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JPH1098224A - Multi-wavelength laser device and wavelength continuous variable laser device - Google Patents

Multi-wavelength laser device and wavelength continuous variable laser device

Info

Publication number
JPH1098224A
JPH1098224A JP25306996A JP25306996A JPH1098224A JP H1098224 A JPH1098224 A JP H1098224A JP 25306996 A JP25306996 A JP 25306996A JP 25306996 A JP25306996 A JP 25306996A JP H1098224 A JPH1098224 A JP H1098224A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
laser
laser light
laser device
optical crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP25306996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fukutaka Tosaka
福貴 登坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Terumo Corp filed Critical Terumo Corp
Priority to JP25306996A priority Critical patent/JPH1098224A/en
Priority to US08/935,954 priority patent/US6011809A/en
Priority to EP97402241A priority patent/EP0833190A3/en
Publication of JPH1098224A publication Critical patent/JPH1098224A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-wavelength laser device and wavelength continuous variable laser device, which can output laser lights of a plurality of wavelengths at the same time and can generate even high laser output, without generating optical damages. SOLUTION: A multi-wavelength laser device is provided with an optical parametric oscillator, having a non-linear optical crystal 1 and a source of laser light for excitation. This device is provided with a ring-type resonator which has mirrors 3, 4, 5 for dividing laser light, emitted from the source 2 of laser light for excitation into at least three optical axes, lets the laser lights divided by the mirrors 3, 4, 5 be incident at different angles into the nonlinear optical crystal 1 at the same time, allows at least six laser lights of different wavelengths be emitted from the nonlinear optical crystal 1, and has no optical damages generated up to the high laser output.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野(診断、
治療)及び理化学分野、工業分野などで用いられるレー
ザ装置に関する。
The present invention relates to the medical field (diagnosis,
Therapy) and laser devices used in the physics and chemistry fields, the industrial field, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】多波長同時発振が可能な従来のレーザ装
置としては、ガスレーザ装置が一般的であり、B.И.
Aran,B.К.Еазылев(ЖП С(5)7
91,1976)や付雲鵬(激光,7−12,10,1
980)やB.B.Bайнер,идр(Каван
т.Электр,(10)672,1983)などに
より、白色光を出力可能なものが発表されている。
2. Description of the Related Art As a conventional laser device capable of simultaneously oscillating multiple wavelengths, a gas laser device is generally used. И.
Aran, B .; К. Еазылев (ЖП С (5) 7
91, 1976) and Tsukunpeng (Gekko, 7-12, 10, 1)
980) and B.I. B. Bайнер, идр (Каван
т.可能 な лектр, (10) 672, 1983), etc., can output white light.

【0003】また、波長連続可変レーザとしては、非線
形光学結晶を用いた波長変換作用を利用するOPO(オ
プティカル・パラメトリック・オシレータ)レーザが可
変波長範囲が広く、メンテナンスが容易な固体レーザと
して有望と考えられている。OPOレーザの発振はJ.A.
Gioordmaineら(Phys.Rev.Lett.,(14)973,1965)によ
り、LiNbO3(ニオブ酸リチウム)結晶を用いたも
のが初めて報告されたが、結晶の損傷閾値が低すぎるた
め、実用化はなされなかった。1985年に中国科学院
福建物質結構研究所により、高い損傷閾値を有する非線
形光学結晶としてBBO:β−BaB24(ベータ・バ
リウム・ボレイト)が発表され(Y.X.Fan,R.C.Eckardt,
R.L.Byer, C.Chen and A.D.Jiang)、翌1986年にB
BO結晶により最初のOPOの発振が確認された(Opti
cal Society of America,Washington,D.C.,1986)。以
来、1個のBBO結晶で410nmから2600nmま
での幅広い範囲の波長を連続的に出力することが可能と
なり、実用化が成されている。
As a continuously variable wavelength laser, an OPO (optical parametric oscillator) laser utilizing a wavelength conversion effect using a nonlinear optical crystal is considered to be promising as a solid-state laser having a wide variable wavelength range and easy maintenance. Have been. OPO laser oscillation is JA
Gioordmaine et al. (Phys. Rev. Lett., (14) 973, 1965) reported for the first time a LiNbO 3 (lithium niobate) crystal. However, since the damage threshold of the crystal is too low, practical application is not possible. Not done. In 1985, Fuku Building Quality Research Institute of the Chinese Academy of Sciences announced BBO: β-BaB 2 O 4 (beta-barium borate) as a nonlinear optical crystal with a high damage threshold (YXFan, RCEckardt,
RLByer, C. Chen and ADJiang), B in 1986
The first OPO oscillation was confirmed by the BO crystal (Opti
cal Society of America, Washington, DC, 1986). Since then, a single BBO crystal can continuously output a wide range of wavelengths from 410 nm to 2600 nm, and has been put to practical use.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多波長レーザ装置であるガスレーザ装置では、装置が大
掛かりになることに加えて安定性に欠けるという難点を
有し、また従来のOPOレーザ装置では、1個の非線形
光学結晶で波長を連続的に変化できる反面、同時に複数
波長のレーザ光を出力させることができず、用途を広げ
る上で制約となっていた。
However, a gas laser device, which is a conventional multi-wavelength laser device, has a drawback that the device becomes large-scale and lacks stability. While the wavelength can be continuously changed by one nonlinear optical crystal, laser light of a plurality of wavelengths cannot be output at the same time, which has been a constraint in expanding the application.

【0005】また、前記従来のOPOレーザ装置では、
OPO発振部での発振効率を高めるために、非線形光学
結晶を挟んで向い合わせた一対のミラーにより共振器を
構成していたが、前記一対のミラーには広い波長範囲に
渡り反射条件を満足させるために誘電体多層膜が用いら
れており、高出力のレーザ光に対しては光学的な損傷を
受けやすく、実用上大きな課題となっていた。
In the conventional OPO laser device,
In order to increase the oscillation efficiency in the OPO oscillation section, a resonator is formed by a pair of mirrors facing each other with a nonlinear optical crystal interposed therebetween, but the pair of mirrors satisfies the reflection condition over a wide wavelength range. For this reason, a dielectric multilayer film is used, and it is easily damaged optically by high-power laser light, which has been a major problem in practical use.

【0006】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、複数波長のレーザ光を
同時に出力することができ、高いレーザ出力まで光学的
損傷を起こすことなく発生可能な多波長レーザ装置及び
波長連続可変レーザ装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to be able to simultaneously output laser beams of a plurality of wavelengths and to generate a high laser output without causing optical damage. It is an object of the present invention to provide a multi-wavelength laser device and a continuously variable wavelength laser device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる多波長レーザ装
置は、非線形光学結晶を有する光パラメトリック発振器
と励起用レーザ光源とを備えた多波長レーザ装置であっ
て、前記励起用レーザ光源より出射したレーザ光を少な
くとも2つの光軸に分割する分割手段と、該分割手段に
より分割された夫々のレーザ光を、前記非線形光学結晶
へ異なる角度で同時に入射させる入射角度設定手段とを
具備し、前記非線形光学結晶から少なくとも4つの波長
の異なるレーザ光を出射させることを特徴としている。
Means for Solving the Problems The above-mentioned problems are solved,
In order to achieve the object, a multi-wavelength laser device according to the present invention is a multi-wavelength laser device including an optical parametric oscillator having a nonlinear optical crystal and a laser light source for excitation, and emitted from the laser light source for excitation. A splitting means for splitting the laser light into at least two optical axes; and an incident angle setting means for simultaneously causing the respective laser lights split by the splitting means to enter the nonlinear optical crystal at different angles at the same time. It is characterized in that at least four laser beams having different wavelengths are emitted from the optical crystal.

【0008】また、この発明に係わる多波長レーザ装置
において、前記非線形光学結晶は、β−BaB24(ベ
ータ・バリウム・ボレイト)を、タイプ1位相整合条件
を満たす様に結晶方位を定めて加工したものであること
を特徴としている。また、この発明に係わる多波長レー
ザ装置において、前記分割手段は、前記励起用レーザ光
源からのレーザ光を3つの光軸に分割すると共に、該3
つの光軸に分割されたレーザ光を前記非線形光学結晶へ
同時に入射させることにより、前記非線形光学結晶から
6種類の波長のレーザ光を同時に発生させ、該6種類の
波長のレーザ光は、波長が400nm帯域の第1のレー
ザ光と、波長が500nm帯域の第2のレーザ光と、波
長が600nmの帯域の第3のレーザ光を含むことを特
徴としている。
Further, in the multi-wavelength laser apparatus according to the present invention, the nonlinear optical crystal, β-BaB 2 0 4 a (beta-barium borate), defines a crystal orientation on the type 1 phase matching condition is satisfied like It is characterized by being processed. Further, in the multi-wavelength laser device according to the present invention, the splitting means splits the laser light from the excitation laser light source into three optical axes, and
By simultaneously irradiating the laser light split into two optical axes to the nonlinear optical crystal, laser light of six wavelengths is simultaneously generated from the nonlinear optical crystal, and the laser light of the six wavelengths has a wavelength of It is characterized by including a first laser beam in a 400 nm band, a second laser beam in a 500 nm band, and a third laser beam in a 600 nm band.

【0009】また、この発明に係わる多波長レーザ装置
において、前記6種類の波長の異なるレーザ光のうちの
少なくとも2つを同一光路上にのせる光路設定手段をさ
らに具備することを特徴としている。また、この発明に
係わる多波長レーザ装置において、前記光路設定手段
は、前記第3のレーザ光を反射させる第1のミラーと、
前記第3のレーザ光を透過させると共に前記第2のレー
ザ光を反射させる第2のミラーと、前記第2及び第3の
レーザ光を透過させると共に前記第1のレーザ光を反射
させる第3のミラーとを備えることを特徴としている。
Further, the multi-wavelength laser device according to the present invention is characterized in that the multi-wavelength laser device further comprises an optical path setting means for setting at least two of the six types of laser beams having different wavelengths on the same optical path. Further, in the multi-wavelength laser device according to the present invention, the optical path setting means includes: a first mirror that reflects the third laser light;
A second mirror that transmits the third laser light and reflects the second laser light; and a third mirror that transmits the second and third laser lights and reflects the first laser light. And a mirror.

【0010】また、この発明に係わる多波長レーザ装置
において、励起用レーザ光源より出射した励起レーザ光
を透過させるとともに前記非線形光学素子で波長変換さ
れたレーザ光の一部を反射させ残りの部分を透過させる
第4のミラーと、前記波長変換されたレーザ光を反射さ
せる2つのプリズムとを備え、前記波長変換されたレー
ザ光を発振させるリング型の共振器をさらに具備するこ
とを特徴としている。
Further, in the multi-wavelength laser device according to the present invention, the excitation laser light emitted from the excitation laser light source is transmitted, a part of the laser light wavelength-converted by the nonlinear optical element is reflected, and the remaining part is reflected. It is characterized by comprising a fourth mirror for transmitting light and two prisms for reflecting the wavelength-converted laser light, and further comprising a ring resonator for oscillating the wavelength-converted laser light.

【0011】また、本発明に係わる波長連続可変レーザ
装置は、回動可能に設置された非線形光学結晶を有する
光パラメトリック発振器と励起用レーザ光源とを備えた
波長連続可変レーザ装置であって、前記非線形光学結晶
を回動させるための回動手段と、前記励起用レーザ光源
より出射した励起レーザ光を透過させるとともに前記非
線形光学素子で波長変換されたレーザ光の一部を反射し
残りの部分を透過させるミラーと、前記波長変換された
レーザ光を反射させる2つのプリズムとを備え、前記波
長変換されたレーザ光を発振させるリング型の共振器と
を具備することを特徴としている。
A continuously tunable laser device according to the present invention is a continuously tunable laser device including an optical parametric oscillator having a non-linear optical crystal rotatably mounted and a pumping laser light source. Rotating means for rotating the nonlinear optical crystal, and transmitting the excitation laser light emitted from the excitation laser light source, reflecting a part of the laser light wavelength-converted by the nonlinear optical element, and removing the remaining part. It is characterized by comprising a mirror for transmitting light, and two prisms for reflecting the wavelength-converted laser light, and a ring resonator for oscillating the wavelength-converted laser light.

【0012】また、この発明に係わる波長連続可変レー
ザ装置において、前記非線形光学結晶の回動角度を、前
記非線形光学結晶で波長変換されたレーザ波長が目的の
波長となる角度に制御する制御手段をさらに具備するこ
とを特徴としている。また、この発明に係わる波長連続
可変レーザ装置において、励起用レーザ光源より出射し
たレーザ光を少なくとも2つの光軸に分割し、前記分割
した夫々のレーザ光を前記非線形光学結晶へ異なる角度
で同時に入射させる角度設定手段を備えることにより、
前記非線形光学結晶の回動角度を特定の値に設定した場
合において、少なくとも4つの波長のレーザ光を同時に
出力することを特徴としている。
Further, in the continuously variable wavelength laser device according to the present invention, there is provided control means for controlling a rotation angle of the nonlinear optical crystal to an angle at which a laser wavelength converted by the nonlinear optical crystal becomes a target wavelength. It is further characterized by comprising: Further, in the continuously variable wavelength laser device according to the present invention, the laser light emitted from the excitation laser light source is divided into at least two optical axes, and the divided laser lights are simultaneously incident on the nonlinear optical crystal at different angles. By providing an angle setting means for
When the rotation angle of the nonlinear optical crystal is set to a specific value, laser beams of at least four wavelengths are simultaneously output.

【0013】本発明は上記の構成により、1個の非線形
光学素子に複数の励起光を入射することで、複数波長の
レーザ光を同時に出力することができる多波長レーザ装
置、もしくは、非線形光学結晶を含む共振器にプリズム
を用いることで高いレーザ出力まで光学的損傷を起こす
ことなく発生可能な波長連続可変レーザ装置を提供する
ことが可能となる。
According to the present invention, there is provided a multi-wavelength laser device or a non-linear optical crystal capable of simultaneously outputting a plurality of wavelengths of laser light by inputting a plurality of excitation lights to one non-linear optical element. It is possible to provide a continuously variable wavelength laser device that can generate a high laser output without causing optical damage by using a prism for the resonator including the laser.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について、添付図面を参照して詳細に説明する。図1
は、本発明に基づく多波長レーザ装置および波長連続可
変レーザ装置の一実施形態として、3波長同時発振が可
能な波長連続可変レーザ装置の構成を示している。1は
非線形光学結晶としてのβ−BaB24(ベータ・バリ
ウム・ボレイト)であり、波長354.7nmに対して
30度タイプ1位相整合条件を満たすよう結晶方位を定
めて切り出されている。45は回転ステージであり、非
線形光学結晶1を支持した状態で回動させる。37は回
転ステージ45の駆動源であるステッピングモータのド
ライバーであり、回転ステージ45の回転角度を制御す
る。36はステッピングモータ37の電源である。2は
励起光源であり、波長1064nmのNd:YAGレー
ザ光を発生させると共に、このレーザ光を波長変換する
ことにより2倍波である波長532nmおよび3倍波で
ある波長354.7nmのレーザ光を発生させる。29
はシャッターであり、励起光源2より出射したレーザ光
50を開閉する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG.
1 shows a configuration of a continuously variable wavelength laser device capable of simultaneously oscillating three wavelengths as one embodiment of a multi-wavelength laser device and a continuously variable wavelength laser device according to the present invention. Reference numeral 1 denotes β-BaB 2 O 4 (beta barium borate) as a nonlinear optical crystal, which is cut out with the crystal orientation determined so as to satisfy the 30 degree type 1 phase matching condition for a wavelength of 354.7 nm. Reference numeral 45 denotes a rotary stage which rotates while supporting the nonlinear optical crystal 1. Reference numeral 37 denotes a driver of a stepping motor which is a driving source of the rotary stage 45, and controls a rotation angle of the rotary stage 45. 36 is a power supply for the stepping motor 37. Reference numeral 2 denotes an excitation light source, which generates an Nd: YAG laser beam having a wavelength of 1064 nm and converts the wavelength of the laser beam into a laser beam having a wavelength of 532 nm which is a second harmonic and a wavelength of 354.7 nm which is a third harmonic. generate. 29
Denotes a shutter, which opens and closes a laser beam 50 emitted from the excitation light source 2.

【0015】44はペリンブロッカプリズムであり、励
起光源2より出射される前記した波長の異なる3種類の
レーザ光50を入射することにより、前記3波長のレー
ザ光をそれぞれ異なる角度に分離し、前記波長354.
7nmのレーザ光のみをミラー43を通してミラー3,
4,5ヘ入射させる。41はヘリウムネオンレーザであ
り、全反射ミラー42で光路調整し、ミラー43により
ペリンブロッカプリズムより出射される前記波長35
4.7nmのレーザ光と同一光軸上に重ねることで、本
レーザ装置の光軸調整および波長校正に用いられる。
Reference numeral 44 denotes a Perin blocker prism, which receives the three types of laser beams 50 having different wavelengths emitted from the excitation light source 2 to separate the three wavelength laser beams into different angles, respectively. Wavelength 354.
Only the laser light of 7 nm passes through the mirror 43 to the mirror 3,
Light is incident on 4,5. Numeral 41 denotes a helium neon laser, the optical path of which is adjusted by a total reflection mirror 42, and the wavelength 35 emitted from a Perin blocker prism by a mirror 43.
By superimposing the laser beam of 4.7 nm on the same optical axis, it is used for optical axis adjustment and wavelength calibration of the present laser device.

【0016】ミラー3,4,5は、前記波長354.7
nmのレーザ光を3つの光軸に分割し、非線形光学結晶
1の光軸に対してそれぞれ26度,31.15度,3
2.88度の角度で入射させる。9,10,11はガリ
レオテレスコープであり、それぞれミラー3,4,5で
反射された波長354.7nmのレーザ光のビーム径を
調整する。27,46,28はシャッターであり、それ
ぞれミラー3,4,5で反射された波長354.7nm
のレーザ光を開閉する。
The mirrors 3, 4 and 5 are provided with the wavelength 354.7.
nm laser beam is divided into three optical axes, and the optical axis of the nonlinear optical crystal 1 is 26 degrees, 31.15 degrees, and 3 degrees, respectively.
2. Enter at an angle of 88.degree. Reference numerals 9, 10, and 11 denote Galileo telescopes for adjusting the beam diameter of the laser beam having a wavelength of 354.7 nm reflected by the mirrors 3, 4, and 5, respectively. Reference numerals 27, 46, and 28 denote shutters, each having a wavelength of 354.7 nm reflected by mirrors 3, 4, and 5.
Open and close the laser beam.

【0017】12,13,14は、溶融石英ガラスをそ
のまま用いたミラーであり、ガリレオテレスコープより
出射した波長354.7nmのレーザ光を透過させると
共に、非線形光学結晶1から出射される波長440n
m,530nm,650nmのレーザ光の一部分を反射
させ、残りの部分を透過させる。15,16は反射コー
ティングを全く施していないプリズムであり、ミラー1
2,13,14と組み合わされることにより、それぞれ
波長440nm,530nm,650nmのレーザ光に
対しリング共振器を構成する。6,7,8は前記リング共
振器で共振するレーザ光の光路を示し、それぞれ波長4
40nm,530nm,650nmのレーザ光に対応して
いる。
Reference numerals 12, 13, and 14 denote mirrors using fused silica glass as they are, which transmit a laser beam having a wavelength of 354.7 nm emitted from a Galileo telescope, and have a wavelength of 440 n emitted from the nonlinear optical crystal 1.
A part of the laser light of m, 530 nm, and 650 nm is reflected, and the remaining part is transmitted. Reference numerals 15 and 16 denote prisms having no reflective coating, and mirror 1
When combined with 2, 13, and 14, a ring resonator is formed for laser beams having wavelengths of 440 nm, 530 nm, and 650 nm, respectively. Reference numerals 6, 7, and 8 denote optical paths of laser light resonating in the ring resonator, each having a wavelength of 4
It corresponds to laser light of 40 nm, 530 nm, and 650 nm.

【0018】18,19,20はミラーであり、それぞ
れ前記した波長440nm,530nm,650nmの
レーザ光のみを選択的に全反射すると共に同一光軸上に
重ね合わせ、前記3種類の波長に対する全反射ミラー2
1、集光レンズ30を介して光ファイバ34へ入射させ
る。このため、ミラー18には、波長440±25nm
に対して全反射し、波長530±25nmおよび波長6
50±25nmに対して85%以上の透過率を有するよ
うコーティングがなされ、ミラー19には、波長530
±25nmに対して全反射し、波長650±25nmに
対して85%以上の透過率を有するようコーティングが
なされ、ミラー20には、波長650±25nmに対し
て全反射するようコーティングがなされている。
Reference numerals 18, 19, and 20 denote mirrors that selectively reflect only the laser beams having the wavelengths of 440 nm, 530 nm, and 650 nm, respectively, and superimpose them on the same optical axis to perform total reflection for the three wavelengths. Mirror 2
1. The light enters the optical fiber 34 via the condenser lens 30. Therefore, the mirror 18 has a wavelength of 440 ± 25 nm.
530 ± 25 nm and wavelength 6
The mirror 19 is coated so as to have a transmittance of 85% or more for 50 ± 25 nm.
The mirror 20 is coated so as to have a total reflection of ± 25 nm and a transmittance of 85% or more at a wavelength of 650 ± 25 nm, and the mirror 20 is coated so as to have a total reflection of a wavelength of 650 ± 25 nm. .

【0019】22は波長選択性を有するミラーであり、
波長730nmから2600nmまでの範囲に対して9
0%以上の透過率を有し、波長410nmから710n
mまでの範囲に対して全反射するようコーティングが成
されている。ミラー22で全反射された前記レーザ光
は、ミラー23により光路が変更され、集光レンズ31
を介して光ファイバ33へ入射される。また、ミラー2
2を透過した前記レーザ光は、集光レンズ32を介して
光ファイバ35へ入射される。25,26はシャッター
であり、それぞれ集光レンズ31,32ヘ入射するレー
ザ光を開閉する。
Reference numeral 22 denotes a mirror having wavelength selectivity,
9 for the wavelength range from 730 nm to 2600 nm
It has a transmittance of 0% or more, and a wavelength of 410 nm to 710 n.
The coating is made to be totally reflective for the range up to m. The optical path of the laser light totally reflected by the mirror 22 is changed by the mirror 23 and
Is incident on the optical fiber 33. Also, mirror 2
The laser light transmitted through 2 is incident on an optical fiber 35 via a condenser lens 32. Reference numerals 25 and 26 denote shutters for opening and closing the laser beams incident on the condenser lenses 31 and 32, respectively.

【0020】17は光路切り替え機構であり、ステッピ
ングモータ24により駆動され、ミラー18,19,2
0,22を移動することにより、出力レーザ光を選択す
る。38はステッピングモータ24のドライバーおよび
シャッター25,26,27,28,29,46のドラ
イバーである。39,40はコンピュータとそのキーボ
ードであり、ドライバー37,38の動作指示を行う。
47はモノクロメータであり、光ファイバ34より出力
されるレーザ光を入射し、その出力光をフォトディテク
タ48で受光し、オシロスコープ49に表示させること
により、光ファイバ34より出力されたレーザ光の波長
を検査する。なお、モノクロメータ48及びフォトディ
テクタ48は、レーザ光の波長を検査するときのみに使
用されるものであり、光ファイバ34より出力されたレ
ーザ光を実際に医療用等に使用する場合は、光路上から
取り外される。
Reference numeral 17 denotes an optical path switching mechanism, which is driven by a stepping motor 24 and has mirrors 18, 19, 2
The output laser light is selected by moving 0 and 22. Reference numeral 38 denotes a driver for the stepping motor 24 and a driver for the shutters 25, 26, 27, 28, 29, and 46. Numerals 39 and 40 denote computers and their keyboards, which instruct the drivers 37 and 38 to operate.
Reference numeral 47 denotes a monochromator, which receives laser light output from the optical fiber 34, receives the output light with a photodetector 48, and displays the laser light on an oscilloscope 49, thereby changing the wavelength of the laser light output from the optical fiber 34. inspect. Note that the monochromator 48 and the photodetector 48 are used only when inspecting the wavelength of the laser light, and when the laser light output from the optical fiber 34 is actually used for medical use, etc. Removed from

【0021】図2は、プリズム15,16を用いて前記
リング共振器を構成するために、波長440nm,53
0nm,650nmのレーザ光を入射もしくは出射させ
る具体的角度を明示している。以上のように構成された
3波長同時発振が可能な波長連続可変レーザ装置の動作
を図1を用いて説明する。励起光源2より出力される波
長1064nm,532nm,354.7nmのレーザ
光の内、波長354.7nmのレーザ光のみがペリンブ
ロッカプリズム44で光路選択され励起光としてミラー
3,4,5に入射され、3分岐される。前記3分岐され
たレーザ光は、非線形光学結晶1で効率のよい波長変換
が行えるようにガリレオテレスコープ9,10,11で
ビーム径を調整された後、偏光特性を利用してそれぞれ
ミラー12,13,14を透過させ、前記した入射角度
で非線形光学結晶1に入射させる。この際、ミラー3で
反射されガリレオテレスコープ9を通った励起光はその
一部を非線形光学結晶1で波長440nmと波長182
9.6nmのレーザ光に変換され、同様に、ミラー4で
反射されガリレオテレスコープ10を通った励起光はそ
の一部を波長530nmと波長1072.4nmのレー
ザ光に変換され、また、ミラー5で反射されガリレオテ
レスコープ11を通った励起光はその一部を波長650
nmと波長780.7nmのレーザ光に変換される。前
記した波長440nm,530nm,650nmのレー
ザ光は、プリズム15,16およびミラー12,13,
14で構成されるリング共振器でそれぞれ共振されると
ともに、それぞれの一部がミラー12,13,14を透
過して、出力レーザ光としてミラー18,19,20ヘ
出射される。前記したところの波長440nm,530
nm,650nmのレーザ光はミラー18,19,20
で反射されるとともに同一光軸上に重ね合わされて、1
本の白色(3原色)レーザ光となり、ミラー21により
光路を変更されて、集光レンズ30により光ファイバ3
4に結合され、光ファイバ34により目的の照射場所ま
で導かれる。
FIG. 2 shows that the above-mentioned ring resonator is constituted by using the prisms 15 and 16 so that the wavelength is 440 nm and the wavelength is 53 nm.
The specific angles at which laser beams of 0 nm and 650 nm are incident or emitted are specified. The operation of the continuously tunable laser device configured as described above and capable of simultaneously oscillating three wavelengths will be described with reference to FIG. Of the laser beams having wavelengths of 1064 nm, 532 nm, and 354.7 nm output from the excitation light source 2, only the laser beam having a wavelength of 354.7 nm is selected in the optical path by the Perin blocker prism 44, and is incident on the mirrors 3, 4, and 5 as excitation light. Is branched. The three-branched laser light is adjusted in beam diameter by Galileo telescopes 9, 10, and 11 so that the nonlinear optical crystal 1 can perform efficient wavelength conversion, and then the mirrors 12 and 10 are respectively used by using polarization characteristics. 13 and 14 are transmitted and made incident on the nonlinear optical crystal 1 at the above-mentioned incident angle. At this time, a part of the excitation light reflected by the mirror 3 and having passed through the Galileo telescope 9 is partially transmitted to the nonlinear optical crystal 1 at a wavelength of 440 nm and a wavelength of 182 nm.
Excitation light that has been converted into a 9.6 nm laser light, similarly reflected by the mirror 4 and passed through the Galileo telescope 10 is partially converted into a laser light with a wavelength of 530 nm and a wavelength of 1072.4 nm. The excitation light reflected by the light and having passed through the Galileo telescope 11 has a part thereof with a wavelength of 650.
nm and a laser beam with a wavelength of 780.7 nm. The laser beams having the wavelengths of 440 nm, 530 nm, and 650 nm are applied to the prisms 15 and 16 and the mirrors 12 and 13, respectively.
While being resonated by the ring resonators constituted by 14, a part of each is transmitted through the mirrors 12, 13, and 14 and emitted to the mirrors 18, 19, and 20 as output laser light. The wavelength of 440 nm, 530 described above
nm, 650 nm laser light is reflected by mirrors 18, 19, 20.
And are superimposed on the same optical axis.
It becomes white (three primary colors) laser light, the optical path of which is changed by the mirror 21, and the optical fiber 3 by the condenser lens 30.
4 and is guided by an optical fiber 34 to a target irradiation place.

【0022】ここで、ミラー12,13,14およびプ
リズム15,16には前記したように、反射もしくは透
過のためのコーティングが施されていないため、従来問
題となっていた高出力時の共振器ミラーでの光学的破損
を避けることができる。なお、非線形光学結晶1で波長
変換された前記波長1829.6nm,1072.4n
m,780.7nmのレーザ光は、ミラー18,19,
20を透過するために、光ファイバ34には入射されな
い。
Since the mirrors 12, 13, 14 and the prisms 15, 16 are not coated for reflection or transmission as described above, the resonator at the time of high output, which has conventionally been a problem, Optical damage at the mirror can be avoided. The above-mentioned wavelengths 1829.6 nm and 1072.4 n converted by the nonlinear optical crystal 1 are used.
The laser light of m, 780.7 nm is reflected by mirrors 18, 19,
Since the light passes through the optical fiber 20, the light does not enter the optical fiber 34.

【0023】以上述べた本装置の動作は、多波長レーザ
装置としての機能を説明したものであり、出力レーザと
しては光ファイバ34の先端より3原色のレーザ光を同
時に得ることができる。また、出力レーザ光としては必
要に応じてコンピュータ39を介してシャッタ27もし
くは46もしくは28を開閉することで、波長440n
m,530nm,650nmのレーザ光の内、何れか1
波長もしくは任意の2波長の組み合わせを選択すること
もできる。光ファイバ34より出射されるレーザ光の波
長は、モノクロメータ47、フォトディテクタ48、オ
シロスコープ49を組合わせて用いることで絶対値校正
を行うことができる。
The operation of the present apparatus described above explains the function as a multi-wavelength laser apparatus, and laser beams of three primary colors can be simultaneously obtained from the tip of the optical fiber 34 as an output laser. As the output laser light, by opening and closing the shutter 27, 46, or 28 via the computer 39 as necessary, the wavelength 440n
m, 530 nm, or 650 nm laser light
It is also possible to select a wavelength or a combination of any two wavelengths. The absolute value of the wavelength of the laser beam emitted from the optical fiber 34 can be calibrated by using a monochromator 47, a photodetector 48, and an oscilloscope 49 in combination.

【0024】次に、本装置における波長連続可変レーザ
装置としての動作を説明する。コンピュータ39、ドラ
イバ38を介してシャッタ27,28を閉め、レーザ光
7のみが非線形光学結晶1で発生されるようにするとと
もに、ステッピングモータ24を動作させ、光路切り替
え機構17を移動させて、ミラー18,19,20を、
それぞれレーザ光6,7,8の光路より外し、ミラー2
2を図中破線で示す様にレーザ光7の光路上に位置させ
る。レーザ光7の波長は、後述する様に回転ステージ4
5により非線形光学結晶1への励起光の入射角度を変更
させることにより、410nmから2600nmまで変
化するが、このうちミラー22を透過した730nmか
ら2600nmまでの波長のレーザ光は、集光レンズ3
2に入射して光ファイバ35に結合され、ミラー22で
反射された410nmから710nmまでの波長のレー
ザ光はミラー23で光路変更されて集光レンズ31に入
射し、光ファイバ33に結合される。
Next, the operation of the present apparatus as a continuously variable wavelength laser apparatus will be described. The shutters 27 and 28 are closed via the computer 39 and the driver 38 so that only the laser light 7 is generated by the nonlinear optical crystal 1, the stepping motor 24 is operated, and the optical path switching mechanism 17 is moved to the mirror. 18, 19, 20
The mirrors are removed from the optical paths of the laser beams 6, 7, and 8 respectively.
2 is positioned on the optical path of the laser light 7 as shown by a broken line in the figure. The wavelength of the laser light 7 is adjusted by the rotation stage 4 as described later.
5 changes the incident angle of the excitation light to the nonlinear optical crystal 1 from 410 nm to 2600 nm. Among them, the laser light having a wavelength of 730 nm to 2600 nm transmitted through the mirror 22
The laser light having a wavelength of 410 nm to 710 nm reflected by the mirror 22 is changed in optical path by the mirror 23, is incident on the condenser lens 31, and is coupled to the optical fiber 33. .

【0025】出力レーザ光の波長は、キーボード40を
通じてコンピュータ39に入力することで任意に設定す
ることができる。すなわち、コンピュータ39は、前記
入力された目的波長を得るための非線形光学結晶1の設
定角度を決定し、ドライバー37を介して回転ステージ
45を駆動して、非線形光学結晶1を前記設定角度にな
るよう調整する。同様に、コンピュータ39に、本装置
より出力させたい波長の範囲を入力することにより、回
転ステージ45が連続的に回転して非線形光学結晶1の
設定角度を連続的に変化させることができるため、出力
レーザ光の波長を410nmから2600nmの範囲で
連続的に変化させることができる。シャッター25を閉
じて26を開けることで、光ファイバ35より波長73
0nmから2600nmの範囲のレーザ光を出力するこ
とができ、また、シャッター26を閉じて25を開ける
ことで光ファイバ33より波長410nmから710n
mの範囲のレーザ光を出力することができる。また、シ
ャッター25,26をともに開けた場合においては、波
長410nmから710nmと波長730nmから26
00nmの範囲のレーザ光を同時に得ることができるこ
とは言うまでもない。
The wavelength of the output laser light can be arbitrarily set by inputting it into the computer 39 through the keyboard 40. That is, the computer 39 determines the set angle of the nonlinear optical crystal 1 for obtaining the input target wavelength, drives the rotary stage 45 via the driver 37, and sets the nonlinear optical crystal 1 to the set angle. Adjust as follows. Similarly, by inputting the range of the wavelength desired to be output from the present apparatus to the computer 39, the rotating stage 45 can be continuously rotated and the set angle of the nonlinear optical crystal 1 can be continuously changed. The wavelength of the output laser light can be continuously changed in a range from 410 nm to 2600 nm. By closing the shutter 25 and opening the shutter 26, the wavelength 73
A laser beam in the range of 0 nm to 2600 nm can be output, and the wavelength of 410 nm to 710 n
m can be output. When the shutters 25 and 26 are both opened, the wavelengths 410 nm to 710 nm and the wavelengths 730 nm to 26
It goes without saying that laser light in the range of 00 nm can be obtained simultaneously.

【0026】なお、前記したところの、多波長レーザ装
置および波長連続可変レーザ装置の機能を有する本装置
における光学部品の位置調整もしくは絶対波長の校正に
は、ヘリウムネオンレーザ41をミラー43を介して本
装置のレーザ光の光軸に重ね合わせることで実施する。
The helium-neon laser 41 is connected via the mirror 43 to adjust the position of the optical parts or calibrate the absolute wavelength in the apparatus having the functions of the multi-wavelength laser device and the continuously variable wavelength laser device. This is performed by superimposing on the optical axis of the laser beam of the present apparatus.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、多波長レーザ装置において1個の非線形光学結晶
を用いて、複数波長の出力レーザ光を同時に得ることが
でき、また、多波長レーザ装置もしくは波長連続可変レ
ーザ装置において、高出力の励起光を用いた場合におい
ても、光パラメトリック共振器部分における光学的な損
傷を有効に低減することができ、その実用的効果は大き
く、多波長レーザ装置および波長連続可変レーザ装置の
用途拡大に大きく寄与するものである。
As described above, according to the configuration of the present invention, it is possible to simultaneously obtain output laser beams of a plurality of wavelengths by using one nonlinear optical crystal in a multi-wavelength laser device. In a wavelength laser device or a continuously variable wavelength laser device, even when high-output pump light is used, optical damage in the optical parametric resonator can be effectively reduced, and its practical effect is large, and This greatly contributes to expanding the applications of the wavelength laser device and the continuously variable wavelength laser device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を説明するための3波長同
時発振が可能な連続波長可変レーザ装置の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a continuous wavelength variable laser device capable of simultaneously oscillating three wavelengths for describing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態におけるリング共振器を構
成するプリズム15,16に対して、3原色の発振波長
の入、出射角度を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing incident and emission angles of oscillation wavelengths of three primary colors with respect to prisms 15 and 16 constituting a ring resonator according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 非線形光学結晶(β−BaB24:Type1,θ
m=30度) 2 励起光源(354.7nm波長発生装置) 3,4,5 波長354.7nmレーザ光の分岐ミラー 6 波長440nmの発振光軸 7 波長530nmの発振光軸 8 波長650nmの発振光軸 9,10,11 ガリレオテレスコープ 12 出力ミラー 13 出力ミラー 14 出力ミラー 15 プリズムA 16 プリズムB 17 光路切り替え機構 18 波長440nm全反射ミラー(波長1829.6
nm高透過) 19 波長530nm全反射ミラー(波長1072.4
nm高透過) 20 波長650nm全反射ミラー(波長780.7n
m高透過) 21 白色光全反射ミラー 22 波長410nm〜710nmに対し全反射、波長
730nm〜2600nmに対し85%透過ミラー 23 波長410nm〜710nmに対する全反射ミラ
ー 24 ステッピングモータ 25,26,27,28,29,46 シャッター 30,31,32 集光レンズ 33,34,35 光ファイバ 36 電源 37,38 ドライバー 39 コンピュータ 40 キーボード 41 ヘリウムネオンレーザ 42,43 ミラー 44 ペリンブロッカプリズム 45 回転ステージ 47 モノクロメータ 48 光検出器 49 オシロスコープ 50 励起光源の出射レーザ光
First nonlinear optical crystal (β-BaB 2 0 4: Type1, θ
(m = 30 degrees) 2 Excitation light source (354.7 nm wavelength generation device) 3, 4, 5 Branch mirror of laser light of 354.7 nm wavelength 6 Oscillation optical axis of 440 nm wavelength 7 Oscillation optical axis of 530 nm wavelength 8 Oscillation light of 650 nm wavelength Axis 9, 10, 11 Galileo telescope 12 Output mirror 13 Output mirror 14 Output mirror 15 Prism A 16 Prism B 17 Optical path switching mechanism 18 440 nm wavelength total reflection mirror (wavelength 1829.6)
19 nm wavelength 530 nm total reflection mirror (wavelength 1072.4)
20 wavelength 650 nm total reflection mirror (wavelength 780.7 n)
21 white light total reflection mirror 22 total reflection for wavelength 410 nm to 710 nm, 85% transmission mirror for wavelength 730 nm to 2600 nm 23 total reflection mirror for wavelength 410 nm to 710 nm 24 stepping motor 25, 26, 27, 28, 29, 46 Shutter 30, 31, 32 Condensing lens 33, 34, 35 Optical fiber 36 Power supply 37, 38 Driver 39 Computer 40 Keyboard 41 Helium neon laser 42, 43 Mirror 44 Perin blocker prism 45 Rotating stage 47 Monochromator 48 Light detection Instrument 49 Oscilloscope 50 Laser light emitted from excitation light source

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非線形光学結晶を有する光パラメトリッ
ク発振器と励起用レーザ光源とを備えた多波長レーザ装
置であって、 前記励起用レーザ光源より出射したレーザ光を少なくと
も2つの光軸に分割する分割手段と、 該分割手段により分割された夫々のレーザ光を、前記非
線形光学結晶へ異なる角度で同時に入射させる入射角度
設定手段とを具備し、 前記非線形光学結晶から少なくとも4つの波長の異なる
レーザ光を出射させることを特徴とする多波長レーザ装
置。
1. A multi-wavelength laser device comprising an optical parametric oscillator having a non-linear optical crystal and an excitation laser light source, wherein the laser beam emitted from the excitation laser light source is split into at least two optical axes. Means, and an incident angle setting means for simultaneously causing the respective laser lights split by the splitting means to enter the nonlinear optical crystal at different angles simultaneously, wherein at least four laser lights having different wavelengths are output from the nonlinear optical crystal. A multi-wavelength laser device that emits light.
【請求項2】 前記非線形光学結晶は、β−BaB24
(ベータ・バリウム・ボレイト)を、タイプ1位相整合
条件を満たす様に結晶方位を定めて加工したものである
ことを特徴とする請求項1に記載の多波長レーザ装置。
Wherein said nonlinear optical crystal, β-BaB 2 0 4
2. The multi-wavelength laser device according to claim 1, wherein (beta barium borate) is processed by determining a crystal orientation so as to satisfy a type 1 phase matching condition.
【請求項3】 前記分割手段は、前記励起用レーザ光源
からのレーザ光を3つの光軸に分割すると共に、該3つ
の光軸に分割されたレーザ光を前記非線形光学結晶へ同
時に入射させることにより、前記非線形光学結晶から6
種類の波長のレーザ光を同時に発生させ、該6種類の波
長のレーザ光中には、波長が400nm帯域の第1のレ
ーザ光と、波長が500nm帯域の第2のレーザ光と、
波長が600nmの帯域の第3のレーザ光が含まれるこ
とを特徴とする請求項2に記載の多波長レーザ装置。
3. The splitting means splits laser light from the excitation laser light source into three optical axes and simultaneously causes the laser lights split into the three optical axes to enter the nonlinear optical crystal. As a result, 6
Laser beams of different wavelengths are simultaneously generated, and among the laser beams of the six wavelengths, a first laser beam having a wavelength of 400 nm, a second laser beam having a wavelength of 500 nm,
The multi-wavelength laser device according to claim 2, wherein a third laser beam having a wavelength of 600 nm is included.
【請求項4】 前記6種類の波長の異なるレーザ光のう
ちの少なくとも2つを同一光路上にのせる光路設定手段
をさらに具備することを特徴とする請求項3に記載の多
波長レーザ装置。
4. The multi-wavelength laser device according to claim 3, further comprising an optical path setting means for setting at least two of the six types of laser beams having different wavelengths on the same optical path.
【請求項5】 前記光路設定手段は、前記第3のレーザ
光を反射させる第1のミラーと、前記第3のレーザ光を
透過させると共に前記第2のレーザ光を反射させる第2
のミラーと、前記第2及び第3のレーザ光を透過させる
と共に前記第1のレーザ光を反射させる第3のミラーと
を備えることを特徴とする請求項4に記載の多波長レー
ザ装置。
5. The optical path setting means includes: a first mirror for reflecting the third laser light; and a second mirror for transmitting the third laser light and reflecting the second laser light.
5. The multi-wavelength laser device according to claim 4, further comprising: a mirror that transmits the second and third laser beams and reflects the first laser beam. 6.
【請求項6】 励起用レーザ光源より出射した励起レー
ザ光を透過させるとともに前記非線形光学素子で波長変
換されたレーザ光の一部を反射させ残りの部分を透過さ
せる第4のミラーと、前記波長変換されたレーザ光を反
射させる2つのプリズムとを備え、前記波長変換された
レーザ光を発振させるリング型の共振器をさらに具備す
ることを特徴とする請求項2に記載の多波長レーザ装
置。
6. A fourth mirror that transmits the excitation laser light emitted from the excitation laser light source, reflects a part of the laser light wavelength-converted by the nonlinear optical element, and transmits the other part of the laser light. 3. The multi-wavelength laser device according to claim 2, further comprising two prisms for reflecting the converted laser light, and further comprising a ring resonator for oscillating the wavelength-converted laser light.
【請求項7】 回動可能に設置された非線形光学結晶を
有する光パラメトリック発振器と励起用レーザ光源とを
備えた波長連続可変レーザ装置であって、 前記非線形光学結晶を回動させるための回動手段と、 前記励起用レーザ光源より出射した励起レーザ光を透過
させるとともに前記非線形光学素子で波長変換されたレ
ーザ光の一部を反射し残りの部分を透過させるミラー
と、前記波長変換されたレーザ光を反射させる2つのプ
リズムとを備え、前記波長変換されたレーザ光を発振さ
せるリング型の共振器とを具備することを特徴とする波
長連続可変レーザ装置。
7. A continuously variable wavelength laser device comprising an optical parametric oscillator having a non-linear optical crystal rotatably installed and a laser light source for pumping, wherein a rotation for rotating the non-linear optical crystal is provided. Means, a mirror that transmits the excitation laser light emitted from the excitation laser light source, reflects a part of the laser light wavelength-converted by the nonlinear optical element, and transmits the remaining part, and the wavelength-converted laser. A continuously variable wavelength laser device, comprising: two prisms for reflecting light; and a ring resonator for oscillating the wavelength-converted laser light.
【請求項8】 前記非線形光学結晶の回動角度を、前記
非線形光学結晶で波長変換されたレーザ波長が目的の波
長となる角度に制御する制御手段をさらに具備すること
を特徴とする請求項7に記載の波長連続可変レーザ装
置。
8. The apparatus according to claim 7, further comprising control means for controlling a rotation angle of the nonlinear optical crystal to an angle at which a laser wavelength converted by the nonlinear optical crystal becomes a target wavelength. 2. The continuously variable wavelength laser device according to item 1.
【請求項9】 励起用レーザ光源より出射したレーザ光
を少なくとも2つの光軸に分割し、前記分割した夫々の
レーザ光を前記非線形光学結晶へ異なる角度で同時に入
射させる角度設定手段を備えることにより、前記非線形
光学結晶の回動角度を特定の値に設定した場合におい
て、少なくとも4つの波長のレーザ光を同時に出力する
ことを特徴とする請求項8に記載の波長連続可変レーザ
装置。
9. An apparatus for splitting a laser beam emitted from a laser light source for excitation into at least two optical axes, and having angle setting means for simultaneously inputting the laser beams into the nonlinear optical crystal at different angles. 9. The continuously variable wavelength laser device according to claim 8, wherein when the rotation angle of the nonlinear optical crystal is set to a specific value, laser beams of at least four wavelengths are simultaneously output.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100665312B1 (en) 2006-07-12 2007-01-04 주식회사 쿠키혼 Laser processing equipment and laser mold processing equipment
JP2012523705A (en) * 2009-04-10 2012-10-04 サイマー インコーポレイテッド Alignment laser
CN118472752A (en) * 2024-07-10 2024-08-09 北京卓镭激光技术有限公司 A multi-wavelength laser switching and monitoring device

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