KR20190068635A - Wavelength converter - Google Patents

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Abstract

파장 변환 장치(1)는 펄스 발진된 기본파인 제1 빔(21)을, 기본파의 고조파인 제2 빔(22)으로 변환하는 제1 비선형 매질(11)과, 제2 빔과, 제1 비선형 매질을 투과한 제1 빔을 기초로, 제3 빔(23)을 발생시키는 제2 비선형 매질(12)과, 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 변환 효율을 조절하는 조절 수단(30)을 구비한다. 제1 빔의 펄스 발진 주파수가 변경되었을 경우에, 조절 수단은, 변환 효율을 조절함으로써, 제1 비선형 매질의 온도에 있어서의 제3 빔의 강도의 온도 의존성이 단일의 극댓값을 나타내고, 또한 극댓값을 나타내는 제1 비선형 매질의 온도와 제2 빔의 강도가 극댓값을 나타내는 제1 비선형 매질의 온도가 같은 상태를 유지시킨다. The wavelength converter 1 comprises a first nonlinear medium 11 for converting a first beam 21, which is a pulse oscillated fundamental wave, into a second beam 22 which is a harmonic of a fundamental wave, A second nonlinear medium 12 for generating a third beam 23 based on the first beam transmitted through the nonlinear medium and adjustment means 30 for adjusting the conversion efficiency from the first beam to the second beam Respectively. When the pulse oscillation frequency of the first beam is changed, the adjusting means adjusts the conversion efficiency so that the temperature dependence of the intensity of the third beam at the temperature of the first nonlinear medium represents a single maximum value, The temperature of the first nonlinear medium representing the maximum value and the intensity of the second beam maintain the same temperature of the first nonlinear medium representing the maximum value.

Figure P1020197016176
Figure P1020197016176

Description

파장 변환 장치Wavelength converter

본 발명은 비선형 매질로 발생시킨 고조파를 출력하는 파장 변환 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a wavelength converter for outputting harmonics generated by a nonlinear medium.

종래, 기본파의 제2 고조파를 발생시키는 비선형 매질과, 기본파와 제2 고조파의 합주파인 제3 고조파를 발생시키는 비선형 매질을 구비하는 파장 변환 장치가 알려져 있다. 제2 고조파는 기본파의 파장의 절반의 파장의 고조파이다. 제3 고조파는 기본파의 파장의 3분의 1의 파장의 고조파이다. 파장 변환 장치로부터 출력되는 고조파의 강도는, 비선형 매질의 온도에 의존하여 변화하는 것이 알려져 있다. 파장 변환 장치에서는, 출력되는 고조파의 강도를 향상시키는 것과 함께 안정된 강도의 고조파가 얻어지도록, 비선형 매질의 온도 제어가 행해지는 일이 있다. BACKGROUND ART [0002] Conventionally, there is known a wavelength converting apparatus comprising a nonlinear medium generating a second harmonic of a fundamental wave and a nonlinear medium generating a third harmonic, which is a sine wave of a fundamental wave and a second harmonic wave. The second harmonic is a harmonic of a half wavelength of the fundamental wave. The third harmonic is a harmonic of a third of the wavelength of the fundamental wave. It is known that the intensity of harmonics output from the wavelength converter changes depending on the temperature of the nonlinear medium. In the wavelength converter, the temperature of the nonlinear medium may be controlled so as to improve the intensity of the harmonics to be outputted and to obtain harmonics of stable intensity.

특허문헌 1에는, 제3 고조파 발생(Third Harmonic Generation, THG) 결정의 출력을 기초로, 제2 고조파 발생(Second Harmonic Generation, SHG) 결정의 온도를 설정하는 기술이 개시되어 있다. SHG 결정은 제2 고조파를 발생시키는 비선형 매질이다. THG 결정은 제3 고조파를 발생시키는 비선형 매질이다. SHG 결정과 THG 결정은, SHG 결정의 온도와 THG 결정으로부터 출력되는 제3 고조파의 강도의 대응 관계에 있어서 제3 고조파의 강도의 복수의 피크가 발생하도록 형성되어 있다. SHG 결정의 온도는, 복수의 피크에 대응하는 온도의 중간 온도로 설정된다. 파장 변환 장치로부터 일정 강도 이상의 강도의 제3 고조파를 출력 가능하게 하는 SHG 결정의 온도의 범위가 확장됨으로써, 파장 변환 장치는, SHG 결정의 온도의 변화에 의한 제3 고조파의 강도에의 영향을 줄일 수 있다.Patent Document 1 discloses a technique for setting the temperature of the second harmonic generation (SHG) crystal based on the output of the third harmonic generation (THG) determination. The SHG crystal is a nonlinear medium that generates a second harmonic. The THG crystal is a nonlinear medium that generates a third harmonic. The SHG crystal and the THG crystal are formed such that a plurality of peaks of the intensity of the third harmonic are generated in correspondence with the temperature of the SHG crystal and the intensity of the third harmonic output from the THG crystal. The temperature of the SHG crystal is set to an intermediate temperature corresponding to a plurality of peaks. The range of the temperature of the SHG crystal enabling the output of the third harmonic having the intensity of the intensity equal to or higher than the predetermined intensity is extended from the wavelength converter so that the influence of the change in temperature of the SHG crystal on the intensity of the third harmonic is reduced .

일본 특개 2013-205426호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-205426

특허문헌 1의 기술에 의하면, 제3 고조파의 강도의 피크에 대응하는 온도 이외의 온도로 SHG 결정의 온도가 설정됨으로써, 출력되는 제3 고조파의 강도는, 피크시의 강도보다 저하되게 된다. 이것과는 별도로, 제3 고조파의 강도의 피크에 대응하는 온도로 SHG 결정의 온도가 설정되었을 경우, 일정 강도 이상의 강도의 제3 고조파를 출력 가능한 SHG 결정의 온도의 범위가 축소된다. 이 경우, SHG 결정의 온도의 변화에 의한 제3 고조파의 강도에의 영향이 커진다. 이 때문에, 파장 변환 장치는 출력되는 고조파의 강도의 향상과, 고조파의 강도의 안정화의 양립이 곤란하게 된다.According to the technique of Patent Document 1, the temperature of the SHG crystal is set to a temperature other than the temperature corresponding to the peak of the intensity of the third harmonic, whereby the intensity of the output third harmonic is lower than the intensity at the peak. Apart from this, when the temperature of the SHG crystal is set at a temperature corresponding to the peak of the intensity of the third harmonic, the range of the temperature of the SHG crystal capable of outputting the third harmonic having the intensity of the constant intensity or more is reduced. In this case, the influence of the temperature change of the SHG crystal on the intensity of the third harmonic is increased. For this reason, it is difficult for the wavelength converter to achieve both improvement in the intensity of harmonics output and stabilization of intensity of harmonics.

펄스 레이저빔인 기본파로부터 고조파로의 변환에 있어서, 기본파의 펄스 발진 주파수가 어느 값일 때에, SHG 결정의 온도에 대한 제3 고조파의 강도의 피크가 단일의 피크였다고 한다. 이 상태로부터, 광원의 평균 파워를 일정하게 하여 펄스 발진 주파수의 값이 낮은 값으로 변경되었을 경우, SHG 결정에 있어서의 기본파로부터 제2 고조파로의 변환 효율은 높아진다. 변환 효율이 높아짐으로써, 제3 고조파의 강도의 피크가 단일의 피크로부터 복수의 피크로 변화하는 경우가 있다. 이 경우, SHG 결정으로부터 사출되는 기본파의 강도가 저하됨으로써, THG 결정에서 발생하는 제3 고조파의 강도가 낮아지는 일이 있다. 또한, 제3 고조파의 강도의 피크가 복수의 피크로 됨으로써, SHG 결정의 온도 변화에 의한 제3 고조파의 강도의 변화가 커지는 일이 있다. 이 때문에, 파장 변환 장치는 출력되는 고조파의 강도의 향상과, 고조파의 강도의 안정화의 양립이 곤란하게 된다. In the conversion from the fundamental wave to the harmonic wave which is a pulsed laser beam, it is assumed that the peak of the intensity of the third harmonic with respect to the temperature of the SHG crystal is a single peak when the pulse oscillation frequency of the fundamental wave is at any value. From this state, when the average power of the light source is kept constant and the value of the pulse oscillation frequency is changed to a low value, the conversion efficiency from the fundamental wave to the second harmonic in the SHG crystal increases. As the conversion efficiency increases, the peak of the intensity of the third harmonic may change from a single peak to a plurality of peaks. In this case, since the intensity of the fundamental wave emitted from the SHG crystal is lowered, the intensity of the third harmonic generated in the THG crystal may be lowered. In addition, since the peak of the intensity of the third harmonic becomes a plurality of peaks, the change of the intensity of the third harmonic due to the temperature change of the SHG crystal may increase. For this reason, it is difficult for the wavelength converter to achieve both improvement in the intensity of harmonics output and stabilization of intensity of harmonics.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 출력되는 고조파의 강도의 향상과 안정화를 가능하게 하는 파장 변환 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain a wavelength conversion device capable of improving and stabilizing the intensity of harmonics to be output.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 파장 변환 장치는, 펄스 발진된 기본파인 제1 빔을, 기본파의 고조파인 제2 빔으로 변환하는 제1 비선형 매질과, 제2 빔과, 제1 비선형 매질을 투과한 제1 빔을 기초로, 제3 빔을 발생시키는 제2 비선형 매질과, 제1 빔으로부터 제2 빔으로의 변환 효율을 조절하는 조절 수단을 구비한다. 제1 빔의 펄스 발진 주파수가 변경되었을 경우에, 조절 수단은, 변환 효율을 조절함으로써, 제1 비선형 매질의 온도에 있어서의 제3 빔의 강도의 온도 의존성이 단일의 극댓값을 나타내고, 또한 극댓값을 나타내는 제1 비선형 매질의 온도와 제2 빔의 강도가 극댓값을 나타내는 제1 비선형 매질의 온도가 같은 상태를 유지시킨다. In order to solve the above problems, a wavelength conversion apparatus according to the present invention includes a first nonlinear medium for converting a first beam, which is a pulse oscillated fundamental wave, into a second beam that is a harmonic of a fundamental wave, A second nonlinear medium for generating a third beam based on the beam and a first beam transmitted through the first nonlinear medium and adjustment means for adjusting the conversion efficiency from the first beam to the second beam. When the pulse oscillation frequency of the first beam is changed, the adjusting means adjusts the conversion efficiency so that the temperature dependence of the intensity of the third beam at the temperature of the first nonlinear medium represents a single maximum value, The temperature of the first nonlinear medium representing the maximum value and the intensity of the second beam maintain the same temperature of the first nonlinear medium representing the maximum value.

본 발명에 따른 파장 변환 장치는, 출력되는 고조파의 강도의 향상과 안정화가 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다.The wavelength converting apparatus according to the present invention achieves the effect that the intensity of output harmonics can be improved and stabilized.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 파장 변환 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 SHG 결정에 있어서의 레이저빔에 대해 설명하는 제1 도면이다.
도 3은 도 1에 나타내는 SHG 결정에 있어서의 레이저빔에 대해 설명하는 제2 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내는 SHG 결정의 온도와 레이저빔의 강도의 관계를 나타내는 제1 도면이다.
도 5는 도 1에 나타내는 SHG 결정의 온도와 레이저빔의 강도의 관계를 나타내는 제2 도면이다.
도 6은 도 1에 나타내는 SHG 결정의 온도와 레이저빔의 강도의 관계를 나타내는 제3 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에 있어서의 SHG 결정의 변환 효율을 조절하는 절차의 예를 나타내는 플로차트이다.
도 8은 도 1에 나타내는 SHG 결정의 온도 변화와 레이저빔의 강도의 관계의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1에 나타내는 이동 기구에 의한 조절에 대한 변형예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 파장 변환 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10에 나타내는 SHG 결정에 있어서의 레이저빔에 대해 설명하는 제1 도면이다.
도 12는 도 10에 나타내는 SHG 결정에 있어서의 레이저빔에 대해 설명하는 제2 도면이다.
도 13은 실시 형태 2에 있어서의 SHG 결정의 변환 효율을 조절하는 절차의 예를 나타내는 플로차트이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 파장 변환 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 파장 변환 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter according to Embodiment 1 of the present invention.
Fig. 2 is a first drawing for explaining the laser beam in the SHG crystal shown in Fig.
Fig. 3 is a second drawing for explaining the laser beam in the SHG crystal shown in Fig. 1. Fig.
4 is a first diagram showing the relationship between the temperature of the SHG crystal and the intensity of the laser beam shown in Fig.
5 is a second diagram showing the relationship between the temperature of the SHG crystal shown in Fig. 1 and the intensity of the laser beam.
Fig. 6 is a third diagram showing the relationship between the temperature of the SHG crystal shown in Fig. 1 and the intensity of the laser beam.
7 is a flowchart showing an example of a procedure for adjusting the conversion efficiency of the SHG determination in the first embodiment.
Fig. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the temperature change of the SHG crystal shown in Fig. 1 and the intensity of the laser beam. Fig.
9 is a view showing a modification of the adjustment by the moving mechanism shown in Fig.
10 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter according to Embodiment 2 of the present invention.
11 is a first drawing for explaining the laser beam in the SHG crystal shown in Fig.
12 is a second diagram for explaining the laser beam in the SHG crystal shown in Fig.
13 is a flowchart showing an example of a procedure for adjusting the conversion efficiency of the SHG determination in the second embodiment.
14 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter according to Embodiment 3 of the present invention.
15 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter according to Embodiment 4 of the present invention.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 따른 파장 변환 장치를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a wavelength conversion apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by these embodiments.

실시 형태 1. Embodiment 1

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 파장 변환 장치(1)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 파장 변환 장치(1)는 펄스 발진된 기본파인 제1 빔을, 기본파의 고조파인 제2 빔으로 변환하는 제1 비선형 매질인 제2 고조파 발생(SHG) 결정(11)과, 제2 빔과 SHG 결정(11)을 투과한 제1 빔을 기초로, 제3 빔을 발생시키는 제2 비선형 매질인 제3 고조파 발생(THG) 결정(12)을 구비한다. 실시 형태 1에 있어서, 제3 빔은, 기본파와 고조파의 합주파이다. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The wavelength converter 1 comprises a second harmonic generation (SHG) crystal 11, which is a first nonlinear medium for converting a first beam, which is a pulse oscillated fundamental wave, into a second beam which is a harmonic of a fundamental wave, And a third harmonic generation (THG) crystal 12, which is a second nonlinear medium for generating a third beam based on the first beam transmitted through the SHG crystal 11. In Embodiment 1, the third beam is a harmonic wave of a fundamental wave and a harmonic wave.

파장 변환 장치(1)는 제1 빔인 레이저빔(21)을 사출하는 레이저 광원(10)을 구비한다. 이하의 설명에서는, 레이저빔(21)의 파장을, 제1 파장이라고 칭하는 일이 있다. 실시 형태 1에 있어서, 제1 파장은 1064nm로 한다. The wavelength converter 1 has a laser light source 10 for emitting a laser beam 21 which is a first beam. In the following description, the wavelength of the laser beam 21 may be referred to as a first wavelength. In Embodiment 1, the first wavelength is 1064 nm.

레이저 광원(10)은 YAG 레이저 혹은 YVO4 레이저이다. YAG 레이저는 레이저 매질에 이트륨(Yttrium), 알루미늄(Aluminum) 및 가넷(Garnet)이 이용된 고체 레이저이다. YVO4 레이저는 레이저 매질에 이트륨(Yttrium) 및 사산화 바나듐(Vanadium tetraoxide, VO4)이 이용된 고체 레이저이다. 하나의 예에서는, 레이저 광원(10)은 Q 스위치 발진에 의해 레이저빔(21)을 발생시킨다. Q 스위치 발진은, 레이저 매질에 있어서의 여기 상태의 원자가 증가되고 나서 발진을 행하게 함으로써, 발생시키는 레이저의 강도를 향상시키는 발진 수법이다. 또한, 레이저 광원(10)은 YAG 레이저 및 YVO4 레이저 이외의 고체 레이저여도 된다. The laser light source 10 is a YAG laser or a YVO4 laser. YAG lasers are solid state lasers using yttrium, aluminum and garnet as the laser medium. YVO4 lasers are solid state lasers using yttrium and vanadium tetraoxide (VO 4 ) in the laser medium. In one example, the laser light source 10 generates the laser beam 21 by Q-switch oscillation. The Q switch oscillation is an oscillation technique for improving the intensity of the generated laser by causing oscillation after the atoms in the excited state in the laser medium are increased. The laser light source 10 may be a solid laser other than a YAG laser and a YVO4 laser.

집광 광학계(13)는 레이저 광원(10)과 SHG 결정(11)의 사이에 마련되어 있다. 집광 광학계(13)는 레이저빔(21)을 SHG 결정(11)으로 수렴시키는 광학 소자인 렌즈(15)를 구비한다. 집광 광학계(13)에 포함되는 렌즈(15)는 1개인 경우로 한정되지 않고, 복수여도 된다. The condensing optical system 13 is provided between the laser light source 10 and the SHG crystal 11. The condensing optical system 13 includes a lens 15 which is an optical element that converges the laser beam 21 to the SHG crystal 11. [ The number of the lenses 15 included in the light converging optical system 13 is not limited to one, and a plurality of lenses 15 may be used.

SHG 결정(11)은, 레이저 광원(10)으로부터의 레이저빔(21)이 입사되면, 제2 빔인 레이저빔(22)을 발생시킨다. SHG 결정(11)은, 기본파인 레이저빔(21)을, 제2 고조파인 레이저빔(22)으로 변환한다. 레이저빔(22)의 파장인 제2 파장은, 제1 파장의 절반이다. 실시 형태 1에 있어서, 제2 파장은 532nm로 한다. SHG 결정(11)은 발생시킨 레이저빔(22)을 사출한다. 또한, SHG 결정(11)은 레이저빔(22)으로 변환되지 않고 남겨진 레이저빔(21)을 사출한다. SHG 결정(11)에는, LBO 결정(LiB3O5), KTP 결정(KTiPO4), BBO 결정(β-BaB2O4), 혹은 그 외의 비선형 광학 결정이 이용된다. The SHG crystal 11 generates the laser beam 22 which is the second beam when the laser beam 21 from the laser beam source 10 is incident. The SHG crystal 11 converts the laser beam 21, which is a fundamental wave, into a laser beam 22, which is a second harmonic. The second wavelength, which is the wavelength of the laser beam 22, is half of the first wavelength. In Embodiment 1, the second wavelength is 532 nm. The SHG crystal 11 emits the generated laser beam 22. Further, the SHG crystal 11 emits the laser beam 21 that has not been converted into the laser beam 22 but remains. LBO crystals (LiB 3 O 5 ), KTP crystals (KTiPO 4 ), BBO crystals (? -BB 2 O 4 ), or other nonlinear optical crystals are used for the SHG crystal 11.

집광 광학계(14)는 SHG 결정(11)과 THG 결정(12)의 사이에 마련되어 있다. 집광 광학계(14)는 레이저빔(21, 22)을 THG 결정(12)으로 수렴시키는 광학 소자인 렌즈(16)를 구비한다. 집광 광학계(14)에 포함되는 렌즈(16)는 1개인 경우로 한정되지 않고, 복수여도 된다. 또한, 파장 변환 장치(1)에 있어서, 집광 광학계(14)는 마련되지 않아도 된다. The condensing optical system 14 is provided between the SHG crystal 11 and the THG crystal 12. The condensing optical system 14 includes a lens 16 which is an optical element that converges the laser beams 21 and 22 to the THG crystal 12. [ The number of the lenses 16 included in the light converging optical system 14 is not limited to one, and a plurality of lenses 16 may be used. In the wavelength converter 1, the condensing optical system 14 may not be provided.

THG 결정(12)은, SHG 결정(11)으로부터 입사된 레이저빔(21)과 레이저빔(22)을 기초로, 제3 빔인 레이저빔(23)을 발생시킨다. THG 결정(12)은 기본파인 레이저빔(21)과 제2 고조파인 레이저빔(22)을, 합주파로서 제3 고조파인 레이저빔(23)으로 변환한다. 레이저빔(23)의 파장인 제3 파장은, 제1 파장의 3분의 1이다. 실시 형태 1에 있어서, 제3 파장은 355nm로 한다. THG 결정(12)은 발생시킨 레이저빔(23)을 사출한다. 또한, THG 결정(12)은 레이저빔(23)으로 변환되지 않고 남겨진 레이저빔(21, 22)을 사출한다. THG 결정(12)에는, LBO 결정, YCOB 결정(YCa4O(BO3) 3), BBO 결정, CLBO 결정(CsLiB6O10), 혹은 그 외의 비선형 광학 결정이 이용된다. The THG crystal 12 generates the laser beam 23 which is the third beam on the basis of the laser beam 21 and the laser beam 22 incident from the SHG crystal 11. The THG crystal 12 converts the laser beam 21, which is a fundamental wave, and the laser beam 22, which is the second harmonic, into a laser beam 23, which is a third harmonic wave. The third wavelength, which is the wavelength of the laser beam 23, is one-third of the first wavelength. In Embodiment 1, the third wavelength is 355 nm. The THG crystal 12 emits the generated laser beam 23. Further, the THG crystal 12 emits the laser beams 21 and 22 left unconverted to the laser beam 23. [ For the THG crystal 12, LBO crystal, YCOB crystal (YCa 4 O (BO 3 ) 3 ), BBO crystal, CLBO crystal (CsLiB 6 O 10 ), or other nonlinear optical crystal is used.

파장 분리 소자(17)는 제1 파장과 제2 파장을 포함하는 파장역의 광을 투과시키고, 또한 제3 파장을 포함하는 파장역의 광을 반사시키는 특성을 구비한다. 파장 분리 소자(17)는 THG 결정(12)으로부터의 레이저빔(21, 22, 23)을, 레이저빔(23)과 레이저빔(21, 22)으로 분리시킨다. 파장 분리 소자(17)의 하나의 예는, 다이크로익 미러이다. The wavelength separating element 17 has a characteristic of transmitting light in a wavelength range including the first wavelength and the second wavelength and reflecting light in the wavelength range including the third wavelength. The wavelength dividing element 17 separates the laser beams 21, 22 and 23 from the THG crystal 12 into the laser beam 23 and the laser beams 21 and 22. One example of the wavelength splitting element 17 is a dichroic mirror.

파장 변환 장치(1)는 파장 분리 소자(17)에서 반사된 레이저빔(23)을 사출한다. 댐퍼(18)는 파장 분리 소자(17)로부터의 레이저빔(21, 22)을 흡수한다. 파장 분리 소자(17)로부터의 레이저빔(21, 22)은, 댐퍼(18)에서 열에너지로 변환된다. 또한, 파장 분리 소자(17)는 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 반사시키고, 또한 제3 파장의 광을 투과시키는 특성을 구비하는 것이어도 된다. 파장 분리 소자(17)는 파장의 차이에 기초하여 광을 분리 가능하면 되고, 다이크로익 미러 이외의 광학 소자여도 된다. 파장 분리 소자(17)는 파장에 의한 광의 굴절률의 차이를 이용하여 광을 분리시키는 프리즘이어도 된다. The wavelength converter 1 emits the laser beam 23 reflected by the wavelength demultiplexer 17. The damper 18 absorbs the laser beams 21 and 22 from the wavelength separating element 17. The laser beams 21 and 22 from the wavelength separating element 17 are converted into thermal energy by the damper 18. The wavelength separating element 17 may have a characteristic of reflecting the light of the first wavelength and the light of the second wavelength and transmitting the light of the third wavelength. The wavelength separating element 17 may be capable of separating light based on the difference in wavelength, or may be an optical element other than a dichroic mirror. The wavelength separating element 17 may be a prism that separates light using the difference in refractive index of light due to the wavelength.

파장 변환 장치(1)는 SHG 결정(11)의 온도를 제어하는 온도 제어기(24)와, THG 결정(12)의 온도를 제어하는 온도 제어기(25)를 구비한다. 온도 제어기(24)는 SHG 결정(11)의 온도를 모니터하여, 미리 설정된 온도로 SHG 결정(11)의 온도를 조절한다. 온도 제어기(25)는 THG 결정(12)의 온도를 모니터하여, 미리 설정된 온도로 THG 결정(12)의 온도를 조절한다. 하나의 예에서는, 온도 제어기(24, 25)는 열의 공급과 흡수를 행하는 열전 소자인 펠티에 소자와, 온도 센서인 서미스터를 구비한다. SHG 결정(11)의 설정 온도와 THG 결정(12)의 설정 온도는, 서로 독립해서 설정 가능한 것으로 한다. The wavelength converter 1 includes a temperature controller 24 for controlling the temperature of the SHG crystal 11 and a temperature controller 25 for controlling the temperature of the THG crystal 12. [ The temperature controller 24 monitors the temperature of the SHG crystal 11 and adjusts the temperature of the SHG crystal 11 to a predetermined temperature. The temperature controller 25 monitors the temperature of the THG crystal 12 and adjusts the temperature of the THG crystal 12 to a predetermined temperature. In one example, the temperature controllers 24 and 25 are provided with a Peltier element, which is a thermoelectric element for supplying and absorbing heat, and a thermistor, which is a temperature sensor. It is assumed that the set temperature of the SHG crystal 11 and the set temperature of the THG crystal 12 can be set independently of each other.

또한, 파장 변환 장치(1)는 레이저빔(21)을 수렴시키는 광학 소자인 렌즈(15)를 이동시키는 이동 기구(30)를 구비한다. 이동 기구(30)는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율을 조절하는 조절 수단이다. 이동 기구(30)는 렌즈(15)를 유지하는 홀더(31)를 직선 방향에 있어서 이동시킨다. 하나의 예에서는, 이동 기구(30)는 모터와, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 기구를 포함한다. The wavelength converting apparatus 1 further includes a moving mechanism 30 for moving the lens 15, which is an optical element for converging the laser beam 21. The shifting mechanism 30 is an adjusting means for adjusting the conversion efficiency from the laser beam 21 to the laser beam 22 in the SHG crystal 11. [ The moving mechanism 30 moves the holder 31 holding the lens 15 in a linear direction. In one example, the moving mechanism 30 includes a motor and a mechanism for converting the rotational motion of the motor into linear motion.

제어 회로(26)는 명령에 따른 처리를 실행함으로써 파장 변환 장치(1) 전체를 제어하는 하드웨어이다. 제어 회로(26)는 SHG 결정(11)의 설정 온도에 따라서 온도 제어기(24)를 제어한다. 제어 회로(26)는 THG 결정(12)의 설정 온도에 따라서 온도 제어기(25)를 제어한다. 또한, 제어 회로(26)는 레이저 광원(10)의 구동과 이동 기구(30)의 구동을 제어한다. 제어 회로(26)는 CPU(Central Processing Unit) 혹은 마이크로 컴퓨터여도 된다. The control circuit 26 is hardware that controls the entire wavelength conversion apparatus 1 by executing a process according to an instruction. The control circuit 26 controls the temperature controller 24 in accordance with the set temperature of the SHG crystal 11. The control circuit 26 controls the temperature controller 25 in accordance with the set temperature of the THG crystal 12. In addition, the control circuit 26 controls driving of the laser light source 10 and driving of the moving mechanism 30. [ The control circuit 26 may be a CPU (Central Processing Unit) or a microcomputer.

광 검출기(27)는 이동 기구(30)에 의한 변환 효율의 조절시에 있어서 레이저빔(23)의 강도를 검출한다. 광 검출기(27)는, 이동 기구(30)에 의한 변환 효율의 조절시에, 파장 변환 장치(1)로부터의 레이저빔(23)이 입사되는 위치에 설치된다. 또한, 광 검출기(27)는 파장 변환 장치(1)의 외부에 설치된 것으로 한정되지 않고, 파장 변환 장치(1)의 내부에 마련된 것이어도 된다. 파장 변환 장치(1)는 THG 결정(12)으로부터 파장 변환 장치(1)의 외부로 향하는 레이저빔(23)의 일부를 분기시키는 분광 소자를 구비하고 있어도 된다. 광 검출기(27)는 분광 소자로 분기된 광을 검출해도 된다. The photodetector 27 detects the intensity of the laser beam 23 at the time of adjusting the conversion efficiency by the moving mechanism 30. [ The photodetector 27 is provided at a position where the laser beam 23 from the wavelength converter 1 is incident at the time of adjusting the conversion efficiency by the moving mechanism 30. [ Further, the photodetector 27 is not limited to being provided outside the wavelength conversion device 1, but may be provided inside the wavelength conversion device 1. The wavelength converter 1 may be provided with a spectroscopic element for branching a part of the laser beam 23 from the THG crystal 12 toward the outside of the wavelength converter 1. [ The photodetector 27 may detect the light branched to the spectroscopic element.

SHG 결정(11)에서의 레이저빔(22)의 발생에 있어서의 위상 부정합 Δk는, 다음의 식(1)로 나타내진다. 식(1)에 있어서, k1은 레이저빔(21)의 파수 벡터의 크기, k2는 레이저빔(22)의 파수 벡터의 크기, λ1은 레이저빔(21)의 파장인 제1 파장으로 한다. n1은 레이저빔(21)에 대한 SHG 결정(11)의 굴절률, n2는 레이저빔(22)에 대한 SHG 결정(11)의 굴절률로 한다. The phase mismatch? K in the generation of the laser beam 22 in the SHG crystal 11 is expressed by the following equation (1). In the formula (1), k 1 is in the first wavelength, the wavelength of the laser beam 21, the wave number vector magnitude of a, k 2 is the laser beam 22, the wave number vector size, λ 1 is the laser beam 21 of the do. n 1 is the refractive index of the SHG crystal 11 with respect to the laser beam 21 and n 2 is the refractive index of the SHG crystal 11 with respect to the laser beam 22.

Figure pct00001
Figure pct00001

SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(22)의 변환 효율 η은, Δk=0을 만족할 때에 최대가 된다. Δk=0은, SHG 결정(11)의 위상 정합을 나타낸다. SHG 결정(11)은, 기본파의 편광 방향과 제2 고조파의 편광 방향이 서로 수직이 되는 경우의, 이른바 타입 1의 위상 정합에 있어서 레이저빔(22)을 발생시킨다. SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(22)의 변환 효율 η은, SHG 결정(11)으로부터 사출한 레이저빔(22)의 강도를, SHG 결정(11)에 입사한 레이저빔(21)의 강도로 나눈 결과를 나타낸다. 또한, 위상 정합 조건을 만족할 때의 SHG 결정(11)의 온도는, SHG 결정(11)의 위상 정합 온도라고 칭해진다. The conversion efficiency? Of the laser beam 22 in the SHG crystal 11 becomes maximum when? K = 0 is satisfied. ? K = 0 represents the phase matching of the SHG crystal 11. The SHG crystal 11 generates the laser beam 22 in the so-called type 1 phase matching when the polarization direction of the fundamental wave and the polarization direction of the second harmonic are perpendicular to each other. The conversion efficiency? Of the laser beam 22 in the SHG crystal 11 is obtained by multiplying the intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 by the intensity of the laser beam 22 incident on the SHG crystal 11 It shows the result divided by intensity. The temperature of the SHG crystal 11 when the phase matching condition is satisfied is referred to as the phase matching temperature of the SHG crystal 11.

굴절률 n1 및 n2는 SHG 결정(11)의 온도에 의존하는 것으로부터, 식(1)에서 나타내지는 위상 부정합 Δk는, SHG 결정(11)의 온도에 의존한다. SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(22)의 변환 효율 η과, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 강도 I1의 관계는, 다음의 식(2)로 나타내진다. 식(2)에 있어서, L은 SHG 결정(11)의 길이로 한다. 또한, 식(2)에서 나타내지는 관계는, SHG 결정(11)에 입사한 레이저빔(21)의 강도와 SHG 결정(11)으로부터 사출한 레이저빔(21)의 강도의 차가 무시할 수 있을 정도로 작고, 레이저빔(22)의 변환 효율 η이 낮은 경우에 성립되는 것으로 한다. Since the refractive indices n 1 and n 2 depend on the temperature of the SHG crystal 11, the phase mismatch Δk shown in the equation (1) depends on the temperature of the SHG crystal 11. The relationship between the conversion efficiency? Of the laser beam 22 in the SHG crystal 11 and the intensity I 1 of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 is expressed by the following equation (2). In the formula (2), L is the length of the SHG crystal 11. The relationship represented by the equation (2) is such that the difference between the intensity of the laser beam 21 incident on the SHG crystal 11 and the intensity of the laser beam 21 emitted from the SHG crystal 11 is negligibly small , And when the conversion efficiency? Of the laser beam 22 is low.

Figure pct00002
Figure pct00002

식(2)에 의하면, 변환 효율 η은, 위상 부정합 Δk와 강도 I1에 비례한다. 위상 부정합 Δk는 SHG 결정(11)의 온도에 의존하는 것으로부터, 변환 효율 η은 SHG 결정(11)의 온도에 의존한다. 또한, 식(2)의 관계가 성립되는 경우에 비해 레이저빔(22)의 변환 효율 η이 높은 경우여도, 변환 효율 η이 SHG 결정(11)의 온도와 레이저빔(21)의 강도 I1에 의존하는 것이 알려져 있다. 또한, THG 결정(12)에 있어서의 레이저빔(23)의 변환 효율은, THG 결정(12)의 온도와, THG 결정(12)에 입사하는 레이저빔(21) 및 레이저빔(22)의 각 강도에 의존한다. According to equation (2), the conversion efficiency? Is proportional to the phase mismatch? K and the intensity I 1 . Since the phase mismatch? K depends on the temperature of the SHG crystal 11, the conversion efficiency? Depends on the temperature of the SHG crystal 11. Even when the conversion efficiency? Of the laser beam 22 is high, the conversion efficiency? Is smaller than the temperature of the SHG crystal 11 and the intensity I 1 of the laser beam 21, It is known to depend on. The conversion efficiency of the laser beam 23 in the THG crystal 12 is determined by the temperature of the THG crystal 12 and the angle of the laser beam 21 and the laser beam 22 incident on the THG crystal 12. [ It depends on strength.

도 2는 도 1에 나타내는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)에 대해서 설명하는 제1 도면이다. 이하의 설명에서, X축과, Y축과, Z축은, 서로 수직인 3개의 축으로 한다. Z축은 파장 변환 장치(1)의 광학계의 광 축에 평행한 축으로 한다. X축은 수평 방향의 축으로 한다. Y축은 수직 방향의 축으로 한다. 중심축(32)은 레이저빔(21)의 광속(光束)의 중심을 나타낸다. 중심축(32)은 Z축과 평행하다. 플러스 Z방향은, Z축에 평행한 방향으로서, SHG 결정(11)의 입사면(33)으로부터 사출면(34)을 향하는 방향으로 한다. 마이너스 Z방향은, 플러스 Z방향과는 반대의 방향으로 한다. 길이 L는, Z축 방향에 있어서의 SHG 결정(11)의 길이로서, 입사면(33)과 사출면(34)의 사이의 길이이다. Fig. 2 is a first drawing for explaining the laser beam 21 in the SHG crystal 11 shown in Fig. In the following description, the X axis, the Y axis, and the Z axis are three axes perpendicular to each other. The Z axis is an axis parallel to the optical axis of the optical system of the wavelength converter 1. [ The X axis is the horizontal axis. The Y axis is the vertical axis. The center axis 32 represents the center of the luminous flux of the laser beam 21. The central axis 32 is parallel to the Z axis. The positive Z direction is a direction parallel to the Z axis and is directed from the incident surface 33 of the SHG crystal 11 toward the exit surface 34. [ The minus Z direction is opposite to the plus Z direction. The length L is the length of the SHG crystal 11 in the Z-axis direction, and is the length between the incident surface 33 and the exit surface 34.

여기서, 다음의 식(3)에 나타내는 바와 같이, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 실효 빔 지름 Weff를 정의한다. 실효 빔 지름 Weff는, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 수렴 정도를 나타내는 지표로 한다. 식(3)에 있어서, w(z)는, Z축 방향의 위치 z에 있어서의 레이저빔(21)의 빔 지름으로 한다. z=0은, 입사면(33)의 위치를 나타낸다. z=L은, 사출면(34)의 위치를 나타낸다. 하나의 예에서는, 실효 빔 지름 Weff는, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 빔 지름 w(z)의 평균값을 나타낸다. Here, as shown in the following equation (3), the effective beam diameter W eff of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 is defined. The effective beam diameter W eff is an index indicating the degree of convergence of the laser beam 21 in the SHG crystal 11. In the formula (3), w (z) is the beam diameter of the laser beam 21 at the position z in the Z-axis direction. and z = 0 represents the position of the incident surface 33. z = L represents the position of the exit surface 34. Fig. In one example, the effective beam diameter W eff represents an average value of the beam diameter w (z) of the laser beam 21 in the SHG crystal 11.

Figure pct00003
Figure pct00003

하나의 예에서는, 빔 지름 w(z)는, X축 방향 또는 Y축 방향에 있어서의 빔의 강도 분포의 표준 편차 σ의 4배의 폭인 D4σ폭으로 한다. D4σ폭은, 빔 폭에 있어서의 ISO(International Organization for Standardization)의 국제 표준 규격에 정의되어 있다. 또한, 빔 지름 w(z)는, D4σ폭 이외여도 되고, 반값 전폭 혹은 1/e2폭이어도 된다. 실효 빔 지름 Weff에는, 식(3) 이외의 정의에 따른 것이 사용되어도 된다. 레이저빔(21)의 수렴 정도는, 실효 빔 지름 Weff 이외의 지표로 나타내져도 된다. In one example, the beam diameter w (z) is set to D4σ width which is four times the standard deviation sigma of the intensity distribution of the beam in the X-axis direction or the Y-axis direction. The D4σ width is defined in the International Standard for International Organization for Standardization (ISO) in beam width. Further, the beam diameter w (z) is even and non-D4σ width, or may be the full width at half maximum or 1 / e 2 width. The effective beam diameter W eff may be the one according to the definition other than the formula (3). The degree of convergence of the laser beam 21 may be represented by an index other than the effective beam diameter W eff .

레이저빔(21)은, SHG 결정(11)의 내부에 있어서 일단 수렴하고 나서, 확산한다. 레이저빔(21)의 빔 지름 w(z)는, 입사면(33)으로부터 진행함에 따라서 축소되어, 빔 웨이스트(35)에서 최소가 된다. 빔 지름 w(z)는, 빔 웨이스트(35)로부터 사출면(34)으로 진행함에 따라서 확장된다. 도 2에 있어서, 레이저빔(21)이 수렴하는 위치인 빔 웨이스트(35)의 위치는, z=L/2의 위치이다. z=L/2의 위치는, Z축 방향에 있어서의 SHG 결정(11)의 중심 위치이다. 또한, 도 2에 나타내는 렌즈(15)에는, 평행광인 레이저빔(21)이 입사되고 있다. 렌즈(15)에 입사하는 레이저빔(21)은, 평행광으로 한정되지 않고, 수렴광 혹은 확산광이어도 된다. The laser beam 21 converges once in the SHG crystal 11, and then diffuses. The beam diameter w (z) of the laser beam 21 is reduced as it progresses from the incident surface 33 and becomes minimum at the beam waist 35. The beam diameter w (z) expands as it progresses from the beam waist 35 to the exit surface 34. 2, the position of the beam waist 35 at which the laser beam 21 converges is the position of z = L / 2. The position of z = L / 2 is the center position of the SHG crystal 11 in the Z-axis direction. The laser beam 21, which is parallel light, is incident on the lens 15 shown in Fig. The laser beam 21 incident on the lens 15 is not limited to parallel light but may be converged light or diffused light.

도 3은 도 1에 나타내는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)에 대해서 설명하는 제2 도면이다. 도 2에 나타내는 상태로부터, 이동 기구(30)는, 렌즈(15)를 플러스 Z방향으로 이동시킴으로써, 렌즈(15)와 SHG 결정(11)의 사이의 거리를 변화시킨다. 렌즈(15)를 플러스 Z방향으로 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 빔 웨이스트(35)의 위치는, z=L/2로부터 플러스 Z방향으로 이동한다. 이동 기구(30)는, Z축 방향에 있어서의 SHG 결정(11)의 중심 위치로부터, 빔 웨이스트(35)의 위치를 이동시킨다. 도 3에는, z=L/2과 z=L의 사이의 위치에 빔 웨이스트(35)를 이동시킨 상태를 나타내고 있다. 빔 웨이스트(35)를 이동시킴으로써, 실효 빔 지름 Weff는, 도 2에 나타내는 상태에 비해 증대된다. 이와 같이, 이동 기구(30)는, Z축 방향으로 렌즈(15)를 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 수렴 정도를 변화시킨다. Fig. 3 is a second drawing for explaining the laser beam 21 in the SHG crystal 11 shown in Fig. 2, the moving mechanism 30 changes the distance between the lens 15 and the SHG crystal 11 by moving the lens 15 in the positive Z direction. By moving the lens 15 in the positive Z direction, the position of the beam waist 35 in the SHG crystal 11 shifts from z = L / 2 to the positive Z direction. The moving mechanism 30 moves the position of the beam waist 35 from the center position of the SHG crystal 11 in the Z-axis direction. Fig. 3 shows a state in which the beam waist 35 is moved at a position between z = L / 2 and z = L. By moving the beam waist 35, the effective beam diameter W eff is increased as compared with the state shown in Fig. Thus, the moving mechanism 30 changes the convergence degree of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 by moving the lens 15 in the Z-axis direction.

상기의 식(2)에서 나타내지는 바와 같이, 변환 효율 η은, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 강도 I1에 비례한다. 실효 빔 지름 Weff가 증대됨으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 수렴 정도가 저하되기 때문에, 변환 효율 η은 저하되게 된다. 이와 같이, 이동 기구(30)는 빔 웨이스트(35)의 위치를 이동시킴으로써 변환 효율 η을 조절한다. 변환 효율 η이 조절됨으로써, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도가 조절된다. 또한, 집광 광학계(13)에 복수의 렌즈(15)가 구비되어 있는 경우, 이동 기구(30)는 각 렌즈(15)를 개별로 이동시켜도 된다. 복수의 렌즈(15)를 개별로 이동시키는 경우의 변형예에 대해서는 후술한다. As shown in the above equation (2), the conversion efficiency? Is proportional to the intensity I 1 of the laser beam 21 in the SHG crystal 11. Since the effective beam diameter W eff is increased, the degree of convergence of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 is lowered, so that the conversion efficiency? Is lowered. Thus, the moving mechanism 30 adjusts the conversion efficiency? By moving the position of the beam waist 35. By adjusting the conversion efficiency?, The intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 is adjusted. In the case where a plurality of lenses 15 are provided in the condensing optical system 13, the moving mechanism 30 may move the lenses 15 individually. Modifications when the plurality of lenses 15 are individually moved will be described later.

도 4는 도 1에 나타내는 SHG 결정(11)의 온도와 레이저빔(21, 22, 23)의 강도의 관계를 나타내는 제1 도면이다. 도 4에서는, SHG 결정(11)의 온도와 레이저빔(21, 22, 23)의 강도의 관계를 그래프로 나타내고 있다. 그래프의 가로축은 SHG 결정(11)의 온도를 나타낸다. 세로축은 레이저빔(21, 22, 23)의 강도를 나타낸다. 도 4에 나타내는 레이저빔(21, 22)의 강도는, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(21, 22)의 강도로 한다. 도 4에 나타내는 레이저빔(23)의 강도는, THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(23)의 강도로 한다. Fig. 4 is a first drawing showing the relationship between the temperature of the SHG crystal 11 shown in Fig. 1 and the intensity of the laser beams 21, 22, and 23. 4, the relationship between the temperature of the SHG crystal 11 and the intensity of the laser beams 21, 22, and 23 is shown in a graph. The horizontal axis of the graph represents the temperature of the SHG crystal 11. The vertical axis represents the intensity of the laser beams 21, 22, and 23. The intensity of the laser beams 21 and 22 shown in FIG. 4 is set to the intensity of the laser beams 21 and 22 emitted from the SHG crystal 11. The intensity of the laser beam 23 shown in FIG. 4 is set to the intensity of the laser beam 23 emitted from the THG crystal 12.

도 4에는, 실효 빔 지름 Weff가 최소값일 때, 즉 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 수렴 정도가 최대인 경우에 있어서의 온도와 강도의 관계를 나타내고 있다. 여기에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이 빔 웨이스트(35)가 z=L/2의 위치에 있을 때에, 실효 빔 지름 Weff는 최소값이 되는 것으로 한다. Fig. 4 shows the relationship between the temperature and the intensity when the effective beam diameter W eff is the minimum value, that is, when the degree of convergence of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 is the maximum. Here, as shown in Fig. 2, when the beam waist 35 is at the position of z = L / 2, the effective beam diameter W eff is assumed to be the minimum value.

SHG 결정(11)의 온도가 Ta1일 때, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도가 피크가 된다. SHG 결정(11)의 온도가 Ta1 부근일 때에, SHG 결정(11)에서의 변환 효율 η이 높아진다. 변환 효율 η이 높을수록, SHG 결정(11)에서는 많은 레이저빔(21)이 레이저빔(22)으로 변환되게 되기 때문에, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(21)의 강도는 저하된다. When the temperature of the SHG crystal 11 is Ta1, the intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 becomes a peak. When the temperature of the SHG crystal 11 is near Ta1, the conversion efficiency? In the SHG crystal 11 becomes high. The higher the conversion efficiency?, The more the laser beam 21 is converted into the laser beam 22 in the SHG crystal 11. Therefore, the intensity of the laser beam 21 emitted from the SHG crystal 11 is lowered.

SHG 결정(11)의 설정 온도를 Ta1으로 하여, SHG 결정(11)의 실제의 온도가 Ta1 부근에서 변화했을 경우에 있어서, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(21, 22)의 강도의 변화는 비교적 적다. THG 결정(12)에 입사되는 레이저빔(21, 22)의 강도의 변화가 작기 때문에, THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(23)의 강도의 변화도 작게 된다. The intensity of the laser beams 21 and 22 emitted from the SHG crystal 11 when the actual temperature of the SHG crystal 11 changes near Ta1 is set to Ta1 by setting the set temperature of the SHG crystal 11 to Ta1 The change is relatively small. The variation of the intensity of the laser beam 23 emitted from the THG crystal 12 is also small because the change in the intensity of the laser beams 21 and 22 incident on the THG crystal 12 is small.

또한, 도 4에 나타내는 관계에서는, SHG 결정(11)의 온도가 Ta1일 때, SHG 결정(11)에서 많은 레이저빔(21)이 레이저빔(22)으로 변환됨으로써, THG 결정(12)에서의 레이저빔(23)의 발생에 이용 가능한 레이저빔(21)의 강도가 낮아져 있다. 이 때문에, SHG 결정(11)의 온도가 Ta1일 때에 있어서의 레이저빔(23)의 강도 Pa1은, 피크시의 강도 Pb1과 비교해서 저하된다. THG 결정(12)에서는, 레이저빔(23)의 발생에 이용 가능한 레이저빔(21)의 강도가 낮아짐으로써, 레이저빔(23)의 발생에 이용되지 않고 남겨지는 레이저빔(22)의 강도가 높아진다. 4, when the temperature of the SHG crystal 11 is Ta1, many laser beams 21 are converted into laser beams 22 in the SHG crystal 11, The intensity of the laser beam 21 usable for generating the laser beam 23 is low. Therefore, the intensity Pa1 of the laser beam 23 when the temperature of the SHG crystal 11 is Ta1 is lowered compared with the intensity Pb1 at the peak. In the THG crystal 12, the intensity of the laser beam 21 usable for generation of the laser beam 23 is lowered, so that the intensity of the laser beam 22 left unused for generation of the laser beam 23 is increased .

레이저빔(23)의 강도의 하나의 피크는, Ta1보다 낮은 온도인 Tb11에 있어서 나타나고 있다. 이러한 피크에 있어서, 레이저빔(23)의 강도는 Pb1이 된다. 또한, 레이저빔(23)의 강도의 또 하나의 피크는, Ta1보다 높은 온도인 Tb12에 있어서 나타나고 있다. 도 4에서는, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 2개인 예를 나타내고 있다. 레이저빔(23)의 강도의 피크는, 2개보다 많은 것도 있을 수 있다. 이와 같이, 실효 빔 지름 Weff가 최소인 경우, SHG 결정(11)의 온도와 레이저빔(23)의 강도의 대응 관계에 있어서, Ta1 부근의 온도에서는, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 여러개 나타나게 된다. One peak of the intensity of the laser beam 23 appears at Tb1 1 , which is lower than Ta1. At such a peak, the intensity of the laser beam 23 becomes Pb1. Further, another peak of the intensity of the laser beam 23 appears at Tb1 2 which is higher than Ta1. 4 shows an example in which the peak of the intensity of the laser beam 23 is two. The intensity peak of the laser beam 23 may be more than two. As described above, when the effective beam diameter W eff is the minimum, the peak of the intensity of the laser beam 23 at the temperature near Ta1 is set to be equal to the peak of the intensity of the laser beam 23 Several appear.

SHG 결정(11)의 설정 온도를 Tb11으로 했을 경우, SHG 결정(11)의 실제의 온도가 Tb11 부근에서 변화했을 때의 레이저빔(21, 22)의 강도의 변화는, 설정 온도가 Ta1인 경우의 변화와 비교해서 커진다. THG 결정(12)에 입사되는 레이저빔(21, 22)의 강도의 변화가 커짐으로써, THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(23)의 강도의 변화도 커진다. When the set temperature of the SHG crystal 11 in the Tb1 1, SHG crystal changes in the intensity of the laser beam (21, 22) when the actual temperature of the 11 have been changed in the vicinity of Tb1 1 is, the set temperature Ta1 As compared with the change in the case of the second embodiment. The variation of the intensity of the laser beam 23 emitted from the THG crystal 12 also increases because the intensity of the laser beams 21 and 22 incident on the THG crystal 12 increases.

실시 형태 1의 파장 변환 장치(1)는, 레이저빔(21)의 빔 지름의 조절의 초기 단계에서, 실효 빔 지름 Weff가 최소값이 되도록, 이동 기구(30)에 의해 렌즈(15)의 위치를 조절한다. 이것에 의해, 이동 기구(30)는 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 피크가 복수의 피크인 상태를 설정한다. 이동 기구(30)는, 이러한 상태로부터 렌즈(15)를 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 실효 빔 지름 Weff를 확장시킨다. 또한, 초기 단계에 있어서의 조절은, 실효 빔 지름 Weff를 최소값으로 하는 조절로 한정되지 않는다. 초기 단계에 있어서의 조절에서는, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 복수의 피크인 상태를 설정 가능하면 되고, 실효 빔 지름 Weff를 최소값 이외의 값으로 해도 된다. The wavelength converter 1 according to Embodiment 1 is arranged so that the position of the lens 15 is moved by the moving mechanism 30 so that the effective beam diameter W eff becomes the minimum value at the initial stage of the adjustment of the beam diameter of the laser beam 21 . The moving mechanism 30 sets a state in which the peak of the intensity of the laser beam 23 in the corresponding relationship between the intensity of the laser beam 23 and the temperature of the SHG crystal 11 has a plurality of peaks. The moving mechanism 30 expands the effective beam diameter W eff in the SHG crystal 11 by moving the lens 15 from this state. Further, the adjustment in the initial stage is not limited to adjustment with the effective beam diameter W eff as the minimum value. In the adjustment in the initial stage, it is only necessary to be able to set a state in which the peak of the intensity of the laser beam 23 has a plurality of peaks, and the effective beam diameter W eff may be set to a value other than the minimum value.

도 5는 도 1에 나타내는 SHG 결정(11)의 온도와 레이저빔(21, 22, 23)의 강도의 관계를 나타내는 제2 도면이다. 도 5에는, 실효 빔 지름 Weff를 최소값으로부터 크게 했을 경우에 있어서의 온도와 강도의 관계를 나타내고 있다. 이때, 도 3에 나타내는 바와 같이, 빔 웨이스트(35)는 z=L/2과 z=L의 사이의 위치에 있는 것으로 한다. 초기 단계일 때와 비교해서, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도는 저하되어 있다. 레이저빔(22)의 강도의 저하에 수반하여, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(21)의 강도는 증대되어 있다. 5 is a second diagram showing the relationship between the temperature of the SHG crystal 11 shown in Fig. 1 and the intensity of the laser beams 21, 22, and 23. Fig. 5 shows the relationship between the temperature and the intensity when the effective beam diameter W eff is increased from the minimum value. At this time, as shown in Fig. 3, the beam waist 35 is assumed to be located between z = L / 2 and z = L. The intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 is lowered as compared with that at the initial stage. The intensity of the laser beam 21 emitted from the SHG crystal 11 increases with the decrease in the intensity of the laser beam 22. [

SHG 결정(11)의 온도가 Ta2일 때, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도가 피크가 된다. 이때, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(21)의 강도는, 도 4에 나타내는 관계 중 온도가 Ta1일 때의 강도에 비해 증대되어 있다. THG 결정(12)에서는, 레이저빔(23)의 발생에 이용 가능한 레이저빔(21)의 강도가 초기 단계에 비해 증대되는 것과 함께, 레이저빔(23)의 발생에 이용되지 않고 THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도가 초기 단계에 비해 저하된다. When the temperature of the SHG crystal 11 is Ta2, the intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 becomes a peak. At this time, the intensity of the laser beam 21 emitted from the SHG crystal 11 is increased compared to the intensity of the relationship shown in Fig. 4 when the temperature is Ta1. The THG crystal 12 increases the intensity of the laser beam 21 usable for generation of the laser beam 23 compared to the initial stage and is not used for generation of the laser beam 23, The intensity of the laser beam 22 emitted from the light source 22 is lowered compared to the initial stage.

도 5에 나타내는 관계에 있어서, 레이저빔(23)의 강도의 피크는 1개이다. THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 피크는, 이동 기구(30)에서의 조절에 의해, 단일의 피크가 된다. 즉, 이동 기구(30)에서의 조절에 의해, SHG 결정(11)의 온도에 대한 레이저빔(23)의 강도의 온도 의존성은, 단일의 극댓값을 가지고 있다. 여기서, 온도 의존성은 비선형 매질의 온도와 빔의 강도의 관계로 한다. 극댓값은 비선형 매질의 온도를 가로축, 빔의 강도를 세로축으로 하여 온도 의존성을 나타낸 그래프 중, 피크에 있어서의 강도의 값이다. 이동 기구(30)는, SHG 결정(11)의 변환 효율 η을 조절함으로써, 레이저빔(23)의 강도의 피크를, 복수의 피크로부터, 극댓값을 나타내는 단일의 피크로 변화시키는 조절을 행한다.In the relationship shown in Fig. 5, the peak of the intensity of the laser beam 23 is one. The peak of the intensity of the laser beam 23 in the corresponding relation between the intensity of the laser beam 23 emitted from the THG crystal 12 and the temperature of the SHG crystal 11 is adjusted by the adjustment in the moving mechanism 30 , Resulting in a single peak. That is, by the adjustment in the moving mechanism 30, the temperature dependence of the intensity of the laser beam 23 on the temperature of the SHG crystal 11 has a single maximum value. Here, the temperature dependence is a relation between the temperature of the nonlinear medium and the intensity of the beam. The maximum value is the value of the intensity at the peak in the graph showing the temperature dependency with the temperature of the nonlinear medium as the horizontal axis and the intensity of the beam as the vertical axis. The shifting mechanism 30 controls the conversion efficiency η of the SHG crystal 11 so that the peak of the intensity of the laser beam 23 is changed from a plurality of peaks to a single peak indicating the maximum value.

변환 효율 η의 값은, SHG 결정(11)에 입사하는 레이저빔(21)의 강도, 혹은 레이저빔(21)의 단면 형상에 의존한다. SHG 결정(11)의 변환 효율 η이 어느 일정한 값인 경우에 있어서, SHG 결정(11)의 온도가 Tb2일 때에 레이저빔(23)의 강도가 피크가 된다. 피크에 있어서의 강도인 극댓값은, Pb2이다. 레이저빔(23)의 강도가 극댓값인 Pb2가 될 때의 SHG 결정(11)의 온도인 Tb2와, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도가 극댓값이 될 때의 SHG 결정(11)의 온도인 Ta2는, 같다. SHG 결정(11)의 온도가 Tb2일 때의 변환 효율 η을, 도 4의 관계의 경우에 있어서의 온도가 Tb11일 때의 변환 효율 η과 동등하게 함으로써, 레이저빔(23)의 피크시의 강도인 Pb2를, 도 4에 나타내는 피크시의 강도인 Pb1과 동등한 강도로 할 수 있다. The value of the conversion efficiency? Depends on the intensity of the laser beam 21 incident on the SHG crystal 11 or on the cross-sectional shape of the laser beam 21. The intensity of the laser beam 23 becomes a peak when the temperature of the SHG crystal 11 is Tb2 when the conversion efficiency? Of the SHG crystal 11 is a constant value. The maximum value as the intensity at the peak is Pb2. Tb2 which is the temperature of the SHG crystal 11 when the intensity of the laser beam 23 becomes Pb2 which is the maximum value and SHG determination when the intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 becomes the maximum value 11 is the same as Ta2. The conversion efficiency? When the temperature of the SHG crystal 11 is Tb2 is made equal to the conversion efficiency? When the temperature in the case of the relationship of Fig. 4 is Tb1 1 , The strength Pb2 can be made equal to the strength Pb1 at the peak shown in Fig.

SHG 결정(11)의 설정 온도를 Ta2로 하여, SHG 결정(11)의 실제의 온도가 Ta2 부근에서 변화했을 경우에 있어서, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(21, 22)의 강도의 변화는 비교적 적다. THG 결정(12)에 입사되는 레이저빔(21, 22)의 강도의 변화가 작기 때문에, THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(23)의 강도의 변화도 작게 된다. The intensity of the laser beams 21 and 22 emitted from the SHG crystal 11 when the actual temperature of the SHG crystal 11 changes near Ta2 is set to Ta2 by setting the set temperature of the SHG crystal 11 to Ta2 The change is relatively small. The variation of the intensity of the laser beam 23 emitted from the THG crystal 12 is also small because the change in the intensity of the laser beams 21 and 22 incident on the THG crystal 12 is small.

도 6은 도 1에 나타내는 SHG 결정(11)의 온도와 레이저빔(21, 22, 23)의 강도의 관계를 나타내는 제3 도면이다. 도 6에는, 도 5에 나타내는 대응 관계의 상태로부터, 실효 빔 지름 Weff를 더 크게 했을 경우에 있어서의 온도와 강도의 관계를 나타내고 있다. SHG 결정(11)의 변환 효율 η은, 도 5에 나타내는 대응 관계일 때와 비교해서 저하되어 있다. Fig. 6 is a third diagram showing the relationship between the temperature of the SHG crystal 11 shown in Fig. 1 and the intensity of the laser beams 21, 22, and 23. Fig. 6 shows the relationship between the temperature and the intensity when the effective beam diameter W eff is made larger from the corresponding relationship shown in Fig. The conversion efficiency? Of the SHG crystal 11 is lowered as compared with the case of the corresponding relationship shown in Fig.

SHG 결정(11)의 온도가 Ta3일 때, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도가 피크가 된다. 레이저빔(23)의 강도가 피크가 될 때의 온도인 Tb3는, Ta3와 같게 된다. SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(22)의 강도는, 도 5의 경우에 비해 저하되어 있다. THG 결정(12)에 있어서 레이저빔(23)의 발생에 이용 가능한 레이저빔(22)의 강도가 저하되어 있기 때문에, THG 결정(12)에 있어서 발생하는 레이저빔(23)의 강도는, 도 5의 경우에 비해 저하된다. When the temperature of the SHG crystal 11 is Ta3, the intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 becomes a peak. Tb3, which is the temperature at which the intensity of the laser beam 23 becomes the peak, becomes equal to Ta3. The intensity of the laser beam 22 emitted from the SHG crystal 11 is lowered as compared with the case of Fig. The intensity of the laser beam 23 generated in the THG crystal 12 is lower than the intensity of the laser beam 22 generated in the THG crystal 12 because the intensity of the laser beam 22 usable for generating the laser beam 23 in the THG crystal 12 is lowered. Compared with the case of Fig.

도 6에 나타내는 관계에 있어서, 레이저빔(23)의 강도의 피크는 1개이다. THG 결정(12)에 있어서 발생하는 레이저빔(23)의 강도는, 도 5의 경우에 비해 저하된다. 레이저빔(23)의 강도의 피크인 Pb3는, 도 5에 나타내는 레이저빔(23)의 강도의 피크인 Pb2보다 작게 되기 때문에, Pb3<Pb2의 관계가 성립된다. 도 6의 경우, 파장 변환 장치(1)는, 도 5의 경우와 비교해서, 출력되는 레이저빔(23)의 강도가 저하되게 된다. In the relationship shown in Fig. 6, the peak of the intensity of the laser beam 23 is one. The intensity of the laser beam 23 generated in the THG crystal 12 is lowered as compared with the case of Fig. Pb3, which is the peak of the intensity of the laser beam 23, is smaller than Pb2, which is the peak of the intensity of the laser beam 23 shown in Fig. 5, so that the relationship of Pb3 < In the case of Fig. 6, the intensity of the output laser beam 23 is lowered in the wavelength converter 1, as compared with the case of Fig.

파장 변환 장치(1)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 이동 기구(30)에서의 조절에 의해, THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 피크가 단일의 피크로 되어 있다. 파장 변환 장치(1)는, 레이저빔(23)의 발생에 이용 가능한 레이저빔(21)의 강도를 증대시킬 수 있음으로써, 출력되는 레이저빔(23)의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 파장 변환 장치(1)는, 레이저빔(22)의 강도가 피크가 될 때의 온도를 SHG 결정(11)의 설정 온도로 함으로써, 이러한 설정 온도 부근에서의 온도 변화가 있었을 경우에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 변화를 저감시킬 수 있다. 5, the wavelength converter 1 is configured to adjust the intensity of the laser beam 23 emitted from the THG crystal 12 and the intensity of the temperature of the SHG crystal 11 The peak of the intensity of the laser beam 23 in the corresponding relationship is a single peak. The wavelength converter 1 can increase the intensity of the laser beam 21 usable for generation of the laser beam 23 so that the intensity of the output laser beam 23 can be improved. Further, the wavelength converter 1 sets the temperature at which the intensity of the laser beam 22 becomes the peak to the set temperature of the SHG crystal 11, and when the temperature change occurs near this set temperature The change in the intensity of the laser beam 23 can be reduced.

도 7은 실시 형태 1에 있어서의 SHG 결정(11)의 변환 효율을 조절하는 절차의 예를 나타내는 플로차트이다. 도 2에 나타내는 이동 기구(30)는, 빔 웨이스트(35)가 z=L/2의 위치로 되도록 렌즈(15)의 위치를 설정하여, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 실효 빔 지름 Weff를 최소값으로 한다. 이것에 의해, 스텝 S1에 있어서, 이동 기구(30)는 제3 빔인 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계에 있어서의 강도의 피크가 복수의 피크인 상태를 설정한다. 스텝 S1의 설정에 의해, 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계는, 도 4에 예시되는 대응 관계가 된다. 7 is a flowchart showing an example of a procedure for adjusting the conversion efficiency of the SHG crystal 11 in the first embodiment. The moving mechanism 30 shown in Fig. 2 sets the position of the lens 15 such that the beam waist 35 is at the position of z = L / 2, The effective beam diameter W eff is the minimum value. Thus, in step S1, the moving mechanism 30 sets the state in which the peak of the intensity in the corresponding relationship between the intensity of the laser beam 23, which is the third beam, and the temperature of the SHG crystal 11, has a plurality of peaks do. By the setting of the step S1, the corresponding relationship between the intensity of the laser beam 23 and the temperature of the SHG crystal 11 becomes the corresponding relationship shown in Fig.

스텝 S1의 설정이 행해진 상태에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 최대값을, Pmax로 한다. 도 4에 나타내는 관계에서는, Pmax는, SHG 결정(11)의 온도가 Tb11일 때의 레이저빔(23)의 강도인 Pb1이다. The maximum value of the intensity of the laser beam 23 in the state in which the setting in step S1 is performed is set as Pmax. In the relationship shown in Figure 4, it is Pmax, the SHG intensity of Pb1 of the laser beam 23 when the temperature of the crystal (11) Tb1 1 day.

스텝 S2에서는, 이동 기구(30)는, z=L/2의 위치로부터 플러스 Z방향으로 렌즈(15)를 이동시킴으로써, 제1 빔인 레이저빔(21)의 SHG 결정(11)에 있어서의 실효 빔 지름 Weff를 확장시킨다. 이동 기구(30)는, 실효 빔 지름 Weff를 확장시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 제2 빔인 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η을 조절한다. 또한, 스텝 S2에서는, 이동 기구(30)는 플러스 Z방향 대신에 마이너스 Z방향으로 렌즈(15)를 이동시켜도 된다. 이 경우도, 이동 기구(30)는 실효 빔 지름 Weff를 확장시킬 수 있다. In step S2, the moving mechanism 30 moves the lens 15 in the positive Z direction from the position of z = L / 2, thereby moving the lens 15 in the positive Z direction in the SHG crystal 11 of the laser beam 21, which is the first beam, Thereby expanding the diameter W eff . The shifting mechanism 30 adjusts the conversion efficiency? Of the SHG crystal 11 from the laser beam 21 to the laser beam 22, which is the second beam, by expanding the effective beam diameter W eff . In step S2, the moving mechanism 30 may move the lens 15 in the negative Z direction instead of the positive Z direction. In this case as well, the moving mechanism 30 can extend the effective beam diameter W eff .

스텝 S3에서는, 설정 온도에 따라서 온도 제어기(24)가 SHG 결정(11)의 온도를 제어하여, 설정 온도에 대응하는 레이저빔(23)의 강도를 광 검출기(27)가 측정한다. 광 검출기(27)는 SHG 결정(11)의 설정 온도마다의 레이저빔(23)의 강도를 측정한다. 스텝 S4에서는, SHG 결정(11)의 설정 온도와 광 검출기(27)로 측정된 레이저빔(23)의 강도의 대응 관계에 있어서, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 단일의 피크인지 여부가 판단된다. In step S3, the temperature controller 24 controls the temperature of the SHG crystal 11 in accordance with the set temperature, and the photodetector 27 measures the intensity of the laser beam 23 corresponding to the set temperature. The photodetector 27 measures the intensity of the laser beam 23 for each set temperature of the SHG crystal 11. In step S4, it is determined whether or not the peak of the intensity of the laser beam 23 is a single peak in the correspondence between the set temperature of the SHG crystal 11 and the intensity of the laser beam 23 measured by the photodetector 27 .

강도의 피크가 단일이 아닌 경우(스텝 S4: No), 강도의 피크는 아직 복수의 피크이므로, 스텝 S2의 절차로 돌아간다. 이동 기구(30)는 실효 빔 지름 Weff의 확장에 의한 변환 효율 η의 조절을 재차 행한다. If the peak of the intensity is not a single peak (step S4: No), the intensity peak is still a plurality of peaks, so the procedure returns to step S2. The shifting mechanism 30 again adjusts the conversion efficiency? By expansion of the effective beam diameter W eff .

강도의 피크가 단일인 경우(스텝 S4: Yes), 스텝 S5의 절차로 진행한다. 스텝 S5에서는, 레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 이상인지 여부가 판단된다. ΔP는 레이저빔(23)의 강도 저하의 허용량으로 한다. 또한, 도 5에 예시되는 대응 관계는, 레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 이상일 때의 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계로 한다. 도 6에 예시되는 대응 관계는, 레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 미만일 때의 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계로 한다. ΔP는 임의로 설정 가능한 것으로 한다. If the peak of the intensity is single (step S4: Yes), the procedure goes to step S5. In step S5, it is determined whether or not the intensity at the time of peak of the laser beam 23 is equal to or more than Pmax -? P. ? P is an allowable amount of decrease in the intensity of the laser beam 23. 5 correspond to the relationship between the intensity of the laser beam 23 and the temperature of the SHG crystal 11 when the intensity of the laser beam 23 at the peak is equal to or greater than Pmax -? P. 6 corresponds to the relationship between the intensity of the laser beam 23 when the intensity of the laser beam 23 at the peak is less than Pmax -? P and the temperature of the SHG crystal 11. ? P can be arbitrarily set.

레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 이상인 경우(스텝 S5: Yes), 스텝 S6에 있어서, 제어 회로(26)는 SHG 결정(11)의 설정 온도에, 레이저빔(23)의 강도가 피크가 될 때의 온도를 설정한다. 이것에 의해, 파장 변환 장치(1)는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η의 조절을 종료한다. If the intensity of the laser beam 23 at the peak is equal to or larger than Pmax-ΔP (step S5: Yes), the control circuit 26 sets the temperature of the laser beam 23 to the set temperature of the SHG crystal 11 Set the temperature at which the intensity becomes the peak. Thereby, the wavelength converter 1 ends the adjustment of the conversion efficiency? From the laser beam 21 to the laser beam 22 in the SHG crystal 11. [

레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 미만인 경우(스텝 S5: No), 스텝 S7에 있어서, 이동 기구(30)는, 마이너스 Z방향으로 렌즈(15)를 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 실효 빔 지름 Weff를 축소시킨다. 이동 기구(30)는, 실효 빔 지름 Weff를 축소시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 변환 효율 η을 재차 조절한다. 그리고, 스텝 S3의 절차로 돌아간다. When the intensity of the laser beam 23 at the peak is less than Pmax-P (step S5: No), the moving mechanism 30 moves the lens 15 in the minus Z direction in step S7, 11, the effective beam diameter W eff of the laser beam 21 is reduced. The shifting mechanism 30 adjusts the conversion efficiency eta in the SHG crystal 11 again by reducing the effective beam diameter W eff . Then, the procedure returns to the step S3.

하나의 예에서는, 도 7에 나타내는 절차에 따른 파장 변환 장치(1)의 조절은, 파장 변환 장치(1)의 출하시에 있어서 실시된다. 이러한 조절은, 파장 변환 장치(1)의 출하시 이외에 있어서 실시되어도 되고, 파장 변환 장치(1)의 메인터넌스시에 실시되어도 된다. 파장 변환 장치(1)는 도 7에 나타내는 절차에 따른 조절을 위한 기능의 전부 혹은 일부를, CPU 혹은 마이크로 컴퓨터에서 해석 및 실행되는 프로그램상에서 실행해도 된다. 파장 변환 장치(1)는 프로그램이 격납된 메모리를 구비하고 있어도 된다. 파장 변환 장치(1)는 도 7에 나타내는 절차에 따른 조절을 위한 기능의 전부 혹은 일부를, 와이어드 로직에 의한 하드웨어상에서 실행해도 된다. In one example, the adjustment of the wavelength converter 1 according to the procedure shown in Fig. 7 is carried out at the time of shipment of the wavelength converter 1. Fig. This adjustment may be made outside the time of shipment of the wavelength converter 1, or may be performed at the time of maintenance of the wavelength converter 1. [ All or some of the functions for adjustment according to the procedure shown in Fig. 7 may be executed on the CPU or a program analyzed and executed by the microcomputer. The wavelength converter 1 may be provided with a memory in which a program is stored. The wavelength conversion apparatus 1 may perform all or a part of the adjustment function according to the procedure shown in Fig. 7 on the hardware by the wired logic.

도 8은 도 1에 나타내는 SHG 결정(11)의 온도 변화와 레이저빔(23)의 강도의 관계의 예를 나타내는 도면이다. 도 8에서는, SHG 결정(11)의 온도 변화와 레이저빔(23)의 강도의 관계를 그래프로 나타내고 있다. 그래프의 가로축은, SHG 결정(11)의 온도 변화를 나타낸다. 온도의 단위는 섭씨 온도로 한다. 세로축은, THG 결정(12)으로부터 사출되는 레이저빔(23)의 강도를 나타낸다. 강도의 단위는 임의로 한다. 파선의 그래프는, 도 7에 나타내는 절차에 따른 파장 변환 장치(1)의 조절이 실시되기 전에 있어서의 관계를 나타내고 있다. 실선의 그래프는, 도 7에 나타내는 절차에 따른 파장 변환 장치(1)의 조절이 실시된 후에 있어서의 관계를 나타내고 있다. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the temperature change of the SHG crystal 11 shown in Fig. 1 and the intensity of the laser beam 23. Fig. In FIG. 8, a graph of the relationship between the temperature change of the SHG crystal 11 and the intensity of the laser beam 23 is shown. The horizontal axis of the graph represents the temperature change of the SHG crystal 11. The unit of temperature is the temperature in degrees Celsius. The vertical axis represents the intensity of the laser beam 23 emitted from the THG crystal 12. The unit of strength is arbitrary. The broken line graph shows the relationship before the adjustment of the wavelength converter 1 according to the procedure shown in Fig. 7 is carried out. The solid line graph shows the relationship after adjustment of the wavelength converter 1 according to the procedure shown in Fig.

도 8에 나타내는 바와 같이, 파장 변환 장치(1)의 조절전에 있어서의 관계에서는, 레이저빔(23)의 강도에는 2개의 피크가 나타나고 있다. 하나의 피크는, -0.5℃ 부근의 온도 변화에 있어서 나타나고 있다. 이러한 피크에 있어서의 강도는, 레이저빔(23)의 강도의 최대값이 된다. 또 하나의 피크는, 0.5℃ 부근의 온도 변화에 있어서 나타나고 있다. 파장 변환 장치(1)의 조절전에 있어서의 관계에서는, 레이저빔(23)의 강도가 최대값의 90% 이상이 되는 경우에 있어서의 SHG 결정(11)의 온도 범위는, ±0.2℃ 정도이다. As shown in Fig. 8, in the relationship before adjustment of the wavelength converter 1, two peaks appear in the intensity of the laser beam 23. Fig. One peak appears at a temperature change in the vicinity of -0.5 占 폚. The intensity at such a peak is the maximum value of the intensity of the laser beam 23. [ Another peak appears at a temperature change of about 0.5 占 폚. In the relationship before the adjustment of the wavelength converter 1, the temperature range of the SHG crystal 11 when the intensity of the laser beam 23 is 90% or more of the maximum value is about 0.2 占 폚.

파장 변환 장치(1)의 조절후에 있어서의 관계에서는, 레이저빔(23)의 강도에는 하나의 피크가 나타나고 있다. 이러한 피크는, 0℃ 부근의 온도 변화에 있어서 나타나고 있다. 파장 변환 장치(1)의 조절후에 있어서의 관계에서는, 레이저빔(23)의 강도가 최대값의 90% 이상이 되는 경우에 있어서의 SHG 결정(11)의 온도 범위는, ±0.6℃ 정도이다. 최대값의 90% 이상의 강도의 레이저빔(23)을 사출 가능하게 하는 온도 범위는, 조절전에 비해 확장되어 있다. 이와 같이, 파장 변환 장치(1)는, 도 7에 나타내는 절차에 따른 조절에 의해, SHG 결정(11)의 온도 변화에 의한 레이저빔(23)의 강도의 변화를 저감 가능하게 하고, 레이저빔(23)의 강도를 안정화시킬 수 있다. In the relationship after the adjustment of the wavelength converter 1, one peak appears in the intensity of the laser beam 23. Such a peak appears at a temperature change around 0 占 폚. In the relationship after the adjustment of the wavelength converter 1, the temperature range of the SHG crystal 11 when the intensity of the laser beam 23 is 90% or more of the maximum value is about 0.6 占 폚. The temperature range that allows the laser beam 23 to emit the intensity of 90% or more of the maximum value is extended before the adjustment. 7, the wavelength conversion apparatus 1 can reduce the change in the intensity of the laser beam 23 due to the temperature change of the SHG crystal 11 and adjust the intensity of the laser beam 23 23 can be stabilized.

또한, 파장 변환 장치(1)의 조절후에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 최대값은, 조절전에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 최대값과 동등하게 된다. 파장 변환 장치(1)는, 도 7에 나타내는 절차에 따른 조절이 이루어져도, 높은 강도의 레이저빔(23)을 출력할 수 있다. The maximum value of the intensity of the laser beam 23 after the adjustment of the wavelength converter 1 is equal to the maximum value of the intensity of the laser beam 23 before the adjustment. The wavelength converter 1 can output the laser beam 23 of high intensity even when the adjustment according to the procedure shown in Fig. 7 is performed.

하나의 예에 있어서, SHG 결정(11)이, 타입 1의 비임계 위상 정합(noncritical phase matching, NCPM) 조건으로 파장 변환을 행하는 LBO 결정으로서, 레이저빔(21)의 제1 파장이 1064nm인 경우, SHG 결정(11)의 설정 온도는 대략 150℃가 된다. NCPM 조건에서의 파장 변환에서는, 기본파와 고조파의 진행 방향의 차이인 워크 오프(walk-off)를 저감 가능하게 하고, 각도 허용폭을 넓게 하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 SHG 결정(11)의 설정 온도와 실온의 온도차가 큰 경우, SHG 결정(11)의 온도를 정밀도 좋게 제어하는 것이 어렵기 때문에, SHG 결정(11)의 온도는 설정 온도로부터 변화하기 쉬워진다. 실시 형태 1의 파장 변환 장치(1)는, SHG 결정(11)의 온도가 변화하기 쉬운 경우에 있어서도, 레이저빔(23)의 강도를 안정화시킬 수 있고, 또한 높은 강도의 레이저빔(23)을 출력할 수 있다. In one example, when the SHG crystal 11 is an LBO crystal for performing wavelength conversion under the noncritical phase matching (NCPM) condition of type 1, when the first wavelength of the laser beam 21 is 1064 nm , The set temperature of the SHG crystal 11 becomes approximately 150 deg. In the wavelength conversion under the NCPM condition, it is possible to reduce the walk-off which is the difference between the traveling direction of the fundamental wave and the harmonic wave, and to widen the angle allowable width. When the temperature difference between the set temperature and the room temperature of the SHG crystal 11 is large, it is difficult to precisely control the temperature of the SHG crystal 11, so that the temperature of the SHG crystal 11 is likely to change from the set temperature . The wavelength converter 1 according to the first embodiment can stabilize the intensity of the laser beam 23 even when the temperature of the SHG crystal 11 is likely to change and can also stabilize the intensity of the laser beam 23 Can be output.

실시 형태 1에 의하면, 파장 변환 장치(1)는 렌즈(15)를 이동시키는 이동 기구(30)에 의해 레이저빔(23)의 강도의 피크를 단일의 피크로 하는 조절을 행한다. 파장 변환 장치(1)는, 이동 기구(30)에 의한 조절에 의해, SHG 결정(11)의 온도 변화에 의한 레이저빔(23)의 강도의 변화를 저감 가능하게 한다. 또한, 파장 변환 장치(1)는 높은 강도의 레이저빔(23)을 출력할 수 있다. 이것에 의해, 파장 변환 장치(1)는 출력되는 고조파의 강도의 향상과 안정화가 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. According to Embodiment 1, the wavelength converter 1 controls the movement of the lens 15 to move the peak of the intensity of the laser beam 23 to a single peak. The wavelength converter 1 enables the change of the intensity of the laser beam 23 due to the temperature change of the SHG crystal 11 to be reduced by the adjustment by the moving mechanism 30. [ Further, the wavelength converter 1 can output the laser beam 23 of high intensity. Thereby, the wavelength converter 1 achieves the effect that the intensity of the output harmonic can be improved and stabilized.

도 9는 도 1에 나타내는 이동 기구(30)에 의한 조절에 대한 변형예를 나타내는 도면이다. 변형예에 있어서, 이동 기구(30)는, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 빔 지름을 변화시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η을 조절한다. 9 is a view showing a modification of the adjustment by the moving mechanism 30 shown in Fig. The shifting mechanism 30 changes the beam diameter of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 to change the beam diameter of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 from the laser beam 21 ) ≪ / RTI >

변형예에 있어서, 파장 변환 장치(1)는, 도 1에 나타내는 집광 광학계(13) 대신에, 복수의 렌즈(15)를 포함하는 집광 광학계(36)를 구비한다. 도 9에 나타내는 집광 광학계(36)는, 광학 소자인 3개의 렌즈(15A, 15B, 15C)를 구비한다. 각 렌즈(15A, 15B, 15C)는, 홀더(31)로 유지되고 있다. In the modified example, the wavelength converter 1 is provided with a condensing optical system 36 including a plurality of lenses 15 in place of the condensing optical system 13 shown in Fig. The condensing optical system 36 shown in Fig. 9 has three lenses 15A, 15B and 15C as optical elements. Each of the lenses 15A, 15B and 15C is held by a holder 31. [

이동 기구(30)는 Z축 방향에 있어서 각 렌즈(15A, 15B, 15C)를 개별로 이동시킬 수 있다. 이동 기구(30)는, 각 렌즈(15A, 15B, 15C)를 개별로 이동시킴으로써, 빔 웨이스트(35)를 이동시키지 않고, 빔 웨이스트(35)에 있어서의 빔 지름을 확장 및 축소 가능하게 한다. 또한, 집광 광학계(36)에 구비되는 광학 소자의 수는, 3개로 한정되지 않고, 2개 혹은 4개 이상이어도 된다. The moving mechanism 30 can move the respective lenses 15A, 15B, and 15C individually in the Z-axis direction. The moving mechanism 30 allows the beam diameter of the beam waist 35 to be expanded and contracted without moving the beam waist 35 by individually moving each lens 15A, 15B, 15C. The number of optical elements included in the light converging optical system 36 is not limited to three, and may be two or four or more.

이동 기구(30)는, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 빔 지름을 변화시킴으로써, 실효 빔 지름 Weff를 변화시킨다. 변형예에 있어서도, 빔 웨이스트(35)를 이동시키는 경우와 마찬가지로, 이동 기구(30)에 의한 파장 변환 장치(1)의 조절을 행할 수 있다.The moving mechanism 30 changes the effective diameter of the beam of light W eff by changing the beam diameter of the laser beam 21 in the SHG crystal 11. Also in the modified example, the wavelength converter 1 can be adjusted by the moving mechanism 30 as in the case of moving the beam waist 35.

실시 형태 2. Embodiment 2 Fig.

도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 파장 변환 장치(40)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 파장 변환 장치(40)에는, 도 1에 나타내는 렌즈(15)를 이동시키는 이동 기구(30) 대신에, 제1 비선형 매질인 SHG 결정(11)을 이동시키는 이동 기구(41)가 마련되어 있다. 실시 형태 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter 40 according to Embodiment 2 of the present invention. The wavelength converter 40 is provided with a moving mechanism 41 for moving the SHG crystal 11 as the first nonlinear medium in place of the moving mechanism 30 for moving the lens 15 shown in Fig. The same reference numerals are given to the same parts as those of the first embodiment, and redundant explanations are omitted.

이동 기구(41)는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율을 조절하는 조절 수단이다. 이동 기구(41)는 SHG 결정(11)을 유지하는 홀더(42)를 직선 방향에 있어서 이동시킨다. 하나의 예에서는, 이동 기구(41)는 모터와, 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 기구를 포함한다. 제어 회로(26)는 이동 기구(41)의 구동을 제어한다. The moving mechanism 41 is an adjusting means for adjusting the conversion efficiency of the laser beam 21 to the laser beam 22 in the SHG crystal 11. [ The moving mechanism 41 moves the holder 42 holding the SHG crystal 11 in the linear direction. In one example, the moving mechanism 41 includes a motor and a mechanism for converting the rotational motion of the motor into linear motion. The control circuit 26 controls the driving of the moving mechanism 41.

도 11은 도 10에 나타내는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)에 대해서 설명하는 제1 도면이다. 도 12는 도 10에 나타내는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)에 대해서 설명하는 제2 도면이다. 11 is a first drawing for explaining the laser beam 21 in the SHG crystal 11 shown in Fig. 12 is a second diagram for explaining the laser beam 21 in the SHG crystal 11 shown in Fig.

도 11에 나타내는 상태로부터, 이동 기구(41)가 SHG 결정(11)을 플러스 Z방향으로 이동시키면, SHG 결정(11)에 있어서의 빔 웨이스트(35)의 위치는, 마이너스 Z방향으로 이동한다. 빔 웨이스트(35)를 이동시킴으로써, 실효 빔 지름 Weff는, 도 11에 나타내는 상태에 비해 증대된다. 이와 같이, 이동 기구(41)는, Z축 방향으로 SHG 결정(11)을 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 수렴 정도를 변화시킨다. 실시 형태 2에서는, 이동 기구(41)는 SHG 결정(11) 이후에 있어서의 레이저빔(21)의 퍼짐을 변화시키지 않고, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 수렴 정도를 변화시킬 수 있다. The position of the beam waist 35 in the SHG crystal 11 moves in the minus Z direction when the moving mechanism 41 moves the SHG crystal 11 in the positive Z direction from the state shown in Fig. By moving the beam waist 35, the effective beam diameter W eff is increased as compared with the state shown in FIG. Thus, the moving mechanism 41 changes the degree of convergence of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 by moving the SHG crystal 11 in the Z-axis direction. In the second embodiment, the moving mechanism 41 changes the degree of convergence of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 without changing the spread of the laser beam 21 after the SHG crystal 11 .

도 13은 실시 형태 2에 있어서의 SHG 결정(11)의 변환 효율을 조절하는 절차의 예를 나타내는 플로차트이다. 도 11에 나타내는 이동 기구(41)는, 빔 웨이스트(35)의 위치가 Z축 방향에 있어서의 SHG 결정(11)의 중심 위치로 되도록 SHG 결정(11)의 위치를 설정하여, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 실효 빔 지름 Weff를 최소값으로 한다. 이것에 의해, 스텝 S11에 있어서, 이동 기구(41)는 제3 빔인 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계에 있어서의 강도의 피크가 복수의 피크인 상태를 설정한다. 스텝 S11의 설정에 의해, 레이저빔(23)의 강도와 SHG 결정(11)의 온도의 대응 관계는, 도 4에 예시되는 대응 관계가 된다. 스텝 S11의 설정이 행해진 상태에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 최대값을, Pmax로 한다. 13 is a flowchart showing an example of a procedure for adjusting the conversion efficiency of the SHG crystal 11 in the second embodiment. 11 sets the position of the SHG crystal 11 so that the position of the beam waist 35 becomes the center position of the SHG crystal 11 in the Z axis direction and the SHG crystal 11 The effective beam diameter W eff of the laser beam 21 is set to the minimum value. Thus, in step S11, the moving mechanism 41 sets a state in which the peak of the intensity in the corresponding relationship between the intensity of the laser beam 23, which is the third beam, and the temperature of the SHG crystal 11, has a plurality of peaks do. By the setting of the step S11, the corresponding relationship between the intensity of the laser beam 23 and the temperature of the SHG crystal 11 becomes the corresponding relationship shown in Fig. The maximum value of the intensity of the laser beam 23 in the state in which the setting in step S11 is performed is set as Pmax.

스텝 S12에서는, 이동 기구(41)는, 마이너스 Z방향으로 SHG 결정(11)을 이동시킴으로써, 제1 빔인 레이저빔(21)의 SHG 결정(11)에 있어서의 실효 빔 지름 Weff를 확장시킨다. 이동 기구(41)는, 실효 빔 지름 Weff를 확장시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 제2 빔인 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η을 조절한다. 또한, 스텝 S12에서는, 이동 기구(41)는 마이너스 Z방향 대신에 플러스 Z방향으로 SHG 결정(11)을 이동시켜도 된다. 이 경우도, 이동 기구(41)는 실효 빔 지름 Weff를 확장시킬 수 있다. In step S12, the moving mechanism 41 moves the SHG crystal 11 in the minus Z direction to expand the effective beam diameter W eff in the SHG crystal 11 of the laser beam 21, which is the first beam. The shifting mechanism 41 adjusts the conversion efficiency? Of the SHG crystal 11 from the laser beam 21 to the laser beam 22, which is the second beam, by expanding the effective beam diameter W eff . In step S12, the moving mechanism 41 may move the SHG crystal 11 in the positive Z direction instead of the negative Z direction. Also in this case, the moving mechanism 41 can expand the effective beam diameter W eff .

스텝 S13에서는, 설정 온도에 따라서 온도 제어기(24)가 SHG 결정(11)의 온도를 제어하여, 설정 온도에 대응하는 레이저빔(23)의 강도를 광 검출기(27)가 측정한다. 광 검출기(27)는 SHG 결정(11)의 설정 온도마다의 레이저빔(23)의 강도를 측정한다. 스텝 S14에서는, SHG 결정(11)의 설정 온도와 광 검출기(27)로 측정된 레이저빔(23)의 강도의 대응 관계에 있어서, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 단일의 피크인지 여부가 판단된다. In step S13, the temperature controller 24 controls the temperature of the SHG crystal 11 in accordance with the set temperature, and the photodetector 27 measures the intensity of the laser beam 23 corresponding to the set temperature. The photodetector 27 measures the intensity of the laser beam 23 for each set temperature of the SHG crystal 11. In step S14, it is determined whether or not the peak of the intensity of the laser beam 23 is a single peak in the correspondence between the set temperature of the SHG crystal 11 and the intensity of the laser beam 23 measured by the photodetector 27 .

강도의 피크가 단일이 아닌 경우(스텝 S14: No), 강도의 피크는 아직 복수의 피크이므로, 스텝 S12의 절차로 돌아간다. 이동 기구(41)는 실효 빔 지름 Weff의 확장에 의한 변환 효율 η의 조절을 재차 행한다. When the peak of the intensity is not a single peak (step S14: No), the intensity peak is still a plurality of peaks, and the procedure returns to step S12. The moving mechanism 41 again adjusts the conversion efficiency? By expansion of the effective beam diameter W eff .

강도의 피크가 단일인 경우(스텝 S14: Yes), 스텝 S15의 절차로 진행한다. 스텝 S15에서는, 레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 이상인지 여부가 판단된다. If the peak of the intensity is single (step S14: Yes), the procedure goes to step S15. In step S15, it is determined whether or not the intensity of the laser beam 23 at the peak is equal to or larger than Pmax -? P.

레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 이상인 경우(스텝 S15: Yes), 스텝 S16에 있어서, 제어 회로(26)는, SHG 결정(11)의 설정 온도에, 레이저빔(23)의 강도가 피크가 될 때의 온도를 설정한다. 이것에 의해, 파장 변환 장치(40)는 SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η의 조절을 종료한다. The control circuit 26 sets the laser beam 23 to the set temperature of the SHG crystal 11 in step S16 when the intensity of the laser beam 23 at the peak is equal to or larger than Pmax- Is set to a peak. Thereby, the wavelength converter 40 ends the adjustment of the conversion efficiency? From the laser beam 21 to the laser beam 22 in the SHG crystal 11.

레이저빔(23)의 피크시의 강도가 Pmax-ΔP 미만인 경우(스텝 S15: No), 스텝 S17에 있어서, 이동 기구(41)는, 플러스 Z방향으로 SHG 결정(11)을 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 실효 빔 지름 Weff를 축소시킨다. 이동 기구(41)는, 실효 빔 지름 Weff를 축소시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 변환 효율 η을 재차 조절한다. 그리고, 스텝 S13의 절차로 돌아간다. When the intensity of the laser beam 23 at the peak is less than Pmax-P (step S15: No), the moving mechanism 41 moves the SHG crystal 11 in the positive Z direction in step S17, The effective beam diameter W eff of the laser beam 21 in the optical disk 11 is reduced. The moving mechanism 41 adjusts the conversion efficiency? In the SHG crystal 11 again by reducing the effective beam diameter W eff . Then, the procedure returns to the step S13.

실시 형태 2에 의하면, 파장 변환 장치(40)는 SHG 결정(11)을 이동시키는 이동 기구(41)에 의해 레이저빔(23)의 강도의 피크를 단일의 피크로 하는 조절을 행한다. 파장 변환 장치(40)는, 이동 기구(41)에 의한 조절에 의해, SHG 결정(11)의 온도 변화에 의한 레이저빔(23)의 강도의 변화를 저감 가능하게 한다. 또한, 파장 변환 장치(40)는 높은 강도의 레이저빔(23)을 출력할 수 있다. 이것에 의해, 파장 변환 장치(40)는 출력되는 고조파의 강도의 향상과 안정화가 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. According to Embodiment 2, the wavelength converter 40 controls the shifting mechanism 41 that moves the SHG crystal 11 so that the peak of the intensity of the laser beam 23 becomes a single peak. The wavelength converter 40 enables the change in the intensity of the laser beam 23 due to the temperature change of the SHG crystal 11 to be reduced by the adjustment by the moving mechanism 41. [ Further, the wavelength converter 40 can output the laser beam 23 of high intensity. Thereby, the wavelength converter 40 achieves the effect of making it possible to improve and stabilize the intensity of the output harmonics.

실시 형태 3. Embodiment 3:

도 14는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 파장 변환 장치(50)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 파장 변환 장치(50)에 있어서, 제1 비선형 매질인 SHG 결정(11)과 제2 비선형 매질인 THG 결정(12)은, 광 공진기(61)의 내부에 마련되어 있다. 실시 형태 1 및 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter 50 according to Embodiment 3 of the present invention. In the wavelength converter 50, the SHG crystal 11, which is the first nonlinear medium, and the THG crystal 12, which is the second nonlinear medium, are provided inside the optical resonator 61. The same reference numerals are given to the same parts as in the first and second embodiments, and redundant explanations are omitted.

파장 변환 장치(50)는 여기광(60)을 사출하는 여기 광원(51)과, 여기광(60)에 의해 여기되고, 제1 빔으로서 펄스 레이저빔인 레이저빔(21)을 사출하는 레이저 매질(56)을 구비한다. 또한, 파장 변환 장치(50)는 레이저 매질(56)과, SHG 결정(11)과, THG 결정(12)이 내부에 배치된 광 공진기(61)를 구비한다. 2개의 공진 미러(55, 59)는, 광 공진기(61)를 구성한다. The wavelength converter 50 includes an excitation light source 51 for emitting the excitation light 60 and a laser medium 51 for exciting the excitation light 60 and for emitting the laser beam 21 which is a pulsed laser beam as a first beam (56). The wavelength converter 50 includes a laser medium 56, an SHG crystal 11 and an optical resonator 61 in which a THG crystal 12 is disposed. The two resonance mirrors 55 and 59 constitute an optical resonator 61.

여기 광원(51)의 하나의 예는, 반도체 레이저이다. 실시 형태 3에 있어서, 여기광(60)의 파장은 808nm인 것으로 한다. 제어 회로(26)는 여기 광원(51)의 구동을 제어한다. 여기 광원(51)으로부터 사출된 여기광(60)은, 광 파이버(52)를 전파 한다. 여기 광학계(54)는 광 파이버(52)의 사출단(53)으로부터 사출된 여기광(60)을 수렴시킨다. 공진 미러(55)는 여기광(60)의 파장을 포함하는 파장역의 광을 투과시키고, 또한 제1 파장 및 제2 파장을 포함하는 파장역의 광을 반사시키는 특성을 구비한다. 공진 미러(55)는 여기 광학계(54)로부터의 여기광(60)을 투과시킨다. One example of the excitation light source 51 is a semiconductor laser. In Embodiment 3, it is assumed that the wavelength of the excitation light 60 is 808 nm. The control circuit 26 controls the driving of the excitation light source 51. The excitation light 60 emitted from the excitation light source 51 propagates through the optical fiber 52. The excitation optical system 54 converges the excitation light 60 emitted from the emission end 53 of the optical fiber 52. The resonance mirror 55 has a characteristic of transmitting light in a wavelength range including the wavelength of the excitation light 60 and reflecting light in a wavelength range including the first wavelength and the second wavelength. The resonance mirror 55 transmits the excitation light 60 from the excitation optical system 54.

레이저 매질(56)과, Q 스위치 소자(57)와, 파장 분리 소자(58)와, THG 결정(12)과, SHG 결정(11)은, 2개의 공진 미러(55, 59)의 사이의 광로에 마련되어 있다. 레이저 매질(56)은 여기광(60)의 흡수에 의해서 여기 상태로 되고, 여기 상태로부터의 에너지 상태의 천이에 수반하여 자연 방출광을 발생시킨다. 레이저 매질(56)은 2개의 공진 미러(55, 59)의 사이를 왕복하는 자연 방출광을 유도 방출에 의해 증폭시켜, 기본파인 레이저빔(21)을 사출한다. 레이저 매질(56)은 네오디뮴 혹은 이테르븀이 도핑된 레이저 결정인 YAG 결정 혹은 YVO4 결정이다. The laser medium 56, the Q switch element 57, the wavelength separating element 58, the THG crystal 12 and the SHG crystal 11 are arranged between the two resonance mirrors 55 and 59, Respectively. The laser medium 56 is excited by the absorption of the excitation light 60 and generates spontaneous emission light upon transition of the energy state from the excitation state. The laser medium 56 amplifies the spontaneous emission light reciprocating between the two resonance mirrors 55 and 59 by inductive emission and emits the laser beam 21 as a fundamental wave. The laser medium 56 is a YAG crystal or a YVO4 crystal, which is a neodymium or ytterbium-doped laser crystal.

Q 스위치 소자(57)는 Q 스위치 발진에 의해 레이저빔(21)을 발생시킨다. 또한, 파장 변환 장치(50)에 있어서, Q 스위치 소자(57)는 마련되지 않아도 된다. The Q switch element 57 generates the laser beam 21 by Q switch oscillation. In the wavelength converter 50, the Q switch element 57 may not be provided.

파장 분리 소자(58)는 Q 스위치 소자(57)와 THG 결정(12)의 사이에 마련되어 있다. 파장 분리 소자(58)는 제3 파장을 포함하는 파장역의 광을 투과시키고, 또한 제1 파장과 제2 파장을 포함하는 파장역의 광을 반사시키는 특성을 구비한다. 파장 분리 소자(58)는 THG 결정(12)으로부터의 레이저빔(21, 22, 23)을, 레이저빔(23)과 레이저빔(21, 22)으로 분리시킨다. 또한, 파장 분리 소자(58)는 Q 스위치 소자(57)로부터의 레이저빔(21, 22)을 THG 결정(12)으로 진행시킨다. 파장 분리 소자(58)의 하나의 예는, 다이크로익 미러이다. The wavelength dividing element 58 is provided between the Q switch element 57 and the THG crystal 12. The wavelength separating element 58 has a characteristic of transmitting light in a wavelength range including the third wavelength and reflecting light in a wavelength range including the first wavelength and the second wavelength. The wavelength separating element 58 separates the laser beams 21, 22 and 23 from the THG crystal 12 into the laser beam 23 and the laser beams 21 and 22. Further, the wavelength division element 58 advances the laser beams 21 and 22 from the Q switch element 57 to the THG crystal 12. One example of the wavelength splitting element 58 is a dichroic mirror.

파장 변환 장치(50)는 파장 분리 소자(58)를 투과한 레이저빔(23)을 사출한다. 또한, 파장 분리 소자(58)는 제3 파장의 광을 반사시키고, 또한 제1 파장의 광과 제2 파장의 광을 투과시키는 특성을 구비하는 것이어도 된다. 파장 분리 소자(58)는 파장의 차이에 기초하여 광을 분리 가능하면 되고, 다이크로익 미러 이외의 광학 소자여도 된다. 파장 분리 소자(58)는 파장에 의한 광의 굴절률의 차이를 이용하여 광을 분리시키는 프리즘이어도 된다. The wavelength converter 50 emits the laser beam 23 transmitted through the wavelength separating element 58. The wavelength separating element 58 may have a characteristic of reflecting the light of the third wavelength and transmitting the light of the first wavelength and the light of the second wavelength. The wavelength separating element 58 may be capable of separating light based on the difference in wavelength, or may be an optical element other than a dichroic mirror. The wavelength separating element 58 may be a prism that separates light by using a difference in refractive index of light due to a wavelength.

공진 미러(59)는 제1 파장 및 제2 파장을 포함하는 파장역의 광을 반사시키는 특성을 구비한다. SHG 결정(11)에는, 공진 미러(59)로부터의 레이저빔(21, 22)과, THG 결정(12)으로부터의 레이저빔(21, 22)이 입사된다. SHG 결정(11)은 레이저빔(21)을, 제2 빔으로서 펄스 레이저빔인 레이저빔(22)으로 변환한다. SHG 결정(11)은 발생시킨 레이저빔(22)과, 레이저빔(22)으로 변환되지 않고 남겨진 레이저빔(21)을 사출한다. 또한, SHG 결정(11)은 THG 결정(12) 혹은 공진 미러(59)로부터 입사한 레이저빔(22)을 투과시킨다. The resonance mirror 59 has a characteristic of reflecting light in a wavelength range including the first wavelength and the second wavelength. The laser beams 21 and 22 from the resonant mirror 59 and the laser beams 21 and 22 from the THG crystal 12 are incident on the SHG crystal 11. The SHG crystal 11 converts the laser beam 21 into a laser beam 22 which is a pulsed laser beam as a second beam. The SHG crystal 11 emits the generated laser beam 22 and the laser beam 21 left unconverted by the laser beam 22. [ Further, the SHG crystal 11 transmits the laser beam 22 incident from the THG crystal 12 or the resonance mirror 59.

THG 결정(12)에는, 파장 분리 소자(58)로부터의 레이저빔(21, 22)과, SHG 결정(11)으로부터의 레이저빔(21, 22)이 입사된다. THG 결정(12)은 레이저빔(21, 22)을, 제3 빔으로서 펄스 레이저빔인 레이저빔(23)으로 변환한다. THG 결정(12)은 발생시킨 레이저빔(23)과, 레이저빔(23)으로 변환되지 않고 남겨진 레이저빔(21, 22)을 사출한다. The laser beams 21 and 22 from the wavelength separating element 58 and the laser beams 21 and 22 from the SHG crystal 11 are incident on the THG crystal 12. The THG crystal 12 converts the laser beams 21 and 22 into a laser beam 23 which is a pulsed laser beam as a third beam. The THG crystal 12 emits the generated laser beam 23 and the laser beams 21 and 22 left unconverted by the laser beam 23. [

레이저빔(21, 22)은 2개의 공진 미러(55, 59)의 사이를 왕복한다. 2개의 공진 미러(55, 59)는, SHG 결정(11)에서 빔 웨이스트를 형성하도록 곡율 반경이 설정된 곡면 형상으로 해도 된다. The laser beams 21 and 22 reciprocate between the two resonance mirrors 55 and 59. The two resonance mirrors 55 and 59 may have a curved surface shape in which the radius of curvature is set so as to form a beam waist in the SHG crystal 11. [

또한, 파장 변환 장치(50)는, 실시 형태 2와 마찬가지로, SHG 결정(11)을 이동시키는 이동 기구(41)를 구비한다. 조절 수단인 이동 기구(41)는, SHG 결정(11)을 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율을 조절한다. 또한, 파장 변환 장치(50)는, 이동 기구(41) 대신에, 도 1에 나타내는 이동 기구(30)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 조절 수단인 이동 기구(30)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 레이저빔(21)을 수렴시키는 광학 소자인 렌즈(15)를 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 변환 효율 η을 조절한다. 이동 기구(30)는, 실시 형태 1의 변형예와 마찬가지로, 광학 소자인 복수의 렌즈(15)를 개별로 이동시킴으로써 변환 효율 η을 조절해도 된다. The wavelength converter 50 also includes a moving mechanism 41 for moving the SHG crystal 11, as in the second embodiment. The shifting mechanism 41 as the adjusting means adjusts the conversion efficiency of the SHG crystal 11 from the laser beam 21 to the laser beam 22 by moving the SHG crystal 11. Further, the wavelength converter 50 may be provided with the moving mechanism 30 shown in Fig. 1 instead of the moving mechanism 41. Fig. In this case, the moving mechanism 30 as the adjusting means moves the lens 15, which is an optical element that converges the laser beam 21, in the same manner as the first embodiment, so that the conversion efficiency? . The moving mechanism 30 may adjust the conversion efficiency? By moving the plurality of lenses 15 as the optical elements individually, as in the modification of the first embodiment.

실시 형태 3에 의하면, 파장 변환 장치(50)는, 실시 형태 1 및 2와 마찬가지로, 출력되는 고조파의 강도의 향상과 안정화가 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. According to Embodiment 3, the wavelength converter 50 achieves the effect that the intensity of output harmonics can be improved and stabilized similarly to Embodiments 1 and 2.

실시 형태 4. Embodiment 4.

도 15는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 파장 변환 장치(70)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 파장 변환 장치(70)에는, 도 10에 나타내는 실시 형태 2에 있어서의 레이저 광원(10) 대신에, 펄스 레이저 광원(71)과 주파수 제어기(72)가 마련되어 있다. 파장 변환 장치(70) 중 펄스 레이저 광원(71) 및 주파수 제어기(72) 이외의 구성은, 실시 형태 2에 따른 파장 변환 장치(40)에 있어서의 레이저 광원(10) 이외의 구성과 마찬가지인 것으로 한다. 실시 형태 1 및 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a wavelength converter 70 according to Embodiment 4 of the present invention. The wavelength converter 70 is provided with a pulse laser light source 71 and a frequency controller 72 in place of the laser light source 10 in the second embodiment shown in Fig. The configuration of the wavelength converter 70 other than the pulse laser light source 71 and the frequency controller 72 is the same as the configuration except for the laser light source 10 in the wavelength converter 40 according to the second embodiment . The same reference numerals are given to the same parts as in the first and second embodiments, and redundant explanations are omitted.

펄스 레이저 광원(71)은 제1 빔으로서 펄스 레이저빔인 레이저빔(21)을 사출하는 레이저 광원이다. 주파수 제어기(72)는, 펄스 레이저 광원(71)의 구동 타이밍을 조절함으로써, 펄스 레이저 광원(71)으로부터 레이저빔(21)을 사출시키는 주파수인 펄스 발진 주파수를 제어한다. 제어 회로(26)는 주파수 제어기(72)를 제어한다. SHG 결정(11)은 레이저빔(21)을, 제2 빔으로서 펄스 레이저빔인 레이저빔(22)으로 변환한다. THG 결정(12)은 레이저빔(21, 22)을, 제3 빔으로서 펄스 레이저빔인 레이저빔(23)으로 변환한다. The pulsed laser light source 71 is a laser light source that emits a laser beam 21, which is a pulsed laser beam, as a first beam. The frequency controller 72 controls the pulse oscillation frequency, which is the frequency at which the laser beam 21 is emitted from the pulse laser light source 71, by adjusting the drive timing of the pulse laser light source 71. [ The control circuit 26 controls the frequency controller 72. The SHG crystal 11 converts the laser beam 21 into a laser beam 22 which is a pulsed laser beam as a second beam. The THG crystal 12 converts the laser beams 21 and 22 into a laser beam 23 which is a pulsed laser beam as a third beam.

또한, 파장 변환 장치(70)는, 실시 형태 2와 마찬가지로, SHG 결정(11)을 이동시키는 이동 기구(41)를 구비한다. 이동 기구(41)는, SHG 결정(11)을 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η을 조절하는 조절 수단이다. 실시 형태 4에서는, 이동 기구(41)는, 실시 형태 2와 마찬가지로 변환 효율 η을 조절하는 것에 더하여, 레이저빔(21)의 펄스 발진 주파수가 변경되었을 경우에도 변환 효율 η을 조절한다. 이동 기구(41)는, 레이저빔(21)의 펄스 발진 주파수가 변경되었을 경우에, 변환 효율 η을 조절함으로써, SHG 결정(11)의 온도에 있어서의 레이저빔(23)의 강도의 온도 의존성이 단일의 극댓값을 나타내고, 또한 당해 극댓값을 나타내는 SHG 결정(11)의 온도와 레이저빔(22)의 강도가 극댓값을 나타내는 SHG 결정(11)의 온도가 같은 상태를 유지시킨다. The wavelength converter 70 also includes a moving mechanism 41 for moving the SHG crystal 11, similarly to the second embodiment. The shifting mechanism 41 is a control means for adjusting the conversion efficiency? Of the SHG crystal 11 from the laser beam 21 to the laser beam 22 by moving the SHG crystal 11. In the fourth embodiment, in addition to the adjustment of the conversion efficiency? As in the second embodiment, the moving mechanism 41 adjusts the conversion efficiency? Even when the pulse oscillation frequency of the laser beam 21 is changed. The shifting mechanism 41 adjusts the conversion efficiency? When the pulse oscillation frequency of the laser beam 21 is changed so that the temperature dependence of the intensity of the laser beam 23 at the temperature of the SHG crystal 11 is And the temperature of the SHG crystal 11 showing the maximum value and the temperature of the SHG crystal 11 showing the maximum value of the intensity of the laser beam 22 are kept the same.

펄스 레이저 광원(71)의 평균 출력이 일정한 경우, 펄스 발진 주파수가 높을수록, 펄스 레이저 광원(71)으로부터 사출되는 펄스마다의 레이저빔(21)의 강도는 저하된다. 펄스 발진 주파수가 높아짐으로써, SHG 결정(11)에 입사하는 레이저빔(21)의 강도가 저하되었을 경우, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η은 낮아진다. 또한, 펄스 레이저 광원(71)의 평균 출력이 일정한 경우, 펄스 발진 주파수가 낮을수록, 펄스 레이저 광원(71)으로부터 사출되는 펄스마다의 레이저빔(21)의 강도는 상승한다. 펄스 발진 주파수가 낮아짐으로써, SHG 결정(11)에 입사하는 레이저빔(21)의 강도가 상승했을 경우, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η은 높아진다. When the average output of the pulse laser light source 71 is constant, the higher the pulse oscillation frequency is, the lower the intensity of the laser beam 21 for each pulse emitted from the pulse laser light source 71 is. The conversion efficiency from the laser beam 21 to the laser beam 22 in the SHG crystal 11 is lowered when the intensity of the laser beam 21 incident on the SHG crystal 11 is lowered due to an increase in the pulse oscillation frequency, eta is lowered. Further, when the average output of the pulse laser light source 71 is constant, the lower the pulse oscillation frequency, the higher the intensity of the laser beam 21 for each pulse emitted from the pulse laser light source 71 increases. The conversion efficiency from the laser beam 21 to the laser beam 22 in the SHG crystal 11 increases when the intensity of the laser beam 21 incident on the SHG crystal 11 rises due to the lowered pulse oscillation frequency, eta increases.

여기서, 어느 값인 F1이 펄스 발진 주파수로 설정되어 있는 경우에 있어서, 도 13에 나타내는 절차에 따라 파장 변환 장치(70)가 조절된 것으로 한다. 도 13에 나타내는 절차에 따른 조절이 이루어지고 있는 파장 변환 장치(70)에 있어서, 펄스 발진 주파수가 F1보다 높은 값인 F2로 변경되었을 경우, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η은 낮아진다. 변환 효율 η이 낮아짐으로써, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 단일의 피크인 것은 유지되는 한편, 레이저빔(23)의 강도의 최대값이 Pmax보다 낮아지는 경우가 있다. 이 경우, 파장 변환 장치(70)로부터 출력되는 레이저빔(23)의 강도가 낮아지는 일이 있다. Here, it is assumed that the wavelength converter 70 is adjusted in accordance with the procedure shown in Fig. 13 when a certain value F1 is set to the pulse oscillation frequency. When the pulse oscillation frequency is changed to F2 which is a value higher than F1 in the wavelength converter 70 in which adjustment is performed according to the procedure shown in Fig. 13, the laser beam 21 in the SHG crystal 11, The conversion efficiency? Into the beam 22 is lowered. As the conversion efficiency? Is lowered, the peak of the intensity of the laser beam 23 is kept at a single peak, while the maximum value of the intensity of the laser beam 23 is lower than Pmax. In this case, the intensity of the laser beam 23 output from the wavelength converter 70 may be lowered.

파장 변환 장치(70)는, 펄스 발진 주파수가 과거의 조절시에 있어서의 F1보다 높은 값인 F2로 변경되었을 경우에, 도 13에 나타내는 절차에 따라, SHG 결정(11)에 있어서의 변환 효율 η을 재조절 가능하게 한다. 레이저빔(23)의 강도의 피크가 단일의 피크인 것이 유지되고 있기 때문에, 재조절에서는, 도 13에 나타내는 스텝 S11부터 스텝 S14까지를 스킵하여, 스텝 S15부터의 절차가 실시되어도 된다. When the pulse oscillation frequency is changed to F2, which is a value higher than F1 in the past adjustment, the wavelength converter 70 converts the conversion efficiency? In the SHG crystal 11 to Adjustable. Since the peak of the intensity of the laser beam 23 is kept to be a single peak, in the readjustment, steps S11 to S14 shown in FIG. 13 may be skipped and the procedure starting from step S15 may be performed.

한편, 도 13에 나타내는 절차에 따른 조절이 이루어지고 있는 파장 변환 장치(70)에 있어서, 펄스 발진 주파수가 F1보다 낮은 값인 F3으로 변경되었을 경우, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η은 높아진다. 변환 효율 η이 높아짐으로써, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 단일의 피크로부터 복수의 피크로 변화되어 있는 경우가 있다. 이 경우, SHG 결정(11)으로부터 사출되는 레이저빔(21)의 강도가 저하됨으로써, THG 결정(12)에서 발생하는 레이저빔(23)의 강도가 낮아지는 일이 있다. 또한, 레이저빔(23)의 강도의 피크가 복수의 피크로 됨으로써, SHG 결정(11)의 온도 변화에 의한 레이저빔(23)의 강도의 변화가 커지는 일이 있다. On the other hand, when the pulse oscillation frequency is changed to F3, which is a value lower than F1, in the wavelength converter 70 in which adjustment is performed according to the procedure shown in Fig. 13, the laser beam 21 in the SHG crystal 11, The conversion efficiency? From the laser beam 22 to the laser beam 22 is increased. The peak of the intensity of the laser beam 23 may be changed from a single peak to a plurality of peaks by increasing the conversion efficiency?. In this case, the intensity of the laser beam 21 emitted from the SHG crystal 11 is lowered, so that the intensity of the laser beam 23 generated in the THG crystal 12 may be lowered. In addition, since the peak of the intensity of the laser beam 23 has a plurality of peaks, the change in the intensity of the laser beam 23 due to the temperature change of the SHG crystal 11 may increase.

파장 변환 장치(70)는, 펄스 발진 주파수가 과거의 조절시에 있어서의 F1보다 낮은 값인 F3으로 변경되었을 경우에, 도 13에 나타내는 절차에 따라, SHG 결정(11)에 있어서의 변환 효율 η을 재조절 가능하게 한다. 레이저빔(23)의 강도의 피크가 단일의 피크로부터 복수의 피크로 변화되어 있는 경우가 있기 때문에, 재조절에서는, 실시 형태 2와 마찬가지로, 스텝 S11부터의 절차가 실시된다. When the pulse oscillation frequency is changed to F3, which is a value lower than F1 in the past adjustment, the wavelength converter 70 converts the conversion efficiency? In the SHG crystal 11 to Adjustable. There is a case where the peak of the intensity of the laser beam 23 changes from a single peak to a plurality of peaks. Therefore, in the readjustment, the procedure from step S11 is carried out as in the second embodiment.

이와 같이, 파장 변환 장치(70)는, 펄스 발진 주파수가 변경되었을 경우에, SHG 결정(11)에 있어서의 변환 효율 η을 재조절함으로써, 높은 강도의 레이저빔(23)을 출력 가능하게 하고, 또한 SHG 결정(11)의 온도 변화에 의한 레이저빔(23)의 강도의 변화를 저감시킬 수 있다. In this way, when the pulse oscillation frequency is changed, the wavelength converter 70 makes it possible to output the high-intensity laser beam 23 by re-adjusting the conversion efficiency? In the SHG crystal 11, And the change in the intensity of the laser beam 23 due to the temperature change of the SHG crystal 11 can be reduced.

또한, 파장 변환 장치(70)는, 이동 기구(41) 대신에, 도 1에 나타내는 이동 기구(30)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 파장 변환 장치(70)에는, 도 1에 나타내는 실시 형태 1에 있어서의 레이저 광원(10) 대신에, 펄스 레이저 광원(71)과 주파수 제어기(72)가 마련된다. 파장 변환 장치(70) 중 펄스 레이저 광원(71) 및 주파수 제어기(72) 이외의 구성은, 실시 형태 1에 따른 파장 변환 장치(1)에 있어서의 레이저 광원(10) 이외의 구성과 마찬가지인 것으로 한다. The wavelength converter 70 may be provided with a moving mechanism 30 shown in Fig. 1 instead of the moving mechanism 41. Fig. In this case, the wavelength converter 70 is provided with a pulse laser light source 71 and a frequency controller 72 in place of the laser light source 10 in the first embodiment shown in Fig. The configuration other than the pulse laser light source 71 and the frequency controller 72 in the wavelength converter 70 is the same as the configuration except for the laser light source 10 in the wavelength converter 1 according to Embodiment 1. [ .

조절 수단인 이동 기구(30)는, 레이저빔(21)이 사출되는 주파수가 변경되었을 경우에, 레이저빔(21)을 수렴시키는 광학 소자인 렌즈(15)를 이동시킴으로써, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)으로부터 레이저빔(22)으로의 변환 효율 η을 조절한다. 실시 형태 1과 마찬가지로, 이동 기구(30)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 빔 웨이스트(35)의 위치를 이동시켜서, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 실효 빔 지름 Weff를 변화시킨다. 이것에 의해, 이동 기구(30)는 변환 효율 η을 조절한다. The moving mechanism 30 serving as the adjusting means moves the lens 15 which is an optical element for converging the laser beam 21 to the SHG crystal 11 when the frequency at which the laser beam 21 is emitted is changed The conversion efficiency? From the laser beam 21 to the laser beam 22 is adjusted. The moving mechanism 30 moves the position of the beam waist 35 as shown in Figs. 2 and 3 so that the effective beam diameter of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 W eff . Thus, the moving mechanism 30 adjusts the conversion efficiency?.

실시 형태 1의 변형예와 마찬가지로, 이동 기구(30)는 광학 소자인 복수의 렌즈(15)를 개별로 이동시켜도 된다. 도 9에 나타내는 예에서는, 이동 기구(30)는, 3개의 렌즈(15A, 15B, 15C)를 구비하는 집광 광학계(36)에 있어서, Z축 방향에 있어서 각 렌즈(15A, 15B, 15C)를 개별로 이동시킨다. 이동 기구(30)는, 각 렌즈(15A, 15B, 15C)를 개별로 이동시킴으로써, 빔 웨이스트(35)에 있어서의 빔 지름의 확장과 축소를 가능하게 한다. 이동 기구(30)는 빔 웨이스트(35)를 이동시키지 않고, SHG 결정(11)에 있어서의 레이저빔(21)의 실효 빔 지름 Weff를 변화시킨다. 이것에 의해, 이동 기구(30)는 변환 효율 η을 조절한다. As in the modified example of the first embodiment, the moving mechanism 30 may move the plurality of lenses 15, which are optical elements, individually. 9, the moving mechanism 30 includes the lenses 15A, 15B, and 15C and the lenses 15A, 15B, and 15C in the Z-axis direction in the light-converging optical system 36 including the three lenses 15A, Move it individually. The moving mechanism 30 allows the beam diameter of the beam waist 35 to be expanded and contracted by individually moving each of the lenses 15A, 15B and 15C. The moving mechanism 30 changes the effective beam diameter W eff of the laser beam 21 in the SHG crystal 11 without moving the beam waist 35. Thus, the moving mechanism 30 adjusts the conversion efficiency?.

실시 형태 3의 파장 변환 장치(50)는, Q 스위치 소자(57)에 있어서의 Q 스위치 발진의 주파수를 변경했을 경우에, 실시 형태 4의 파장 변환 장치(70)와 마찬가지로 변환 효율 η을 재조절해도 된다. 파장 변환 장치(50)의 조절 수단인 이동 기구(41) 혹은 이동 기구(30)는, 레이저빔(21)이 사출되는 주파수가 변경되었을 경우에, 변환 효율 η을 조절한다. 파장 변환 장치(50)는 높은 강도의 레이저빔(23)을 출력 가능하게 하고, 또한 SHG 결정(11)의 온도 변화에 의한 레이저빔(23)의 강도의 변화를 저감시킬 수 있다. The wavelength conversion device 50 of the third embodiment resets the conversion efficiency η similarly to the wavelength conversion device 70 of the fourth embodiment when the frequency of the Q switch oscillation in the Q switch device 57 is changed You can. The moving mechanism 41 or the moving mechanism 30 which is the adjusting means of the wavelength converter 50 adjusts the conversion efficiency? When the frequency at which the laser beam 21 is emitted is changed. The wavelength converter 50 can output the high intensity laser beam 23 and can reduce the change in the intensity of the laser beam 23 due to the temperature change of the SHG crystal 11. [

실시 형태 4에 의하면, 파장 변환 장치(70)는, 레이저빔(21)이 사출되는 주파수가 변경되었을 경우에, 조절 수단에 의해 변환 효율 η을 조절한다. 파장 변환 장치(70)는, 변환 효율 η을 조절함으로써, SHG 결정(11)의 온도 변화에 의한 레이저빔(23)의 강도의 변화를 저감 가능하게 한다. 또한, 파장 변환 장치(70)는 높은 강도의 레이저빔(23)을 출력할 수 있다. 이것에 의해, 파장 변환 장치(70)는 출력되는 고조파의 강도의 향상과 안정화가 가능하게 된다고 하는 효과를 달성한다. According to Embodiment 4, when the frequency at which the laser beam 21 is emitted is changed, the wavelength converting apparatus 70 adjusts the conversion efficiency? By the adjusting means. The wavelength converter 70 makes it possible to reduce the change in the intensity of the laser beam 23 due to the temperature change of the SHG crystal 11 by adjusting the conversion efficiency?. Further, the wavelength converter 70 can output the laser beam 23 of high intensity. Thereby, the wavelength converter 70 achieves the effect that the intensity of the output harmonics can be improved and stabilized.

이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 본 발명의 내용 중 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지된 기술과 조합하는 것도 가능하고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.The configuration shown in the above embodiments represents one example of the contents of the present invention and can be combined with other known technologies and a part of the configuration can be omitted or changed without departing from the gist of the present invention .

1, 40, 50, 70 파장 변환 장치, 10 레이저 광원, 11 SHG 결정, 12 THG 결정, 13, 14, 36 집광 광학계, 15, 15A, 15B, 15C, 16 렌즈, 17, 58 파장 분리 소자, 18 댐퍼, 21, 22, 23 레이저빔, 24, 25 온도 제어기, 26 제어 회로, 27 광 검출기, 30, 41 이동 기구, 31, 42 홀더, 32 중심축, 33 입사면, 34 사출면, 35 빔 웨이스트, 51 여기 광원, 52 광 파이버, 53 사출단, 54 여기 광학계, 55, 59 공진 미러, 56 레이저 매질, 57 Q 스위치 소자, 60 여기광, 61 광 공진기, 71 펄스 레이저 광원, 72 주파수 제어기.1, 40, 50, 70 wavelength conversion device, 10 laser light source, 11 SHG crystal, 12 THG crystal, 13, 14, 36 condensing optical system, 15, 15A, 15B, 15C, 16 lens, 17, 58 wavelength separation element, 18 A beam splitter for splitting the beam into a plurality of beams, a beam splitter for splitting the beam into a plurality of beams, a beam splitter for splitting the beams, A laser light source, 51 an excitation light source, 52 an optical fiber, 53 an emission end, 54 an excitation optical system, 55, 59 a resonance mirror, 56 a laser medium, 57 a Q switch element, 60 an excitation light, 61 an optical resonator,

Claims (10)

펄스 발진된 기본파인 제1 빔을, 상기 기본파의 고조파인 제2 빔으로 변환하는 제1 비선형 매질과,
상기 제2 빔과, 상기 제1 비선형 매질을 투과한 상기 제1 빔을 기초로, 제3 빔을 발생시키는 제2 비선형 매질과,
상기 제1 빔으로부터 상기 제2 빔으로의 변환 효율을 조절하는 조절 수단을 구비하고,
상기 제1 빔의 펄스 발진 주파수가 변경되었을 경우에, 상기 조절 수단은, 상기 변환 효율을 조절함으로써, 상기 제1 비선형 매질의 온도에 있어서의 상기 제3 빔의 강도의 온도 의존성이 단일의 극댓값을 나타내고, 또한 상기 극댓값을 나타내는 상기 제1 비선형 매질의 온도와 상기 제2 빔의 강도가 극댓값을 나타내는 상기 제1 비선형 매질의 온도가 같은 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
A first nonlinear medium for converting a first beam, which is a pulse oscillated fundamental wave, into a second beam which is a harmonic of the fundamental wave,
A second nonlinear medium for generating a third beam based on the second beam and the first beam transmitted through the first nonlinear medium;
And adjusting means for adjusting the conversion efficiency of the first beam to the second beam,
Wherein the adjusting means adjusts the conversion efficiency so that the temperature dependency of the intensity of the third beam at the temperature of the first nonlinear medium is greater than a single maximum value when the pulse oscillation frequency of the first beam is changed And the temperature of the first nonlinear medium indicating the maximum value and the temperature of the first nonlinear medium indicating the maximum value of the intensity of the second beam remain the same.
청구항 1에 있어서,
상기 조절 수단은 상기 제3 빔의 강도의 피크를, 복수의 피크로부터 상기 극댓값을 나타내는 단일의 피크로 변화시키는 조절을 행하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the adjustment means adjusts the peak of the intensity of the third beam to change from a plurality of peaks to a single peak indicating the maximum value.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 빔은 상기 제1 비선형 매질로 수렴하고,
상기 조절 수단은 상기 제1 빔이 수렴하는 위치를 이동시킴으로써 상기 변환 효율을 조절하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method according to claim 1 or 2,
The first beam converging to the first nonlinear medium,
Wherein the adjusting means adjusts the conversion efficiency by moving a position where the first beam converges.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 비선형 매질로 상기 제1 빔을 수렴시키는 광학 소자를 구비하고,
상기 조절 수단은 상기 광학 소자와 상기 제1 비선형 매질의 사이의 거리를 변화시킴으로써 상기 변환 효율을 조절하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method according to claim 1 or 2,
And an optical element for converging the first beam with the first nonlinear medium,
Wherein the adjusting means adjusts the conversion efficiency by changing a distance between the optical element and the first nonlinear medium.
청구항 4에 있어서,
상기 조절 수단은 상기 광학 소자를 이동시키는 이동 기구인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method of claim 4,
Wherein the adjusting means is a moving mechanism for moving the optical element.
청구항 4에 있어서,
상기 조절 수단은 상기 제1 비선형 매질을 이동시키는 이동 기구인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method of claim 4,
And the adjusting means is a moving mechanism for moving the first nonlinear medium.
청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조절 수단은, 상기 제1 빔의 중심축의 방향에 있어서의 상기 제1 비선형 매질의 중심 위치로부터, 상기 제1 빔이 수렴하는 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method according to any one of claims 3 to 6,
Wherein the adjusting means moves a position where the first beam converges from a center position of the first nonlinear medium in the direction of the central axis of the first beam.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 조절 수단은 상기 제1 비선형 매질에 있어서의 상기 제1 빔의 빔 지름을 변화시킴으로써 상기 변환 효율을 조절하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the adjusting means adjusts the conversion efficiency by changing a beam diameter of the first beam in the first nonlinear medium.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 빔을 사출하는 펄스 레이저 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method according to any one of claims 1 to 8,
And a pulse laser light source for emitting the first beam.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
여기광을 사출하는 여기 광원과,
상기 여기광에 의해 여기되어, 상기 제1 빔을 사출하는 레이저 매질과,
상기 레이저 매질과, 상기 제1 비선형 매질과, 상기 제2 비선형 매질이 내부에 배치된 광 공진기를 구비하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
The method according to any one of claims 1 to 8,
An excitation light source for emitting the excitation light,
A laser medium excited by the excitation light to emit the first beam,
And a light resonator having the laser medium, the first nonlinear medium, and the second nonlinear medium disposed therein.
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