JPH05204011A - レーザ光波長変換装置及びレーザ装置 - Google Patents
レーザ光波長変換装置及びレーザ装置Info
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- JPH05204011A JPH05204011A JP4294183A JP29418392A JPH05204011A JP H05204011 A JPH05204011 A JP H05204011A JP 4294183 A JP4294183 A JP 4294183A JP 29418392 A JP29418392 A JP 29418392A JP H05204011 A JPH05204011 A JP H05204011A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非線形光学結晶の温度分布の変化を抑え、波
長変換効率の低下を防止する。 【構成】 波長変換装置及びこの波長変換装置を備えた
レーザ装置の波長変換素子を構成する板状の非線形光学
結晶2の両側面2C,2Dにペエルチェ素子からなる4
つの加熱手段3を設け、この加熱手段3を制御して非線
形光学結晶2の幅方向(S方向)の温度分布を抑制す
る。
長変換効率の低下を防止する。 【構成】 波長変換装置及びこの波長変換装置を備えた
レーザ装置の波長変換素子を構成する板状の非線形光学
結晶2の両側面2C,2Dにペエルチェ素子からなる4
つの加熱手段3を設け、この加熱手段3を制御して非線
形光学結晶2の幅方向(S方向)の温度分布を抑制す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大出力で安定な波長変
換レーザ出力を得ることができるレーザ光波長変換装置
及びこのレーザ光波長変換装置を備えたレーザ装置に関
する。
換レーザ出力を得ることができるレーザ光波長変換装置
及びこのレーザ光波長変換装置を備えたレーザ装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザ光波長変換装置としては
「Bruce P.Boczar“Second Hamonic generation of sla
b lasers”SPIE Vol.736 New Slab and Solid-State La
ser Technologies and Applications pp60-64(1987) 」
に開示されているようなものが知られている。
「Bruce P.Boczar“Second Hamonic generation of sla
b lasers”SPIE Vol.736 New Slab and Solid-State La
ser Technologies and Applications pp60-64(1987) 」
に開示されているようなものが知られている。
【0003】図2はこのレーザ光波長変換装置の要部を
示す図である。図2中、符号21はヒートシンク及びシ
ャーシー、符号22はKD2 PO4 又はKD*Pと表さ
れる非線形光学結晶である。この非線形光学結晶22
は、非線形光学結晶の屈折率楕円体の方位を表すX,
Y,Z軸のX,Y軸を含むXーY面に垂直な上面22A
及び下面22Bのみがヒートシンク及びシャーシー21
に当接して保持され、この上・下面22A,22Bを介
して非線形光学結晶22で発生した熱をヒートシンク及
びシャーシー21に伝達させて放熱するようになってい
る。この非線形光学結晶22に、最適位相整合角度方向
光軸5に沿ってレーザ光が入射し、波長変換レーザ光を
出力する。
示す図である。図2中、符号21はヒートシンク及びシ
ャーシー、符号22はKD2 PO4 又はKD*Pと表さ
れる非線形光学結晶である。この非線形光学結晶22
は、非線形光学結晶の屈折率楕円体の方位を表すX,
Y,Z軸のX,Y軸を含むXーY面に垂直な上面22A
及び下面22Bのみがヒートシンク及びシャーシー21
に当接して保持され、この上・下面22A,22Bを介
して非線形光学結晶22で発生した熱をヒートシンク及
びシャーシー21に伝達させて放熱するようになってい
る。この非線形光学結晶22に、最適位相整合角度方向
光軸5に沿ってレーザ光が入射し、波長変換レーザ光を
出力する。
【0004】このとき、非線形光学結晶22は入射レー
ザ光及び波長変換レーザ光のエネルギーの一部を吸収し
て発熱する。この結果、非線形光学結晶22内に温度分
布及び温度差が生じ、屈折率勾配が生じて波長変換の効
率を低下させたり、熱膨張による疲労で非線形光学結晶
22が破壊されることがある。これを解消するために、
非線形光学結晶22を薄板状にしXーY面に垂直な上・
下面22A,22Bの面積を広くとって熱伝達率を向上
させ、効率良く冷却して非線形光学結晶22内での温度
上昇を低く抑えている。
ザ光及び波長変換レーザ光のエネルギーの一部を吸収し
て発熱する。この結果、非線形光学結晶22内に温度分
布及び温度差が生じ、屈折率勾配が生じて波長変換の効
率を低下させたり、熱膨張による疲労で非線形光学結晶
22が破壊されることがある。これを解消するために、
非線形光学結晶22を薄板状にしXーY面に垂直な上・
下面22A,22Bの面積を広くとって熱伝達率を向上
させ、効率良く冷却して非線形光学結晶22内での温度
上昇を低く抑えている。
【0005】また、非線形光学結晶22内での入射レー
ザ光及び波長変換レーザ光の吸収による発熱が一様であ
れば、図3のように非線形光学結晶22内部での温度分
布が上・下面22A,22Bの幅方向(図2中の横方
向)Sに現れず、側面(図2中の横方向Sにおいて対向
する両側面)22C,22Dの幅方向(図2中の縦方
向)Pのみに生ずる。
ザ光及び波長変換レーザ光の吸収による発熱が一様であ
れば、図3のように非線形光学結晶22内部での温度分
布が上・下面22A,22Bの幅方向(図2中の横方
向)Sに現れず、側面(図2中の横方向Sにおいて対向
する両側面)22C,22Dの幅方向(図2中の縦方
向)Pのみに生ずる。
【0006】なお、図3は非線形光学結晶22内部での
温度分布を示す説明図で、図3(a)は非線形光学結晶
22内の厚さ方向Pの温度の分布状態を示す。即ち、縦
軸が温度の変化、横軸が側面22Aから側面22Bに亘
る方向の位置を示す。図3(b)は非線形光学結晶22
内の幅方向Sの温度の分布状態を示す。即ち、縦軸が温
度の変化、横軸が最適位相整合角度方向光軸5に直交す
る面内で側面22Cから側面22Dに亘る方向の位置を
示す。
温度分布を示す説明図で、図3(a)は非線形光学結晶
22内の厚さ方向Pの温度の分布状態を示す。即ち、縦
軸が温度の変化、横軸が側面22Aから側面22Bに亘
る方向の位置を示す。図3(b)は非線形光学結晶22
内の幅方向Sの温度の分布状態を示す。即ち、縦軸が温
度の変化、横軸が最適位相整合角度方向光軸5に直交す
る面内で側面22Cから側面22Dに亘る方向の位置を
示す。
【0007】XーY面に平行な非線形光学結晶直方体の
回転対称軸(図2中のP方向に平行な軸)回りに変化す
る入射レーザ光の回転偏向は、波長変換効率に与える影
響が大きいので、温度分布がXーY面に垂直な側面22
A,22Bの幅方向Sに関して一様であれば、温度分布
に起因する前記回転偏向は起こらず、非線形光学結晶2
2の発熱による波長変換効率の低下はない。
回転対称軸(図2中のP方向に平行な軸)回りに変化す
る入射レーザ光の回転偏向は、波長変換効率に与える影
響が大きいので、温度分布がXーY面に垂直な側面22
A,22Bの幅方向Sに関して一様であれば、温度分布
に起因する前記回転偏向は起こらず、非線形光学結晶2
2の発熱による波長変換効率の低下はない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ光波
長変換装置に入射するレーザ光は、一般には強度分布が
一様ではなく横モードの断面形状も矩形以外の形状(例
えば、楕円形状)をしている。このような形状の横モー
ドのレーザ光をレーザ光波長変換装置に入射すると、こ
のレーザ光吸収による非線形光学結晶22の発熱は、非
線形光学結晶22内部の側面22A,22Bの幅方向S
に変化を生じ、中央部で高温に、両側に向けて順次低温
に変化する。即ち、温度分布が側面22A,22Bの幅
方向Sで不均一になり、屈折率勾配が生じる。
長変換装置に入射するレーザ光は、一般には強度分布が
一様ではなく横モードの断面形状も矩形以外の形状(例
えば、楕円形状)をしている。このような形状の横モー
ドのレーザ光をレーザ光波長変換装置に入射すると、こ
のレーザ光吸収による非線形光学結晶22の発熱は、非
線形光学結晶22内部の側面22A,22Bの幅方向S
に変化を生じ、中央部で高温に、両側に向けて順次低温
に変化する。即ち、温度分布が側面22A,22Bの幅
方向Sで不均一になり、屈折率勾配が生じる。
【0009】このため、前記入射レーザ光の回転偏向が
起こり、波長変換の効率が低下し高い出力の波長変換レ
ーザ光が出力できなくなるという問題がある。
起こり、波長変換の効率が低下し高い出力の波長変換レ
ーザ光が出力できなくなるという問題がある。
【0010】本発明はこの様な問題点を解決するために
なされたもので、ガウス型で楕円形の横モードのレーザ
光を入射しても、温度分布の変化を抑え、回転偏向によ
る波長変換効率の低下を確実に防止できるレーザ光波長
変換装置を提供することを目的とする。
なされたもので、ガウス型で楕円形の横モードのレーザ
光を入射しても、温度分布の変化を抑え、回転偏向によ
る波長変換効率の低下を確実に防止できるレーザ光波長
変換装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明にかかるレーザ光波長変換装置は、(1)
レーザ光を入射してその波長を変換する非線形光学結晶
を有するレーザ光波長変換装置において、前記非線形光
学結晶内に生ずる温度分布であって、前記非線形光学結
晶内の中央部から外部に向かって温度が低下する温度分
布の分布幅を該結晶内の少なくとも1方向に沿って抑制
する加熱手段を前記非線形光学結晶の外部に設けたこと
を特徴とする構成とした。
めに本発明にかかるレーザ光波長変換装置は、(1)
レーザ光を入射してその波長を変換する非線形光学結晶
を有するレーザ光波長変換装置において、前記非線形光
学結晶内に生ずる温度分布であって、前記非線形光学結
晶内の中央部から外部に向かって温度が低下する温度分
布の分布幅を該結晶内の少なくとも1方向に沿って抑制
する加熱手段を前記非線形光学結晶の外部に設けたこと
を特徴とする構成とした。
【0012】また、構成1の態様として、(2) 構成
1のレーザ光波長変換装置において、前記非線形光学結
晶は、板状の直方体をなしており、この板状の厚さ方向
において対向する外表面を上面及び下面とし、これら上
・下面に直交する4つの外表面のうちの前後方向に対向
する2つの外表面を前面及び後面とし、幅方向に対向す
る他の2つの外表面を側面としたとき、前記上面及び下
面が該非線形光学結晶の屈折率楕円体の方位を表すX,
Y,Z軸のX,Y軸を含むXーY面にほぼ平行とされ、
前記前面及び後面が前記非線形光学結晶の最適位相整合
角度方向にほぼ垂直な面とされてレーザ光の入射面及び
出射面とされたものであり、前記加熱手段は、前記対向
する2つの側面から前記非線形光学結晶を加熱すること
で温度分布の分布幅を該非線形光学結晶の幅方向におい
て抑制する少なくとも1対のヒータからなるとともに、
前記非線形光学結晶の厚さ方向において対向する2つの
面である上・下面には、該非線形光学結晶を冷却する冷
却手段を設けたことを特徴とする構成とした。
1のレーザ光波長変換装置において、前記非線形光学結
晶は、板状の直方体をなしており、この板状の厚さ方向
において対向する外表面を上面及び下面とし、これら上
・下面に直交する4つの外表面のうちの前後方向に対向
する2つの外表面を前面及び後面とし、幅方向に対向す
る他の2つの外表面を側面としたとき、前記上面及び下
面が該非線形光学結晶の屈折率楕円体の方位を表すX,
Y,Z軸のX,Y軸を含むXーY面にほぼ平行とされ、
前記前面及び後面が前記非線形光学結晶の最適位相整合
角度方向にほぼ垂直な面とされてレーザ光の入射面及び
出射面とされたものであり、前記加熱手段は、前記対向
する2つの側面から前記非線形光学結晶を加熱すること
で温度分布の分布幅を該非線形光学結晶の幅方向におい
て抑制する少なくとも1対のヒータからなるとともに、
前記非線形光学結晶の厚さ方向において対向する2つの
面である上・下面には、該非線形光学結晶を冷却する冷
却手段を設けたことを特徴とする構成とした。
【0013】さらに、構成2の態様として、(3) 構
成2のレーザ光波長変換装置において、前記ヒータは、
前記2つの側面の前記前面寄りの領域から後面寄りの領
域にかけてそれぞれ別個に設けられた複数対のヒータで
構成されているとともに、前記前面寄りの領域に設けら
れたヒータの加熱量を後面寄りの領域に設けられたヒー
タの加熱量に比較して大になるように設定したことを特
徴とする構成としまた、構成1ないし3の態様として、
(4) 構成1ないし3のいずれかのレーザ光波長変換
装置において、前記非線形光学結晶を透過させる基準レ
ーザ光を発生するレーザ発生装置と、このレーザ発生装
置で発生して前記非線形光学結晶を透過した基準レーザ
光が前記非線形光学結晶内の温度分布の変化によって受
ける変位を検出するレーザ光変位検出機構と、このレー
ザ光変位検出機構による検出値と基準値とを比較して差
信号を出力する比較信号増幅器と、この比較信号増幅器
からの差信号により前記ヒータの温度を調整するヒータ
駆動電源とを備えたことを特徴とする構成とした。
成2のレーザ光波長変換装置において、前記ヒータは、
前記2つの側面の前記前面寄りの領域から後面寄りの領
域にかけてそれぞれ別個に設けられた複数対のヒータで
構成されているとともに、前記前面寄りの領域に設けら
れたヒータの加熱量を後面寄りの領域に設けられたヒー
タの加熱量に比較して大になるように設定したことを特
徴とする構成としまた、構成1ないし3の態様として、
(4) 構成1ないし3のいずれかのレーザ光波長変換
装置において、前記非線形光学結晶を透過させる基準レ
ーザ光を発生するレーザ発生装置と、このレーザ発生装
置で発生して前記非線形光学結晶を透過した基準レーザ
光が前記非線形光学結晶内の温度分布の変化によって受
ける変位を検出するレーザ光変位検出機構と、このレー
ザ光変位検出機構による検出値と基準値とを比較して差
信号を出力する比較信号増幅器と、この比較信号増幅器
からの差信号により前記ヒータの温度を調整するヒータ
駆動電源とを備えたことを特徴とする構成とした。
【0014】また、本発明にかかるレーザ装置は、
(5) 基本波レーザ光を出射するレーザ発生装置と、
このレーザ発生装置から出射した基本波レーザ光の波長
を変換するレーザ光波長変換装置とを備えたレーザ装置
において、前記レーザ光波長変換装置が構成1ないし4
のいずれかのレーザ光波長変換装置であることを特徴と
する構成とし、この構成5の態様として、(6) 構成
5のレーザ装置において、前記レーザ発生装置から出射
した基本波レーザ光の断面形状を、非線形光学結晶の入
射面の形状に応じて整形する光学手段を前記レーザ発生
装置と非線形光学結晶との間に設けたことを特徴とする
構成とし、さらに、構成6の態様として、(7) 構成
6のレーザ装置において、前記光学手段がシリンドリカ
ルレンズであることを特徴とした構成とした。
(5) 基本波レーザ光を出射するレーザ発生装置と、
このレーザ発生装置から出射した基本波レーザ光の波長
を変換するレーザ光波長変換装置とを備えたレーザ装置
において、前記レーザ光波長変換装置が構成1ないし4
のいずれかのレーザ光波長変換装置であることを特徴と
する構成とし、この構成5の態様として、(6) 構成
5のレーザ装置において、前記レーザ発生装置から出射
した基本波レーザ光の断面形状を、非線形光学結晶の入
射面の形状に応じて整形する光学手段を前記レーザ発生
装置と非線形光学結晶との間に設けたことを特徴とする
構成とし、さらに、構成6の態様として、(7) 構成
6のレーザ装置において、前記光学手段がシリンドリカ
ルレンズであることを特徴とした構成とした。
【0015】
【作用】上述の構成1によれば、上記加熱手段を設けた
ことにより、非線形結晶内の少なくとも1方向に沿った
温度分布が均一化され、波長変換効率の低下が防止され
る。また、構成2によれば、板状の非線形光学結晶の幅
方向の温度分布が均一化されるから、例えば、楕円形状
の横モードを有するレーザ光がこの非線形光学結晶に入
射した場合にも温度分布による波長変換効率の低下を防
止することができる。さらに、構成3によれば、2つの
側面の前面寄りの領域から後面寄りの領域にかけて複数
対のヒータを設け、前面寄りの領域に設けたヒータの加
熱量を後面寄りの領域に設けられたヒータの加熱量に比
較して大になるように設定したことによって、前面から
後面へ進むにつれて入射レーザ光に基づく発熱による温
度上昇が低下することによって生ずる温度分布を抑制す
ることをできる。そして、構成4によれば、例えば、差
信号がゼロになるようにヒータ駆動電源からヒータに供
給する電力を制御することにより自動的に温度分布を均
一に保持することが可能になる。
ことにより、非線形結晶内の少なくとも1方向に沿った
温度分布が均一化され、波長変換効率の低下が防止され
る。また、構成2によれば、板状の非線形光学結晶の幅
方向の温度分布が均一化されるから、例えば、楕円形状
の横モードを有するレーザ光がこの非線形光学結晶に入
射した場合にも温度分布による波長変換効率の低下を防
止することができる。さらに、構成3によれば、2つの
側面の前面寄りの領域から後面寄りの領域にかけて複数
対のヒータを設け、前面寄りの領域に設けたヒータの加
熱量を後面寄りの領域に設けられたヒータの加熱量に比
較して大になるように設定したことによって、前面から
後面へ進むにつれて入射レーザ光に基づく発熱による温
度上昇が低下することによって生ずる温度分布を抑制す
ることをできる。そして、構成4によれば、例えば、差
信号がゼロになるようにヒータ駆動電源からヒータに供
給する電力を制御することにより自動的に温度分布を均
一に保持することが可能になる。
【0016】また、構成5ないし7によれば、基本波レ
ーザ光を波長変換したレーザ光を発生できるレーザ装置
を得ることができる。
ーザ光を波長変換したレーザ光を発生できるレーザ装置
を得ることができる。
【0017】
【実施例】第1実施例 図1は本発明の第1実施例に係るレーザ光波長変換装置
及びレーザ装置の要部を示す斜視図である。
及びレーザ装置の要部を示す斜視図である。
【0018】図1において、符号1はヒートシンクで、
内部に温度を一定に保たれた冷却水が流入、流出し、後
述の非線形光学結晶2からの熱を吸収して一定温度に保
つ作用をなす。
内部に温度を一定に保たれた冷却水が流入、流出し、後
述の非線形光学結晶2からの熱を吸収して一定温度に保
つ作用をなす。
【0019】符号2はβ−Ba B2 O4 と表せる非線形
光学結晶で、この非線形光学結晶2は、板状の直方体を
なしており、この板状の厚さ方向において対向する外表
面を上面2A及び下面2Bとし、これら上・下面に直交
する4つの外表面のうちの前後方向に対向する2つの外
表面を前面2E及び後面2Fとし、幅方向に対向する他
の2つの外表面を側面2C,2Dとしたとき、前記上面
2A及び下面2Bが該非線形光学結晶2の屈折率楕円体
の方位を表すX,Y,Z軸のX,Y軸を含むXーY面に
ほぼ垂直であり、前面2E及び後面2Fが非線形光学結
晶2の最適位相整合角度方向にほぼ垂直な面とされてレ
ーザ光の入射面及び出射面とされたものである。
光学結晶で、この非線形光学結晶2は、板状の直方体を
なしており、この板状の厚さ方向において対向する外表
面を上面2A及び下面2Bとし、これら上・下面に直交
する4つの外表面のうちの前後方向に対向する2つの外
表面を前面2E及び後面2Fとし、幅方向に対向する他
の2つの外表面を側面2C,2Dとしたとき、前記上面
2A及び下面2Bが該非線形光学結晶2の屈折率楕円体
の方位を表すX,Y,Z軸のX,Y軸を含むXーY面に
ほぼ垂直であり、前面2E及び後面2Fが非線形光学結
晶2の最適位相整合角度方向にほぼ垂直な面とされてレ
ーザ光の入射面及び出射面とされたものである。
【0020】したがって、この非線形光学結晶2に、最
適位相整合角度方向光軸(レーザ光入射方向)5からレ
ーザ光が入射することにより第二高調波を発生させる。
最適位相整合角度方向光軸5は、Nd:YAGレーザ光
の2倍波で波長532nmのレーザ光に対してTYPE
Iで第二高調波発生に位相整合する角度で、非線形光学
結晶2の前・後面(入・出射面)2E,2Fが、この最
適位相整合角度方向光軸5に対して±5゜以内で垂直で
ある。非線形光学結晶2の各部の寸法は、前・後面2
E,2Fに垂直な外表面のうちの上・下面2A,2Bの
幅W1 が10mm、側面2C,2Dの幅W2 が3.5m
m、レーザ光入射方向の深さW3 が7mmになってい
る。また前・後面(レーザ光の入・出射面)2E,2F
(図4参照)には、532nm、266nmの波長の光
に対して反射を防ぐための誘電体多層膜による無反射コ
ートが施されている。
適位相整合角度方向光軸(レーザ光入射方向)5からレ
ーザ光が入射することにより第二高調波を発生させる。
最適位相整合角度方向光軸5は、Nd:YAGレーザ光
の2倍波で波長532nmのレーザ光に対してTYPE
Iで第二高調波発生に位相整合する角度で、非線形光学
結晶2の前・後面(入・出射面)2E,2Fが、この最
適位相整合角度方向光軸5に対して±5゜以内で垂直で
ある。非線形光学結晶2の各部の寸法は、前・後面2
E,2Fに垂直な外表面のうちの上・下面2A,2Bの
幅W1 が10mm、側面2C,2Dの幅W2 が3.5m
m、レーザ光入射方向の深さW3 が7mmになってい
る。また前・後面(レーザ光の入・出射面)2E,2F
(図4参照)には、532nm、266nmの波長の光
に対して反射を防ぐための誘電体多層膜による無反射コ
ートが施されている。
【0021】符号3はペルチェ素子であり、この発明の
ヒータの作用をなすもので、非線形光学結晶2内で生じ
る温度分布を解消する。このペルチェ素子3は4個設け
られ、2個づつ非線形光学結晶2の側面2C,2Dに貼
設されている。同一の側面2C又は2Dに設けられた2
つのペルチェ素子3は設定温度が独立に変化し、対向す
る2つのペルチェ素子3が一対として機能する。これ
は、前面(入射面)2Eから出射面2Fへ進むにつれて
レーザ光により発熱する温度が低下するためで、前面
(入射面)2E側のペルチェ素子3を高温に設定する。
ヒータの作用をなすもので、非線形光学結晶2内で生じ
る温度分布を解消する。このペルチェ素子3は4個設け
られ、2個づつ非線形光学結晶2の側面2C,2Dに貼
設されている。同一の側面2C又は2Dに設けられた2
つのペルチェ素子3は設定温度が独立に変化し、対向す
る2つのペルチェ素子3が一対として機能する。これ
は、前面(入射面)2Eから出射面2Fへ進むにつれて
レーザ光により発熱する温度が低下するためで、前面
(入射面)2E側のペルチェ素子3を高温に設定する。
【0022】符号4は断熱性の支持材料で、一定温度に
冷却するためのヒートシンク1と加熱するためのペルチ
ェ素子3との間での熱伝達を防止している。また、ヒー
トシンク1と非線形光学結晶2との間及びペルチェ素子
3と非線形光学結晶2との間には、当接支持状態及び熱
伝達を良好にするために、0.5mm厚の弾性良熱電動
材料が満たされている。
冷却するためのヒートシンク1と加熱するためのペルチ
ェ素子3との間での熱伝達を防止している。また、ヒー
トシンク1と非線形光学結晶2との間及びペルチェ素子
3と非線形光学結晶2との間には、当接支持状態及び熱
伝達を良好にするために、0.5mm厚の弾性良熱電動
材料が満たされている。
【0023】図4は本実施例に係るレーザ光波長変換装
置及びレーザ装置の全体構成を示すブロック図である。
置及びレーザ装置の全体構成を示すブロック図である。
【0024】図4において、符号6は波長633nmの
基準レーザ光を出力するHe−Neレーザ発生装置で、
このレーザ発生装置6からの基準レーザ光を非線形光学
結晶2に透過させ、非線形光学結晶2内での温度分布の
変化による屈折率勾配を検出する。符号7はダイクロイ
ックミラーである。このダイクロイックミラー7は、非
線形光学結晶2の前・後面(入・出射面)2E,2Fに
面して45゜の角度をもって配設され、波長532nm
及び266nmのレーザ光を入射角度45°で95%以
上反射し、波長633nmのレーザ光を80%以上透過
するものである。
基準レーザ光を出力するHe−Neレーザ発生装置で、
このレーザ発生装置6からの基準レーザ光を非線形光学
結晶2に透過させ、非線形光学結晶2内での温度分布の
変化による屈折率勾配を検出する。符号7はダイクロイ
ックミラーである。このダイクロイックミラー7は、非
線形光学結晶2の前・後面(入・出射面)2E,2Fに
面して45゜の角度をもって配設され、波長532nm
及び266nmのレーザ光を入射角度45°で95%以
上反射し、波長633nmのレーザ光を80%以上透過
するものである。
【0025】符号8は633nmのレーザ光のバンドパ
スフィルタ、符号9は結像レンズ、符号10はPSD半
導体素子(位置検出型半導体検出器)で、これらバンド
パスフィルタ8,結像レンズ9及びPSD半導体素子1
0によって基準レーザ光変位検出機構が構成されてい
る。この基準レーザ光変位検出機構は、レーザ発生装置
6からの基準レーザ光が非線形光学結晶2を透過する際
に、非線形光学結晶2内での温度分布の変化によって屈
折率勾配が生じた場合に、この屈折率勾配による基準レ
ーザ光の光路の変化を検出する。
スフィルタ、符号9は結像レンズ、符号10はPSD半
導体素子(位置検出型半導体検出器)で、これらバンド
パスフィルタ8,結像レンズ9及びPSD半導体素子1
0によって基準レーザ光変位検出機構が構成されてい
る。この基準レーザ光変位検出機構は、レーザ発生装置
6からの基準レーザ光が非線形光学結晶2を透過する際
に、非線形光学結晶2内での温度分布の変化によって屈
折率勾配が生じた場合に、この屈折率勾配による基準レ
ーザ光の光路の変化を検出する。
【0026】符号11は比較信号増幅器で、PSD半導
体素子10からの検出値と基準値とを比較し、これらに
ずれが生じた場合にそのずれた量に比例した大きさの差
信号を出力する。符号12は比較信号増幅器11からの
差信号の大きさに応じてペルチェ素子3を制御する駆動
電源で、差信号が大きい程温度分布の変化量が大きいた
め、ペルチェ素子3の温度を上昇させ、非線形光学結晶
2内の温度分布の変化量が小さくなるにつれて差信号が
小さくなり、これに伴ってペルチェ素子3の温度を低下
させる。なお、2系統のペルチェ素子3の間での温度上
昇率は、前述したように非線形光学結晶2の特性に合せ
て設定されている。
体素子10からの検出値と基準値とを比較し、これらに
ずれが生じた場合にそのずれた量に比例した大きさの差
信号を出力する。符号12は比較信号増幅器11からの
差信号の大きさに応じてペルチェ素子3を制御する駆動
電源で、差信号が大きい程温度分布の変化量が大きいた
め、ペルチェ素子3の温度を上昇させ、非線形光学結晶
2内の温度分布の変化量が小さくなるにつれて差信号が
小さくなり、これに伴ってペルチェ素子3の温度を低下
させる。なお、2系統のペルチェ素子3の間での温度上
昇率は、前述したように非線形光学結晶2の特性に合せ
て設定されている。
【0027】上述の構成の装置において、いま、最大強
度1/e2 で、その強度の形状が長軸方向に8mm、短
軸方向に3mmの楕円である横モード強度分布を有する
波長532nmのレーザ光を、ダイクロイックミラー7
で反射させ非線形光学結晶2に入射させると、非線形光
学効果により532nmのレーザ光の第2高調波(2倍
波)である266nmのレーザ光を発生する。
度1/e2 で、その強度の形状が長軸方向に8mm、短
軸方向に3mmの楕円である横モード強度分布を有する
波長532nmのレーザ光を、ダイクロイックミラー7
で反射させ非線形光学結晶2に入射させると、非線形光
学効果により532nmのレーザ光の第2高調波(2倍
波)である266nmのレーザ光を発生する。
【0028】この場合、非線形光学結晶2内がレーザ光
及び第2高調波の吸収に起因して発熱し、XーY面に垂
直な側面22A,22Bの幅方向Sの中央部の温度が高
く、両側が低くなると、幅方向Sに屈折率勾配が生じ、
レーザ発生装置6からの基準レーザ光の進行方向が変位
する。そして、この変位量をPSD半導体素子10で検
出し、比較信号増幅器11でPSD半導体素子10の検
出値と基準値とを比較して差信号を駆動電源12に出力
する。駆動電源12では、差信号の大きさに応じてペル
チェ素子3の温度を調整し、非線形光学結晶2内での温
度分布を均一に近づけるように加熱する。これにより、
非線形光学結晶2内の各部での温度分布の変化量が小さ
くなり、比較信号増幅器11からの差信号が小さくな
る。そして、基準レーザ光の進行変位をPSD半導体素
子10が検出しなくなるまでペルチェ素子3の温度を調
整する。
及び第2高調波の吸収に起因して発熱し、XーY面に垂
直な側面22A,22Bの幅方向Sの中央部の温度が高
く、両側が低くなると、幅方向Sに屈折率勾配が生じ、
レーザ発生装置6からの基準レーザ光の進行方向が変位
する。そして、この変位量をPSD半導体素子10で検
出し、比較信号増幅器11でPSD半導体素子10の検
出値と基準値とを比較して差信号を駆動電源12に出力
する。駆動電源12では、差信号の大きさに応じてペル
チェ素子3の温度を調整し、非線形光学結晶2内での温
度分布を均一に近づけるように加熱する。これにより、
非線形光学結晶2内の各部での温度分布の変化量が小さ
くなり、比較信号増幅器11からの差信号が小さくな
る。そして、基準レーザ光の進行変位をPSD半導体素
子10が検出しなくなるまでペルチェ素子3の温度を調
整する。
【0029】そして、PSD半導体素子10での検出値
と基準値とに差がなくなった時点で、温度分布が均一化
する。これにより、温度分布に起因して起こるX−Y面
に平行な非線形光学結晶直方体の回転対称軸に関する入
射レーザ光の回転偏向を解消でき、波長変換の効率が低
下することがなくなる。
と基準値とに差がなくなった時点で、温度分布が均一化
する。これにより、温度分布に起因して起こるX−Y面
に平行な非線形光学結晶直方体の回転対称軸に関する入
射レーザ光の回転偏向を解消でき、波長変換の効率が低
下することがなくなる。
【0030】図5は本実施例における非線形光学結晶の
XーY面に平行な断面における温度分布を計算によって
求めた結果を示す図であり、図6は図5の温度分布断面
の説明図である。この場合、非線形光学結晶2に約5W
の基本波レーザ光(波長532nm)を入射し、非線形
結晶2内で約2Wの2倍波(波長266nm)が発生し
たと仮定した。また、図7は図2に示される従来の場合
について上記と同様にして計算によって求めた温度分布
を示す図である。これらの計算結果から、本実施例によ
って非線形光学結晶2の幅方向の温度分布が著しく改善
されることがわかる。
XーY面に平行な断面における温度分布を計算によって
求めた結果を示す図であり、図6は図5の温度分布断面
の説明図である。この場合、非線形光学結晶2に約5W
の基本波レーザ光(波長532nm)を入射し、非線形
結晶2内で約2Wの2倍波(波長266nm)が発生し
たと仮定した。また、図7は図2に示される従来の場合
について上記と同様にして計算によって求めた温度分布
を示す図である。これらの計算結果から、本実施例によ
って非線形光学結晶2の幅方向の温度分布が著しく改善
されることがわかる。
【0031】本実施例の装置を用い、実際に平均出力が
約5Wの基本波レーザ光(波長532nm)を入力した
ところ、平均出力2ワット以上の第2高調波(=2倍
波;波長266nm)レーザ光を安定的に発生させるこ
とができた。これに対して、図2に示される従来の装置
で同様の条件で発振実験を行ったところ、得られた第2
高調波(2倍波)の出力は約1.2Wであった。
約5Wの基本波レーザ光(波長532nm)を入力した
ところ、平均出力2ワット以上の第2高調波(=2倍
波;波長266nm)レーザ光を安定的に発生させるこ
とができた。これに対して、図2に示される従来の装置
で同様の条件で発振実験を行ったところ、得られた第2
高調波(2倍波)の出力は約1.2Wであった。
【0032】なお、上述した実施例では、非線形光学結
晶2内に温度分布が生じてはじめて温度制御が開始す
る。すなわち、レーザ発生前であって非線形光学結晶に
温度分布が生じていないときは温度制御は行われない。
したがって、レーザ発生開始直後から温度制御が安定す
るまでの間は非線形光学結晶2内に温度分布が生ずる。
それゆえ、これを防止するために、例えば、レーザ発生
の際に生ずる温度分布を調べ、レーザ発生の際にこの温
度分布を解消するために必要な加熱量を予め求めておい
て、レーザ発生開始前からこの求めた加熱量で非線形光
学結晶2を予め加熱しておけば、レーザ発生開始直後か
ら非線形光学結晶2の温度分布を均一に保つことができ
る。
晶2内に温度分布が生じてはじめて温度制御が開始す
る。すなわち、レーザ発生前であって非線形光学結晶に
温度分布が生じていないときは温度制御は行われない。
したがって、レーザ発生開始直後から温度制御が安定す
るまでの間は非線形光学結晶2内に温度分布が生ずる。
それゆえ、これを防止するために、例えば、レーザ発生
の際に生ずる温度分布を調べ、レーザ発生の際にこの温
度分布を解消するために必要な加熱量を予め求めておい
て、レーザ発生開始前からこの求めた加熱量で非線形光
学結晶2を予め加熱しておけば、レーザ発生開始直後か
ら非線形光学結晶2の温度分布を均一に保つことができ
る。
【0033】また、本実施例では、ペルチェ素子3を2
組設け、非線形光学結晶2内で入射面2Eから出射面2
Fへ向けて低下する発熱温度を調整したが、1組又は3
組以上であってもよい。そして、ペルチェ素子3の個数
を増やす程、より緻密に温度調整をすることができる。
組設け、非線形光学結晶2内で入射面2Eから出射面2
Fへ向けて低下する発熱温度を調整したが、1組又は3
組以上であってもよい。そして、ペルチェ素子3の個数
を増やす程、より緻密に温度調整をすることができる。
【0034】また、本実施例では一対のペルチェ素子3
はともに同一条件で駆動電源12によって制御されるよ
うにしたが、レーザ発生装置6、基準レーザ光変位検出
機構8,9,10、比較信号増幅器11及び駆動電源1
2からなるペルチェ素子3を制御する装置部分を、非線
形光学結晶2の両側に2組設け、非線形光学結晶2の両
側部分の温度変化をそれぞれ独立に検出し、非線形光学
結晶2の両側にそれぞれ設けられた一対のペルチェ素子
3を検出値に合せて独立に制御するようにしてもよい。
はともに同一条件で駆動電源12によって制御されるよ
うにしたが、レーザ発生装置6、基準レーザ光変位検出
機構8,9,10、比較信号増幅器11及び駆動電源1
2からなるペルチェ素子3を制御する装置部分を、非線
形光学結晶2の両側に2組設け、非線形光学結晶2の両
側部分の温度変化をそれぞれ独立に検出し、非線形光学
結晶2の両側にそれぞれ設けられた一対のペルチェ素子
3を検出値に合せて独立に制御するようにしてもよい。
【0035】さらに、レーザ発生装置6、基準レーザ光
変位検出機構8,9,10、比較信号増幅器11及び駆
動電源12からなるペルチェ素子3を制御する装置部分
を、3組以上設けてもよい。これにより、さらに緻密に
温度分布を補正することができるようになる。
変位検出機構8,9,10、比較信号増幅器11及び駆
動電源12からなるペルチェ素子3を制御する装置部分
を、3組以上設けてもよい。これにより、さらに緻密に
温度分布を補正することができるようになる。
【0036】第2実施例 図8は本発明の第2実施例にかかるレーザ光波長変換装
置及びレーザ装置の全体構成を示す図である。以下、図
8を参照にしながら第2実施例を説明する。なお、この
実施例は上述の第1実施例と一部共通するので、共通す
る部分には同一の符号を付して説明する。
置及びレーザ装置の全体構成を示す図である。以下、図
8を参照にしながら第2実施例を説明する。なお、この
実施例は上述の第1実施例と一部共通するので、共通す
る部分には同一の符号を付して説明する。
【0037】図8において、符号13はNd:YAGの
2倍波である波長532nmのレーザ光(基本波レーザ
光)を出力するレーザ発生装置である。このレーザ発生
装置13から出射したレーザ光の光路上には、順次、ダ
イクロイックミラー71、波長532nmに対するλ/
2板14、シリンドリカルレンズ15a、βーBaB2
O4 からなる非線形光学結晶2、シリンドリカルレンズ
15b、ダイクロイックミラー72及び分散プリズム2
3が配置されている。
2倍波である波長532nmのレーザ光(基本波レーザ
光)を出力するレーザ発生装置である。このレーザ発生
装置13から出射したレーザ光の光路上には、順次、ダ
イクロイックミラー71、波長532nmに対するλ/
2板14、シリンドリカルレンズ15a、βーBaB2
O4 からなる非線形光学結晶2、シリンドリカルレンズ
15b、ダイクロイックミラー72及び分散プリズム2
3が配置されている。
【0038】ダイクロイックミラー71及び72は、基
本波レーザ光の光路方向に対して45°なすように配置
されており、波長532nmのP偏光の光を99%以上
透過し、波長633nmのS偏光の光を88%以上反射
するものである。ダイクロイックミラー71は、基本波
レーザ光(波長532nm)は通過させる一方で、基本
波レーザ光の光路と直交する方向に配置された基準レー
ザ光の発生装置6から出射された波長633nmの基準
レーザ光を反射し、この基準レーザ光が基本波レーザ光
の光路と平行な光路辿ってλ/2板14、シリンドリカ
ルレンズ15a、非線形光学結晶2及びシリンドリカル
レンズ15bを通過するようにしてダイクロイックミラ
ー72に至るようにする。また、ダイクロイックミラー
72は、基本波レーザ光(波長532nm)は透過させ
る一方で、基準レーザ光(波長633nm)を反射し、
この基準レーザ光をバンドパスフィルタ8、結像レンズ
9及びPSD半導体素子で構成される基準レーザ光変位
検出機構に導くものである。
本波レーザ光の光路方向に対して45°なすように配置
されており、波長532nmのP偏光の光を99%以上
透過し、波長633nmのS偏光の光を88%以上反射
するものである。ダイクロイックミラー71は、基本波
レーザ光(波長532nm)は通過させる一方で、基本
波レーザ光の光路と直交する方向に配置された基準レー
ザ光の発生装置6から出射された波長633nmの基準
レーザ光を反射し、この基準レーザ光が基本波レーザ光
の光路と平行な光路辿ってλ/2板14、シリンドリカ
ルレンズ15a、非線形光学結晶2及びシリンドリカル
レンズ15bを通過するようにしてダイクロイックミラ
ー72に至るようにする。また、ダイクロイックミラー
72は、基本波レーザ光(波長532nm)は透過させ
る一方で、基準レーザ光(波長633nm)を反射し、
この基準レーザ光をバンドパスフィルタ8、結像レンズ
9及びPSD半導体素子で構成される基準レーザ光変位
検出機構に導くものである。
【0039】ダイクロイックミラー71を通過した基本
波レーザ光は、λ/2板14によってその偏光方位が調
整され、ついで、シリンドリカルレンズ15aによっ
て、横モードがガウシアンでビーム断面が楕円形状にな
るように整形された後、非線形光学結晶2に入射する。
これにより、非線形光学結晶2内で基本波レーザ光の2
倍波である波長266nmのレーザ光が発生する。した
がって、非線形光学結晶2からは基本波レーザ光ととも
にこの2倍波が出射される。これらのレーザ光はシリン
ドリカルレンズ15aと同じ構成のシリンドリカルレン
ズ15bによって整形された後、分散プリム23によっ
て分離され、2倍波26が取り出される。なお、シリン
ドリカルレンズ15a,15bは、本発明における基本
波レーザ光の断面形状を整形する光学手段であり、焦点
距離が300mmで、表面に波長532nmのレーザ光
に対する反射防止膜が施されている。また、非線形光学
結晶2は第1実施例と同じ構成であり、同様に4つのペ
ルチェ素子3が設けられており、図示しないがこれらペ
ルチェ素子3は同様に駆動電源によって温度制御され、
この駆動電源はPSD半導体素子10の検出値と基準値
との差に対応して非線形光学結晶2の温度分布が均一に
なるようにペルチェ素子3に加える電力を調節するもの
である。
波レーザ光は、λ/2板14によってその偏光方位が調
整され、ついで、シリンドリカルレンズ15aによっ
て、横モードがガウシアンでビーム断面が楕円形状にな
るように整形された後、非線形光学結晶2に入射する。
これにより、非線形光学結晶2内で基本波レーザ光の2
倍波である波長266nmのレーザ光が発生する。した
がって、非線形光学結晶2からは基本波レーザ光ととも
にこの2倍波が出射される。これらのレーザ光はシリン
ドリカルレンズ15aと同じ構成のシリンドリカルレン
ズ15bによって整形された後、分散プリム23によっ
て分離され、2倍波26が取り出される。なお、シリン
ドリカルレンズ15a,15bは、本発明における基本
波レーザ光の断面形状を整形する光学手段であり、焦点
距離が300mmで、表面に波長532nmのレーザ光
に対する反射防止膜が施されている。また、非線形光学
結晶2は第1実施例と同じ構成であり、同様に4つのペ
ルチェ素子3が設けられており、図示しないがこれらペ
ルチェ素子3は同様に駆動電源によって温度制御され、
この駆動電源はPSD半導体素子10の検出値と基準値
との差に対応して非線形光学結晶2の温度分布が均一に
なるようにペルチェ素子3に加える電力を調節するもの
である。
【0040】この実施例によれば、平均出力5Wの基本
波レーザ光を加えたときに、平均出力2wの2倍波26
を得ることができた。なお、ペルチェ素子3による加熱
調整を行わない従来の場合には、同じ条件で平均出力
1.2Wの2倍波26しか得られなかった。
波レーザ光を加えたときに、平均出力2wの2倍波26
を得ることができた。なお、ペルチェ素子3による加熱
調整を行わない従来の場合には、同じ条件で平均出力
1.2Wの2倍波26しか得られなかった。
【0041】第3実施例 図9は本発明の第3実施例にかかるレーザ光波長変換装
置及びレーザ装置の全体構成を示す図である。以下、図
9を参照にしながら第3実施例を説明する。なお、この
実施例は上述の第1実施例及び第2実施例と一部共通す
るので、共通する部分には同一の符号を付して説明す
る。
置及びレーザ装置の全体構成を示す図である。以下、図
9を参照にしながら第3実施例を説明する。なお、この
実施例は上述の第1実施例及び第2実施例と一部共通す
るので、共通する部分には同一の符号を付して説明す
る。
【0042】図9において、符号19及び24はレーザ
共振器を構成する全反射ミラーであり、符号17はこの
レーザ共振器内に配置され、図示しない励起光源から励
起光L0 を照射することにより波長1064nmのレー
ザ光を出射するNd:YAGレーザロッドである。さら
に、符号18はQスイッチ素子、符号20はダイクロイ
ックシリンドリカルミラー、符号25はKTP結晶から
なる非線形光学結晶である。なお、符号2,6,8,
9,10は上記第1及び第2実施例の場合と同じであ
る。
共振器を構成する全反射ミラーであり、符号17はこの
レーザ共振器内に配置され、図示しない励起光源から励
起光L0 を照射することにより波長1064nmのレー
ザ光を出射するNd:YAGレーザロッドである。さら
に、符号18はQスイッチ素子、符号20はダイクロイ
ックシリンドリカルミラー、符号25はKTP結晶から
なる非線形光学結晶である。なお、符号2,6,8,
9,10は上記第1及び第2実施例の場合と同じであ
る。
【0043】Qスイッチ素子18はレーザ共振器内のQ
値をスイッチングすることにより波長1064nmのパ
ルスレーザを発振させるものである。また、ダイクロイ
ックシリンドリカルミラー20は、1064nmのレー
ザ光をそのビーム断面形状を整形しながら全反射し、一
方、波長532nm及び266nmのレーザ光は透過す
るもので、Nd:YAGレーザロッド17から出射した
波長1064nmのレーザ光を折り返して非線形光学結
晶2及び25を通過させ、全反射ミラー24に導き、全
反射ミラー19との間で往復させる。
値をスイッチングすることにより波長1064nmのパ
ルスレーザを発振させるものである。また、ダイクロイ
ックシリンドリカルミラー20は、1064nmのレー
ザ光をそのビーム断面形状を整形しながら全反射し、一
方、波長532nm及び266nmのレーザ光は透過す
るもので、Nd:YAGレーザロッド17から出射した
波長1064nmのレーザ光を折り返して非線形光学結
晶2及び25を通過させ、全反射ミラー24に導き、全
反射ミラー19との間で往復させる。
【0044】非線形光学結晶25は波長1064nmの
レーザ光が入射されるとその2倍波である波長532n
mのレーザ光を発生するものである。この非線形光学結
晶25で発生した波長532nmのレーザ光(本発明に
おける基本波レーザ光)が非線形光学結晶2に入射する
とその2倍波である波長266nmのレーザ光が発生す
る。ここで、非線形光学結晶25の内部に生ずる温度分
布はそれほど大きな問題とならないが、非線形光学結晶
2内に生ずる温度分布は、波長266nmのレーザ光の
発生効率に大きく影響する。それゆえ、この実施例にお
いても上述の各実施例と同様に、非線形光学結晶2の両
側面にペルチェ素子3を設けて同様の温度制御を行う。
この場合、基準レーザ光は、全反射ミラー24を波長6
33nmのレーザ光を透過するダイクロイックシリンド
リカルミラーで構成し、該全反射ミラー24の外部に配
置したレーザ発生装置6から出射させ、全反射ミラー2
4を透過させて導く。全反射ミラー24を透過した基準
レーザ光は、非線形光学結晶25を透過した後、非線形
光学結晶2を透過して温度分布に応じた変位を受け、つ
いで、ダイクロイックシリンドリカルミラー20を透過
して分散プリズム23に至り、この分散プリズム23に
よって所定の角度方向を変えられてPSD半導体素子1
0でその変位が検出される。なお、検出された変位に基
づいてペルチェ素子3の温度制御がなされることは上述
の各実施例と同じである。
レーザ光が入射されるとその2倍波である波長532n
mのレーザ光を発生するものである。この非線形光学結
晶25で発生した波長532nmのレーザ光(本発明に
おける基本波レーザ光)が非線形光学結晶2に入射する
とその2倍波である波長266nmのレーザ光が発生す
る。ここで、非線形光学結晶25の内部に生ずる温度分
布はそれほど大きな問題とならないが、非線形光学結晶
2内に生ずる温度分布は、波長266nmのレーザ光の
発生効率に大きく影響する。それゆえ、この実施例にお
いても上述の各実施例と同様に、非線形光学結晶2の両
側面にペルチェ素子3を設けて同様の温度制御を行う。
この場合、基準レーザ光は、全反射ミラー24を波長6
33nmのレーザ光を透過するダイクロイックシリンド
リカルミラーで構成し、該全反射ミラー24の外部に配
置したレーザ発生装置6から出射させ、全反射ミラー2
4を透過させて導く。全反射ミラー24を透過した基準
レーザ光は、非線形光学結晶25を透過した後、非線形
光学結晶2を透過して温度分布に応じた変位を受け、つ
いで、ダイクロイックシリンドリカルミラー20を透過
して分散プリズム23に至り、この分散プリズム23に
よって所定の角度方向を変えられてPSD半導体素子1
0でその変位が検出される。なお、検出された変位に基
づいてペルチェ素子3の温度制御がなされることは上述
の各実施例と同じである。
【0045】一方、非線形光学結晶2で発生した波長2
66nmのレーザ光は、波長532nmのレーザ光とと
もにダイクロイックシリンドリカルミラー20を透過し
て分散プリズム23に至るが、該分散プリズムによって
波長532nmのレーザ光から分離されて取り出され
る。
66nmのレーザ光は、波長532nmのレーザ光とと
もにダイクロイックシリンドリカルミラー20を透過し
て分散プリズム23に至るが、該分散プリズムによって
波長532nmのレーザ光から分離されて取り出され
る。
【0046】この実施例では、非線形光学結晶25から
発生される波長532nmのレーザ光の出力が平均約1
0Wである場合に、平均出力が約2Wの波長266nm
のレーザ光が得られた。これに対して、同様の条件で、
非線形光学結晶2の温度を制御しない場合には、波長2
66nmのレーザ光の出力は1.2W程度しか得られな
かった。
発生される波長532nmのレーザ光の出力が平均約1
0Wである場合に、平均出力が約2Wの波長266nm
のレーザ光が得られた。これに対して、同様の条件で、
非線形光学結晶2の温度を制御しない場合には、波長2
66nmのレーザ光の出力は1.2W程度しか得られな
かった。
【0047】なお、上述の実施例において、レーザビー
ムの横モードの整形に第2実施例ではシリンドリカルレ
ンズを用い、第3実施例ではシリンドリカルミラーを用
いたが、これらの代わりに、例えば、アナモルフィック
プリズムやアナモルフィックプリズムペア等のアナモル
フィック光学素子を用いてもよい。
ムの横モードの整形に第2実施例ではシリンドリカルレ
ンズを用い、第3実施例ではシリンドリカルミラーを用
いたが、これらの代わりに、例えば、アナモルフィック
プリズムやアナモルフィックプリズムペア等のアナモル
フィック光学素子を用いてもよい。
【0048】また、上述の各実施例では、非線形光学結
晶2として、βーBaB2 O4 を用いたが、この代わり
に、例えば、KDP、KD*P、NYAB等の結晶を用
いてもよい。
晶2として、βーBaB2 O4 を用いたが、この代わり
に、例えば、KDP、KD*P、NYAB等の結晶を用
いてもよい。
【0049】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかるレ
ーザ光波長変換装置及びレーザ装置によれば、非線形光
学結晶内に生ずる温度分布であって前記非線形光学結晶
内の中央部から外部に向かって温度が低下する温度分布
の分布幅を該結晶内の少なくとも1方向に沿って抑制す
る加熱手段を前記非線形光学結晶の外部に設けたことに
より、温度分布に起因する波長変換効率の低下を確実に
防止し、高い出力の波長変換レーザ光を安定的に得るこ
とができる。
ーザ光波長変換装置及びレーザ装置によれば、非線形光
学結晶内に生ずる温度分布であって前記非線形光学結晶
内の中央部から外部に向かって温度が低下する温度分布
の分布幅を該結晶内の少なくとも1方向に沿って抑制す
る加熱手段を前記非線形光学結晶の外部に設けたことに
より、温度分布に起因する波長変換効率の低下を確実に
防止し、高い出力の波長変換レーザ光を安定的に得るこ
とができる。
【図1】本発明の第1実施例にかかるレーザ光波長変換
装置及びレーザ装置の主要部を示す斜視図である。
装置及びレーザ装置の主要部を示す斜視図である。
【図2】従来のレーザ光波長変換装置の主要部を示す斜
視図である。
視図である。
【図3】非線形光学結晶内部での温度分布を示す説明図
である。
である。
【図4】本発明の第1実施例にかかるレーザ光波長変換
装置及びレーザ装置の全体構成を示すブロック図であ
る。
装置及びレーザ装置の全体構成を示すブロック図であ
る。
【図5】第1実施例における非線形光学結晶の断面の温
度分布を示す図である。
度分布を示す図である。
【図6】温度分布断面の説明図である。
【図7】従来例における非線形光学結晶の断面の温度分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図8】第2実施例の全体構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図9】第3実施例の全体構成を示すブロック図であ
る。
る。
1…ヒートシンク、2…非線形光学結晶、3…ペルチェ
素子、4…断熱保持部材、5…最適位相整合角度方向光
軸、6…基準レーザ発生装置、7,71,72…ダイク
ロイックミラー、8…バンドパスフィルタ、9…結像レ
ンズ、10…PSD半導体素子、11…比較信号増幅
器、12…駆動電源、13…基本波レーザ光発生装置、
14…λ/2板、15a,15b…シリンドリカルレン
ズ、17…Nd:YAGレーザロッド、18…Qスイッ
チ素子、19,24…全反射ミラー、20…ダイクロイ
ックシリンドリカルミラー、23…分散プリズム、25
…KTP非線形光学結晶。
素子、4…断熱保持部材、5…最適位相整合角度方向光
軸、6…基準レーザ発生装置、7,71,72…ダイク
ロイックミラー、8…バンドパスフィルタ、9…結像レ
ンズ、10…PSD半導体素子、11…比較信号増幅
器、12…駆動電源、13…基本波レーザ光発生装置、
14…λ/2板、15a,15b…シリンドリカルレン
ズ、17…Nd:YAGレーザロッド、18…Qスイッ
チ素子、19,24…全反射ミラー、20…ダイクロイ
ックシリンドリカルミラー、23…分散プリズム、25
…KTP非線形光学結晶。
Claims (7)
- 【請求項1】 レーザ光を入射してその波長を変換する
非線形光学結晶を有するレーザ光波長変換装置におい
て、 前記非線形光学結晶内に生ずる温度分布であって前記非
線形光学結晶内の中央部から外部に向かって温度が低下
する温度分布の分布幅を該結晶内の少なくとも1方向に
沿って抑制する加熱手段を前記非線形光学結晶の外部に
設けたことを特徴とするレーザ光波長変換装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のレーザ光波長変換装置
において、 前記非線形光学結晶は、板状の直方体をなしており、こ
の板状の厚さ方向において対向する外表面を上面及び下
面とし、これら上・下面に直交する4つの外表面のうち
の前後方向に対向する2つの外表面を前面及び後面と
し、幅方向に対向する他の2つの外表面を側面としたと
き、 前記上面及び下面が該非線形光学結晶の屈折率楕円体の
方位を表すX,Y,Z軸のX,Y軸を含むXーY面にほ
ぼ垂直とされ、前記前面及び後面が前記非線形光学結晶
の最適位相整合角度方向にほぼ垂直な面とされてレーザ
光の入射面及び出射面とされたものであり、 前記加熱手段は、前記対向する2つの側面から前記非線
形光学結晶を加熱することで温度分布の分布幅を該非線
形光学結晶の幅方向において抑制する少なくとも1対の
ヒータからなるとともに、 前記非線形光学結晶の厚さ方向において対向する2つの
面である上・下面には、該非線形光学結晶を冷却する冷
却手段を設けたことを特徴とするレーザ光波長変換装
置。 - 【請求項3】 請求項2に記載のレーザ光波長変換装置
において、 前記ヒータは、前記2つの側面の前記前面寄りの領域か
ら後面寄りの領域にかけてそれぞれ別個に設けられた複
数対のヒータで構成されているとともに、 前記前面寄りの領域に設けられたヒータの加熱量を後面
寄りの領域に設けられたヒータの加熱量に比較して大に
なるように設定したことを特徴とするレーザ光波長変換
装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載のレ
ーザ光波長変換装置において、 前記非線形光学結晶を透過させる基準レーザ光を発生す
るレーザ発生装置と、 このレーザ発生装置で発生して前記非線形光学結晶を透
過した基準レーザ光が前記非線形光学結晶内の温度分布
の変化によって受ける変位を検出するレーザ光変位検出
機構と、 このレーザ光変位検出機構による検出値と基準値とを比
較して差信号を出力する比較信号増幅器と、 この比較信号増幅器からの差信号により前記ヒータの温
度を調整するヒータ駆動電源とを備えたことを特徴とす
るレーザ光波長変換装置。 - 【請求項5】 基本波レーザ光を出力するレーザ発生装
置と、 このレーザ発生装置から出射した基本波レーザ光の波長
を変換するレーザ光波長変換装置とを備えたレーザ装置
において、 前記レーザ光波長変換装置が請求項1ないし4のいずれ
かに記載のレーザ光波長変換装置であることを特徴とす
るレーザ装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載のレーザ装置において、 前記レーザ発生装置から出射した基本波レーザ光の断面
形状を、非線形光学結晶の入射面の形状に応じて整形す
る光学手段を前記レーザ発生装置と非線形光学結晶との
間に設けたことを特徴とするレーザ装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載のレーザ装置において、 前記光学手段がシリンドリカルレンズであることを特徴
としたレーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4294183A JP3053147B2 (ja) | 1991-10-31 | 1992-11-02 | レーザ光波長変換装置及びレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28641691 | 1991-10-31 | ||
JP3-286416 | 1991-10-31 | ||
JP4294183A JP3053147B2 (ja) | 1991-10-31 | 1992-11-02 | レーザ光波長変換装置及びレーザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05204011A true JPH05204011A (ja) | 1993-08-13 |
JP3053147B2 JP3053147B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=26556308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4294183A Expired - Fee Related JP3053147B2 (ja) | 1991-10-31 | 1992-11-02 | レーザ光波長変換装置及びレーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3053147B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007133445A (ja) * | 2007-02-23 | 2007-05-31 | Sony Corp | 波長変換装置 |
JP2007322695A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換素子 |
JP2008177458A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Seiko Epson Corp | 光源装置、プロジェクタ、及び光源装置の制御方法 |
JP2008250100A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Konica Minolta Opto Inc | 第二次高調波光発生装置及び第二次高調波光発生方法 |
JP2010093201A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Toshiba Corp | 温調装置 |
US7999998B2 (en) | 2006-10-27 | 2011-08-16 | Panasonic Corporation | Short wavelength light source and laser image forming apparatus |
JP2014089350A (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光学素子用マウント |
-
1992
- 1992-11-02 JP JP4294183A patent/JP3053147B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007322695A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換素子 |
US7999998B2 (en) | 2006-10-27 | 2011-08-16 | Panasonic Corporation | Short wavelength light source and laser image forming apparatus |
JP2008177458A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Seiko Epson Corp | 光源装置、プロジェクタ、及び光源装置の制御方法 |
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JP2008250100A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Konica Minolta Opto Inc | 第二次高調波光発生装置及び第二次高調波光発生方法 |
JP4678004B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-04-27 | コニカミノルタオプト株式会社 | 第二次高調波光発生装置及び第二次高調波光発生方法 |
JP2010093201A (ja) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Toshiba Corp | 温調装置 |
JP2014089350A (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光学素子用マウント |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3053147B2 (ja) | 2000-06-19 |
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