JPH0715061A - Wavelength converter for laser - Google Patents
Wavelength converter for laserInfo
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- JPH0715061A JPH0715061A JP5156742A JP15674293A JPH0715061A JP H0715061 A JPH0715061 A JP H0715061A JP 5156742 A JP5156742 A JP 5156742A JP 15674293 A JP15674293 A JP 15674293A JP H0715061 A JPH0715061 A JP H0715061A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学材料の性質
を利用して、光源から出力したレーザ光（基本波）をよ
り短い波長に変換するレーザ光波長変換装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light wavelength converter for converting a laser light (fundamental wave) output from a light source into a shorter wavelength by utilizing the property of a nonlinear optical material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、レーザ光を出射する光源は、光デ
ィスク装置等による情報記録関連分野や、干渉測長器等
による光計測分野へ広く用いられている。現在、レーザ
光の波長は８３０ｎｍが主流である。しかし、レーザ光
の波長が短くなれば、レーザ光を集光して得られるスポ
ットの直径は小さくなる。スポットの直径が小さくなる
と、光ディスク装置では記録密度が向上し、干渉測長器
等による光計測では計測精度が向上する。従って、記録
密度や計測精度を向上させるためには、それに用いられ
る光の波長を短くすることが必要になる。2. Description of the Related Art In recent years, a light source for emitting a laser beam has been widely used in a field related to information recording such as an optical disk device and an optical measurement field such as an interferometer. Currently, the mainstream wavelength of laser light is 830 nm. However, as the wavelength of the laser light becomes shorter, the diameter of the spot obtained by focusing the laser light becomes smaller. When the diameter of the spot becomes smaller, the recording density is improved in the optical disk device, and the measurement accuracy is improved in the optical measurement by the interferometer. Therefore, in order to improve recording density and measurement accuracy, it is necessary to shorten the wavelength of light used for it.
【０００３】その短い波長（短波長）の光源として、例
えば、半導体レーザがあり、新しい半導体材料を使った
短波長レーザの開発が進んでいる。現在、波長４４０ｎ
ｍの青色光を出す半導体レーザが得られているが、まだ
室温での連続発振には至っていない。また、短波長の光
源としてレーザ光波長変換装置がある。これは、レーザ
光と非線形光学材料との相互作用によりレーザ光をより
短い波長の光波〔例えば、最初のレーザ光（基本波）の
波長の半分の波長を有する第２高調波〕に変換するもの
である。As a light source of the short wavelength (short wavelength), there is, for example, a semiconductor laser, and a short wavelength laser using a new semiconductor material is under development. Currently, wavelength is 440n
Although a semiconductor laser emitting m blue light has been obtained, it has not yet reached continuous oscillation at room temperature. Further, there is a laser light wavelength conversion device as a short wavelength light source. This is to convert the laser light into a light wave of a shorter wavelength [eg, a second harmonic having a wavelength half the wavelength of the first laser light (fundamental wave)] by the interaction between the laser light and the nonlinear optical material. Is.
【０００４】従来のレーザ光波長変換装置では、光共振
器が用いられている。光共振器は、光源からのレーザ光
（基本波）を光共振器内に閉じこめる。そのため、レー
ザ光（基本波）のエネルギー密度が高まる。このレーザ
光（基本波）のエネルギー密度によって、第２高調波の
エネルギー密度は決まる。そのため、レーザ光（基本
波）から第２高調波への変換効率が向上して高出力の第
２高調波を得ることが可能になる。An optical resonator is used in the conventional laser light wavelength conversion device. The optical resonator confines the laser light (fundamental wave) from the light source in the optical resonator. Therefore, the energy density of the laser light (fundamental wave) is increased. The energy density of the second harmonic wave is determined by the energy density of the laser light (fundamental wave). Therefore, the conversion efficiency from the laser light (fundamental wave) to the second harmonic is improved, and the high-output second harmonic can be obtained.
【０００５】図２は、従来の光共振器を用いたレーザ光
波長変換装置である。半導体レーザ１から発生したレー
ザ光（基本波）は、レンズ系２ａを通り共振ミラー４
ａ、４ｂ、４ｃで構成された光共振器に入射して非線形
光学材料３中に集光される。光共振器を構成する共振ミ
ラー４ａ、４ｂ、４ｃは基本波に対する反射率が１００
％に近いため、基本波は光共振器内部に閉じこめられ
る。閉じこめられた基本波と非線形光学材料３との相互
作用によって、非線形光学材料３から第２高調波が発生
する。非線形光学材料３は温度に変化があると、安定し
た第２高調波を発生することが出来ないので、非線形光
学材料３の温度を一定に保つため恒温槽８を用いる。FIG. 2 shows a laser light wavelength conversion device using a conventional optical resonator. Laser light (fundamental wave) generated from the semiconductor laser 1 passes through the lens system 2a and the resonance mirror 4
The light enters the optical resonator composed of a, 4b, and 4c and is condensed in the nonlinear optical material 3. The resonant mirrors 4a, 4b, and 4c forming the optical resonator have a reflectance of 100 with respect to the fundamental wave.
%, The fundamental wave is confined inside the optical resonator. The second harmonic is generated from the nonlinear optical material 3 by the interaction between the confined fundamental wave and the nonlinear optical material 3. Since the nonlinear optical material 3 cannot generate a stable second harmonic when the temperature changes, a constant temperature bath 8 is used to keep the temperature of the nonlinear optical material 3 constant.
【０００６】発生した第２高調波と光共振器の共振周波
数を持つ基本波が、共振ミラー４ｂから出射し、レンズ
系２ｂにより平行光にされる。平行光にされた基本波と
第２高調波は、基本波を反射し第２高調波を透過するダ
イクロイックミラー５に入射する。反射された基本波
は、共振ミラー４ｂを通って再び光共振器に入射し、半
導体レーザ１から光共振器に入射したレーザ光とは逆向
きの伝播方向で光共振器内に閉じこめられる。この閉じ
こめられた基本波（反射された基本波）は光共振器の共
振周波数の光波となって共振ミラー４ａから出射され
る。出射された基本波（反射された基本波）はレンズ系
２ａを通って半導体レーザ１に戻る。この光帰還により
半導体レーザのレーザ周波数は、光共振器の共振周波数
に引き込まれレーザ光の周波数揺らぎを抑圧することが
可能となる。そのため、光共振器の共振周波数に一致し
たレーザ光を用いて波長変換を行うことができる。A fundamental wave having the generated second harmonic and the resonance frequency of the optical resonator is emitted from the resonance mirror 4b and collimated by the lens system 2b. The collimated fundamental wave and the second harmonic wave enter the dichroic mirror 5 that reflects the fundamental wave and transmits the second harmonic wave. The reflected fundamental wave passes through the resonance mirror 4b and enters the optical resonator again, and is confined in the optical resonator in a propagation direction opposite to that of the laser light that has entered the optical resonator from the semiconductor laser 1. The confined fundamental wave (reflected fundamental wave) becomes a light wave having the resonance frequency of the optical resonator and is emitted from the resonance mirror 4a. The emitted fundamental wave (reflected fundamental wave) returns to the semiconductor laser 1 through the lens system 2a. Due to this optical feedback, the laser frequency of the semiconductor laser is pulled into the resonance frequency of the optical resonator, and it becomes possible to suppress the frequency fluctuation of the laser light. Therefore, wavelength conversion can be performed using laser light that matches the resonance frequency of the optical resonator.
【０００７】このように、半導体レーザの周波数揺らぎ
を抑圧することにより、安定な２次高調波を出射するこ
とが可能になる。As described above, by suppressing the frequency fluctuation of the semiconductor laser, it becomes possible to emit a stable second harmonic.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】このようなレーザ光波
長変換装置では、安定な第２高調波を発生することがで
きないという問題点があった。本発明は、上記問題点を
鑑みてなされたものであり、安定した第２高調波を発生
するレーザ光波長変換装置を提供することを目的とす
る。However, such a laser light wavelength conversion device has a problem that a stable second harmonic wave cannot be generated. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser light wavelength conversion device that generates a stable second harmonic.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】発明者は、鋭意研究の結
果、光共振器内の大気の揺らぎが不安定な第２高調波を
発生することに気が付いた。さらに、この大気の揺らぎ
によって、光共振器内に閉じこめられたレーザ光（基本
波）の周波数が不安定になったり、光共振器内の空気中
を循環する第２高調波と非線形光学材料中に発生した第
２高調波との位相がずれることによって、第２高調波が
不安定になることに気が付いた。As a result of earnest research, the inventor has found that the fluctuation of the atmosphere in the optical resonator generates a second harmonic wave in which the fluctuation is unstable. Furthermore, due to the fluctuation of the atmosphere, the frequency of the laser light (fundamental wave) trapped in the optical resonator becomes unstable, and the second harmonic wave circulating in the air inside the optical resonator and the nonlinear optical material It has been noticed that the second harmonic becomes unstable due to the phase shift from the second harmonic generated at.
【００１０】そこで、発明者は研究の結果、大気の揺ら
ぎを無くすためには、装置内を真空にすればよいことに
気がついた。そこで、本発明は、「レーザ光を供給する
光源と、前記光源から発生したレーザ光を共振させる光
共振器と、前記光共振器内に配置されレーザ光の波長を
該波長より短い波長の光波に変換する非線形光学材料
と、前記光共振器から出射した前記レーザ光を再び前記
光共振器に通して前記光源に戻す光学系とを備えたレー
ザ光波長変換装置において、前記光源と、前記光共振器
と、前記非線形光学材料と、前記光学系の内、少なくと
も１つを真空槽内に配置したことを特徴とするレーザ光
波長変換装置。」を提供する。Then, as a result of the research, the inventor has found that in order to eliminate the fluctuation of the atmosphere, the inside of the apparatus should be evacuated. Therefore, the present invention provides a "light source for supplying a laser beam, an optical resonator for resonating the laser beam generated from the light source, and an optical wave having a wavelength of the laser beam arranged in the optical resonator and having a wavelength shorter than the wavelength. In the laser light wavelength conversion device comprising a non-linear optical material for converting to, and an optical system for returning the laser light emitted from the optical resonator to the light source through the optical resonator again, the light source and the light At least one of a resonator, the non-linear optical material, and the optical system is arranged in a vacuum chamber.
【００１１】[0011]
【作用】本発明のレーザ光波長変換装置では、高調波の
発生に必要な光共振器等が真空槽内に配置されるため、
大気の揺らぎ等の影響が発生しない。そのため、安定し
た第２高調波を発生することができる。以下、実施例に
より本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに
限るものではない。In the laser light wavelength conversion device of the present invention, since the optical resonator and the like required for generating harmonics are arranged in the vacuum chamber,
The influence of atmospheric fluctuations does not occur. Therefore, the stable second harmonic can be generated. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
【００１２】[0012]
【実施例】図１は、本発明の実施例によるレーザ光波長
変換装置である。この装置は、光源である半導体レーザ
１、半導体レーザ１から発生したレーザ光（基本波）を
集光するためのレンズ系２ａ、光共振器を構成する共振
ミラー４ａ、４ｂ、４ｃ、光共振器内部に設置され基本
波を第２高調波に変換する作用を持つＫＮｂＯ3 （ニオ
ブ酸カリウム）結晶６、光共振器から出力された（共振
ミラー４ｃから出射された）光波（基本波）を反射する
ミラー７、光共振器から出射された（共振ミラー４ｂか
ら出射された）光波（基本波）を平行光にするためのレ
ンズ系２ｂ、ＫＮｂＯ3 結晶６の温度を一定に保つため
の恒温槽８、及びレンズ系２ａ・２ｂ、共振ミラー４
ａ、４ｂ、４ｃ、ＫＮｂＯ3 結晶６、反射ミラー７、恒
温槽８が内部に配置された真空槽９から構成されてい
る。1 is a laser beam wavelength converter according to an embodiment of the present invention. This device includes a semiconductor laser 1 as a light source, a lens system 2a for condensing a laser beam (fundamental wave) generated from the semiconductor laser 1, resonant mirrors 4a, 4b, 4c forming an optical resonator, and an optical resonator. KNbO 3 (potassium niobate) crystal 6, which is installed inside and has the function of converting the fundamental wave to the second harmonic, reflects the optical wave (fundamental wave) output from the optical resonator (emitted from the resonant mirror 4c) Mirror 7, a lens system 2b for collimating the light wave (fundamental wave) emitted from the optical resonator (emitted from the resonance mirror 4b) into a parallel light, and a constant temperature bath for keeping the temperature of the KNbO 3 crystal 6 constant 8, lens systems 2a and 2b, and resonance mirror 4
a, 4b, 4c, a KNbO 3 crystal 6, a reflection mirror 7, and a vacuum chamber 9 in which a constant temperature chamber 8 is arranged.
【００１３】半導体レーザ１は波長８６０ｎｍ、出力１
００ｍＷのものを使用した。ＫＮｂＯ3 結晶６の両端面
には、波長８６０ｎｍの光波（基本波）に対する反射防
止膜を施してある。この反射防止膜は、基本波を効率よ
くＫＮｂＯ3 結晶６に入射するために施すが、無くても
よい。この装置では、半導体レーザ１からのレーザ光
（基本波）が、真空槽９の窓材１０ａとレンズ系２ａを
通り共振ミラー４ａ、４ｂ、４ｃから構成される光共振
器に入射してＫＮｂＯ3 結晶６中に集光される。共振ミ
ラー４ａ、４ｂ、４ｃには、基本波に対して反射率が９
８％となるような反射膜が施されていて、光共振器に入
射された基本波は光共振器内部に閉じこめられる。The semiconductor laser 1 has a wavelength of 860 nm and an output of 1
The one of 00 mW was used. Both end surfaces of the KNbO 3 crystal 6 are provided with antireflection films for a light wave (fundamental wave) having a wavelength of 860 nm. This antireflection film is provided in order to efficiently enter the fundamental wave into the KNbO 3 crystal 6, but it may be omitted. In this device, laser light (fundamental wave) from the semiconductor laser 1 passes through the window member 10a of the vacuum chamber 9 and the lens system 2a and enters the optical resonator composed of the resonant mirrors 4a, 4b, 4c, and KNbO 3 It is focused in the crystal 6. The resonance mirrors 4a, 4b, and 4c have a reflectance of 9 with respect to the fundamental wave.
A reflection film having an amount of 8% is applied, and the fundamental wave incident on the optical resonator is confined inside the optical resonator.
【００１４】共振ミラー４ａ、４ｂ、４ｃは、基本波に
対して反射率が９８％の反射膜が施されているため、光
共振器の共振周波数に一致した基本波が共振ミラー４ｃ
から出射して、光共振器外部に置かれたミラー７に入射
する。ミラー７により反射された基本波は、再び共振ミ
ラー４ｃから光共振器に入射し、半導体レーザ１から光
共振器に入射したレーザ光とは逆回りの伝播方向で光共
振器内に閉じこめられる。また、この閉じこめられた基
本波は、光共振器の共振周波数をもって共振ミラー４ａ
から出射され、半導体レーザ１に戻る。この光帰還によ
り半導体レーザ１のレーザ周波数は、光共振器の共振周
波数に引き込まれ、レーザの周波数揺らぎが抑圧され
る。このような位置にミラー７を配置したので、真空槽
９内にミラー７を配置することができる。Since the resonance mirrors 4a, 4b and 4c are provided with a reflection film having a reflectance of 98% with respect to the fundamental wave, the fundamental wave matching the resonance frequency of the optical resonator is generated by the resonance mirror 4c.
And enters the mirror 7 placed outside the optical resonator. The fundamental wave reflected by the mirror 7 enters the optical resonator from the resonance mirror 4c again, and is confined in the optical resonator in a propagation direction opposite to that of the laser light entering the optical resonator from the semiconductor laser 1. The confined fundamental wave has the resonance frequency of the optical resonator, and
And is returned to the semiconductor laser 1. By this optical feedback, the laser frequency of the semiconductor laser 1 is drawn to the resonance frequency of the optical resonator, and the frequency fluctuation of the laser is suppressed. Since the mirror 7 is arranged at such a position, the mirror 7 can be arranged in the vacuum chamber 9.
【００１５】この際、ミラー７を外した後でもＫＮｂＯ
3 結晶６の両端面に施された反射防止膜が不完全なため
に、そこからの反射光が光共振器内を逆回りし、共振ミ
ラー４ａから出射されて半導体レーザ１に戻る場合があ
る。この光帰還でもレーザ周波数の揺らぎは抑えられ
る。発生した第２高調波と光共振器の共振周波数を持つ
基本波とが共軸で共振ミラー４ｂから出射し、レンズ系
２ｂにより平行光にされ、窓材１０ｂから真空槽９の外
に出射した。出射した第２高調波は、波長が４３０ｎｍ
で出力が１００μＷであった。本実施例では、異なる波
長の２つの光波が共振ミラー４ｂから出射されるが、共
振ミラー４ｂの後に少なくとも一方の波長の光波を吸収
するフィルターなどを置くことにより単一波長の光波
（例えば、第２高調波）を取り出すことも可能である。At this time, KNbO is removed even after the mirror 7 is removed.
3 Since the antireflection films formed on both end faces of the crystal 6 are imperfect, the reflected light from there may travel back in the optical resonator, be emitted from the resonant mirror 4a, and return to the semiconductor laser 1. . Even with this optical feedback, fluctuations in the laser frequency can be suppressed. The generated second harmonic and the fundamental wave having the resonance frequency of the optical resonator are coaxially emitted from the resonance mirror 4b, collimated by the lens system 2b, and emitted from the window material 10b to the outside of the vacuum chamber 9. . The emitted second harmonic has a wavelength of 430 nm.
The output was 100 μW. In the present embodiment, two light waves of different wavelengths are emitted from the resonance mirror 4b, but a light wave of a single wavelength (for example, the first light wave is generated by placing a filter for absorbing the light wave of at least one wavelength after the resonance mirror 4b). It is also possible to extract the second harmonic.
【００１６】本実施例では、半導体レーザ１から出力さ
れたレーザ光の反射防止のためＫＮｂＯ3 結晶６の両端
面に反射防止膜を施したが、結晶の両端面をブリュース
ター角がつくように削って、レーザ光の反射を防止して
も良い。また、非線形光学材料としてＫＮｂＯ3 結晶６
を用いたが、ＬｉＮｂＯ3 結晶（ニオブ酸リチウム）な
どでも良く、必ずしもＫＮｂＯ3 結晶６に限定されるも
のではない。In this embodiment, an antireflection film is applied to both end faces of the KNbO 3 crystal 6 to prevent reflection of the laser light output from the semiconductor laser 1. However, both end faces of the crystal are made to have a Brewster angle. It may be shaved to prevent reflection of laser light. In addition, KNbO 3 crystal 6 is used as a nonlinear optical material.
However, LiNbO 3 crystal (lithium niobate) or the like may be used, and is not necessarily limited to KNbO 3 crystal 6.
【００１７】また、３枚の共振ミラー４ａ、４ｂ、４ｃ
で構成された光共振器を用いたが、４枚以上の共振ミラ
ーを用いた光共振器を用いてもよい。また、外部から入
射した基本波を結晶内部に閉じ込めるために、結晶端面
に基本波に対する反射膜を施すことにより、この結晶を
光共振器にするような、単一非線形光学結晶で作られた
光共振器等を用いても良く、必ずしも３枚以上の共振ミ
ラーで構成された光共振器に限定されるものではない。Further, the three resonance mirrors 4a, 4b, 4c
Although the optical resonator configured as described above is used, an optical resonator using four or more resonant mirrors may be used. Also, in order to confine the fundamental wave incident from the outside inside the crystal, by applying a reflection film for the fundamental wave on the crystal end face, the light made of a single nonlinear optical crystal that makes this crystal an optical resonator. A resonator or the like may be used, and the resonator is not limited to the optical resonator composed of three or more resonant mirrors.
【００１８】また、半導体レーザ１を真空槽９の外に設
置したが、必ずしもこの配置に限られるものではなく半
導体レーザ１、共振ミラー４ａ、４ｂ、４ｃ、ＫＮｂＯ
3 結晶６、反射ミラー７、の内少なくとも１つが真空槽
９内に配置されればよい。Further, although the semiconductor laser 1 is installed outside the vacuum chamber 9, the arrangement is not necessarily limited to this arrangement, and the semiconductor laser 1, the resonance mirrors 4a, 4b, 4c, and KNbO are provided.
At least one of the three crystals 6 and the reflection mirror 7 may be arranged in the vacuum chamber 9.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明のレーザ光波長変換装置では、光
共振器等を真空槽に配置するため光源からのレーザ光や
非線形光学材料から発生した高調波及び装置を構成して
いるミラー・レンズ類などへの大気の揺らぎ等の影響を
除去することが可能である。その結果、非線形光学材料
から生じた短波長の光波を安定な出力で出射可能にな
る。In the laser light wavelength conversion device of the present invention, since the optical resonator and the like are arranged in the vacuum chamber, the laser light from the light source, the harmonics generated from the non-linear optical material, and the mirror lens forming the device are provided. It is possible to eliminate the effects of atmospheric fluctuations on the species. As a result, it is possible to emit a short wavelength light wave generated from the nonlinear optical material with a stable output.
【図１】本発明の実施例によるレーザ光波長変換装置の
概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser light wavelength conversion device according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来のレーザ光波長変換装置の概略図。FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional laser light wavelength conversion device.
１・・・半導体レーザ ２a 、２b ・・・レンズ系 ３・・・非線形光学材料 ４a 、４b 、４c ・・・共振ミラー ５・・・ダイクロイックミラー ６・・・ＫＮｂＯ3 結晶 ７・・・ミラー ８・・・恒温槽 ９・・・真空槽 １０ａ、１０ｂ・・・窓材1 ... semiconductor laser 2a, 2b ... lens system 3 ... non-linear optical material 4a, 4b, 4c ... cavity mirror 5 ... dichroic mirror 6 ... KNbO 3 crystal 7 ... mirror 8 ... Constant temperature bath 9 ... Vacuum bath 10a, 10b ... Window material
Claims (1)
発生したレーザ光を共振させる光共振器と、前記光共振
器内に配置されレーザ光の波長を該波長より短い波長の
光波に変換する非線形光学材料と、前記光共振器から出
射した前記レーザ光を再び前記光共振器に通して前記光
源に戻す光学系とを備えたレーザ光波長変換装置におい
て、 前記光源と、前記光共振器と、前記非線形光学材料と、
前記光学系の内、少なくとも１つを真空槽内に配置した
ことを特徴とするレーザ光波長変換装置。1. A light source for supplying a laser beam, an optical resonator for resonating the laser beam generated from the light source, and a wavelength of the laser beam arranged in the optical resonator for converting the wavelength of the laser beam into a light wave having a wavelength shorter than the wavelength. In the laser light wavelength conversion device, the laser light emitted from the optical resonator is returned to the light source by passing through the optical resonator again, wherein the light source and the optical resonator And the nonlinear optical material,
At least one of the optical systems is arranged in a vacuum chamber, which is a laser light wavelength conversion device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5156742A JPH0715061A (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Wavelength converter for laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5156742A JPH0715061A (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Wavelength converter for laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715061A true JPH0715061A (en) | 1995-01-17 |
Family
ID=15634328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5156742A Pending JPH0715061A (en) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | Wavelength converter for laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715061A (en) |
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-
1993
- 1993-06-28 JP JP5156742A patent/JPH0715061A/en active Pending
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