JPH0388379A - レーザ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 なるレーザ光）＃ｔｒをＫＴＰ等の非輪形光学結晶によ
って高調波レーザ光に波長変換して出射するレーザ装置
に関する。

［従来の技術］ 一般に、非線形光学結晶を用いて、基本波レーザ光から
高調波レーザ光に波長変換するとき、その変換効率は、
非線形光学結晶に入射する基本波レーザ光の光強度に依
存することが広く知られている。この事実に基づいて、
非線形光学結晶に基本波レーザ光を入射させる際、集束
させることにより、基本波レーザ光の光強度を向上させ
、その結果、高い変換効率で高調波レーザ光を得ようと
したレーザ装置が提案されている（例えば、特開昭６２
−１８９７８３号公報参照）。

第４図は、上記提案に係るレーザ装置の構成図である。

図において、符号１は固体レーザ媒体、符号２は非線形
光学結晶、符号３は出力鏡、符号４．５は凸レンズ、符
号６はレーザ・ダイオードからなる励起光源である。

前記固体レー１ｆＩ体１は、光軸方向に対向端面１ａ１
１ｂを備えている。前記端面１ａには、出力ｌＩ３と協
動して、この固体レーザ媒体１から出射する基本波レー
ザ光に対して共振器を構成する反射膜が配設されている
。この共振器、即ち出力！１１３と前記反射膜との間で
形成される基本波レーザ光の共振光路中には非線形光学
結晶２が配置されている。前記レーザ光の共振光は、固
体レーザ媒体１の端面１ｂが球面レンズ状に形成されて
いることから、非線形光学結晶２内において集束光とな
る。尚、固体レーザ媒体１の端面１ａに配設された反射
膜は、基本波レーザ光を反射する光学的特性の他に、レ
ーザ◆ダイオード６から出射した励起用レーザ光を透過
し、かつ、非線形光学結晶２から出射する高調波レーザ
光を反射する光学的特性を併わせ持っている。

又、出力１１３は、前述した通り、基本波レーザ光に対
しては共振器となるが、非線形光学結晶２において基本
波レーザ光から一部波長変換された高調波レーザ光に対
しては透過させる光学的特性を有している。

従って、レーザ・ダイオード６から出射した励起用レー
ザ光を凸レンズ４．５で集束させた後、固体レーザ媒体
１に入射させて固体レーザ媒体１を励起することにより
、出力ｌＩ３と前記反射膜との間で、固体レーザ媒体１
から出射した基本波レーザ光の共振光路が形成される。

これにより、この共振光路中に配置されている非線形光
学結晶に集束された基本波レーザ光が入射するので、非
線形光学結晶２において、基本波レーザ光から波長変換
された高調波レーザ光が発生し、出力！１１３から高調
波レーザ光を取り出すことができる。

尚、レーザ・ダイオード６から出射した励起用レーザ光
は、凸レンズ４．５によって、固体レーザ媒体１の光軸
上に集束することから、固体レーザ媒体１から出射する
基本波レーザ光はＴＥＭ。

Ｏモード（ガウシャン分布〉となる。このため、この基
本波レーザ光を集束した場合、高い集束度が得られるの
で、基本波レーザ光は非線形光学結晶において、高い光
強度を示すに至り、集束しない場合に比べて比較的高い
波長変換効率で基本波レーザ光から高調波レーザ光に変
換することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のレーザ装置においては、非線形光
学結晶に入射させる基本波レーザ光のビーム径方向の光
強度分布がガウシャン分布となっているため、光強度は
ビーム径の中心から周辺に向かうに従って、漸次、低下
してしまう。このような光強度分布を有する基本波レー
ザ光を非線形光学結晶に入射させた場合、前述した光強
度の変化に伴ない波長変換効率もビーム径の中心から周
辺に向かうに従って低下することになる。つまり、ガウ
シャン分布の基本波レーザ光を非線形光学結晶に入射さ
せる限り、ビーム径方向において、均有する基本波レー
ザ光を集束させて非線形光学結晶に入射させると、ビー
ム中心近傍においては光強度を向上させることができる
ものの、上述したビーム径方向における波長変換効率の
不均一性は顕著になる。又、非線形光学結晶は、その結
晶の種類により、各々、固有の破壊閾値を有しているの
で、際限なく基本波レーザ光の光強度を増加させること
はできない。従って、従来のレーザ装置のように基本波
レーザ光の光強度の増加のみによって波長変換効率の向
、Ｅを計ることは限界をきたすという問題点もあった。

た 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされ番ものであり、
ビーム断面における光強度が規制されると共に、光強度
が増幅された基本波レーず光を非線形光学結晶に入射さ
せることにより、高い波長変換効率が得られるレーザ装
置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明のレーザ装置は、規制手段よってビーム断面の光
強度がＩＩＩされた光強度分布を有する基本波レーザ光
を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射する
基本波レーザ光の光強度を増幅する増幅手段と、 前記増幅手段から送出される基本波レーザ光を入射して
、高調波レーザ光に波長変換して出射する非線形光学結
晶と、 前記レーザ光源から出射する基本波レーザ光の、前記規
制手段によって光強度が規制された光強度分布を、前記
非線形光学結晶内を進行する基本波レーザ光の光強度分
布に相似的に転送させる転送手段とを備えたことを特徴
とする。

又、本発明の他のレーザ装ｄは、規制手段によってビー
ム断面の光強度が規制された光強度分布を有する基本波
レーザ光を出射するレーザ光源と、基本波レーザ光を入
射して、高調波レーザ光に波長変換して出射する非線形
光学結晶とを備え、前側及び後側の一対の結像点を有し
、前側結像点の基本波レーザ光のビーム断面における光
強度分布を後側結像点に転送するイメージ・リレーを前
記レーザ光源の前記規制手段と前記非線形光学結晶との
間に複数個直列に介設し、前記複数個のイメージ・リレ
ーは、前記規制手段に含まれる前側結像点を有するイメ
ージ・リレーと匈記非線形光学結晶に含まれる後側結像
点を有するイメージ・リレーとを少なくとも含み、かつ
、隣接するイメージ・リレー同士は、互いの前側及び後
側結像点を近傍に配置して成り、 前記隣接するイメージ・リレー間の少なくとも一つに、
各々近傍に配置された前側及び後側結像点を含む増幅器
を配設したことを特徴とする。

［作用］ 本発明のレーザ装置は、Ｍ４ｔＩ１１手段によってビー
ム断面の光強度が規制された光強度分布を有する基本波
レーザ光を出射するレーザ光ａｌｌ−１！−を備えてい
ることから、規制手段において基本波レーザ光のビーム
断面の光強度を抑制できる。更に、前記規制手段によっ
て得られた光強度分布を非線形光学結晶に相似的に転送
する手段参を備えていることから、前記規制手段により
得られた前記光強度分布は、基本レーザ光の進行に伴な
って変化するものの、少なくとも非線形光学結晶内部に
おいては前記光強度分布と相似性を有する光強度分布を
形成することができる。従って、非線形光学結晶に入射
し′た基本波レーザ光においても、ビーム断面における
光強度差を抑制することができ、その結果、波長変換効
率差を抑制することができる。

更に１１本発明のレーザ装置は、レーザ光源から送出さ
れる基本波レーザ光の光強度を増幅して非線形光学結晶
に送出する増幅手段を備えていることから、レーザ光源
の規ｉｌ１手段によって得られた基本波レーザ光の光強
度分布を維持し、かつ、そのピーク強度を増幅して非線
形光学結晶に入射させることができる。

［実施例］ 以下、第１図乃至第３図を参照して本発明のレーザ装置
に係る一実施例を説明する。

第１図は、本発明のレーザ装置に係る実施例の構成図、
第２図はイメージ・リレーの構成図、第３図（ａ）〜（
ｂ）は基本波レーザ光が進行する際の、光強度分布の変
化を示す図である。なお、第１図においてイメージ・リ
レー２ｏの後方の光軸■は、増幅器２７の前方の光軸■
に結合されている。

このレーザ装置は、レーザ光源１ｏから出射した基本波
レーザ光を、第１非線形光学結晶１１において先ず第２
高調波レーザ光に波長変換し、更に、前記第１非線形光
学結晶１１で得られた第２′ＢＭ波レーザ光を第２非線
形光学結晶１２において第４高調波レーザ光に波長変換
するものである。そして、前記レーザ光源１０で得られ
た基本波レーザ光のビーム断面の光強度分布を前記第１
非線形光学結晶１１及び第２非線形光学結晶１２に相似
的に転送する転送手段１３と、前記基本波レーザ光の光
強度を増幅する増幅手段１４とを、前記レーザ光１１１
Ｇと前記第２非線形光学結晶１２との間に介設している
。

前記レーザ光源１０は、基本波レーザ光Ｌ１をＱスイッ
チ発振させるレーザ発振１ｌｌｓと、このレーザ発振器
１５から発振した基本波レーザ光し１のビーム径を拡大
するビーム・エキスパンダー１６と、このビーム・エキ
スパンダー１６から送出される基本波レーザ光し２のビ
ーム断面の光強度をＭｔＡするＪＪＩＩＩＪ手段たるア
パーチュア１７とから構成されている。

前記レーザ発振！１１５は、Ｎｄ：ＹＡＧからなるレー
ザ媒体（図示せず）を励起すると共に、ポッケルス・セ
ル（図示せず）を駆動させることにより、波長１．０６
４ｍの基本波レーず光し盲をＱスイッチ発振させること
ができる。この基本波レーザ光Ｌ１は、ＴＥＭ００の横
モードを有し、かつ、出射時（第１図×点〉におけるビ
ーム断面の光強度分布は第３図（ａ）に示す通り、ガウ
シャン分布＜　ｔ　ｔｒ）−１０６−２’ｆｙ）”　　
但し、Ｉｏはピーク強度、ωはビーム半径である。）と
なっている。

又、ピーク強度１ｏは２Ｍｗ／ｇＪである。

ビーム・エキスパンダー１６は、共焦点１６Ｃを共有す
る一対の凸レンズ１６ａ及び１６ｂとにより構成されて
いる。このビーム◆エキスパンダー１６に入射した基本
波レーザ光Ｌ１は、そのビーム径ωを１ａｍから１０厘
に拡大された基本波レーザ光Ｌ２に変換されてこのビー
ム・エキスパンダー１６から出射する。出射時（第１図
Ｙ点）における基本波レーザ光し２の光強度分布は第３
図（ｂ）に示す通り、基本波レーザし１に比べて、ピー
ク強度が１１００Ｋ／ｍに低下するものの、ピー・ムの
中心から周辺に至る光強度の変化が緩和された光強度分
布となる。

アパーチュア１７は、中央部に１６ＪｗＩ（高さ）０８
ｍ（幅）の矩形状の開口部１７ａを穿設した円盤状体か
らなる。前記ビーム・エキスパンダー１６から送出され
た基本波レーザ光Ｌ２は、このアパーチュア１７の入射
面１７ｂに入射し、この入射した基本波レーザ光し２の
中で、アパーチュア１１ｈ１らは、その開口部１７ａを
通過した基本波レーザ光Ｌ３のみが選択的に出射される
。このとき、基本波レーザ光Ｌ３のビーム断面は、開口
部１７ａの外形に相当する１６ｍｇ＋（高さ）Ｘ８ａｍ
（幅）の矩形に成形される。又、アパーチュア１７の入
射面１７ｂにおける基本波レーザ光Ｌ３の光強度分布（
１）は、第３図（Ｃ）に示す通りビーム幅８層の範囲に
おいて、最大光強＊１１００Ｋ／ａＪから最小光強度９
７　ＫＷ／ａｊの間に光強度が規制された略矩形状の光
強度分布となる。尚、この規制に際しては、光強度分布
をスーパーガウシャン分布 １（ｒ）−１゜ｅ−（ｆｒ、）”　　、おい、。が−と
な。分布、即ち、ＩＩ！想的な矩形状にすることが好ま
しい。

このようにして、レーザ光源１０から、アパーチュア１
７においてビーム断面の光強度が一定範囲内にＷｉ制さ
れた光強度分布（Ｉ）を有する基本波レーザ光Ｌ３を出
射することができる。

次に、レーザ光源１０から出射した基本波レーザ光Ｌ３
の、７パーチユア１１の入射面１７ｂにおける光強度分
布（Ｉ）を、第１非線形光学結晶１１及び第２非線形光
学結晶１２に相似的に転送する転送手段１３について説
明する。

この転送手段１３は、レーザ光ｌ１１０と第２非線形光
学結晶１２との間に介設されると共に、基本波レーザ光
し３の進行方向に沿って直列に配列されたイメージ◆リ
レー１８．１９．２Ｇ、２１．及び２２から成る。

ここで、先ず、第２図を参照して一対の凸レンズにより
構成される一般的なイメージ・リレーについて説明する
。第２図に示すイメージ・リレー３Ｇは、焦点距離ｆ１
の第１凸レンズ３０ａと焦点距離ｆ２の第２凸レンズ３
０ｂとを光軸上に対向配置することにより構成される。

このイメージ・リレ−３０の光線マトリックスｔは次の
第（１）式で表わすことができる。

尚、上記第（１）式において、ａは第１凸レンズ３０ａ
の主面からイメージ・リレー３０の前側結像点へまでの
距離、ｂは第２凸レンズ３０ｂの主面からイメージ・リ
レー３０の後側結像点Ｂまでの距離、ｄは第１凸レンズ
３０ａ及び第２凸レンズ３０ｂの両生面間の距離である
。

第１凸レンズ３０ａと第２凸レンズ３０ｂとを、上ら出
射させると、前倒結像点Ａにおけるレーザ光Ｌ３゜のビ
ーム断面の光強度分布は後側結像点Ｂに相似的に転送す
ることができる。

本実施例におけるイメージ・リレー１８〜２２も、第２
図に示したイメージ・リレー３０のように、各々第１凸
レンズ１８ａ〜２２ａと、第２凸レンズ１８ｂ〜２２ｂ
とから構成されている。但し、本実施例においては、上
述した前側結像点から後側結像点への光強度分布の相似
的転送のみならず、ビームの平行度も維持されるように
、特に、第１凸レンズ１８ａ　〜２２ａと、第２凸レン
ス１８ｂ〜２２ｂとは互いに共焦点１８ｃ〜２２ｃを共
有するように光学的に結合されている。このことは、上
記（１）式においてｄ−ｆｌ　＋ｆ２となるので、結局
、本実施例のイメージ・リレー１８〜２２は次の第（２
）式を満足することになる。

ｂ−Ｍ（ｆ１＋ｆ２　）−ａＭ’　　　（２）（但し、
Ｍ−ｆ２／ｆ＋） 従って、上記第（２）式を満足するように、イメージ・
リレー１８〜２２の第１凸レンズ１８ａ〜２２ａの焦点
距離ｆ１、第２凸レンズ１８ｂ〜２２ｂの焦点距離ｆ２
、第１凸レンズ１８ａ〜２２ａから前側結像点ＡＩ８〜
＾２２までの各々の距離ａ及び第２凸レンズ１８ｂ〜２
２ｂから後側結像点８１８〜Ｂ２２までの各々の距離す
を第１表に示す通り選定した。

以下余白 第１表 尚、第１表に示す通り、イメージ・リレー２１とイメー
ジ・リレー２２とはｆ　２　／　ｆ　１が各々１／２．
１／３となっている。

この比率の設定によりイメージ・リレー２１及び２２か
ら出射する基本波レーザ光Ｌ７．Ｌ１０はその断面積が
各々１／２．１／３に縮小するのでパワー密度が向上す
る。

前述した通り、本実施例の個々のイメージ・リレー１８
〜２２は、前側結像点から後側結像点に、ビームの平行
度を維持して光強度分布を相似的に転送することができ
る。従って、レーザ光１ｉ１０と第２非線形光学結晶１
２との間に、イメージ・リレー１８〜２２を直列に配置
するとき、以下のイメージ・リレー群を構成することに
より、レーザ光源１０の７パーチユア１７の入射面１７
ｂで形成された光強度分布を第１非線形光学結晶１１に
おける光軸中点Ｇ及び第２非線形光学結晶１２における
光軸中点Ｈに相似的に転送することができる。即ち、前
記イメージ・リレー群とは、前側結像点Ａ１８をアパー
チュア１１の入射面１７ｂに一致させたイメージ・リレ
−１８と、後側結像点Ｂ２２を第２非線形光学結晶２２
の光軸中点口に一致させたイメージ・リレー２２とによ
り、イメージ・リレー１９〜２１を挟むと共に、隣接す
るイメージ・リレー同士は、互いの前側及び後側結像点
を一致させた構成を有する。このため、隣接したイメー
ジ・リレーは相互に共結像点を共有することになる。つ
まり、イメージ・リレー１９は、その前側結像点Ａ１９
とイメージ・リレー１８の後側結像点８１８とを一致さ
せた共結像点りをイメージ・リレー１８と共有すると共
に、その後側結像点Ｂ１９とイメージ・リレー２０の前
側結像点Ａ２０とを一致させた共結像点Ｅをイメージ・
リレー２０と共有している。

更に、イメージ・リレー２１は、その前側結像点Ａ２１
をイメージ・リレー２０の後側結像点８２Ｇと一致させ
た共結像点Ｆをイメージ・リレー２０と共有すると共に
、その後側結像点８２１をイメージ・・リレー２２の前
側結像点Ａ２２に一致させた共結像点Ｇをイメージ・リ
レー２２と共有している。

次に、前述したイメージ・リレー群の共結像点り、Ｅ及
びＦ上に配置されると共に、増幅手段１４を構成する増
幅＠　２５，２６及び２１について説明する。

増幅器２５．２６及び２１は、その光軸中点を各々前記
共結像点り、Ｅ及び「に一致させて光軸上に配置されて
いる。又前記各々の増幅器２５，２６．及び２７は、共
にＮｄ　：　ＹＡＧを素材とし、その形状を、光軸に対
して傾斜すると共に、互いに平行かつ対向した入射面及
び出射面と、前記入射面から入射した基本波レーザ光を
交互に反射させることにより、前記出射面に至るまで進
行させる対向反射、面とを備えた、所謂、スラブ形状と
している。そして、前記各々の増幅器２５．２６及び２
７は、前記入射面を、共に高さ２０履ｘ幅１０ａｍ＋の
矩形状にすると共に、反射面の長さを１２０ｍｍ＋とじ
た外形を有していることから、基本波レーザ光は各増幅
器を通過する毎に光強度を約１０倍増幅されることにな
る。

次に、前記イメージ・リレー群の共結像点Ｇと、イメー
ジ・リレー２２の後側結像点８２２とに、各々その光軸
中点を一致させて光軸上に配置された第１非線形光学結
晶１１及び第２非線形光学結晶１２について説明する。

第１非線形光学結晶１１はＫＴＰ　（ＫＴ　ｉ　０ＰＯ
ａ　）からなり、入射面から入射した基本波レーザ光（
波長：　１．０６４ｍ）を光軸に沿って、この結晶内部
を進行させた後、出射面から出射させることにより、結
晶内部において基本波レーザ光から波長変換された第２
高調波レーザ光（波長＝０．５３２ｍ）を前記基本波レ
ーザ光と共に出射面から出射させることができる。又、
この第１非線形光学結晶１１は、入射面及び出射面を共
に高さ１０ａｗＸ幅１０ｊ＊の正方形とし、光軸方向の
長さも１０ａｗＩとした立方体から成り、その破壊閾値
は４００Ｍｗ／ａＩである。

第２非線形光学結晶１２は、（β−ＢａＢ２０４〉から
なり、前記第１非線形光学結晶１１において得られた第
２高調波レーザ光（波長＝０．５３２−）を入射面から
入射して、光軸に沿って結晶内部を進行させた後、出射
面から出射させることとにより、結晶内部において第２
高調波レーザ光から波長変換された第４高調波レーザ光
（波長＝０．２６６廟）を前記第２高調波レーザ光と共
に出射面から出射させることができる。又、この第２非
線形光学結晶１２は、入射面及び出射面を共に高さ１０
ａ＋Ｘ幅１０ａｍの正方形とし光軸方向の良さも１０ａ
ｗとした立方体からなり、その破壊閾値は１３．５Ｇｗ
／ｄである。

以下、レーザ光源１０から出射した基本波レーザ光Ｌ３
が上述した構成からなる増幅手段１４及び転送手段１３
によって、第１非線形光学結晶１１に導光されて第２高
調波レーザ光を得る過程、並びに第１非線形光学結晶１
１において得られた第２高調波レーザ光が第２非線形光
学結晶１２に導光されて第４高調波レーザ光を得る過程
につい説明する。

レーザ光源１０から出射した基本波レーザ光Ｌ３（ビー
ム断面：高ざ１９Ｍ×幅８履の矩形状〉は第３図（Ｃ）
に示すピーク強度１００ＫＷ／ｃｄの光強度分布（Ｉ）
を、アパーチュア１７の入射面１７ｂにおいて有してい
る。このレーザ光ａｍ１０から出射した基本波レーザ光
Ｌ３は、イメージ・リレー１８によって導光されて増幅
器２５の入射面（高さ２０履Ｘ幅１０層の矩形状）に入
射する。

この入射した基本波レーザＬ３は、増幅器の対向反射面
を交互に反射して進行し、これにより、ピーク強度がＩ
Ｍｗ／ａＪに増幅され、かつ、光軸中点りにおいて第３
図（Ｃ）に示す光強度分布（Ｉｆ）を有する基本波レー
ザＬ４となって出射面から出射する。この増幅！Ｉ２５
から出射した基本波レーザ光Ｌ４は、イメージ・リレー
１９により増幅器２６に導光され、この増幅器２６にお
いて、ピーク強度が１０Ｍｗ／ａｊに増幅され、かつ、
光軸中点において第３ＷＪ（Ｃ）に示す光強度分布（Ｉ
ＩＩ）を有する基本波レーザ光Ｌ５となって増幅器２６
から出射する。更に、この基本波レーザ光Ｌ５はイメー
ジ・リレー２０によって増幅器２７に導光され、この増
幅器２７において、ピーク強度が１００Ｍｗ／ｃＩｊに
増幅され、かつ、光軸中点Ｆにおいて第３図（Ｃ）に示
す光強度分布（■）を有する基本波レーザ光Ｌ６となっ
て増幅器２７から出射する。

このように、増幅器２５．２６．及び２７で順次増幅さ
れた基本波レーザ光Ｌ６は、イメージ・リレー２１に入
射する。基本波レーザ光Ｌ６は、イメージ・リレー２１
において、そのビーム断面が第１非線形光学結晶１１の
入射面に収まるように高さ８ｊｗ×幅４ａｗ＋の矩形状
に縮小され、かつ、ピーク強度４００Ｍｗ／１：ｌｌに
増幅された基本波レーザ光Ｌ７となって、イメージ・リ
レー２１から出射する。このイメージ・リレー２１から
出射した基本波レーザ光Ｌ７は第１非線形光学結晶１１
の入射面に入射し、結晶内部を進行する。この進行の際
、基本波レーザ光Ｌ７の一部が第２高調波レーザ光（波
長：　０．５３２ａ）Ｌａに波長変換されることから、
出射面からは第２高調波レーザ光Ｌ８と残余の基本波レ
ーザ光Ｌ９が出射される。

この第１非線形光学結晶１１から出射した１２高調波レ
ーザ光Ｌ８と基本波レーザ光Ｌ９とは、イメージ・リレ
ー２２に入射し、このイメージ・リレー２２において、
共に、ビーム断面形状が高さ２．６７履×幅１．３３ａ
ｍの矩形状に縮小され、かつ、ピーク強度が１．３５Ｇ
ｗ／ｄに増幅された第２高調波レーザ光Ｌ１０と基本波
レーザ光Ｌ　ｎとなって、イメージ◆リレー２２から出
射する。

このイメージ・リレー２２から出射した第２高調波レー
ザ光Ｌ１ｏ及び基本波レーザ光Ｌ　ｎは第２非線形光学
結晶の入射面に入射し、結晶内部を進行する。この進行
の際、第２高調波レーザ光Ｌ１゜の一部（このレーザ光
が第４高調波レーザ光しｅに対する基本波レーザ光とな
る）が第４高調波レーザ光Ｌ１２（波長：０．２６６ｍ
）に波長変換されることから、出射面から第４高調波レ
ーザ光Ｌｔ１残余の第２高調波レーザ光Ｌｎ、及び基本
波２レーザ光Ｌ　ｎが出射する。このようにして第１非
線形光学結晶１１及び第２非線形光学結晶１２の各々で
第２高調波レーザ光Ｌ８及び第４１１４波レーザ光Ｌ１
２を得ることができる。第１非線形光学結晶１１の内部
を進行する基本波レーザ光Ｌ７は、この結晶の光軸中点
Ｇにおいて第３図（Ｃ）に示す光強度分布（Ｖ）を有し
て−おり、又、第２非線形光学結晶１２の内部を進行す
る第２高調波レーザ光Ｌ１ｏは、この結晶の光軸中点Ｈ
において第３図（Ｃ）に示す光強度分布（Ｖｌ）を有し
ている。

このように、第３図（Ｃ）から明らかな通り、アパーグ
・ニア１７で形成された光強度分布（Ｉ）は、転送手段
１３によって、増幅器２５の光軸中点Ｄ（光強度分布（
Ｉ））、増幅器２６の光軸中点Ｅ（光強度分布（ＩＩＩ
））、増幅−１１２７の光軸中点Ｆ（光強度分布（ＩＶ
））、第１非線形光学結晶１１の光軸中点Ｇ（光強度分
布（Ｖ））　、及び第２非線形光学結晶１２の光軸中点
Ｈ（光強度分布（Ｖｌ））に、順次、相似的に転送され
ている。従って、第１非線形光学結晶１１に入射する基
本波レーザ光Ｌ７及び第２非線形光学結晶１２に入射す
る第２高調波レーザ光Ｌｍは、ビーム断面方向の光強も 効率が得られる。しか守、その規ｉｌｌされた光強度分
布は増幅手段によって光強度が増幅、されていることか
ら、極めて高い波長変換効率が得られる。

更に、本実施例の転送手段１３を構成するイメージ・リ
レー１８〜２２は、全て、第１凸レンズと第２凸レンズ
を共焦点に構成していることから、第１非線形光学結晶
１１を通過する基本波レーザ光Ｌ７と第２非線形光学結
晶１２を通過する第２高調波レーザ光Ｌ１０とは、共に
ビームの平行度を維持したまま通過するので、前記各々
の結晶１１゜１２の各々の入射面から出射面に至る間、
安定して波長変換を行なうことができる。

本実施例において、第１非綿形光学結晶１１から得られ
た第２高調波レーザ光Ｌ８及び第２非線形光学結晶１２
から得られた第４高調波レーザ光Ｌｔ２の各々をパワー
・メータで測定したところ、第１非線形光学結晶１２に
おける波長変換効率は、約４０％、第２非線形光学結晶
１２における波長変換効率は、約２０％であることが確
認できた。

これらの波長変換効率は、共に従来例のレーザ装置に比
較して、約３０％向上したことになる。

尚、本実施例においては、転送手段を構成するイメージ
・リレーをとして一対の凸レンズから成るケプラー・タ
イプを採用したが、凸レンズ及び凹レンズから成るガリ
レオ・タイプのイメージ・リレーを使用してもよい。

又、隣接する相互のイメージ・リレーは必ずしも共結像
点を共有させる必要はなく、イメージ・リレー圏の前側
及び後側結像点が互いに近傍に配置されていれば、実用
上支障はない。同様にイメージ・リレー１８の前側結像
点Ａ１８とアパーチュア１７の入射面１１ｂ、イメージ
・リレー２１の後側結像点Ｂ２１と第１非線形光学結晶
１１の光軸結晶１２の光軸中点Ｇ１並びにイメージ・リ
レー２２の後側結像点８２２と第２非線形光学結晶１２
の光軸中点Ｈとは、各々、一致させずとも近傍に配置し
ていれば、実用上支障はない。

更に、増幅器２５，２６．及び２７を共結像点り、Ｅ及
びＦ上に各々配置したが、増幅器は、非線形光学結晶の
破壊ｌＩ罐を考慮して適宜、配置すればよく、例えば、
増幅器を２５及び２６のみとしｔ共結惺点Ｆ上には他の
光学素子を配置してもよい。

［発明の効果］ 本発明のレーザ装置は１Ｒｉｉ１１手段によってビーム
断面の光強度が規制された光強度分布を有する基本波レ
ーザ光を出射するレーザ光源と、前記規制手段によって
得られた光強度分布を非線形光学結晶に相似的に転送す
る転送手段とを備えている。

これにより、先ず、規制手段においてビーム断面の光強
度差が抑ＩＩＪされた光強度分布を形成することができ
る。そして、この＃１制手段により形成された光強度分
布は、前記＃ｌｌ１１手段から出射した後、基本波レー
ザ光の進行に伴なって変化するものの、少なくとも非線
形光学結晶においては前記光強度分布と相似性を有する
光強度分布を形成することができる。従って、非線形光
学結晶に入射した基本波レーザ光の、ビーム断面におけ
る波長変換効率差を抑制することができる。

更に、本発明のレーザ装置は非線形光学結晶に入射する
基本波レーザ光の光強度を増幅する増幅手段を備えてい
ることから、前述したビーム断面における光強度差の抑
制に加えて非線形光学結晶に入射する光強度分布のピー
ク強度を向上させることができる。従うて、本発明のレ
ーザｌ１ｌＦによれば、非線形光学結晶から、極めて高
い波長変換効率で基本波レーザ光から波長変換された高
調波レーザ光を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は、イ
メージ・リレーの構成図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は基本
波レーザ光が進行する際の、光強度分布の変化を示す図
、第４図は従来のレーザ装置の構成図である。 １０・・・レーザ光源、１１・・・第１非線形光学結晶
、１２・・・第２非線形光学結晶、１３−・・転送手段
、１４・・・増幅手段、１７・・・規制手段たるアパー
チュア１８〜２２−・・イメージ・リレー、２５〜２７
・・・増幅器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）規制手段によってビーム断面の光強度が規制され
   た光強度分布を有する基本波レーザ光を出射するレーザ
   光源と、 前記レーザ光源から出射した基本波レーザ光の光強度を
   増幅する増幅手段と、 前記増幅手段から送出される基本波レーザ光を入射して
   、高調波レーザ光に波長変換して出射する非線形光学結
   晶と、 前記レーザ光源から出射する基本波レーザ光の、前記規
   制手段によって光強度が規制された光強度分布を、前記
   非線形光学結晶内を進行する基本波レーザ光の光強度分
   布に相似的に転送させる転送手段とを備えたことを特徴
   とするレーザ装置。
2. （２）規制手段によつてビーム断面の光強度が規制され
   た光強度分布を有する基本波レーザ光を出射するレーザ
   光源と、 基本波レーザ光を入射して、高調波レーザ光に波長変換
   して出射する非線形光学結晶とを備え、前側及び後側の
   一対の結像点を有し、前側結像点の基本波レーザ光のビ
   ーム断面における光強度分布を後側結像点に転送するイ
   メージ・リレーを前記レーザ光源の前記規制手段と前記
   非線形光学結晶との間に複数個直列に介設し、前記複数
   個のイメージ・リレーは、前記規制手段に含まれる前側
   結像点を有するイメージ・リレーと前記非線形光学結晶
   に含まれる後側結像点を有するイメージ・リレーとを少
   なくとも含み、かつ、隣接するイメージ・リレー同士は
   、互いの前側及び後側結像点を近傍に配置して成り、 前記隣接するイメージ・リレー間の少なくとも一つに、
   各々近傍に配置された前側及び後側結像点を含む増幅器
   を配置したことを特徴とするレーザ装置。