JPH03127034A - 光波長変換装置 - Google Patents
光波長変換装置Info
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- JPH03127034A JPH03127034A JP1267665A JP26766589A JPH03127034A JP H03127034 A JPH03127034 A JP H03127034A JP 1267665 A JP1267665 A JP 1267665A JP 26766589 A JP26766589 A JP 26766589A JP H03127034 A JPH03127034 A JP H03127034A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
Landscapes
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光波長変換装置に関し、特に詳細には光波長変
換素子として有機非線形光学材料のバルク単結晶を用い
て、半導体レーザー光を第２高調波等に波長変換する光
波長変換装置に関するものである。
換素子として有機非線形光学材料のバルク単結晶を用い
て、半導体レーザー光を第２高調波等に波長変換する光
波長変換装置に関するものである。
（従来の技術）
従来より、例えば特開昭６３−１２１８２９号公報に示
されるように、外部共振器を備えた半導体レーザーから
発せられた基本波としてのレーザー光を、光波長変換素
子によりその第２高調波等に波長変換（短波長化）する
提案がなされている。
されるように、外部共振器を備えた半導体レーザーから
発せられた基本波としてのレーザー光を、光波長変換素
子によりその第２高調波等に波長変換（短波長化）する
提案がなされている。
一方、例えば特開昭６２−１８９７８３号公報に示され
るように、ネオジム等の布上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によってボンピングす
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。この種のレーザーダイオードポンピング固
体レーザーにおいても、より短波長のレーザー光を得る
ために、その共振器内に、固体レーザー発振ビームを波
長変換する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高調波等に波長変換する
ことが考えられている。
るように、ネオジム等の布上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によってボンピングす
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。この種のレーザーダイオードポンピング固
体レーザーにおいても、より短波長のレーザー光を得る
ために、その共振器内に、固体レーザー発振ビームを波
長変換する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高調波等に波長変換する
ことが考えられている。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、このような波長変換機能を備えた従来のレー
ザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、非
線形光学材料として、前記公報にも示されているように
、ＫＴＰ、ＬｉＮｂＯ３等の無機非線形光学材料を用い
ていたため、波長変換効率が低いという問題が有った。
ザーダイオードポンピング固体レーザーにおいては、非
線形光学材料として、前記公報にも示されているように
、ＫＴＰ、ＬｉＮｂＯ３等の無機非線形光学材料を用い
ていたため、波長変換効率が低いという問題が有った。
この問題は、外部共振器型半導体レーザーを基本波光源
とした前述の光波長変換装置においても同様に認められ
る。
とした前述の光波長変換装置においても同様に認められ
る。
そこで、上記特開昭６３−１２１８２９号公報にも示さ
れるように、無機非線形光学材料を先導波路化して用い
る提案もなされている。そうすれば、基本波の光パワー
密度が上がるので光波長変換効率が向上するが、その半
面、基本波を先導波路内に入力することが困難になると
いう問題が生じる。またそのような構成の光波長変換装
置は、基本波と波長変換波との位相整合条件が大変厳し
くなるので、温度制御、磁界制御、超音波制御等の精密
な制御が必要になり、実用には適していないのが現状で
ある。
れるように、無機非線形光学材料を先導波路化して用い
る提案もなされている。そうすれば、基本波の光パワー
密度が上がるので光波長変換効率が向上するが、その半
面、基本波を先導波路内に入力することが困難になると
いう問題が生じる。またそのような構成の光波長変換装
置は、基本波と波長変換波との位相整合条件が大変厳し
くなるので、温度制御、磁界制御、超音波制御等の精密
な制御が必要になり、実用には適していないのが現状で
ある。
一方、レーザーダイオードポンピング固体レーザーと非
線形光学材料のバルク単結晶とからなる光波長変換装置
においては、固体レーザーロッドを用いるので、装置の
大型化が避けられない、という問題も認められている。
線形光学材料のバルク単結晶とからなる光波長変換装置
においては、固体レーザーロッドを用いるので、装置の
大型化が避けられない、という問題も認められている。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、光波長変換効率が高く、基本波と波長変換波との位相
整合が容易に実現され、しかも小型に形成されうる光波
長変換装置を提供することを目的とするものである。
、光波長変換効率が高く、基本波と波長変換波との位相
整合が容易に実現され、しかも小型に形成されうる光波
長変換装置を提供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段及び作用）本発明による光
波長変換装置は、 基本波光源として外部共振器型半導体レーザーを用い、 その共振器の内部に有機非線形光学材料のバルク単結晶
からなる光波長変換素子を配し、そしてこのバルク単結
晶を、そこに入射した半導体レーザー光と波長変換波と
の間で角度位相整合が取れる向きに配置したことを特徴
とするものである。
波長変換装置は、 基本波光源として外部共振器型半導体レーザーを用い、 その共振器の内部に有機非線形光学材料のバルク単結晶
からなる光波長変換素子を配し、そしてこのバルク単結
晶を、そこに入射した半導体レーザー光と波長変換波と
の間で角度位相整合が取れる向きに配置したことを特徴
とするものである。
上記の有機非線形光学材料としては、例えば特開昭６Ｏ
−２５０３（４号公報、“Ｎｏｎ１１ｎｅｒ ０ｐｔｉ
ｃａｌＰ ｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉ
ｃ ａｎｄ Ｐ ｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｌ
ａｌｓ”Ａｃｓ ＳＹＭＰＯ８ＩＵＭ ５ＥＲＩＥ
Ｓ ２２３． Ｄａｖｌｄ Ｊ、 Ｗｌ
ｌｌｌａａｓ 編 （Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｓｌ
ｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ、 １９８３年刊）、「有機
非線形光学材料」加藤政雄、中西へ部監修（シー・エム
・シー社、１９８５年刊）、’Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ
０ｐｔｉｅａＩ Ｐｒｏｐｅｒｔｌｅｓｏｆ Ｏｒ
ｇａｎｌｅＭｏｌｅｃｕｌｅｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌｓ ’ Ｄ、 Ｓ、 ＣｈｅｍｌａおよびＪ、Ｚｙ
ｓｓ編（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ、
。
−２５０３（４号公報、“Ｎｏｎ１１ｎｅｒ ０ｐｔｉ
ｃａｌＰ ｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉ
ｃ ａｎｄ Ｐ ｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｌ
ａｌｓ”Ａｃｓ ＳＹＭＰＯ８ＩＵＭ ５ＥＲＩＥ
Ｓ ２２３． Ｄａｖｌｄ Ｊ、 Ｗｌ
ｌｌｌａａｓ 編 （Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｓｌ
ｃａｌ ５ｏｃｉｅｔｙ、 １９８３年刊）、「有機
非線形光学材料」加藤政雄、中西へ部監修（シー・エム
・シー社、１９８５年刊）、’Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ
０ｐｔｉｅａＩ Ｐｒｏｐｅｒｔｌｅｓｏｆ Ｏｒ
ｇａｎｌｅＭｏｌｅｃｕｌｅｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌｓ ’ Ｄ、 Ｓ、 ＣｈｅｍｌａおよびＪ、Ｚｙ
ｓｓ編（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ、
。
１９８７年刊） 、Ｒ，Ｔ、 Ｂａ１ｌｅｙ等にょるＴ
ｈｅ Ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ ｏｆ Ｔｈｅ Ｏｒｇａｎｌｃ Ｎｏｎ−
Ｌｉｎｅａｒ ０ｐｔ１ｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ
（−）２− （ａ −Ｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｙｌａｍ
ｉｎｏ） −５−Ｎ ｌｔｒｏｐｙｒｉｄｉｎｅ （Ｍ
ＢＡ−ＮＰ） ” （Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｌｌ１
ｕｎｉｃａｔｌｏｎｓ、 Ｖｏｌ、 ６５． ＮｏＪ
、 Ｐ２２９ ）等に示されるＭＮＡ （２−メチル
−４−ニトロアニリン）、ｍＮＡ （メタニトロアニリ
ン） 、ＰＯＭ （３−メチル−４−ニトロピリジン−
１−オキサイド）、尿素、ＮＰＰ ［Ｎ−（４−ニトロ
フェニル）−（Ｓ）−プロリノール］ 、ＮＰＡＮ （
２−［Ｎ−（４−ニトロフェニル）−Ｎ−メチルアミノ
コアセトニトリルｌ 、ＤＡＮ （２−ジメチルアミノ
−５−ニトロアセトアニリド） 、ＭＢＡ−ＮＰ ［２
−Ｎ（α−メチルベンジルアミノ）−５−ニトロピリジ
ン］さらには特開昭８２−２１０４３２号公報に示され
る３、５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラ
ゾール［以下、ＰＲＡと称する］、３゜５−ジメチル−
１−（４−ニトロフェニル）−１゜２．４−１リアゾー
ル、２−エチル−１−（４−二トロフェニル）イミダゾ
ール、１−（４−ニトロフェニル）ピロール、２−ジメ
チルアミノ１−５−ニトロアセトアニリド、５−二トロ
ー２−ピロリジノアセトアニリド、３−メチル−４−二
トロビリジンーＮ−オキシド等を用いることができる。
ｈｅ Ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ ｏｆ Ｔｈｅ Ｏｒｇａｎｌｃ Ｎｏｎ−
Ｌｉｎｅａｒ ０ｐｔ１ｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ
（−）２− （ａ −Ｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｙｌａｍ
ｉｎｏ） −５−Ｎ ｌｔｒｏｐｙｒｉｄｉｎｅ （Ｍ
ＢＡ−ＮＰ） ” （Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｌｌ１
ｕｎｉｃａｔｌｏｎｓ、 Ｖｏｌ、 ６５． ＮｏＪ
、 Ｐ２２９ ）等に示されるＭＮＡ （２−メチル
−４−ニトロアニリン）、ｍＮＡ （メタニトロアニリ
ン） 、ＰＯＭ （３−メチル−４−ニトロピリジン−
１−オキサイド）、尿素、ＮＰＰ ［Ｎ−（４−ニトロ
フェニル）−（Ｓ）−プロリノール］ 、ＮＰＡＮ （
２−［Ｎ−（４−ニトロフェニル）−Ｎ−メチルアミノ
コアセトニトリルｌ 、ＤＡＮ （２−ジメチルアミノ
−５−ニトロアセトアニリド） 、ＭＢＡ−ＮＰ ［２
−Ｎ（α−メチルベンジルアミノ）−５−ニトロピリジ
ン］さらには特開昭８２−２１０４３２号公報に示され
る３、５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラ
ゾール［以下、ＰＲＡと称する］、３゜５−ジメチル−
１−（４−ニトロフェニル）−１゜２．４−１リアゾー
ル、２−エチル−１−（４−二トロフェニル）イミダゾ
ール、１−（４−ニトロフェニル）ピロール、２−ジメ
チルアミノ１−５−ニトロアセトアニリド、５−二トロ
ー２−ピロリジノアセトアニリド、３−メチル−４−二
トロビリジンーＮ−オキシド等を用いることができる。
これらの材料は無機非線形光学材料に比べて、非線形光
学定数が極めて高い。またこの有機非線形光学材料は、
温度による屈折率変化が等方向であるので、温度変化に
よって位相整合角がずれてしまうことがない。
学定数が極めて高い。またこの有機非線形光学材料は、
温度による屈折率変化が等方向であるので、温度変化に
よって位相整合角がずれてしまうことがない。
（実 施 例）
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
する。
く第１実施例〉
第１図は、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。本装置は、波長９５０ ｎｍの基本波
としてのレーザービームｌＯを発する半導体レーザー１
１と、発散光であるこのレーザービームｌＯを平行光化
するコリメーターレンズとしての屈折率分布型ロッドレ
ンズ１２と、偏光ビームスプリッタ１３と、有機非線形
光学材料のバルク単結晶からなる光波長変換素子１４と
、半導体レーザー１１の外部共振器を構成するミラー１
５とを有している。以上述べた１１−１５の各要素は、
共通の筐体（図示せず）にマウントされている。
示すものである。本装置は、波長９５０ ｎｍの基本波
としてのレーザービームｌＯを発する半導体レーザー１
１と、発散光であるこのレーザービームｌＯを平行光化
するコリメーターレンズとしての屈折率分布型ロッドレ
ンズ１２と、偏光ビームスプリッタ１３と、有機非線形
光学材料のバルク単結晶からなる光波長変換素子１４と
、半導体レーザー１１の外部共振器を構成するミラー１
５とを有している。以上述べた１１−１５の各要素は、
共通の筐体（図示せず）にマウントされている。
半導体レーザー１１の端面１１ａには、波長９５０ｎｍ
のレーザービームｌＯを１００％反射させるコーティン
グが施されている。一方ミラー１５の端面１５ａには、
上記波長のレーザービームｌＯをほぼ１００％反射させ
、後述する波長４７５ｎｍの第２高調波ｌＯ゛はほぼ１
００％透過させるコーティングが施されている。レーザ
ービームｌＯは、半導体レーザー１１の端面１１ａとミ
ラー１５の端面１５ａとの間に閉じ込められて、レーザ
ー発振したものである。。このレーザービームｌＯは光
波長変換素子１４に入射して、波長が１／２つまり４７
５ｎｍの第２高調波１０゛ に波長変換される。
のレーザービームｌＯを１００％反射させるコーティン
グが施されている。一方ミラー１５の端面１５ａには、
上記波長のレーザービームｌＯをほぼ１００％反射させ
、後述する波長４７５ｎｍの第２高調波ｌＯ゛はほぼ１
００％透過させるコーティングが施されている。レーザ
ービームｌＯは、半導体レーザー１１の端面１１ａとミ
ラー１５の端面１５ａとの間に閉じ込められて、レーザ
ー発振したものである。。このレーザービームｌＯは光
波長変換素子１４に入射して、波長が１／２つまり４７
５ｎｍの第２高調波１０゛ に波長変換される。
以下、この光波長変換素子１４について詳しく説明する
。この光波長変換素子１４は、前述したＰＲＡのバルク
単結晶からなる。このＰＲＡのバルク結晶構造を第２図
に示す。このＰＲＡの結晶は斜方晶系をなし、点群はｍ
ｍ２である。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここでｄ３１は、第２図に示すように結晶軸ａ
、ｂ、ｃに対して定まる光学軸Ｘ％ｙ、ｚを考えたとき
、Ｘ方向に直線偏光した光（以下、Ｘ偏光という。Ｙｓ
Ｚについても同様。）を基本波として入射させて２偏
光の波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数であり
、同様にｄ３２はｙ偏光の基本波を入射させて２偏光の
波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数、ｄ３３は
２偏光の基本波を入射させて２偏光の波長変換波を取り
出す場合の非線形光学定数、ｄ２４はｙと２偏光の基本
波を入射させてｙ偏光の波長変換波を取り出す場合の非
線形光学定数、ｄ１５はＸと２偏光の基本波を入射させ
てＸ偏光の波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数
である。各非線形光学定数の大きさを下表に示す。
。この光波長変換素子１４は、前述したＰＲＡのバルク
単結晶からなる。このＰＲＡのバルク結晶構造を第２図
に示す。このＰＲＡの結晶は斜方晶系をなし、点群はｍ
ｍ２である。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここでｄ３１は、第２図に示すように結晶軸ａ
、ｂ、ｃに対して定まる光学軸Ｘ％ｙ、ｚを考えたとき
、Ｘ方向に直線偏光した光（以下、Ｘ偏光という。Ｙｓ
Ｚについても同様。）を基本波として入射させて２偏
光の波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数であり
、同様にｄ３２はｙ偏光の基本波を入射させて２偏光の
波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数、ｄ３３は
２偏光の基本波を入射させて２偏光の波長変換波を取り
出す場合の非線形光学定数、ｄ２４はｙと２偏光の基本
波を入射させてｙ偏光の波長変換波を取り出す場合の非
線形光学定数、ｄ１５はＸと２偏光の基本波を入射させ
てＸ偏光の波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数
である。各非線形光学定数の大きさを下表に示す。
なお下の表において■はＸ線結晶構造解析にょる値、■
はＭａｒｋｅｒ Ｆ ｒｌｎｇｅ法による実測値であ この値よりＬｉＮｂＯ３のａｉｌと性能指数を比較する
とＰＲＡのｄ３２は２６０倍となる。さらに、ＫＴＰの
ｄ−ｔｔ （実効非線形光学定数）と性能指数を比較
するとＰＲＡのｄ３２は約１００倍となる。
はＭａｒｋｅｒ Ｆ ｒｌｎｇｅ法による実測値であ この値よりＬｉＮｂＯ３のａｉｌと性能指数を比較する
とＰＲＡのｄ３２は２６０倍となる。さらに、ＫＴＰの
ｄ−ｔｔ （実効非線形光学定数）と性能指数を比較
するとＰＲＡのｄ３２は約１００倍となる。
上述のＰＲＡを用いる光波長変換素子１４は、通常のブ
リッジマン法により作成することができる。
リッジマン法により作成することができる。
まず、融液状態のＰＲＡを適当な型に流し、次いで急冷
させると、このＰＲＡが多結晶化する。その後このＰＲ
Ａを、その融点１０２℃より高い温度（例えば１０５℃
）に保たれた炉内から、該融点より低い温度に保たれた
炉外に徐々に引き出すことにより、溶融状態のＰＲＡを
炉外への引出し部分から単結晶化させる。それにより、
５０ｍｍ以上もの長い範囲にわたって単結晶状態となり
、結晶方位も一定に揃ったＰＲＡが形成され、光波長変
換索子１４を十分に長くすることができる。周知のよう
にこの種の光波長変換素子の波長変換効率は素子の長さ
の２乗に比例するので、光波長変換素子は長いほど実用
的価値が高くなる。
させると、このＰＲＡが多結晶化する。その後このＰＲ
Ａを、その融点１０２℃より高い温度（例えば１０５℃
）に保たれた炉内から、該融点より低い温度に保たれた
炉外に徐々に引き出すことにより、溶融状態のＰＲＡを
炉外への引出し部分から単結晶化させる。それにより、
５０ｍｍ以上もの長い範囲にわたって単結晶状態となり
、結晶方位も一定に揃ったＰＲＡが形成され、光波長変
換索子１４を十分に長くすることができる。周知のよう
にこの種の光波長変換素子の波長変換効率は素子の長さ
の２乗に比例するので、光波長変換素子は長いほど実用
的価値が高くなる。
以上述べたようにして形成したＰＲＡ単結晶を、光学軸
ｙと２軸（結晶軸ではｂ軸とａ軸）を含むｙ−ｚ面でカ
ットし、Ｘ軸（結晶軸ではＣ軸）方向に厚さ５ｍｍに切
り出して、バルク単結晶型の光波長変換素子１４を形成
した。
ｙと２軸（結晶軸ではｂ軸とａ軸）を含むｙ−ｚ面でカ
ットし、Ｘ軸（結晶軸ではＣ軸）方向に厚さ５ｍｍに切
り出して、バルク単結晶型の光波長変換素子１４を形成
した。
この光波長変換素子１４に対してレーザービームｌＯは
、第１図図示のように、゛直線偏光方向がｙ軸と平行と
なり、その入射方向と２軸とがφ−９０＠の角度をなし
、またその入射方向がｘ−ｙ面内でＸ軸からｙ軸側にθ
−約０＠傾く状態（つまりＸ軸と平行）にして入射され
る。なお各図において、光ビームの紙面と平行な偏光方
向をキ印で、紙面と垂直な偏光方向を■印で示しである
。また、上記位相整合角φおよびθを第３図に示す。
、第１図図示のように、゛直線偏光方向がｙ軸と平行と
なり、その入射方向と２軸とがφ−９０＠の角度をなし
、またその入射方向がｘ−ｙ面内でＸ軸からｙ軸側にθ
−約０＠傾く状態（つまりＸ軸と平行）にして入射され
る。なお各図において、光ビームの紙面と平行な偏光方
向をキ印で、紙面と垂直な偏光方向を■印で示しである
。また、上記位相整合角φおよびθを第３図に示す。
上述のようにしてレーザービームｌＯを光波長変換素子
１４に入射させることにより、基本波としてのこのレー
ザービームｌＯと第２高調波ｌＯ°との間で角度位相整
合が取られ、光波長変換素子１４からはこれらのレーザ
ービーム１０と第２高調波１０’ とが混合したビーム
が双方向に出射する。ミラー１５の端面１５ａには前述
した通りのコーティングが施されているので、このミラ
ー１５からは、波長４７５ｎｍの第２高調波ｌＯ°のみ
が取り出される。また第２高調波１Ｇ’ はレーザービ
ームｌＯに対して偏光方向が９０＠回転しており、光波
長変換素子１４から図中右方向に出射した第２高調波１
０’は、偏光ビームスプリッタ１３で反射して、ストッ
パ１Ｂに吸収される。なお光波長変換素子１４の両端面
には、レーザービームｌＯおよび第２高調波ＩＯ”に対
する無反射コーティングが施されている。
１４に入射させることにより、基本波としてのこのレー
ザービームｌＯと第２高調波ｌＯ°との間で角度位相整
合が取られ、光波長変換素子１４からはこれらのレーザ
ービーム１０と第２高調波１０’ とが混合したビーム
が双方向に出射する。ミラー１５の端面１５ａには前述
した通りのコーティングが施されているので、このミラ
ー１５からは、波長４７５ｎｍの第２高調波ｌＯ°のみ
が取り出される。また第２高調波１Ｇ’ はレーザービ
ームｌＯに対して偏光方向が９０＠回転しており、光波
長変換素子１４から図中右方向に出射した第２高調波１
０’は、偏光ビームスプリッタ１３で反射して、ストッ
パ１Ｂに吸収される。なお光波長変換素子１４の両端面
には、レーザービームｌＯおよび第２高調波ＩＯ”に対
する無反射コーティングが施されている。
上記の第２高調波ｌＯ°は、２偏光であることが確認さ
れた。したがって本実施例においては、前述したように
極めて大きいＰＲＡの非線形光学定数（１１２が利用さ
れている。それにより本実施例においては、出力１０〜
２０ｍＷクラスの半導体レーザー１１を用いた場合で、
１０％以上の波長変換効率を得ることが可能である。ま
た本発明では、上記の通り角度位相整合を取るようにし
ているので、位相整合を取るために複雑な温調機構等を
必要とすることもない。
れた。したがって本実施例においては、前述したように
極めて大きいＰＲＡの非線形光学定数（１１２が利用さ
れている。それにより本実施例においては、出力１０〜
２０ｍＷクラスの半導体レーザー１１を用いた場合で、
１０％以上の波長変換効率を得ることが可能である。ま
た本発明では、上記の通り角度位相整合を取るようにし
ているので、位相整合を取るために複雑な温調機構等を
必要とすることもない。
く第２実施例〉
次に第４図を参照して、本発明の第２実施例について説
明する。なおこの第４図において、前記第１図中の要素
と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明
は特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。
明する。なおこの第４図において、前記第１図中の要素
と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明
は特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。
この第２実施例においては、第１実施例におけるミラー
１５に代えて、反射型グレーティング２０が用いられて
いる。この反射型グレーティング２０は回転軸２１に保
持されて、レーザービーム１０の入射角を変える方向（
図中矢印入方向）に回転自在とされている。一方、光波
長変換素子１４も回転軸２２に保持されて、レーザービ
ーム１０の入射角を変える方向（図中矢印Ｂ方向）に回
転自在とされている。
１５に代えて、反射型グレーティング２０が用いられて
いる。この反射型グレーティング２０は回転軸２１に保
持されて、レーザービーム１０の入射角を変える方向（
図中矢印入方向）に回転自在とされている。一方、光波
長変換素子１４も回転軸２２に保持されて、レーザービ
ーム１０の入射角を変える方向（図中矢印Ｂ方向）に回
転自在とされている。
上記のように反射型グレーティング２０を回転させるこ
とにより、半導体レーザー１１の発振波長は、９５０〜
１１０００ｎの範囲で可変となっている。こうしてレー
ザービームｉ０の波長が変えられるとき、位相整合角φ
は第１実施例と同じ＜ ９０’であるが、位相整合角θ
はその波長に応じて変化する。そのため、光波長変換素
子１４を上記のようにして回転させ、適切な位相整合角
θを設定する。本実施例では、レーザービームｌＯの波
長が９５０〜１１０００ｎの範囲で変わるとき、θ−約
０〜約ｌＯ＠に設定すれば角度位相整合が取られる。
とにより、半導体レーザー１１の発振波長は、９５０〜
１１０００ｎの範囲で可変となっている。こうしてレー
ザービームｉ０の波長が変えられるとき、位相整合角φ
は第１実施例と同じ＜ ９０’であるが、位相整合角θ
はその波長に応じて変化する。そのため、光波長変換素
子１４を上記のようにして回転させ、適切な位相整合角
θを設定する。本実施例では、レーザービームｌＯの波
長が９５０〜１１０００ｎの範囲で変わるとき、θ−約
０〜約ｌＯ＠に設定すれば角度位相整合が取られる。
上述のようにして、本実施例の光波長変換装置において
は、波長が４７５〜５００ｎｍの範囲で可変の第２高調
波１０’ を得ることができる。この第２高調波１０’
は光波長変換素子１４から双方向に出射し、図中右方
向に出射した第２高調波１０’が偏光ビームスプリッタ
１３で反射して、図中上方向に取り出される。
は、波長が４７５〜５００ｎｍの範囲で可変の第２高調
波１０’ を得ることができる。この第２高調波１０’
は光波長変換素子１４から双方向に出射し、図中右方
向に出射した第２高調波１０’が偏光ビームスプリッタ
１３で反射して、図中上方向に取り出される。
く第３実施例〉
次に、第５図を参照して本発明の第３実施例について説
明する。この第３実施例においては、波長λｌ−９５０
ｎｍのレーザービーム１０を発する半導体レーザー１１
に加えて、レーザービーム３０を発する第２の半導体レ
ーザー３１が設けられている。
明する。この第３実施例においては、波長λｌ−９５０
ｎｍのレーザービーム１０を発する半導体レーザー１１
に加えて、レーザービーム３０を発する第２の半導体レ
ーザー３１が設けられている。
この半導体レーザー３１に対しては、ロッドレンズ１２
と同様のロッドレンズ３２．３６と、外部共振器として
の反射型グレーティング２ｏが設けられている。
と同様のロッドレンズ３２．３６と、外部共振器として
の反射型グレーティング２ｏが設けられている。
レーザービーム３０は、以下に述べる波長λ２のレーザ
ービーム３０をほぼ１００％反射させるコーティング１
５ａ’が施こされたミラー１５° と反射型グレーティ
ング２０との間に閉じ込められて、レーザー発振したも
のである。
ービーム３０をほぼ１００％反射させるコーティング１
５ａ’が施こされたミラー１５° と反射型グレーティ
ング２０との間に閉じ込められて、レーザー発振したも
のである。
この実施例においても、光波長変換素子１４は矢印Ｂ方
向に回転自在とされている。また半導体レーザー１１用
の外部共振器としては、第１実施例において用いられた
ものと同様のミラー１５が用いられてる。
向に回転自在とされている。また半導体レーザー１１用
の外部共振器としては、第１実施例において用いられた
ものと同様のミラー１５が用いられてる。
半導体レーザー３１の発振波長は、反射型グレーティン
グ２０を回転させることにより、９５０〜１１０００ｎ
の範囲で可変となっている。この波長λ２−９５０〜１
０００ｎ ｍのレーザービーム３ｏは、ハーフミラ−３
３により波長λｔ −９５０ｎｍのレーザービームｌＯ
と合波されて、光波長変換素子１４に入射せしめられる
。これらのレーザービーム１０および３ｏは、光波長変
換素子１４により、波長λ３ （１／λ３−１／λｌ＋
１／λ２）の和周波３５に変換される。
グ２０を回転させることにより、９５０〜１１０００ｎ
の範囲で可変となっている。この波長λ２−９５０〜１
０００ｎ ｍのレーザービーム３ｏは、ハーフミラ−３
３により波長λｔ −９５０ｎｍのレーザービームｌＯ
と合波されて、光波長変換素子１４に入射せしめられる
。これらのレーザービーム１０および３ｏは、光波長変
換素子１４により、波長λ３ （１／λ３−１／λｌ＋
１／λ２）の和周波３５に変換される。
本実施例において波長λ１とλ２は上記の通りであるか
ら、和周波３５の波長λ３は４７５〜４８７ｎｍの範囲
で可変となる。なおミラー１５の端面１５ａには、上記
波長λｌのレーザービーム１ｏおよび波長λ２のレーザ
ービーム３０はほぼ１００％反射させる一方、波長λ３
の和周波３５はほぼ１００％透過させるコーティングが
施されている。
ら、和周波３５の波長λ３は４７５〜４８７ｎｍの範囲
で可変となる。なおミラー１５の端面１５ａには、上記
波長λｌのレーザービーム１ｏおよび波長λ２のレーザ
ービーム３０はほぼ１００％反射させる一方、波長λ３
の和周波３５はほぼ１００％透過させるコーティングが
施されている。
本例においても位相整合角φは第１実施例と同じ＜ ９
０’であるが、位相整合角θはレーザービーム３０の波
長λ２に応じて変化する。そのために光波長変換素子１
４を回転させて、適切な位相整合角θを設定する。本実
施例では、レーザービーム３゜の波長λ２が上記のよう
に９５０〜１１０００ｎの範囲で変わるとき、θ−約０
〜約ＩＯ″に設定すれば角度位相整合が取られる。
０’であるが、位相整合角θはレーザービーム３０の波
長λ２に応じて変化する。そのために光波長変換素子１
４を回転させて、適切な位相整合角θを設定する。本実
施例では、レーザービーム３゜の波長λ２が上記のよう
に９５０〜１１０００ｎの範囲で変わるとき、θ−約０
〜約ＩＯ″に設定すれば角度位相整合が取られる。
以上説明した第３実施例および第２実施例においても、
第１実施例と同程度の波長変換効率を得ることができる
。
第１実施例と同程度の波長変換効率を得ることができる
。
なお上記第３実施例においては、レーザービームｌＯと
レーザービーム３０とをその和周波３５に変換させるよ
うにしているが、本発明の光波長変換装置は、２つの基
本波をその差周波に変換するように構成することも勿論
可能である。
レーザービーム３０とをその和周波３５に変換させるよ
うにしているが、本発明の光波長変換装置は、２つの基
本波をその差周波に変換するように構成することも勿論
可能である。
（発明の効果）
以上詳細に説明した通り本発明の光波長変換装置におい
ては、光波長変換素子として極めて大きい非線形光学定
数を有する有機非線形光学材料を用いているので、無機
非線形光学材料を用いる従来の光波長変換装置に比べれ
ば、著しく高い光波長変換効率を実現できる。
ては、光波長変換素子として極めて大きい非線形光学定
数を有する有機非線形光学材料を用いているので、無機
非線形光学材料を用いる従来の光波長変換装置に比べれ
ば、著しく高い光波長変換効率を実現できる。
また上記有機非線形光学材料は位相整合角が温度変化に
よって変化してしまうことがないので、本発明の光波長
変換装置は複雑な温調機構等を必要とせずに、容易に位
相整合が取れるものとなり。
よって変化してしまうことがないので、本発明の光波長
変換装置は複雑な温調機構等を必要とせずに、容易に位
相整合が取れるものとなり。
小型に形成可能となる。
さらに本発明の光波長変換装置は、固体レーザーロッド
を半導体レーザーでボンピングして基本波光源として用
いるようにした光波長変換装置に比べれば、大型の固体
レーザーロッドを必要としないので、この点からも小型
化が実現されるものとなる。
を半導体レーザーでボンピングして基本波光源として用
いるようにした光波長変換装置に比べれば、大型の固体
レーザーロッドを必要としないので、この点からも小型
化が実現されるものとなる。
第１図は、本発明の第１実施例装置を示す概略側面図、
第２図は、上記実施例装置に用いられたＰＲＡのバルク
結晶構造図、 第３図は、本発明に係わる位相整合角φおよびθを説明
する説明図、 第４図と第５図はそれぞれ、本発明の第２実施例、第３
実施例装置を示す概略側面図である。 ｔｏ、ｓｏ・・・レーザービーム １０’ ・・・第
２高調波１１、８１・・・半導体レーザー １１ａ、 ８１ａ・・・半導体レーザーの端面１２．３
２．３Ｂ・・・ロッドレンズ １４・・・光波長変換素
子１５．１５’ ・・・ミラー １５ａＳ１５ａ’ −＝ミラーの端面 ２０・・・反射型グレーティング ２１．２２・・・回
転軸３３・・・ハーフミラ−３５・・・和周波第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
結晶構造図、 第３図は、本発明に係わる位相整合角φおよびθを説明
する説明図、 第４図と第５図はそれぞれ、本発明の第２実施例、第３
実施例装置を示す概略側面図である。 ｔｏ、ｓｏ・・・レーザービーム １０’ ・・・第
２高調波１１、８１・・・半導体レーザー １１ａ、 ８１ａ・・・半導体レーザーの端面１２．３
２．３Ｂ・・・ロッドレンズ １４・・・光波長変換素
子１５．１５’ ・・・ミラー １５ａＳ１５ａ’ −＝ミラーの端面 ２０・・・反射型グレーティング ２１．２２・・・回
転軸３３・・・ハーフミラ−３５・・・和周波第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (3)
- （１）外部共振器を備えた半導体レーザーと、その共振
器の内部に配された有機非線形光学材料のバルク単結晶
からなる光波長変換素子とを有し、 このバルク単結晶が、そこに入射した半導体レーザー光
と波長変換波との間で角度位相整合が取れる向きに配置
されていることを特徴とする光波長変換装置。 - （２）前記外部共振器として、前記レーザー光の入射角
を変える方向に回転自在に保持された反射型グレーティ
ングが用いられるとともに、 前記有機非線形光学材料のバルク単結晶が、前記レーザ
ー光の入射角を変える方向に回転自在に保持され、 このバルク単結晶により、前記レーザー光をその第２高
調波に変換するように構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。 - （３）前記外部共振器を備えた半導体レーザーが２つ設
けられ、 これらの半導体レーザーのうちの少なくとも一方の外部
共振器として、前記レーザー光の入射角を変える方向に
回転自在に保持された反射型グレーティングが用いられ
るとともに、 前記有機非線形光学材料のバルク単結晶が、前記レーザ
ー光の入射角を変える方向に回転自在に保持され、 このバルク単結晶により、前記レーザー光をその和周波
あるいは差周波に変換するように構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 (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267665A JP2741081B2 (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光波長変換装置 |
| US07/596,446 US5130844A (en) | 1989-10-13 | 1990-10-12 | Optical wavelength converter system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1267665A JP2741081B2 (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光波長変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03127034A true JPH03127034A (ja) | 1991-05-30 |
| JP2741081B2 JP2741081B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=17447835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1267665A Expired - Fee Related JP2741081B2 (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | 光波長変換装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5130844A (ja) |
| JP (1) | JP2741081B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04107536A (ja) * | 1990-08-29 | 1992-04-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | 第２高調波発生装置 |
| JP2006227433A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テラヘルツ波発生装置 |
| JP2008538163A (ja) * | 2005-03-30 | 2008-10-09 | ノバラックス，インコーポレイティド | 周波数安定化した垂直拡大キャビティ面発光レーザ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0792578B2 (ja) * | 1991-01-09 | 1995-10-09 | 日本電気株式会社 | 波長変換素子の作製方法および波長変換素子 |
| JP2828221B2 (ja) * | 1991-06-04 | 1998-11-25 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | レーザー光波長変換装置 |
| US5233621A (en) * | 1991-06-27 | 1993-08-03 | Intellectual Property Development Associates Of Connecticut, Inc. | Second harmonic generation and self frequency doubling laser materials comprised of bulk germanosilicate and aluminosilicate glasses |
| US5493628A (en) * | 1991-10-17 | 1996-02-20 | Lawandy; Nabil M. | High density optically encoded information storage using second harmonic generation in silicate glasses |
| JPH095048A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Sony Corp | 表面形状測定装置 |
| JP2004070338A (ja) * | 2002-07-23 | 2004-03-04 | Canon Inc | 光波長変換装置、及び光波長変換方法 |
| US7403549B2 (en) * | 2003-10-01 | 2008-07-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wavelength conversion laser and image display |
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| JPS6435423A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light wavelength conversion module |
| JPH01222234A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-09-05 | Amoco Corp | 光混合によるコヒーレント光放射の生成方法及び装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3887719T2 (de) * | 1987-09-14 | 1994-05-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | Verfahren zur Umwandlung der optischen Wellenlänge und optischer Wellenlängen-Konverter-Modul. |
| JPH0274360A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Hitachi Ltd | 情報機器用光学系 |
-
1989
- 1989-10-13 JP JP1267665A patent/JP2741081B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-10-12 US US07/596,446 patent/US5130844A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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| JPH01222234A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-09-05 | Amoco Corp | 光混合によるコヒーレント光放射の生成方法及び装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH04107536A (ja) * | 1990-08-29 | 1992-04-09 | Oki Electric Ind Co Ltd | 第２高調波発生装置 |
| JP2685969B2 (ja) * | 1990-08-29 | 1997-12-08 | 沖電気工業株式会社 | 第２高調波発生装置 |
| JP2006227433A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | テラヘルツ波発生装置 |
| JP4744895B2 (ja) * | 2005-02-18 | 2011-08-10 | パナソニック株式会社 | テラヘルツ波発生装置 |
| JP2008538163A (ja) * | 2005-03-30 | 2008-10-09 | ノバラックス，インコーポレイティド | 周波数安定化した垂直拡大キャビティ面発光レーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5130844A (en) | 1992-07-14 |
| JP2741081B2 (ja) | 1998-04-15 |
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