JPH04111484A - Nd:YAGレーザーの第4高調波発生方法 - Google Patents

Nd:YAGレーザーの第4高調波発生方法

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JPH04111484A
JPH04111484A JP23103990A JP23103990A JPH04111484A JP H04111484 A JPH04111484 A JP H04111484A JP 23103990 A JP23103990 A JP 23103990A JP 23103990 A JP23103990 A JP 23103990A JP H04111484 A JPH04111484 A JP H04111484A
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JP
Japan
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nonlinear optical
harmonic
optical crystal
crystal
fundamental wave
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JP23103990A
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Tetsuya Shiraishi
徹也 白石
Daiji Nishizawa
西沢 代治
Katsushi Inoue
克司 井上
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IHI Corp
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IHI Corp
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は高出力紫外線を必要とするレーザー化学、レー
ザーリソグラフィー、レーザー医療、バイオテクノロジ
ー分野等に用いるNd : YAGレーザーの第4高調
波発生方法に関するものである。
[従来の技術] 従来、レーザー化学、レーザーリソグラフィ、レーザー
医療、バイオテクノロジー分野等では、目的に応じて、
レーザービームから高調波を発生させて利用することが
行われており、この高調波発生の手順は第4図に示され
ている。
第4図中、lはNd : YAGレーザ−(ネオジウム
ドープドヤグレーザ−)発振器、2はCD*A結晶(C
3I)2ASO4結晶)等よりなる第1の非線形光学結
晶、3はBBO結晶(β−BaB20a結晶)、あるい
はKD  P結晶(KD2PO4結晶)等よりなる第2
の非線形光学結晶、4は60″分散プリズムである。
前記第2の非線形光学結晶3にBBO結晶を用いる場合
には、該BBO結晶の角度ψが0″に、また、位相整合
角θが48″になるようにカットを行っている。
また、第2の非線形光学結晶3にKD  P結晶を用い
る場合には、該KD  P結晶の角度ψが45°に、位
相整合角θが90°になるようにカットを行っている。
なお、ψ、θとは次のような角度をいう。
すなわち、第3図に示す如く、結晶体の光の屈折率をn
X、nysn7とした場合にnXくn17<n7となる
X軸、y軸、Z軸を想定し、原点を通って任意の方向に
延びるベクトルのX−y平面への射影がX軸となす角度
をψ、前記ベクトルの2軸となす角度をθとしている。
上述の構成において、Nd : YAGレーザー発振器
lより基本波(波長λ1=1.0B42Jffi)を放
射すると、該基本波は第1の非線形光学結晶2に入射し
、 の関係に基づき、第1の非線形光学結晶2によって基本
波の一部から第2高調波(波長λ2−0.5a21m)
が発生する。
更に第2高調波と第1の非線形光学結晶2を透過した基
本波は第2の非線形光学結晶3に入射し、 の関係に基づき、第2の非線形光学結晶3によって第2
高調波の一部から第4高調波(波長λa = 0.2B
6μs)が発生し、該第4高調波と、第2の非線形光学
結晶3を透過した基本波及び第2高調波は606分散プ
リズム4に入射するとともに、該60°分散プリズム4
によって分離され、分離された各高調波を所定の目的に
利用している。
[発明が解決しようとする課題] しかし、第2の非線形光学結晶3にKD  P結晶を用
いた場合には、基本波よりも第2高調波のほうが、更に
第2高調波よりも第4高調波のほうが近紫外線領域に近
いため、前記KD  P結晶は紫外光の自己吸収によっ
て熱影響を受け、位相整合条件が乱れて屈折率が変化し
、第2図に示す如く、Nd : YAGレーザー発振器
1を起動させてから約20分後には規格化出力が低下し
て光強度が0になるため、長時間安定した状態でNd:
YAGレーザーの第4高調波を得ることができない。
また、第2の非線形光学結晶3にBBO結晶を用いた場
合にも、前述したKD  P結晶と同様に紫外光の自己
吸収によって位相整合条件が乱れKD  P結晶程では
ないにしろ第2図に示す如<Nd:YAGレーザー発振
器1を起動させてからの時間経過に伴って規格化出力が
低下するので、KD’″P結晶を用いた場2合と同様に
長時間安定した状態でNd : YAGレーザーの第4
高調波を得ることができない。
このため、従来は第2の非線形光学結晶3を温度制御装
置によって加熱温度調整していたが、第2の非線形結晶
3を一定温度に保持するのは難しかった。
本発明は上記問題点を解決するもので、非線形光学結晶
の温度制御を行うことなくNd:YAGレーザーの第4
高調波を長時間安定した状態で得られるようにすること
を目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明はNd:YAGレーザー発振器の放射する基本波
を第1の非線形光学結晶に入射させて、該第1の非線形
光学結晶により基本波の一部から第2高調波を発生させ
、該第2高調波と第1の非線形光学結晶を透過した基本
波とを第2の非線形光学結晶に入射させて、該第2の非
線形光学結晶により基本波の一部と第2高調波の一部か
ら、第3高調波を発生させ、該第3高調波と、第2の非
線形光学結晶を透過した基本波及び第2高調波をLiB
505結晶よりなる第3の非線形光学結晶に入射させて
、該第3の非線形光学結晶により基本波の一部と第3高
調波の一部から第4高調波を発生させるものである。
[作   用] Nd : YAGレーザー発振器を起動させて基本波を
放射すると、該基本波は第1の非線形光学結晶に入射し
て、該第1の非線形光学結晶により基本波の一部から第
2高調波が発生し、また、残りの基本波は第1の非線形
光学結晶を透過する。
第2高調波、及び第1の非線形光学結晶を透過した基本
波は、第2の非線形光学結晶に入射して、該第2の非線
形光学結晶により基本波の一部と第2高調波の一部から
第3高調波が発生し、また、基本波、第2高調波の残り
は第2の非線形光学結晶を透過する。
第3高調波、及び第2の非線形光学結晶を透過した基本
波、第2高調波は、第3の非線形光学結晶に入射して、
該第3の非線形光学結晶により基本波の一部と第3高調
波の一部から、第4高調波が発生し、また、基本波、第
3高調波の残り、及び第2高調波は第3の非線形光学結
晶を透過する。
本発明においては、近紫外線領域に近い第3高調波が入
射し、且つ第4高調波を放射する第3の非線形光学結晶
を、紫外光の自己吸収が少なく、位相整合条件の温度許
容幅の広いLiB50s結晶により構成しているので、
第3の非線形光学結晶が熱影響を受けて位相整合条件が
乱れ、屈折率が変化して光強度の低下が非常に少なく、
第3の非線形光学結晶の温度制御を行わなくても長時間
安定した状態でNd:YAGレーザーの第4高調波を得
ることができる。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明の方法を実施する装置の一例であり、図
中、1はNd:YAGレーザー発振器、4は60@分散
プリズム、5は第1の非線形光学結晶、6は第2の非線
形光学結晶、7は第3の非線形光学結晶を示す。
Nd : YAGレーザー発振発振器数射する基本波(
λ1= 1.0Ei42Jal)を、BBO結晶の角度
をψ−〇″、θ−48″にカットした第1の非線形光学
結晶5に入射し得るようにし、該第1の非線形光学結晶
5によって基本波の一部から発生する第2高調波(λ2
−0.5321gIl) 、及び第1の非線形光学結晶
5を透過した残りの基本波を、LiB505結晶の角度
をψ−37.8” 、θ−90°にカットした第2の非
線形光学結晶6に入射し得るようにし、該第2の非線形
光学結晶6によって基本波の一部と第2高調波の一部と
から発生する第3高調波(λ3−0.3547μm)と
、第2の非線形光学結晶6を透過した残りの基本波及び
第2高調波とを、LiB50s結晶の角度をψ−60.
7@、θ−90″にカットした第3の非線形光学結晶7
に入射し得るようにし、該第3の非線形光学結晶7によ
って基本波の一部及び第3高調波の一部から発生する第
4高調波(λa = 0.266uR)と、第3の非線
形光学結晶7を透過した残りの基本波、第2高調波、第
3高調波とを60@分散プリズム4に入射し得るように
する。
上述の構成において、Nd:YAGレーザー発振器Iを
起動させて基本波(λ+ −1,0842m)を放射す
ると、該基本波は第1非線形光学結晶5に入射して、該
第1の非線形光学結晶5により基本波の一部から前記式
(1)の関係に基づき第2高調波(λ2−0.5321
Jal)が発生し、また、基本波の残りは第1の非線形
光学結晶5を透過する。
第2高調波、及び第1の非線形光学結晶5を透過した基
本波は、第2の非線形光学結晶6に入射して、該第2の
非線形光学結晶6により基本波の一部と第2高調波の一
部から の関係に基づき、i3高調波(λ3−.0.3547n
)が発生し、また、基本波、第2高調波の残りは第2の
非線形光学結晶6を透過する。
第3高調波、及び第2の非線形光学結晶6を透過した基
本波、第2高調波は、第3の非線形光学結晶7に入射し
て、該第3の非線形光学結晶7により基本波の一部と第
3高調波の一部かの関係に基づき、第4高調波(λ4−
0.2667m)が発生し、また、基本波、第3高調波
の残り、及び第2高調波は第3の非線形光学結晶7を透
過する。
更に、第4高調波、及び第3の非線形光学結晶7を透過
した残りの基本波、第2高調波、第3高調波は、60@
分散プリズム4に入射して、該60°分散プリズム4に
より、基本波、第2高調波、第3高調波、第4高調波に
分離される。
本発明においては、近紫外線領域に近い第3高調波が入
射し、且つ第4高調波を放射する第3の非線形光学結晶
7を、紫外光の自己吸収が少なく、位相整合条件の許容
温度幅の広いLi8305結晶により形成しているので
、第3の非線形光学結晶7が熱影響を受けて位相整合条
件が乱れ、屈折率が変化して光強度の低下が非常に少な
く、第3の非線形光学結晶7の温度制御を行わなくても
第2図に示すように長時間安定した状態でNd : Y
AGレーザーの第4高調波を得ることができる。
なお、本発明のNd:YAGレーザーの第4高調波発生
方法は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加
え得ることは勿論である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のNd : YAGレーザ
ーの第4高調波発生方法によれば、下記の如き種々の優
れた効果を奏し得る。
(1)近紫外線領域に近い第3高調波が入射し、且つ第
4高調波を放射する第3の非線形光学結晶を、紫外光の
自己吸収が少なく、位相整合条件の許容温度幅の広いL
iB50s結晶により構成しているので、第3の非線形
光学結晶が熱影響を受けて位相整合条件が乱れ、屈折率
が変化して光強度の低下が非常に少なく、第3の非線形
光学結晶の温度制御を行わなくても長時間安定した状態
でNd : YAGレーザーの第4高調波を得ることが
できる。
■ 第2高調波は、第2、第3の非線形光学結晶を透過
し、第3高調波は第3の非線形光学結晶を透過するので
、Nd : YAGレーザーの基本波及び第2、第3、
第4高調波の4波長を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す概念
図、第2図はNd :YAGレーザーの第4高調波を波
長変換する非線形光学結晶の光強度の安定性を示すグラ
フ、第3図は非線形光学結晶の位相整合角の概念図、第
4図は従来のNd : YAGレーザー装置の一例を示
す概念図である。 図中、lはNd : YAGレーザー発振器、5は第1
の非線形光学結晶、6は第2の非線形光学結晶、7はW
!3の非線形光学結晶を示す。 賀浄e5Aぐ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)Nd:YAGレーザー発振器の放射する基本波を第
    1の非線形光学結晶に入射させて、該第1の非線形光学
    結晶により基本波の一部から第2高調波を発生させ、該
    第2高調波と第1の非線形光学結晶を透過した基本波と
    を第2の非線形光学結晶に入射させて、該第2の非線形
    光学結晶により基本波の一部と第2高調波の一部から、
    第3高調波を発生させ、該第3高調波と、第2の非線形
    光学結晶を透過した基本波及び第2高調波をLiB_3
    O_5結晶よりなる第3の非線形光学結晶に入射させて
    、該第3の非線形光学結晶により基本波の一部と第3高
    調波の一部から第4高調波を発生させることを特徴とす
    るNd:YAGレーザーの第4高調波発生方法。
JP23103990A 1990-08-31 1990-08-31 Nd:YAGレーザーの第4高調波発生方法 Pending JPH04111484A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7126745B2 (en) 1998-03-11 2006-10-24 Nikon Corporation Method of irradiating ultraviolet light onto an object
US7848381B2 (en) 2008-02-15 2010-12-07 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Multiple-wavelength tunable laser

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