JP2002344051A - Optical resonator, laser oscillator equipped therewith, and wavelength conversion device - Google Patents
Optical resonator, laser oscillator equipped therewith, and wavelength conversion deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、連続発振及びパル
ス発振の波長可変レーザー、固体レーザーなどの各種レ
ーザーにおける共振器の出力ミラーの透過率（反射率）
を、同じレーザー装置で連続発振、パルス発振などの発
振形態に合わせて共振器内の光学素子を交換することな
く、最適化できる共振器構成に関するものである。ま
た、この光共振器は波長変換装置の光共振器としても適
用できるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmittance (reflectance) of an output mirror of a resonator in various kinds of lasers such as a wavelength tunable laser and a solid-state laser of continuous oscillation and pulse oscillation.
The present invention relates to a resonator configuration that can be optimized without changing optical elements in the resonator in accordance with an oscillation mode such as continuous oscillation or pulse oscillation using the same laser device. This optical resonator can also be applied as an optical resonator of a wavelength conversion device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のレーザー発振器では、レーザー媒
質の利得や光学的損失、発振波長によって、最適な透過
率の多層膜コーティング出力ミラーを用いていた。ま
た、連続発振、パルス発振それぞれの発振形態に応じて
それぞれの装置が必要であったり、或いは最適な透過率
（反射率）を有する出力ミラーに交換する必要があっ
た。2. Description of the Related Art A conventional laser oscillator uses a multilayer-coated output mirror having an optimum transmittance depending on the gain, optical loss, and oscillation wavelength of a laser medium. In addition, each device is required depending on the oscillation mode of continuous oscillation and pulse oscillation, or it is necessary to replace the output mirror with an output mirror having an optimum transmittance (reflectance).
【０００３】インジェクションシーディングでは共振器
内のポラライザーからｐ偏光でシード光を入射していた
が、殆ど共振器外に透過してしまい、シード光を有効に
利用していなかった。In the injection seeding, the seed light was input as p-polarized light from a polarizer in the resonator, but almost completely transmitted outside the resonator, and the seed light was not used effectively.
【０００４】波長変換光共振器では、入射基本波ビーム
の出力などによって、部分透過ミラーの透過率を設計
し、部分透過多層膜コーティングミラーを用いていた。In a wavelength conversion optical resonator, the transmittance of a partially transmitting mirror is designed according to the output of an incident fundamental wave beam and the like, and a partially transmitting multilayer coating mirror is used.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザー装置の
共振器には出力ミラーとして、レーザー媒質の利得や光
学的損失などを考慮して設計された最適な結合率（透過
率）の多層膜コーティングミラーが用いられてきた。し
かし、利得や損失、発振波長が変化すると最適な結合率
も変化するため、これらパラメータが変わるごとに出力
ミラーを最適なものに交換する必要があった。[0005] A multilayer coating having an optimum coupling ratio (transmittance) designed in consideration of the gain and optical loss of a laser medium as an output mirror in a resonator of a conventional laser device. Mirrors have been used. However, when the gain, the loss, and the oscillation wavelength change, the optimum coupling ratio also changes. Therefore, each time these parameters change, it is necessary to replace the output mirror with an optimum one.
【０００６】また、連続発振、パルス発振それぞれに最
適な結合率の出力ミラーを用いなければならず、１台の
レーザー装置で両方の発振形態を用いる場合には、それ
ぞれの発振形態に合わせて出力ミラーを交換する必要が
ある。また、波長可変レーザーや、極短パルスレーザー
に必要となる広帯域のミラーは、多層膜コーティングで
は、膜を１００層以上コーティングしなければならない
など、コストが高くなる。Further, an output mirror having an optimum coupling ratio must be used for each of the continuous oscillation and the pulse oscillation. When both oscillation modes are used by one laser device, the output is adjusted according to each oscillation mode. The mirror needs to be replaced. Further, the cost of a broadband mirror required for a wavelength tunable laser or an ultrashort pulse laser is high, for example, in the case of multi-layer coating, 100 or more layers must be coated.
【０００７】また、ビーム品質の高いレーザービームを
シード光として光共振器中に入射する場合、従来は、偏
光を揃えるために光共振器内に設置したポラライザーか
らシード光をｐ偏光で入射するが、そのシード光のエネ
ルギーの殆どは光共振器外に透過してしまい、光共振器
内に入るシード光のエネルギーは僅かで、シード光を効
率的に利用できなかった。When a laser beam having a high beam quality is incident on an optical resonator as seed light, conventionally, the seed light is incident as p-polarized light from a polarizer installed in the optical resonator in order to align the polarization. Most of the energy of the seed light is transmitted to the outside of the optical resonator, and the energy of the seed light entering the optical resonator is so small that the seed light cannot be used efficiently.
【０００８】レーザー発振器からエネルギーを取り出す
方法として、キャビティーダンプの方法が従来から用い
られてきたが、これは、共振器内に蓄積したレーザー光
のエネルギーをＥ−ＯＱスイッチにより偏光を変え、ポ
ラライザーで１００％透過あるいは反射させて取り出す
もので、任意の結合率を得るために用いられていない。As a method of extracting energy from a laser oscillator, a cavity dumping method has been conventionally used. This method uses an E-OQ switch to change the polarization of the laser light energy stored in a resonator, and a polarizer. And 100% transmitted or reflected, and is not used to obtain an arbitrary coupling ratio.
【０００９】波長変換で外部共振器を用いる場合におい
ても、従来用いられてきた部分透過多層膜コーティング
ミラーでは透過率を変化させることができず、入射基本
波ビームの出力に応じて、最適な透過率を有する部分透
過ミラーを設計していた。そのため、基本波ビームの出
力が変化すると、部分透過ミラーの最適な透過率も変化
し、部分透過ミラーも交換する必要があった。[0009] Even when an external resonator is used for wavelength conversion, the transmittance cannot be changed by a conventionally used partially transmitting multilayer film-coated mirror, and the optimum transmission is determined according to the output of the incident fundamental wave beam. A partially transmissive mirror having a refractive index was designed. Therefore, when the output of the fundamental wave beam changes, the optimum transmittance of the partially transmitting mirror also changes, and the partially transmitting mirror also needs to be replaced.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の光共振
器の出力ミラーに用いられてきた、多層膜コーティング
部分反射ミラーをポラライザーと偏光回転素子とを組み
合わせた構成の光結合器に置き換えることより、透過率
を０から１００％まで任意に変えることを可能にするも
のである。According to the present invention, a multi-layer coating partially reflecting mirror used in an output mirror of a conventional optical resonator is replaced with an optical coupler having a combination of a polarizer and a polarization rotating element. Thus, it is possible to arbitrarily change the transmittance from 0 to 100%.
【００１１】ポラライザーがｐ偏光をほぼ１００％透過
し、ｓ偏光をほぼ１００％反射することを利用し、レー
ザー光偏光の入射向きに対してポラライザーの前にλ／
２波長板などの偏光回転素子を配置することでレーザー
光偏光をｐ偏光からｓ偏光に連続的に回転させることが
でき、そのうちｐ偏光成分のみがポラライザーから出力
される。偏光回転素子を回転することで、ポラライザー
からの透過光を０％から１００％まで自由に連続的に変
化させることができ、利得や光学的損失の変化、発振波
長、パルス発振か連続発振かの発振形態に関わらず、出
力ミラーの最適な結合率を得ることができる。Utilizing that the polarizer transmits almost 100% of p-polarized light and reflects almost 100% of s-polarized light, λ / polarized light is incident before the polarizer with respect to the incident direction of the laser light polarization.
By arranging a polarization rotating element such as a two-wavelength plate, the laser light polarization can be continuously rotated from p-polarized light to s-polarized light, and only the p-polarized light component is output from the polarizer. By rotating the polarization rotator, the transmitted light from the polarizer can be freely and continuously changed from 0% to 100%, and the change in gain and optical loss, the oscillation wavelength, and whether pulse oscillation or continuous oscillation occurs. Regardless of the oscillation mode, an optimum coupling ratio of the output mirror can be obtained.
【００１２】更に、偏光を揃えるために用いていたポラ
ライザーを光結合素子として用いることで、シード光を
ポラライザーからｐ偏光でそのエネルギーを１００％共
振器内に入射することができ、従来の方法ではほとんど
無駄になっていたシード光のエネルギーを効率的に利用
できる。Further, by using the polarizer used for aligning the polarized light as an optical coupling element, 100% of the energy of the seed light can be input into the resonator as p-polarized light from the polarizer. The energy of the wasted seed light can be used efficiently.
【００１３】また、この光共振器を、波長変換用光共振
器として応用することも可能であり、光共振器内に波長
変換用非線形結晶を設置し、偏光回転素子と共振器長と
を制御することで、共振器内にレーザー光のエネルギー
を蓄積でき、高い波長変換効率を得ることができる。This optical resonator can be applied as an optical resonator for wavelength conversion. A nonlinear crystal for wavelength conversion is installed in the optical resonator to control the polarization rotation element and the resonator length. By doing so, the energy of laser light can be stored in the resonator, and high wavelength conversion efficiency can be obtained.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】図１に、本発明の光共振器を用い
たレーザー発振器の構成例を示す。共振器のミラーを全
てポラライザーに換えているため、従来の多層膜ミラー
よりも発振波長域を広く取ることができ、広帯域の波長
可変レーザーなどに用いることができる。FIG. 1 shows a configuration example of a laser oscillator using an optical resonator of the present invention. Since all the mirrors of the resonator are replaced with polarizers, the oscillation wavelength range can be made wider than that of a conventional multilayer mirror, and it can be used for a wavelength tunable laser with a wide band.
【００１５】本発明の光共振器は、ポラライザー２，
７，９，及び１０で構成されたリング型共振器で、発振
波長域は狭くなるがポラライザー７，９，１０をミラー
に置き換えても良い。ビームの発振方向はファラデーロ
ーテータ４により右回りに進み、レーザーヘッド５によ
り増幅される。The optical resonator according to the present invention comprises a polarizer 2,
In the ring resonator constituted by 7, 9, and 10, the oscillation wavelength range is narrowed, but the polarizers 7, 9, and 10 may be replaced with mirrors. The oscillation direction of the beam advances clockwise by the Faraday rotator 4 and is amplified by the laser head 5.
【００１６】発振はポラライザーに水平なｓ偏光１２で
発振するが、ファラデーローテータ４を通過しファラー
デーローテータ４により回転した傾いた偏光１３とな
り、次いで、λ／２波長板３を通過しλ／２波長板によ
り回転した傾いた偏光１４となり、更に、出力用ポララ
イザー２に垂直な出力レーザー光のｐ偏光成分１５のみ
が出力ビーム１として出力される。The oscillation oscillates with the s-polarized light 12 horizontal to the polarizer, but passes through the Faraday rotator 4 and becomes the inclined polarized light 13 rotated by the Faraday rotator 4, and then passes through the λ / 2 wave plate 3 and passes through the λ / 2 The light becomes the tilted polarized light 14 rotated by the wave plate, and further, only the p-polarized light component 15 of the output laser light perpendicular to the output polarizer 2 is output as the output beam 1.
【００１７】λ／２波長板３を回転することにより偏光
を連続的に回転することができ、ポラライザー２での結
合率を０％から１００％まで変化させることができる。
レンズ８及び１１はビームのモードを調整するために用
いている。ＡＯ−Ｑスイッチ６が動作していないときは
連続発振、動作しているときはパルス発振となり、両形
態の発振が可能である。しかもそれぞれの発振形態で、
λ／２波長板３を回転することによりポラライザー２で
の結合率を最適に設定することが可能である。また、シ
ード光１６をポラライザー７に入射し透過されるｐ偏光
１７により、インジェクションロックをかけることがで
きる。By rotating the λ / 2 wavelength plate 3, the polarization can be continuously rotated, and the coupling ratio in the polarizer 2 can be changed from 0% to 100%.
Lenses 8 and 11 are used to adjust the mode of the beam. When the AO-Q switch 6 is not operating, continuous oscillation is performed. When the AO-Q switch 6 is operating, pulse oscillation is performed. Moreover, in each oscillation mode,
By rotating the λ / 2 wavelength plate 3, the coupling rate in the polarizer 2 can be set optimally. Further, the injection lock can be applied by the p-polarized light 17 which is incident on the polarizer 7 and transmitted by the seed light 16.
【００１８】即ち、本発明の光共振器は、ポラライザー
２とλ／２波長板３の偏光回転素子とを組合せた光結合
器を有することを特徴とする。この共振器は、ポラライ
ザーがｐ偏光をほぼ１００％透過し、ｓ偏光をほぼ１０
０％反射することを利用し、偏光の入射向きに対してポ
ラライザー２の前に偏光回転素子を配置することによ
り、レーザー光偏光をｓ偏光からｐ偏光に連続的に回転
させ、ｐ偏光成分のみをポラライザーから出力させるも
のである。That is, the optical resonator of the present invention is characterized by having an optical coupler combining the polarizer 2 and the polarization rotating element of the λ / 2 wavelength plate 3. In this resonator, the polarizer transmits almost 100% of the p-polarized light and almost 10% of the s-polarized light.
By utilizing the 0% reflection and arranging a polarization rotation element in front of the polarizer 2 with respect to the incident direction of polarized light, the laser light polarization is continuously rotated from s-polarized light to p-polarized light, and only the p-polarized light component is Is output from the polarizer.
【００１９】又、本発明のレーザー発振器は、ポラライ
ザー２，７，９及び１０をリング型に配置し、ポラライ
ザー２及び７の間に、ファラデーローテータ４及び波長
板３の偏光回転素子、レーザーヘッド５並びにＡＯ−Ｑ
スイッチ６を設置することにより構成される。この発振
器は、発振したｓ偏光１２の一方をファラデーローテー
タ４及び波長板３で回転偏光させ、ポラライザー２に垂
直なｐ偏光成分１４のみ出力ビーム１として出力され
る。In the laser oscillator of the present invention, the polarizers 2, 7, 9 and 10 are arranged in a ring shape, and the polarizers 2 and 7 have a Faraday rotator 4 and a polarization rotating element of the wave plate 3, a laser head 5 and the like. And AO-Q
It is configured by installing the switch 6. In this oscillator, one of the oscillated s-polarized light 12 is rotationally polarized by the Faraday rotator 4 and the wave plate 3, and only the p-polarized light component 14 perpendicular to the polarizer 2 is output as the output beam 1.
【００２０】図２（ａ）に、本発明の光共振器を用いた
波長変換器の構成例を示す。共振器のミラーを全てポラ
ライザーに換えているため、従来の多層膜ミラーよりも
発振波長域を広く取ることができるので、広帯域の波長
可変レーザーなどに用いることができる。共振器は、ポ
ラライザー２１，２６，２８及び３０で構成されたリン
グ型共振器で、波長域は狭くなるがポラライザー２８，
３０をミラーに置き換えることも可能である。FIG. 2A shows a configuration example of a wavelength converter using the optical resonator of the present invention. Since all of the mirrors of the resonator are replaced by polarizers, the oscillation wavelength range can be made wider than that of a conventional multilayer mirror, so that it can be used for a wide-band tunable laser or the like. The resonator is a ring-type resonator composed of polarizers 21, 26, 28 and 30.
It is also possible to replace 30 with a mirror.
【００２１】基本波入力ビーム１９はポラライザー２１
に対してｐ偏光２０で入力するが、戻り基本波ビームと
結合して傾いた偏光２２になる。基本波入力ビームと戻
り基本波ビームが結合したときの基本波ビームの偏光を
図２（ｂ）に示す。基本波入力ビームの偏光３７と戻り
基本波ビームの偏光３８がポラライザー２１で結合する
と、ビームの偏光はベクトル的に重ね合わされ、３９の
ように傾いた直線偏光、或いは楕円偏光となる。結合し
たビームの偏光が傾いた直線偏光になるのか又は楕円偏
光になるのかは、基本波入力ビームの偏光３７と戻り基
本波ビームの偏光３８の波の相対位置に依存するが、こ
の装置においては、傾いた直線偏光になるように基本波
入力ビームと戻り基本波ビームの位相を揃える必要があ
る。位相が揃っておらず、円偏光や楕円偏光になってい
る場合には、ポラライザー２６に対してｐ偏光成分を持
つことになり、ｐ偏光成分が透過して光検出器３４によ
り検出される。この透過光を示す光検出器の検出出力が
最小になるように、ミラー又はポラライザー２８をそれ
ぞれピエゾミラーコントローラ３５又はポラライザーの
位置を微調整するピエゾアクチュエータ３６により位置
制御する。The fundamental wave input beam 19 is a polarizer 21
Is input as p-polarized light 20, but becomes a tilted polarized light 22 in combination with the returning fundamental wave beam. FIG. 2B shows the polarization of the fundamental wave beam when the fundamental wave input beam and the returning fundamental wave beam are combined. When the polarization 37 of the fundamental wave input beam and the polarization 38 of the returning fundamental wave beam are combined by the polarizer 21, the polarizations of the beams are superposed vectorwise, and become linearly polarized light or elliptically polarized light 39 as shown in FIG. Whether the polarization of the combined beam is tilted linear or elliptically polarized depends on the relative positions of the polarization 37 of the fundamental input beam and the polarization 38 of the return fundamental beam. It is necessary to align the phases of the fundamental wave input beam and the returning fundamental wave beam so as to be inclined linearly polarized light. If the phases are not uniform and the polarization is circular or elliptically polarized, the polarizer 26 has a p-polarized component, and the p-polarized component is transmitted and detected by the photodetector 34. The position of the mirror or the polarizer 28 is controlled by a piezo mirror controller 35 or a piezo actuator 36 for finely adjusting the position of the polarizer so that the detection output of the photodetector indicating the transmitted light is minimized.
【００２２】次いで、結合したビームの偏光を、λ／２
波長板２３を回転調整することにより回転してｓ偏光２
４とし、ポラライザー又はミラー８，１０により反射
し、非線形結晶２９に導く。基本波ビームはレンズ２７
により非線形結晶２９で焦点を結び、波長変換される。
非線形結晶２９にタイプＩの結晶を用いると、波長変換
されるビームの偏光３２はｐ偏光であり、次いで、ポラ
ライザー３０より出力される。The polarization of the combined beam is then changed to λ / 2
The s-polarized light 2 is rotated by adjusting the rotation of the wave plate 23.
The light is reflected by the polarizers or mirrors 8 and 10 and guided to the nonlinear crystal 29. The fundamental wave beam is a lens 27
Is focused by the nonlinear crystal 29, and the wavelength is converted.
When a type I crystal is used as the nonlinear crystal 29, the polarization 32 of the wavelength-converted beam is p-polarized, and then output from the polarizer 30.
【００２３】ポラライザー３０の代わりにミラーを用い
るときは、基本波ビームを反射し、波長変換されたビー
ムを通す２色性ミラーを用いる。波長変換されなかった
基本波ビームはポラライザー３０で反射され、レンズ３
１により平行ビームに戻され、ポラライザー２１によ
り、基本波入射ビーム１９と再び結合する。When a mirror is used instead of the polarizer 30, a dichroic mirror that reflects a fundamental wave beam and passes a wavelength-converted beam is used. The fundamental wave beam whose wavelength has not been converted is reflected by the polarizer 30 and is reflected by the lens 3.
The beam is returned to a parallel beam by 1 and is recombined with the fundamental incident beam 19 by the polarizer 21.
【００２４】以下に本発明の実施例について説明する。An embodiment of the present invention will be described below.
【００２５】[0025]
【実施例】図３に、図１のレーザー発振器を用いたとき
の発振特性を示す。レーザー媒質にＮｄ：ＹＡＧ結晶を
用い、連続発振の半導体レーザーにより励起した。横軸
に偏光の回転角、縦軸にレーザー出力を示す。FIG. 3 shows an oscillation characteristic when the laser oscillator shown in FIG. 1 is used. Nd: YAG crystal was used as a laser medium, and was excited by a continuous wave semiconductor laser. The horizontal axis shows the rotation angle of the polarized light, and the vertical axis shows the laser output.
【００２６】本レーザー発振器においては、λ／２波長
板３を回転することで発振レーザービーム１８の偏光を
連続的に回転させることができ、そのうちｐ偏光のみが
ポラライザー２を通過する。その透過率は偏光の傾きで
変化し、ポラライザー２に対して完全にｐ偏光ならばほ
ぼ１００％透過するが、この場合、フィードバックして
増幅しないため実際は発振しない。一方、完全にｓ偏光
であれば、ビームは共振器内に閉じ込められ、共振器内
にビームエネルギーが蓄積されるが、共振器の外にビー
ムエネルギーを取り出せない。そのため、レーザー出力
を最大にする最適な透過率が存在し、その透過率を調整
する素子がλ／２波長板で、偏光を回転することにより
ｐ偏光の成分を調整する。In the present laser oscillator, the polarization of the oscillation laser beam 18 can be continuously rotated by rotating the λ / 2 wavelength plate 3, and only the p-polarized light passes through the polarizer 2. The transmittance changes depending on the inclination of the polarized light. If the polarization is completely p-polarized light, the transmittance is almost 100%. However, in this case, feedback is not performed and amplification does not actually occur. On the other hand, if the light is completely s-polarized, the beam is confined in the resonator and the beam energy is accumulated in the resonator, but the beam energy cannot be extracted out of the resonator. Therefore, there is an optimum transmittance for maximizing the laser output, and the element for adjusting the transmittance is a λ / 2 wavelength plate, and the component of the p-polarized light is adjusted by rotating the polarized light.
【００２７】図３は、この偏光の回転角を変化させたと
きの出力の変化を測定したものであり、偏光回転角０°
とは、ほぼ完全なｓ偏光で、共振器内にビームエネルギ
ーが閉じ込められた状態であるが、完全な理想的ポララ
イザー存在しないため、共振器外に多少ビームが出力さ
れた。FIG. 3 shows a change in the output when the rotation angle of the polarized light is changed.
Is a state in which beam energy is confined in the resonator with almost perfect s-polarized light. However, since there is no perfect ideal polarizer, a beam is slightly output outside the resonator.
【００２８】ＡＯ−Ｑスイッチを動作させない、連続発
振では、偏光の回転角が８°のときに出力が最大とな
り、この時の出力結合素子の最適な透過率として２％が
得られた。In continuous oscillation without operating the AO-Q switch, the output was maximum when the rotation angle of the polarization was 8 °, and 2% was obtained as the optimum transmittance of the output coupling element at this time.
【００２９】一方、ＡＯ−Ｑスイッチを動作させ、パル
ス発振を行ったときは、偏光回転角６°で出力が最大と
なり、出力結合素子の最適な透過率として１％が得られ
た。連続発振とパルス発振の場合のピーク位置は僅かに
異なるが、これは連続発振とパルス発振の増幅の利得が
異なるからである。On the other hand, when the AO-Q switch was operated and pulse oscillation was performed, the output became maximum at the polarization rotation angle of 6 °, and 1% was obtained as the optimum transmittance of the output coupling element. The peak positions of the continuous oscillation and the pulse oscillation are slightly different from each other because the gains of the amplification of the continuous oscillation and the pulse oscillation are different.
【００３０】本発明の光共振器を用いれば、このように
異なる発振形態、利得、光学的損失で使用する場合で
も、最適な結合率を得ることができる。By using the optical resonator of the present invention, an optimum coupling ratio can be obtained even when the optical resonator is used in such different oscillation modes, gains, and optical losses.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によって以下の効果が発生する。 （１）レーザー媒質の利得や光学的損失、発振波長、レ
ーザー発振の形態によらず、出力結合素子で最適な光結
合条件が得られる。The following effects are produced by the present invention. (1) Optimal optical coupling conditions can be obtained with the output coupling element regardless of the gain, optical loss, oscillation wavelength, and mode of laser oscillation of the laser medium.
【００３２】（２）１台のレーザー装置でパルス発振、
連続発振の両形態の発振が可能である。 （３）波長可変レーザーで広帯域の波長可変領域で最適
な出力ミラー透過率が得られる。(2) Pulse oscillation by one laser device,
Both modes of continuous oscillation are possible. (3) An optimum output mirror transmittance can be obtained in a wide wavelength tunable region with a wavelength tunable laser.
【００３３】（４）インジェクションシーディングを効
果的に行える。 （５）広波長領域であることから、極短パルスレーザー
への応用が可能である。(4) Injection seeding can be performed effectively. (5) Since it is a wide wavelength region, it can be applied to an ultrashort pulse laser.
【００３４】（６）波長変換に用いる光共振器で最適な
結合率が得られ、高波長変換効率が得られる。(6) An optimum coupling ratio can be obtained with an optical resonator used for wavelength conversion, and high wavelength conversion efficiency can be obtained.
【図１】 結合率可変光共振器を用いたレーザー発振器
の例を示す。FIG. 1 shows an example of a laser oscillator using a variable coupling ratio optical resonator.
【図２】 （ａ）は結合率可変光共振器を用いた波長変
換装置の構造を示す図であり、（ｂ）は基本波入力ビー
ムと戻り基本波ビームが結合したときの基本波ビームの
偏光を示す図である。2A is a diagram showing a structure of a wavelength conversion device using a variable coupling ratio optical resonator, and FIG. 2B is a diagram showing a fundamental wave beam when a fundamental wave input beam and a returning fundamental wave beam are combined. It is a figure showing polarization.
【図３】 図１で示したシステムを用いて実施した光結
合率とレーザー出力の関係を示す図である。横軸にポラ
ライザー２に対するビームの偏光回転角、縦軸にレーザ
ー出力としている。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an optical coupling rate and a laser output performed using the system illustrated in FIG. 1; The horizontal axis indicates the polarization rotation angle of the beam with respect to the polarizer 2, and the vertical axis indicates the laser output.
１ 出力ビーム ２ 出力用ポラライザー ３ λ／２波長板 ４ ファラデーローテータ ５ レーザーヘッド ６ ＡＯ−Ｑスイッチ ７ ポラライザー ８ レンズ ９ ポラライザー １０ ポラライザー １１ レンズ １２ レーザー光の偏光（ｓ偏光） １３ ファラデーローテータ４により回転したレーザー
光の偏光 １４ λ／２波長板により回転したレーザー光の偏光 １５ 出力レーザー光の偏光 １６ シード光 １７ シード光の偏光（ｐ偏光） １８ 発振したレーザービーム １９ 基本波入力ビーム ２０ 基本波入力ビーム偏光（ｐ偏光） ２１ ポラライザー ２２ 基本波入力ビームと戻り基本波ビームが結合した
ときの偏光 ２３ λ／２波長板 ２４ 傾いた基本波ビームの偏光２２をλ／２波長板に
より回転した偏光（ｓ偏光） ２５ 共振器内基本波ビーム ２６ ポラライザー ２７ レンズ ２８ ポラライザー ２９ 非線形結晶 ３０ ポラライザー ３１ レンズ ３２ 波長変換した出力ビーム ３３ 波長変換された出力ビームの偏光 ３４ 制御用光検出器 ３５ ピエゾミラーコントローラ ３６ ピエゾアクチュエータ ３７ 基本波入力ビームの偏光 ３８ 戻り基本波ビームの偏光 ３９ 基本波入力ビームと戻り基本波ビームが結合した
基本波ビームの偏光DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Output beam 2 Polarizer for output 3 λ / 2 wavelength plate 4 Faraday rotator 5 Laser head 6 AO-Q switch 7 Polarizer 8 Lens 9 Polarizer 10 Polarizer 11 Lens 12 Polarization of laser light (s polarization) 13 Rotated by Faraday rotator 4 Polarization of laser light 14 Polarization of laser light rotated by λ / 2 wavelength plate 15 Polarization of output laser light 16 Seed light 17 Polarization of seed light (p-polarized) 18 Oscillated laser beam 19 Fundamental wave input beam 20 Fundamental wave input beam Polarized light (p-polarized light) 21 Polarizer 22 Polarized light when the fundamental wave input beam and return fundamental wave beam are combined 23 λ / 2 wavelength plate 24 Polarized light (s) obtained by rotating the tilted fundamental wave beam polarized light 22 by the λ / 2 wavelength plate (Polarized light) 25 Basic wave beam in resonator 26 Riser 27 lens 28 polarizer 29 nonlinear crystal 30 polarizer 31 lens 32 wavelength-converted output beam 33 polarization of wavelength-converted output beam 34 control photodetector 35 piezo mirror controller 36 piezo actuator 37 polarization of fundamental wave input beam 38 return basic Polarization of the wave beam 39 Polarization of the fundamental beam combined with the fundamental input beam and the returning fundamental beam
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 政明 茨城県那珂郡東海村白方字白根２番地の４ 日本原子力研究所東海研究所内 Ｆターム(参考） 2K002 AB12 BA03 HA20 5F072 AB02 HH05 HH06 HH07 JJ20 KK01 KK12 KK15 KK18 KK30 MM04 MM12 QQ02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Masaaki Kato 2-4 Shirane, Shirakata, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki Prefecture F-term in the Japan Atomic Energy Research Institute Tokai Research Laboratory (reference) 2K002 AB12 BA03 HA20 5F072 AB02 HH05 HH06 HH07 JJ20 KK01 KK12 KK15 KK18 KK30 MM04 MM12 QQ02
Claims (6)
向きに対して該ポラライザーの前にλ／２波長板などの
偏光回転素子とを配置した光結合器を有することを特徴
とするリング型光共振器であって、該光結合器が、ポラ
ライザーがｐ偏光をほぼ１００％透過しｓ偏光をほぼ１
００％反射することを利用して、レーザー光偏光をｓ偏
光からｐ偏光に連続的に回転させ、そのうちｐ偏光成分
のみを該ポラライザーにより透過させることができる、
リング型光共振器。1. A ring type optical resonator comprising: a polarizer; and an optical coupler in which a polarization rotating element such as a λ / 2 wavelength plate is disposed in front of the polarizer with respect to the incident direction of laser light polarization. An optical coupler, wherein the polarizer transmits the p-polarized light almost 100% and the s-polarized light almost 1%.
Utilizing the reflection of 00%, the laser light polarization can be continuously rotated from s-polarized light to p-polarized light, and only the p-polarized light component can be transmitted by the polarizer.
Ring type optical resonator.
及びＱスイッチを設置し、連続発振及びパルス発振の両
方の発振形態が可能であることを特徴とするレーザー発
振器。2. A laser oscillator, wherein a laser head and a Q switch are provided in the optical resonator according to claim 1, and both continuous oscillation and pulse oscillation are possible.
全てポラライザーで置き換えることを特徴とする光共振
器。3. The optical resonator according to claim 1, wherein all of the resonator mirrors are replaced with polarizers.
ザーで置き換えることを特徴とする、請求項２記載のレ
ーザー発振器。4. The laser oscillator according to claim 2, wherein all of the resonator mirrors of the optical resonator are replaced with polarizers.
振器内に入射することを特徴とする、請求項２又は４記
載のレーザー発振器。5. The laser oscillator according to claim 2, wherein the seed light is incident into the resonator as p-polarized light from a polarizer.
晶を設置することを特徴とする波長変換装置。6. A wavelength converter, wherein a nonlinear crystal is provided in the optical resonator according to claim 1.
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