Ｌ３を得ることができる。As described above, according to the present embodiment, the wavelength of the oscillation light L3 is selected by using the absorption spectrum of the light absorber 23 containing neodymium ions. Oscillation light L3 having high coherence can be obtained.
【００２７】また、発光媒質２１をチタンサファイアに
より構成すれば、発振光Ｌ３の波長を簡単に７００ｎｍ
以上７３０ｎｍ以下の範囲内に同調することができる。
更に、発光媒質２１を波長が５３２ｎｍの励起光により
発光させることができるので、市販されているＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザー１１および２次高調波発生装置１２を用い
ることにより容易に励起光を得ることができ、容易に発
光させることができる。If the light emitting medium 21 is made of titanium sapphire, the wavelength of the oscillation light L3 can be easily reduced to 700 nm.
Tuning can be performed within the range of 730 nm or less.
Further, since the light-emitting medium 21 can emit light with excitation light having a wavelength of 532 nm, commercially available Nd: Y
By using the AG laser 11 and the second harmonic generator 12, excitation light can be easily obtained, and light can be easily emitted.
【００２８】加えて、発光媒質２１または光吸収体２３
に発振光Ｌ３がブリュースター角で入射されるようにす
れば、反射損失を最小とすることができ、効率を高める
ことができる。In addition, the light emitting medium 21 or the light absorber 23
If the oscillation light L3 is incident at a Brewster angle, the reflection loss can be minimized and the efficiency can be increased.
【００２９】（第２の実施の形態）図７は本発明の第２
の実施の形態に係る光発振装置の概略構成を表すもので
ある。この光発振装置は、第１の実施の形態の光発光部
２０に変えて、発光媒質３１および共振器３２の構成が
異なる光発振部３０を備えたことを除き、第１の実施の
形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、同
一の構成要素には同一の符号を付すと共に、対応する構
成要素には１０の位を“３”に変更した符号を付し、同
一部分についての詳細な説明を省略する。(Second Embodiment) FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
1 shows a schematic configuration of an optical oscillation device according to an embodiment of the present invention. This optical oscillating device differs from the optical oscillating unit 20 of the first embodiment in that an optical oscillating unit 30 having a different configuration of a light emitting medium 31 and a resonator 32 is provided instead of the optical luminous unit 20 of the first embodiment. It has the same configuration. Therefore, here, the same components are denoted by the same reference numerals, and the corresponding components are denoted by reference numerals with the tenth digit changed to “3”, and detailed description of the same portions is omitted.
【００３０】発光媒質３１は、励起光である２次高調波
Ｌ２を受けて光パラメトリック効果により光を発生する
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）などの非線形光学結
晶により構成されている。発光媒質３１から出力される
光はシグナル光およびアイドラー光であり、それらの各
波長は数１に示した光子のエネルギー保存則により決定
される。数１中においてｃは光速、λ1 は励起光の波
長、λ2 はシグナル光の波長、λ3 はアイドラー光の波
長である。The light emitting medium 31 is made of a nonlinear optical crystal such as lithium niobate (LiNbO 3 ) that generates light by an optical parametric effect upon receiving the second harmonic L2 as excitation light. The light output from the light emitting medium 31 is a signal light and an idler light, and their respective wavelengths are determined by the photon energy conservation law shown in Equation 1. In Equation 1, c is the speed of light, λ 1 is the wavelength of the excitation light, λ 2 is the wavelength of the signal light, and λ 3 is the wavelength of the idler light.
【００３１】[0031]
【数１】ｃ／λ1 ＝ｃ／λ2 ＋ｃ／λ3 ## EQU1 ## c / λ 1 = c / λ 2 + c / λ 3
【００３２】また、シグナル光およびアイドラー光の各
波長は励起光の入射角と位相整合条件によっても決定さ
れる。この発光媒質３１は励起光の入射角と位相整合条
件に従い幅広い波長域でパラメトリック発光利得を有し
ているが、ここでは、例えば、発光媒質３１が６２度の
角度で切り出されており、５３２ｎｍの２次高調波Ｌ２
から７１０ｎｍのシグナル光と２．１μｍのアイドラー
光とを出力するように調整されている。なお、これらシ
グナル光およびアイドラー光は、通常、複数の波長にわ
たる連続スペクトルを有しており、上述した７１０ｎｍ
または２．１μｍというのはそれらの中心波長である。
これにより、この光発振部３０では、このシグナル光を
そのまま共振させると発振波長幅の広い発振光が発振さ
れるようになっている。Each wavelength of the signal light and the idler light is also determined by the incident angle of the pump light and the phase matching condition. The luminous medium 31 has a parametric luminous gain in a wide wavelength range according to the incident angle of the excitation light and the phase matching condition. Here, for example, the luminous medium 31 is cut out at an angle of 62 degrees, and the 532 nm wavelength Second harmonic L2
710 nm and an idler light of 2.1 μm are adjusted. Note that these signal light and idler light usually have a continuous spectrum over a plurality of wavelengths, and the above-described 710 nm
Or 2.1 μm is their central wavelength.
Thus, in the light oscillating unit 30, if this signal light is resonated as it is, an oscillating light having a wide oscillation wavelength width is oscillated.
【００３３】よって、本実施の形態では、光吸収体２３
によりシグナル光およびアイドラー光を選択的に吸収し
て、後述する共振器３２により発振される発振光Ｌ３３
の波長を選択し、発振光Ｌ３３の発振波長幅を狭くする
ようになっている。ここでは、特に、シグナル光の発振
光Ｌ３３について約７１０ｎｍの極めて狭帯域の波長を
選択できるようになっている。なお、シグナル光の波長
および光吸収体２３の透過分光特性をそれぞれ調整する
ことにより、７００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の範囲内の
波長についても極めて狭帯域に選択することができる。Therefore, in the present embodiment, the light absorber 23
Oscillating light L33, which is selectively absorbed by the signal light and the idler light by the
Is selected to narrow the oscillation wavelength width of the oscillation light L33. Here, in particular, it is possible to select an extremely narrow band wavelength of about 710 nm for the oscillation light L33 of the signal light. By adjusting the wavelength of the signal light and the transmission spectral characteristics of the light absorber 23, the wavelength within the range of 700 nm or more and 730 nm or less can be selected in a very narrow band.
【００３４】共振器３２は、例えば、第１の実施の形態
と同様に、入射ミラー３２ａ，折り曲げミラー３２ｂ，
３２ｃおよび出力ミラー３２ｄにより構成されており、
発光媒質３１から出力された光を入射ミラー３２ａと出
力ミラー３２ｄとの間で折り曲げミラー３２ｂ，３２ｃ
を介して反射し往復させるようになっている。これら入
射ミラー３２ａ，折り曲げミラー３２ｂ，３２ｃおよび
出力ミラー３２ｄの各反射率は、例えば、シグナル光の
７１０ｎｍ付近で高く、アイドラー光の２．１μｍ付近
で低くなるように設定されている。すなわち、この共振
器３２はシグナル光を増幅してその発振光Ｌ３３を発振
させるようになっており、安定した発振が得られる単共
振パラメトリック発振器（Singly Resonant Optical Pa
rametricOscillator ）を構成している。The resonator 32 includes, for example, an incident mirror 32a, a bending mirror 32b, and a mirror, as in the first embodiment.
32c and an output mirror 32d,
The light output from the light emitting medium 31 is bent between the incident mirror 32a and the output mirror 32d.
The light is reflected and reciprocated through the. The reflectances of the incident mirror 32a, the bending mirrors 32b and 32c, and the output mirror 32d are set to be high near 710 nm of the signal light and low near 2.1 μm of the idler light, for example. That is, the resonator 32 amplifies the signal light and oscillates the oscillating light L33, and a single resonance parametric oscillator (Singly Resonant Optical Pa
rametricOscillator).
【００３５】但し、入射ミラー３２ａ，折り曲げミラー
３２ｂ，３２ｃおよび出力ミラー３２ｄの各反射率をシ
グナル光の７１０ｎｍ付近およびアイドラー光の２．１
μｍ付近で共に高くなるように設定し、シグナル光およ
びアイドラー光を共に共振させる複共振パラメトリック
発振器（Doubly Resonant Optical Parametric Oscilla
tor ）を構成するようにしてもよい。単共振パラメトリ
ック発振器の方が安定性は高いが、複共振パラメトリッ
ク発振器の方が発振閾値が低くなるので、発振効率を高
くすることができ、安定性も電気回路を併用することに
より確保することができるからである。However, the reflectances of the incident mirror 32a, the bending mirrors 32b and 32c, and the output mirror 32d are set to around 710 nm of the signal light and 2.1 of the idler light.
Double resonance parametric oscillator (Doubly Resonant Optical Parametric Oscilla), which is set to be high near μm and resonates both signal light and idler light
tor). The single resonance parametric oscillator has higher stability, but the multiple resonance parametric oscillator has a lower oscillation threshold, so that the oscillation efficiency can be increased and the stability can be secured by using an electric circuit together. Because you can.
【００３６】その際、入射ミラー３２ａ，折り曲げミラ
ー３２ｂ，３２ｃおよび出力ミラー３２ｄは、例えば、
誘電体の多層膜によりそれぞれ構成される。この多層膜
は、反射させたい波長をλとすると、光路長λ／４の膜
厚をそれぞれ有する高屈折率の層と低屈折率の層とを交
互に積層したものである。これは、ある反射面から見る
と、次の位相が反転する反射層からは位相差πで重な
り、反転しない反射層からは位相差２πで重なるので、
他の層からの反射光を繰り返し干渉させることにより、
外から見た反射率が高くなるという原理によるものであ
る。つまり、波長λについて高い反射率を有する多層膜
は、波長λの１／３倍の波長λ’＝（１／３）λについ
ても、各層の光学厚みが３λ’／４となることから波長
λと同様の干渉効果が得られ高い反射率を有している。At this time, the incidence mirror 32a, the bending mirrors 32b and 32c, and the output mirror 32d are, for example,
Each is composed of a dielectric multilayer film. Assuming that the wavelength to be reflected is λ, this multilayer film is formed by alternately laminating layers of a high refractive index and layers of a low refractive index, each having a film thickness of an optical path length λ / 4. This is because, when viewed from a certain reflection surface, the reflection layer overlaps with a phase difference of π from the reflection layer where the next phase is inverted, and overlaps with a phase difference of 2π from a reflection layer which is not inverted.
By repeatedly interfering reflected light from other layers,
This is based on the principle that the reflectance seen from the outside increases. In other words, a multilayer film having a high reflectivity for the wavelength λ has a wavelength λ ′ = (１ ／) λ which is ３ times the wavelength λ, and the optical thickness of each layer is 3λ ′ / 4. The same interference effect as described above is obtained, and a high reflectance is obtained.
【００３７】なお、実際には屈折率の波長依存性がある
ので、厳密に波長λ’について波長λと同様の干渉効果
が得られるわけではない。しかし、実用上、波長λ’と
波長λは同一の多層膜において共に高い反射率を有する
有利な組み合わせとなる。従って、本実施の形態では、
シグナル光の波長が７１０ｎｍでアイドラー光の波長
２．１μｍの約１／３倍となっているので、このような
多層膜を用いることにより、容易に複共振パラメトリッ
ク発振器を構成することができる。Since the refractive index actually has a wavelength dependence, an interference effect similar to the wavelength λ cannot be obtained strictly at the wavelength λ ′. However, in practice, the wavelength λ ′ and the wavelength λ are an advantageous combination having high reflectivity in the same multilayer film. Therefore, in the present embodiment,
Since the wavelength of the signal light is 710 nm, which is about ３ times the wavelength of the idler light of 2.1 μm, a multi-resonance parametric oscillator can be easily formed by using such a multilayer film.
【００３８】ちなみに、ここでは励起光の波長を５３２
ｎｍとするようにしたが、５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ以
下の範囲内であれば同様の効果を得ることができるので
好ましい。The wavelength of the excitation light is set to 532 here.
Although the thickness is set to nm, it is preferable that the thickness be in the range of 520 nm or more and 540 nm or less because the same effect can be obtained.
【００３９】このような構成を有する光発振装置は、第
１の実施の形態と同様に動作する。すなわち、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザー１１から出力された赤外光Ｌ１は、２次高
調波発生装置１２により一部が２次高調波Ｌ２に変換さ
れ、励起光として発光媒質３１に照射される。これによ
り、発光媒質３１では、光パラメトリック効果によって
シグナル光およびアイドラー光を出力する。この光は、
共振器３２により増幅されると共に、光吸収体２３の透
過分光特性に応じて選択的に吸収される。これにより、
例えば、シグナル光について７１０ｎｍ前後の波長が選
択され、高い干渉性を有する７１０ｎｍ前後の発振光Ｌ
３３が発振される。すなわち、光吸収体２３により発振
光Ｌ３３の波長は選択され、同調される。The optical oscillation device having such a configuration operates in the same manner as in the first embodiment. That is, Nd: Y
A part of the infrared light L1 output from the AG laser 11 is converted into a second harmonic L2 by the second harmonic generator 12, and the light is emitted to the light emitting medium 31 as excitation light. Thus, the light emitting medium 31 outputs signal light and idler light by the optical parametric effect. This light
While being amplified by the resonator 32, it is selectively absorbed according to the transmission spectral characteristics of the light absorber 23. This allows
For example, a wavelength of about 710 nm is selected for the signal light, and the oscillation light L of about 710 nm having high coherence is selected.
33 is oscillated. That is, the wavelength of the oscillation light L33 is selected and tuned by the light absorber 23.
【００４０】このように本実施の形態によれば、第１の
実施の形態と同様に、光吸収体２３の吸収スペクトルを
利用して発振光Ｌ３３の波長を選択するようにしたの
で、簡単かつ高い効率で波長を選択することができ、高
い干渉性を有する発振光Ｌ３３を得ることができる。As described above, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the wavelength of the oscillation light L33 is selected by using the absorption spectrum of the light absorber 23. The wavelength can be selected with high efficiency, and the oscillation light L33 having high coherence can be obtained.
【００４１】また、発光媒質３１をニオブ酸リチウムな
どの非線形光学結晶により構成すれば、約５３２ｎｍの
波長を有する励起光を照射することにより、約７１０ｎ
ｍの波長を有するシグナル光を発生させることができ、
発振光Ｌ３３の波長を簡単に７００ｎｍ以上７３０ｎｍ
以下の範囲内に同調することができる。更に、約５３２
ｎｍの励起光も市販されているＮｄ：ＹＡＧレーザー１
１および２次高調波発生装置１２を用いることにより容
易に得ることができる。加えて、約７１０ｎｍのシグナ
ル光と約２．１μｍのアイドラー光を出力させることが
できるので、複共振パラメトリック発振器を容易に構成
することができ、高い効率で発振させることができる。If the light-emitting medium 31 is made of a nonlinear optical crystal such as lithium niobate, the light-emitting medium 31 is irradiated with excitation light having a wavelength of about 532 nm to emit light of about 710 nm.
signal light having a wavelength of m.
The wavelength of the oscillation light L33 can be easily set to 700 nm or more and 730 nm.
Tuning can be done within the following ranges: In addition, about 532
Nd: YAG laser 1 whose excitation light is also commercially available
It can be easily obtained by using the first and second harmonic generation devices 12. In addition, since a signal light of about 710 nm and an idler light of about 2.1 μm can be output, a multi-resonance parametric oscillator can be easily configured and can oscillate with high efficiency.
【００４２】更にまた、第１の実施の形態と同様に、光
吸収体２３に発振光Ｌ３３がブリュースター角で入射さ
れるようにすれば、反射損失を最小にすることができ、
効率を高めることができる。Furthermore, as in the first embodiment, if the oscillation light L33 is incident on the light absorber 23 at a Brewster angle, the reflection loss can be minimized.
Efficiency can be increased.
【００４３】（第３の実施の形態）図８は本発明の第３
の実施の形態に係る光発振装置の概略構成を表すもので
ある。この光発振装置は、第１の実施の形態と同様にし
て発生させた発振光Ｌ３を和周波混合用光Ｌ５４と和周
波混合するようにしたものである。よって、ここでは、
第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。(Third Embodiment) FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows a schematic configuration of an optical oscillation device according to an embodiment of the present invention. This light oscillation device is configured to mix the oscillation light L3 generated in the same manner as in the first embodiment with the sum frequency mixing light L54. So here,
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００４４】この光発振装置は、例えば、第１の実施の
形態と同様に、励起光源４０と、この励起光源４０から
出力された励起光が照射されることにより光を発振する
光発振部５０とを備えている。励起光源４０は、例え
ば、ミラー１４，１５に変えてミラー４７が配置された
ことを除き、第１の実施の形態の励起光源１０と同一の
構成を有している。すなわち、励起光源４０は、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザー１１から赤外光Ｌ１を出力し、光学レン
ズ１３を介して２次高調波発生装置１２に入射して２次
高調波Ｌ２に変換したのち、励起光として光学レンズ１
６およびミラー４７を介して光発振部２０に入射するよ
うになっている。ここでミラー４７は、例えば、不要な
波長を分離するように構成されていてもよい。The light oscillating device includes, for example, an excitation light source 40 and an optical oscillating unit 50 that oscillates light when irradiated with the excitation light output from the excitation light source 40, as in the first embodiment. And The excitation light source 40 has the same configuration as the excitation light source 10 of the first embodiment, except that, for example, a mirror 47 is provided instead of the mirrors 14 and 15. That is, the excitation light source 40 has Nd:
The infrared light L1 is output from the YAG laser 11 and is incident on the second harmonic generation device 12 via the optical lens 13 to be converted into the second harmonic L2.
The light enters the light oscillating unit 20 via the mirror 6 and the mirror 47. Here, the mirror 47 may be configured to separate unnecessary wavelengths, for example.
【００４５】光発振部５０は、例えば、共振器５２の構
成が異なり、かつ共振器５２の中に波長変換素子５４が
配置されたことを除き、第１の実施の形態の光発振部２
０と同一の構成を有している。共振器５２は、例えば、
第１の実施の形態の共振器２２から出力ミラー２２ｄが
削除され、入射ミラー２２ａおよび折り曲げミラー２２
ｂ，２２ｃにより構成されている。すなわち、この共振
器５２は、発振光Ｌ３をほとんど外部に出力しないよう
に設計されている。The optical oscillating unit 50 of the first embodiment is different from the optical oscillating unit 2 of the first embodiment except that, for example, the configuration of the resonator 52 is different and the wavelength conversion element 54 is disposed in the resonator 52.
0 has the same configuration. The resonator 52 is, for example,
The output mirror 22d is omitted from the resonator 22 of the first embodiment, and the incidence mirror 22a and the bending mirror 22 are removed.
b, 22c. That is, the resonator 52 is designed so as to hardly output the oscillation light L3 to the outside.
【００４６】波長変換素子５４は、例えば、ベータホウ
酸バリウム（β−ＢａＢ2 Ｏ4 ）などの非線形光学結晶
により構成されており、共振器５２により発振された発
振光Ｌ３と和周波混合用光Ｌ５４とを和周波混合して和
周波Ｌ５５を出力する和周波混合手段の機能を有してい
る。この波長変換素子５４は、入射角，温度または波長
を調整することにより位相整合される。ここでは、例え
ば、波長変換素子５４の入射角を約７５度とすることに
より、約７１０ｎｍの発振光Ｌ３と約２６６ｎｍの和周
波混合用光Ｌ５４とを和周波混合して約１９３ｎｍの紫
外光である和周波Ｌ５５を発生するように調整されてい
る。なお、発振光Ｌ３と和周波混合用光Ｌ５４とは、波
長変換素子５４において時間的および空間的に十分重な
るように調節されている。The wavelength conversion element 54 is made of, for example, a nonlinear optical crystal such as beta barium borate (β-BaB 2 O 4 ), and the oscillation light L 3 oscillated by the resonator 52 and the sum frequency mixing light L 54 And a sum frequency mixing means for summing the frequency and summing to output a sum frequency L55. The wavelength conversion element 54 is phase-matched by adjusting the incident angle, temperature, or wavelength. Here, for example, by setting the incident angle of the wavelength conversion element 54 to about 75 degrees, the oscillating light L3 of about 710 nm and the sum frequency mixing light L54 of about 266 nm are sum-frequency mixed to generate ultraviolet light of about 193 nm. It is adjusted to generate a certain sum frequency L55. Note that the oscillation light L3 and the sum frequency mixing light L54 are adjusted so as to sufficiently overlap temporally and spatially in the wavelength conversion element 54.
【００４７】光発振装置は、また、例えば、和周波混合
用光Ｌ５４を出力する和周波混合用光源６０と、発振光
Ｌ３および和周波混合用光Ｌ５４がパルスの場合にそれ
らの時間的な重なりを制御する制御部７０とを備えてい
る。和周波混合用光源６０は、例えば、１．０６４ｎｍ
の赤外光Ｌ６１を発振するＮｄ：ＹＡＧレーザー６１
と、この赤外光Ｌ６１の一部を５３２ｎｍの２次高調波
Ｌ６２に変換する２次高調波発生装置６２と、この２次
高調波Ｌ６２の一部を２６６ｎｍの４次高調波に変換し
和周波混合用光Ｌ５４として波長変換素子５４に入射す
る４次高調波発生装置６３とを有している。The light oscillation device also includes, for example, a sum frequency mixing light source 60 that outputs the sum frequency mixing light L54, and a temporal overlap between the oscillation light L3 and the sum frequency mixing light L54 when they are pulses. And a control unit 70 for controlling The sum frequency mixing light source 60 is, for example, 1.064 nm.
Nd: YAG laser 61 that oscillates infrared light L61
And a second harmonic generator 62 that converts a part of the infrared light L61 into a second harmonic L62 of 532 nm, and converts a part of the second harmonic L62 into a fourth harmonic of 266 nm and sums them. A fourth harmonic generator 63 that enters the wavelength conversion element 54 as the frequency mixing light L54.
【００４８】２次高調波発生装置６２は、例えば、２次
高調波発生装置１２と同様に、ホウ酸リチウムなどの非
線形光学結晶６２ａにより２次高調波Ｌ６２を発生させ
るものである。４次高調波発生装置６３は、例えば、ベ
ータホウ酸バリウムなどの非線形光学結晶６３ａにより
４次高調波を発生させるものである。The second harmonic generator 62 generates the second harmonic L62 by using a nonlinear optical crystal 62a such as lithium borate, for example, like the second harmonic generator 12. The fourth harmonic generator 63 generates a fourth harmonic using a nonlinear optical crystal 63a such as, for example, beta barium borate.
【００４９】また、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー６１
から出力された赤外光Ｌ６１は光学レンズ６４を介して
２次高調波発生装置６２に入射され、２次高調波Ｌ６２
はミラー６５および光学レンズ６６を介して４次高調波
発生装置６３に入射され、和周波混合用光Ｌ５４である
４次高調波はミラー６７および光学レンズ６８を介して
波長変換素子５４に入射されるようになっている。ここ
でミラー６５，６７は、例えば、不要な波長を分離する
ように構成されていてもよい。Also, for example, an Nd: YAG laser 61
The infrared light L61 output from the optical system 64 is incident on the second harmonic generation device 62 via the optical lens 64, and the second harmonic L62
Is incident on the fourth harmonic generator 63 via the mirror 65 and the optical lens 66, and the fourth harmonic which is the sum frequency mixing light L 54 is incident on the wavelength conversion element 54 via the mirror 67 and the optical lens 68. It has become so. Here, the mirrors 65 and 67 may be configured to separate unnecessary wavelengths, for example.
【００５０】制御部７０は、例えば、パルスジェネレー
タなどのトリガーパルス発生装置７１を有している。例
えば、このトリガーパルス発生装置７１から出力される
トリガーパルスはケーブル７２を介してＮｄ：ＹＡＧレ
ーザー１１に入力されると共に、ケーブル７３を介して
遅延発生器７４に入力され、ケーブル７５を介してＮ
ｄ：ＹＡＧレーザ６１に入力されるようになっている。
遅延発生器７４は、波長変換素子５４において発振光Ｌ
３と和周波混合用光Ｌ５４とが時間的に重なるように時
間を調整するものであり、トリガーパルスを必要な時間
だけ遅らせてＮｄ：ＹＡＧレーザー６１に出力するよう
になっている。The control unit 70 has a trigger pulse generator 71 such as a pulse generator. For example, the trigger pulse output from the trigger pulse generator 71 is input to the Nd: YAG laser 11 via the cable 72, is input to the delay generator 74 via the cable 73, and is input via the cable 75.
d: Input to the YAG laser 61.
The delay generator 74 outputs the oscillation light L
The time is adjusted so that 3 and the sum frequency mixing light L54 overlap with each other in time, and the trigger pulse is output to the Nd: YAG laser 61 with a delay of a necessary time.
【００５１】このような構成を有する光発振装置は、次
のように動作する。The optical oscillator having such a configuration operates as follows.
【００５２】この光発振装置では、トリガーパルス発生
装置７１からトリガーパルスが発生されると、ケーブル
７２を介してＮｄ：ＹＡＧレーザー１１に出力されると
共に、ケーブル７３を介して遅延発生器７４に出力され
る。遅延発生器７４では、波長変換素子５４において発
振光Ｌ３と和周波混合用光Ｌ５４とが時間的に重なるよ
うに必要な時間だけトリガーパルスを遅延させ、ケーブ
ル７５を介してＮｄ：ＹＡＧレーザー６１に出力する。In this optical oscillator, when a trigger pulse is generated from the trigger pulse generator 71, the trigger pulse is output to the Nd: YAG laser 11 via the cable 72 and output to the delay generator 74 via the cable 73. Is done. In the delay generator 74, the trigger pulse is delayed by a necessary time so that the oscillation light L 3 and the sum frequency mixing light L 54 overlap in time in the wavelength conversion element 54, and the delay pulse is transmitted to the Nd: YAG laser 61 via the cable 75. Output.
【００５３】Ｎｄ：ＹＡＧレーザー１１では、トリガー
パルスが入力されるとそれに応じて赤外光Ｌ１が発振さ
れる。この赤外光Ｌ１は、光学レンズ１３を介してその
一部が２次高調波発生装置１２により２次高調波Ｌ２に
変換され、光学レンズ１６およびミラー４７を介して励
起光として発光媒質２１に入射される。発光媒質２１で
は２次高調波Ｌ２が入射されると発光特性に応じて光が
出力され、共振器５２により増幅されると共に、光吸収
体２３の透過分光特性に応じて選択的に吸収される。こ
れにより、高い干渉性を有する約７１０ｎｍの発振光Ｌ
３が共振器５２の中において発振され、共振器５２の中
に配置された波長変換素子５４に入射される。In the Nd: YAG laser 11, when a trigger pulse is input, the infrared light L1 is oscillated in response thereto. A part of the infrared light L1 is converted into a second harmonic L2 by the second harmonic generator 12 via the optical lens 13 and is transmitted to the light emitting medium 21 as excitation light via the optical lens 16 and the mirror 47. Incident. When the second harmonic L2 is incident on the light emitting medium 21, light is output according to the light emission characteristics, amplified by the resonator 52, and selectively absorbed according to the transmission spectral characteristics of the light absorber 23. . Thereby, the oscillation light L of about 710 nm having high coherence is obtained.
3 is oscillated in the resonator 52 and is incident on the wavelength conversion element 54 arranged in the resonator 52.
【００５４】一方、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー６１でも、ト
リガーパルスが入力されるとそれに応じて赤外光Ｌ６１
が発振される。この赤外光Ｌ６１は、光学レンズ６４を
介してその一部が２次高調波発生装置６２により２次高
調波Ｌ６２に変換されたのち、ミラー６５および光学レ
ンズ６６を介してその一部が４次高調波発生装置６３に
より約２６６ｎｍの４次高調波に変換され、和周波混合
用光Ｌ５４としてミラー６７および光学レンズ６８を介
して波長変換素子５４に入射される。On the other hand, even if the Nd: YAG laser 61 receives a trigger pulse, it responds to the infrared light L61.
Is oscillated. A part of the infrared light L61 is converted to a second harmonic L62 by a second harmonic generator 62 via an optical lens 64, and then a part of the infrared light L61 is converted to a second harmonic L62 via a mirror 65 and an optical lens 66. The light is converted into a fourth harmonic of about 266 nm by the second harmonic generator 63, and is incident on the wavelength conversion element 54 as the sum frequency mixing light L54 via the mirror 67 and the optical lens 68.
【００５５】これにより、波長変換素子５４では発振光
Ｌ３と和周波混合用光Ｌ５４とが重なり合い、和周波混
合されて約１９３ｎｍの紫外光である和周波Ｌ５５が出
力される。すなわち、ここでは、光吸収体２３により高
い干渉性を有する７００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の範囲
内の波長を有する発振光Ｌ３が得られるので、高い干渉
性を有する約１９３ｎｍの紫外光が容易に得られる。As a result, in the wavelength conversion element 54, the oscillation light L3 and the sum frequency mixing light L54 overlap, and the sum frequency is mixed to output a sum frequency L55 which is ultraviolet light of about 193 nm. That is, here, the oscillation light L3 having a wavelength in the range of 700 nm or more and 730 nm or less having high coherence due to the light absorber 23 is obtained, so that ultraviolet light of about 193 nm having high coherence can be easily obtained.
【００５６】なお、ここでは、約７１０ｎｍの発振光Ｌ
３と約２６６ｎｍの和周波混合用光Ｌ５４とを和周波混
合して約１９３ｎｍの紫外光を得るようにしたが、発振
光Ｌ３は７００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の範囲内の波長
であればよく、和周波混合用光Ｌ５４は２５６ｎｍ以上
２７６ｎｍ以下の範囲内の波長であればよい。Here, the oscillation light L of about 710 nm
3 is mixed with the sum frequency mixing light L54 of about 266 nm to obtain an ultraviolet light of about 193 nm. However, the oscillation light L3 may be any wavelength within the range of 700 nm or more and 730 nm or less. The mixing light L54 may have a wavelength within a range from 256 nm to 276 nm.
【００５７】このように本実施の形態によれば、第１の
実施の形態と同様にして発振光Ｌ３の波長を同調するよ
うにしたので、第１の実施の形態と同一の効果を有す
る。また、７００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の範囲内の波
長を有する発振光Ｌ３を容易に得ることができるので、
波長変換素子５４により２５６ｎｍ以上２７６ｎｍ以下
の範囲内の波長を有する和周波混合用光Ｌ５４と和周波
混合することにより、容易に高い干渉性を有する約１９
３ｎｍの紫外光を得ることができる。すなわち、安定性
良くかつ低価格で約１９３ｎｍの紫外光が得られる。As described above, according to the present embodiment, the wavelength of the oscillation light L3 is tuned in the same manner as in the first embodiment, so that the same effect as in the first embodiment is obtained. Further, the oscillation light L3 having a wavelength in the range of 700 nm or more and 730 nm or less can be easily obtained.
By using the wavelength conversion element 54 to perform sum frequency mixing with the sum frequency mixing light L54 having a wavelength in the range of 256 nm or more and 276 nm or less, about 19
3 nm ultraviolet light can be obtained. That is, ultraviolet light of about 193 nm can be obtained with good stability and low cost.
【００５８】以上、各実施の形態を挙げて本発明を説明
したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるもので
はなく、種々変形可能である。例えば、上記各実施の形
態では、光吸収体２３をＮｄ：ＹＡＧにより構成する場
合について説明したが、ネオジムイオンを含む他の材料
により構成するようにしても同様の効果を得ることがで
きる。例えば、光吸収体をＮｄ：ＹＬＦ（すなわちネオ
ジムイオンを含むＬｉＹＦ4 ）またはＮｄ：ＹＶＯ
4 （すなわちネオジムイオンを含むＹＶＯ4 ）により構
成するようにしてもよい。As described above, the present invention has been described with reference to the respective embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified. For example, in each of the above-described embodiments, the case where the light absorber 23 is made of Nd: YAG has been described. However, the same effect can be obtained by using another material containing neodymium ions. For example, the light absorber may be Nd: YLF (ie, LiYF 4 containing neodymium ions) or Nd: YVO.
4 (that is, YVO 4 containing neodymium ions).
【００５９】また、ネオジムイオン以外の他の希土類イ
オンを含む材料により光吸収体を構成するようにしても
よい。例えば、セリウム（Ｃｅ），プラセオジム（Ｐ
ｒ），サマリウム（Ｓｍ），ユウロピウム（Ｅｕ），エ
ルビウム（Ｅｒ）あるいはイッテリビウム（Ｙｂ）のイ
オンを含む材料により光吸収体を構成すれば、それらの
吸収特性を利用して他の波長を選択することができる。The light absorber may be made of a material containing rare earth ions other than neodymium ions. For example, cerium (Ce), praseodymium (P
r), samarium (Sm), europium (Eu), erbium (Er) or ytterbium (Yb), if the light absorber is made of a material containing ions, other wavelengths are selected by using their absorption characteristics. be able to.
【００６０】更に、複数の希土類イオンを含む材料によ
り光吸収体を構成するようにしてもよい。異なる透過分
光特性を有する希土類イオンを複数組み合わせることに
より、更に多くの波長を選択することができる。なお。
異なる希土類イオンを含む複数の光吸収体を備えるよう
にしても、同様の効果を得ることができる。Further, the light absorber may be constituted by a material containing a plurality of rare earth ions. More wavelengths can be selected by combining a plurality of rare-earth ions having different transmission spectral characteristics. In addition.
The same effect can be obtained by providing a plurality of light absorbers containing different rare earth ions.
【００６１】加えて、上記各実施の形態では、光吸収体
２３を共振器２２，３２，５２の中に配置するようにし
たが、発光媒質２１，３２から出力された光を増幅する
共振器と一部を共有するように設けられた他の共振器の
中に配置するようにしてもよい。また、第１および第２
の実施の形態では、共振器２２，３２の外に出力された
発振光Ｌ３，Ｌ３３の光路中に配置するようにしてもよ
く、第３の実施の形態では、共振器５２の外に発振光Ｌ
３を出力するようにして出力された発振光の光路中に配
置するようにしてもよい。但し、光吸収体２３は、発光
媒質２１，３２から出力された光を増幅する共振器と少
なくとも一部を共有する共振器の中に配置された方が、
高い効果を得ることができるので好ましい。また、第３
の実施の形態では、光吸収体２３により選択された発振
光Ｌ３が波長変換素子５４に入射されるようにすること
が好ましい。In addition, in each of the above embodiments, the light absorber 23 is arranged in the resonators 22, 32, and 52. However, the resonator for amplifying the light output from the light emitting media 21 and 32 is used. It may be arranged in another resonator provided so as to share a part with the resonator. In addition, the first and second
In the third embodiment, the oscillation light L3 and L33 output outside the resonators 22 and 32 may be arranged in the optical path. In the third embodiment, the oscillation light is output outside the resonator 52. L
3 may be arranged in the optical path of the output oscillating light. However, when the light absorber 23 is disposed in a resonator that shares at least a part with a resonator that amplifies the light output from the light emitting media 21 and 32,
It is preferable because a high effect can be obtained. Also, the third
In the embodiment, it is preferable that the oscillation light L3 selected by the light absorber 23 is incident on the wavelength conversion element 54.
【００６２】更にまた、上記第１および第３の実施の形
態では、発光媒質２１をチタンサファイアよりなるレー
ザー媒質により構成するようにしたが、他のレーザー媒
質により構成するようにしてもよい。但し、本発明は、
レーザー媒質が複数の発光波長を有する場合において特
に有効である。Further, in the first and third embodiments, the light emitting medium 21 is made of a laser medium made of titanium sapphire, but may be made of another laser medium. However, the present invention
This is particularly effective when the laser medium has a plurality of emission wavelengths.
【００６３】加えてまた、上記第２の実施の形態では、
発光媒質３１をニオブ酸リチウムよりなる非線形光学結
晶により構成するようにしたが、ベータホウ酸バリウム
またはホウ酸リチウムなどの他の非線形光学結晶により
構成するようにしてもよい。例えば、ベータホウ酸バリ
ウムにより発光媒質を構成するようにすれば、上記第２
の実施の形態と同様に構成することができ、同一の効果
を得ることができる。但し、本発明は、光パラメトリッ
ク効果により出力された光が波長幅を有しており、光吸
収体２３を用いないときに発振光が広い発振波長幅を有
するような場合において、特に高い効果を得ることがで
きる。In addition, in the second embodiment,
Although the light-emitting medium 31 is made of a nonlinear optical crystal made of lithium niobate, it may be made of another nonlinear optical crystal such as beta barium borate or lithium borate. For example, if the light-emitting medium is composed of barium beta borate,
And the same effect can be obtained. However, the present invention has a particularly high effect when the light output by the optical parametric effect has a wavelength width and the oscillation light has a wide oscillation wavelength width when the light absorber 23 is not used. Obtainable.
【００６４】更にまた、上記各実施の形態では、共振器
２２，３２，５２の構成について具体的に例を挙げて説
明したが、他の構成を有するようにしてもよい。例え
ば、折り曲げミラー２２ｂ，２２ｃ，３２ｂ，３２ｃは
必要に応じて備えていればよい。また、反射特性につい
ても目的に応じて設定することができる。Furthermore, in each of the above embodiments, the configuration of the resonators 22, 32, and 52 has been specifically described by way of example. However, other configurations may be employed. For example, the folding mirrors 22b, 22c, 32b, 32c may be provided as needed. Further, the reflection characteristics can be set according to the purpose.
【００６５】加えてまた、上記各実施の形態では、励起
光源１０，４０をＮｄ：ＹＡＧレーザー１１および２次
高調波発生装置１２により構成し、５３２ｎｍの励起光
を発光媒質２１，３１に照射するようにしたが、他の構
成を有する励起光源を用いてもよく、他の波長の励起光
を発光媒質に照射するようにしてもよい。但し、発光媒
質が高い吸収率を有する波長を照射するようにすること
が好ましい。また、上記各実施の形態で示したように、
５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲内の波長であれ
ば、市販のＮｄ：ＹＡＧレーザーなどを用いることによ
り容易に得ることができるので好ましい。更に、上記第
２の実施の形態では、約５３２ｎｍの励起光から約７１
０ｎｍのシグナル光と約２．１μｍのアイドラー光を出
力させるようにすれば多層膜の利用により容易に複共振
パラメトリック発振器を構成することができるので、励
起光の波長を５２０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲内と
することが好ましい。In addition, in each of the above embodiments, the excitation light sources 10 and 40 are constituted by the Nd: YAG laser 11 and the second harmonic generation device 12, and the 532 nm excitation light is emitted to the light emitting media 21 and 31. However, an excitation light source having another configuration may be used, or excitation light of another wavelength may be applied to the light emitting medium. However, it is preferable that the light-emitting medium emits a wavelength having a high absorption rate. Further, as described in the above embodiments,
A wavelength in the range of 520 nm to 540 nm is preferable because it can be easily obtained by using a commercially available Nd: YAG laser or the like. Further, in the second embodiment, the excitation light having a wavelength of about
If a signal light of 0 nm and an idler light of about 2.1 μm are output, a multi-resonance parametric oscillator can be easily formed by using a multilayer film, so that the wavelength of the excitation light is within a range of 520 nm to 540 nm. It is preferable that
【００６６】更にまた、上記第３の実施の形態では、波
長変換素子５４をベータホウ酸バリウムよりなる非線形
光学結晶により構成するようにしたが、他の非線形光学
結晶により構成するようにしてもよい。Further, in the third embodiment, the wavelength conversion element 54 is made of a nonlinear optical crystal made of barium beta borate, but may be made of another nonlinear optical crystal.
【００６７】加えてまた、上記第３の実施の形態では、
波長変換素子５４を共振器５２の中に配置するようにし
たが、発光媒質２１から出力された光を増幅する共振器
５２と一部を共有するように設けられた他の共振器の中
に配置するようにしてもよい。また、共振器５２の外に
発振光Ｌ３を出力するようにし、出力された発振光の光
路中に配置するようにしてもよい。但し、発光媒質２１
から出力された光を増幅する共振器５２と少なくとも一
部を共有する共振器の中に配置するようにした方が、損
失を少なくできるので好ましい。In addition, in the third embodiment,
Although the wavelength conversion element 54 is arranged in the resonator 52, the wavelength conversion element 54 is arranged in another resonator provided so as to share part with the resonator 52 that amplifies the light output from the light emitting medium 21. It may be arranged. Alternatively, the oscillation light L3 may be output outside the resonator 52, and may be arranged in the optical path of the output oscillation light. However, the light emitting medium 21
It is preferable to dispose it in a resonator that shares at least a part with the resonator 52 that amplifies the light output from the device, because the loss can be reduced.
【００６８】更にまた、上記第３の実施の形態では、発
光媒質２１をレーザー媒質により構成するようにした
が、第２の実施の形態と同様に、光パラメトリック効果
により光を出力する非線形光学結晶により構成しても同
様の効果が得られる。Further, in the third embodiment, the light emitting medium 21 is constituted by a laser medium. However, similarly to the second embodiment, a nonlinear optical crystal which outputs light by an optical parametric effect is used. The same effect can be obtained by using the above configuration.
【００６９】加えてまた、上記第３の実施の形態では、
和周波混合用光源６０および制御部７０の構成について
具体的に説明したが、他の構成を有する和周波混合用光
源を用いてもよく、他の方法により発振光Ｌ３と和周波
混合用光Ｌ５４との重なりを制御するようにしてもよ
い。In addition, in the third embodiment,
Although the configurations of the sum frequency mixing light source 60 and the control unit 70 have been specifically described, a sum frequency mixing light source having another configuration may be used, and the oscillation light L3 and the sum frequency mixing light L54 may be formed by another method. May be controlled.
【００７０】[0070]
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項１２のいずれか１に記載の光波長同調方法、または請
求項１３ないし請求項２４のいずれか１に記載の光発振
装置によれば、少なくとも１種の希土類イオンを含む光
吸収体の吸収スペクトルを利用して発振光の波長を同調
するようにしたので、簡単にかつ高い効率で波長を同調
することができるという効果を奏する。As described above, according to the optical wavelength tuning method according to any one of claims 1 to 12, or according to the optical oscillation device according to any one of claims 13 to 24, Since the wavelength of the oscillating light is tuned by utilizing the absorption spectrum of the light absorber containing at least one rare earth ion, the wavelength can be tuned easily and with high efficiency.
【００７１】特に、請求項２記載の光波長同調方法、ま
たは請求項１４記載の光発振装置によれば、希土類イオ
ンとしてネオジムイオンを含む光吸収体を用いるように
したので、発振光の波長を例えば７００ｎｍ以上７３０
ｎｍ以下の範囲内に同調することができるという効果を
奏する。In particular, according to the optical wavelength tuning method of the second aspect or the optical oscillation device of the fourteenth aspect, since the light absorber containing neodymium ions as the rare earth ions is used, the wavelength of the oscillation light can be reduced. For example, 700 nm or more 730
This provides an effect that tuning can be performed within the range of nm or less.
【００７２】また、請求項３記載の光波長同調方法、ま
たは請求項１５記載の光発振装置によれば、光吸収体を
発光媒質から出力された光を増幅する共振器と少なくと
も一部を共有する共振器中に配置するようにしたので、
より効果的に波長を選択することができるという効果を
奏する。According to the optical wavelength tuning method of the third aspect or the optical oscillator of the fifteenth aspect, at least a part of the light absorber is shared with the resonator for amplifying the light output from the light emitting medium. Because it was arranged in the resonator that
There is an effect that the wavelength can be more effectively selected.
【００７３】更に、請求項５記載の光波長同調方法、ま
たは請求項１７記載の光発振装置によれば、発光媒質を
チタンサファイアにより構成するようにしたので、発振
光の波長を例えば７００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の範囲
内に同調することができると共に、市販されているＮ
ｄ：ＹＡＧレーザーなどを用いることにより容易に発光
させることができるという効果を奏する。Further, according to the optical wavelength tuning method of the fifth aspect or the optical oscillation device of the seventeenth aspect, since the light emitting medium is made of titanium sapphire, the wavelength of the oscillating light is, for example, 700 nm to 730 nm. It can be tuned within the following range and is commercially available N
d: There is an effect that light can be easily emitted by using a YAG laser or the like.
【００７４】加えて、請求項６記載の光波長同調方法、
または請求項１８記載の光発振装置によれば、発光媒質
を光パラメトリック効果により光を出力する非線形光学
結晶によって構成するようにしたので、例えば、５２０
ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲内の波長を有する励起光
により約７１０ｎｍの波長を有するシグナル光を発生さ
せることができ、発振光の波長を７００ｎｍ以上７３０
ｎｍ以下の範囲内に同調することができる。また、５２
０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲内の波長を有する励起
光も市販されているＮｄ：ＹＡＧレーザーなどを用いる
ことにより容易に得ることができる。更に、約７１０ｎ
ｍのシグナル光と約２．１μｍのアイドラー光を出力さ
せることができるので、複共振パラメトリック発振器を
容易に構成することができ、高い効率で発振させること
ができるという効果を奏する。In addition, the optical wavelength tuning method according to claim 6,
According to the optical oscillation device of the eighteenth aspect, the light emitting medium is constituted by a nonlinear optical crystal that outputs light by an optical parametric effect.
Signal light having a wavelength of about 710 nm can be generated by excitation light having a wavelength in the range of not less than nm and not more than 540 nm, and the wavelength of oscillation light is not less than 700 nm and not more than 730 nm.
It can be tuned within the range of nm or less. Also, 52
Excitation light having a wavelength in the range of 0 nm or more and 540 nm or less can be easily obtained by using a commercially available Nd: YAG laser or the like. In addition, about 710n
Since the signal light of m and the idler light of about 2.1 μm can be output, a multi-resonance parametric oscillator can be easily configured, and an effect of oscillating with high efficiency can be obtained.
【００７５】更にまた、請求項８記載の光波長同調方
法、または請求項２０記載の光発振装置によれば、５２
０ｎｍ以上５４０ｎｍ以下の範囲内の波長を有する励起
光を照射して発光させるようにしたので、市販されてい
るＮｄ：ＹＡＧレーザーなどを用いることにより容易に
励起光を得ることができ、容易に発光させることができ
るという効果を奏する。Further, according to the optical wavelength tuning method of the eighth aspect or the optical oscillation apparatus of the twentieth aspect, 52
Since light is emitted by irradiating with excitation light having a wavelength in the range of 0 nm or more and 540 nm or less, excitation light can be easily obtained by using a commercially available Nd: YAG laser or the like, and light emission can be easily performed. The effect that it can be made to play is produced.
【００７６】加えてまた、請求項９記載の光波長同調方
法、または請求項２１記載の光発振装置によれば、発光
媒質または光吸収体の少なくとも一方をブリュースター
角で発振光が入射されるようにしたので、反射損失を小
さくすることができ、効率を高めることができるという
効果を奏する。In addition, according to the optical wavelength tuning method of the ninth aspect or the optical oscillation device of the twenty-first aspect, the oscillating light is incident on at least one of the light emitting medium and the light absorber at a Brewster angle. As a result, there is an effect that the reflection loss can be reduced and the efficiency can be increased.
【００７７】更にまた、請求項１２記載の光波長同調方
法、または請求項２４記載の光発振装置によれば、発振
光の波長を７００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の範囲内に同
調して、波長変換素子により２５６ｎｍ以上２７６ｎｍ
以下の範囲内の波長を有する和周波混合用光と和周波混
合するようにしたので、安定性良くかつ低価格で容易に
約１９３ｎｍの紫外光を得ることができるという効果を
奏する。Further, according to the optical wavelength tuning method of the twelfth aspect or the optical oscillation device of the twenty-fourth aspect, the wavelength of the oscillating light is tuned in the range of 700 nm to 730 nm, and the wavelength conversion element is used. 256 nm or more and 276 nm
Since the sum frequency mixing is performed with the sum frequency mixing light having a wavelength within the following range, it is possible to easily obtain ultraviolet light of about 193 nm with good stability at low cost.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光発振装置を
表す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an optical oscillation device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した光発振装置における発光媒質の吸
収・発光特性図である。FIG. 2 is an absorption / emission characteristic diagram of a light emitting medium in the light oscillation device shown in FIG.
【図３】図１に示した光発振装置における光吸収体の透
過分光特性図である。FIG. 3 is a transmission spectral characteristic diagram of a light absorber in the optical oscillation device shown in FIG.
【図４】図３の一部を拡大して表す透過分光特性図であ
る。FIG. 4 is a transmission spectral characteristic diagram showing a part of FIG. 3 in an enlarged manner.
【図５】図１に示した光発振装置から出力される発振光
のスペクトルを表す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a spectrum of oscillation light output from the optical oscillation device shown in FIG.
【図６】比較例における発振光のスペクトルを表す特性
図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a spectrum of oscillation light in a comparative example.
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る光発振装置を
表す概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating an optical oscillation device according to a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る光発振装置を
表す概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating an optical oscillation device according to a third embodiment of the present invention.
１０，４０…励起光源、１１，６１…Ｎｄ：ＹＡＧレー
ザー、１２，６２…２次高調波発生装置、１２ａ，６２
ａ，６３ａ…非線形光学結晶、１３，１６，６４，６
６，６８…光学レンズ、１４，１５，４７，６５，６７
…ミラー、２０，３０，５０…光発振部、２１，３１…
発光媒質、２２，３２，５２…共振器、２２ａ，３２ａ
…入射ミラー、２２ｂ，２２ｃ，３２ｂ，３２ｃ…折り
曲げミラー、２２ｄ，３２ｄ…出力ミラー、２３…光吸
収体、５４…波長変換素子、６０…和周波混合用光源、
６３…４次高調波発生装置、７０…制御部、７１…トリ
ガーパルス発生装置、７２，７３，７５…ケーブル、７
４…遅延発生器、Ｌ１，Ｌ６１…赤外光、Ｌ２，Ｌ６２
…２次高調波、Ｌ３，Ｌ３３…発振光、Ｌ５４…和周波
混合用光、Ｌ５５…和周波10, 40 ... excitation light source, 11, 61 ... Nd: YAG laser, 12, 62 ... second harmonic generator, 12a, 62
a, 63a: nonlinear optical crystal, 13, 16, 64, 6
6,68 ... optical lens, 14, 15, 47, 65, 67
... mirrors, 20, 30, 50 ... light oscillating units, 21, 31, ...
Light-emitting medium, 22, 32, 52 ... resonator, 22a, 32a
... incident mirror, 22b, 22c, 32b, 32c ... bending mirror, 22d, 32d ... output mirror, 23 ... light absorber, 54 ... wavelength conversion element, 60 ... sum frequency mixing light source,
63: fourth harmonic generator, 70: controller, 71: trigger pulse generator, 72, 73, 75: cable, 7
4: Delay generator, L1, L61: infrared light, L2, L62
… Second harmonic, L3, L33… oscillation light, L54… sum frequency mixing light, L55… sum frequency
Claims (24)
り増幅して発振させる発振光の波長を同調する光波長同
調方法であって、 少なくとも１種の希土類イオンを含む光吸収体の吸収ス
ペクトルを利用して発振光の波長を同調することを特徴
とする光波長同調方法。1. A light wavelength tuning method for tuning the wavelength of oscillating light, which oscillates light output from a light emitting medium by amplifying the light with a resonator, comprising: an absorption spectrum of a light absorber containing at least one rare earth ion. An optical wavelength tuning method characterized in that the wavelength of the oscillating light is tuned by utilizing the method.
む光吸収体を用いることを特徴とする請求項１記載の光
波長同調方法。2. The light wavelength tuning method according to claim 1, wherein a light absorber containing neodymium ions as rare earth ions is used.
振器と少なくとも一部を共有する共振器中に光吸収体を
配置することを特徴とする請求項１記載の光波長同調方
法。3. The optical wavelength tuning method according to claim 1, wherein the light absorber is arranged in a resonator that shares at least a part with a resonator that amplifies the light output from the light emitting medium.
とを特徴とする請求項１記載の光波長同調方法。4. The optical wavelength tuning method according to claim 1, wherein a laser medium is used as a light emitting medium.
構成することを特徴とする請求項４記載の光波長同調方
法。5. The optical wavelength tuning method according to claim 4, wherein the laser medium is made of titanium sapphire.
より光を出力する非線形光学結晶を用いることを特徴と
する請求項１記載の光波長同調方法。6. The optical wavelength tuning method according to claim 1, wherein a nonlinear optical crystal that outputs light by an optical parametric effect is used as a light emitting medium.
ｍ以下の範囲内に同調することを特徴とする請求項１記
載の光波長同調方法。7. The wavelength of oscillation light is set to 700 nm or more and 730 n.
2. The method according to claim 1, wherein tuning is performed within a range of m or less.
下の範囲内の波長を有する励起光を照射して発光させる
ことを特徴とする請求項１記載の光波長同調方法。8. The light wavelength tuning method according to claim 1, wherein the light emitting medium is irradiated with excitation light having a wavelength in the range of 520 nm to 540 nm to emit light.
方を、発振光がブリュースター角で入射するように構成
することを特徴とする請求項１記載の光波長同調方法。9. The optical wavelength tuning method according to claim 1, wherein at least one of the light emitting medium and the light absorber is configured so that the oscillating light is incident at a Brewster angle.
を特徴とする請求項１記載の光波長同調方法。10. The optical wavelength tuning method according to claim 1, wherein the oscillation light is incident on the wavelength conversion element.
換素子に入射し、波長変換素子によりそれらを和周波混
合することを特徴とする請求項１０記載の光波長同調方
法。11. The optical wavelength tuning method according to claim 10, wherein the light for sum frequency mixing together with the oscillating light is incident on the wavelength conversion element, and the wavelength conversion element mixes them with the sum frequency.
内の波長を有する和周波混合用光を波長変換素子に入射
すると共に、発振光の波長を７００ｎｍ以上７３０ｎｍ
以下の範囲内に同調することを特徴とする請求項１１記
載の光波長同調方法。12. A sum frequency mixing light having a wavelength within a range of 256 nm or more and 276 nm or less is incident on a wavelength conversion element, and a wavelength of an oscillating light is 700 nm or more and 730 nm.
The optical wavelength tuning method according to claim 11, wherein tuning is performed within the following range.
せる共振器と、 少なくとも１種の希土類イオンを含み、吸収スペクトル
を利用して発振光の波長を選択する光吸収体とを備えた
ことを特徴とする光発振装置。13. A light-emitting medium, a resonator that amplifies light output from the light-emitting medium and oscillates oscillating light, and includes at least one rare-earth ion, and selects a wavelength of the oscillating light using an absorption spectrum. An optical oscillation device, comprising: a light absorber that emits light.
ネオジムイオンを含むことを特徴とする請求項１３記載
の光発振装置。14. The light oscillation device according to claim 13, wherein said light absorber contains neodymium ions as rare earth ions.
とも一部を共有する共振器中に配置されたことを特徴と
する請求項１３記載の光発振装置。15. The optical oscillation device according to claim 13, wherein the light absorber is disposed in a resonator that shares at least part of the resonator.
ることを特徴とする請求項１３記載の光発振装置。16. The light oscillation device according to claim 13, wherein said light emitting medium is made of a laser medium.
アよりなることを特徴とする請求項１６記載の光発振装
置。17. The optical oscillation device according to claim 16, wherein said laser medium is made of titanium sapphire.
果により光を出力する非線形光学結晶よりなることを特
徴とする請求項１３記載の光発振装置。18. The optical oscillation device according to claim 13, wherein the light emitting medium is made of a nonlinear optical crystal that outputs light by an optical parametric effect.
の波長は７００ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の範囲内である
ことを特徴とする請求項１３記載の光発振装置。19. The optical oscillator according to claim 13, wherein the wavelength of the oscillation light selected by the light absorber is in a range of 700 nm to 730 nm.
５４０ｎｍ以下の範囲内の波長を有する励起光を照射す
る励起光源を備えたことを特徴とする請求項１３記載の
光発振装置。20. The optical oscillation device according to claim 13, further comprising an excitation light source for irradiating the emission medium with excitation light having a wavelength within a range of 520 nm to 540 nm.
なくとも一方は、発振光がブリュースター角で入射する
ように構成されたことを特徴とする請求項１３記載の光
発振装置。21. The light oscillation device according to claim 13, wherein at least one of the light emitting medium and the light absorber is configured so that oscillation light is incident at a Brewster angle.
子を備えたことを特徴とする請求項１３記載の光発振装
置。22. The optical oscillation device according to claim 13, further comprising a wavelength conversion element into which the oscillation light is incident.
波混合用光源を備えると共に、前記波長変換素子は、和
周波混合用光と発振光とを和周波混合する和周波混合手
段であることを特徴とする請求項２２記載の光発振装
置。23. A light source for sum frequency mixing for outputting light for sum frequency mixing, and the wavelength conversion element is a sum frequency mixing means for sum frequency mixing the light for sum frequency mixing and the oscillation light. 23. The optical oscillation device according to claim 22, wherein:
る和周波混合用光は２５６ｎｍ以上２７６ｎｍ以下の範
囲内の波長を有すると共に、発振光は７００ｎｍ以上７
３０ｎｍ以下の範囲内の波長を有することを特徴とする
請求項２３記載の光発振装置。24. The sum frequency mixing light to be sum frequency mixed by the wavelength conversion element has a wavelength within the range of 256 nm or more and 276 nm or less, and the oscillation light has a wavelength of 700 nm or more and 7 nm or less.
24. The optical oscillation device according to claim 23, having a wavelength within a range of 30 nm or less.
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