JP2654728B2 - 光波長変換装置 - Google Patents
光波長変換装置Info
- Publication number
- JP2654728B2 JP2654728B2 JP31788591A JP31788591A JP2654728B2 JP 2654728 B2 JP2654728 B2 JP 2654728B2 JP 31788591 A JP31788591 A JP 31788591A JP 31788591 A JP31788591 A JP 31788591A JP 2654728 B2 JP2654728 B2 JP 2654728B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- harmonic
- laser beam
- crystal
- state laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Description
化する光波長変換装置に関し、特に詳細には、レーザー
ビームをまず第1の非線形光学材料の結晶に入射させて
第2高調波を発生させ、さらにこの第2高調波と上記レ
ーザービームを第2の非線形光学材料の結晶に入射させ
てそれらの和周波を発生させる光波長変換装置に関する
ものである。
るように、ネオジウム等の希土類がドーピングされた固
体レーザーロッドを半導体レーザー(レーザーダイオー
ド)によってポンピングするレーザーダイオードポンピ
ング固体レーザーが公知となっている。この種の固体レ
ーザーにおいては、より短波長のレーザー光を得るため
に、その共振器内に非線形光学材料のバルク単結晶を配
設して、固体レーザー発振ビームを第2高調波に波長変
換することも行なわれている。
ザービームを得ることを目的として、Technical Dig
est of Conference on Lasers and Electro−Opt
ics,1991.p218 に示されるように、固体レーザー発
振ビームとその第2高調波とを第2の非線形光学材料の
結晶に入射させて、それらの和周波を発生させる試みも
なされている。この光波長変換装置は、より詳しくは、
固体レーザー媒質であるYAG結晶をランプ光でポンピ
ングして波長1064nmの固体レーザービームを得、この
固体レーザービームを第1の非線形光学材料結晶である
KTP結晶に入射させて波長532 nmの第2高調波を
得、この第2高調波と上記固体レーザービームとを第2
の非線形光学材料結晶としてのBBO結晶に入射させて
波長355 nmの和周波を得るものである。
レーザーの共振器内に第1の非線形光学材料の結晶を配
置して、固体レーザービームが共振している状態で該結
晶に入射するようにしておくと、固体レーザービームが
この結晶に高出力で入射するので、高い波長変換効率を
実現する上で有利となる。またそれと同様に、第1の非
線形光学材料の結晶から生じた第2高調波も共振してい
る状態で第2の非線形光学材料の結晶に入射させるのが
好ましい。そのために上記の従来装置においては、固体
レーザー用の第1、第2の共振器ミラーのうち第1の共
振器ミラーを第2高調波用として兼用するとともに、そ
れらの共振器ミラーの間に第2高調波用の第3の共振器
ミラーを配置し、第1および第2の非線形光学材料結晶
をこれら第1および第3の共振器ミラーの間に置く形に
して、共振している状態の固体レーザービームが第1お
よび第2の非線形光学材料の結晶に、そして同じく共振
している状態の第2高調波が第2の非線形光学材料の結
晶に入射するようにしている。
は、極めて短波長のレーザービームを得ることができる
が、その半面、非常に波長変換効率が低いものとなって
いた。そのため、内部パワーを高くできるパルス動作の
レーザービームしか得られず、内部パワーの低い連続動
作のレーザービームは得られていなかった。具体例を挙
げると、ポンピング用ランプの出力を5kWとして固体
レーザーをQスイッチ発振させ、その内部パワーを高く
し、そして2つの基本波と和周波との間でタイプIの位
相整合を取った場合において、和周波出力は100 mWで
あると報告されている。
たものであり、第2高調波発生と和周波発生とにより極
めて短波長の連続動作のレーザービームを得ることがで
き、そして高い波長変換効率を実現できる光波長変換装
置を提供することを目的とするものである。
装置は、前述したように固体レーザー媒質をポンピング
して得られたレーザービームを固体レーザー共振器内に
配された第1の非線形光学材料の結晶に入射させて第2
高調波を発生させ、この第2高調波と上記レーザービー
ムを第2の非線形光学材料の結晶に入射させてそれらの
和周波を発生させる光波長変換装置において、固体レー
ザー共振器を構成する1つのミラーが第2高調波用共振
器の1つのミラーとして兼用され、固体レーザー媒質の
外側端面に、固体レーザー共振器の他方のミラーとなる
コーティングが施されるとともに、固体レーザー媒質の
内側端面に、上記第2高調波の共振器の他方のミラーと
なるコーティングが施されていることを特徴とするもの
である。
高調波が共振している状態で第2の非線形光学材料の結
晶に入射するから、該結晶に第2高調波が高出力で入射
し得る。そしてこの構成においては、固体レーザーの共
振器内に第2高調波用の共振器ミラーが挿入されていな
いから、該共振器ミラーを固体レーザービームが通過す
ることによる損失が無くなって、高い波長変換効率が実
現される。
2高調波の共振器として利用しているが、そのためのコ
ーティングが該レーザー媒質の内側端面に形成されてい
るから、固体レーザー媒質の内部まで第2高調波が到達
することはほとんどない。したがって、この第2高調波
を固体レーザー媒質が吸収して温度上昇し、固体レーザ
ー発振の効率が低下するようなこともない。
専用の共振器ミラーが無い分、部品点数が減少してお
り、それに加えてその共振器ミラーの調整不良なども起
こらないので、装置の信頼性も向上する。
ラー面となる固体レーザー媒質の内側端面は、固体レー
ザービームを良好に透過させる必要があり、通常は該ビ
ームに対する無反射コーティングが施されることにな
る。ここで、固体レーザー媒質は一般に両端面の平行度
が極めて高い状態に(例えば誤差30秒以下程度)研磨す
ることも容易であり、そのように固体レーザー媒質を研
磨しておけば、固体レーザービームを良好に共振させる
ためにその外側端面に該ビームが垂直入射するように調
整したとき、このレーザービームは当然固体レーザー媒
質の内側端面にも高精度で垂直入射することになる。し
たがって、たとえ上記の無反射コーティングの特性が劣
化しても、固体レーザー媒質の内側端面における固体レ
ーザービームの反射損失はほとんど無視できる程度に低
くなり、この点からも波長変換効率が向上するようにな
る。
詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例による光
波長変換装置を示すものである。この光波長変換装置は
一例として、レーザーダイオードポンピング固体レーザ
ーに組み込まれたものである。このレーザーダイオード
ポンピング固体レーザーは、ポンピング光としてのレー
ザービーム10を発する半導体レーザー(フェーズドアレ
イレーザー)11と、発散光である上記レーザービーム10
を集束させる例えばロッドレンズからなる集光レンズ12
と、ネオジウム(Nd)がドーピングされた固体レーザ
ーロッドであるYVO4 ロッド(以下、Nd:YVO4
ロッドと称する)13と、このNd:YVO4 ロッド13の
前方側(図中右方側)に配された共振器ミラー14とから
なる。そして上記Nd:YVO4 ロッド13と共振器ミラ
ー14との間には、第1の非線形光学材料の結晶としての
KTP結晶15と、第2の非線形光学材料の結晶としての
BBO結晶16とが、Nd:YVO4 ロッド13側からこの
順に配されている。そしてこれら両結晶15、16の間に
は、後述するように作用する位相補償板17が配されてい
る。またKTP結晶15は、ペルチェ素子18と、結晶温度
を検出する温度センサー19と、この温度センサー19の出
力を受ける温調回路20とにより、所望温度に制御され得
る。
ず)にマウントされて一体化されている。なおフェーズ
ドアレイレーザー11は、図示しないペルチェ素子と温調
回路により、所定温度に温調される。
長λ1 =809 nmのレーザービーム10を発するものが用
いられている。一方Nd:YVO4 ロッド13は、上記レ
ーザービーム10によってネオジウム原子が励起されるこ
とにより、波長λ2 =1064nmの直線偏光したレーザー
ビーム21を発する。このレーザービーム21はKTP結晶
15に入射して、波長λ3 =λ2 /2=532 nmの第2高
調波22に変換される。そしてこの第2高調波22およびレ
ーザービーム21はBBO結晶16に入射して、波長λ4 =
355 nmの和周波23に波長変換される。なお1/λ2 +
1/λ3 =1/λ4 である。
(外側)端面13aおよび前側(内側)端面13bにはそれ
ぞれコーティング30、31が、KTP結晶15の後側端面15
aにはコーティング32が、位相補償板17の後側端面17a
および前側端面17bにはそれぞれコーティング33、34
が、BBO結晶16の後側端面16aおよび前側端面16bに
はそれぞれコーティング35、36が、そして共振器ミラー
14の凹面とされたミラー面14aには、コーティング37が
施されている。これらのコーティング30〜37の波長λ1
=809 nm、λ2 =1064nm、λ3 =532 nmおよびλ
4 =355nmに対する特性は、下記の通りである。なお
ARは無反射(透過率99%以上)、HRは高反射(反射
率99.9%以上)を示す。
めに、レーザービーム21はNd:YVO4 ロッド13の端
面13aとミラー面14aとの間で共振する。このようにレ
ーザービーム21は共振している状態でKTP結晶15に入
射するので、そこに高出力で入射し、それにより効率良
く第2高調波22が発生する。またこの第2高調波22も、
それぞれコーティング31、37が施されたNd:YVO4
ロッド13の端面13bとミラー面14aとの間で共振し、同
じく上記のように共振しているレーザービーム21ととも
にBBO結晶16に入射する。それによりこれらのレーザ
ービーム21および第2高調波22も高出力でBBO結晶16
に入射し得る。そして和周波23は直接的に、あるいはコ
ーティング35が施されたBBO結晶16の端面16aで反射
して、共振器ミラー14を透過する。
22を共振させているものの、レーザービーム21の共振器
中に第2高調波22用の共振器ミラーが挿入されてはいな
いので、そのようなミラーをレーザービーム21が通過す
ることによる損失が生じない。そこで、より高強度のレ
ーザービーム21がKTP結晶15およびBBO結晶16に入
射し、高い波長変換効率が得られるようになる。
aと13bとの平行度の誤差が30秒以下程度となるように
研磨することも十分可能である。そのようにNd:YV
O4 ロッド13を研磨しておけば、レーザービーム21を良
好に共振させるために該ビーム21が端面13aに垂直入射
するように調整したとき、このレーザービーム21は当然
ロッド端面13bにも高精度で垂直入射する。したがっ
て、たとえコーティング31のレーザービーム21に対する
無反射特性が劣化しても、ロッド端面13bにおけるレー
ザービーム21の反射損失は無視できる程度に低くなり、
この点も波長変換効率の向上に寄与するようになる。
器中に第2高調波22用の共振器ミラーが挿入されていな
いので、部品点数が少なく抑えられるとともに、その共
振器ミラーの調整不良なども起こらず、装置の信頼性も
向上する。
ム21と第2高調波22との間では、タイプIIの位相整合が
取られる。そこで第2高調波22の偏光方向は、レーザー
ビーム21のそれに対して約45°回転する。またBBO結
晶16において、基本波であるレーザービーム21および第
2高調波22と和周波23との間では、タイプIの位相整合
が取られる。位相補償板17はこれらレーザービーム21お
よび第2高調波22の位相を調整して、そこに入射する前
は上述のように約45°ずれていたそれらの偏光方向を、
ほぼ等しい向きに揃える。こうしてレーザービーム21お
よび第2高調波22が、偏光方向がほぼ一致した状態でB
BO結晶16に入射すれば、タイプIの位相整合が良好に
取られるようになり、よってそれらが効率良く和周波23
に変換される。本実施例では、フェーズドアレイレーザ
ー11の出力が500 mWのときに、1mWの和周波23が取
られる。
対する偏光方向のずれは上述のように約45°であり、そ
の値はKTP結晶15の温度に応じて変化する。そこで、
前述した温調手段によりKTP結晶15の温度を調節する
ことにより、上記偏光方向のずれを位相補償板17による
補償分と正確に合致させれば、BBO結晶16に入射する
レーザービーム21および第2高調波22は正確に偏光方向
が揃った状態となり、タイプIの位相整合が極めて良好
に取られるようになる。
について説明する。なおこの図2において、図1中のも
のと同じ要素については同番号を付してあり、それらに
ついての重複した説明は省略する。
施例の装置で用いられたKTP結晶15に代えてBBO結
晶40が、また位相補償板17に代えて位相補償板41が用い
られている。BBO結晶40の前側端面40a、位相補償板
41の両端面41a、41bにはそれぞれ、第1実施例装置に
おけるのと同様のコーティング32、33、34が施されてい
る。
ーザービーム21および第2高調波22用に兼用され、そし
てNd:YVO4 ロッド13の外側端面13aがレーザービ
ーム21用の共振器ミラー面、それと平行に形成された内
側端面13bが第2高調波22用の共振器ミラー面とされて
いるので、それらにより第1実施例におけるのと同様の
作用、効果が得られる。
のBBO結晶40においては、レーザービーム21と第2高
調波22との間でタイプIIの位相整合が取られ、第2高調
波22の偏光方向はレーザービーム21のそれに対して約45
°回転する。そして位相補償板41は、この45°の偏光方
向のずれを解消するように、レーザービーム21および第
2高調波22の位相を調整する。それによりこの場合も、
BBO結晶16において、レーザービーム21および第2高
調波22と和周波23との間で良好にタイプIの位相整合が
取られ、効率良く和周波23が得られるようになる。
することにより、BBO結晶16に入射するレーザービー
ム21および第2高調波22の偏光方向を正確に一致させる
ことが可能となる。
実施例のKTP結晶15を温度調節する手段は必ずしも必
要ではないが、それを設けておけば、既述の通り高い変
換効率を実現する上でより有利となる。
を用いてもよい。さらにレーザー媒質としては、Nd:
YVO4 の代わりにNd:YLF、Nd:YAG、NA
B、Nd:LiNbO3 、NYAB、LNP等を用いる
ことができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 固体レーザー媒質をポンピングして得ら
れたレーザービームを固体レーザー共振器内に配された
第1の非線形光学材料の結晶に入射させて第2高調波を
発生させ、 この第2高調波と前記レーザービームを第2の非線形光
学材料の結晶に入射させてそれらの和周波を発生させる
光波長変換装置において、 固体レーザー共振器を構成する1つのミラーが第2高調
波用共振器の1つのミラーとして兼用され、 前記固体レーザー媒質の外側端面に、固体レーザー共振
器の他方のミラーとなるコーティングが施されるととも
に、 前記固体レーザー媒質の内側端面に、前記第2高調波の
共振器の他方のミラーとなるコーティングが施されてい
ることを特徴とする光波長変換装置。 - 【請求項2】 前記固体レーザー媒質の外側端面と内側
端面とが、互いに平行に形成されていることを特徴とす
る請求項1記載の光波長変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31788591A JP2654728B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 光波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31788591A JP2654728B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 光波長変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05152656A JPH05152656A (ja) | 1993-06-18 |
JP2654728B2 true JP2654728B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=18093142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31788591A Expired - Lifetime JP2654728B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 光波長変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2654728B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP31788591A patent/JP2654728B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05152656A (ja) | 1993-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5291503A (en) | Internally stimulated optical parametric oscillator/laser | |
US5063566A (en) | Internally-doubled, composite-cavity microlaser | |
EP0943167B1 (en) | Frequency conversion laser | |
JP2704341B2 (ja) | 光波長変換装置 | |
US5995523A (en) | Single mode laser suitable for use in frequency multiplied applications and method | |
WO1998010497A1 (en) | Laser | |
WO1998025327A9 (en) | Frequency conversion laser | |
JPH06283794A (ja) | レーザーダイオードポンピング固体レーザー | |
JP2824884B2 (ja) | 偏光制御素子および固体レーザー装置 | |
JP3683360B2 (ja) | 偏光制御素子および固体レーザー | |
JPH11103118A (ja) | 固体レーザーおよびその作製方法 | |
JPH07128695A (ja) | 光波長変換装置 | |
JP2654728B2 (ja) | 光波長変換装置 | |
JPH104233A (ja) | 波長変換レーザー | |
JPH1041573A (ja) | レーザー発振装置 | |
JPH04137775A (ja) | 半導体レーザ励起固体レーザ | |
JPH0688979A (ja) | Qスイッチ・第2高調波発生複合素子 | |
JP2670647B2 (ja) | レーザーダイオードポンピング固体レーザー | |
JPH05299751A (ja) | レーザーダイオードポンピング固体レーザー | |
JPH09232665A (ja) | 出力安定化第二高調波光源 | |
JPH07131101A (ja) | レーザ光発生装置 | |
JP3282221B2 (ja) | レーザ光発生装置 | |
JPH0595144A (ja) | 半導体レーザ励起固体レーザ | |
JP3420804B2 (ja) | 固体レーザー | |
JPH05211369A (ja) | レーザーダイオードポンピング固体レーザー |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970415 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080530 Year of fee payment: 11 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090530 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090530 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100530 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120530 Year of fee payment: 15 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120530 Year of fee payment: 15 |