JPH06291402A - Harmonic generator - Google Patents
Harmonic generatorInfo
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- JPH06291402A JPH06291402A JP10048593A JP10048593A JPH06291402A JP H06291402 A JPH06291402 A JP H06291402A JP 10048593 A JP10048593 A JP 10048593A JP 10048593 A JP10048593 A JP 10048593A JP H06291402 A JPH06291402 A JP H06291402A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】LDへの光帰還によるロックの際、戻り光量、
光位相を最適化し高安定な第2高調波出力が得られるよ
うにする。
【構成】モノリシック型共振器15からの出力光のうち
基本波のみがダイクロイックミラー16で反射される。
基本波はレンズ17、NDフィルタ18を経て最適な光
量に調整され、折り返しミラー20で位相調整されLD
12の出射対向面に入射される。
(57) [Summary] [Purpose] When the light is returned to the LD to lock it,
The optical phase is optimized so that a highly stable second harmonic output can be obtained. [Structure] Of the output light from a monolithic resonator 15, only a fundamental wave is reflected by a dichroic mirror 16.
The fundamental wave is adjusted to an optimum light quantity through the lens 17 and the ND filter 18, and the phase is adjusted by the folding mirror 20 to form an LD.
The light is incident on the emission facing surface 12 of the light source.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ等の光源
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 light source such as a semiconductor laser 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KNbO3 結晶等の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 to obtain a wavelength-converted second harmonic or third harmonic by passing a fundamental wave emitted from a semiconductor laser or the like through a non-linear optical material such as KNbO 3 crystal. There is. 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、装置の小型化および
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 a resonator, a reflecting film is provided on the end face of a non-linear optical material, and a monolithic resonator for resonating inside the reflecting film 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. In recent years, 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2には、従来の高調波発生装置の一例と
して、モノリシック型共振器を用いた第2高調波発生装
置が示されている。FIG. 2 shows, as an example of a conventional harmonic generator, a second harmonic generator using a monolithic resonator.
【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および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。The 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. The two surfaces on the left and right in the figure of the nonlinear optical material 5 are polished into spherical shapes.
【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および第2高調波7のいず
れも全反射する平面ミラー10を成している。Of these, the surface on the left side of the drawing is the incident surface of the fundamental wave 6, and a spherical mirror 8 is formed on this surface, which partially transmits the fundamental wave 6 and reflects the second harmonic wave 7. 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. Further, the lower surface of the non-linear optical material 5 in the figure forms a plane mirror 10 that totally 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。In the above structure, the fundamental wave 6 having a wavelength of 860 nm emitted from the LD 2 is collimated by the collimator lens 3, passes through the mode matching lens 4, and passes 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 material 5.
【0008】この基本波6は、2つの球面ミラー8、9
と、平面ミラー(全反射ミラー)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430n
mの第2高調波7に変換され、球面ミラー9のB点から
出射される。なお、位相整合条件に適合させて高調波へ
の変換効率を安定させるため、非線形光学材料5は、ペ
ルチェ素子等による温度制御が行われる。このような高
調波発生装置を用いれば、基本波を効率よく高調波に変
換することができる。This fundamental wave 6 is generated by two spherical mirrors 8 and 9.
, And a plane mirror (total reflection mirror) 10 are reflected by a ring type at points A, B, and C in the ring resonator 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 has a wavelength of 430n.
It is converted into the second harmonic wave 7 of m and emitted from the point B of the spherical mirror 9. 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 the harmonic. 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】上記従来の第2高調波
発生装置では、共振器内で発生する微量な逆回りの基本
波光をLDに戻すことにより、共振器周波数にLD発振
周波数をロックさせ出力の安定化を図る光帰還制御と呼
ばれる方法が用いられている。この場合、戻り光が非常
に弱く、かつその光量を調整することができないため、
十分な安定性が得られ難い点が問題であった。In the above-mentioned conventional second harmonic generator, the LD oscillation frequency is locked to the resonator frequency by returning a slight amount of the counter-rotating fundamental wave light generated in the resonator to the LD. A method called optical feedback control for stabilizing the output is used. In this case, the return light is very weak and the amount of light cannot be adjusted,
The problem is that it is difficult to obtain sufficient stability.
【0010】したがって、本発明の目的は共振器からの
LDへの戻り光として、出力光に含まれる共振器モード
の基本波光を用いて、最適な光量に設定し且つ位相を圧
電素子等により調整してLD出射対向面に直接入射する
ことにより、出力の安定化および出力調整を可能にした
高調波発生装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to use the fundamental wave light of the resonator mode included in the output light as the return light from the resonator to the LD to set the optimum light quantity and adjust the phase with a piezoelectric element or the like. Then, it is to provide a harmonic wave generating device capable of stabilizing the output and adjusting the output by directly entering the LD emission facing surface.
【0011】[0011]
【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、基本波発生用の半導体
レーザと、基本波を高調波へ変換する非線形光学結晶を
含む共振器を備えてなる高調波発生装置において、前記
共振器からの出射光に含まれる基本波光のみを半導体レ
ーザ出射対向面に入射させることによって、高安定な高
調波出力を得ることを特徴とする。In order to achieve the above object, a harmonic generator of the present invention includes a semiconductor laser for generating a fundamental wave and a resonator including a nonlinear optical crystal for converting the fundamental wave into a harmonic. The harmonic generator provided is characterized in that only the fundamental wave light contained in the light emitted from the resonator is incident on the semiconductor laser emission facing surface to obtain a highly stable harmonic output.
【0012】また本発明において、共振器からの基本波
を半導体レーザの出射対向面に入射させる際、光路内に
NDフィルタを挿入し、これを調整することにより基本
波の光量を最適化し、安定な出力を得るものである。Further, in the present invention, when the fundamental wave from the resonator is incident on the emission facing surface of the semiconductor laser, an ND filter is inserted in the optical path, and by adjusting this, the light quantity of the fundamental wave is optimized and stabilized. This is what you get.
【0013】さらに、共振器からの基本波を半導体レー
ザの出射対向面に入射させる際、光路内に圧電素子を接
着したミラーを挿入し、これを調整することにより基本
波光の位相を可変となし、出力調整を行うものである。Further, when the fundamental wave from the resonator is made incident on the emission facing surface of the semiconductor laser, a mirror to which a piezoelectric element is bonded is inserted in the optical path, and by adjusting this, the phase of the fundamental wave light is made variable. , To adjust the output.
【0014】[0014]
【作用】本発明の高調波発生装置は共振器からの出力光
のうち基本波のみをミラー、レンズ、またNDフィルタ
や圧電素子を用いて、LD出射対向面に入射するような
配置を採る。The harmonic generating device of the present invention is arranged so that only the fundamental wave of the output light from the resonator is incident on the LD emission facing surface by using the mirror, the lens, the ND filter and the piezoelectric element.
【0015】ここで、共振器からの出力光に含まれる基
本波光をLDに直接入射しない場合、共振器内で発生す
る弱い戻り光のみが、LDから光学系を経るのと逆の経
路でLDに戻ることになる。この共振器からの戻り光は
非常に微弱で、かつ結晶および加工品質に依存してお
り、調整ができない物理量である。そのため、共振器周
波数にLD周波数をロックさせるうえで、共振器毎のバ
ラツキが大きく、かつロックのされ方が弱いため出力安
定性が確保し難い。Here, when the fundamental wave light included in the output light from the resonator is not directly incident on the LD, only the weak return light generated in the resonator is LD on the route opposite to the path from the LD to the optical system. Will return to. The returned light from this resonator is very weak and depends on the crystal and processing quality, and is a physical quantity that cannot be adjusted. Therefore, when the LD frequency is locked to the resonator frequency, it is difficult to secure the output stability because there is a large variation between the resonators and the locking is weak.
【0016】これに対して、出力光に含まれる基本波を
レンズで集光しミラーで折り返してLD出射対向面に直
接入射することにより、第2高調波出力光の安定化が可
能になる。またこの際、レンズとミラーの間にNDフィ
ルタを挿入することにより入射光量の最適化が図れ高安
定化が実現できる。さらに、折り返しミラーを圧電素子
等で位相調整することにより安定化に加え、出力調整も
可能になる。On the other hand, the second harmonic output light can be stabilized by condensing the fundamental wave contained in the output light with the lens, turning it back with the mirror, and directly entering the LD emission facing surface. Further, in this case, by inserting an ND filter between the lens and the mirror, the amount of incident light can be optimized and high stability can be realized. Further, by adjusting the phase of the folding mirror with a piezoelectric element or the like, in addition to stabilization, output adjustment is possible.
【0017】[0017]
【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 not limited to the second harmonic generation device and can be applied to the third harmonic generation device.
【0018】この第2高調波発生装置11は、レーザ光
源としてのLD12、コリメートレンズ13、モードマ
ッチングレンズ14、モノリシック型共振器15が順次
配列されて構成されている。また、モノリシック型共振
器15からの出力光はダイクロイックミラー16により
第2高調波のみを透過し、基本波を反射する。この基本
波はレンズ17により集光され、NDフィルタ18にて
最適な戻り光量に調整された後、圧電素子19を接着し
た折り返しミラー20によって位相調整を行ってLD1
2の出射対向面に入射される。The second harmonic generator 11 comprises an LD 12 as a laser light source, a collimator lens 13, a mode matching lens 14, and a monolithic resonator 15 which are sequentially arranged. Further, the output light from the monolithic resonator 15 transmits only the second harmonic by the dichroic mirror 16 and reflects the fundamental wave. This fundamental wave is condensed by the lens 17, adjusted to an optimum amount of return light by the ND filter 18, and then phase-adjusted by the folding mirror 20 to which the piezoelectric element 19 is adhered to perform the LD1.
The light is incident on the emission-opposing surface of No. 2.
【0019】LD12はこの実施例では、波長860n
m、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。また、出射端面およ
び出射対向面はそれぞれ5%、90%の反射防止膜が真
空蒸着法により施されている。コリメートレンズ13は
LD12から出射される基本波21を平行なビームに
し、モードマッチングレンズ14はこのビームを絞って
モノリシック型共振器15内の共振モードと入射ビーム
とを整合させる役割をなす。モノリシック型共振器15
は、本実施例では非線形光学結晶としてKNbO3 が用
いられている。The LD 12 has a wavelength of 860n in this embodiment.
m, single longitudinal, single transverse mode, which emits a fundamental wave with little astigmatism is used. Further, 5% and 90% of antireflection films are applied to the emission end face and the emission opposite face by a vacuum deposition method, respectively. The collimator lens 13 collimates the fundamental wave 21 emitted from the LD 12 into a parallel beam, and the mode matching lens 14 narrows the beam to match the resonance mode in the monolithic resonator 15 with the incident beam. Monolithic resonator 15
In this embodiment, KNbO 3 is used as the nonlinear optical crystal.
【0020】基本波21の入射側に位置するモノリシッ
ク型共振器15の一方の端面は球面状に形成されてお
り、この面の点A付近には基本波を92%反射する反射
膜が蒸着されて球面ミラーとされている。一方、第2高
調波の出射側に位置する共振器15の端面は同じく球面
状に形成されており、この面の点B付近には基本波を9
9%以上反射し、第2高調波を90%以上透過する反射
膜が蒸着されて球面ミラーとされている。また、共振器
15のC点を含む平面は全反射条件を満たすように形成
されている。One end face of the monolithic resonator 15 located on the incident side of the fundamental wave 21 is formed in a spherical shape, and a reflection film for reflecting the fundamental wave by 92% is vapor-deposited near the point A on this face. It is regarded as a spherical mirror. On the other hand, the end face of the resonator 15 located on the emission side of the second harmonic is also formed into a spherical shape, and the fundamental wave is near the point B on this face.
A reflective film that reflects 9% or more and transmits 90% or more of the second harmonic is vapor-deposited to form a spherical mirror. The plane including the point C of the resonator 15 is formed so as to satisfy the condition of total reflection.
【0021】この第2高調波発生装置を用い、99%以
上第2高調波を透過するミラー16から10mW以上の
青色出力光が得られた。一方、ミラー16で反射された
基本波光は1〜2mWで、この出力光をレンズ17で集
光した後、50%透過のフィルタ18を用いて0.5〜
1mW程度に調整し、圧電素子19を接着したミラー2
0によりLD12の出射対向面に入射した。この結果、
10時間以上に渡り10mWを超える安定な青色出力が
得られた。また、圧電素子19を制御することにより第
2高調波出力を調整できるとともに、出力のON−OF
F制御も可能であった。Using this second harmonic generation device, blue output light of 10 mW or more was obtained from the mirror 16 which transmits 99% or more of the second harmonic. On the other hand, the fundamental wave light reflected by the mirror 16 is 1 to 2 mW, and after the output light is condensed by the lens 17, it is 0.5 to 0.5% by using the filter 18 which transmits 50%.
The mirror 2 adjusted to about 1 mW and bonded with the piezoelectric element 19
The light was incident on the emission facing surface of the LD 12 by 0. As a result,
A stable blue output exceeding 10 mW was obtained for 10 hours or more. Further, the second harmonic output can be adjusted by controlling the piezoelectric element 19, and the output ON-OF can be adjusted.
F control was also possible.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共振器からの出力に含まれる基本波をミラー、レンズを
用いてLD出射対向面に入射することにより安定な第2
高調波出力が得られる。また、NDフィルタや圧電素子
を併用することにより、戻り光量、光位相を最適化で
き、より出力の高安定化が実現するとともに、出力調整
も可能な第2高調波発生装置を構成できる。この第2高
調波発生装置を情報検出用光源として、実用的な光記録
媒体の情報読み取り装置も実現可能である。As described above, according to the present invention,
The fundamental wave included in the output from the resonator is input to the LD emission facing surface by using a mirror and a lens, so that a stable second
Harmonic output is obtained. Further, by using the ND filter and the piezoelectric element together, it is possible to optimize the return light amount and the optical phase, realize higher stabilization of the output, and configure the second harmonic generation device capable of adjusting the output. A practical information reading device for an optical recording medium can also be realized by using the second harmonic generation device as a light source for information detection.
【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】従来の第2高調波発生装置の一例を示す側面図
である。FIG. 2 is a side view showing an example of a conventional second harmonic generation device.
11:第2高調波発生装置 12:半導体レーザ(LD) 13:コリメートレンズ 14:モードマッチングレンズ 15:モノリシック共振器 16:ダイクロイックミラー 17:集光レンズ 18:NDフィルタ 19:圧電素子 20:折り返しミラー 21:基本波 11: Second harmonic generation device 12: Semiconductor laser (LD) 13: Collimating lens 14: Mode matching lens 15: Monolithic resonator 16: Dichroic mirror 17: Condensing lens 18: ND filter 19: Piezoelectric element 20: Folding mirror 21: Basic wave
Claims (3)
高調波へ変換する非線形光学結晶を含む共振器を備えて
なる高調波発生装置において、前記共振器からの出射光
に含まれる基本波のみを半導体レーザ出射対向面に入射
させることによって、高安定な高調波出力を得ることを
特徴とする高調波発生装置。1. A harmonic generator comprising a semiconductor laser for generating a fundamental wave and a resonator including a non-linear optical crystal for converting the fundamental wave into a harmonic, and a fundamental contained in light emitted from the resonator. A harmonic generation device characterized in that a high-stable harmonic output is obtained by causing only waves to enter the semiconductor laser emission facing surface.
対向面に入射させる際、光路内にNDフィルタを挿入
し、これを調整することにより基本波の光量を最適化
し、安定な出力を得る請求項1記載の高調波発生装置。2. When a fundamental wave from a resonator is made incident on the emission facing surface of a semiconductor laser, an ND filter is inserted in the optical path and adjusted to optimize the light quantity of the fundamental wave and to provide stable output. The harmonic generator according to claim 1, which is obtained.
対向面に入射させる際、光路内に圧電素子を接着したミ
ラーを挿入し、これを調整することにより基本波の位相
を可変となし、出力調整を行う請求項1または2記載の
高調波発生装置。3. When the fundamental wave from the resonator is incident on the emission facing surface of the semiconductor laser, a mirror to which a piezoelectric element is bonded is inserted in the optical path, and the phase of the fundamental wave is made variable by adjusting the mirror. The harmonic generator according to claim 1, wherein the output is adjusted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10048593A JPH06291402A (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Harmonic generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10048593A JPH06291402A (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Harmonic generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06291402A true JPH06291402A (en) | 1994-10-18 |
Family
ID=14275238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10048593A Pending JPH06291402A (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Harmonic generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06291402A (en) |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP10048593A patent/JPH06291402A/en active Pending
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