JPH05251804A - 波長変換レーザ装置 - Google Patents
波長変換レーザ装置Info
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- JPH05251804A JPH05251804A JP4084603A JP8460392A JPH05251804A JP H05251804 A JPH05251804 A JP H05251804A JP 4084603 A JP4084603 A JP 4084603A JP 8460392 A JP8460392 A JP 8460392A JP H05251804 A JPH05251804 A JP H05251804A
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- Japan
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- optical crystal
- wavelength conversion
- nonlinear optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 共振器内に配置した非線形光学結晶で発生さ
せた第２高調波を利用するタイプの波長変換レーザ装置
において、第２高調波に生じるノイズを低減する。 【構成】 非線形光学結晶１６の両端面を、レーザ光の
基本波がその端面からブリュースタ角で出射するように
加工する。これより、非線形光学結晶１６から出射する
基本波はほぼ直線偏光となるため、共振器内において一
つの偏光方向のみが支配的となり、異なる偏光間でのモ
ード間競合が少なくなる。
せた第２高調波を利用するタイプの波長変換レーザ装置
において、第２高調波に生じるノイズを低減する。 【構成】 非線形光学結晶１６の両端面を、レーザ光の
基本波がその端面からブリュースタ角で出射するように
加工する。これより、非線形光学結晶１６から出射する
基本波はほぼ直線偏光となるため、共振器内において一
つの偏光方向のみが支配的となり、異なる偏光間でのモ
ード間競合が少なくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザディスクや、光
通信、計測器等において光源として利用することができ
る波長変換レーザ装置に関する。
通信、計測器等において光源として利用することができ
る波長変換レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長変換レーザ装置では、ＹＡＧレーザ
等から発する赤外線領域又は赤色のレーザ光の波長を非
線形光学結晶によって変換し、緑色や青色の短波長のレ
ーザ光を得ることができる。このため、波長変換レーザ
装置をレーザディスクや光通信の光源として利用すれ
ば、記録密度や通信容量が向上するという効果が期待で
きる。
等から発する赤外線領域又は赤色のレーザ光の波長を非
線形光学結晶によって変換し、緑色や青色の短波長のレ
ーザ光を得ることができる。このため、波長変換レーザ
装置をレーザディスクや光通信の光源として利用すれ
ば、記録密度や通信容量が向上するという効果が期待で
きる。
【０００３】このような波長変換レーザ装置として、固
体レーザ媒質と非線形光学結晶を内部に配置したファブ
リペロー共振器を用いて構成し、非線形光学結晶中にお
いて発生する第２高調波を利用することにより波長変換
を行なう方式のものがある。この方式の波長変換レーザ
装置で使用する非線形光学結晶としてはＫＴＰ結晶が代
表的であり、ＫＴＰ結晶を使用した場合、タイプIIと呼
ばれる位相整合の条件を満たすようにＫＴＰ結晶が加工
され、波長変換のため、互いに直交する偏光方向を有す
る二つの基本波が必要となる。このようなタイプの波長
変換レーザ装置では、従来、固体レーザ媒質と非線形光
学結晶の間の相互作用により、互いに直交する偏光方向
を有する二つの基本波がモード間競合することによって
前記第２高調波に不規則なノイズが生じ問題となってい
た。これに対し、このノイズを低減するため、共振器内
にブリュースタ板を挿入する方法（参考文献：永井他、
「半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧグリーンレーザーの低
雑音化」、レーザー学会研究報告、RTM-90-38, p.13 (1
990)）や、１／４波長板を挿入する方法（参考文献：M.
Oka et al., "Stable intracavity doubling of orthog
onal linearly polarized modes in diode-pumped Nd:Y
AG lasers", Opt.Lett., 13, p.805 (1988)）が提案さ
れている。以下、これらのノイズ低減方法について説明
する。
体レーザ媒質と非線形光学結晶を内部に配置したファブ
リペロー共振器を用いて構成し、非線形光学結晶中にお
いて発生する第２高調波を利用することにより波長変換
を行なう方式のものがある。この方式の波長変換レーザ
装置で使用する非線形光学結晶としてはＫＴＰ結晶が代
表的であり、ＫＴＰ結晶を使用した場合、タイプIIと呼
ばれる位相整合の条件を満たすようにＫＴＰ結晶が加工
され、波長変換のため、互いに直交する偏光方向を有す
る二つの基本波が必要となる。このようなタイプの波長
変換レーザ装置では、従来、固体レーザ媒質と非線形光
学結晶の間の相互作用により、互いに直交する偏光方向
を有する二つの基本波がモード間競合することによって
前記第２高調波に不規則なノイズが生じ問題となってい
た。これに対し、このノイズを低減するため、共振器内
にブリュースタ板を挿入する方法（参考文献：永井他、
「半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧグリーンレーザーの低
雑音化」、レーザー学会研究報告、RTM-90-38, p.13 (1
990)）や、１／４波長板を挿入する方法（参考文献：M.
Oka et al., "Stable intracavity doubling of orthog
onal linearly polarized modes in diode-pumped Nd:Y
AG lasers", Opt.Lett., 13, p.805 (1988)）が提案さ
れている。以下、これらのノイズ低減方法について説明
する。
【０００４】図４は、ノイズを低減するためにブリュー
スタ板を用いた波長変換レーザ装置の概略構成を示す図
である。図４に示すように、本波長変換レーザ装置は、
励起光源としての半導体レーザ１と、コリメートレンズ
２と、フォーカシングレンズ３と、ファブリペロー共振
器を構成するミラー４及び７と、その共振器内に配置さ
れた固体レーザ媒質５、非線形光学結晶６、及びブリュ
ースタ板５０と、から構成される。ここで、励起光源と
して半導体レーザを使用しているのは、ランプを励起光
源とする場合に比べ、発熱が少なく大幅に小型化できる
とともに、信頼性や寿命の点でも有利だからである。
スタ板を用いた波長変換レーザ装置の概略構成を示す図
である。図４に示すように、本波長変換レーザ装置は、
励起光源としての半導体レーザ１と、コリメートレンズ
２と、フォーカシングレンズ３と、ファブリペロー共振
器を構成するミラー４及び７と、その共振器内に配置さ
れた固体レーザ媒質５、非線形光学結晶６、及びブリュ
ースタ板５０と、から構成される。ここで、励起光源と
して半導体レーザを使用しているのは、ランプを励起光
源とする場合に比べ、発熱が少なく大幅に小型化できる
とともに、信頼性や寿命の点でも有利だからである。
【０００５】本波長変換レーザ装置では、半導体レーザ
１から発したレーザ光をコリメートレンズ２によって平
行光線とした後、フォーカシングレンズ３によって集束
させ、固体レーザ媒質５を励起する。図４では固体レー
ザ媒質５を端面から励起しているが、側面から励起して
もよい。固体レーザ媒質５は、ミラー４及び７からなる
ファブリペロー共振器内に配置されているので、励起さ
れるとレーザ発振を起こす。このとき、同様に共振器内
に配置された非線形光学結晶６中において第２高調波が
発生し、これにより波長変換（短波長化）が行なわれ、
短波長化したレーザ光が出力側のミラー７を通過してレ
ーザ装置の外部へ出力される。ここで、固体レーザ媒質
５としては例えばＹＡＧ結晶が、非線形光学結晶６とし
てはＫＴＰ結晶が用いられる。
１から発したレーザ光をコリメートレンズ２によって平
行光線とした後、フォーカシングレンズ３によって集束
させ、固体レーザ媒質５を励起する。図４では固体レー
ザ媒質５を端面から励起しているが、側面から励起して
もよい。固体レーザ媒質５は、ミラー４及び７からなる
ファブリペロー共振器内に配置されているので、励起さ
れるとレーザ発振を起こす。このとき、同様に共振器内
に配置された非線形光学結晶６中において第２高調波が
発生し、これにより波長変換（短波長化）が行なわれ、
短波長化したレーザ光が出力側のミラー７を通過してレ
ーザ装置の外部へ出力される。ここで、固体レーザ媒質
５としては例えばＹＡＧ結晶が、非線形光学結晶６とし
てはＫＴＰ結晶が用いられる。
【０００６】ところで、前述のように、互いに直交する
偏光方向を有する二つの基本波のモード間競合により、
非線形光学結晶６において第２高調波が発生する際にノ
イズが生じ、短波長化されたレーザ光出力にこのノイズ
が含まれる。しかし、本波長変換レーザ装置では、共振
器内にブリュースタ板５０が挿入されており、これを通
過したレーザ光はほぼ直線偏光となるため、固体レーザ
媒質５と非線形光学結晶６の間の偏光状態が分離され両
者の偏光を介した相互作用をなくするので共振器内にお
いて一つの偏光のみが支配的となり、前記モード間競合
が生じない。この結果、短波長化されたレーザ光出力に
含まれるノイズが低減される。
偏光方向を有する二つの基本波のモード間競合により、
非線形光学結晶６において第２高調波が発生する際にノ
イズが生じ、短波長化されたレーザ光出力にこのノイズ
が含まれる。しかし、本波長変換レーザ装置では、共振
器内にブリュースタ板５０が挿入されており、これを通
過したレーザ光はほぼ直線偏光となるため、固体レーザ
媒質５と非線形光学結晶６の間の偏光状態が分離され両
者の偏光を介した相互作用をなくするので共振器内にお
いて一つの偏光のみが支配的となり、前記モード間競合
が生じない。この結果、短波長化されたレーザ光出力に
含まれるノイズが低減される。
【０００７】このように上記の波長変換レーザ装置で
は、ブリュースタ板５０の挿入によって共振器内のレー
ザ光を直線偏光とすることによりノイズを低減している
が、図５に示すように、ブリュースタ板５０の代わりに
１／４波長板４０を共振器内に挿入してもよい。この場
合、１／４波長板の適切な設定により、互いに干渉し合
うことのない二つの直交した直線偏光を得ることがで
き、モード間競合によって生じるノイズを低減すること
ができる。
は、ブリュースタ板５０の挿入によって共振器内のレー
ザ光を直線偏光とすることによりノイズを低減している
が、図５に示すように、ブリュースタ板５０の代わりに
１／４波長板４０を共振器内に挿入してもよい。この場
合、１／４波長板の適切な設定により、互いに干渉し合
うことのない二つの直交した直線偏光を得ることがで
き、モード間競合によって生じるノイズを低減すること
ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】非線形光学結晶におい
て発生する第２高調波に生じる不規則なノイズを低減す
るため上記のような方法が考えられているが、これらの
方法では、共振器内にブリュースタ板又は１／４波長板
を新たに設ける必要がある。したがって、波長変換レー
ザ装置において構成要素が増加することになって構成を
複雑化するという問題が生じる他、波長変換レーザ装置
の小型化を図る上でも好ましくない。
て発生する第２高調波に生じる不規則なノイズを低減す
るため上記のような方法が考えられているが、これらの
方法では、共振器内にブリュースタ板又は１／４波長板
を新たに設ける必要がある。したがって、波長変換レー
ザ装置において構成要素が増加することになって構成を
複雑化するという問題が生じる他、波長変換レーザ装置
の小型化を図る上でも好ましくない。
【０００９】そこで、本発明では、できる限り簡単な共
振器内構造で上記の第２高調波に生じる不規則なノイズ
を低減した波長変換レーザ装置を提供することを目的と
する。
振器内構造で上記の第２高調波に生じる不規則なノイズ
を低減した波長変換レーザ装置を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、固体レーザ媒質と非線形光学結晶を内
部に配置したファブリペロー共振器を用いて構成される
波長変換レーザ装置において、レーザ光の基本波が前記
固体レーザ媒質及び／又は非線形光学結晶の端面からブ
リュースタ角で入射又は出射するように該端面を加工し
たことを特徴とする。
め、本発明では、固体レーザ媒質と非線形光学結晶を内
部に配置したファブリペロー共振器を用いて構成される
波長変換レーザ装置において、レーザ光の基本波が前記
固体レーザ媒質及び／又は非線形光学結晶の端面からブ
リュースタ角で入射又は出射するように該端面を加工し
たことを特徴とする。
【００１１】
【作用】固体レーザ媒質及び／又は非線形光学結晶の端
面から入射又は出射するレーザ光の基本波のうち、入射
面（入射又は出射する端面の法線とレーザ光の光軸とに
よって定まる面）と垂直な偏光方向を有する光はその大
部分が反射されるが、偏光方向が平行な光はすべて端面
を通過する。このため、共振器内部では一つの偏光のみ
が支配的となり、異なる偏光間でのモード間競合が少な
くなって第２高調波に生じるノイズが低減される。
面から入射又は出射するレーザ光の基本波のうち、入射
面（入射又は出射する端面の法線とレーザ光の光軸とに
よって定まる面）と垂直な偏光方向を有する光はその大
部分が反射されるが、偏光方向が平行な光はすべて端面
を通過する。このため、共振器内部では一つの偏光のみ
が支配的となり、異なる偏光間でのモード間競合が少な
くなって第２高調波に生じるノイズが低減される。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につ
いて説明する。図１は、本発明の一実施例である波長変
換レーザ装置の概略構成を示す図である。図４に示した
従来例では共振器内にブリュースタ板５０を挿入するこ
とにより第２高調波に生じるノイズを低減していたが、
本実施例では、ブリュースタ板を挿入する代わりに、非
線形光学結晶１６の両端面を、レーザ光の基本波がその
端面からブリュースタ角で出射するように加工してい
る。すなわち、非線形光学結晶１６の端面から出射する
レーザ光の光軸とその端面の法線とのなす角が基本波に
対してブリュースタ角となるように、その端面を加工し
ている。ここで、非線形光学結晶１６としてＫＴＰ結晶
を用いており、このＫＴＰ結晶は、その端面が上記のよ
うに加工されているとともに、その内部を進行する基本
波に対してタイプIIの位相整合の条件を満たすように加
工されている。なお、ブリュースタ角は、固体レーザ媒
質５の発振波長すなわち基本波の波長、及び、ＫＴＰ結
晶と結晶外部の媒質（空気）との屈折率の比によって定
まる。本実施例のその他の構成については、図４に示し
た従来例と同一であるので、対応する部分に同一の符号
を付して説明を省略する。
いて説明する。図１は、本発明の一実施例である波長変
換レーザ装置の概略構成を示す図である。図４に示した
従来例では共振器内にブリュースタ板５０を挿入するこ
とにより第２高調波に生じるノイズを低減していたが、
本実施例では、ブリュースタ板を挿入する代わりに、非
線形光学結晶１６の両端面を、レーザ光の基本波がその
端面からブリュースタ角で出射するように加工してい
る。すなわち、非線形光学結晶１６の端面から出射する
レーザ光の光軸とその端面の法線とのなす角が基本波に
対してブリュースタ角となるように、その端面を加工し
ている。ここで、非線形光学結晶１６としてＫＴＰ結晶
を用いており、このＫＴＰ結晶は、その端面が上記のよ
うに加工されているとともに、その内部を進行する基本
波に対してタイプIIの位相整合の条件を満たすように加
工されている。なお、ブリュースタ角は、固体レーザ媒
質５の発振波長すなわち基本波の波長、及び、ＫＴＰ結
晶と結晶外部の媒質（空気）との屈折率の比によって定
まる。本実施例のその他の構成については、図４に示し
た従来例と同一であるので、対応する部分に同一の符号
を付して説明を省略する。
【００１３】本実施例の波長変換レーザ装置におけるレ
ーザ発振及び波長変換の動作については図４に示した従
来例と同様であるので、以下ではノイズ低減に関する動
作についてのみ説明する。ここで問題とするノイズは、
互いに直交する偏光方向を有する二つの基本波のモード
間競合により、非線形光学結晶において第２高調波が発
生する際に生じる。本実施例では、レーザ光の基本波が
非線形光学結晶１６の端面からブリュースタ角で出射す
るようにその端面を加工しているので、非線形光学結晶
１６から出射する基本波はほぼ直線偏光となり、共振器
内では一つの偏光方向のみが利得を持つようになる。こ
の結果、異なる偏光間でのモード間競合が少なくなり、
第２高調波に生じるノイズが低減される。なお、このよ
うにしてノイズを低減するには、非線形光学結晶１６の
片方の端面のみをブリュースタ角となるように加工すれ
ばよいが、本実施例のように両端面をブリュースタ角に
加工することにより、非線形光学結晶１６に入射する前
の光線と非線形光学結晶１６から出射した後の光線とを
平行にすることができる。これにより、片方の端面のみ
をブリュースタ角に加工する場合に比べ、波長変換レー
ザ装置の構成要素の配置が容易となる等の利点が得られ
る。
ーザ発振及び波長変換の動作については図４に示した従
来例と同様であるので、以下ではノイズ低減に関する動
作についてのみ説明する。ここで問題とするノイズは、
互いに直交する偏光方向を有する二つの基本波のモード
間競合により、非線形光学結晶において第２高調波が発
生する際に生じる。本実施例では、レーザ光の基本波が
非線形光学結晶１６の端面からブリュースタ角で出射す
るようにその端面を加工しているので、非線形光学結晶
１６から出射する基本波はほぼ直線偏光となり、共振器
内では一つの偏光方向のみが利得を持つようになる。こ
の結果、異なる偏光間でのモード間競合が少なくなり、
第２高調波に生じるノイズが低減される。なお、このよ
うにしてノイズを低減するには、非線形光学結晶１６の
片方の端面のみをブリュースタ角となるように加工すれ
ばよいが、本実施例のように両端面をブリュースタ角に
加工することにより、非線形光学結晶１６に入射する前
の光線と非線形光学結晶１６から出射した後の光線とを
平行にすることができる。これにより、片方の端面のみ
をブリュースタ角に加工する場合に比べ、波長変換レー
ザ装置の構成要素の配置が容易となる等の利点が得られ
る。
【００１４】なお、上記実施例では、非線形光学結晶１
６の端面を、非線形光学結晶１６からその外部へ出射す
る基本波に対してブリュースタ角となるように加工した
が、非線形光学結晶１６へ入射する基本波に対してブリ
ュースタ角となるように加工てもよい。
６の端面を、非線形光学結晶１６からその外部へ出射す
る基本波に対してブリュースタ角となるように加工した
が、非線形光学結晶１６へ入射する基本波に対してブリ
ュースタ角となるように加工てもよい。
【００１５】次に、本発明の他の実施例である波長変換
レーザ装置の概略構成を図２に示す。本実施例では、非
線形光学結晶１６の端面をブリュースタ角に加工する代
わりに、図２に示すように、固体レーザ媒質２５の両端
面を、固体レーザ媒質２５へ入射する基本波に対してブ
リュースタ角となるように加工している。これにより、
固体レーザ媒質２５に入射する基本波のうち入射面に垂
直な偏光方向を有する光はその大部分が反射されるた
め、上記実施例と同様、共振器内では一つの偏光方向の
みが利得を持つようになる。その結果、異なる偏光間で
のモード間競合が少なくなってノイズが低減される。な
お、本実施例においても、固体レーザ媒質２５の端面
を、固体レーザ媒質２５から外部へ出射する基本波に対
してブリュースタ角となるように加工してもよい。
レーザ装置の概略構成を図２に示す。本実施例では、非
線形光学結晶１６の端面をブリュースタ角に加工する代
わりに、図２に示すように、固体レーザ媒質２５の両端
面を、固体レーザ媒質２５へ入射する基本波に対してブ
リュースタ角となるように加工している。これにより、
固体レーザ媒質２５に入射する基本波のうち入射面に垂
直な偏光方向を有する光はその大部分が反射されるた
め、上記実施例と同様、共振器内では一つの偏光方向の
みが利得を持つようになる。その結果、異なる偏光間で
のモード間競合が少なくなってノイズが低減される。な
お、本実施例においても、固体レーザ媒質２５の端面
を、固体レーザ媒質２５から外部へ出射する基本波に対
してブリュースタ角となるように加工してもよい。
【００１６】図１及び図２に示した実施例では、非線形
光学結晶１６又は固体レーザ媒質２５の両端面をブリュ
ースタ角となるように加工しているが、図３に示すよう
に、これらの結晶又は媒質に空隙８１を設けて二つの部
分８０ａと８０ｂに分割し、ブリュースタ角に加工され
た面がこの空隙８１を介して互いに向き合うように構成
してもよい。
光学結晶１６又は固体レーザ媒質２５の両端面をブリュ
ースタ角となるように加工しているが、図３に示すよう
に、これらの結晶又は媒質に空隙８１を設けて二つの部
分８０ａと８０ｂに分割し、ブリュースタ角に加工され
た面がこの空隙８１を介して互いに向き合うように構成
してもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、第
２高調波を発生させてレーザ光の波長を変換するため共
振器内部に非線形光学結晶を配置するタイプの波長変換
レーザ装置において、第２高調波に生じる不規則なノイ
ズを低減することができる。しかも、このノイズの低減
を、このタイプの波長変換レーザ装置としては最小限の
構成で、すなわち、共振器内部に固体レーザ媒質と非線
形光学結晶のみを配置するという構成で実現することが
できる。
２高調波を発生させてレーザ光の波長を変換するため共
振器内部に非線形光学結晶を配置するタイプの波長変換
レーザ装置において、第２高調波に生じる不規則なノイ
ズを低減することができる。しかも、このノイズの低減
を、このタイプの波長変換レーザ装置としては最小限の
構成で、すなわち、共振器内部に固体レーザ媒質と非線
形光学結晶のみを配置するという構成で実現することが
できる。
【図１】 本発明の一実施例である波長変換レーザ装置
の概略構成を示す図。
の概略構成を示す図。
【図２】 本発明の他の実施例である波長変換レーザ装
置の概略構成を示す図。
置の概略構成を示す図。
【図３】 端面をブリュースタ角に加工された固体レー
ザ媒質又は非線形光学結晶の他の例を示す図。
ザ媒質又は非線形光学結晶の他の例を示す図。
【図４】 ノイズを低減するためにブリュースタ板を用
いた従来の波長変換レーザ装置の概略構成を示す図。
いた従来の波長変換レーザ装置の概略構成を示す図。
【図５】 ノイズを低減するために１／４波長板を用い
た従来の波長変換レーザ装置の概略構成を示す図。
た従来の波長変換レーザ装置の概略構成を示す図。
４、７ …ファブリペロー共振器を構成するミラー ５、２５…固体レーザ媒質 ６、１６…非線形光学結晶
Claims (1)
- 【請求項１】 固体レーザ媒質と非線形光学結晶を内部
に配置したファブリペロー共振器を用いて構成される波
長変換レーザ装置において、 レーザ光の基本波が前記固体レーザ媒質及び／又は非線
形光学結晶の端面からブリュースタ角で入射又は出射す
るように該端面を加工したことを特徴とする波長変換レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084603A JPH05251804A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 波長変換レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084603A JPH05251804A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 波長変換レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251804A true JPH05251804A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=13835263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4084603A Pending JPH05251804A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 波長変換レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251804A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480701B1 (ko) * | 2002-04-22 | 2005-04-06 | 엘지전자 주식회사 | 레이저 |
| JP2006100772A (ja) * | 2004-04-22 | 2006-04-13 | Sony Corp | １次元照明装置及び画像生成装置 |
| WO2012065149A2 (en) * | 2010-11-14 | 2012-05-18 | Kla-Tencor Corporation | High damage threshold frequency conversion system |
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1992
- 1992-03-05 JP JP4084603A patent/JPH05251804A/ja active Pending
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