JP2001024264A - 波長変換レーザ装置 - Google Patents
波長変換レーザ装置Info
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Abstract
生するとともに偏光方向の異なる第1及び第2のKTP
結晶26、27を挿入したOPO共振器23を備え、最
初は第1のKTP結晶26によりOPO光を発生し、こ
のOPO共振器23において波長変換されずに出射され
たYAGレーザ光Qの偏光方向を、励起光戻し光学系2
9により第2のKTP結晶27の偏光方向に合わせてO
PO共振器23に入射させてOPO光を発生させる。
Description
共振を用いた波長変換レーザ装置に関する。
メトリック共振(Optical ParametricOscillation:以
下、OPOと称する)技術がある。このOPOは、波長
λpの励起光から波長λsと波長λiとの2波長を発生
する現象であり、これら波長λs、波長λiの関係は、 1/λp=(1/λs)+(1/λi) …(1) を満たすものである。ここで、一般のOPO光(本明細
書ではOPOで波長変換された光をいう)のうち短波長
光をシグナル光(波長λs)、長波長光をアイドラ光
(波長λi)と呼ばれている。
Nd:YAGレーザを使用した場合、波長λs=150
0nm、波長λi=3660nmといったOPO光を発
生することが可能である。
組み合わせは、OPOに用いる結晶の角度や温度、OP
Oに用いるミラー(OPOミラー)の特性などに依存
し、上記式(1)を満たす限りにおいてかなりの自由度で
波長選択が可能となっている。
POは、波長可変レーザ光源の少ない波長域で波長可変
光源としてよく利用されている。その用途としては、例
えば分光などの理化学用、環境測定などのリモートセン
シング用が多く、その他に医療用途への応用も行われて
いる。
光に対してOPO共振器を構成して光発振を達成するも
のであるが、励起光はOPO共振器内に閉じ込めること
はできない。
過するだけであったので、励起光とシグナル光及びアイ
ドラ光との相互作用は励起光がOPO共振器を通過する
間のみであった。このために励起光からOPO光(シグ
ナル光、アイドラ光)への変換効率は低いものであっ
た。
PO共振器の共振ミラーののうち1枚を励起光の反射に
用いることとした技術がある。この技術を使用すると、
励起光は、OPO共振器の共振ミラーで反射してOPO
共振器を1往復するものとなり、励起光からOPO光へ
の相互作用の時間が2倍になり、変換効率も増加する。
1往復させる技術を用いても、励起光のうちOPO光に
変換されないものが半分以上であり、OPOによる波長
変換効率が向上しない原因となっている。
線偏光した励起光を入射し、非線形結晶中において励起
光から発生したシグナル光とアイドラ光とのいずれか1
波又は2波を同時に共振させて、そのOPO光を得てい
る。
線形光学現象であり、そのためにOPOに必要な励起光
のパワー密度(発振閾値)は、数10MW・cm-2であ
る。従って、励起光としては、OPOによる波長変換を
可能にするのに十分なパワー密度を持ち、かつ直線偏光
であることが必要である。
ことにより尖頭値を高くすることが直接的であり、例え
ばTi:Sレーザのフェムト秒(fs)パルス光を再生増
幅して平均出力100mW、繰り返し数1kHz、パル
ス幅100fsの出力を得ることは可能であり、この場合
の尖頭値は〜1GWになる。
密度(MW・cm-2)は、励起光のビーム径を小さくし
集光することによっても高くすることができるが、その
半径は非線形結晶中でのウォークオフ角度によって制限
されている。そこで、非線形結晶を励起光源のレーザ共
振器内部に配置した内部共振器型OPOが例えばOptics
Letter Vol.21,800(1996)に考案されている。
非線形結晶を配置したもの)と内部共振器型OPOとで
は、OPOに寄与する励起光エネルギーの比率は、およ
そ (1+R)/(1−R) …(2) R:励起光に対する励起レーザ共振器の出力ミラーの反
射率 となり、同じ励起光源でより高い励起エネルギーを利用
することができる。
励起光のパワー密度(MW・cm-2)を高めることの1
方策である。その出力光特性は、レーザ共振器内部に配
置されている非線形結晶の持つ結晶軸方向に一致する直
線偏光であることが要求されるが、その偏光方向を規定
した固体レーザによる高出力化では、熱の効果に由来し
てレーザロッド中に生じた複屈折のためにレーザ共振器
内での損失が大きくなり、その高出力化が妨げられるこ
とが知られている。
etter Vol.18,116(1993)には、ファラデー回転子をレー
ザ共振器内部に配置することによって複屈折による損失
を補償することが記載されている。
する方式は、高い尖頭値により十分なパワー密度を得る
ことに優れているが、その反面、全体を構成する装置数
が多く、大掛かりな装置になる欠点がある。又、平均パ
ワーの高出力化においてもYAGレーザなどのナノ秒パ
ルスレーザと比べて劣っている。
さくして高いパワー密度を実現する方法では、ウォーク
・オフ効果によりOPOを行う効率低下に由来して、最
小ビーム径に制限が与えられる問題がある。内部共振器
型OPOでは、最小ビーム径に制限が与えられることに
対処した方式となっているが、励起光の偏光方向を規定
するためにレーザ共振器本体での損失が複屈折のために
大きくなる欠点がある。又、偏光方向を規定しない構成
の場合には、非線形結晶軸に直交な励起光成分がOPO
に寄与できずに効率が悪くなる。
するものでは、偏光規定した出力の複屈折損失を補償す
ることができるが、その場合でもマルチモード発振の場
合よりは低くなることが知られている。又、部品点数が
多く、共振器サイズが大きくなる。
OPO共振器内で1往復させる技術を用いても、励起光
のうちOPO光に変換されないものが半分以上であり、
OPOによる波長変換効率が向上しない原因となってい
る。
持たせて高出力のOPO光を出力するために励起光を極
短パルス化したり、非線形結晶中における励起光ビーム
径を小さくして高いパワー密度を実現するなどの各方式
が行われているが、全体を構成する装置数が多くなって
大掛かりな装置になる欠点や、励起光のビーム径が非線
形結晶中でのウォークオフ角度によって制限されたりし
て、いずれの方式でも十分にOPOに必要な励起光のパ
ワー密度を持たせて高出力のOPO光を出力することは
できない。
率を向上できる波長変換レーザ装置を提供することを目
的とする。
レーザロッドを配置したレーザ共振器の内部に、複数の
光パラメトリック共振素子が挿入された光パラメトリッ
ク共振器を配置した波長変換レーザ装置である。
長変換レーザ装置において、レーザ共振器の出力ミラー
と光パラメトリック共振器の出射ミラーとを兼用した構
成である。
置したレーザ共振器と、このレーザ共振器のレーザ出力
光路上に配置された、複数の光パラメトリック共振素子
が挿入された光パラメトリック共振器と、を備えた波長
変換レーザ装置である。
の異なる励起光によりほぼ同じ波長を発生する複数の光
パラメトリック共振素子が挿入された光パラメトリック
共振器と、この光パラメトリック共振器において波長変
換されずに出射された励起光の偏光方向を複数の光パラ
メトリック共振素子のうちいずれかの光パラメトリック
共振素子の偏光方向に合わせて再び光パラメトリック共
振器に入射させる励起光戻し光学系と、を備えた波長変
換レーザ装置である。
長変換レーザ装置において、光パラメトリック共振器に
は、互いに偏光方向がほぼ90度異なる第1及び第2の
光パラメトリック共振素子が挿入されている。
長変換レーザ装置において、光パラメトリック共振素子
は、KTiOPO4結晶である。
長変換レーザ装置において、励起光戻し光学系は、光パ
ラメトリック共振器において波長変換されずに出射され
た励起光の偏光方向を回転させるファラデーローテータ
と、このファラデーローテータを透過した励起光を再び
ファラデーローテータを透過させて光パラメトリック共
振器に戻す反射ミラーと、を有するものである。
長変換レーザ装置において、ファラデーローテータは、
励起光の偏光方向をほぼ45度回転させるものである。
長変換レーザ装置において、励起光戻し光学系は、光パ
ラメトリック共振器において波長変換されずに出射ミラ
ーから出射された励起光の偏光方向を回転させるファラ
デーローテータと、このファラデーローテータを透過し
た励起光を反射して光パラメトリック共振器の入射ミラ
ーに戻す反射ミラーと、を有するものである。
波長変換レーザ装置において、ファラデーローテータ
は、励起光の偏光方向を90度回転させるものである。
配置された共振器内部に少なくとも1つの偏光プリズム
を配置し、この偏光プリズムによって分離される少なく
とも2つの共振光路を形成したレーザ共振器と、このレ
ーザ共振器の各共振光路上に配置され、レーザ共振器で
発振されたレーザ光を互いに波長の異なる少なくとも2
つのレーザ光に変換する少なくとも2つの光パラメトリ
ック共振器と、を備えた波長変換レーザ装置である。
の波長変換レーザ装置において、少なくとも2つの光パ
ラメトリック共振器は、それぞれ同じ材質の非線形結晶
又は互いに異なる材質の非線形結晶を用いたものであ
る。
の波長変換レーザ装置において、少なくとも2つの光パ
ラメトリック共振器には、それぞれKTiOPO4結晶
が配置されたものである。
の波長変換レーザ装置において、少なくとも2つの光パ
ラメトリック共振器から出射されたレーザ光をそれぞれ
互いに波長の異なる2つのレーザ光に分離する分離光学
系を備えたものである。
形態について図面を参照して説明する。
る。
ミラー3との間にNd:YAGレーザロッド4を配置し
たものとなっている。このNd:YAGレーザロッド4
は、その周囲に配置された複数のレーザダイオード5か
らの励起光の照射により励起されるものとなっている。
O共振器6が配置されている。このOPO共振器6は、
入射ミラー7と出射ミラーとして兼用したレーザ共振器
1の出力ミラー3との間に複数のOPO素子、例えば2
つのKTP(KTiOPO4)結晶8、9を配置したも
のとなっている。
てxy面は0度、xz面は52度にカットした場合、例
えば波長2100nmのシグナル光と波長2157nm
のアイドラ光とに対して位相整合条件が整うものとな
る。このときレーザ共振器1により発振される励起光及
びアイドラ光の偏光方向はy軸方向となり、シグナル光
の偏光方向はxz平面内になる。これにより、一方のK
TP結晶8と他方のKTP結晶9とは、互いに偏光方向
が例えばほぼ90度異なるように配置されている。
いて説明する。
Nd:YAGレーザロッド4に照射されて、このNd:
YAGレーザロッド4が励起されると、高反射ミラー2
と出力ミラー3との間で光共振が発生する。
励起光として2つのKTP結晶8、9を透過する。この
うち一方のKTP結晶8に励起光が透過し、かつ入射ミ
ラー7と出力ミラー3との間で行われるOPOによる波
長変換でアイドラ光及びシグナル光が発生し、OPO光
として出力される。
の光が励起光として他方のKTP結晶9を透過し、かつ
入射ミラー7と出力ミラー3とによるOPO共振によ
り、一方のKTP結晶8により発生したアイドラ光及び
シグナル光は偏光方向がほぼ90度異なるアイドラ光及
びシグナル光が発生し、OPO光として出力される。
は、Nd:YAGレーザロッド4を配置したレーザ共振
器1の内部に、2つのKTP結晶8、9を挿入したOP
O共振器6を配置したので、レーザ共振器1で発生する
ランダム偏光の光を、偏光方向の異なる2つのKTP結
晶8、9でアイドラ光とシグナル光とに波長変換するこ
とができ、OPOによる波長変換効率を向上できる。そ
して、この変換効率を向上できることから高出力のOP
O光を出力できるものとなる。
いて図面を参照して説明する。なお、図1と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
る。
1の外部にOPO共振器10を配置したもので、レーザ
共振器1のレーザ出力光路にOPO共振器10が配置さ
れている。このOPO共振器10は、入射ミラー7と出
射ミラー11との間に複数のOPO素子、例えば2つの
KTP結晶8、9を配置したものとなっている。
いて説明する。
Nd:YAGレーザロッド4に照射されて、このNd:
YAGレーザロッド4が励起されると、高反射ミラー2
と出力ミラー3との間で光共振が発生し、ランダム偏光
のNd:YAGレーザ光がレーザ共振器1から出力され
る。
てOPO共振器10に入射し、2つのKTP結晶8、9
を透過する。このうち一方のKTP結晶8に励起光が透
過し、かつ入射ミラー7と出射ミラー11とによるOP
Oによる波長変換によりアイドラ光及びシグナル光が発
生し、OPO光として出力される。
ーザ光が励起光として他方のKTP結晶9を透過し、か
つ入射ミラー7と出射ミラー11とによるOPO共振に
より、一方のKTP結晶8により発生したアイドラ光及
びシグナル光は偏光方向がほぼ90度異なるアイドラ光
及びシグナル光が発生し、OPO光として出力される。
は、レーザ共振器1の外部に、2つのKTP結晶8、9
を挿入したOPO共振器10を配置したので、レーザ共
振器1で発生するランダム偏光のNd:YAGレーザ光
を、偏光方向の異なる2つのKTP結晶8、9でアイド
ラ光とシグナル光とに波長変換することができ、OPO
による波長変換効率を向上できる。そして、この変換効
率を向上できることから高出力のOPO光を出力できる
ものとなる。
いて図面を参照して説明する。
る。
して波長1064nmのYAGレーザ光Qを出力するも
のである。このNd:YAGレーザ装置20から出力さ
れるYAGレーザ光Qの光路上には、偏光ビームスプリ
ッタ21、ファラデーローテータ22を介してOPO共
振器23が配置されている。
と出射ミラー25との間に、互いに偏光方向が90度異
なる第1及び第2のOPO素子、例えばKTP結晶2
6、27を挿入し、それぞれ偏光方向の異なるYAGレ
ーザ光Qにより同じ波長を発生するものとなっている。
7は、結晶軸に対して、xy面を0度、xz面を52度
にカットした場合、波長2100nmのシグナル光と波
長2157nmのアイドラ光とに対して位相整合条件が
整うものとなっている。このときYAGレーザ光Q及び
アイドラ光の偏光方向は結晶y軸方向、シグナル光の偏
光方向はxz平面内になる。これにより、第1のKTP
結晶26は、YAGレーザ光Qの偏光方向が結晶y軸方
向になるように配置され、かつ第2のKTP結晶27
は、YAGレーザ光Qの偏光方向が結晶y軸方向と一致
するように配置されている。そして、第2のKTP結晶
27のカット角は第1のKTP結晶26のカット角と同
一になっている。
ァラデーローテータ22は、反射ミラー28とともに励
起光戻し光学系29を構成するもので、この励起光戻し
光学系29は、OPO共振器23において波長変換され
ずに出射されたYAGレーザ光Qの偏光方向を第1及び
第2のKTP結晶26、27のうちいずれかのKTP結
晶26又は27の偏光方向に合わせて再びOPO共振器
23に入射させる作用を有するものである。
PO共振器23において波長変換されずに出射されたY
AGレーザ光Qの偏光方向を例えばほぼ45度回転さ
せ、かつ偏光ビームスプリッタ21を透過して反射ミラ
ー28で反射して戻ってきたYAGレーザ光Qの偏光方
向を再び例えばほぼ45度回転させる作用を持ってい
る。
Gレーザ装置20から出力されるYAGレーザ光Qを透
過させ、かつファラデーローテータ22からのYAGレ
ーザ光Q及び反射ミラー28からのYAGレーザ光Qを
反射する作用を持っている。
22を透過したYAGレーザ光Qを再びファラデーロー
テータ22を透過させてOPO共振器23に戻すものと
なっている。
いて説明する。
64nmのYAGレーザ光Qが出力されると、このYA
Gレーザ光Qは、偏光ビームスプリッタ21に対してp
偏光を有しているので、この偏光ビームスプリッタ21
を透過し、次のファラデーローテータ22で偏光方向が
45度回転されて水平方向に対して45度傾いた偏光を
持ったものとなってOPO共振器23に入射する。
26は、上記の如くYAGレーザ光Qの偏光方向が結晶
y軸方向になるように配置されているので、入射したY
AGレーザ光Qは、第1のKTP結晶26と入射ミラー
24及び出射ミラー25とによりOPO共振が発生して
波長変換され、波長2100nmのシグナル光と波長2
157nmのアイドラ光が発生して出射ミラー25から
出射される。
変換されないYAGレーザ光Qは、出射ミラー25で反
射し、入射ミラー24を通ってOPO共振器23から出
射される。この出射されたYAGレーザ光Qは、ファラ
デーローテータ22を再び透過することにより偏光方向
がほぼ45度回転し、偏光ビームスプリッタ21に対し
てs偏光となる。
ームスプリッタ21で反射して反射ミラー28に進行
し、この反射ミラー28で反射して再び通ってきた光経
路を戻る。この際、YAGレーザ光Qは、偏光ビームス
プリッタ21で反射し、ファラデーローテータ22でさ
らに偏光方向がほぼ45度回転し、OPO共振器23に
入射する。
Gレーザ光Qは、最初にOPO共振器23に往復したと
きに偏光方向がほぼ45度回転していたが、今回再びO
PO共振器23を往復するときには偏光方向がほぼ13
5度回転しており、最初の往復と2度目の往復とでは偏
光方向がほぼ90度異なっている。
は、上記の如く2度目の往復の際のYAGレーザ光Qの
偏光方向を結晶y軸方向と一致するように配置されてい
るので、入射したYAGレーザ光Qは、第2のKTP結
晶27と入射ミラー24及び出射ミラー25とによりO
POが発生して波長変換され、波長2100nmのシグ
ナル光と波長2157nmのアイドラ光が発生して出射
ミラー25から出射される。
第1のKTP結晶26によって発生したアイドラ光及び
シグナル光に対して波長が同一であるが、偏光方向は直
交するものとなっている。
は、同じ波長のアイドラ光及びシグナル光を発生すると
ともに偏光方向の異なる第1及び第2のKTP結晶2
6、27を挿入したOPO共振器23を備え、最初は第
1のKTP結晶26によりOPO光を発生し、このOP
O共振器23において波長変換されずに出射されたYA
Gレーザ光Qの偏光方向を、励起光戻し光学系29によ
り第2のKTP結晶27の偏光方向に合わせてOPO共
振器23に入射させてOPO光を発生させるようにした
ので、YAGレーザ光QをOPO共振器23内で2往復
するものとなり、1回のみ往復して波長変換した場合と
比較して高出力のOPO光を出力でき、OPOによる波
長変換効率を向上できる。
光、シグナル光、アイドラ光は、第2のKTP結晶27
において吸収、散乱などによる光学的なロスが非常に小
さく、第2のKTP結晶27の挿入による第1のKTP
結晶26でのOPOによる波長変換は影響を受けない。
これは第2のKTP結晶27に関する励起光、シグナル
光、アイドラ光に対しても同様であり、KTP結晶を2
つ挿入することによる効率の低下はごく僅かである。
OPO光と第2のKTP結晶27により発生するOPO
光とは、同一波長においては偏光がほぼ直交するので、
互いに干渉を生ぜず、干渉効果による出力の不安定性な
ども生じない。
いて図面を参照して説明する。なお、図3と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
る。
るYAGレーザ光Qの光路上には、リング型OPO共振
器30が配置されている。
ラー31と出射ミラー32との間に第1及び第2のKT
P26、27を配置し、かつ出射ミラー32の反射光路
上に反射ミラー33を配置して、波長変換されないYA
Gレーザ光Qを偏光ミラー31に戻すものとなってい
る。なお、第1のKTP結晶26は、YAGレーザ光Q
の偏光方向が結晶y軸方向になるように配置され、かつ
第2のKTP結晶27は、YAGレーザ光Qの偏光方向
が結晶y軸方向と一致するように配置されている。そし
て、第2のKTP結晶27のカット角は第1のKTP結
晶26のカット角と同一になっている。
3を通って偏光ミラー31に戻す経路を励起光戻し光学
系と呼び、この経路上にファラデーローテータ34が配
置されている。このファラデーローテータ34は、OP
O共振器30において波長変換されずに出射ミラー32
から出射されたYAGレーザ光Qの偏光方向を例えばほ
ぼ90度回転させるものとなっている。
いて説明する。
64nmのYAGレーザ光Qが出力されると、このYA
Gレーザ光Qは、リング型OPO共振器30に入射す
る。
TP結晶26は、上記の如くYAGレーザ光Qの偏光方
向が結晶y軸方向と一致するように配置されているの
で、入射したYAGレーザ光Qは、第1のKTP結晶2
6と偏光ミラー31及び出射ミラー32とによりOPO
が発生して波長変換され、波長2100nmのシグナル
光と波長2157nmのアイドラ光が発生して出射ミラ
ー32から出射される。
いて波長変換されないYAGレーザ光Qは、出射ミラー
32で反射され、ファラデーローテータ34を透過する
ことにより偏光方向がほぼ90度回転し、反射ミラー3
3で反射して偏光ミラー31に送られる。すなわち、波
長変換されないYAGレーザ光Qは、リング型OPO共
振器30内にとどまる。
第2のKTP結晶27は、結晶y軸方向と一致するよう
に配置されているので、入射したYAGレーザ光Qは、
第2のKTP結晶27と偏光ミラー31及び出射ミラー
32とによりOPO共振が発生して波長変換され、波長
2100nmのシグナル光と波長2157nmのアイド
ラ光が発生して出射ミラー25から出射される。
は、第1及び第2のKTP結晶26、27を挿入したリ
ング型OPO共振器30を備え、最初は第1のKTP結
晶26によりOPO光を発生し、このリング型OPO共
振器30において波長変換されずに出射されたYAGレ
ーザ光Qの偏光方向をほぼ90度回転させ、第2のKT
P結晶27によりOPO光を発生させるようにしたの
で、YAGレーザ光Qをリング型OPO共振器30内で
2回転させることにより、OPO光の出力を増加でき、
OPOによる波長変換効率を向上できる。
P結晶を2つ挿入することによる効率の低下はごく僅か
であり、かつ干渉効果による出力の不安定性なども生じ
ない。
いて図面を参照して説明する。
る。
内部に偏光プリズム41が配置され、この偏光プリズム
41によって分離される2つの共振光路が形成され、こ
れにより高反射ミラー42と2つの出力ミラー43、4
4とが偏光プリズム41を介して光学的に対向配置され
ている。すなわち、このNd:YAGレーザ共振器40
は、フロントミラーとなる1つの高反射ミラー42とリ
アミラーとなる2つの出力ミラー43、44とを配置し
たT型構成となっている。
は、Nd:YAGレーザロッド45、Qスイッチ46が
配置され、このうちNd:YAGレーザロッド45の周
囲には複数のレーザダイオード47が配置されている。
共振光路上には、それぞれOPO共振器48、49が配
置されている。このうちOPO共振器48は、出力ミラ
ー43を出射ミラーとして兼用し、入射ミラー50と出
力ミラー43との間にKTP結晶51を配置したものと
なっている。又、OPO共振器49は、出力ミラー44
を出射ミラーとして兼用し、入射ミラー52と出力ミラ
ー44との間にKTP結晶53を配置したものとなって
いる。
出射光路上には、それぞれOPO光高反射ミラー54、
55が配置され、これらOPO光用高反射ミラー54、
55の反射光路の交わるところにOPO光用偏光プリズ
ム56が配置されている。このOPO光用偏光プリズム
56は、2つのOPO共振器48、49からのアイドラ
光及びシグナル光を、アイドラ光とシグナル光とに分離
するものとなっている。
プリズム56及び2枚のOPO光用高反射ミラー54、
55によりマッハ・ツェンダー干渉計型の分離・結合光
学系が形成されている。
いて説明する。
がNd:YAGレーザロッド45に照射されて、このN
d:YAGレーザロッド45が励起されると、このN
d:YAGレーザ共振器40の共振光路内に偏光プリズ
ム41が配置されていることから、高反射ミラー42と
各出力ミラー43、44とにおける2つの共振光路にお
いてそれぞれ波長1μmの光共振が発生する。これら2
つの共振光路において発生した光は、それぞれ直交した
偏光成分となっている。
数でスイッチング動作することによりパルス発振とな
る。
発生した光は、それぞれ各OPO共振器48、49に入
射する。このうちOPO共振器48では、KTP結晶5
1と入射ミラー50及び出力ミラー43とによりOPO
が発生して励起光が波長変換され、波長2000nm帯
のシグナル光とアイドラ光とを発生して出力ミラー43
から出射される。
と入射ミラー52及び出力ミラー44とによりOPOが
発生して波長変換され、同じく波長2000nm帯のシ
グナル光とアイドラ光とを発生して出力ミラー44から
出射される。
ドラ光との偏光方向が直交した2波、例えば光学軸に対
してYAGレーザ光が角度55度で入射した場合、例え
ば波長1980nmのシグナル光と波長2300nmの
アイドラ光となる。
するYAGレーザ光の偏光方向が互いに直交しているの
で、これらOPO共振器48、48から出射される各シ
グナル光同士と、各アイドラ光同士は、それぞれ偏光方
向が互いにほぼ直交関係にある。
ら出射される各シグナル光、各アイドラ光は、それぞれ
OPO光高反射ミラー54、55で反射して偏光プリズ
ム56に入射する。
のOPO共振器48、49からのアイドラ光及びシグナ
ル光を、アイドラ光とシグナル光とに分離する。
は、Nd:YAGレーザ共振器40内部に偏光プリズム
41を配置して2つの共振光路を形成し、これら共振光
路上にそれぞれOPO共振器48、49を配置したの
で、2つのOPO共振器48、49でそれぞれアイドラ
光とシグナル光とに波長変換でき、これらアイドラ光と
シグナル光とを合わせることにより高出力のOPO光を
出力でき、OPOによる波長変換効率を向上できる。
とシグナル光とを別々に取り出すことができる。
2つの共振光路においてそれぞれ共振光を発生させるの
で、Nd:YAGレーザ共振器40は偏光の規定を行う
必要がなく、複屈折による出力の損失が少ない。
部に各OPO共振器48、49を配置したので、Nd:
YAGレーザ共振器40外部にOPO共振器を配置する
場合よりも高い励起光を利用でき、かつ部品点数が少な
く、コンパクトな構成にできる。
形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
OPO共振器48、49にそれぞれKTP結晶51、5
3を用いているが、これらKTP結晶51、53に対し
て異なった角度チューニングを施したり、又は一方のK
TP結晶51又は53を別の非線形結晶、例えばKTi
OAsO4などに置き換えてもよく、この場合には4波
長のOPO光の発振が可能である。
PO変換効率を向上できる波長変換レーザ装置を提供で
きる。
施の形態を示す構成図。
施の形態を示す構成図。
施の形態を示す構成図。
施の形態を示す構成図。
施の形態を示す構成図。
Claims (14)
- 【請求項1】 レーザロッドを配置したレーザ共振器の
内部に、複数の光パラメトリック共振素子が挿入された
光パラメトリック共振器を配置したことを特徴とする波
長変換レーザ装置。 - 【請求項2】 前記レーザ共振器の出力ミラーと前記光
パラメトリック共振器の出射ミラーとを兼用した構成で
あることを特徴とする請求項1記載の波長変換レーザ装
置。 - 【請求項3】 レーザロッドを配置したレーザ共振器
と、 このレーザ共振器のレーザ出力光路上に配置された、複
数の光パラメトリック共振素子が挿入された光パラメト
リック共振器と、を具備したことを特徴とする波長変換
レーザ装置。 - 【請求項4】 それぞれ偏光方向の異なる励起光により
ほぼ同じ波長を発生する複数の光パラメトリック共振素
子が挿入された光パラメトリック共振器と、 この光パラメトリック共振器において波長変換されずに
出射された前記励起光の偏光方向を複数の前記光パラメ
トリック共振素子のうちいずれかの前記光パラメトリッ
ク共振素子の偏光方向に合わせて再び前記光パラメトリ
ック共振器に入射させる励起光戻し光学系と、を具備し
たことを特徴とする波長変換レーザ装置。 - 【請求項5】 前記光パラメトリック共振器には、互い
に偏光方向がほぼ90度異なる第1及び第2の光パラメ
トリック共振素子が挿入されていることを特徴とする請
求項4記載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項6】 前記光パラメトリック共振素子は、KT
iOPO4結晶であることを特徴とする請求項4記載の
波長変換レーザ装置。 - 【請求項7】 前記励起光戻し光学系は、前記光パラメ
トリック共振器において波長変換されずに出射された前
記励起光の偏光方向を回転させるファラデーローテータ
と、 このファラデーローテータを透過した前記励起光を再び
前記ファラデーローテータを透過させて前記光パラメト
リック共振器に戻す反射ミラーと、を有することを特徴
とする請求項4記載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項8】 前記ファラデーローテータは、前記励起
光の偏光方向をほぼ45度回転させることを特徴とする
請求項7記載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項9】 前記励起光戻し光学系は、前記光パラメ
トリック共振器において波長変換されずに出射ミラーか
ら出射された前記励起光の偏光方向を回転させるファラ
デーローテータと、 このファラデーローテータを透過した前記励起光を反射
して前記光パラメトリック共振器の入射ミラーに戻す反
射ミラーと、を有することを特徴とする請求項4記載の
波長変換レーザ装置。 - 【請求項10】 前記ファラデーローテータは、前記励
起光の偏光方向を90度回転させることを特徴とする請
求項9記載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項11】 レーザロッドが配置された共振器内部
に少なくとも1つの偏光プリズムを配置し、この偏光プ
リズムによって分離される少なくとも2つの共振光路を
形成したレーザ共振器と、 このレーザ共振器の各共振光路上に配置され、前記レー
ザ共振器で発振されたレーザ光を互いに波長の異なる少
なくとも2つのレーザ光に変換する少なくとも2つの光
パラメトリック共振器と、を具備したことを特徴とする
波長変換レーザ装置。 - 【請求項12】 少なくとも2つの前記光パラメトリッ
ク共振器は、それぞれ同じ材質の非線形結晶又は互いに
異なる材質の非線形結晶を用いたものであることを特徴
とする請求項11記載の波長変換レーザ装置。 - 【請求項13】 少なくとも2つの前記光パラメトリッ
ク共振器には、それぞれKTiOPO4結晶が配置され
たことを特徴とする請求項11記載の波長変換レーザ装
置。 - 【請求項14】 少なくとも2つの前記光パラメトリッ
ク共振器から出射されたレーザ光をそれぞれ互いに波長
の異なる2つのレーザ光に分離する分離光学系を備えた
ことを特徴とする請求項11記載の波長変換レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11190549A JP2001024264A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 波長変換レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11190549A JP2001024264A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 波長変換レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001024264A true JP2001024264A (ja) | 2001-01-26 |
| JP2001024264A5 JP2001024264A5 (ja) | 2006-08-24 |
Family
ID=16259937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11190549A Pending JP2001024264A (ja) | 1999-07-05 | 1999-07-05 | 波長変換レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001024264A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002344051A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-29 | Japan Atom Energy Res Inst | 光共振器、それを備えたレーザー発振器及び波長変換装置 |
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-
1999
- 1999-07-05 JP JP11190549A patent/JP2001024264A/ja active Pending
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| CN112164970B (zh) * | 2020-10-28 | 2023-03-14 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 任意偏振态信号光的光参量放大装置 |
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