JPH0533136U - Harmonic generator - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＬＤ等の基本波の光源とモノリシック型共振器
との光軸に沿った距離及び直線距離を短縮化し装置全体
を小型化する。
【構成】ＬＤ１２と非線形光学材料２２との基本波の結
合光学系として凹面鏡１４を使用しているので、ＬＤ１
２と非線形光学材料２２との光軸に沿った距離が約１０
ｍｍで、ＬＤ１２と非線形光学材料２２との直線距離が
１０ｍｍ以下に短縮されるので、装置全体の大幅な小型
化がなされた。
(57) [Abstract] [Purpose] To shorten the distance along the optical axis between the light source of the fundamental wave such as LD and the monolithic resonator and the linear distance, thereby downsizing the entire device. [Structure] Since a concave mirror 14 is used as a coupling optical system of the fundamental wave of the LD 12 and the nonlinear optical material 22, the LD 1
2 and the nonlinear optical material 22 have a distance of about 10 along the optical axis.
Since the linear distance between the LD 12 and the nonlinear optical material 22 in mm is reduced to 10 mm or less, the size of the entire apparatus is greatly reduced.
Description
【０００１】[0001]
本考案は、半導体レーザ等の光源から発せられる基本波を、非線形光学材料を 含むモノリシック型共振器内で高調波に変換する高調波発生装置に関する。 The present invention relates to a harmonic generator that converts a fundamental wave emitted from a light source such as a semiconductor laser into a harmonic in a monolithic resonator including a nonlinear optical material.
【０００２】[0002]
近年、半導体レーザ等から出射される基本波を非線形光学材料に通して波長変 換された第２高調波や第３高調波を得る装置が種々提案されている。これらの装 置では、複数の反射面で構成される共振器内に非線形光学材料を配置し、基本波 を共振器内に閉じ込めて増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように している。 In recent years, various devices have been proposed in which a fundamental wave emitted from a semiconductor laser or the like is passed through a nonlinear optical material to obtain a second harmonic wave or a third harmonic wave whose wavelength is converted. In these devices, a nonlinear optical material is placed in a resonator composed of multiple reflective surfaces, and the fundamental wave is confined in the resonator and amplified, so that harmonics are generated efficiently. There is.
【０００３】 そして、共振器としては、非線形光学材料の端面に反射膜を設けて、その内部 で共振させるモノリシック型共振器と、複数のミラーを配置して共振器を構成し 、この共振器内に非線形光学材料を配置した外部共振器とが知られている。最近 では、装置の小型化及び高調波への変換効率の向上を図るために、外部共振器型 のものから、非線形光学材料の内部において基本波を共振させるモノリシック型 のものへとその主流が移行しつつある。As the resonator, a reflection film is provided on the end face of the nonlinear optical material, and a monolithic resonator that resonates inside the resonator and a plurality of mirrors are arranged to form the resonator. An external resonator in which a non-linear optical material is arranged is known. Recently, in order to reduce the size of the device and improve the efficiency of conversion to higher harmonics, the mainstream is shifting from the external resonator type to the monolithic type that resonates the fundamental wave inside the nonlinear optical material. I am doing it.
【０００４】 図２には、従来の高調波発生装置の一例として、モノリシック型共振器を用い た第２高調波発生装置が示されている。FIG. 2 shows a second harmonic generation device using a monolithic resonator as an example of a conventional harmonic generation device.
【０００５】 この第２高調波発生装置１は、半導体レーザ（以下ＬＤとする）２、コリメー トレンズ３、モードマッチングレンズ４及びＫＮｂＯ3 結晶等からなる非線形光 学材料５によって構成されている。ＬＤ２は、例えば波長８６０ｎｍの基本波６ を出射する。非線形光学材料５の図中左右の２面は、球面状に研磨加工されてい る。このうち図中左側の面は基本波６の入射面をなし、この面に基本波６に対し て一部透過の球面ミラー８が形成されている。また、図中右側の面は第２高調波 ７の出射面をなし、この面に基本波６に対して高反射、第２高調波７に対して高 透過の球面ミラー９が形成されている。さらに、非線形光学材料５の図中下面は 、基本波６及び第２高調波７のいずれも全反射する平面ミラー１０を成している 。The second harmonic generation device 1 is composed of a semiconductor laser (hereinafter referred to as LD) 2, a collimating lens 3, a mode matching lens 4, and a nonlinear optical material 5 composed of KNbO 3 crystal or the like. The LD 2 emits the fundamental wave 6 having a wavelength of 860 nm, for example. The left and right two surfaces of the nonlinear optical material 5 in the figure are polished into spherical shapes. Of these, the surface on the left side of the drawing is the incident surface of the fundamental wave 6, and a spherical mirror 8 that partially transmits the fundamental wave 6 is formed on this surface. The surface on the right side of the drawing is the exit surface of the second harmonic wave 7, and a spherical mirror 9 that is highly reflective of the fundamental wave 6 and highly transmissive of the second harmonic wave 7 is formed on this surface. . Further, the lower surface of the nonlinear optical material 5 in the figure constitutes a plane mirror 10 that totally reflects both the fundamental wave 6 and the second harmonic wave 7.
【０００６】 上記の構成において、ＬＤ２から出射する波長８６０ｎｍの基本波６は、コリ メートレンズ３により平行光にされ、モードマッチングレンズ４を通過して、非 線形光学材料５の球面ミラー８のＡ点から入射する。この際、Ａ点に入射した基 本波６が非線形材料５の結晶軸ａと平行に進むように、基本波６を結晶軸ａに対 して特定の角度θで入射させる。この基本波６は、２つの球面ミラー８、９と、 平面ミラー１０とで構成されるリング共振器内の点Ａ、Ｂ、Ｃでリング型に反射 して増幅される。In the above configuration, the fundamental wave 6 having a wavelength of 860 nm emitted from the LD 2 is collimated by the collimator lens 3, passes through the mode matching lens 4, and passes through the A of the spherical mirror 8 of the nonlinear optical material 5. It is incident from a point. At this time, the fundamental wave 6 is incident on the crystal axis a at a specific angle θ so that the fundamental wave 6 incident on the point A travels in parallel with the crystal axis a of the nonlinear material 5. The fundamental wave 6 is reflected in a ring shape at points A, B, and C in the ring resonator constituted by the two spherical mirrors 8 and 9 and the plane mirror 10 and amplified.
【０００７】 そして、基本波６は、非線形光学材料５内を結晶軸ａの方向に通過するとき、 その一部が波長４３０ｎｍの第２高調波７に変換され、球面ミラー９のＢ点から 出射される。なお、位相整合条件に適合させて高調波への変換効率を安定させる ため、非線形光学材料５はペルチェ素子３０等による温度制御が行われる。この ような高調波発生装置を用いれば、基本波を効率よく高調波に変換することがで きる。When the fundamental wave 6 passes through the nonlinear optical material 5 in the direction of the crystal axis a, a part of the fundamental wave 6 is converted into a second harmonic wave 7 having a wavelength of 430 nm and emitted from a point B of the spherical mirror 9. To be done. Note that the temperature of the nonlinear optical material 5 is controlled by the Peltier device 30 or the like in order to meet the phase matching condition and stabilize the conversion efficiency to the harmonic. By using such a harmonic generator, the fundamental wave can be efficiently converted into a harmonic wave.
【０００８】 第２高調波を効率よく発生させるためには、モノリシック型共振器内の共振モ ード（共振器内のビームウエストは１４〜２０μｍ程度）と入射する基本波６の 空間モードを一致させる必要があり、そのため基本波６のビーム断面の径を１４ 〜２０μｍ程度に集光する必要があった。従来、ビームの集光手段としてはＢＫ −７などの光学ガラス製の透過型集光レンズ（モードマッチングレンズ４）を用 いていた。In order to efficiently generate the second harmonic, the resonance mode in the monolithic resonator (the beam waist in the resonator is about 14 to 20 μm) and the spatial mode of the incident fundamental wave 6 are matched. Therefore, the diameter of the beam cross section of the fundamental wave 6 needs to be condensed to about 14 to 20 μm. Conventionally, a transmission type condensing lens (mode matching lens 4) made of optical glass such as BK-7 has been used as a beam condensing means.
【０００９】[0009]
しかしながら、上記従来の第２高調波発生装置では、基本波の光軸方向に部品 が配列され集光レンズの焦点距離も１０〜数１０ｍｍ程度と比較的長いため、装 置が光軸方向に長くなり小型化しにくいという問題点を有していた。また、これ らの光学部品自体は小さいものであるので、少しでもその配列を工夫すると装置 全体を大幅に小型化することが可能となる。 However, in the above-mentioned conventional second harmonic generator, since the components are arranged in the optical axis direction of the fundamental wave and the focal length of the condenser lens is relatively long, about 10 to several tens of mm, the device is long in the optical axis direction. However, there is a problem that it is difficult to downsize. Also, since these optical components themselves are small, it is possible to greatly reduce the size of the entire device by devising their arrangement as much as possible.
【００１０】[0010]
本考案は上記問題点を解消するためになされたものであり、対面する２曲面と １平面の３つの反射面によって内部で基本波を三角状にリング共振させる非線形 光学材料を含むモノリシック型共振器を備えた高調波発生装置において、基本波 の光源とモノリシック型共振器との間の光軸上に設ける結合光学系に、反射光学 部品を含むことを特徴とする高調波発生装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a monolithic resonator including a non-linear optical material in which a fundamental wave is triangularly ring-resonated inside by three reflecting surfaces of two curved surfaces and one flat surface facing each other. A harmonic generation device including: a harmonic generation device characterized by including a reflection optical component in a coupling optical system provided on an optical axis between a light source of a fundamental wave and a monolithic resonator. Is.
【００１１】[0011]
本考案の高調波発生装置の結合光学系として用いる凹面鏡等の反射光学部品は 、透過型集光レンズに比較して、その反射面を非球面等の複雑な曲面に加工する のが容易である。従って、従来ＬＤ等の基本波の光源から非線形光学材料までの 距離が、非球面レンズを使用して１０ｍｍ程度で、球面レンズだと数１０ｍｍ〜 １００ｍｍ程度だったものが、容易に１０ｍｍ程度にすることができる。また、 凹面鏡により光軸が途中で折り返されるので、ＬＤから非線形光学材料までの直 線距離を容易に１０ｍｍ以下にすることができ、装置全体を大幅に小型化できる 。 The reflective optical component such as the concave mirror used as the coupling optical system of the harmonic generator of the present invention is easier to process the reflective surface into a complicated curved surface such as an aspherical surface than the transmissive condenser lens. .. Therefore, the distance from the light source of the fundamental wave such as LD to the non-linear optical material is about 10 mm using the aspherical lens, and about 10 mm to 100 mm for the spherical lens, it is easily changed to about 10 mm. be able to. Further, since the optical axis is folded back on the way by the concave mirror, the direct distance from the LD to the nonlinear optical material can be easily set to 10 mm or less, and the size of the entire device can be greatly reduced.
【００１２】[0012]
図１には本考案を第２高調波発生装置に適用した一実施例が示されている。な お、本考案は第２高調波発生装置に限定されるものではなく、第３高調波発生装 置等にも適用することができる。この第２高調波発生装置１１は基本波の光源と してのＬＤ１２、コリメートレンズ１３、凹面鏡１４、モノリシック型共振器１ ５、ペルチェ素子１６が順次配列されて構成されている。 FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generation device. However, the present invention is not limited to the second harmonic generation device, but can be applied to a third harmonic generation device and the like. The second harmonic generation device 11 is configured by sequentially arranging an LD 12, a collimating lens 13, a concave mirror 14, a monolithic resonator 15 and a Peltier element 16 as a light source of a fundamental wave.
【００１３】 ＬＤ１２はこの実施例では、波長８６０ｎｍ、単一縦、単一横モードで、非点 収差の少ない基本波１７を出射するものが用いられている。なお、光源としては ＬＤによって励起されたＹＡＧ、ＹＬＦなどの固体レーザ媒質からのレーザ発振 光を用いることもできる。コリメートレンズ１３は、ＬＤ１２から出射される基 本波１７を平行なビームにし、凹面鏡１４は、このビームを絞ってモノリシック 型共振器１５内の共振モードと入射ビームとを整合させる役割をなす。In this embodiment, the LD 12 used is one that emits a fundamental wave 17 having a wavelength of 860 nm, a single longitudinal mode and a single transverse mode, and little astigmatism. As the light source, it is also possible to use laser oscillation light from a solid-state laser medium such as YAG or YLF excited by an LD. The collimating lens 13 collimates the fundamental wave 17 emitted from the LD 12 into a parallel beam, and the concave mirror 14 narrows the beam to match the resonance mode in the monolithic resonator 15 with the incident beam.
【００１４】 モノリシック型共振器１５は、この実施例では、非線形光学材料２２として、 ＫＮｂＯ3 結晶が用いられている。基本波１７の入射側に位置する一方のモノリ シック型共振器１５の端面は球面状に形成されており、この面には基本波１７を ９３％反射する反射膜が蒸着されて球面ミラー１９とされている。また、第２高 調波１８の出射側に位置する共振器１５の前記端面に対面するもう一つの端面は 、同じく球面状に形成されており、この面に基本波１７を９９．９％反射、第２ 高調波１８を９０％透過する反射膜が蒸着されて球面ミラー２０とされている。 さらに、非線形光学材料の図中下面は、結晶軸ａに沿って平面にカットされ、基 本波１７、第２高調波１８を共に全反射する平面ミラー２１としてある。In the monolithic resonator 15, in this embodiment, a KNbO 3 crystal is used as the nonlinear optical material 22. One end face of the monolithic resonator 15 located on the incident side of the fundamental wave 17 is formed in a spherical shape, and a reflective film for reflecting the fundamental wave 17 by 93% is vapor-deposited on this surface to form a spherical mirror 19. Has been done. The other end face of the resonator 15 located on the output side of the second harmonic 18 which faces the end face is also formed in a spherical shape, and the surface of the fundamental wave 17 is reflected by 99.9%. , A spherical mirror 20 is formed by depositing a reflective film that transmits 90% of the second harmonic wave 18. Further, the lower surface of the nonlinear optical material in the figure is a plane mirror 21 that is cut into a plane along the crystal axis a and totally reflects both the fundamental wave 17 and the second harmonic wave 18.
【００１５】 モノリシック型共振器１５を構成する非線形光学材料は、結晶軸ａ方向の長さ ７．０ｍｍ、球面の曲率半径５．０ｍｍのブロックとされている。この第２高調 波発生装置１１を用い、ＬＤ１２から波長８６０ｎｍの基本波１７を出射すると 、基本波１７は、コリメートレンズ１３によって平行なビームとされた後、凹面 鏡１４によって集光されて、球面ミラー１９の点Ａからモノリシック型共振器１ ５内に入射する。The nonlinear optical material forming the monolithic resonator 15 is a block having a length of 7.0 mm in the crystal axis a direction and a spherical radius of curvature of 5.0 mm. When the fundamental wave 17 having a wavelength of 860 nm is emitted from the LD 12 using the second harmonic generation device 11, the fundamental wave 17 is collimated by the collimator lens 13 into a parallel beam, which is then condensed by the concave mirror 14 to form a spherical surface. The light enters from the point A on the mirror 19 into the monolithic resonator 15.
【００１６】 共振器１５内に入射した基本波１７は、非線形光学材料中を結晶軸ａに沿って 伝搬し、球面ミラー１９に対面する球面ミラー２０の点Ｂで反射され、平面ミラ ー２１の点Ｃに向い、平面ミラー２１の点Ｃで反射されて球面ミラー１９の点Ａ に戻り、点Ａで反射されて再び結晶軸ａに沿って伝搬し、元の光と重なり合って 進行波型の共振がなされる。このように基本波１７は、モノリシック型共振器１ ５内において三角状のリング共振経路をとって共振し増幅される。The fundamental wave 17 incident on the resonator 15 propagates in the nonlinear optical material along the crystal axis a, is reflected at the point B of the spherical mirror 20 facing the spherical mirror 19, and is reflected by the plane mirror 21. It goes to the point C, is reflected at the point C of the plane mirror 21 and returns to the point A 1 of the spherical mirror 19, is reflected at the point A, propagates again along the crystal axis a, and overlaps with the original light to form a traveling wave type. Resonance is made. Thus, the fundamental wave 17 resonates along the triangular ring resonance path in the monolithic resonator 15 and is amplified.
【００１７】 こうして増幅された基本波１７は、非線形光学材料中を結晶軸ａ方向に伝搬す るとき、その一部が波長４３０ｎｍの第２高調波１８に変換される。この第２高 調波１８が球面ミラー２０から出射される。したがって、本考案の高調波発生装 置１１を情報検出用光源として用いて、光記録媒体の情報読み取り装置を構成し た場合には、記録密度の高い装置を得ることができるばかりでなく、装置の小型 化も図ることができる。When the fundamental wave 17 amplified in this way propagates through the nonlinear optical material in the crystal axis a direction, a part thereof is converted into a second harmonic wave 18 having a wavelength of 430 nm. This second harmonic wave 18 is emitted from the spherical mirror 20. Therefore, when the harmonic generating device 11 of the present invention is used as a light source for information detection to construct an information reading device for an optical recording medium, not only a device having a high recording density can be obtained, but also the device. Can be made smaller.
【００１８】 本実施例では結合光学系として凹面鏡１４を使用しているので、ＬＤ１２と非 線形光学材料２２との光軸に沿った距離が約１０ｍｍで、ＬＤ１２と非線形光学 材料２２との直線距離が１０ｍｍ以下に短縮されるので、大幅な小型化がなされ る。In this embodiment, since the concave mirror 14 is used as the coupling optical system, the distance between the LD 12 and the non-linear optical material 22 along the optical axis is about 10 mm, and the linear distance between the LD 12 and the non-linear optical material 22. Is reduced to 10 mm or less, resulting in a significant reduction in size.
【００１９】[0019]
以上説明したように、本考案によれば、入射基本波の結合光学系に加工の容易 な凹面鏡等の反射光学部品を用いて光軸を途中で折り返しているので、基本波の 光源とモノリシック型共振器との光軸に沿った距離及び直線距離を短縮化でき、 装置全体の小型化がなされる。 As described above, according to the present invention, since the optical axis is folded back in the middle by using a reflective optical component such as a concave mirror that is easy to process in the coupling optical system of the incident fundamental wave, the fundamental wave light source and the monolithic type are used. The distance along the optical axis to the resonator and the linear distance can be shortened, and the overall size of the device can be reduced.
【図１】本考案の第２高調波発生装置の一実施例を示す
側面図である。FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a second harmonic generation device of the present invention.
【図２】従来の第２高調波発生装置の一例を示す側面図
である。FIG. 2 is a side view showing an example of a conventional second harmonic generator.
１１ 第２高調波発生装置 １２ ＬＤ １３ コリメートレンズ １４ 凹面鏡 １５ モノリシック型共振器 １６ ペルチェ素子 １７ 基本波 １８ 第２高調波 １９ 球面ミラー ２０ 球面ミラー ２１ 平面ミラー 11 Second Harmonic Generator 12 LD 13 Collimator Lens 14 Concave Mirror 15 Monolithic Resonator 16 Peltier Element 17 Fundamental Wave 18 Second Harmonic Wave 19 Spherical Mirror 20 Spherical Mirror 21 Plane Mirror
Claims (1)
よって内部で基本波を三角状にリング共振させる非線形
光学材料を含むモノリシック型共振器を備えた高調波発
生装置において、基本波の光源とモノリシック型共振器
との間の光軸上に設ける結合光学系に、反射光学部品を
含むことを特徴とする高調波発生装置。1. A harmonic generator comprising a monolithic resonator including a non-linear optical material that internally causes a fundamental ring to ring-resonate in a triangular shape by three reflecting surfaces of two curved surfaces and one flat surface facing each other. A harmonic generation device characterized in that a coupling optical system provided on an optical axis between a light source and a monolithic resonator includes a reflection optical component.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063091U JPH0533136U (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Harmonic generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063091U JPH0533136U (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Harmonic generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0533136U true JPH0533136U (en) | 1993-04-30 |
Family
ID=14003810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9063091U Pending JPH0533136U (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Harmonic generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0533136U (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003520955A (en) * | 2000-01-20 | 2003-07-08 | トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ | Improved mode matching for resonant cavity ring-down spectroscopy based on Brewster angle prism retroreflectors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04337714A (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light wavelength conversion device in bulk type resonator structure |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP9063091U patent/JPH0533136U/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04337714A (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Light wavelength conversion device in bulk type resonator structure |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2003520955A (en) * | 2000-01-20 | 2003-07-08 | トラスティーズ オブ プリンストン ユニバーシティ | Improved mode matching for resonant cavity ring-down spectroscopy based on Brewster angle prism retroreflectors |
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