JPH04163531A - レーザ波長変換装置 - 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】 技術分野 本発明は光ファイバー型波長変換素子を用いたレーザ波
長変換装置に関する。

背景技術 従来は第２図に示す装置が用いられていた。

同図においてレーザ光源１からレーザ光が光ファイバー
型波長変換素子２に達し、レーザ光の第２高調波をチェ
レンコフ放射し、それを円錐レンズ（アキシコンレンズ
）３により平行光束に変換し、図示せぬ対物レンズによ
って光スポットを得ていた。

上記アキシコンレンズとしては第２図（ａ＋、　りｂ＋
に示すように、一方の面が凸の円錐面で他の面がレーザ
光軸４に直角、または両面が凸の円錐面を有するものが
用いられていた。

ところで、ファイバー型波長変換素子のコア径誤差、コ
アに充填された非線形光学材料の温度変化による屈折率
変化等により、第二高調波の放射角ずれが生した場合、
アキシコンレンズによるコリメートが不完全になり、集
光スポットのメインローブ光量低下やスポット径の増大
などの性能劣化の発生を防止することができなかった。

発明の目的 しかして、本発明の目的は、光ファイバー型波長変換素
子からの第２高調波の放射角ずれに対しても、アキシコ
ンレンズ出射光の平行度の偏位を最少銀とし得るレーザ
波長変換装置を得ることである。

発明の構成 本発明によるレーザ波長変換装置は、２つの円゛錐面を
持ち、チェレンコフ放射側は凸の円錐面からなり、その
反対側は凹の円錐面からなるアキシコンレンズを有する
ことを特徴とするレーザ波長変換装置。

発明の作用 本発明による光ファイバー型波長変換素子においては、
第２高調波のチェレンコフ放射角度が変動した場合のア
キシコンレンズでのコリメートずれが小さい。

実施例 第１図に本発明の実施例を示す。同図においてで、レー
ザ光源１からレーザが発せられ、光ファイバー型波長変
換素子２に達し、光ファイバー型波長変換素子２は入射
レーザ光に従って第２高調波をチェレンコフ放射する。

アキシコンレンズ３は、このチェレンコフ放射光を第１
の面３１、第２の面３２にて屈折してレーザ光軸４に平
行な光束に変換する。第１の面３１及び第２の面３２は
レーザ光軸４と夫々θ１．θ２の角度をなす。光ファイ
バー型波長変換素子２からのチェレンコフ放射光はレー
ザ光軸４に対しα１の角度で放射し、アキシコンレンズ
３の第１の面３１の法線にα２の角度で入射して、屈折
されて出射角α３にてレンズ内を進む。そして、第２の
面３２の法線にα４の角度で入射し、ここで屈折されて
α５の角度で出射する。

ここで、上記した光学系の幾何学的関係からα２．α３
．α４．α５について次の関係式が成り立つ。

α２ｍ−−−θ１＋α１　　　　　・・・・・・・・・
　■Ｏ３−ｓｉｎ”　（ｓｉｎα２／ｎ）　＝−■α４
−θ１−θ２＋α３　　・・・・・・・・・・・・　■
α５″！ｓｉｎ”　（ｎｓｉｎα４）・・・・・・・・
・・・・　■ここにｎはアキシコンレンズの屈折率であ
る。

また、アキシコンレンズ第２の面３２からの出射光のレ
ーザ光軸３からのずれをＵとし、α５のα】に対する微
分係数をυとすると、Ｕ、υについて次の式が成り立つ
。

Ｕ−α５＋θ　　ｘ ｄα５　　ＣＯ８α４’ＣＯ６α２ υ　冨　□　■ ｄαｌ　　　ＣＯ５α５・ＣＯＳα３ そこで、チェレンコフ放射角α１の変動に対して、アキ
シコンレンズ３の出射光が安定的にレーザ光軸４に対し
て平行であり、その変動が小さくなるアキシコンレンズ
の形状を上記の関係式を用いて導出する。そこで、Ｕ−
０の条件の下で、υの値が小さくなるようにアキシコン
レンズ屈折率ｎ、第１の面の傾き角θ、第２の面の傾き
角θ２を選ぶことを考察する。υを■■式を使いＯ１゜
θ２．ｎ、α１．α５だけで表すと、 二こで、コリメーシクン条件を満足しなければならない
から、 Ｕ−α５＋α２−−−０ つまり　　α５″′−一θ２ てなければならない。これを上のυの式に代入すると、 ＣＤＳ　ｆｃＡｎ−’　（ＣＯ５Ｏ２／ｎ）ｌ　Ｑシｎ
（θ＋ａ＋）５ｎθ２　　・ＣＯｓ［ｃＡｎ−’　（ｃ
ｏｓ（θ＋　−ａｔ　）／ｎｉｌυが小なる値となるた
めの条件は分子が０に近づけば良い。よって、 ％　（ＳＩｎ−’　（ｃｏｓθ２　／ｎ）ｌ　　−０−
（Ａ）または ｃ、ｎ　（θ＋　−ａｔ　）　　　　−０・＝（Ｂ）条
件（Ａ）より斤θ２テｎとなればυは最小となるがｎ＞
１．０であり！θ２≦１である。よって、Ｏ２が０に近
づけば良いことになる。

また条件（Ｂ）より、θ１＝Ｆα１となればυは最小と
なる。但しθ１−α１となると光線はアキシコンレンズ
と交わらないため不適当である。

よって、θ１はα１に近い程良いことになる。

ここでα１の範囲は０くα１〈−である。

結局、υの値を小として出射角α１の偏位に対し安定な
アキシコンレンズ形状を得るためにはθ１．θ２のいず
れも鋭角となる事が好ましい。

つまり、アキシコンレンズ形状は、チェレンコフ放射側
に凸の円錐面を有し、逆側は凹の円錐面を持つ事により
、チェレンコフ放射角ずれに対し安定なものとなる。

ここで、チェレンコフ出射角α＋−２０’をコリメート
する。次に示す仕様の２個のアキシコンレンズＡ、Ｂを
考え、これらについてチェレンコフ出射角αＩの偏倚に
対するアキシコンレンズ出射光のレーザ光軸からの偏倚
を具体的に比較検討する。

例Ａ：　　θ、　−５９，４６３゜ θ２−９０゜ ｎ　−１，５１９４７ υ−０．７３８ 例Ｂ：　　　θ１−３０゜ θ２　−４０．２４５゜ ｎ　−１，５１９４７ υ−０ＪＯ５ 例Ａは従来例であり、第１の面３１が凸で第２の面３３
がレーザ光軸３に直角の場合であり、例Ｂが本発明の実
施例である。

Ａ、Ｂいずれもｕ−Ｑて、完全なコリメーションが可能
である。しかし、例えば、チェレンコフ出射角が１°ず
れた時（α１−２１°）のアキシコンレンズ出射光のレ
ーザ光軸４がらのずれＵを検討すると、例Ａのアキシコ
ンレンズでのレーザ光軸４からのずれはｕ　−０，７３
２’となり、例Ｂのアキシコンレンズでのレーザ光軸３
がらのずれはｕ−０，２９２°となる。

即ち、光ファイバー型波長変換素子１のコア径の誤差、
コアに充填された非線形光学材料の温度変化等による屈
折率変化等により第２高調波の放射角がずれた場合、本
発明によれば従来例に比べてアキシコンレンズでのコリ
メートずれを約１／４に低減できる。

これにより、従来は不十分であった集光スポットのメイ
ンローブ光量低下やスポット径の増大などの性能低下を
防止できるようになる。

発明の効果 アキシコンレンズを、チェレンコフ放射側に凸、逆側に
凹の円錐面を有するものとすることにより、第２高調波
の放射角がずれた場合でもアキシコンレンズによるコリ
メートずれを小さくすることができ、製造時に於けるフ
ァイバーコア径誤差や、温度変化による非線形光学材料
の屈折率変化等による第２高調波放射角のずれに対して
も特性が大きく損われることのない波長変換装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す図であり、第２図＋ａｒ
、　ｔｂ＋は従来技術を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・レーザ光源 ２・・・・・・光ファイバー型波長変換素子３・・・・
・・アキシコンレンズ ４・・・・・・レーザ光軸 ５・・・・・・チェレンコフ放射光 ６・・・・・・出射光 ３１・・・・・・アキシコンレンズ第１の面３２・・・
・・・アキシコンレンズ第２の面３３・・・・・・第１
の面の法線 ３４・・・・・・第２の面の法線 出願人　　　パイオニア株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光源と前記レーザ光源から出るレーザ光から第２
   高調波を発生する光ファイバー型波長変換素子と、前記
   波長変換素子から出射した第２高調波を平行光線に変換
   するアキシコンレンズとを備えたレーザ波長変換装置で
   あって、前記アキシコンレンズが２つの円錐面を持ち、
   第２高調波入射側は凸の円錐面からなり、出射側は凹の
   円錐面からなるアキシコンレンズとしたことを特徴とす
   るレーザ波長変換装置。