JP3296048B2 - 短波長光源 - Google Patents
短波長光源Info
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Description
いは光応用計測制御分野に使用する短波長光源に関する
ものである。
源として用い近赤外光を得たり、非線形結晶を用いた高
効率波長変換によりグリーン、ブルー光源を得ること
が、光情報処理分野や光応用計測制御分野等で要求され
ている。特に光ディスクの高密度記録や画像処理等には
短波長の光源が要求されている。ここで得られる出力光
は横モードがガウシアンで回折限界近くまで集光でき、
縦モードが単一であり、さらに出力が数mW程度で周波
数的にも時間的にも安定であることが必要である。
近赤外光や短波長光源を得るには、半導体レーザー励起
固体レーザーや共振器内部に波長変換素子を挿入して高
調波を得る内部共振器型の固体レーザーが有力である。
の内部共振器型短波長光源の概略構成図を示す。半導体
レーザー901から放射された光は、コリメートレンズ
902により平行ビームに変換され、フォーカシングレ
ンズ903によりレーザー材料(例えばNd:YVO4)904
に集光される。レーザー材料904の入射側端面には半
導体レーザーの波長(809nm)に対し無反射(AR)コート、
発振波長(1.064μm)及び高調波の波長(532nm)に対し高
反射(HR)コートが施してある。反対側の端面には1.064
μm及び532nmに対しARコートが施してある。出力ミラ
ー905には波長1.064μmに対し反射率99.7%のコーテ
ィングが施してあり、出力ミラー905とレーザー材料
904の入射側端面で基本波1.064μmの共振器を構成す
る。基本波1.064μmの光は非線形光学結晶KTP(KTiO
PO4)906により532nmのグリーン光に波長変換され
る。ここで用いられる共振器は定在波型の共振器のため
得られるグリーン光は、レーザー結晶904と出力ミラ
ー905の両方向に出射される。
4の入射端面には532nmに対しHRコート、出力ミラー
905にはARコートが施されていた。そのため得られ
るグリーン光は、約2倍の出力が得られていた。
部共振器型固体レーザーによるグリーン光発生におい
て、共振器が定在波型のため得られる高調波光が共振器
の両方向に得られる。励起側すなわち半導体レーザーの
入射側のミラーまたは固体レーザーの端面に、高調波光
に対して高反射率のコーティングが施されていたり、施
されていなくとも幾分かの反射が存在したりすると、出
力ミラー側から得られる高調波光が単一偏光で得られな
くなる。
長変換材料が位相板としても働くため、波長変換材料を
通過した光は偏光方向が楕円偏光や円偏光に変換されて
しまう。従来の方法では共振器の励起側からの反射光が
波長変換材料により直線偏光から楕円偏光や円偏光に変
換される。そのため出力ミラーから得られる高調波はも
はや直線偏光ではなくなってしまう。
や計測用の光源として用いる場合、単一偏光(直線偏
光)の光が要求される。
振器型固体レーザーに於て、単一偏光の高調波光を安定
に得る短波長光源を提供する。
振器内部に非線形光学材料を備えた内部共振器構造を備
え、レーザー材料が半導体レーザーと非線形光学材料の
間に位置し、レーザー材料の厚みが非線形光学結晶によ
り波長変換された高調波光に対してλ板またはλ/2板
として作用するように制御することにより、単一偏光す
なわち直線偏光の高調波出力を得ようとするものであ
る。
体レーザーにおいて、波長変換により得られた高調波光
がレーザー材料の励起用半導体レーザー側の面で反射す
る際に、レーザ材料の厚みが高調波光に対してλ板また
はλ/2板として作用するように制御されているため、
出力ミラーから出射する光を単一偏光すなわち直線偏光
で得ることが可能となった。
示す。
は、コリメートレンズ102により平行ビームに変換さ
れ、フォーカシングレンズ103によりレーザー材料
(例えばNd:YVO4)104に集光される。レーザー材料N
d:YVO4104の両端面には基本波1.064μmと高調波532n
mに対して無反射(AR)コートが施してある。入力ミラー
105には半導体レーザーの波長(809nm)及び高調波(53
2nm)に対しARコート、発振波長(1.064μm)に対し高反射
(HR)コートが、また出力ミラー106には高調波(532n
m)に対しARコート、発振波長(1.064μm)に対しHRコート
が施されている。入力ミラー105及び出力ミラー10
6の間で基本波は共振し、非線形光学結晶KTiOPO4(K
TP)107で基本波は波長変換される。非線形光学結
晶107の両端面にも基本波1.064μmと高調波532nmに
対して無反射ARコートが施してある。
結晶104のc軸方向に偏光方向を持って励起し、基本
波1.064μmは共振器内で定在波として存在するため波長
変換された高調波光はKTP107の両方向に得られ
る。この両方向に得られる光は直線偏光(単一偏光)
で、KTP結晶107のe方向(異常屈折率方向)の偏
光成分をもって得られる。しかしながら、レーザー結晶
Nd:YVO4104は1軸性結晶で異方性を持っていて、ま
たKTP結晶107の主軸とは45度の角度をもって置
かれている。そのため波長変換された高調波光は、Nd:Y
VO4104を通過すると円偏光や楕円偏光に変換されて
しまう。Nd:YVO4104を通過した光がNd:YVO4104の
端面や入力ミラー105において反射すると、入力ミラ
ー105において反射した光はKTP結晶107を通過
して出力ミラー106に導かれる。KTP結晶107も
複屈折性を持った2軸結晶であるため、結果として出力
ミラー106方向から得られる高調波光は直線偏光でな
くなる。
調波の波長532nmに対しARコートが施してあると、得ら
れるグリーン光はKTPで波長変換された光の内、出力
ミラー方向に変換された光だけなので、偏光方向は直線
偏光に保たれる。励起光、基本波及び高調波の様子を図
3に示す。
側端面に形成されたLD励起内部共振器型固体レーザー
の概略構成図である。
は、コリメートレンズ202により平行ビームに変換さ
れ、フォーカシングレンズ203によりレーザー材料
(例えばNd:YVO4)204に集光される。レーザー材料2
04の入射端面には、半導体レーザーの波長(809nm)及
び高調波(532nm)に対しARコート、基本波1.064μmに対
しHRコートが、また反対の端面には基本波1.064μmと高
調波532nmに対してARコートが施してある。出力ミラー
205には高調波(532nm)に対しARコート、発振波長(1.
064μm)に対しHRコートが施されている。レーザー材料N
d:YVO4204のLD入射端面と出力ミラー205の間で
基本波は共振し、非線形光学結晶KTiOPO4(KTP)2
06で基本波は波長変換される。非線形光学結晶206
の両端面にも基本波1.064μmと高調波532nmに対して無
反射(AR)コートが施してある。
で定在波として存在するため波長変換された高調波光は
KTP206の両方向に得られる。この両方向に得られ
る光は直線偏光(単一偏光)であるが、Nd:YVO4204
を通過すると円偏光や楕円偏光に変換されてしまう。N
d:YVO4204を通過した光がNd:YVO4204のLD入射
側端面で反射すると、光はKTP結晶206を通過して
出力ミラー205に導かれる。KTP結晶206も複屈
折性を持った2軸結晶であるため、結果として出力ミラ
ー205方向から得られる高調波光は直線偏光でなくな
る。
調波の波長532nmに対しARコートが施してあると、出
力ミラーから得られるグリーン光はKTPで波長変換さ
れた光の内、出力ミラー方向に変換された光だけなの
で、偏光方向は直線偏光に保たれる。励起光、基本波及
び高調波の様子を図4に示す。
はNd:YVO4の端面にHRコートを施し、非線形結晶によ
り波長変換された高調波光がレーザー結晶Nd:YVO4を通
過せずに反射させ、出力ミラーより取り出しても、高調
波光を直線偏光に保持する事が出来る。概略構成図5、
6を用いて、説明する。
に高調波光に対してARコートを施して、レーザー材料を
通過し、直線偏光でない高調波光が出力ミラー方向に反
射してこないように構成した。概略構成図5では、非線
形光学結晶KTP503のLD側端面に高調波532nmに
対してHRコートを施してあり、概略構成図6では、レー
ザー材料Nd:YVO4602の出力ミラー側端面にHRコート
が施してある。そのため、KTP結晶のe方向に偏光方
向を持つ高調波光は、KTPまたはNd:YVO4の各端面で
反射し、偏光方向が保たれたまま再びKTP結晶のe方
向の偏光成分で透過し、出力ミラー504または604
より直線偏光(単一偏光)として取り出すことが出来
る。
104の厚みが、高調波光に対してλ/2板の位相板ま
たは単にλ板として作用する厚さであっても出力ミラー
106または205から出射される高調波の偏向は直線
偏向に(単一偏向)に保たれる。レーザー結晶104が
λ板またはλ/2板として作用する場合、KTP結晶の
e方向偏光として得られた高調波光はNd:YVO4を往復す
ると、再びe方向の直線偏光となるため、出力ミラーよ
り得られる高調波光は直線偏光となる。そのため、レー
ザー材料端面の反射を考慮する必要もなく、安定に直線
偏光の高調波を得ることが出来る。
部品はKTP結晶により波長変換された光に対してARコ
ートがなされているので、高調波は入力ミラーやNd:YVO
4から半導体レーザーに戻る。本発明はこの光を無駄な
く、出力や縦モード等の高調波をモニタするために利用
することで、安定な高調波出力を得ることが可能とな
る。
成図7において入力ミラー105から出射される高調波
はフォーカシングレンズ103を通ってダイクロイック
ミラー108により分岐される。ダイクロイックミラー
ー108には、励起光に対してARコート、高調波に対し
てHRコートが施してある。分岐された光はモニタ109
に導かれる。ここでは、モニタ109には、パワーメー
タを設置し、高調波の出力が一定になるように半導体レ
ーザー101の電源にフィードバックされ、出力安定化
がなされた。なお、モニタ109は、光スペクトルアナ
ライザーのような縦モードを観測するものでもよい。同
様に、概略構成図8においても、Nd:YVO 4204から出
射された高調波はダイクロイックミラー207により分
岐されモニタ208に導かれる。ここで用いられたモニ
タ208も概略構成図7で用いられたものと同じであ
る。概略構成図7においても、モニタとしてパワメータ
を用いることで出力の安定化が図れた。
Nd:YVO4、非線形光学結晶にはKTPを用いたが、レー
ザー材料にNd:YAGやNd:GGGやNd:YLF等の他の固体レーザ
ー結晶を用い、非線形光学結晶に他の有機無機の非線形
結晶やLiNbO3、LiTaO3等の分極反転型波長変換素子を用
いても、本発明と同様の効果が得られる。また、自己高
調波発生結晶であるNYABやNd:LNなどにおいても同様の
効果が得られる。
て、内部共振器により波長変換された高調波に対して、
各光学部品の表面にARコートを施すことで、出力ミラー
より得られる高調波の偏光方向が直線偏光(単一偏光)
に保つことができる。
コートを施すことで、Nd:YVO4による偏光方向の楕円化
を防ぐことができ、出力ミラーより直線偏光の高調波を
えることができる。
調波を出力モニタとして利用することで出力の安定化が
図れる。
レーザーの概略構成図
レーザーの概略構成図
子を示した図
子を示した図
P結晶の端面に高反射率コートを施した場合の、励起
光、基本波及び高調波の様子を示した図 (b)は本発明の図2の構成図において、KTP結晶の
端面に高反射率コートを施した場合の、励起光、基本波
及び高調波の様子を示した図
VO4の端面に高反射率コートを施した場合の、励起光、
基本波及び高調波の様子を示した図 (b)は本発明の図2の構成図において、Nd:YVO4の端
面に高反射率コートを施した場合の、励起光、基本波及
び高調波の様子を示した図
レーザーの概略構成図
レーザーの概略構成図
共振器型短波長光源の概略構成図
Claims (1)
- 【請求項1】励起用半導体レーザーと、レーザー材料を
含む共振器内部に非線形光学材料が置かれた内部共振器
型短波長光源において、前記レーザー材料が前記半導体
レーザーと前記非線形光学材料の間に位置し、前記レー
ザー材料の厚みが前記非線形光学結晶により波長変換さ
れた高調波光に対してλ板またはλ/2板として作用す
るように制御されていることを特徴とする短波長光源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24653893A JP3296048B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 短波長光源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24653893A JP3296048B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 短波長光源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07106682A JPH07106682A (ja) | 1995-04-21 |
JP3296048B2 true JP3296048B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=17149903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24653893A Expired - Fee Related JP3296048B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 短波長光源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3296048B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7145924B2 (en) | 2003-03-27 | 2006-12-05 | Shimadzu Corporation | Solid laser apparatus |
JP5075382B2 (ja) * | 2006-09-26 | 2012-11-21 | パナソニック株式会社 | レーザ発振装置 |
JP5159783B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2013-03-13 | 三菱電機株式会社 | 波長変換素子および波長変換レーザ装置 |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP24653893A patent/JP3296048B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH07106682A (ja) | 1995-04-21 |
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