JPH06265954A - 波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子Info
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- JPH06265954A JPH06265954A JP5054138A JP5413893A JPH06265954A JP H06265954 A JPH06265954 A JP H06265954A JP 5054138 A JP5054138 A JP 5054138A JP 5413893 A JP5413893 A JP 5413893A JP H06265954 A JPH06265954 A JP H06265954A
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- wave
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3534—Three-wave interaction, e.g. sum-difference frequency generation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
- G02F1/3507—Arrangements comprising two or more nonlinear optical devices
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/354—Third or higher harmonic generation
-
- G—PHYSICS
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 １つの基本波光源、外部２重共振器により効
率よく第３高調波を発生させ、簡便な紫外光源を得る。 【構成】 二重共振器３ａ内部の光軸上に第２高調波発
生用の第１の非線形光学結晶４と第３高調波発生用の第
２の非線形光学結晶５を配置し、光源からの基本波ωを
二重共振器３ａで共振させ、また第１の非線形光学結晶
４で発生した第２高調波２ωも同時に更に二重共振器３
ａで共振させることにより、高い内部電界強度の基本波
ωと第２高調波２ωから第２の非線形光学結晶５により
効率よく第３高調波３ωが得られるようにする。
率よく第３高調波を発生させ、簡便な紫外光源を得る。 【構成】 二重共振器３ａ内部の光軸上に第２高調波発
生用の第１の非線形光学結晶４と第３高調波発生用の第
２の非線形光学結晶５を配置し、光源からの基本波ωを
二重共振器３ａで共振させ、また第１の非線形光学結晶
４で発生した第２高調波２ωも同時に更に二重共振器３
ａで共振させることにより、高い内部電界強度の基本波
ωと第２高調波２ωから第２の非線形光学結晶５により
効率よく第３高調波３ωが得られるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学結晶を利用
した波長変換素子に係わり、特に基本波と第２高調波の
二重共鳴を構成し、この二重共鳴によって電界強度が強
められた基本波と第２高調波から高い変換効率で第３高
調波が得られるようにした波長変換素子に関する。
した波長変換素子に係わり、特に基本波と第２高調波の
二重共鳴を構成し、この二重共鳴によって電界強度が強
められた基本波と第２高調波から高い変換効率で第３高
調波が得られるようにした波長変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学結晶を利用した波長変換素子
は、短波長レ−ザ光源、近赤外可変波長光源等として広
く利用されている。この波長変換素子は、非線形光学結
晶の非線形性を利用して入射レ−ザ光の波長を変換する
ようにしたものである。
は、短波長レ−ザ光源、近赤外可変波長光源等として広
く利用されている。この波長変換素子は、非線形光学結
晶の非線形性を利用して入射レ−ザ光の波長を変換する
ようにしたものである。
【０００３】この波長変換を高効率で行うため、外部共
振器を用いることが通常行われており、この共振器とし
ては、 基本波のみを閉込めるようにした基本波共振器、 第２高調波のみを閉込めるようにした第２高調波共
振器、 基本波と第２高調波を共に閉込めるようにした二重
共振器、 の３通りがある。
振器を用いることが通常行われており、この共振器とし
ては、 基本波のみを閉込めるようにした基本波共振器、 第２高調波のみを閉込めるようにした第２高調波共
振器、 基本波と第２高調波を共に閉込めるようにした二重
共振器、 の３通りがある。
【０００４】ここに、非線形光学結晶の第２高調波の吸
収係数の方が基本波の吸収係数に比べて大きいため、通
常上記の基本波共振器が一般に用いられている。しか
し、上記の二重共振器を用いると、の基本波共振器
を用いた場合よりも大きな第２高調波出力が得られる可
能性があることが知られている（J.A.Arm-strong,N.Blo
embergen,J.Ducuing,and P.S.Pershan：Physical Revie
w,127(6),p.1918(Sept.1962 ）参照）。
収係数の方が基本波の吸収係数に比べて大きいため、通
常上記の基本波共振器が一般に用いられている。しか
し、上記の二重共振器を用いると、の基本波共振器
を用いた場合よりも大きな第２高調波出力が得られる可
能性があることが知られている（J.A.Arm-strong,N.Blo
embergen,J.Ducuing,and P.S.Pershan：Physical Revie
w,127(6),p.1918(Sept.1962 ）参照）。
【０００５】第３高調波発生の基本的方法としては、基
本波λ1と別の基本波λ2（または基本波λ1の第２高調
波）を非線形光学結晶でミキシングして第３高調波λ3
を発生させるようにしたものが知られている。これらは
いずれも強力な光源が用いられており、効率は一般に高
くない。
本波λ1と別の基本波λ2（または基本波λ1の第２高調
波）を非線形光学結晶でミキシングして第３高調波λ3
を発生させるようにしたものが知られている。これらは
いずれも強力な光源が用いられており、効率は一般に高
くない。
【０００６】外部共振器を使用した例として、色素レ−
ザ−からの基本波λ1 ＝７９２ｎｍを内部に非線形光学
結晶Potassium Pentaborate(ＫＢ５）を配したリング共
振器内に入射し、一方アルゴンイオンレ−ザーの第２高
調波λ2 ＝２５７ｎｍを上記ＫＢ５に入射することによ
り、第３高調波λ3 ＝１９４ｎｍを発生させ、入射パワ
−Ｐ1 ＝２２０ｍＷ，Ｐ2 ＝２５ｍＷから第３高調波の
出力Ｐ3 ＝２μＷを得るようにしたものが知られている
（H.Hemmati etal.,: Optics Letters,8(2),p73, 1983
）参照）。
ザ−からの基本波λ1 ＝７９２ｎｍを内部に非線形光学
結晶Potassium Pentaborate(ＫＢ５）を配したリング共
振器内に入射し、一方アルゴンイオンレ−ザーの第２高
調波λ2 ＝２５７ｎｍを上記ＫＢ５に入射することによ
り、第３高調波λ3 ＝１９４ｎｍを発生させ、入射パワ
−Ｐ1 ＝２２０ｍＷ，Ｐ2 ＝２５ｍＷから第３高調波の
出力Ｐ3 ＝２μＷを得るようにしたものが知られている
（H.Hemmati etal.,: Optics Letters,8(2),p73, 1983
）参照）。
【０００７】また同様な例として、チタンサファイヤレ
−ザ−からの基本波λ1 ＝７５０〜８１０ｎｍを４枚の
反射ミラ−からなるリング共振器に入射し、アルゴンレ
−ザ−の第２高調波λ2 ＝２５７ｎｍをワンパスで非線
形光学結晶β−ＢａＢ2 Ｏ4でミキシングして第３高調
波λ3 ＝〜１９５ｎｍを発生させるようにしたものも知
られている。効率としては、入射パワーＰ1 ＝１Ｗ，Ｐ
2 ＝３０ｍｗから出力Ｐ3 ＝１０μＷを得ている（M.Wa
tanabe, etal.,; Optics Letters,17(1),p46,1992) 参
照）。
−ザ−からの基本波λ1 ＝７５０〜８１０ｎｍを４枚の
反射ミラ−からなるリング共振器に入射し、アルゴンレ
−ザ−の第２高調波λ2 ＝２５７ｎｍをワンパスで非線
形光学結晶β−ＢａＢ2 Ｏ4でミキシングして第３高調
波λ3 ＝〜１９５ｎｍを発生させるようにしたものも知
られている。効率としては、入射パワーＰ1 ＝１Ｗ，Ｐ
2 ＝３０ｍｗから出力Ｐ3 ＝１０μＷを得ている（M.Wa
tanabe, etal.,; Optics Letters,17(1),p46,1992) 参
照）。
【０００８】これらはいずれも２つの基本波の内の１つ
の波長に対してのみ共振器を構成するようにしたもので
あり、変換効率はかなり低い。また第３高調波を発生さ
せる非線形光学結晶ＫＴＰの両端面に、Ｎｄ：ＹＡＧレ
−ザの光波λ1 ＝１．０６４μｍとＧａＡl Ａs 半導体
レ−ザの光波λ2 ＝０．８０９μｍに対して多重反射す
る光学コ−テイングを施したモノリシック共振器を構成
し、外部より２つの光を同時にこのモノリシック共振器
に入射して和周波発生により第３高調波λ3 ＝０．４５
９μｍの光を発生させるようにしたものが報告されてい
る（W.P.Risk and W.J.Kozlovsky: Optics Letters, 17
(10),p707 (1992)参照）。これは、入射パワーＰ1 ＝３
３ｍＷ，Ｐ2 ＝３０ｍＷからＰ3＝４ｍＷの第３高調波
の出力を得ており、報告されている中では最も高い変換
効率を実現している。しかしながら、波長の異なる２つ
の独立な光源を必要としている。
の波長に対してのみ共振器を構成するようにしたもので
あり、変換効率はかなり低い。また第３高調波を発生さ
せる非線形光学結晶ＫＴＰの両端面に、Ｎｄ：ＹＡＧレ
−ザの光波λ1 ＝１．０６４μｍとＧａＡl Ａs 半導体
レ−ザの光波λ2 ＝０．８０９μｍに対して多重反射す
る光学コ−テイングを施したモノリシック共振器を構成
し、外部より２つの光を同時にこのモノリシック共振器
に入射して和周波発生により第３高調波λ3 ＝０．４５
９μｍの光を発生させるようにしたものが報告されてい
る（W.P.Risk and W.J.Kozlovsky: Optics Letters, 17
(10),p707 (1992)参照）。これは、入射パワーＰ1 ＝３
３ｍＷ，Ｐ2 ＝３０ｍＷからＰ3＝４ｍＷの第３高調波
の出力を得ており、報告されている中では最も高い変換
効率を実現している。しかしながら、波長の異なる２つ
の独立な光源を必要としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】いま、ｄeff：実効的
非線形定数、ε0 ：真空誘電率、Ｌ：非線形光学結晶の
結晶長、ｎ3 ：第３高調波での屈折率、ｃ：光速とする
と、第３高調波出力Ｐ3は、２つのミキシングパワ−Ｐ
1 ，Ｐ2 を用いて下記の式で表すことができる。
非線形定数、ε0 ：真空誘電率、Ｌ：非線形光学結晶の
結晶長、ｎ3 ：第３高調波での屈折率、ｃ：光速とする
と、第３高調波出力Ｐ3は、２つのミキシングパワ−Ｐ
1 ，Ｐ2 を用いて下記の式で表すことができる。
【００１０】
【数１】
【００１１】ここに、ｈ（Ｂ，ξ）は Boyd,Kleimann
の係数で、Ｂは複屈折パラメ−タ、ξはフォ−カシング
パラメ−タでξ＝Ｌ／ω0 2ｋ＝Ｌ／ｂ、ω0はビ−ム半
径、ｋは波数、ｂはコンフォ−カルパラメ−タである。
の係数で、Ｂは複屈折パラメ−タ、ξはフォ−カシング
パラメ−タでξ＝Ｌ／ω0 2ｋ＝Ｌ／ｂ、ω0はビ−ム半
径、ｋは波数、ｂはコンフォ−カルパラメ−タである。
【００１２】上式より、基本波Ｐ1 と第２高調波Ｐ2 の
和周波から効率よく第３高調波Ｐ3を発生させるには、
基本波Ｐ1 と第２高調波Ｐ2 との和を一定とすると、ミ
キシングパワ−Ｐ1 ，Ｐ2 の積が最大、つまりこのＰ1
とＰ2 の比が１：１に近いことが有利であることが判
る。
和周波から効率よく第３高調波Ｐ3を発生させるには、
基本波Ｐ1 と第２高調波Ｐ2 との和を一定とすると、ミ
キシングパワ−Ｐ1 ，Ｐ2 の積が最大、つまりこのＰ1
とＰ2 の比が１：１に近いことが有利であることが判
る。
【００１３】しかしながら、上記各従来例においては、
基本波及び第２高調波の双方の増大を図ったものではな
く、入射パワーに比べて第３高調波への変換効率がかな
り低く、また上記モノリシック共振器を使用したものに
おいては、波長の異なる２つの独立した光源を必要とす
ることから、構造的にかなり複雑となってしまうといっ
た問題点があった。
基本波及び第２高調波の双方の増大を図ったものではな
く、入射パワーに比べて第３高調波への変換効率がかな
り低く、また上記モノリシック共振器を使用したものに
おいては、波長の異なる２つの独立した光源を必要とす
ることから、構造的にかなり複雑となってしまうといっ
た問題点があった。
【００１４】本発明は上記に鑑み、一つの基本波光源よ
り高い変換効率で紫外線等の第３高調波を発生させるこ
とができるようにしたものを提供することを目的とす
る。
り高い変換効率で紫外線等の第３高調波を発生させるこ
とができるようにしたものを提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的達成するため、
本発明に係る波長変換素子は、 基本波と第２高調波の
双方に対する二重共振器の内部の光軸上に、光源から入
射される基本波を第２高調波に変換する第２高調波発生
用の第１の非線形光学結晶と、基本波と第２高調波より
第３高調波を発生させる第３高調波発生用の第２の非線
形光学結晶とを配置したことを特徴とするものである。
本発明に係る波長変換素子は、 基本波と第２高調波の
双方に対する二重共振器の内部の光軸上に、光源から入
射される基本波を第２高調波に変換する第２高調波発生
用の第１の非線形光学結晶と、基本波と第２高調波より
第３高調波を発生させる第３高調波発生用の第２の非線
形光学結晶とを配置したことを特徴とするものである。
【００１６】また、基本波を多重反射させる一対の基本
波反射ミラーと第２高調波を多重反射させる一対の第２
高調波反射ミラーとを直線状に配置した直線二重共振器
の内部の光軸上に、光源から入射される基本波を第２高
調波に変換する第２高調波発生用の第１の非線形光学結
晶と、基本波と第２高調波より第３高調波を発生させる
第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶とを配置した
ことを特徴とするものである。
波反射ミラーと第２高調波を多重反射させる一対の第２
高調波反射ミラーとを直線状に配置した直線二重共振器
の内部の光軸上に、光源から入射される基本波を第２高
調波に変換する第２高調波発生用の第１の非線形光学結
晶と、基本波と第２高調波より第３高調波を発生させる
第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶とを配置した
ことを特徴とするものである。
【００１７】更に、基本波と第２高調波の双方を多重反
射させる少なくとも３枚の反射ミラーを閉鎖リング状に
配置したリング二重共振器の内部の光軸上に、光源から
入射される基本波を第２高調波に変換する第２高調波発
生用の第１の非線形光学結晶と、基本波と第２高調波よ
り第３高調波を発生させる第３高調波発生用の第２の非
線形光学結晶とを配置したことを特徴とするものであ
る。
射させる少なくとも３枚の反射ミラーを閉鎖リング状に
配置したリング二重共振器の内部の光軸上に、光源から
入射される基本波を第２高調波に変換する第２高調波発
生用の第１の非線形光学結晶と、基本波と第２高調波よ
り第３高調波を発生させる第３高調波発生用の第２の非
線形光学結晶とを配置したことを特徴とするものであ
る。
【００１８】ここに、前記直線二重共振器を前記基本波
反射ミラーと前記第２高調波反射ミラーの双方をそれぞ
れ備えた一対の反射ミラーで構成したり、前記第２高調
波発生用の第１の非線形光学結晶と前記第３高調波発生
用の第２の非線形光学結晶とを互いに対向して配置する
とともに、前記第１の非線形光学結晶及び第２の非線形
光学結晶の互いに対向する端面と反対側の端面に前記基
本波反射ミラーと第２高調波反射ミラーとを一体に形成
したりすることもできる。
反射ミラーと前記第２高調波反射ミラーの双方をそれぞ
れ備えた一対の反射ミラーで構成したり、前記第２高調
波発生用の第１の非線形光学結晶と前記第３高調波発生
用の第２の非線形光学結晶とを互いに対向して配置する
とともに、前記第１の非線形光学結晶及び第２の非線形
光学結晶の互いに対向する端面と反対側の端面に前記基
本波反射ミラーと第２高調波反射ミラーとを一体に形成
したりすることもできる。
【００１９】
【作用】上記のように構成した本発明によれば、一つの
光源から共振器内に入射される基本波と、この基本波を
共振器内の第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶に
入射することによって得られる第２高調波の双方を共振
器内で多重反射により共鳴させて、これらの電界強度を
同時に強め、この電界強度が強められた基本波と第２高
調波とを共振器内に配置された第３高調波発生用の第２
の非線形光学結晶でミキシングすることによって、高い
変換効率で第３高調波を発生させることができる。
光源から共振器内に入射される基本波と、この基本波を
共振器内の第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶に
入射することによって得られる第２高調波の双方を共振
器内で多重反射により共鳴させて、これらの電界強度を
同時に強め、この電界強度が強められた基本波と第２高
調波とを共振器内に配置された第３高調波発生用の第２
の非線形光学結晶でミキシングすることによって、高い
変換効率で第３高調波を発生させることができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、以下の各実施例において、実線は基本波ω
の光の経路（光路）を、波線は第２高調波２ωの光の経
路（光路）を、一点鎖線は第３高調波３ωの光の経路
（光路）をそれぞれ示している。
する。なお、以下の各実施例において、実線は基本波ω
の光の経路（光路）を、波線は第２高調波２ωの光の経
路（光路）を、一点鎖線は第３高調波３ωの光の経路
（光路）をそれぞれ示している。
【００２１】図１は、第１の実施例を示すもので、この
実施例は、基本波ωを多重反射させる一対の基本波反射
ミラー１，１' を外側に、第２高調波２ωを多重反射さ
せる一対の第２高調波反射ミラー２，２' を内側に、そ
れぞれ光軸を一致させて配置することにより直線二重共
振器３ａを構成し、この直線二重共振器３ａの内部の光
軸上に、第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶４と
第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶５とを直列に
配置したものである。
実施例は、基本波ωを多重反射させる一対の基本波反射
ミラー１，１' を外側に、第２高調波２ωを多重反射さ
せる一対の第２高調波反射ミラー２，２' を内側に、そ
れぞれ光軸を一致させて配置することにより直線二重共
振器３ａを構成し、この直線二重共振器３ａの内部の光
軸上に、第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶４と
第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶５とを直列に
配置したものである。
【００２２】即ち、非線形光学結晶４，５の基本波ωに
対する透過率ｔ＝９９．７％とし、基本波ω及び第２高
調波２ωに対する基本波反射ミラ−１，１' の光源側と
出力側の反射率をｒ1(ω），ｒ1' (ω）、ｒ1(２ω），
ｒ1' (２ω）、基本波ω及び第２高調波２ωに対する第
２高調波反射ミラー２，２' の光源側と出力側の反射率
をｒ2(ω），ｒ2' (ω）、ｒ2(２ω），ｒ2' (２ω）と
すると、これらの反射率が、例えばｒ1' (ω）＝９９．
９％、ｒ1(ω) ＝ｔ2 ｒ1' (ω）＝９５％、ｒ 2(ω）＝
ｒ2' (ω）＝０％、ｒ2(２ω）＝ｒ2' (２ω）＝９９．
９％に設定されている。
対する透過率ｔ＝９９．７％とし、基本波ω及び第２高
調波２ωに対する基本波反射ミラ−１，１' の光源側と
出力側の反射率をｒ1(ω），ｒ1' (ω）、ｒ1(２ω），
ｒ1' (２ω）、基本波ω及び第２高調波２ωに対する第
２高調波反射ミラー２，２' の光源側と出力側の反射率
をｒ2(ω），ｒ2' (ω）、ｒ2(２ω），ｒ2' (２ω）と
すると、これらの反射率が、例えばｒ1' (ω）＝９９．
９％、ｒ1(ω) ＝ｔ2 ｒ1' (ω）＝９５％、ｒ 2(ω）＝
ｒ2' (ω）＝０％、ｒ2(２ω）＝ｒ2' (２ω）＝９９．
９％に設定されている。
【００２３】また第３高調波３ωに対する反射率ｒ（３
ω）は、少なくとも出射側のミラー１' ，２' で０％
（ｒ（３ω）＝０％）となされているとともに、２つの
非線形光学結晶４，５の両端面には、基本波ω、第２高
調波２ω及び第３高調波３ωに対する無反射コートが施
されている。
ω）は、少なくとも出射側のミラー１' ，２' で０％
（ｒ（３ω）＝０％）となされているとともに、２つの
非線形光学結晶４，５の両端面には、基本波ω、第２高
調波２ω及び第３高調波３ωに対する無反射コートが施
されている。
【００２４】これにより、光源から直線二重共振器３ａ
内に入射される基本波ωは、基本波反射ミラー１，１'
で多重反射されてその電界強度が強められ、同時に直線
二重共振器３ａ内で第２高調波発生用の第１の非線形光
学結晶４に基本波が入射されて得られる第２高調波２ω
は、第２高調反射ミラー２，２' で多重反射されてその
電界強度が強められる。
内に入射される基本波ωは、基本波反射ミラー１，１'
で多重反射されてその電界強度が強められ、同時に直線
二重共振器３ａ内で第２高調波発生用の第１の非線形光
学結晶４に基本波が入射されて得られる第２高調波２ω
は、第２高調反射ミラー２，２' で多重反射されてその
電界強度が強められる。
【００２５】そして、この共に電界強度が強められた基
本波ωと第２高調波２ωとが、直線二重共振器３ａ内に
配置された第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶５
でミキシングされて、高効率で第３高調波が得られるよ
うなされている。
本波ωと第２高調波２ωとが、直線二重共振器３ａ内に
配置された第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶５
でミキシングされて、高効率で第３高調波が得られるよ
うなされている。
【００２６】ここに、第２高調波発生用の第１の非線形
光学結晶４して、ＫＮｂＯ3 、ＫＴｉＰＯ4 、ＬｉＮｂ
Ｏ3 、ＬｉＩＯ3 等が、第３高調波発生用の第２の非線
形光学結晶５として、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、ＬｉＢ
3 Ｏ5 、ＬｉＩＯ3 等が使用できる。
光学結晶４して、ＫＮｂＯ3 、ＫＴｉＰＯ4 、ＬｉＮｂ
Ｏ3 、ＬｉＩＯ3 等が、第３高調波発生用の第２の非線
形光学結晶５として、β−ＢａＢ2 Ｏ4 、ＬｉＢ
3 Ｏ5 、ＬｉＩＯ3 等が使用できる。
【００２７】図２は、内側に基本波反射ミラー１，１'
を、外側に第２高調波反射ミラー２，２' をそれぞれ配
置して直線二重共振器３ｂを構成し、この直線二重共振
器３ｂ内の光軸上に前記第１の非線形光学結晶４及び第
２の非線形光学結晶５を配置したものである。
を、外側に第２高調波反射ミラー２，２' をそれぞれ配
置して直線二重共振器３ｂを構成し、この直線二重共振
器３ｂ内の光軸上に前記第１の非線形光学結晶４及び第
２の非線形光学結晶５を配置したものである。
【００２８】即ち、各ミラー１，１' 、２，２' の反射
率は、前記と同様にすると、例えば、ｒ1' (ω）＝９
９．９％、ｒ1(ω）＝ｔ2 ｒ1' (ω）＝９５％、ｒ1(２
ω）＝ｒ1' (２ω）＝０％、ｒ2(２ω）＝ｒ2' (２ω）
＝９９．９％にそれぞれ設定されている。
率は、前記と同様にすると、例えば、ｒ1' (ω）＝９
９．９％、ｒ1(ω）＝ｔ2 ｒ1' (ω）＝９５％、ｒ1(２
ω）＝ｒ1' (２ω）＝０％、ｒ2(２ω）＝ｒ2' (２ω）
＝９９．９％にそれぞれ設定されている。
【００２９】図３は、図１に示す実施例における第２高
調波反射ミラー２，２' を別体として設けることなく、
第１の非線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５の
端面に光学コーティングを施すことによって、この第１
の非線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５に第２
高調波反射ミラー２，２' を一体に形成して、直線二重
共振器３ｃを構成したものである。
調波反射ミラー２，２' を別体として設けることなく、
第１の非線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５の
端面に光学コーティングを施すことによって、この第１
の非線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５に第２
高調波反射ミラー２，２' を一体に形成して、直線二重
共振器３ｃを構成したものである。
【００３０】即ち、第１の非線形光学結晶４及び第２の
非線形光学結晶５の基本波反射ミラー１，１' に向かい
合った端面には、基本波ωに対して全透過で、第２高調
波２ωに対してのみ高反射率となる光学コ−ティングが
施されて、ここに第２高調波反射ミラー２，２' が形成
されている。
非線形光学結晶５の基本波反射ミラー１，１' に向かい
合った端面には、基本波ωに対して全透過で、第２高調
波２ωに対してのみ高反射率となる光学コ−ティングが
施されて、ここに第２高調波反射ミラー２，２' が形成
されている。
【００３１】また第１の非線形光学結晶４と第２の非線
形光学結晶５の互いに向かい合った端面には、基本波
ω、第２高調波２ω及び第３高調波３ωに対する無反射
コートが施されている。
形光学結晶５の互いに向かい合った端面には、基本波
ω、第２高調波２ω及び第３高調波３ωに対する無反射
コートが施されている。
【００３２】図４は、図２に示す実施例における基本波
反射ミラー１，１' を別体として設けることなく、第１
の非線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５の端面
に光学コーティングを施すことによって、この第１の非
線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５に基本波反
射ミラー１，１' を一体に形成して、直線二重共振器３
ｄを構成したものである。
反射ミラー１，１' を別体として設けることなく、第１
の非線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５の端面
に光学コーティングを施すことによって、この第１の非
線形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５に基本波反
射ミラー１，１' を一体に形成して、直線二重共振器３
ｄを構成したものである。
【００３３】即ち、第１の非線形光学結晶４及び第２の
非線形光学結晶５の第２高調波反射ミラー２，２' に向
かい合った端面には、第２高調波２ωに対して全透過
で、基本波ωに対して第１の非線形光学結晶４で９５％
反射、第２の非線形光学結晶５で９９．９％反射の光学
コ−ティングが施されて、ここに基本波反射ミラー１，
１' が形成されている。
非線形光学結晶５の第２高調波反射ミラー２，２' に向
かい合った端面には、第２高調波２ωに対して全透過
で、基本波ωに対して第１の非線形光学結晶４で９５％
反射、第２の非線形光学結晶５で９９．９％反射の光学
コ−ティングが施されて、ここに基本波反射ミラー１，
１' が形成されている。
【００３４】また第１の非線形光学結晶４と第２の非線
形光学結晶５の互いに向かい合った端面には、基本波
ω、第２高調波２ω及び第３高調波３ωに対する無反射
コートが施されている。
形光学結晶５の互いに向かい合った端面には、基本波
ω、第２高調波２ω及び第３高調波３ωに対する無反射
コートが施されている。
【００３５】ここに、前記実施例において、ミラーを形
成する第１の非線形光学結晶４と第２の非線形光学結晶
５の端面は球面に加工または研磨してある方が好まし
い。図５は、基本波及び第２高調波の双方を多重反射さ
せる一対の反射ミラー６，６' で、直線二重共振器３ｅ
を構成したものである。
成する第１の非線形光学結晶４と第２の非線形光学結晶
５の端面は球面に加工または研磨してある方が好まし
い。図５は、基本波及び第２高調波の双方を多重反射さ
せる一対の反射ミラー６，６' で、直線二重共振器３ｅ
を構成したものである。
【００３６】即ち、この反射ミラー６，６' は、この反
射面に基本波ωを高反射する光学コーティングと、第２
高調波２ωを高反射する光学コーティングの多層コーテ
ィングを施すことにより、基本波ω及び第２高調波２ω
に対する反射ミラ−６，６'の光源側と出力側の反射率
をｒ6(ω），ｒ6' (ω），ｒ6(２ω），ｒ6' (２ω）と
すると、これらの反射率が、例えば、ｒ6' (ω）＝９
９．９％、ｒ6(ω）＝ｔ 2 ｒ6' (ω）＝９５％、ｒ6(２
ω）＝ｒ6' (２ω）＝９９．９％に設定されている。
射面に基本波ωを高反射する光学コーティングと、第２
高調波２ωを高反射する光学コーティングの多層コーテ
ィングを施すことにより、基本波ω及び第２高調波２ω
に対する反射ミラ−６，６'の光源側と出力側の反射率
をｒ6(ω），ｒ6' (ω），ｒ6(２ω），ｒ6' (２ω）と
すると、これらの反射率が、例えば、ｒ6' (ω）＝９
９．９％、ｒ6(ω）＝ｔ 2 ｒ6' (ω）＝９５％、ｒ6(２
ω）＝ｒ6' (２ω）＝９９．９％に設定されている。
【００３７】また、第３高調波３ωに対する反射率ｒ
（３ω）は、少なくとも出射側の反射ミラー６' で０％
（ｒ（３ω）＝０％）とし、第１の非線形光学結晶４と
第２の非線形光学結晶５の互いに対向する端面には、基
本波ω、第２高調波２ω及び第３高調波３ωに対する無
反射コートが施されている。
（３ω）は、少なくとも出射側の反射ミラー６' で０％
（ｒ（３ω）＝０％）とし、第１の非線形光学結晶４と
第２の非線形光学結晶５の互いに対向する端面には、基
本波ω、第２高調波２ω及び第３高調波３ωに対する無
反射コートが施されている。
【００３８】図６は、図５に示す実施例における反射ミ
ラー６，６' を別体として設けることなく、第１の非線
形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５の端面に、前
記図５に示す実施例と同様な基本波ωと第２高調波２ω
を共に高反射する多層の光学コーティングを施すことに
よって、この第１の非線形光学結晶４及び第２の非線形
光学結晶５に反射ミラー６，６' を一体に形成して、直
線二重共振器３ｆを構成したものである。
ラー６，６' を別体として設けることなく、第１の非線
形光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５の端面に、前
記図５に示す実施例と同様な基本波ωと第２高調波２ω
を共に高反射する多層の光学コーティングを施すことに
よって、この第１の非線形光学結晶４及び第２の非線形
光学結晶５に反射ミラー６，６' を一体に形成して、直
線二重共振器３ｆを構成したものである。
【００３９】なお、前記各実施例において、基本波ωを
反射するミラ−の反射率は、光源側の方が出力側より若
干低くなるよう構成されている。また、基本波ωを反射
するミラーを第２高調波２ωが通過する場合、逆に第２
高調波２ωを反射するミラーを基本波ωが通過する場
合、それぞれ第２高調波２ω、基本波ωに対する反射率
をほぼ０にすることが望ましい。
反射するミラ−の反射率は、光源側の方が出力側より若
干低くなるよう構成されている。また、基本波ωを反射
するミラーを第２高調波２ωが通過する場合、逆に第２
高調波２ωを反射するミラーを基本波ωが通過する場
合、それぞれ第２高調波２ω、基本波ωに対する反射率
をほぼ０にすることが望ましい。
【００４０】図７及び図８はリング型二重共振器に適用
した実施例を示すもので、基本波の光源は図示していな
いが図中左側にあるものとしている。また基本波ωと第
２高調波２ωは同一の光軸を有している。
した実施例を示すもので、基本波の光源は図示していな
いが図中左側にあるものとしている。また基本波ωと第
２高調波２ωは同一の光軸を有している。
【００４１】図７に示す実施例は、基本波ω及び第２高
調波２ωの双方を多重反射させる４枚の反射ミラ−７，
８，９，１０を閉鎖リング状に配置してリング二重共振
器１１ａを構成し、このリング二重共振器１１ａの内部
の光軸上に、第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶
４及び第３高調波発生用の第２高調波の非線形光学結晶
５を配置したものである。
調波２ωの双方を多重反射させる４枚の反射ミラ−７，
８，９，１０を閉鎖リング状に配置してリング二重共振
器１１ａを構成し、このリング二重共振器１１ａの内部
の光軸上に、第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶
４及び第３高調波発生用の第２高調波の非線形光学結晶
５を配置したものである。
【００４２】これらの反射ミラ−７，８，９，１０は、
基本波ωと第２高調波２ωに対する反射率を、ｒ
7(ω），ｒ8(ω），ｒ9(ω），ｒ10（ω）、ｒ7(２
ω），ｒ8(２ω），ｒ9(２ω），ｒ10（２ω）とする
と、これらの反射率が、例えば、ｒ8(ω）＝ｒ9(ω）＝
ｒ10（ω）＝９９．９％、ｒ7(ω）＝ｔ・ｒ8(ω）・ｒ
9(ω）・ｒ 10（ω）＝９９．５％、ｒ7(２ω）＝ｒ8(２
ω）＝ｒ9(２ω）＝ｒ10（２ω）＝９９．９％に設定さ
れ、第３高調波３ωに対する反射率は、少なくとも出射
側の反射ミラー１０に対して０％となされている。
基本波ωと第２高調波２ωに対する反射率を、ｒ
7(ω），ｒ8(ω），ｒ9(ω），ｒ10（ω）、ｒ7(２
ω），ｒ8(２ω），ｒ9(２ω），ｒ10（２ω）とする
と、これらの反射率が、例えば、ｒ8(ω）＝ｒ9(ω）＝
ｒ10（ω）＝９９．９％、ｒ7(ω）＝ｔ・ｒ8(ω）・ｒ
9(ω）・ｒ 10（ω）＝９９．５％、ｒ7(２ω）＝ｒ8(２
ω）＝ｒ9(２ω）＝ｒ10（２ω）＝９９．９％に設定さ
れ、第３高調波３ωに対する反射率は、少なくとも出射
側の反射ミラー１０に対して０％となされている。
【００４３】図８に示す実施例は、基本波ω及び第２高
調波２ωの双方を多重反射させる３枚の反射ミラ−７，
８，１２を閉鎖リング状に配置してリング二重共振器１
１ｂを構成し、このリング二重共振器１１ｂの光軸上
に、第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶４及び第
３高調波発生用の第２高調波の非線形光学結晶５を配置
したものである。
調波２ωの双方を多重反射させる３枚の反射ミラ−７，
８，１２を閉鎖リング状に配置してリング二重共振器１
１ｂを構成し、このリング二重共振器１１ｂの光軸上
に、第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶４及び第
３高調波発生用の第２高調波の非線形光学結晶５を配置
したものである。
【００４４】これらの反射ミラ−７，８，１２は、基本
波ωと第２高調波２ωに対する反射率を、ｒ7(ω），ｒ
8(ω），ｒ12（ω）、ｒ7(２ω），ｒ8(２ω），ｒ
12（２ω）とすると、これらの反射率が、例えば、ｒ
8(ω）＝ｒ12（ω）＝９９．９％、ｒ7(ω）＝ｔ・ｒ
8(ω）・ｒ12（ω）＝９９．７％、ｒ7(２ω）＝ｒ8(２
ω）＝ｒ12（２ω）＝９９．９％に設定され、第３高調
波３ωに対する反射率は、少なくとも出射側の反射ミラ
ー８に対して０％となされている。
波ωと第２高調波２ωに対する反射率を、ｒ7(ω），ｒ
8(ω），ｒ12（ω）、ｒ7(２ω），ｒ8(２ω），ｒ
12（２ω）とすると、これらの反射率が、例えば、ｒ
8(ω）＝ｒ12（ω）＝９９．９％、ｒ7(ω）＝ｔ・ｒ
8(ω）・ｒ12（ω）＝９９．７％、ｒ7(２ω）＝ｒ8(２
ω）＝ｒ12（２ω）＝９９．９％に設定され、第３高調
波３ωに対する反射率は、少なくとも出射側の反射ミラ
ー８に対して０％となされている。
【００４５】なお、上記実施例において、第１の非線形
光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５はリング二重共
振器１１ａ，１１ｂ内の光軸上のどこかに配置すればよ
いが、共振器内のビ−ムウエスト位置に配置することが
望ましい。
光学結晶４及び第２の非線形光学結晶５はリング二重共
振器１１ａ，１１ｂ内の光軸上のどこかに配置すればよ
いが、共振器内のビ−ムウエスト位置に配置することが
望ましい。
【００４６】ここで、基本波ω、第２高調波２ωの位相
をそれぞれφ1，φ2とすると、２重共振が成立するに
は、共振器を１周した時、位相が元に戻るようにする必
要がある。第２高調波発生に関して位相不整合はない
（ΔｋＬ＝０）とすると、第２高調波は、基本波に対し
て２φ1−φ2＝１／２πなる位相関係で発生する。ミラ
−で１回反射されると定在波を作るために基本波ω、第
２高調波２ωともに位相がπ進むため、２φ1−φ2＝３
／２πとなり位相関係が乱れる。このため、共振器１周
後の位相差は、２φ1−φ2＝１／２πではなくなって、
位相整合中心では２重共振を満たすことができなくな
る。
をそれぞれφ1，φ2とすると、２重共振が成立するに
は、共振器を１周した時、位相が元に戻るようにする必
要がある。第２高調波発生に関して位相不整合はない
（ΔｋＬ＝０）とすると、第２高調波は、基本波に対し
て２φ1−φ2＝１／２πなる位相関係で発生する。ミラ
−で１回反射されると定在波を作るために基本波ω、第
２高調波２ωともに位相がπ進むため、２φ1−φ2＝３
／２πとなり位相関係が乱れる。このため、共振器１周
後の位相差は、２φ1−φ2＝１／２πではなくなって、
位相整合中心では２重共振を満たすことができなくな
る。
【００４７】リング二重共振器１１ａ，１１ｂの場合、
この位相を補正するために，第３高調波発生用の第２の
非線形光学結晶５の複屈折を利用して、基本波ωと第２
高調波２ωの位相差が２φ1−φ2＝１／２πとなるよう
に補正することが必要である。
この位相を補正するために，第３高調波発生用の第２の
非線形光学結晶５の複屈折を利用して、基本波ωと第２
高調波２ωの位相差が２φ1−φ2＝１／２πとなるよう
に補正することが必要である。
【００４８】直線二重共振器３ａ〜３ｆの場合、往路と
復路で発生した第２高調波が互いに打ち消し合わないよ
う、往路の結晶入射端面と復路での結晶入射端面でそれ
ぞれ２φ1−φ2＝１／２πとなる位相関係になるように
位相調整を行う必要がある。このため結晶両端に位相調
整用の非線形光学結晶を配置するか、または反射しても
基本波と第２高調波の位相関係が変わらないように光学
コ−テイングを施したミラ−を使用する必要がある。
復路で発生した第２高調波が互いに打ち消し合わないよ
う、往路の結晶入射端面と復路での結晶入射端面でそれ
ぞれ２φ1−φ2＝１／２πとなる位相関係になるように
位相調整を行う必要がある。このため結晶両端に位相調
整用の非線形光学結晶を配置するか、または反射しても
基本波と第２高調波の位相関係が変わらないように光学
コ−テイングを施したミラ−を使用する必要がある。
【００４９】本発明において、光源としては、ＬＤ（レ
ーザダイオード）の他に各種ガスレ−ザ、固体レ−ザ、
液体レ−ザ、色素レ−ザ等を使用することができるが、
コンパクト化、軽量化の点でＬＤが望ましい。また第３
高調波発生のみならず第４高調波、差周波発生に関して
も適用できることは勿論である。
ーザダイオード）の他に各種ガスレ−ザ、固体レ−ザ、
液体レ−ザ、色素レ−ザ等を使用することができるが、
コンパクト化、軽量化の点でＬＤが望ましい。また第３
高調波発生のみならず第４高調波、差周波発生に関して
も適用できることは勿論である。
【００５０】また、第２高調波発生の偏光方向として
は、直線偏光の基本波ωを入射しそれと直交した第２高
調波２ωを得るタイプ１と、２つの直交した成分を持つ
基本波ωからそれらと４５°傾いた偏光の第２高調波２
ωを得るタイプ２がある。第３高調波発生方式も、偏光
方向の等しい基本波ωと第２高調波２ωよりそれらと直
交した偏光の第３高調波３ωを得るタイプＩと、直線偏
光の基本波ωとそれと直交した偏光の第２高調波２ωか
ら基本波ωまたは第２高調波２ωのどちらかと同じ偏光
の第３高調波３ωを得るタイプIIがある。
は、直線偏光の基本波ωを入射しそれと直交した第２高
調波２ωを得るタイプ１と、２つの直交した成分を持つ
基本波ωからそれらと４５°傾いた偏光の第２高調波２
ωを得るタイプ２がある。第３高調波発生方式も、偏光
方向の等しい基本波ωと第２高調波２ωよりそれらと直
交した偏光の第３高調波３ωを得るタイプＩと、直線偏
光の基本波ωとそれと直交した偏光の第２高調波２ωか
ら基本波ωまたは第２高調波２ωのどちらかと同じ偏光
の第３高調波３ωを得るタイプIIがある。
【００５１】第２高調波発生として上記タイプ１を使用
した場合、偏光方向が互いに直交した基本波ωと第２高
調波２ωが得られるため、第３高調波発生方式として直
交した基本波ωと第２高調波２ωから第３高調波３ωを
得る上記タイプIIを使用した方が、共振器中での光学部
品の簡素化の観点から望ましい。
した場合、偏光方向が互いに直交した基本波ωと第２高
調波２ωが得られるため、第３高調波発生方式として直
交した基本波ωと第２高調波２ωから第３高調波３ωを
得る上記タイプIIを使用した方が、共振器中での光学部
品の簡素化の観点から望ましい。
【００５２】例として、第２高調波発生方式としてタイ
プ１を使用し、第３高調波発生方式としてタイプIIを使
用したと仮定したものを図９に、同じくタイプＩを使用
したと仮定したものを図１０に示す。
プ１を使用し、第３高調波発生方式としてタイプIIを使
用したと仮定したものを図９に、同じくタイプＩを使用
したと仮定したものを図１０に示す。
【００５３】図９に示すように、第３高調波３ωの発生
方式として、偏光方向が直交した基本波ωと第２高調波
２ωから、基本波ωまたは第２高調波２ωのどちらかと
平行な偏光方向を有する第３高調波３ωを得るタイプII
方式においては、タイプ１の第２高調波発生用の第１の
非線形光学結晶４で発生した第２高調波２ωと基本波ω
をそのまま第３高調波発生用の第２高調波の非線形光学
結晶５に入射させることができる。
方式として、偏光方向が直交した基本波ωと第２高調波
２ωから、基本波ωまたは第２高調波２ωのどちらかと
平行な偏光方向を有する第３高調波３ωを得るタイプII
方式においては、タイプ１の第２高調波発生用の第１の
非線形光学結晶４で発生した第２高調波２ωと基本波ω
をそのまま第３高調波発生用の第２高調波の非線形光学
結晶５に入射させることができる。
【００５４】一方、第３高調波の発生方式として偏光方
向が平行な基本波ωと第２高調波２ωからそれと直行し
た第３高調波３ωを得るタイプＩ方式においては、直交
した基本波ω及び第２高調波２ωの偏光方向を平行にす
るための位相差板が必要となる。即ち、図１０に示すよ
うに、基本波ωに対してλ、第２高調波２ωに対して１
／２λの位相差を与える波長板１３及び１４で第３高調
波発生用の非線形光学結晶５を挟む必要がある。これ
は、こうした位相差板１３，１４を使用しないとする
と、使用した場合の約１／４の発生効率となってしまう
からである。
向が平行な基本波ωと第２高調波２ωからそれと直行し
た第３高調波３ωを得るタイプＩ方式においては、直交
した基本波ω及び第２高調波２ωの偏光方向を平行にす
るための位相差板が必要となる。即ち、図１０に示すよ
うに、基本波ωに対してλ、第２高調波２ωに対して１
／２λの位相差を与える波長板１３及び１４で第３高調
波発生用の非線形光学結晶５を挟む必要がある。これ
は、こうした位相差板１３，１４を使用しないとする
と、使用した場合の約１／４の発生効率となってしまう
からである。
【００５５】しかして、基本波ωを共振器内で多重反射
により共鳴させると、共振器内での基本波の電界強度が
強まり、第２高調波への波長変換効率が増加する。一
方、第２高調波に対する共振器をさらに設けると、第２
高調波に対する電界強度も強まる。そして、この共に増
加した基本波と第２高調波の２つの光から効率良く和周
波としての第３高調波を発生させることができる。
により共鳴させると、共振器内での基本波の電界強度が
強まり、第２高調波への波長変換効率が増加する。一
方、第２高調波に対する共振器をさらに設けると、第２
高調波に対する電界強度も強まる。そして、この共に増
加した基本波と第２高調波の２つの光から効率良く和周
波としての第３高調波を発生させることができる。
【００５６】次に、上記図７に示す実施例に対する第１
の使用例を図１１に示す。この使用例は、基本波ω（波
長８６０ｎｍ）の光源ＬＤ１５として、ＳＡＮＹＯ製Ｌ
Ｄを用い、コリメ−トレンズ１６により平行光束を得た
後、基本波ωの戻り光を防ぐためファラデ−アイソレ−
タ１７を使用し、焦点距離ｆ＝１００ｍｍの集光レンズ
１８で基本波ωを集光してリング二重共振器１１ａへ入
射するようにしたものである。
の使用例を図１１に示す。この使用例は、基本波ω（波
長８６０ｎｍ）の光源ＬＤ１５として、ＳＡＮＹＯ製Ｌ
Ｄを用い、コリメ−トレンズ１６により平行光束を得た
後、基本波ωの戻り光を防ぐためファラデ−アイソレ−
タ１７を使用し、焦点距離ｆ＝１００ｍｍの集光レンズ
１８で基本波ωを集光してリング二重共振器１１ａへ入
射するようにしたものである。
【００５７】ここに、リング二重共振器１１ａの反射ミ
ラー７，８，９，１０の基本波ω、第２高調波２ω（波
長４３０ｎｍ）に対する反射率および第３高調波３ω
（波長２８６ｎｍ）に対する透過率をｒ7(ω），ｒ7(２
ω），Ｔ7(３ω）、ｒ8(ω），ｒ8(２ω），Ｔ8(３
ω）、ｒ9(ω），ｒ9(２ω），Ｔ9(３ω）、ｒ
10（ω），ｒ 10 (２ω），Ｔ10 (３ω）とすると、ｒ
7(ω）＝９９．５％、ｒ7(２ω）＝９９．９％、Ｔ7(３
ω）＝８５％、ｒ8(ω）＝ｒ9(ω）＝ｒ10（ω）＝９
９．９％、ｒ8(２ω）＝９９．９％、Ｔ8(３ω）＝８５
％である。
ラー７，８，９，１０の基本波ω、第２高調波２ω（波
長４３０ｎｍ）に対する反射率および第３高調波３ω
（波長２８６ｎｍ）に対する透過率をｒ7(ω），ｒ7(２
ω），Ｔ7(３ω）、ｒ8(ω），ｒ8(２ω），Ｔ8(３
ω）、ｒ9(ω），ｒ9(２ω），Ｔ9(３ω）、ｒ
10（ω），ｒ 10 (２ω），Ｔ10 (３ω）とすると、ｒ
7(ω）＝９９．５％、ｒ7(２ω）＝９９．９％、Ｔ7(３
ω）＝８５％、ｒ8(ω）＝ｒ9(ω）＝ｒ10（ω）＝９
９．９％、ｒ8(２ω）＝９９．９％、Ｔ8(３ω）＝８５
％である。
【００５８】ここに、第２高調波発生用の非線形光学結
晶４としてＫＮｂＯ3 （ａ軸結晶、結晶長５ｍｍ）を使
用し、この両端面に無反射コート（ｒ（ω）＝０．２
％、ｒ（２ω）＝０．５％、ｒ（３ω）＝６％）を行っ
ている。和周波発生による第３高調波発生用の非線形光
学結晶５としてＬｉＢ3 Ｏ5 を使用し、この両端面に無
反射コート（Ｒ（ω）＝０．２％、Ｒ（２ω）＝０．５
％、Ｒ（３ω）＝６％）を行っている。このＬｉＢ3 Ｏ
5 結晶として、この方位が、上記タイプ１のθ＝９０
°，φ＝６１．３７°で結晶長５ｍｍのものを使用し
た。
晶４としてＫＮｂＯ3 （ａ軸結晶、結晶長５ｍｍ）を使
用し、この両端面に無反射コート（ｒ（ω）＝０．２
％、ｒ（２ω）＝０．５％、ｒ（３ω）＝６％）を行っ
ている。和周波発生による第３高調波発生用の非線形光
学結晶５としてＬｉＢ3 Ｏ5 を使用し、この両端面に無
反射コート（Ｒ（ω）＝０．２％、Ｒ（２ω）＝０．５
％、Ｒ（３ω）＝６％）を行っている。このＬｉＢ3 Ｏ
5 結晶として、この方位が、上記タイプ１のθ＝９０
°，φ＝６１．３７°で結晶長５ｍｍのものを使用し
た。
【００５９】第２高調波２ωの青色発光が最も強くなる
ようにＫＮｂＯ3 結晶４の温度を微調整し、ＬｉＢ3 Ｏ
5 結晶５の温度をペルチェ温度素子により調整し位相整
合をとると同時に２重共鳴条件を満たすよう基本波ωと
第２高調波２ωの位相調整を行ったところ、１００ｍＷ
の基本波ωの入力に対して１ｍＷの第３高調波３ωであ
る紫外光（波長２８６．７ｍｍ）が得られた。
ようにＫＮｂＯ3 結晶４の温度を微調整し、ＬｉＢ3 Ｏ
5 結晶５の温度をペルチェ温度素子により調整し位相整
合をとると同時に２重共鳴条件を満たすよう基本波ωと
第２高調波２ωの位相調整を行ったところ、１００ｍＷ
の基本波ωの入力に対して１ｍＷの第３高調波３ωであ
る紫外光（波長２８６．７ｍｍ）が得られた。
【００６０】第２の使用例を図１２に示す。この使用例
は、基本波ω（波長１０６４ｍｍ）の光源として半導体
励起ＹＡＧレーザを使用し、２台の半導体レ−ザ１９、
１９’を偏光ビ−ムスプリッタ２０でクロスポンプして
ＹＡＧ結晶２１を励起する。そして、単一周波数とする
ために１／４λ板２２を使用し、出力ミラ−２３より出
射された基本波を焦点距離ｆ＝１００ｍｍの集光レンズ
２４で集光しリング二重共振器１１ａへ入射するように
したものである。
は、基本波ω（波長１０６４ｍｍ）の光源として半導体
励起ＹＡＧレーザを使用し、２台の半導体レ−ザ１９、
１９’を偏光ビ−ムスプリッタ２０でクロスポンプして
ＹＡＧ結晶２１を励起する。そして、単一周波数とする
ために１／４λ板２２を使用し、出力ミラ−２３より出
射された基本波を焦点距離ｆ＝１００ｍｍの集光レンズ
２４で集光しリング二重共振器１１ａへ入射するように
したものである。
【００６１】ここに、リング二重共振器１１ａの反射ミ
ラ−７，８、９、１０の基本波（波長１０６４ｎｍ）と
第２高調波２ω（波長５３２ｎｍ）に対する反射率、及
び第３高調波３ω（波長３５５ｎｍ）に対する透過率を
ｒ7(ω），ｒ7(２ω），Ｔ7(３ω）、ｒ8(ω），ｒ8(２
ω），Ｔ8(３ω）、ｒ9(ω），ｒ9(２ω），Ｔ9(３
ω）、ｒ10（ω），ｒ10 (２ω），Ｔ10 (３ω）とする
と、ｒ7(ω）＝９９．５％、ｒ7(２ω）＝９９．９％、
Ｔ7(３ω）＝８５％、ｒ8(ω）＝ｒ9(ω）＝ｒ10（ω）
＝９９．９％、ｒ8(２ω）＝９９．９％、Ｔ8(３ω）＝
８５％である。
ラ−７，８、９、１０の基本波（波長１０６４ｎｍ）と
第２高調波２ω（波長５３２ｎｍ）に対する反射率、及
び第３高調波３ω（波長３５５ｎｍ）に対する透過率を
ｒ7(ω），ｒ7(２ω），Ｔ7(３ω）、ｒ8(ω），ｒ8(２
ω），Ｔ8(３ω）、ｒ9(ω），ｒ9(２ω），Ｔ9(３
ω）、ｒ10（ω），ｒ10 (２ω），Ｔ10 (３ω）とする
と、ｒ7(ω）＝９９．５％、ｒ7(２ω）＝９９．９％、
Ｔ7(３ω）＝８５％、ｒ8(ω）＝ｒ9(ω）＝ｒ10（ω）
＝９９．９％、ｒ8(２ω）＝９９．９％、Ｔ8(３ω）＝
８５％である。
【００６２】そして、第２高調波発生用の第１の非線形
光学結晶４としてＫＴＰ（結晶長５mm）を使用し、この
両端面に無反射コート（ｒ（ω）＝０．２％、ｒ（２
ω）＝０．５％、ｒ（３ω）＝６％）を行っている。ま
た、和周波発生による第３高調波発生用の第２の非線形
光学結晶５としてＬｉＢ3 Ｏ5 を使用し、この両端面に
無反射コート（Ｒ（ω）＝０．２％、Ｒ（２ω）＝０．
５％、Ｒ（３ω）＝６％）を行っている。ＬｉＢ3 Ｏ5
結晶として、その方位が上記タイプ１のθ＝９０°、φ
＝３９°で結晶長５ｍｍのものを使用した。
光学結晶４としてＫＴＰ（結晶長５mm）を使用し、この
両端面に無反射コート（ｒ（ω）＝０．２％、ｒ（２
ω）＝０．５％、ｒ（３ω）＝６％）を行っている。ま
た、和周波発生による第３高調波発生用の第２の非線形
光学結晶５としてＬｉＢ3 Ｏ5 を使用し、この両端面に
無反射コート（Ｒ（ω）＝０．２％、Ｒ（２ω）＝０．
５％、Ｒ（３ω）＝６％）を行っている。ＬｉＢ3 Ｏ5
結晶として、その方位が上記タイプ１のθ＝９０°、φ
＝３９°で結晶長５ｍｍのものを使用した。
【００６３】第２高調波２ωの青色発光が最も強くなる
ようにＫＴＰ結晶４の温度を微調整し、ＬｉＢ3 Ｏ5 結
晶５の温度をペルチェ温度素子により調整し位相整合を
とると同時に二重共鳴条件を満たすよう基本波ωと第２
高調波２ωの位相調整を同時に行ったところ、３００ｍ
Ｗの基本波ωの入力に対して、１ｍＷの第３高調波３ω
である紫外光（波長２８６．７ｎｍ）が得られた。
ようにＫＴＰ結晶４の温度を微調整し、ＬｉＢ3 Ｏ5 結
晶５の温度をペルチェ温度素子により調整し位相整合を
とると同時に二重共鳴条件を満たすよう基本波ωと第２
高調波２ωの位相調整を同時に行ったところ、３００ｍ
Ｗの基本波ωの入力に対して、１ｍＷの第３高調波３ω
である紫外光（波長２８６．７ｎｍ）が得られた。
【００６４】
【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
共振器中に第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶と
第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶を配置し、光
源からの基本波を二重共振器により共振させ、同時に第
１の非線形光学結晶で発生した第２高調波を更に二重共
振器で共振させることにより、高い内部電界強度の基本
波と第２高調波から効率よく第３高調波を得ることがで
きる。
共振器中に第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶と
第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶を配置し、光
源からの基本波を二重共振器により共振させ、同時に第
１の非線形光学結晶で発生した第２高調波を更に二重共
振器で共振させることにより、高い内部電界強度の基本
波と第２高調波から効率よく第３高調波を得ることがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す概要図である。
【図２】第２の実施例を示す概要図である。
【図３】第３の実施例を示す概要図である。
【図４】第４の実施例を示す概要図である。
【図５】第５の実施例を示す概要図である。
【図６】第６の実施例を示す概要図である。
【図７】第７の実施例を示す概要図である。
【図８】第８の実施例を示す概要図である。
【図９】直線偏光の基本波とそれに直交した偏光の第２
高調波からこのどちらかと同じ方向に偏光した第３高調
波を得る場合の説明に付する斜視図である。
高調波からこのどちらかと同じ方向に偏光した第３高調
波を得る場合の説明に付する斜視図である。
【図１０】偏光方向の等しい基本波と第２高調波からこ
れらと直交した偏光の第３高調波を得る場合の説明に付
する斜視図である。
れらと直交した偏光の第３高調波を得る場合の説明に付
する斜視図である。
【図１１】図８に示す実施例の第１の使用例を示す概要
図である。
図である。
【図１２】図８に示す実施例の第２の使用例を示す概要
図である。
図である。
１，１’ 基本波反射ミラー ２，２’ 第２高調波反射ミラー ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ 直線二重共鳴器 ４ 第１の非線形光学結晶 ５ 第２の非線形光学結晶 ６，６’，７，８，９，１０，１２ 反射ミラー １１ａ，１１ｂ リング二重共振器
Claims (5)
- 【請求項１】基本波と第２高調波を共に閉込める二重共
振器の内部の光軸上に、光源から入射される基本波を第
２高調波に変換する第２高調波発生用の第１の非線形光
学結晶と、基本波と第２高調波より第３高調波を発生さ
せる第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶とを配置
したことを特徴とする波長変換素子。 - 【請求項２】基本波を多重反射させる一対の基本波反射
ミラーと第２高調波を多重反射させる一対の第２高調波
反射ミラーとを直線状に配置した直線二重共振器の内部
の光軸上に、光源から入射される基本波を第２高調波に
変換する第２高調波発生用の第１の非線形光学結晶と、
基本波と第２高調波より第３高調波を発生させる第３高
調波発生用の第２の非線形光学結晶とを配置したことを
特徴とする波長変換素子。 - 【請求項３】基本波と第２高調波の双方を多重反射させ
る少なくとも３枚の反射ミラーを閉鎖リング状に配置し
たリング二重共振器の内部の光軸上に、光源から入射さ
れる基本波を第２高調波に変換する第２高調波発生用の
第１の非線形光学結晶と、基本波と第２高調波より第３
高調波を発生させる第３高調波発生用の第２の非線形光
学結晶とを配置したことを特徴とする波長変換素子。 - 【請求項４】前記直線二重共振器を前記基本波反射ミラ
ーと前記第２高調波反射ミラーの双方をそれぞれ備えた
一対の反射ミラーで構成したことを特徴とする請求項２
記載の波長変換素子。 - 【請求項５】前記第２高調波発生用の第１の非線形光学
結晶と前記第３高調波発生用の第２の非線形光学結晶と
を互いに対向して配置するとともに、前記第１の非線形
光学結晶及び第２の非線形光学結晶の互いに対向する端
面と反対側の端面に前記基本波反射ミラーと第２高調波
反射ミラーとを一体に形成したことを特徴とする請求項
２記載の波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5054138A JPH06265954A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5054138A JPH06265954A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265954A true JPH06265954A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12962217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5054138A Pending JPH06265954A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265954A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08171107A (ja) * | 1994-12-15 | 1996-07-02 | Nec Corp | 光波長変換装置 |
| JP2006310743A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-11-09 | Topcon Corp | レーザ発振装置 |
| JP2011257559A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換素子 |
| CN102629065A (zh) * | 2011-02-01 | 2012-08-08 | 爱科来株式会社 | 光学晶体和太赫兹波生成装置及方法 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5054138A patent/JPH06265954A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08171107A (ja) * | 1994-12-15 | 1996-07-02 | Nec Corp | 光波長変換装置 |
| JP2006310743A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-11-09 | Topcon Corp | レーザ発振装置 |
| JP2011257559A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換素子 |
| CN102629065A (zh) * | 2011-02-01 | 2012-08-08 | 爱科来株式会社 | 光学晶体和太赫兹波生成装置及方法 |
| EP2482127A3 (en) * | 2011-02-01 | 2012-11-07 | Arkray, Inc. | Optical crystal and terahertz wave generation device and method |
| US8445875B2 (en) | 2011-02-01 | 2013-05-21 | Arkray, Inc. | Optical crystal and terahertz wave generation device and method |
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