JPH0792578B2 - 波長変換素子の作製方法および波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子の作製方法および波長変換素子Info
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- JPH0792578B2 JPH0792578B2 JP3011664A JP1166491A JPH0792578B2 JP H0792578 B2 JPH0792578 B2 JP H0792578B2 JP 3011664 A JP3011664 A JP 3011664A JP 1166491 A JP1166491 A JP 1166491A JP H0792578 B2 JPH0792578 B2 JP H0792578B2
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- XBJJRSFLZVLCSE-UHFFFAOYSA-N barium(2+);diborate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[Ba+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] XBJJRSFLZVLCSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
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-
- 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
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- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学材料を用い
た波長変換素子の作製方法および波長変換素子に関す
る。
た波長変換素子の作製方法および波長変換素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学材料は物質特有の非線形光学
定数（以下、ｄ定数と略記する。）を持っている。この
材料から角度位相整合方法で波長変換素子を作製する場
合、ｄ定数が最大になるような位相整合方位で作製す
る。
定数（以下、ｄ定数と略記する。）を持っている。この
材料から角度位相整合方法で波長変換素子を作製する場
合、ｄ定数が最大になるような位相整合方位で作製す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】非線形光学材料を用い
て波長変換を行う光源として大出力のレ−ザを使用し、
高出力の第２高調波を得るニ−ズが増えてきた。素子は
レ−ザ破壊しきい値付近で使用されるためこのしきい値
が大きいことが望まれ、得られる高調波出力の向上や、
素子の高出力レ−ザに対する信頼性の向上が望まれてい
た。
て波長変換を行う光源として大出力のレ−ザを使用し、
高出力の第２高調波を得るニ−ズが増えてきた。素子は
レ−ザ破壊しきい値付近で使用されるためこのしきい値
が大きいことが望まれ、得られる高調波出力の向上や、
素子の高出力レ−ザに対する信頼性の向上が望まれてい
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、非線形光学材
料を用いて波長変換素子を作製する方法において、非線
形光学材料のレ−ザ破壊しきい値が最大になる位相整合
方位で素子を作製することを特徴とする波長変換素子の
作製方法である。また、上記の方法で作製される波長変
換素子は、リチウムボレイト（ＬｉＢ3Ｏ5、以下ＬＢＯ
と略記する。）単結晶を用いたＹＡＧレ−ザの発振する
１．０６４μｍの光の第２高調波を得る波長変換素子に
おいて、ＴｙｐｅＩの位相整合方法でレ−ザ破壊しきい
値が最大になるθ＝５５°，φ＝２８°を位相整合方位
に持つことを特徴とするか、あるいはベ−タバリウムボ
レイト（β−ＢａＢ2Ｏ4、以下ＢＢＯと略記する。）単
結晶を用いた入射レ―ザ光の第２高調波を得る波長変換
素子において、ＴｙｐｅＩの角度位相整合方法でレ−ザ
破壊しきい値が最大になるφ＝３０°を位相整合方位に
持つことを特徴とする。
料を用いて波長変換素子を作製する方法において、非線
形光学材料のレ−ザ破壊しきい値が最大になる位相整合
方位で素子を作製することを特徴とする波長変換素子の
作製方法である。また、上記の方法で作製される波長変
換素子は、リチウムボレイト（ＬｉＢ3Ｏ5、以下ＬＢＯ
と略記する。）単結晶を用いたＹＡＧレ−ザの発振する
１．０６４μｍの光の第２高調波を得る波長変換素子に
おいて、ＴｙｐｅＩの位相整合方法でレ−ザ破壊しきい
値が最大になるθ＝５５°，φ＝２８°を位相整合方位
に持つことを特徴とするか、あるいはベ−タバリウムボ
レイト（β−ＢａＢ2Ｏ4、以下ＢＢＯと略記する。）単
結晶を用いた入射レ―ザ光の第２高調波を得る波長変換
素子において、ＴｙｐｅＩの角度位相整合方法でレ−ザ
破壊しきい値が最大になるφ＝３０°を位相整合方位に
持つことを特徴とする。
【０００５】本発明に係る角度整合による波長変換素子
の作製方法においては、位相整合方位を破壊しきい値が
最大になる方位で素子を作製することにより、ｄ定数が
最大になる方位よりも高出力のレ―ザ光を入射すること
ができる。ｄ定数が減少する割合よりも破壊せずに入射
できるレ−ザの強度の増加の割合の方が大きい場合、入
射レ―ザ光から第２高調波への波長変換効率が大きくな
るため、従来よりも高出力の高調波を得ることができ
る。また破壊が生じるまでの入射レ―ザ光強度の許容幅
が大きくなるため、破壊しきい値以下の強度のレ―ザ光
で使用する場合の素子の信頼性が向上する。
の作製方法においては、位相整合方位を破壊しきい値が
最大になる方位で素子を作製することにより、ｄ定数が
最大になる方位よりも高出力のレ―ザ光を入射すること
ができる。ｄ定数が減少する割合よりも破壊せずに入射
できるレ−ザの強度の増加の割合の方が大きい場合、入
射レ―ザ光から第２高調波への波長変換効率が大きくな
るため、従来よりも高出力の高調波を得ることができ
る。また破壊が生じるまでの入射レ―ザ光強度の許容幅
が大きくなるため、破壊しきい値以下の強度のレ―ザ光
で使用する場合の素子の信頼性が向上する。
【０００６】ＬＢＯ単結晶からＹＡＧレ−ザの発振する
１．０６４μｍの光の第２高調波発生素子を作製する場
合、従来はｄ定数が最大になるθ＝９０°，φ＝１１°
のＴｙｐｅＩの位相整合方位を用いていた。しかしθ＝
５５°，φ＝２８°の位相整合方位を用いた素子は、従
来より約１．５倍のレ−ザ破壊しきい値を持つため、従
来の素子より高出力のレ―ザ光を入射することができる
ので、高出力の第２高調波を得ることができる。また、
高出力の入射レ―ザ光に対する素子の信頼性が向上す
る。
１．０６４μｍの光の第２高調波発生素子を作製する場
合、従来はｄ定数が最大になるθ＝９０°，φ＝１１°
のＴｙｐｅＩの位相整合方位を用いていた。しかしθ＝
５５°，φ＝２８°の位相整合方位を用いた素子は、従
来より約１．５倍のレ−ザ破壊しきい値を持つため、従
来の素子より高出力のレ―ザ光を入射することができる
ので、高出力の第２高調波を得ることができる。また、
高出力の入射レ―ザ光に対する素子の信頼性が向上す
る。
【０００７】ＢＢＯ単結晶からＴｙｐｅＩの位相整合方
位で第２高調波発生素子を作製する場合、従来はφを０
°に固定して波長に応じてθを変化させて位相整合方位
を調整していた。しかしレ−ザ破壊しきい値は、φを３
０°に固定してθを変化させた方が大きくなる。このφ
＝３０°にした素子の方が従来の素子よりも高出力のレ
―ザ光を入射することができるので、高出力の第２高調
波を得ることができる。また高出力の入射レ―ザ光に対
する素子の信頼性が向上する。
位で第２高調波発生素子を作製する場合、従来はφを０
°に固定して波長に応じてθを変化させて位相整合方位
を調整していた。しかしレ−ザ破壊しきい値は、φを３
０°に固定してθを変化させた方が大きくなる。このφ
＝３０°にした素子の方が従来の素子よりも高出力のレ
―ザ光を入射することができるので、高出力の第２高調
波を得ることができる。また高出力の入射レ―ザ光に対
する素子の信頼性が向上する。
【０００８】
【作用】結晶の構造は異方性をもち、それに伴いレ−
ザ破壊しきい値にも異方性があることがＢＢＯ、ＬＢＯ
を用いた実験の結果明らかになった。通常はｄ定数が大
きな方位で角度位相整合を取っていたが、材料のレ−ザ
破壊しきい値が大きく取れる位相整合方位で素子を作製
することにより、従来の波長変換素子よりも高出力のレ
―ザ光を入射することができ、それに伴い得られる高調
波出力も大きくなる。また高出力レ−ザを用いる場合、
極限的な使用以外でもレ−ザ破壊しきい値の大きな方位
の素子で結晶を使用した方が耐久的に信頼性のある素子
が得られる。ＬＢＯ、ＢＢＯに限らず、結晶構造に異方
性を持つ結晶であればレ−ザ破壊しきい値も異方性を持
つため、この素子の作製方法を応用することができる。
ザ破壊しきい値にも異方性があることがＢＢＯ、ＬＢＯ
を用いた実験の結果明らかになった。通常はｄ定数が大
きな方位で角度位相整合を取っていたが、材料のレ−ザ
破壊しきい値が大きく取れる位相整合方位で素子を作製
することにより、従来の波長変換素子よりも高出力のレ
―ザ光を入射することができ、それに伴い得られる高調
波出力も大きくなる。また高出力レ−ザを用いる場合、
極限的な使用以外でもレ−ザ破壊しきい値の大きな方位
の素子で結晶を使用した方が耐久的に信頼性のある素子
が得られる。ＬＢＯ、ＢＢＯに限らず、結晶構造に異方
性を持つ結晶であればレ−ザ破壊しきい値も異方性を持
つため、この素子の作製方法を応用することができる。
【０００９】ＬＢＯの１．０６４μｍの光に対する位
相整合方位はＴｙｐｅＩだと通常ｄ定数が一番大きくと
れるθ＝９０°，φ＝１１°で作製されている。しかし
レ−ザ破壊しきい値はθ＝５５°，φ＝２８°の方位の
方が大きく、レ−ザ破壊しきい値が大きくなる割合とｄ
定数が小さくなる割合を比較したときには前者の方が大
きい。このため、極限使用するときには前者の方が高出
力の第２高調波を得ることができる。またレ−ザ破壊し
きい値が大きい方が波長変換素子としての信頼性が向上
する。
相整合方位はＴｙｐｅＩだと通常ｄ定数が一番大きくと
れるθ＝９０°，φ＝１１°で作製されている。しかし
レ−ザ破壊しきい値はθ＝５５°，φ＝２８°の方位の
方が大きく、レ−ザ破壊しきい値が大きくなる割合とｄ
定数が小さくなる割合を比較したときには前者の方が大
きい。このため、極限使用するときには前者の方が高出
力の第２高調波を得ることができる。またレ−ザ破壊し
きい値が大きい方が波長変換素子としての信頼性が向上
する。
【００１０】ＢＢＯはＳＨＧ素子として通常φ＝０°
に固定し、θを入射する波長に応じて調節し、位相整合
方位を定めている。θは入射波長によって決められてし
まうが、φを変化させても位相整合を取ることができ
る。φを変化させてφ＝３０°とした時、レ−ザ破壊し
きい値が大きな方位となり、レ−ザ破壊しきい値とｄ定
数の関係はと同じ条件を満たすので、この方位の方が
高出力な第２高調波を得ることができ、また波長変換素
子としての信頼性も向上する。
に固定し、θを入射する波長に応じて調節し、位相整合
方位を定めている。θは入射波長によって決められてし
まうが、φを変化させても位相整合を取ることができ
る。φを変化させてφ＝３０°とした時、レ−ザ破壊し
きい値が大きな方位となり、レ−ザ破壊しきい値とｄ定
数の関係はと同じ条件を満たすので、この方位の方が
高出力な第２高調波を得ることができ、また波長変換素
子としての信頼性も向上する。
【００１１】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。 実施例１ ＸＹＺカットのＬＢＯ単結晶を用い、入射方向、偏光方
向を変化させてレ−ザ破壊しきい値の測定を行ったとこ
ろ、Ｚ軸方向に入射、もしくは偏光方向がＺ軸偏光の時
は、他の場合に比べて破壊しきい値が小さかった。つま
りＺ軸方向に入射レ―ザ光の進行方向のベクトル成分、
もしくは偏光方向成分をなるべく持たない光を入射した
方が破壊しきい値が大きくなることがわかった。ＹＡＧ
レ−ザの発振する１．０６４μｍの光の第２高調波発生
素子の従来の位相整合方位（θ＝９０°，φ＝１１°）
で作製したＬＢＯと、Ｚ軸偏光成分の少ない位相整合方
位のθ＝５５°，φ＝２８°で作製したＬＢＯを用いて
破壊しきい値を測定したところ、前者は１７２ＧＷ／ｃ
ｍ2、後者は２７７ＧＷ／ｃｍ2となった。入射レ―ザ光
から第２高調波への波長変換効率はｄ定数の２乗、入射
レ―ザ光の強度の２乗に比例する。ｄ定数の大きさは、
ｄeff（θ＝５５°，φ＝２８°）＝０．７２ｄeff（θ
＝９０°，φ＝１１°）となるが、破壊しきい値（Ｇ）
は、Ｇ（θ＝５５°，φ＝２８°）＝１．６Ｇ（θ＝９
０°，φ＝１１°）となり、ｄ定数が小さくなる割合よ
りも破壊しきい値が大きくなる割合の方が大きかった。
そのため破壊しきい値限界で素子を利用する際には、θ
＝５５°，φ＝２８°で加工した方が強いレ―ザ光を入
射することができるので、得られる第２高調波の強度も
強くなる。また極限的な使用以外でも高出力のレ−ザの
波長変換を行う場合、破壊しきい値の大きな方位の素子
の方が素子の信頼性が向上する。
向を変化させてレ−ザ破壊しきい値の測定を行ったとこ
ろ、Ｚ軸方向に入射、もしくは偏光方向がＺ軸偏光の時
は、他の場合に比べて破壊しきい値が小さかった。つま
りＺ軸方向に入射レ―ザ光の進行方向のベクトル成分、
もしくは偏光方向成分をなるべく持たない光を入射した
方が破壊しきい値が大きくなることがわかった。ＹＡＧ
レ−ザの発振する１．０６４μｍの光の第２高調波発生
素子の従来の位相整合方位（θ＝９０°，φ＝１１°）
で作製したＬＢＯと、Ｚ軸偏光成分の少ない位相整合方
位のθ＝５５°，φ＝２８°で作製したＬＢＯを用いて
破壊しきい値を測定したところ、前者は１７２ＧＷ／ｃ
ｍ2、後者は２７７ＧＷ／ｃｍ2となった。入射レ―ザ光
から第２高調波への波長変換効率はｄ定数の２乗、入射
レ―ザ光の強度の２乗に比例する。ｄ定数の大きさは、
ｄeff（θ＝５５°，φ＝２８°）＝０．７２ｄeff（θ
＝９０°，φ＝１１°）となるが、破壊しきい値（Ｇ）
は、Ｇ（θ＝５５°，φ＝２８°）＝１．６Ｇ（θ＝９
０°，φ＝１１°）となり、ｄ定数が小さくなる割合よ
りも破壊しきい値が大きくなる割合の方が大きかった。
そのため破壊しきい値限界で素子を利用する際には、θ
＝５５°，φ＝２８°で加工した方が強いレ―ザ光を入
射することができるので、得られる第２高調波の強度も
強くなる。また極限的な使用以外でも高出力のレ−ザの
波長変換を行う場合、破壊しきい値の大きな方位の素子
の方が素子の信頼性が向上する。
【００１２】実施例２ ＢＢＯは三方結晶であるので、等価なａ軸が３本ある。
ｃ軸入射のＢＢＯのレ−ザ破壊しきい値を調べたとこ
ろ、レ−ザの偏光方向がａ軸方向のときに破壊しきい値
が小さくなり、ａ軸から３０°傾いた方向に入射した方
が破壊しきい値が大きかった。ＢＢＯは通常φ＝０°で
固定してθを調節して第２高調波発生素子を作製してい
たが、φ＝３０°に固定して素子を作製した方が破壊し
きい値が向上することになる。ＹＡＧレ−ザの発振する
１．０６μｍの光に対して、通常の加工方位のＳＨＧ素
子（θ＝２３°，φ＝０°）と方位θ＝２３°，φ＝３
０゜の素子の破壊しきい値を測定したところ、前者は１
９ＧＷ／ｃｍ2、後者は２８．５ＧＷ／ｃｍ2となった。
ｄ定数の大きさはＴｙｐｅＩの場合、ｄeff（φ＝３０
°）＝０．７ｄeff（φ＝０°）となるが、Ｇ（φ＝３
０°）＝１．５Ｇ（φ＝０°）となったので、実施例１
と同じ理由で極限的に使用する場合にはφ＝３０°で素
子を作製した方が高出力の第２高調波を得ることがで
き、また極限的な使用以外でも第２高調波発生素子とし
ての信頼性は向上する。
ｃ軸入射のＢＢＯのレ−ザ破壊しきい値を調べたとこ
ろ、レ−ザの偏光方向がａ軸方向のときに破壊しきい値
が小さくなり、ａ軸から３０°傾いた方向に入射した方
が破壊しきい値が大きかった。ＢＢＯは通常φ＝０°で
固定してθを調節して第２高調波発生素子を作製してい
たが、φ＝３０°に固定して素子を作製した方が破壊し
きい値が向上することになる。ＹＡＧレ−ザの発振する
１．０６μｍの光に対して、通常の加工方位のＳＨＧ素
子（θ＝２３°，φ＝０°）と方位θ＝２３°，φ＝３
０゜の素子の破壊しきい値を測定したところ、前者は１
９ＧＷ／ｃｍ2、後者は２８．５ＧＷ／ｃｍ2となった。
ｄ定数の大きさはＴｙｐｅＩの場合、ｄeff（φ＝３０
°）＝０．７ｄeff（φ＝０°）となるが、Ｇ（φ＝３
０°）＝１．５Ｇ（φ＝０°）となったので、実施例１
と同じ理由で極限的に使用する場合にはφ＝３０°で素
子を作製した方が高出力の第２高調波を得ることがで
き、また極限的な使用以外でも第２高調波発生素子とし
ての信頼性は向上する。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、非線形光学素子を極限
的な使用および大出力のレ−ザで波長変換素子として使
用する場合、得られる高調波の出力が増大し、また素子
の信頼性が向上する。
的な使用および大出力のレ−ザで波長変換素子として使
用する場合、得られる高調波の出力が増大し、また素子
の信頼性が向上する。
Claims (3)
- 【請求項１】 非線形光学材料を用いて波長変換素子を
作製する方法において、非線形光学材料のレ−ザ破壊し
きい値が最大になる位相整合方位で素子を作製すること
を特徴とする波長変換素子の作製方法。 - 【請求項２】 リチウムボレイト（ＬｉＢ3Ｏ5）単結晶
を用いたＹＡＧレ−ザの発振する１．０６４μｍの光の
第２高調波を得る波長変換素子において、ＴｙｐｅＩの
位相整合方法でレ−ザ破壊しきい値が最大になるθ＝５
５°、φ＝２８°を位相整合方位に持つことを特徴とす
る波長変換素子。 - 【請求項３】 ベ−タバリウムボレイト（β−ＢａＢ2
Ｏ4）単結晶を用いた入射レ―ザ光の第２高調波を得る
波長変換素子において、ＴｙｐｅＩの角度位相整合方法
でレ−ザ破壊しきい値が最大になるφ＝３０°を位相整
合方位に持つことを特徴とする波長変換素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011664A JPH0792578B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 波長変換素子の作製方法および波長変換素子 |
| US07/813,846 US5251059A (en) | 1991-01-09 | 1991-12-27 | Frequency conversion device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011664A JPH0792578B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 波長変換素子の作製方法および波長変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04251226A JPH04251226A (ja) | 1992-09-07 |
| JPH0792578B2 true JPH0792578B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=11784254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3011664A Expired - Fee Related JPH0792578B2 (ja) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | 波長変換素子の作製方法および波長変換素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5251059A (ja) |
| JP (1) | JPH0792578B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3531243B2 (ja) * | 1994-11-14 | 2004-05-24 | ソニー株式会社 | 単結晶の製造方法 |
| CN1046165C (zh) * | 1995-02-09 | 1999-11-03 | 日立金属株式会社 | 二次谐波振荡器及激光应用装置 |
| DE69628709T2 (de) * | 1995-09-20 | 2004-04-29 | Mitsubishi Materials Corp. | Frequenzumwandler und Frequenzumwandlungsverfahren mit Lithiumtetraborat, und optische Vorrichtung mit diesem Frequenzumwandler |
| CN1293683C (zh) * | 2003-12-04 | 2007-01-03 | 山东大学 | 一种硼酸铋非共线倍频晶体器件 |
| US8243764B2 (en) | 2010-04-01 | 2012-08-14 | Tucker Derek A | Frequency conversion of a laser beam using a partially phase-mismatched nonlinear crystal |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4913533A (en) * | 1987-12-22 | 1990-04-03 | Spectra-Physics, Inc. | KTP crystal nonlinear optical device with reduced drift and damage |
| US5173799A (en) * | 1988-10-12 | 1992-12-22 | Fuji Electric Co., Ltd. | Wavelength conversion device |
| JP2741081B2 (ja) * | 1989-10-13 | 1998-04-15 | 富士写真フイルム株式会社 | 光波長変換装置 |
| US5047668A (en) * | 1990-06-26 | 1991-09-10 | Cornell Research Foundation, Inc. | Optical walkoff compensation in critically phase-matched three-wave frequency conversion systems |
| JPH0475037A (ja) * | 1990-07-17 | 1992-03-10 | Pioneer Electron Corp | ファイバー型波長変換素子 |
| US5048029A (en) * | 1990-07-24 | 1991-09-10 | The University Of Rochester | System for obtaining smooth laser beams where intensity variations are reduced by spectral dispersion of the laser light (SSD) |
| JPH04215622A (ja) * | 1990-12-14 | 1992-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光源装置 |
| US5136597A (en) * | 1991-03-15 | 1992-08-04 | Coherent, Inc. | Poynting vector walk-off compensation in type ii phasematching |
| US5151817A (en) * | 1991-05-08 | 1992-09-29 | At&T Bell Laboratories | Optical frequency second harmonic generator |
| US5144630A (en) * | 1991-07-29 | 1992-09-01 | Jtt International, Inc. | Multiwavelength solid state laser using frequency conversion techniques |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP3011664A patent/JPH0792578B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-27 US US07/813,846 patent/US5251059A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＯＰＴＩＣＡＬＡＮＤＱＵＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ２２（１９９０）Ｓ２８３−Ｓ３１３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04251226A (ja) | 1992-09-07 |
| US5251059A (en) | 1993-10-05 |
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