JPH05323403A - Harmonic generator - Google Patents
Harmonic generatorInfo
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- JPH05323403A JPH05323403A JP25960791A JP25960791A JPH05323403A JP H05323403 A JPH05323403 A JP H05323403A JP 25960791 A JP25960791 A JP 25960791A JP 25960791 A JP25960791 A JP 25960791A JP H05323403 A JPH05323403 A JP H05323403A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】共振器の温度が変化しても共振器内の光路長を
一定に保って安定した波長変換を実現することができる
高調波発生装置を提供する。
【構成】LD13、コリメートレンズ15、モードマッ
チングレンズ17、モノリシック型共振器19により第
2高調波発生装置11を構成する。モノリシック型共振
器19は、非線形光学結晶21と光学ガラス23a、2
3bとを接合して構成し、非線形光学結晶21内の光路
長L1 と光学ガラス23a、23b内の光路長L2 との
比率が、L1 /L2 ≒−(α2 n2 +Δn2 )/(α1
n1 +Δn1 )を満足するようにする。温度変化があっ
てもモノリシック型共振器19内での全光路長が一定に
維持されるので、高調波を安定して得ることができる。
(57) [Summary] [Object] To provide a harmonic generation device capable of realizing stable wavelength conversion by keeping the optical path length in the resonator constant even if the temperature of the resonator changes. [Structure] An LD 13, a collimator lens 15, a mode matching lens 17, and a monolithic resonator 19 constitute a second harmonic generation device 11. The monolithic resonator 19 includes a nonlinear optical crystal 21 and optical glasses 23a, 2
Constructed by joining a 3b, the optical path length L 1 and the optical glass 23a of the nonlinear optical crystal 21, the ratio between the optical path length L 2 in 23b, L 1 / L 2 ≒ - (α 2 n 2 + Δn 2 ) / (Α 1
n 1 + Δn 1 ) is satisfied. Even if the temperature changes, the total optical path length in the monolithic resonator 19 is maintained constant, so that harmonics can be stably obtained.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から発せら
れる基本波を共振器内で高調波に変換する高調波発生装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harmonic generator for converting a fundamental wave emitted from a laser light source into a harmonic in a resonator.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体レーザ等から出射される基
本波を非線形光学材料に通して波長変換された第2高調
波や第3高調波を得る装置が種々提案されている。これ
らの装置では、複数の反射面で構成される共振器内に非
線形光学材料を配置し、基本波を共振器内に閉じ込めて
増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように
している。2. Description of the Related Art In recent years, various devices have been proposed for obtaining a second harmonic wave or a third harmonic wave whose wavelength is converted by passing a fundamental wave emitted from a semiconductor laser or the like through a nonlinear optical material. In these devices, a nonlinear optical material is arranged in a resonator composed of a plurality of reflecting surfaces, and a fundamental wave is confined in the resonator to be amplified so that harmonics are efficiently generated.
【0003】そして、共振器としては、非線形光学材料
の端面に反射膜を設けて、その内部で共振させるモノリ
シック型共振器と、複数のミラーを配置して共振器を構
成し、この共振器内に非線形光学材料を配置した外部共
振器とが知られている。最近では、装置の小型化及び高
調波への変換効率の向上を図るために、外部共振器型の
ものから、非線形光学材料の内部において基本波を共振
させるモノリシック型のものへとその主流が移行しつつ
ある。As the resonator, a reflection film is provided on the end face of the nonlinear optical material, and a monolithic resonator for resonating inside thereof and a plurality of mirrors are arranged to form the resonator. An external resonator in which a non-linear optical material is arranged is known. Recently, in order to downsize the device and improve the conversion efficiency to higher harmonics, the mainstream is shifting from the external resonator type to the monolithic type that resonates the fundamental wave inside the nonlinear optical material. I am doing it.
【0004】図3には、従来の高調波発生装置の一例と
して、モノリシック型共振器を用いた第2高調波発生装
置が示されている。FIG. 3 shows a second harmonic generation device using a monolithic resonator as an example of a conventional harmonic generation device.
【0005】この第2高調波発生装置1は、半導体レー
ザ(以下LDとする)2、コリメートレンズ3、モード
マッチングレンズ4及びKNbO3 結晶等からなる非線
形光学材料5によって構成されている。LD2は、例え
ば波長860nm の基本波6を出射する。非線形光学材料5
の図中左右の2面は、球面状に研磨加工されている。This second harmonic generator 1 is composed of a semiconductor laser (hereinafter referred to as LD) 2, a collimating lens 3, a mode matching lens 4, and a nonlinear optical material 5 made of KNbO 3 crystal or the like. The LD 2 emits the fundamental wave 6 having a wavelength of 860 nm, for example. Nonlinear optical material 5
In the figure, the left and right two surfaces are polished into a spherical shape.
【0006】このうち図中左側の面は基本波6の入射面
をなし、この面に基本波6に対して一部透過、第2高調
波7に対して反射の球面ミラー8が形成されている。ま
た、図中右側の面は第2高調波7の出射面をなし、この
面に基本波6に対して反射、第2高調波7に対して透過
の球面ミラー9が形成されている。更に、非線形光学材
料5の図中下面は、基本波6及び第2高調波7のいずれ
も反射する平面ミラー10をなしている。Of these, the surface on the left side of the drawing is an incident surface for the fundamental wave 6, and a spherical mirror 8 for partially transmitting the fundamental wave 6 and reflecting the second harmonic wave 7 is formed on this surface. There is. The surface on the right side of the drawing is an exit surface for the second harmonic wave 7, and a spherical mirror 9 that reflects the fundamental wave 6 and transmits the second harmonic wave 7 is formed on this surface. Furthermore, the lower surface of the nonlinear optical material 5 in the figure forms a plane mirror 10 that reflects both the fundamental wave 6 and the second harmonic wave 7.
【0007】上記の構成において、LD2から出射する
波長860nm の基本波6は、コリメートレンズ3により平
行光にされ、モードマッチングレンズ4を通過して、非
線形光学材料5の球面ミラー8のA点から入射する。こ
の際、A点に入射した基本波6が非線形光学材料5の結
晶軸aと平行に進むように、基本波6を結晶軸aに対し
て特定の角度θで入射させる。この基本波6は、2つの
球面ミラー8、9と、平面ミラー10とで構成されるリ
ング共振器内の点A、B、Cでリング型に反射して増幅
される。そして、基本波6は、非線形光学材料5内を結
晶軸aの方向に通過するとき、その一部が波長430nm の
第2高調波7に変換され、球面ミラー9のB点から出射
される。In the above structure, the fundamental wave 6 having a wavelength of 860 nm emitted from the LD 2 is collimated by the collimating lens 3, passes through the mode matching lens 4, and passes from the point A of the spherical mirror 8 of the nonlinear optical material 5. Incident. At this time, the fundamental wave 6 is incident on the crystal axis a at a specific angle θ so that the fundamental wave 6 incident on the point A travels in parallel with the crystal axis a of the nonlinear optical material 5. The fundamental wave 6 is reflected in a ring shape at points A, B, and C in the ring resonator composed of the two spherical mirrors 8 and 9 and the plane mirror 10 to be amplified. When the fundamental wave 6 passes through the nonlinear optical material 5 in the direction of the crystal axis a, a part of the fundamental wave 6 is converted into a second harmonic wave 7 having a wavelength of 430 nm and emitted from the point B of the spherical mirror 9.
【0008】なお、位相整合条件に適合させて高調波へ
の変換効率を安定させるため、非線形光学材料5は、ペ
ルチェ素子等による温度制御が行なわれる。このような
高調波発生装置を用いれば、基本波を効率よく高調波に
変換することができる。The nonlinear optical material 5 is temperature-controlled by a Peltier element or the like in order to meet the phase matching condition and stabilize the conversion efficiency to higher harmonics. By using such a harmonic generator, the fundamental wave can be efficiently converted into a harmonic.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の第2高調波発生装置では、位相整合条件に適合させ
るため、ペルチェ素子等によって非線形光学材料5の温
度制御を行なうと、温度の変化に起因して、非線形光学
材料5の熱膨張や、屈折率の変化が生じ、共振器内の光
路長が変化してしまうという問題があった。すなわち、
温度条件を最適に保っても、共振器内の光路長が変化す
るため、共振条件から外れてしまい、第2高調波を安定
して得ることができなかった。したがって、本発明の目
的は、温度変化に伴う光路長の変化を防止して、高調波
を効率よく、かつ、安定して発生させることができる高
調波発生装置を提供することにある。However, in the above-described conventional second harmonic generator, if the temperature of the nonlinear optical material 5 is controlled by a Peltier element or the like in order to meet the phase matching condition, the temperature change will result. Then, there has been a problem that the thermal expansion of the nonlinear optical material 5 and the change of the refractive index occur, and the optical path length in the resonator changes. That is,
Even if the temperature condition is kept optimum, the optical path length in the resonator changes, so that the resonance condition is not satisfied and the second harmonic wave cannot be stably obtained. Therefore, it is an object of the present invention to provide a harmonic generator capable of preventing a change in optical path length due to a change in temperature and efficiently and stably generating a harmonic.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の高調波発生装置は、モノリシック型共振器
を用いた高調波発生装置において、前記モノリシック型
共振器を非線形光学材料と光学ガラスとから構成し、前
記モノリシック型共振器の温度が変化しても前記モノリ
シック型共振器内での全光路長が変化しないように、前
記非線形光学材料内の光路長と前記光学ガラス内の光路
長との比率を定めたことを特徴とする。In order to achieve the above object, a harmonic generator of the present invention is a harmonic generator using a monolithic resonator, wherein the monolithic resonator is a nonlinear optical material and an optical glass. And an optical path length in the nonlinear optical material and an optical path length in the optical glass so that the total optical path length in the monolithic resonator does not change even if the temperature of the monolithic resonator changes. It is characterized in that the ratio with
【0011】本発明の好ましい態様においては、前記非
線形光学材料内の光路長L1 と前記光学ガラス内の光路
長L2 とが、下記数2を満足するように設定される。In a preferred aspect of the present invention, the optical path length L 1 in the nonlinear optical material and the optical path length L 2 in the optical glass are set so as to satisfy the following expression 2.
【0012】[0012]
【数2】 L1 /L2 ≒−(α2 n2 +Δn2 )/(α1 n1 +Δn1 )[Formula 2] L 1 / L 2 ≈− (α 2 n 2 + Δn 2 ) / (α 1 n 1 + Δn 1 )
【0013】(但し、α1 は非線形光学材料の熱膨張係
数、α2 は光学ガラスの熱膨張係数、n1 は非線形光学
材料の屈折率、n2 は光学ガラスの屈折率、Δn1 は温
度変化による非線形光学材料の屈折率の変化量、Δn2
は温度変化による光学ガラスの屈折率の変化量であ
る。)(Where α 1 is the coefficient of thermal expansion of the nonlinear optical material, α 2 is the coefficient of thermal expansion of the optical glass, n 1 is the refractive index of the nonlinear optical material, n 2 is the refractive index of the optical glass, and Δn 1 is the temperature Amount of change in refractive index of nonlinear optical material due to change, Δn 2
Is the change amount of the refractive index of the optical glass due to the temperature change. )
【0014】[0014]
【作用】本発明の高調波発生装置は、非線形光学材料と
光学ガラスとを接合して構成したモノリシック型共振器
を採用し、共振器の温度が変化しても共振器内の全光路
長が変化しないような比率で非線形光学材料と光学ガラ
スとを接合する。The harmonic generator of the present invention employs a monolithic resonator constructed by joining a non-linear optical material and an optical glass, and the total optical path length in the resonator is maintained even if the temperature of the resonator changes. The non-linear optical material and the optical glass are bonded at a ratio that does not change.
【0015】すなわち、共振器の温度が変化することに
より非線形光学材料内の光路長及び光学ガラス内の光路
長が熱膨張等によってそれぞれ変化しても、非線形光学
材料内の光路長と光学ガラス内の光路長との合計が常に
一定となるように非線形光学材料と光学ガラスとを所定
の割合で接合する。That is, even if the optical path length in the nonlinear optical material and the optical path length in the optical glass change due to thermal expansion etc. due to the temperature change of the resonator, the optical path length in the nonlinear optical material and the optical glass The non-linear optical material and the optical glass are bonded at a predetermined ratio so that the sum of the optical path lengths of the optical glass and the optical path length is always constant.
【0016】ここに、非線形光学材料のみによって共振
器を構成した場合、或る温度での共振器内の全光路長を
L、熱膨張係数をα、860nm の基本波に対する屈折率を
n、温度変化に伴う屈折率nの変化量をΔnとすると、
温度変化ΔTに対する光路長の変化量ΔLは、近似的に
下記数3で表わされる。Here, when the resonator is composed of only the nonlinear optical material, the total optical path length in the resonator at a certain temperature is L, the thermal expansion coefficient is α, the refractive index for the fundamental wave of 860 nm is n, and the temperature is If the change amount of the refractive index n due to the change is Δn,
The change amount ΔL of the optical path length with respect to the temperature change ΔT is approximately represented by the following expression 3.
【0017】[0017]
【数3】 ΔL=(1+α・ΔT)・(n+Δn・ΔT)・L−nL ≒(α・n+Δn)・L・ΔT[Formula 3] ΔL = (1 + α · ΔT) · (n + Δn · ΔT) · L−nL ≈ (α · n + Δn) · L · ΔT
【0018】非線形光学材料としてKNbO3 結晶を用
いた場合、α=5×10-6/℃、n=2.278、Δn
=−4.5×10-5/℃であるから、実際の共振器内の
光路長はL=14mm程度とすると、下記数4のようにな
る。When KNbO 3 crystal is used as the nonlinear optical material, α = 5 × 10 −6 / ° C., n = 2.278, Δn
= −4.5 × 10 −5 / ° C. Therefore, assuming that the actual optical path length in the resonator is L = 14 mm, the following formula 4 is obtained.
【0019】[0019]
【数4】ΔL/ΔT=−470nm/℃[Formula 4] ΔL / ΔT = −470 nm / ° C.
【0020】すなわち、860nm の基本波光に対し、1.83
℃温度が変化すると、1波長分だけ光路長が変化するこ
ととなる。That is, for the fundamental wave light of 860 nm, 1.83
If the temperature changes, the optical path length changes by one wavelength.
【0021】これに対して、非線形光学材料と光学ガラ
スとを接合してモノリシック型共振器を構成した場合、
非線形光学材料と光学ガラスの熱膨張係数をそれぞれα
1 、α2 、屈折率をそれぞれn1 、n2 、温度変化によ
る屈折率の変化量をそれぞれΔn1 、Δn2 、それぞれ
の光路長をL1 、L2 とすると、前記数3から下記数5
を導くことができる。On the other hand, when a non-linear optical material and optical glass are joined to form a monolithic resonator,
The coefficient of thermal expansion of the nonlinear optical material and the optical glass are α
1 , α 2 and n 1 and n 2 , respectively, and Δn 1 and Δn 2 , respectively, the change amounts of the refractive index due to temperature change, and the optical path lengths L 1 and L 2 , respectively, from the above formula 3, 5
Can be guided.
【0022】[0022]
【数5】 ΔL/ΔT≒(α1 n1 +Δn1 )L1 +(α2 n2 +Δn2 )L2 [Formula 5] ΔL / ΔT≈ (α 1 n 1 + Δn 1 ) L 1 + (α 2 n 2 + Δn 2 ) L 2
【0023】この式において、ΔL/ΔT=0となるよ
うな光路長L1 、L2 は下記数6のようになる。In this equation, the optical path lengths L 1 and L 2 that satisfy ΔL / ΔT = 0 are given by the following equation 6.
【0024】[0024]
【数6】 L1 /L2 ≒−(α2 n2 +Δn2 )/(α1 n1 +Δn1 )[Equation 6] L 1 / L 2 ≈− (α 2 n 2 + Δn 2 ) / (α 1 n 1 + Δn 1 )
【0025】ここで、非線形光学材料としてKNbO3
結晶を用い、光学ガラスとして、例えばBK7(α2 =
7.1 ×10-6/℃、n2 =1.51及びΔn2 =2.5 ×10-6/
℃)を用いると、下記数7のようになる。Here, KNbO 3 is used as the nonlinear optical material.
For example, BK7 (α 2 =
7.1 × 10 -6 / ° C, n 2 = 1.51 and Δn 2 = 2.5 × 10 -6 /
(° C) is used, the following expression 7 is obtained.
【0026】[0026]
【数7】 L1 /L2 ≒1.32×10-5/3.36×10-5= 1/2.54[Equation 7] L 1 / L 2 ≈1.32 × 10 -5 /3.36×10 -5 = 1 / 2.54
【0027】したがって、光学ガラス内の光路長とKN
bO3 結晶内の光路長との比率が2.54:1となるよ
うに共振器を構成すれば、共振器の温度が変化しても共
振器内の全光路長を一定に保つことができるようにな
り、温度変化が生じても高調波の発生を安定させること
ができる。Therefore, the optical path length and KN in the optical glass are
If the resonator is constructed so that the ratio with the optical path length in the bO 3 crystal is 2.54: 1, the total optical path length in the resonator can be kept constant even if the temperature of the resonator changes. As a result, the generation of harmonics can be stabilized even if the temperature changes.
【0028】[0028]
【実施例】図1には、本発明を第2高調波発生装置に適
用した一実施例が示されている。なお、本発明は、第2
高調波発生装置に限定されるものではなく、第3高調波
発生装置等に適用することもできる。FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a second harmonic generation device. The present invention is the second
The present invention is not limited to the harmonic generator, but can be applied to a third harmonic generator or the like.
【0029】この第2高調波発生装置11は、レーザ光
源としてのLD13、コリメートレンズ15、モードマ
ッチングレンズ17、モノリシック型共振器19が順次
配列されて構成されている。The second harmonic generator 11 comprises an LD 13 as a laser light source, a collimator lens 15, a mode matching lens 17, and a monolithic resonator 19 which are sequentially arranged.
【0030】LD13は、この実施例では、波長860nm
、単一縦、単一横モードで、非点収差の少ない基本波
を出射するものが用いられている。なお、光源としては
LDによって励起されたYAG、YLFなどの固体レー
ザ媒質からの出射光を用いることもできる。コリメート
レンズ15は、LD13から出射される基本波25を平
行なビームにし、モードマッチングレンズ17は、この
ビームを絞ってモノリシック型共振器19内の共振モー
ドと入射ビームとを整合させる役割をなす。In this embodiment, the LD 13 has a wavelength of 860 nm.
A single longitudinal and single transverse mode that emits a fundamental wave with little astigmatism is used. As the light source, light emitted from a solid-state laser medium such as YAG or YLF excited by an LD can be used. The collimator lens 15 converts the fundamental wave 25 emitted from the LD 13 into a parallel beam, and the mode matching lens 17 narrows the beam to match the resonance mode in the monolithic resonator 19 with the incident beam.
【0031】モノリシック型共振器19は、2つの光学
ガラス23a、23bの間に非線形光学結晶21を貼り
合わせて構成されており、これらの接合箇所には反射防
止膜が形成されている。この実施例では、非線形光学結
晶21としてKNbO3 結晶が用いられ、光学ガラス2
3a、23bとしてはBK7(硼珪酸クラウンガラス)
が用いられている。The monolithic resonator 19 is constructed by laminating a non-linear optical crystal 21 between two optical glasses 23a and 23b, and an antireflection film is formed at the junction of these. In this embodiment, a KNbO 3 crystal is used as the nonlinear optical crystal 21, and the optical glass 2
BK7 (borosilicate crown glass) as 3a and 23b
Is used.
【0032】基本波25の入射側に位置する一方の光学
ガラス23aの端面は、球面状に形成されており、この
面に基本波25を93%反射する反射膜が蒸着されて球
面ミラー31とされている。また、第2高調波27の出
射側に位置する光学ガラス23bの端面は、同じく球面
状に形成されており、この面に基本波25を99.9%
反射、第2高調波27を90%透過する反射膜が蒸着さ
れて球面ミラー33とされている。更に、非線形光学結
晶21の図中下面は、結晶軸aに沿って平面にカット
し、基本波25、第2高調波27を共に全反射する平面
ミラー35としてある。The end face of one optical glass 23a located on the incident side of the fundamental wave 25 is formed in a spherical shape, and a reflective film for reflecting the fundamental wave 25 by 93% is vapor-deposited on this surface to form a spherical mirror 31. Has been done. The end surface of the optical glass 23b located on the emission side of the second harmonic 27 is also formed in a spherical shape, and the fundamental wave 25 is 99.9% on this surface.
A spherical mirror 33 is formed by depositing a reflective film that reflects and transmits 90% of the second harmonic 27. Further, the lower surface of the nonlinear optical crystal 21 in the figure is a plane mirror 35 that is cut into a plane along the crystal axis a and totally reflects both the fundamental wave 25 and the second harmonic 27.
【0033】モノリシック型共振器19を構成する非線
形光学結晶21と、光学ガラス23a、23bとは、非
線形光学結晶21内の光路長と、光学ガラス23a、2
3b内の光路長との比率が、1:2.54となるように
各部の寸法を定められている。すなわち、非線形光学結
晶21は、結晶軸a方向の長さ2.0mmの直方体状の
ブロックからなり、光学ガラス23a、23bは、結晶
軸a方向の長さ2.5mm、球面の曲率半径5.0mm
のブロックとされている。The nonlinear optical crystal 21 constituting the monolithic resonator 19 and the optical glasses 23a and 23b are the optical path length in the nonlinear optical crystal 21 and the optical glasses 23a and 2b.
The size of each part is determined so that the ratio with the optical path length within 3b is 1: 2.54. That is, the nonlinear optical crystal 21 is composed of a rectangular parallelepiped block having a length of 2.0 mm in the crystal axis a direction, and the optical glasses 23a and 23b have a length of 2.5 mm in the crystal axis a direction and a spherical radius of curvature of 5. 0 mm
It is said to be a block.
【0034】モノリシック型共振器19の非線形光学結
晶21の図中下面は、結晶軸aに沿って平面にカット
し、基本波25、第2高調波27を共に全反射する平面
ミラー35としてある。The lower surface of the nonlinear optical crystal 21 of the monolithic resonator 19 in the figure is a plane mirror 35 which is cut into a plane along the crystal axis a and totally reflects both the fundamental wave 25 and the second harmonic 27.
【0035】この第2高調波発生装置11を用い、LD
13から波長860nm の基本波25を出射すると、基本波
25は、コリメートレンズ15によって平行なビームと
された後、モードマッチングレンズ17によって集光さ
れて、球面ミラーの点Aからモノリシック型共振器19
内に入射する。Using this second harmonic generator 11, LD
When the fundamental wave 25 with a wavelength of 860 nm is emitted from 13, the fundamental wave 25 is made into a parallel beam by the collimator lens 15 and then condensed by the mode matching lens 17, and the monolithic resonator 19 from the point A of the spherical mirror.
Incident on the inside.
【0036】共振器19内に入射した基本波25は、光
学ガラス23a、非線形光学結晶21及び光学ガラス2
3b中を結晶軸aに沿って伝搬し、対向する球面ミラー
33の点Bで反射され、平面ミラー35の点Cに向か
い、平面ミラー35の点Cで反射されて球面ミラー31
の点Aに戻り、点Aで反射されて再び結晶軸aに添って
伝搬し、元の光と重なり合って進行波型の共振がなされ
る。このように、基本波25は、モノリシック型共振器
19内において三角形のリング状の共振経路をとって共
振し増幅される。The fundamental wave 25 that has entered the resonator 19 has the optical glass 23a, the nonlinear optical crystal 21 and the optical glass 2.
3b propagates along the crystal axis a, is reflected at the point B of the opposing spherical mirror 33, is directed to the point C of the plane mirror 35, is reflected at the point C of the plane mirror 35, and is reflected by the spherical mirror 31.
Returning to the point A, the light is reflected at the point A, propagates along the crystal axis a again, and overlaps with the original light to cause traveling wave type resonance. In this way, the fundamental wave 25 resonates in the triangular ring-shaped resonance path in the monolithic resonator 19 and is amplified.
【0037】こうして増幅された基本波25は、非線形
光学結晶21中を結晶軸a方向に伝搬するとき、その一
部が波長430nm の第2高調波27に変換され、この第2
高調波27が球面ミラー33から出射される。したがっ
て、本発明の高調波発生装置を情報検出用光源として用
いて、光記録媒体の情報読み取り装置を構成した場合に
は、記録密度の高い装置を得ることができる。When the fundamental wave 25 thus amplified propagates through the nonlinear optical crystal 21 in the direction of the crystal axis a, a part of it is converted into the second harmonic wave 27 having a wavelength of 430 nm.
The harmonic 27 is emitted from the spherical mirror 33. Therefore, when an information reading device for an optical recording medium is constructed by using the harmonic generating device of the present invention as a light source for information detection, a device with high recording density can be obtained.
【0038】また、非線形光学結晶21と光学ガラス2
3a、23bとは、前述のように、それぞれの光路長の
比率が1:2.54となるような割合で接合されている
ため、温度変化によって共振器19中の全光路長が変化
することはない。すなわち、共振器19の温度が変化す
ると非線形光学結晶21内の光路長と光学ガラス23内
の光路長は、熱膨張、屈折率の変化などによってそれぞ
れ変化するが、光学ガラス23内の光路長と非線形光学
結晶21内の光路長との和は常に同じとなるため、共振
器19中の全光路長は常に一定となるのである。Further, the nonlinear optical crystal 21 and the optical glass 2
As described above, since the optical path lengths of 3a and 23b are joined to each other at a ratio of 1: 2.54, the total optical path length in the resonator 19 changes due to temperature change. There is no. That is, when the temperature of the resonator 19 changes, the optical path length inside the nonlinear optical crystal 21 and the optical path length inside the optical glass 23 respectively change due to thermal expansion, changes in the refractive index, etc. Since the sum with the optical path length in the nonlinear optical crystal 21 is always the same, the total optical path length in the resonator 19 is always constant.
【0039】このため、図示しないペルチェ素子などに
よって共振器19の温度を調節して位相整合を行なって
も、共振器19内の全光路長は常に一定に保たれるた
め、安定した波長変換を行なうことができる。Therefore, even if the temperature of the resonator 19 is adjusted by a Peltier element (not shown) to perform phase matching, the total optical path length in the resonator 19 is always kept constant, so that stable wavelength conversion is performed. Can be done.
【0040】図2には、本発明を第2高調波発生装置に
適用した他の実施例が示されている。なお、図1の実施
例の装置と実質的に同一の部分には同符合を付し、その
説明を省略する。FIG. 2 shows another embodiment in which the present invention is applied to the second harmonic generation device. Note that the substantially same parts as those of the apparatus of the embodiment of FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0041】この第2高調波発生装置41は、基本的に
は図1に示した実施例の装置と同じ構造をなし、LD1
3、コリメートレンズ15、モードマッチングレンズ1
7、モノリシック型共振器43が順次配列されて構成さ
れている。しかし、この実施例では、光学ガラス45及
び非線形光学結晶47の形状と、その接合の態様が異な
っている。This second harmonic generator 41 has basically the same structure as the device of the embodiment shown in FIG.
3, collimator lens 15, mode matching lens 1
7. The monolithic resonator 43 is sequentially arranged. However, in this embodiment, the shapes of the optical glass 45 and the non-linear optical crystal 47 and the bonding mode thereof are different.
【0042】すなわち、光学ガラス45は、その両端面
を球面状に形成され、上面中央部にコ字状の切欠きが形
成されている。そして、この切欠きに直方体状の非線形
光学結晶47が適合して貼り付けられている。光学ガラ
ス45と非線形光学結晶47の接合面には、前記と同様
に反射防止膜49が形成されている。また、光学ガラス
45の基本波25の入射側の球面は、基本波25を93
%反射する反射膜が蒸着されて球面ミラー51とされ、
第2高調波27の出射側の球面は、基本波25を99.
9%反射、第2高調波27を90%透過する反射膜が蒸
着されて球面ミラー53とされている。That is, both ends of the optical glass 45 are formed in a spherical shape, and a U-shaped notch is formed in the central portion of the upper surface. Then, a rectangular parallelepiped nonlinear optical crystal 47 is fitted and attached to the notch. An antireflection film 49 is formed on the bonding surface between the optical glass 45 and the nonlinear optical crystal 47, as described above. In addition, the spherical surface of the optical glass 45 on the incident side of the fundamental wave 25 has the fundamental wave 25 of 93
% A reflective film is evaporated to form a spherical mirror 51,
The output side spherical surface of the second harmonic 27 transmits the fundamental wave 25 to 99.
A reflective film that reflects 9% and transmits 90% of the second harmonic 27 is deposited to form a spherical mirror 53.
【0043】更に、光学ガラス45の図中下面は、非線
形光学結晶47の結晶軸aに沿って平面にカットし、基
本波25、第2高調波27を共に全反射する平面ミラー
55としてある。Further, the lower surface of the optical glass 45 in the figure is a plane mirror 55 which is cut into a plane along the crystal axis a of the nonlinear optical crystal 47 and totally reflects both the fundamental wave 25 and the second harmonic 27.
【0044】非線形光学結晶47としてはKNbO3 結
晶が用いられ、光学ガラス45としてはBK7(硼珪酸
クラウンガラス)が用いられている。そして、非線形光
学結晶47と光学ガラス45とは、非線形光学結晶47
内の光路長と光学ガラス45内の光路長との比率が1:
2.54となるような割合で接合されている。すなわ
ち、非線形光学結晶47の結晶軸a方向の長さは4.2
mmとされ、光学ガラス45の結晶軸a方向の長さは入
射及び出射側を合わせて3.0mm、両端の球面の曲率
半径は5.0mmとされている。KNbO 3 crystal is used as the nonlinear optical crystal 47, and BK7 (borosilicate crown glass) is used as the optical glass 45. The nonlinear optical crystal 47 and the optical glass 45 are
The ratio of the optical path length inside the optical glass 45 to the optical path length inside the optical glass 45 is 1:
They are joined at a ratio of 2.54. That is, the length of the nonlinear optical crystal 47 in the crystal axis a direction is 4.2.
The length of the optical glass 45 in the direction of the crystal axis a is 3.0 mm in total on the incident and outgoing sides, and the radius of curvature of the spherical surfaces at both ends is 5.0 mm.
【0045】LD13から出射された基本波25は、コ
リメートレンズ15及びモードマッチングレンズ17を
通って、球面ミラー51の点Dからモノリシック型共振
器43内に入射する。共振器43内に入射した基本波2
5は、途中で非線形光学結晶47中を結晶軸a方向に通
過し、対向する球面ミラー53の点Eで反射され、更
に、平面ミラー55の点Fで反射して点Dに戻る。基本
波25は、このように三角形のリング状に共振して増幅
される。そして、非線形光学結晶47内を結晶軸a方向
に通るときに、その一部が波長430nm の第2高調波27
に変換され、球面ミラー53から出射される。The fundamental wave 25 emitted from the LD 13 passes through the collimator lens 15 and the mode matching lens 17 and enters the monolithic resonator 43 from the point D of the spherical mirror 51. Fundamental wave 2 incident on the resonator 43
5 passes through the nonlinear optical crystal 47 in the direction of the crystal axis a on the way, is reflected at the point E of the spherical mirror 53 which faces it, is further reflected at the point F of the plane mirror 55, and returns to the point D. The fundamental wave 25 thus resonates in a triangular ring shape and is amplified. When passing through the nonlinear optical crystal 47 in the direction of the crystal axis a, a part of the second harmonic 27 having a wavelength of 430 nm is used.
And is emitted from the spherical mirror 53.
【0046】この実施例においても、非線形光学結晶4
7内の光路長と光学ガラス45内の光路長との比率が
1:2.54となるように接合したので、ペルチェ素子
等による温度調整によってモノリシック型共振器43の
温度が変化しても、全光路長を一定に維持することがで
き、第2高調波を安定して得ることができる。Also in this embodiment, the nonlinear optical crystal 4 is used.
Since the optical path length in 7 and the optical path length in the optical glass 45 are bonded together at a ratio of 1: 2.54, even if the temperature of the monolithic resonator 43 changes due to temperature adjustment by a Peltier element or the like, The total optical path length can be maintained constant, and the second harmonic can be stably obtained.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モノリシック型共振器を、非線形光学材料と光学ガラス
とを接合したもので構成し、温度が変化しても共振器内
での全光路長が実質的に変化しないように、非線形光学
材料内の光路長と光学ガラス内の光路長との比率を定め
たので、ペルチェ素子等による温度調整によって温度が
変化しても、共振器内での全光路長を一定に維持するこ
とができ、高調波を安定して得ることができる。As described above, according to the present invention,
A monolithic resonator is constructed by joining a non-linear optical material and optical glass, and the optical path in the non-linear optical material is made so that the total optical path length in the resonator does not change substantially even if the temperature changes. Since the ratio of the length to the optical path length in the optical glass is set, the total optical path length in the resonator can be kept constant even if the temperature changes due to temperature adjustment by the Peltier element etc. It can be stably obtained.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の高調波発生装置の一実施例を示す側面
図である。FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a harmonic generator of the present invention.
【図2】本発明の高調波発生装置の他の実施例を示す側
面図である。FIG. 2 is a side view showing another embodiment of the harmonic generator of the present invention.
【図3】従来の第2高調波発生装置の一例を示す側面図
である。FIG. 3 is a side view showing an example of a conventional second harmonic generator.
11 第2高調波発生装置 13 LD 15 コリメートレンズ 17 モードマッチングレンズ 19 モノリシック型共振器 21 非線形光学結晶 23a 光学ガラス 23b 光学ガラス 25 基本波 27 第2高調波 31 球面ミラー 35 平面ミラー 33 球面ミラー 43 モノリシック型共振器 45 光学ガラス 47 非線形光学結晶 51 球面ミラー 53 球面ミラー 55 平面ミラー 11 Second Harmonic Generator 13 LD 15 Collimator Lens 17 Mode Matching Lens 19 Monolithic Resonator 21 Nonlinear Optical Crystal 23a Optical Glass 23b Optical Glass 25 Fundamental Wave 27 Second Harmonic 31 Spherical Mirror 35 Plane Mirror 33 Spherical Mirror 43 Monolithic -Type resonator 45 Optical glass 47 Nonlinear optical crystal 51 Spherical mirror 53 Spherical mirror 55 Planar mirror
Claims (2)
装置において、前記モノリシック型共振器を非線形光学
材料と光学ガラスとから構成し、前記モノリシック型共
振器の温度が変化しても、前記モノリシック型共振器内
での全光路長が実質的に変化しないように、前記非線形
光学材料内の光路長と前記光学ガラス内の光路長との比
率を定めたことを特徴とする高調波発生装置。1. A harmonic generator using a monolithic resonator, wherein the monolithic resonator is composed of a non-linear optical material and optical glass, and the monolithic resonator is constructed even if the temperature of the monolithic resonator changes. A harmonic generation device, characterized in that the ratio of the optical path length in the nonlinear optical material and the optical path length in the optical glass is set so that the total optical path length in the cavity is not substantially changed.
光学ガラス内の光路長L2 とが、下記数1を満足するよ
うにした請求項1記載の高調波発生装置。 【数1】 L1 /L2 ≒−(α2 n2 +Δn2 )/(α1 n1 +Δn1 ) (但し、α1 は非線形光学材料の熱膨張係数、α2 は光
学ガラスの熱膨張係数、n1 は非線形光学材料の屈折
率、n2 は光学ガラスの屈折率、Δn1 は温度変化によ
る非線形光学材料の屈折率の変化量、Δn2 は温度変化
による光学ガラスの屈折率の変化量である。)2. The harmonic generator according to claim 1 , wherein the optical path length L 1 in the nonlinear optical material and the optical path length L 2 in the optical glass satisfy the following expression 1. ## EQU1 ## L 1 / L 2 ≈− (α 2 n 2 + Δn 2 ) / (α 1 n 1 + Δn 1 ) (where α 1 is the coefficient of thermal expansion of the nonlinear optical material, and α 2 is the thermal expansion of the optical glass. Coefficient, n 1 is the refractive index of the nonlinear optical material, n 2 is the refractive index of the optical glass, Δn 1 is the amount of change in the refractive index of the nonlinear optical material due to temperature changes, and Δn 2 is the change in the refractive index of the optical glass due to temperature changes It is the amount.)
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100497508B1 (en) * | 1997-02-10 | 2005-10-28 | 칼 짜이스 에스엠테 아게 | Optical element and its manufacturing method |
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AU2003230261B2 (en) | 2002-05-03 | 2008-02-14 | Robert B. Chaffee | Self-sealing valve with electromechanical device for actuating the valve |
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1991
- 1991-09-11 JP JP3259607A patent/JP3023725B2/en not_active Expired - Lifetime
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