JPH0467131A - Lib3o5 infrared parametric oscillator - Google Patents
Lib3o5 infrared parametric oscillatorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、光パラメトリック効果により、０．７〜２
．２μｍの波長範囲でスペクトル幅が狭く、しかも可変
周波数のコヒーレント光を出力するようにしたＬｉＢ、
０５赤外光パラメトリック発振器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) This invention utilizes optical parametric effects to
．． A LiB that outputs coherent light with a narrow spectral width and variable frequency in a wavelength range of 2 μm,
05 infrared light parametric oscillator.
（発明の概要）
本発明は、光パラメトリック効果により、赤外光を発生
する赤外光パラメトリック発振器において、励起光源と
して、１．０４７〜１．０７９６μ哨でレーザ発振する
Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＧＳＧＧ又はＮｄ
：ＹＡＰのいずれかの固体レーザの第２高周波を用いる
とともに２前記非線形光学素子としてＬ ｉ Ｂ コ０
５結晶を用いることにより、０．７〜２．２μｍの波長
範囲においてスペクトル幅か狭く、しかも可変周波数の
コヒーレント光を出力可能としたものである。(Summary of the Invention) The present invention provides an infrared parametric oscillator that generates infrared light using an optical parametric effect, in which Nd:YLF, Nd:YAG, which oscillates as an excitation light source at a frequency of 1.047 to 1.0796 μm, is used as an excitation light source. , Nd:GSGG or Nd
:Using the second high frequency of one of the solid-state lasers of YAP, and using L i B co0 as the nonlinear optical element.
By using 5 crystals, it is possible to output coherent light with a narrow spectrum width and variable frequency in the wavelength range of 0.7 to 2.2 μm.
（従来の技術）
従来、光パラメトリック効果に基づいて、非線形光学素
子にコヒーレントな励起光を入射することにより、この
励起光と波長の異なるコヒーレント光を発振する光パラ
メトリック発振器が知られている。この発振器は、一般
に励起光源と、この励起光源からの出射光で励起される
非線形光学素子と、該非線形光学素子の入射側及び出射
側に配置された一対の反射鏡とから概略構成されている
。(Prior Art) Conventionally, an optical parametric oscillator is known which oscillates coherent light having a wavelength different from that of the excitation light by inputting coherent excitation light into a nonlinear optical element based on the optical parametric effect. This oscillator generally consists of an excitation light source, a nonlinear optical element excited by light emitted from the excitation light source, and a pair of reflecting mirrors disposed on the input side and output side of the nonlinear optical element. .
ところで、このような光パラメトリック発振器において
、赤外領域で発振するものとしては、非線形光学素子に
ＭｇＯ： Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ）結晶あるいはβＢａＢ
、Ｏ，結晶を用いたものが知られている。By the way, in such an optical parametric oscillator, as one that oscillates in the infrared region, MgO (LiNbO) crystal or βBaB crystal is used as a nonlinear optical element.
, O, and those using crystals are known.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記の赤外領域で発振する光パラメトリ
ック発Ｓ３にあっては以下に述べる不都合かある。(Problems to be Solved by the Invention) However, the optical parametric oscillation S3 that oscillates in the infrared region has the following disadvantages.
非線形光学素子にＭｇＯ：ＬｉＮｂ０．結晶を用いたも
のにあっては、非線形光学定数（ｄコ、）が１１．８
Ｘ １０Ｉ９ｅｓｕと大きいものの、可視域の励起波長
を用いると屈折率が局所的に変化する光学タメーンによ
り、不透明となり、出力か時間とともに低下したり、良
質のビームを得ることが不可部となる。MgO:LiNb0. For those using crystals, the nonlinear optical constant (dco) is 11.8.
Although it is large (X 10I9esu), when an excitation wavelength in the visible range is used, it becomes opaque due to the optical component in which the refractive index changes locally, and the output decreases over time, making it impossible to obtain a high-quality beam.
また、β−ＢａＢ２０．結晶を用いたものでは、この光
ダメージが無いものの、位相整合許容角（Δθ）が八〇
、、、・ｆｌ ミ０．９ｍｒａｄ−ｃｍ （但し１、。Moreover, β-BaB20. Those using crystals do not suffer from this optical damage, but the phase matching allowable angle (Δθ) is 80,...,fl 0.9 mrad-cm (However, 1.
、は外部角の略、ρは結晶の長さ）と極端に小さいため
、長い結晶を使うことができず、よって高い変換効率を
得ることが非常に困難である。, is an abbreviation for external angle, and ρ is the length of the crystal), which is extremely small, making it impossible to use long crystals and thus making it extremely difficult to obtain high conversion efficiency.
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、高効率かつ高出力でしかもスペク
トル幅が狭い、赤外領域で安定に発振するＬｉＢ、０５
赤外光パラメトリック発振器を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to provide LiB, 05, which is highly efficient, has high output, has a narrow spectrum width, and stably oscillates in the infrared region.
An object of the present invention is to provide an infrared light parametric oscillator.
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、この発明における請求項１
記載ｅ７） Ｌ ｉ Ｂ ｓ Ｏ、赤外光パラメトリッ
ク発振器ては、励起光源として、１．０４７〜１．０７
９６μｍてレーザ発振するＮｄ・’ｌ’ＬＦ、Ｎｄ：’
Ｙ’、ＡＧ、Ｎｄ：ＧＳＧＧ又はＮｄ ＹＡＰのいずれ
かの固体レーザの第２高調波を用い、非線形光学素子と
してＬｉＢ、Ｏ，結晶を用いたことを上記課題の解決手
段とした。(Means for solving the problem) In order to achieve the above object, claim 1 of this invention
Description e7) L i B s O, infrared light parametric oscillator, as an excitation light source, 1.047 to 1.07
Nd・'l'LF, Nd:' 96 μm laser oscillation
The above problem was solved by using the second harmonic of a solid-state laser such as Y', AG, Nd:GSGG or Nd YAP, and using LiB, O, or crystal as a nonlinear optical element.
また、請求項２記載のＬ ｉ Ｂ ３Ｏ５赤外光パラメ
トリック発振器では、請求項１記載のＬｉＢ、Ｏ３赤外
光パラメトリック発振器において、前記非線形光学素子
の入射側反射手段として完全反射鏡を用い、前記非線形
光学素子の入射側と前記完全反射鏡との間に、前記励起
光の波長にて高反射率を有する入射側偏向板を配置し、
かつ前記励起光が前記入射側偏向板に入射しかつ当該入
射側偏向板からの反射光が前記非線形光学素子に入射す
るよう配置するとともに、該入射側偏向板を、共振器の
光軸に対してブリュースター角となるよう配置し、前記
非線形光学素子の出射側と出射側反射手段としての部分
反射鏡との間に、前記励起光の波長にて高反射率を有す
る出射側偏向板を配置し、かつこの出射側偏向板を、前
記非線形光学素子からの出射光が該出射側偏向板に入射
するよう配置するとともに、該出射側偏向板を前記光軸
に対してブリュースター角となるよう配置した構成とし
ている。Further, in the LiB3O5 infrared parametric oscillator according to claim 2, in the LiB,O3 infrared parametric oscillator according to claim 1, a perfect reflection mirror is used as the incident side reflection means of the nonlinear optical element, and the An entrance side deflection plate having a high reflectance at the wavelength of the excitation light is disposed between the entrance side of the nonlinear optical element and the perfect reflection mirror,
The excitation light is arranged so that it is incident on the incident-side deflection plate, and the reflected light from the incident-side deflection plate is incident on the nonlinear optical element, and the incident-side deflection plate is aligned with respect to the optical axis of the resonator. and an output side deflection plate having a high reflectance at the wavelength of the excitation light is arranged between the output side of the nonlinear optical element and a partial reflecting mirror serving as an output side reflection means. and the output side deflection plate is arranged so that the light emitted from the nonlinear optical element is incident on the output side deflection plate, and the output side deflection plate is arranged at a Brewster angle with respect to the optical axis. The configuration is as follows.
請求項３記載のＬｉＢｓＯ５赤外光パラメトリック発振
器では、請求項２記載のＬ ｉ Ｂ ｓ Ｏｓ赤外光パ
ラメトリック発振器において、非線形光学素子の入射側
に配置された完全反射鏡の代わりに、回折格子を用いた
構成としている。In the LiBsO5 infrared parametric oscillator according to claim 3, in the LiBsOs infrared parametric oscillator according to claim 2, a diffraction grating is used instead of the perfect reflection mirror disposed on the incident side of the nonlinear optical element. This is the configuration used.
（作用）
本発明のＬｉＢ、０５赤外光パラメトリック発振器にお
いては、非線形光学素子として高性能で位相整合許容角
が従来の非線形光学素子よりも大きなＬｉＢ５０ｓ結晶
を使用し、１．０４７〜１．０７９Ｊｃｚｍテレーザ発
振するＮｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＧＳＧＧ又
はＮｄ：ＹＡＰのいずれかの固体レーザの第２高周波で
励起する二とによって、光パラメト１月ｌり効果による
発振を行うようにしている。このため、比較的長いＬ
ｉＢ ｓ Ｏ、結晶を使用することにより、効率を良好
にすることができ、しかもスペクトル幅が狭く非常に安
定した出力の赤外コヒーレント光を得ることができる。(Function) In the LiB, 05 infrared parametric oscillator of the present invention, a LiB50s crystal with high performance and a larger phase matching tolerance angle than conventional nonlinear optical elements is used as a nonlinear optical element. The oscillation is performed by the optical parameter oscillation effect by exciting the second high frequency of a solid-state laser such as Nd:YLF, Nd:YAG, Nd:GSGG, or Nd:YAP that performs telelaser oscillation. . For this reason, the relatively long L
By using iB s O, the efficiency can be improved, and infrared coherent light with a narrow spectral width and very stable output can be obtained.
また、Ｌ ｉ Ｂ ） Ｏｓ結晶と励起光との位相整合
条件を変化させることにより連続的に出力光の波長を変
えることができる。Furthermore, by changing the phase matching conditions between the L i B ) Os crystal and the excitation light, the wavelength of the output light can be continuously changed.
（実施例）
以下、本発明に係るＬｉＢ、＋０５赤外光パラメトリッ
ク発振器の実施例を図面に従って説明する。(Example) Hereinafter, an example of a LiB, +05 infrared parametric oscillator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図はこの発明における請求項１記載のＬｉＢ ３０
、赤外光パラメトリック発振器の一実施例を示すもの
で、第１図中、符号１はＬ ｉ Ｂ 、○、赤外光パラ
メトリック発振器（以下、ＬＢＯ赤外発振器と略称する
。）である。このＬＢＯ赤外発振器１は、励起光源２と
、この励起光源２の光軸上に配置された非線形光学素子
３と、同じく励起光源２の光軸上で非線形光学素子３の
入射側及び出射側にそれぞれ配置された完全反射鏡４及
び部分反射鏡５と、オーブン（加熱手段）６と、平面反
射鏡７とから概略構成されている。FIG. 1 shows a LiB 30 according to claim 1 of the present invention.
, which shows an example of an infrared parametric oscillator, and in FIG. 1, the reference numeral 1 is L i B , ◯, an infrared parametric oscillator (hereinafter abbreviated as LBO infrared oscillator). This LBO infrared oscillator 1 includes an excitation light source 2, a nonlinear optical element 3 disposed on the optical axis of the excitation light source 2, and an input side and an output side of the nonlinear optical element 3 also on the optical axis of the excitation light source 2. It is roughly composed of a fully reflecting mirror 4 and a partially reflecting mirror 5, an oven (heating means) 6, and a flat reflecting mirror 7, which are respectively arranged in the mirror 4 and the partially reflecting mirror 5, respectively.
励起光源２には、１０４７〜１．０７９６μ繭でレーザ
発振するＮｄ・Ｙ Ｌ Ｆ 、 Ｎｄ：Ｙ Ａ Ｇ 、
Ｎｄ：Ｇ Ｓ Ｇ Ｇ又はＮｄ：ＹＡＰのいずれかの固
体レーザの第２高調波か用いられている。The excitation light source 2 includes Nd.YLF, Nd:YAG, which laser oscillates with a 1047-1.0796μ cocoon.
The second harmonic of either a Nd:GSG or Nd:YAP solid state laser is used.
またこの励起光源２は、その出射光を非線形光学素子３
の入射側に配置された完全反射鏡４を透過せしめて非線
形光学素子３に励起光として入射するものである。In addition, this excitation light source 2 transmits its emitted light to a nonlinear optical element 3.
The light is transmitted through a perfect reflection mirror 4 arranged on the incident side of the light beam and enters the nonlinear optical element 3 as excitation light.
非線形光学素子３にはタイプ−１（θ−９０゜φ＝０〜
１２°）又はタイプ−２（θ−φ＝０°）にカットした
Ｌ ｉ Ｂ ３０ 、結晶［但し、θ、φはｚ（＝ｂ）
、 ｘ（＝ａ）軸から測定した極座標の角度部分］が用
いられている。このＬｉＢ１Ｏｓ結晶は、その非線形光
学定数（ｄ３１．ｄ３２）が、２．３Ｘ１０−″及び２
．５ Ｘ １０−” ｅｓｕとＭ ｇ Ｏ： Ｌ ｉ
Ｎ ｂ Ｏ２及びβ−ＢｌＩＢ２０．の非線形光学定数
よりはるかに小さいものの、位相整合許容角がタイプ−
１カツトではΔφ、、ｔＩ ＝ ６．４ｍｒａｄ８ｃｍ
、Δθｅｗｔ’＃Ｉ／２３１°ｃｍ”’、タイプ−２カ
・・ｌトて゛はΔθｍ＊ｒ’ｌ ”＝ ７ 、ｂ Ｏｏ
ｃｖａ”、Δφ 、 （、Ｒ１，′＋ −５００°ｃ
ｉ ”とＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３及びβ−ＢａＢ２０＋結
晶の位相整合許容角よりはるかにゆるやかなものである
。しかも、位相整合スペクトル幅もタイプ−２カ・ノド
て゛はΔλ５−１１”５３０人・ｃｍ（但し、λＳは励
起レーザ光の波長の２倍よりも短い波長の出力光である
シグナル光の波長）と狭く、また破壊しきい値も約６０
０Ｍ ”ｖＶ 、ｙ′Ｃ川２用高く、潮解性が無く反射
防止膜のコートも簡単にできる結晶である。The nonlinear optical element 3 has type-1 (θ-90°φ=0~
12°) or type-2 (θ-φ=0°), L i B 30 , crystal [however, θ and φ are z (=b)
, the angular part of polar coordinates measured from the x (=a) axis] is used. This LiB1Os crystal has nonlinear optical constants (d31.d32) of 2.3X10-'' and 2.
．． 5 X 10-” esu and M g O: Li
N b O2 and β-BlIB20. The phase matching tolerance angle is much smaller than the nonlinear optical constant of type −
For one cut, Δφ, tI = 6.4mrad8cm
, Δθewt'#I/231°cm"', type-2 filter...l is Δθm*r'l"=7, b Oo
cva”, Δφ, (, R1,′+ −500°c
i'' and MgO: It is much gentler than the allowable phase matching angle of LiNbO3 and β-BaB20+ crystals.Moreover, the phase matching spectral width is also Δλ5-11''530 person·cm for type-2 capacitors (however, λS is narrow (the wavelength of the signal light, which is the output light with a wavelength shorter than twice the wavelength of the excitation laser light), and the destruction threshold is about 60
It is a crystal that has a high vV, y'C river 2, is non-deliquescent, and can be easily coated with an anti-reflection film.
前記非線形光学素子３の入射側に配置された完全反射鏡
４及び非線形光学素子３の出射側に配置された部分反射
鏡５は、ともに、励起レーザ光の波長で高い透過率を有
し、完全反射鏡４はシグナル光（励起レーザ光の波長の
２倍より短い波長）及びアイドラー光（励起レーザ光の
波長の２倍より長い波長）の両方の波長が、または一方
の波長で高い反射率を有するダイクロイック反射鏡で、
部分反射鏡５はシグナル光またはアイドラー光のどちら
か一方で５０〜９８％の反射率を有するダイクロイック
反射鏡からなるものである。Both the complete reflecting mirror 4 disposed on the incident side of the nonlinear optical element 3 and the partial reflecting mirror 5 disposed on the exit side of the nonlinear optical element 3 have high transmittance at the wavelength of the excitation laser beam, and are fully reflective. The reflector 4 has a high reflectance at both or one wavelength of the signal light (a wavelength shorter than twice the wavelength of the excitation laser light) and the idler light (a wavelength longer than twice the wavelength of the excitation laser light). A dichroic reflector with
The partial reflecting mirror 5 is a dichroic reflecting mirror having a reflectance of 50 to 98% for either the signal light or the idler light.
このような構成のＬＢＯ赤外発振器１によりコヒーレン
ト光を得るには、例えば励起光源２としてＮｄ・ＹＡＧ
レーザの第２高調波を用い、これより励起光を出射しな
から、非線形光学素子３を所望する出力光の波長に応じ
てタイプ−１カツトの場合には第１図中に示した、紙面
に垂直なＺ軸を中心に適宜角度同調するか、タイプ−２
の場合にはオーブン６の温度を制御すればよい。In order to obtain coherent light with the LBO infrared oscillator 1 having such a configuration, for example, Nd/YAG is used as the excitation light source 2.
Using the second harmonic of the laser and emitting excitation light from it, the nonlinear optical element 3 is cut according to the desired wavelength of the output light. Adjust the angle appropriately around the Z axis perpendicular to , or type-2
In this case, the temperature of the oven 6 may be controlled.
励起光は、第１図中矢印で示すように完全反射鏡４を透
過して非線形光学素子３に入射し、光パラメトリック効
果により位相整合条件で定まったシグナル光とアイドラ
ー光とに変換され、さらに位相整合せず変換されない一
部の励起光とともに部分反射鏡５に至る。そして、シグ
ナル光及びアイドラー光のどちらか一方は部分反射鏡５
にて反射し、これにより完全反射鏡４との間で共振状態
に置かれ、ついには部分反射鏡５を透過して発振する。The excitation light passes through the perfect reflection mirror 4 and enters the nonlinear optical element 3 as shown by the arrow in FIG. It reaches the partially reflecting mirror 5 together with a part of the excitation light that is not phase matched and is not converted. Then, either the signal light or the idler light is transmitted through a partial reflecting mirror 5.
As a result, it is placed in a resonant state with the complete reflection mirror 4, and finally passes through the partial reflection mirror 5 and oscillates.
そして、励起光の波長だけを反射する平面反射鏡７によ
り、励起光か除かれ、これによりシグナル光又はアイド
ラー光が透過して出力光となる。Then, the excitation light is removed by a plane reflecting mirror 7 that reflects only the wavelength of the excitation light, and the signal light or idler light is thereby transmitted and becomes output light.
こび）ようなＬＢ○赤外発振器１にあっては、非線形光
学素子３として高性能のＬｉＢ、０５結晶を使用してい
るのて、効率良く、しかも非常に安定した出力の波長可
変赤外コヒーレント光を得ることかできる。In the LB○ infrared oscillator 1 such as the LB○ infrared oscillator 1, a high-performance LiB, 05 crystal is used as the nonlinear optical element 3, which enables efficient and highly stable output wavelength tunable infrared coherent oscillators. It is possible to get light.
第２図はこの発明の請求項２記載のＬ ＋ Ｂ ：ｌＯ
ｓ赤外光パラメトリック発振器＜ＬＢ○赤外発振器）の
一実施例を示す図であって、第２図中符号１０はＬＢＯ
赤外発振器である。このＬＢ○赤外発振器１０は、励起
光源１１と、この励起光源１１からの出射光が入射する
非線形光学素子１２と、該非線形光学素子１２の入射側
及び出射側に配置された完全反射鏡１３及び部分反射鏡
１４と、非線形光学素子１２の入射側と完全反射鏡１３
との間に配置された入射側偏向板１５と、非線形光学素
子１２の出射側と部分反射鏡１４との間に配置された出
射側偏向板１６と、オーブン１７ヒから概略構成された
ちのである。FIG. 2 shows L + B:lO according to claim 2 of the present invention.
s Infrared light parametric oscillator <LB○ infrared oscillator) is a diagram showing an embodiment of the invention, and the reference numeral 10 in FIG. 2 is LBO.
It is an infrared oscillator. This LB◯ infrared oscillator 10 includes an excitation light source 11, a nonlinear optical element 12 into which light emitted from the excitation light source 11 enters, and a perfect reflection mirror 13 arranged on the input side and output side of the nonlinear optical element 12. and a partial reflection mirror 14, an incident side of the nonlinear optical element 12, and a complete reflection mirror 13.
It generally consists of an incident-side deflection plate 15 disposed between the nonlinear optical element 12 and the output side of the nonlinear optical element 12 and the partial reflecting mirror 14, and an oven 17. .
励起光ｔｉ、ＩＩ及び非線形光学素子１２には、第１図
に示した励起光源２及び非線形光学素子３とそれぞれ同
一のものが用いられている。ここで励起光源１１は、後
述するようにその励起光を入射側偏向板１５に入射せし
めるよう配置されたものである。The excitation lights ti, II and the nonlinear optical element 12 are the same as the excitation light source 2 and the nonlinear optical element 3 shown in FIG. 1, respectively. Here, the excitation light source 11 is arranged so as to cause its excitation light to enter the incident-side deflection plate 15, as will be described later.
非線形光学素子１２の入射側に配置された完全反射鏡Ｉ
３は、非線形光学素子１２ｒｉ！Ｊの面に誘電体多層膜
１３ａをコートした無水合成石英製反射鏡で、０，７〜
２．２μｍの波長範囲で９５％以上の反射率を有するも
のが用いられ、この例では９９％の反射率を有する平面
鏡あるいは球面鏡が用いられている。A perfect reflecting mirror I placed on the incident side of the nonlinear optical element 12
3 is a nonlinear optical element 12ri! Anhydrous synthetic quartz reflector whose J surface is coated with a dielectric multilayer film 13a.
A mirror having a reflectance of 95% or more in a wavelength range of 2.2 μm is used, and in this example, a plane mirror or a spherical mirror having a reflectance of 99% is used.
一方非線形光学素子１２の出射側に配置された部分反射
鏡１４は、０．７〜１．０８あるいは１．０８〜２，２
μ糟の波長範囲で５０〜９８％の反射率を有する如く非
線形光学素子側の面に誘電体多層膜１４ａをコートした
無水合成石英製の平面鏡からなるものである。On the other hand, the partial reflecting mirror 14 disposed on the output side of the nonlinear optical element 12 has a polarity of 0.7 to 1.08 or 1.08 to 2.2.
It consists of a flat mirror made of anhydrous synthetic quartz whose surface on the nonlinear optical element side is coated with a dielectric multilayer film 14a so as to have a reflectance of 50 to 98% in the wavelength range of 100 μm.
非線形光学素子】２の入射側と完全反射鏡１３との間に
は入射ｒｓ閾内向板５か、また非線形光学素子１２の出
射側と部分反射鏡１４との間には出射側偏向板１６かそ
れぞれ配置されている。これら入射側偏向板１５及び出
射側偏向板１６は、共に無水合成石英に誘電体多層膜を
コートした乙のであって、励起光の波長にて９５°。以
上の高い反射率を有したものが好適とされ、この例では
９９９９０の反射率分有するものか用いられている。ま
た入射側偏向板１５は、励起光源１１からの励起光を入
射してこれを反射し、非線形光学素子１２に反射光を入
射せしめるよう配置されたもので、ＬＢＯ赤外発振器１
０の光軸に対してブリュースター角θ８となるよう配置
されたものである。There is an input rs threshold inner deflection plate 5 between the input side of the nonlinear optical element 2 and the complete reflection mirror 13, and an output side deflection plate 16 between the output side of the nonlinear optical element 12 and the partial reflection mirror 14. each is placed. The incident side deflection plate 15 and the output side deflection plate 16 are both made of anhydrous synthetic quartz coated with a dielectric multilayer film, and are angled at 95° at the wavelength of the excitation light. A material having a reflectance as high as 99,990 is preferred, and in this example, a material having a reflectance of 99,990 is used. The incident-side deflection plate 15 is arranged so as to enter the excitation light from the excitation light source 11, reflect it, and make the reflected light enter the nonlinear optical element 12.
It is arranged so as to form a Brewster angle θ8 with respect to the optical axis of 0.
一方、出射側偏向板１６は、非線形光学素子１２から出
射する位相整合しなかった励起光をＬＢＯ赤外発振器１
０の共振器外に出射するよう、その光軸に対してブリュ
ースター角θ、となるよう配置したので、非線形光学素
子のタイプ−１カツトではシグナル及びアイドラー光の
両方が、タイプ−２ではシグナル光の反射損失が最小と
なる。On the other hand, the output-side deflection plate 16 directs the excitation light that is not phase matched, which is output from the nonlinear optical element 12, to the LBO infrared oscillator 1.
Since the arrangement is such that the beam is placed at Brewster's angle θ with respect to the optical axis so that the beam is emitted outside the resonator, both the signal and idler beams are transmitted in the type-1 cut of the nonlinear optical element, and the signal and the idler beam in the type-2 cut. Reflection loss of light is minimized.
なおこの場合、入射側及び出射側偏向板１５．１６のブ
リュースター角θ、は、約５５°である。In this case, the Brewster angle θ of the incident-side and exit-side deflection plates 15 and 16 is approximately 55°.
このような構成のＬＢＯ赤外発振器１０によりコヒーレ
ント光を得るには、例えば励起光源１１としてＮｄ：Ｙ
ＡＧレーザの第２高調波を用い、これより励起光を出射
しながら、非線形光学素子１２を所望する出力光の波長
に応じてタイプ−１カ・ソトの場合には紙面に垂直な２
軸（第１図中に示した場合と同様）を中心に適宜角度同
調する（φを変化させる）か、タイプ−２の場合にはオ
ーブン１７の温度を制御すればよい。In order to obtain coherent light using the LBO infrared oscillator 10 having such a configuration, for example, Nd:Y is used as the excitation light source 11.
Using the second harmonic of an AG laser, while emitting excitation light from this, the nonlinear optical element 12 is moved to the second harmonic perpendicular to the plane of the paper in the case of Type-1 KaSoto, depending on the desired wavelength of the output light.
The angle may be adjusted appropriately (by changing φ) around the axis (as shown in FIG. 1), or the temperature of the oven 17 may be controlled in the case of type-2.
励起光は、第２図中矢印で示すように入射側偏向板１５
に至り、ここで全反射して非線形光学素子１２に入射す
る。そしてこの非線形光学素子１２に入射した励起光は
、光パラメトリック効果により位相整合条件で定まった
シグナル光とアイドラー光とに変換され、さらに位相整
合せず変換されない励起光とともに出射される。非線形
光学素子１２から出射した光は出射側偏向板１６に至り
、ここで励起光は反射して系外に放射される。一方、非
線形光学素子のタイプ−１カツトの場合にはシグナル光
とアイドラーのどちらか一方が、タイプ２の場合はシグ
ナル光が完全反射鏡１３と部分反射鏡１４の間で共振状
態に置かれ、ついには部分反射鏡１４を透過して発振す
る。この場合、シグナル光とアイドラー光とは、励起光
の波長よりかなり長くなっているため、偏向板１５．１
６によって反射することなく透過するものとなる。The excitation light passes through the incident-side deflection plate 15 as shown by the arrow in FIG.
At this point, it is totally reflected and enters the nonlinear optical element 12. The excitation light that has entered the nonlinear optical element 12 is converted into signal light and idler light determined by the phase matching condition due to the optical parametric effect, and is further emitted together with the excitation light that is not phase matched and not converted. The light emitted from the nonlinear optical element 12 reaches the exit-side deflection plate 16, where the excitation light is reflected and emitted outside the system. On the other hand, in the case of type 1 cut of the nonlinear optical element, either the signal light or the idler is placed in a resonance state, and in the case of type 2, the signal light is placed in a resonance state between the complete reflection mirror 13 and the partial reflection mirror 14, Finally, the light passes through the partial reflecting mirror 14 and oscillates. In this case, since the signal light and idler light are considerably longer than the wavelength of the excitation light, the polarization plate 15.1
6 allows the light to pass through without being reflected.
このようなＬＢＯ赤外発振器１０にあっては、高性能の
ＬｉＢ１Ｏｓ結晶を使用しているので、効率良く、しか
も非常に安定した高出力の波長可変コヒーレント光を得
ることができる。また、偏光板１５．１６を設けたこと
により反射鏡１３．１４に励起光を透過させる必要が無
くなり、光共振器として、破壊しきい値が低く高価なダ
イクロイック反射鏡を使うことなく発振し得ることから
、装置全体が安価となり、しかもダイクロイック反射鏡
が破壊しないよう、励起入力密度を２００ＭＷｃｍ２以
上に高くならないよう制御する必要がない二とから、高
い変換効率を得ることができる。Since such an LBO infrared oscillator 10 uses a high-performance LiB1Os crystal, it is possible to efficiently obtain extremely stable, high-output, wavelength-tunable coherent light. Furthermore, by providing the polarizing plates 15 and 16, there is no need to transmit the excitation light through the reflecting mirrors 13 and 14, and it is possible to oscillate as an optical resonator without using an expensive dichroic reflecting mirror with a low destruction threshold. Therefore, the entire device is inexpensive, and high conversion efficiency can be obtained since there is no need to control the excitation input density so as not to exceed 200 MWcm2 so as not to destroy the dichroic reflector.
また、第２図に示したＬＢＯ赤外発振器１ｏにおいて、
出力光のスペクトル幅をさらに狭くしたい場合には、本
発明における請求項３に記載したごとく完全反射鏡１３
に代え、回折格子を配置すればよい。Furthermore, in the LBO infrared oscillator 1o shown in FIG.
When it is desired to further narrow the spectral width of the output light, the perfect reflecting mirror 13 as described in claim 3 of the present invention is used.
Instead, a diffraction grating may be placed.
く実験例１）
第２図に示したＬＢＯ赤外発振器１ｏを用い、励起光源
１１としてＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波を用い、ま
た非線形光学素子１２としてタイプ１（θ＝９０°、φ
＝９°）にカットした長さ１．８ｃｍのＬｉＢ５０５を
用いて発振チューニング（同調）しなところ、２０”Ｃ
でＺ軸を中心に±３°非線形光学素子を回転するだけで
０．７〜２．２μ輸の範囲で連続して、またタイプ−２
（θ＝φ−〇°）にカットした長さ１．６ｃｍのＬ ｉ
Ｂ ３０ ｓを用いて２０℃から２５０℃まで温度同
調するだけで、出力光として０．７〜１．００６μ鍮及
び１．１３０〜２．２μ鍋の範囲の波長可変コヒーレン
ト光が得られた。Experimental Example 1) Using the LBO infrared oscillator 1o shown in FIG.
When the oscillation was tuned using a 1.8 cm long LiB505 cut at 20"C
By simply rotating the nonlinear optical element by ±3° around the Z axis, it is possible to continuously produce
Li of length 1.6cm cut to (θ=φ−〇°)
Tunable coherent light in the range of 0.7-1.006μ brass and 1.130-2.2μ pan was obtained as output light by simply temperature tuning from 20°C to 250°C using B 30 s.
（実験例２）
実験例１で使用したＬＢＯ赤外発振器を用い、かつ長さ
１．６ｃｍのタイプ−２ＬｉＥ３３ｏ、結晶を用い、パ
ルス幅ＩｏｎｓのＮｄ：ＹＡＧＬ、−ザの第２高調波で
励起して測定したところ、発振しきい値はシグナル光の
波長１．００６μＭ、アイドラー光の波長１．１３０μ
ｍの点で約１８０ Ｍ Ｗ７’ｃｍ”であり、また、し
きい値の２倍の入力で最大エネルギー変換効率１５％が
得られた。(Experimental Example 2) Using the LBO infrared oscillator used in Experimental Example 1, using a type-2 LiE33o crystal with a length of 1.6 cm, excitation with the second harmonic of Nd:YAGL, -The with a pulse width of Ions. When measured, the oscillation threshold was 1.006 μM for the signal light wavelength and 1.130 μM for the idler light wavelength.
m point was about 180 M W7'cm'', and a maximum energy conversion efficiency of 15% was obtained at twice the threshold input.
（実験例３）
実験例１で使用したＬＢＯ赤外発振器を用い、かつ長さ
１．６ｃ■のタイプ−２１ｉＢ＞Ｏｓ結晶を用いて発振
を行い、得られた出力光のスペクトル幅を測定したとこ
ろ０６７９μｍで約４人５２．０５２μｍで約５０人で
あった。(Experimental Example 3) Oscillation was performed using the LBO infrared oscillator used in Experimental Example 1 and a type-21iB>Os crystal with a length of 1.6 cm, and the spectral width of the resulting output light was measured. There were about 4 people at 0679 μm and about 50 people at 52.052 μm.
次に完全反射鏡１３に代えて２４００本／−本口−格子
を配置して出力光のスペクトル幅を測定したところ０．
６７９μ輸て′ｏ、２人、２．０５２μ論で２人程度に
なった。Next, in place of the perfect reflecting mirror 13, a 2400-line/main-gating grating was placed and the spectral width of the output light was measured to be 0.
There were 679μ and 2 people, and 2.052μ and 2 people.
以上の結果より、完全反射１１３に代えて回折格子を配
置すれば、得られる出力光のスペクトル幅が狭くなるこ
とが確認された。From the above results, it was confirmed that if a diffraction grating is placed in place of the complete reflection 113, the spectral width of the resulting output light becomes narrower.
（発明の効果）
以上説明したように、この発明における請求項１記載の
Ｌ ＩＢ ｖ Ｏ５赤外光パラメトリック発振器は、非
線形光学素子として高性能のＬ ｉ Ｂ ） Ｏｓ結晶
を用いたものであるから、効率良く、しかも非常に安定
した高出力の波長可変赤外コヒーレント光を得ることか
てきる。(Effects of the Invention) As explained above, the LIB v O5 infrared parametric oscillator according to claim 1 of the present invention uses a high-performance LiB ) Os crystal as a nonlinear optical element. , it is possible to efficiently obtain highly stable, high-power, wavelength-tunable infrared coherent light.
また請求項２記載のＬｉＢユ０５赤外光パラメトリック
発振器は、非線形光学素子の入射側及び出射側に偏向板
を配置し、入射側の偏向板を介して励起光を非線形光学
素子へ入射するようにしたものであるから、光共振器と
して例えば破壊しきい値の低いダイクロイゾク反射鏡な
どを用いる必要がなくなり、よってダメージの殆ど無い
新しい共振器を用いることができ、したがって効率良く
、しかも０７〜２．２μｍという広い波長範囲で非常に
安定した高出力の波長可変コヒーレント光を得ることが
できる。Furthermore, the LiB-05 infrared parametric oscillator according to claim 2 is arranged such that a deflection plate is arranged on the incident side and the output side of the nonlinear optical element, and the excitation light is made to enter the nonlinear optical element via the deflection plate on the incident side. Therefore, it is no longer necessary to use, for example, a dichroic reflector with a low destruction threshold as an optical resonator, and a new resonator with almost no damage can be used. It is possible to obtain extremely stable, high-output, wavelength-tunable coherent light over a wide wavelength range of 2.2 μm.
請求項３記載のＬｉＢ５０．赤外光バラメトリンク発振
器は、非線形光学素子の入射側に配置された完全反射鏡
に代えて回折格子を配置したちのであるから、この回折
格子の回折作用により、得られる出力光のスペクトル幅
を狭小化することかてきる。LiB50. according to claim 3. Since an infrared light parametric link oscillator uses a diffraction grating instead of a perfect reflection mirror placed on the incident side of the nonlinear optical element, the spectral width of the resulting output light is increased by the diffraction action of this diffraction grating. It can be narrowed down.
第１［Ａは二の発明に係る請求項１に記載したＬＢ３０
ｓ赤外光パラメトリック発振器の一実施例を示す概略構
成図、第２図は請求項２に記載したＬｉＢ５０．赤外光
パラメトリック発振器の一実施例を示す概略構成図であ
る。
１．１０−Ｌ１Ｂ３０５赤外光パラメトリック発振器（
ＬＢＯ赤外発振器）、２．１１ 励起光源、３．１２・
・・非線形光学素子、４，１３ 完全反射鏡、５．１４
・・・部分反射鏡、６，１７・オーブン、１５入射側鋼
向板、１６・・出射側偏向板。1 [A is the LB30 described in claim 1 according to the invention of 2]
s A schematic configuration diagram showing an embodiment of an infrared light parametric oscillator, FIG. 2 is a LiB50. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an infrared light parametric oscillator. 1.10-L1B305 Infrared Parametric Oscillator (
LBO infrared oscillator), 2.11 Excitation light source, 3.12.
...Nonlinear optical element, 4,13 Perfect reflection mirror, 5.14
・・・Partial reflecting mirror, 6, 17・Oven, 15 Incident side steel deflection plate, 16・Output side deflection plate.
Claims (3)
起光で励起される非線形光学素子と、該非線形光学素子
の入射側及び出射側に配置された反射手段とを具備して
なる光パラメトリック発振器において、前記励起光源と
して、１．０４７〜１．０７９６μｍでレーザ発振する
Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＧＳＧ又はＮｄ：
ＹＡＰのいずれかの固体レーザの第２高周波を用い、前
記非線形光学素子としてＬｉＢ＿３Ｏ＿５結晶を用いた
ことを特徴とするＬｉＢ＿３Ｏ＿５赤外光パラメトリッ
ク発振器。(1) Light comprising an excitation light source, a nonlinear optical element that is excited by the excitation light that is emitted from the excitation light source, and reflecting means arranged on the incident side and output side of the nonlinear optical element. In the parametric oscillator, the excitation light source is Nd:YLF, Nd:YAG, Nd:GSG, or Nd: that oscillates at a wavelength of 1.047 to 1.0796 μm.
A LiB_3O_5 infrared parametric oscillator, characterized in that the second high frequency of any of the YAP solid-state lasers is used, and a LiB_3O_5 crystal is used as the nonlinear optical element.
反射鏡を用い、前記非線形光学素子の入射側と前記完全
反射鏡との間に、前記励起光の波長にて高反射率を有す
る入射側偏向板を配置し、かつ前記励起光が前記入射側
偏向板に入射しかつ当該入射側偏向板からの反射光が前
記非線形光学素子に入射するよう配置するとともに、該
入射側偏向板を、光軸に対してブリュースター角となる
よう配置し、前記非線形光学素子の出射側と出射側反射
手段としての部分反射鏡との間に、前記励起光の波長に
て高反射率を有する出射側偏向板を配置し、かつこの出
射側偏向板を、前記非線形光学素子からの出射光が該出
射側偏向板に入射するよう配置するとともに、該出射側
偏向板を前記光軸に対してブリュースター角となるよう
配置した請求項１記載のＬｉＢ＿３Ｏ＿５赤外光パラメ
トリック発振器。(2) A perfect reflecting mirror is used as the incident side reflection means of the nonlinear optical element, and an incident side having a high reflectance at the wavelength of the excitation light is provided between the incident side of the nonlinear optical element and the perfect reflecting mirror. A deflection plate is arranged so that the excitation light enters the incident-side deflection plate and reflected light from the incident-side deflection plate enters the nonlinear optical element, and the incident-side deflection plate is An output side deflector arranged at a Brewster angle with respect to the axis, and having a high reflectance at the wavelength of the excitation light, between the output side of the nonlinear optical element and a partial reflecting mirror serving as an output side reflection means. and the output side deflection plate is arranged so that the light emitted from the nonlinear optical element is incident on the output side deflection plate, and the output side deflection plate is set at a Brewster angle with respect to the optical axis. The LiB_3O_5 infrared parametric oscillator according to claim 1, arranged so that
格子を用い、前記非線形光学素子の入射側と前記回折格
子との間に、前記励起光の波長にて高反射率を有する入
射側偏向板を配置し、かつ前記励起光が前記入射側偏向
板に入射しかつ当該入射側偏向板からの反射光が前記非
線形光学素子に入射するよう配置するとともに、該入射
側偏向板を、光軸に対してブリュースター角となるよう
配置し、前記非線形光学素子の出射側と出射側反射手段
としての部分反射鏡との間に、前記励起光の波長にて高
反射率を有する出射側偏向板を配置し、かつこの出射側
偏向板を、前記非線形光学素子からの出射光が該出射側
偏向板に入射するよう配置するとともに、該出射側偏向
板を前記光軸に対してブリュースター角となるよう配置
した請求項１記載のＬｉＢ＿３Ｏ＿５赤外光パラメトリ
ック発振器。(3) A diffraction grating is used as the incident side reflection means of the nonlinear optical element, and an incident side polarizing plate having a high reflectance at the wavelength of the excitation light is provided between the incident side of the nonlinear optical element and the diffraction grating. is arranged so that the excitation light enters the incident-side deflection plate and the reflected light from the incident-side deflection plate enters the nonlinear optical element, and the incident-side deflection plate is aligned with the optical axis. An output-side deflection plate having a high reflectance at the wavelength of the excitation light is arranged so as to form a Brewster angle with respect to the excitation light, and between the output side of the nonlinear optical element and a partial reflecting mirror serving as an output-side reflection means. and the output-side deflection plate is arranged so that the light emitted from the nonlinear optical element is incident on the output-side deflection plate, and the output-side deflection plate forms a Brewster angle with respect to the optical axis. The LiB_3O_5 infrared parametric oscillator according to claim 1, arranged as follows.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2179677A JP2636066B2 (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | LiB 3 lower O 5 lower infrared parametric oscillator |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0467131A true JPH0467131A (en) | 1992-03-03 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636066B2 (en) |
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| JP2636066B2 (en) | 1997-07-30 |
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