JPH0715077A - 高調波発生装置 - Google Patents
高調波発生装置Info
- Publication number
- JPH0715077A JPH0715077A JP17623593A JP17623593A JPH0715077A JP H0715077 A JPH0715077 A JP H0715077A JP 17623593 A JP17623593 A JP 17623593A JP 17623593 A JP17623593 A JP 17623593A JP H0715077 A JPH0715077 A JP H0715077A
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- JP
- Japan
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- resonator
- range
- frequency
- harmonic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体レーザ（ＬＤ）の周波数制御を光帰還法
で行う際、ＬＤの周波数変動許容幅（ロッキングレン
ジ）を拡大しより高調波出力を安定化させる。 【構成】従来約２ＧＨｚ程度のロッキングレンジ（ＬＤ
１の注入電流変動許容幅、温度変動許容幅は約±１. ４
ｍＡ、±０. ０６℃）を、端面反射率を２％とすること
により、約３. ４ＧＨｚ（同約±２. ４ｍＡ、約±０.
１℃）に拡大することができた。
で行う際、ＬＤの周波数変動許容幅（ロッキングレン
ジ）を拡大しより高調波出力を安定化させる。 【構成】従来約２ＧＨｚ程度のロッキングレンジ（ＬＤ
１の注入電流変動許容幅、温度変動許容幅は約±１. ４
ｍＡ、±０. ０６℃）を、端面反射率を２％とすること
により、約３. ４ＧＨｚ（同約±２. ４ｍＡ、約±０.
１℃）に拡大することができた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの基本波
をＫＮｂＯ3 結晶等の非線形光学材料に入射させて高調
波を発生させる高調波発生装置に関するものである。
をＫＮｂＯ3 結晶等の非線形光学材料に入射させて高調
波を発生させる高調波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の第２高調波発生装置を図４に示
す。従来の第２高調波発生装置は、半導体レーザ（共振
器側端面反射率Ｒf ＝５％、後面反射率Ｒr ＝９０％、
以下ＬＤと称す）１、ＫＮｂＯ3 結晶等自体から構成さ
れるモノリシック型共振器４、ＬＤ１及び共振器４それ
ぞれの温調装置（ペルチェ素子）２ａ、２ｂ、結合光学
系３とから構成されている。
す。従来の第２高調波発生装置は、半導体レーザ（共振
器側端面反射率Ｒf ＝５％、後面反射率Ｒr ＝９０％、
以下ＬＤと称す）１、ＫＮｂＯ3 結晶等自体から構成さ
れるモノリシック型共振器４、ＬＤ１及び共振器４それ
ぞれの温調装置（ペルチェ素子）２ａ、２ｂ、結合光学
系３とから構成されている。
【０００３】ＬＤ１の発振周波数と共振器４の共振周波
数を一致させる周波数制御（周波数安定化）は、共振器
４内部の散乱光によって生じる逆回り共振光を戻り光５
としてＬＤ１に戻す光帰還法（ロッキング）によって行
っている。図４において、６ａ及び６ｂは酸化防止膜で
ある。
数を一致させる周波数制御（周波数安定化）は、共振器
４内部の散乱光によって生じる逆回り共振光を戻り光５
としてＬＤ１に戻す光帰還法（ロッキング）によって行
っている。図４において、６ａ及び６ｂは酸化防止膜で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、ＬＤの周波数制御を光帰還法で行う際、ＬＤの周波
数変動許容幅（ロッキングレンジ）が狭いため、環境温
度変化等の外乱によりロッキングがはずれ、高調波出力
が不安定化しやすいという問題点があった。
は、ＬＤの周波数制御を光帰還法で行う際、ＬＤの周波
数変動許容幅（ロッキングレンジ）が狭いため、環境温
度変化等の外乱によりロッキングがはずれ、高調波出力
が不安定化しやすいという問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、基本波発生用の半導
体レーザと、前記基本波を高調波へ変換する非線形光学
材料を含み複数の反射面で基本波を共振させる共振器と
を有してなる高調波発生装置において、前記半導体レー
ザの基本波出射側の端面反射率を低下させたことを特徴
とする高調波発生装置を提供するものである。
を解決すべくなされたものであり、基本波発生用の半導
体レーザと、前記基本波を高調波へ変換する非線形光学
材料を含み複数の反射面で基本波を共振させる共振器と
を有してなる高調波発生装置において、前記半導体レー
ザの基本波出射側の端面反射率を低下させたことを特徴
とする高調波発生装置を提供するものである。
【０００６】本発明において、共振器は、非線形光学材
料の複数の面に基本波の反射面を誘電体多層膜により形
成したモノリシック型共振器でもよく、複数の共振用ミ
ラー間の光軸上に非線形光学材料を配置したディスクリ
ート型共振器であってもよい。また本発明は第２高調波
発生装置ばかりでなく、より高次の高調波発生装置にも
応用できる。
料の複数の面に基本波の反射面を誘電体多層膜により形
成したモノリシック型共振器でもよく、複数の共振用ミ
ラー間の光軸上に非線形光学材料を配置したディスクリ
ート型共振器であってもよい。また本発明は第２高調波
発生装置ばかりでなく、より高次の高調波発生装置にも
応用できる。
【０００７】
【作用】本発明の高調波発生装置は、ＬＤの端面反射率
を低下させることにより、ＬＤへ帰還する戻り光の量を
増加させることができ、その結果ＬＤの周波数変動許容
幅（ロッキングレンジ）を拡大できるものである。
を低下させることにより、ＬＤへ帰還する戻り光の量を
増加させることができ、その結果ＬＤの周波数変動許容
幅（ロッキングレンジ）を拡大できるものである。
【０００８】
【実施例】本発明装置の基本構成を図１に示す。図１に
おいて、従来例の図４と同じ部品については同じ符号を
付してその説明を省略する。発振波長が８６０ｎｍで、
ペルチェ素子２ａを用いて温調したＬＤ（共振器側端面
反射率Ｒf ＝２％、後面反射率Ｒr ＝９９％）１の光
を、結合光学系３により一周期の光路長１２ｍｍのＫＮ
ｂＯ3 共振器（モノリシック型共振器）４の共振モード
と整合するようにして入射させた。ＬＤ１の基本波の出
射面には低反射膜７ａが設けられ、ＬＤの前記出射面と
反対面（後面）には高反射膜７ｂが設けられている。前
記低反射膜７ａは、アモルファスシリコン、アルミナ等
の単体の膜、あるいはそれらを組み合わせて構成した膜
等が好ましく用いられる。
おいて、従来例の図４と同じ部品については同じ符号を
付してその説明を省略する。発振波長が８６０ｎｍで、
ペルチェ素子２ａを用いて温調したＬＤ（共振器側端面
反射率Ｒf ＝２％、後面反射率Ｒr ＝９９％）１の光
を、結合光学系３により一周期の光路長１２ｍｍのＫＮ
ｂＯ3 共振器（モノリシック型共振器）４の共振モード
と整合するようにして入射させた。ＬＤ１の基本波の出
射面には低反射膜７ａが設けられ、ＬＤの前記出射面と
反対面（後面）には高反射膜７ｂが設けられている。前
記低反射膜７ａは、アモルファスシリコン、アルミナ等
の単体の膜、あるいはそれらを組み合わせて構成した膜
等が好ましく用いられる。
【０００９】ＬＤの後面反射率は、しきい値電流の増大
を極力抑えるために９９％とした。また、共振器４の入
射面での直接の反射光は光軸が異なるためにＬＤに戻ら
ない。基本波（λ1 ＝８６０ｎｍ）は、共振器４内で図
１において時計回りに共振増倍され、第２高調波（λ2
＝４３０ｎｍ）に変換される。この時、ＫＮｂＯ3 共振
器４は、位相整合条件及び共振条件を満足するように、
ペルチェ素子２ｂにより２７℃に保持するよう温調を行
った。基本波は結晶のｂ軸と平行な偏光方向で入射させ
ており、第２高調波はそれと直交する偏光方向で出射さ
れる。
を極力抑えるために９９％とした。また、共振器４の入
射面での直接の反射光は光軸が異なるためにＬＤに戻ら
ない。基本波（λ1 ＝８６０ｎｍ）は、共振器４内で図
１において時計回りに共振増倍され、第２高調波（λ2
＝４３０ｎｍ）に変換される。この時、ＫＮｂＯ3 共振
器４は、位相整合条件及び共振条件を満足するように、
ペルチェ素子２ｂにより２７℃に保持するよう温調を行
った。基本波は結晶のｂ軸と平行な偏光方向で入射させ
ており、第２高調波はそれと直交する偏光方向で出射さ
れる。
【００１０】このような共振器を用いた第２高調波発生
装置においては、共振器の共振周波数とＬＤの発振周波
数を一致させることが必要となる。ここでは、共振器か
ら生じる反時計回り（図１において共振光と逆方向）の
共振光をＬＤに戻し、ＬＤの発振周波数を共振器の共振
周波数にロックする光帰還制御を行っている。
装置においては、共振器の共振周波数とＬＤの発振周波
数を一致させることが必要となる。ここでは、共振器か
ら生じる反時計回り（図１において共振光と逆方向）の
共振光をＬＤに戻し、ＬＤの発振周波数を共振器の共振
周波数にロックする光帰還制御を行っている。
【００１１】図２（ａ）、（ｂ）にその原理の模式図を
示す。これらの図では、戻り光が存在しない場合と存在
する場合をそれぞれ破線、実線で示している。図２
（ａ）の横軸はＬＤへの注入電流及び温度によって決ま
るＬＤ単体の発振周波数（ωN ）であり、縦軸は共振器
からの戻り光が存在する場合の複合共振器系（ＬＤ＋共
振器）における周波数（ω）である。
示す。これらの図では、戻り光が存在しない場合と存在
する場合をそれぞれ破線、実線で示している。図２
（ａ）の横軸はＬＤへの注入電流及び温度によって決ま
るＬＤ単体の発振周波数（ωN ）であり、縦軸は共振器
からの戻り光が存在する場合の複合共振器系（ＬＤ＋共
振器）における周波数（ω）である。
【００１２】図２（ｂ）はこのときの共振器透過スペク
トルを示している。共振器からの共振周波数という情報
をもった光をＬＤに戻すことにより、ＬＤの発振周波数
は共振器の共振周波数に引き込まれ、その周波数にロッ
クされていることがわかる。この時、共振器透過スペク
トルはロッキングレンジと呼ばれる帯域を持ち、この範
囲内ではＬＤ注入電流あるいは温度が変化してＬＤ単体
の周波数がずれたとしても、ＬＤの周波数と共振器の共
振周波数は一致してロックがはずれない。
トルを示している。共振器からの共振周波数という情報
をもった光をＬＤに戻すことにより、ＬＤの発振周波数
は共振器の共振周波数に引き込まれ、その周波数にロッ
クされていることがわかる。この時、共振器透過スペク
トルはロッキングレンジと呼ばれる帯域を持ち、この範
囲内ではＬＤ注入電流あるいは温度が変化してＬＤ単体
の周波数がずれたとしても、ＬＤの周波数と共振器の共
振周波数は一致してロックがはずれない。
【００１３】このロッキングレンジは、ＬＤの共振器側
の端面反射率（Ｒf ）を減少させることにより拡大する
ことができる。図３には、ＬＤの端面反射率（Ｒf ）と
ロッキングレンジとの関係を示している。なお図中のロ
ッキングレンジの値は、実験値及び計算値共に５％の時
の値で規格化している。この図より、端面反射率を２％
に減少させることによりロッキングレンジを約１. ７倍
に拡大することができた。
の端面反射率（Ｒf ）を減少させることにより拡大する
ことができる。図３には、ＬＤの端面反射率（Ｒf ）と
ロッキングレンジとの関係を示している。なお図中のロ
ッキングレンジの値は、実験値及び計算値共に５％の時
の値で規格化している。この図より、端面反射率を２％
に減少させることによりロッキングレンジを約１. ７倍
に拡大することができた。
【００１４】すなわち、従来において約２ＧＨｚ程度の
ロッキングレンジ（これに相当するＬＤの注入電流変動
許容幅、温度変動許容幅は約±１. ４ｍＡ、±０. ０６
℃）を、この例のように端面反射率を２％とすることに
より、ロッキングレンジを約３. ４ＧＨｚ（ＬＤの注入
電流変動許容幅、温度変動許容幅は約±２. ４ｍＡ、約
±０. １℃）に拡大することができ、系全体の安定性の
向上、電流制御及び温調精度の緩和の点で効果があっ
た。
ロッキングレンジ（これに相当するＬＤの注入電流変動
許容幅、温度変動許容幅は約±１. ４ｍＡ、±０. ０６
℃）を、この例のように端面反射率を２％とすることに
より、ロッキングレンジを約３. ４ＧＨｚ（ＬＤの注入
電流変動許容幅、温度変動許容幅は約±２. ４ｍＡ、約
±０. １℃）に拡大することができ、系全体の安定性の
向上、電流制御及び温調精度の緩和の点で効果があっ
た。
【００１５】また、図３に示されるように、端面反射率
をさらに低下させることによりロッキングレンジを拡大
することが可能である。
をさらに低下させることによりロッキングレンジを拡大
することが可能である。
【００１６】本実施例では、モノリシック型共振器とし
てＫＮｂＯ3 結晶を用いたが、ＬｉＮｂＯ3 、β−ＢＢ
Ｏ、ＬＢＯ、ＫＴＰ等の非線形光学結晶によって構成し
たモノリシック型共振器においても本発明構成は有効で
ある。さらに、ＬＤに関しても、ファブリペロー型、Ｄ
ＦＢ型、ＤＢＲ型のいずれにおいても有効である。
てＫＮｂＯ3 結晶を用いたが、ＬｉＮｂＯ3 、β−ＢＢ
Ｏ、ＬＢＯ、ＫＴＰ等の非線形光学結晶によって構成し
たモノリシック型共振器においても本発明構成は有効で
ある。さらに、ＬＤに関しても、ファブリペロー型、Ｄ
ＦＢ型、ＤＢＲ型のいずれにおいても有効である。
【００１７】
【発明の効果】本発明は、従来の第２高調波発生装置に
対して、ＬＤの端面反射率低減に伴うロッキングレンジ
の拡大及び光帰還の強化が図られ、ＬＤの周波数変動許
容幅が約１. ７倍程度拡大し、系全体の安定性が向上し
た。
対して、ＬＤの端面反射率低減に伴うロッキングレンジ
の拡大及び光帰還の強化が図られ、ＬＤの周波数変動許
容幅が約１. ７倍程度拡大し、系全体の安定性が向上し
た。
【図１】本発明の第２高調波発生装置の基本構成を示す
側面図。
側面図。
【図２】光帰還法を説明するものであり、（ａ）は共振
器からの戻り光が存在する場合と存在しない場合のＬＤ
単体の周波数と複合系の周波数の関係を示すグラフで、
（ｂ）はＬＤ単体の周波数と共振器の透過光強度の関係
を表したグラフである。
器からの戻り光が存在する場合と存在しない場合のＬＤ
単体の周波数と複合系の周波数の関係を示すグラフで、
（ｂ）はＬＤ単体の周波数と共振器の透過光強度の関係
を表したグラフである。
【図３】ＬＤの端面反射率とロッキングレンジの関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図４】従来の第２高調波発生装置の基本構成の側面
図。
図。
１：半導体レーザ（ＬＤ） ２ａ：温調装置（ペルチェ素子） ２ｂ：温調装置（ペルチェ素子） ３：結合光学系 ４：モノリシック型共振器 ５：共振器からの戻り光 ６ａ：酸化防止膜 ６ｂ：酸化防止膜 ７ａ：低反射膜 ７ｂ：高反射膜
Claims (1)
- 【請求項１】基本波発生用の半導体レーザと、前記基本
波を高調波へ変換する非線形光学材料を含み複数の反射
面で基本波を共振させる共振器とを有してなる高調波発
生装置において、前記半導体レーザの基本波出射側の端
面反射率を低下させたことを特徴とする高調波発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17623593A JPH0715077A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17623593A JPH0715077A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 高調波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715077A true JPH0715077A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=16010006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17623593A Pending JPH0715077A (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715077A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6914918B2 (en) | 1995-06-02 | 2005-07-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP17623593A patent/JPH0715077A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6914918B2 (en) | 1995-06-02 | 2005-07-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
| US7101723B2 (en) | 1995-06-02 | 2006-09-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
| US7295583B2 (en) | 1995-06-02 | 2007-11-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
| US7339960B2 (en) | 1995-06-02 | 2008-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
| US7382811B2 (en) | 1995-06-02 | 2008-06-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
| US7570677B2 (en) | 1995-06-02 | 2009-08-04 | Panasonic Corporation | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
| US7623559B2 (en) | 1995-06-02 | 2009-11-24 | Panasonic Corporation | Optical device, laser beam source, laser apparatus and method of producing optical device |
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