(57)【要約】【課題】可変波長範囲の広いレーザ光を出力できる波長可変光発生装置を実現すること。【解決手段】  短波長光である可変波長光と長波長光である固定波長光とを混合して差周波光を出力する第１の混合手段と、前記第１の混合手段から出力される差周波光と前記可変波長光を混合して差周波光を出力する第２の混合手段と、を備えることを特徴とする波長可変光発生装置。【選択図】                      図１
2010151863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短波長光である可変波長光と長波長光である固定波長光とを混合して差周波光を出力する第１の混合手段と、
前記第１の混合手段から出力される差周波光と前記可変波長光を混合して差周波光を出力する第２の混合手段と、を備えることを特徴とする波長可変光発生装置。
【請求項２】
前記第２の混合手段または他の混合手段から出力される差周波光と前記可変波長光とを混合して差周波光を出力する混合手段を少なくとも２個以上備えることを特徴とする
請求項１記載の波長可変光発生装置。
【請求項３】
前記短波長光として可変波長光を出力する可変波長光出力手段と、
前記長波長光として固定波長光を出力する固定波長光出力手段と、
前記可変波長光と前記固定波長光が入射され、これらの光を混合して差周波発生により差周波光を出力する前記第１の混合手段と、
前記第１の混合手段から出力される差周波光と前記可変波長光とが入射され、これらの光を混合して差周波発生により前記差周波光を出力する前記第２の混合手段と、を備えることを特徴とする
請求項１または請求項２記載の波長可変光発生装置。
【請求項４】
前記可変波長光を分岐し、分岐された一方の可変波長光を前記第１の混合手段に入力させ、分岐されたもう一方の可変波長光を前記第２の混合手段に入力させる第１のハーフミラーを備えることを特徴とする
請求項１〜請求項３いずれかに記載の波長可変光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長の異なる励起光を非線形光学素子（結晶など）に入射し、これらを混合して差周波発生により別の波長によるレーザ光を出力する波長可変光発生装置に関し、特に可変波長範囲の広いレーザ光を出力することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、波長λ１、波長λ２（λ１＜λ２）の２つの励起光が非線形光学素子中で混合されることにより、より長い波長λ３（１／λ３＝１／λ１−１／λ２）のコヒーレント光が発生する、という差周波発生の原理が知られている。
【０００３】
この差周波発生の原理を利用して、２種類の波長の異なる励起光を非線形光学素子に入射して混合し、差周波発生によりレーザ光を出力するようにした波長可変光発生装置が従来から実現されている。
【０００４】
このような波長可変光発生装置に関連する先行技術文献として、下記の特許文献１がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８７１９０号公報
【０００６】
図２は従来の波長可変光発生装置の構成例を示す構成図であり、図２において、波長可変光発生装置１は、主に、短波長側の波長λ１の第１の励起光の光源として可変波長（たとえば約１５００ｎｍ〜１５３０ｎｍ（約２００ＴＨｚ〜１９６ＴＨｚ））でレーザ光（以下、可変波長レーザ光という）を出力する可変波長レーザ出力手段１１と、長波長側の波長λ２の第２の励起光の光源として固定波長（たとえば約８５７ｎｍ（約３５０ＴＨｚ））でレーザ光（以下、固定波長レーザ光という）を出力する固定波長レーザ出力手段１２と、異なる波長の２種の励起光を混合し差周波を発生し差周波光を出力する混合手段である非線形光学素子１３と、ハーフミラー１４と、から構成される。
【０００７】
可変波長レーザ出力手段１１から出力される可変波長レーザ光は、ハーフミラー１４を介して非線形光学素子１３に入射し、固定波長レーザ出力手段１２から出力される固定波長レーザ光は、ハーフミラー１４を介して非線形光学素子１３に入射する。また、差周波発生により異なる波長のレーザ光（以下、差周波光という）が、非線形光学素子１３から出射される。
【０００８】
このような構成において、従来の波長可変光発生装置では、可変波長レーザ出力手段１１が短波長側の波長λ１の第１の励起光として可変波長レーザ（たとえば約１５００ｎｍ〜１５３０ｎｍ（約２００ＴＨｚ〜１９６ＴＨｚ））を出射する。
【０００９】
また固定波長レーザ出力手段１２は、長波長側の波長λ２の第２の励起光として固定波長レーザ（たとえば約８５７ｎｍ（約３５０ＴＨｚ））を出射する。
【００１０】
この可変波長レーザ光はハーフミラー１４により反射して非線形光学素子１３に入射し、固定波長レーザ光は、ハーフミラー１４を透過して非線形光学素子１３に入射する。
【００１１】
非線形光学素子１３は、入射された可変波長レーザ光および固定波長レーザ光、いいかえれば、２種類の波長の異なる励起光を、混合し差周波発生によりレーザ光（差周波光）を発生する。すなわち短波長側の波長λ１の第１の励起光を発生する可変波長レーザ光が、非線形光学素子１３中で波長変換されることにより、差周波光が発生し非線形光学素子１３から出力される。
【００１２】
この差周波光の波長範囲は、たとえば２０００ｎｍ〜１９４８ｎｍ（１５０〜１５４ＴＨｚ）である。
【００１３】
このように、従来の波長可変光発生装置では、波長の異なる励起光を非線形光学素子に入射・混合させて差周波発生により別の波長の差周波光を出射することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の波長可変光発生装置では、差周波光の波長範囲を拡大または差周波光の出力を向上するにあたっては、可変波長レーザ出力手段１１の出力するレーザ光の可変波長範囲に依存しているので、装置全体の大型化が避けられず、その可変幅の拡大には限界があった。
【００１５】
本発明は上述の問題点を解決するものであり、その目的は、可変波長範囲の広いレーザ光を出力できる波長可変光発生装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
短波長光である可変波長光と長波長光である固定波長光とを混合して差周波光を出力する第１の混合手段と、
前記第１の混合手段から出力される差周波光と前記可変波長光を混合して差周波光を出力する第２の混合手段と、を備えることを特徴とする波長可変光発生装置である。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の波長可変光発生装置において
前記第２の混合手段または他の混合手段から出力される差周波光と前記可変波長光とを混合して差周波光を出力する混合手段を少なくとも２個以上備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の波長可変光発生装置において
前記短波長光として可変波長光を出力する可変波長光出力手段と、
前記長波長光として固定波長光を出力する固定波長光出力手段と、
前記可変波長光と前記固定波長光が入射され、これらの光を混合して差周波発生により差周波光を出力する前記第１の混合手段と、
前記第１の混合手段から出力される差周波光と前記可変波長光とが入射され、これらの光を混合して差周波発生により前記差周波光を出力する前記第２の混合手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の波長可変光発生装置において、
前記可変波長光を分岐し、分岐された一方の可変波長光を前記第１の混合手段に入力させ、分岐されたもう一方の可変波長光を前記第２の混合手段に入力させる第１のハーフミラーを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明に係る波長可変光発生装置は、可変波長レーザ出力手段１１が出力する可変波長レーザ光を分岐させ、分岐後の一方の可変波長レーザ光と固定波長レーザ出力手段１２が出力する固定波長レーザ光との差周波発生により得られる差周波光と、この差周波光と分岐後の他方の可変波長レーザ光とを差周波発生させることにより、可変波長レーザ出力手段の可変波長範囲はそのままでも、可変波長範囲の広い差周波光（レーザ光）を出力できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明に係る波長可変光発生装置の構成例を示す構成図であり、図２と共通する部分には同一の符号を付けて適宜説明を省略する。図１と図２との相違点は、図１では、非線形光学素子１３から出力される差周波光と可変波長レーザ出力手段１１からの可変波長レーザ光とに基づき差周波光を出力する非線形光学素子１５を有する点と、可変波長レーザ出力手段１１からの可変波長レーザ光を透過・反射させて非線形光学素子１５に入力させるハーフミラー１６、１７、１８を有する点などである。
【００２２】
図１において、波長可変光発生装置１は、主に、短波長側の波長λ１の第１の励起光の光源として可変波長（たとえば約１５００ｎｍ〜１５３０ｎｍ（約２００ＴＨｚ〜１９６ＴＨｚ））でレーザ光（以下、可変波長レーザ光という）を出力する可変波長レーザ出力手段１１と、長波長側の波長λ２の第２の励起光の光源として固定波長（たとえば約８５７ｎｍ（約３５０ＴＨｚ））でレーザ光（以下、固定波長レーザ光という）を出力する固定波長レーザ出力手段１２と、可変波長レーザ出力手段１１からの可変波長レーザ光と固定波長レーザ出力手段１２からの固定波長レーザ光とを混合し差周波を発生し差周波光を出力する各波長の混合手段である（第１の）非線形光学素子１３と、ハーフミラー１４、１６、１７、１８と、可変波長レーザ出力手段１１からの可変波長レーザ光と非線形光学素子１３から出力される差周波光とを混合し差周波を発生し差周波光を出力する各波長の混合手段である（第２の）非線形光学素子１５と、から構成される。
【００２３】
可変波長レーザ出力手段１１から出力される可変波長レーザ光は、ハーフミラー１６を介して分岐される。ハーフミラー１６により分岐された一方の可変波長レーザ光はハーフミラー１４に入射し、分岐されたもう一方の可変波長レーザ光はハーフミラー１６を透過してハーフミラー１７に入射する。つまり、可変波長レーザ光の一部はハーフミラー１６で反射してハーフミラー１４に入射し、一部はハーフミラー１６を透過してハーフミラー１７に入射する。
【００２４】
ハーフミラー１４に入射した可変波長レーザ光は、ハーフミラー１４で反射して非線形光学素子１３に入射する。ハーフミラー１７に入射した可変波長レーザ光は、ハーフミラー１８で反射して非線形光学素子１５に入射する。
【００２５】
固定波長レーザ出力手段１２から出力される固定波長レーザ光は、ハーフミラー１４を透過して非線形光学素子１３に入射する。
【００２６】
非線形光学素子１３から出射される差周波光は、ハーフミラー１８を透過して非線形光学素子１５に入射する。
【００２７】
また、差周波発生により異なる波長のレーザ光（以下、差周波光という）が、非線形光学素子１５から出射される。
【００２８】
このような構成において、本発明の波長可変光発生装置では、可変波長レーザ出力手段１１が短波長側の波長λ１の第１の励起光として可変波長レーザ（たとえば約１５００ｎｍ〜１５３０ｎｍ（約２００ＴＨｚ〜１９６ＴＨｚ））を出射する。
【００２９】
また固定波長レーザ出力手段１２は、長波長側の波長λ２の第２の励起光として固定波長レーザ（たとえば約５４５ｎｍ（約５５０ＴＨｚ））を出射する。
【００３０】
可変波長レーザ光はハーフミラー１６により一部反射してハーフミラー１４に入射し、ハーフミラー１４で反射して非線形光学素子１３に入射する。一方、固定波長レーザ光は、ハーフミラー１４を透過して非線形光学素子１３に入射する。
【００３１】
非線形光学素子１３は、入射された可変波長レーザ光および固定波長レーザ光、いいかえれば、２種類の波長の異なる励起光を、混合し差周波発生によりレーザ光（差周波光）を発生する。すなわち短波長側の波長λ１の第１の励起光を発生する可変波長レーザ光が、非線形光学素子１３中で波長変換されることにより、差周波光が発生し非線形光学素子１３から出力される。
【００３２】
この差周波光の波長範囲は、たとえば８５７ｎｍ〜８４７ｎｍ（３５０〜３５４ＴＨｚ）である。
【００３３】
この非線形光学素子１３から出力される差周波光は、ハーフミラー１８を透過し非線形光学素子１５に入射する。
【００３４】
他方、可変波長レーザ光は、ハーフミラー１６により一部透過してハーフミラー１０に入射し、ハーフミラー１７で反射してハーフミラー１８に入射する。この可変波長レーザ光は、さらにハーフミラー１８で反射して非線形光学素子１５に入射する。
【００３５】
非線形光学素子１５は、入射された差周波光（たとえば波長範囲８５７ｎｍ〜８４７ｎｍ（３５０〜３５４ＴＨｚ）および固定波長レーザ光（たとえば約５４５ｎｍ（約５５０ＴＨｚ））、の２種類の波長の異なるレーザ光を混合し差周波発生によりレーザ光（差周波光）を発生する。すなわち短波長側の波長λ１の第１の励起光を発生する可変波長レーザ光が、非線形光学素子１５中で波長変換されることにより、差周波光が発生し非線形光学素子１５から出力される。
【００３６】
この差周波光の波長範囲は、たとえば２０００ｎｍ〜１８９９ｎｍ（１５０〜１５８ＴＨｚ）である。
【００３７】
つまり、可変波長レーザ出力手段１の可変波長レーザ光の波長範囲は約１５００ｎｍ〜１５３０ｎｍのままであっても、得られる差周波光の波長範囲が、２０００ｎｍ〜１８９９ｎｍ（１５０〜１５８ＴＨｚ）となり、可変波長レーザ出力手段１１の可変波長範囲はそのままでも、可変幅の広い光源を得ることができる。
【００３８】
このように、すなわち、本発明に係る波長可変光発生装置は、可変波長レーザ出力手段１１が出力する可変波長レーザ光を分岐させ、分岐後の一方の可変波長レーザ光と固定波長レーザ出力手段１２が出力する固定波長レーザ光との差周波発生により得られる差周波光と、この差周波光と分岐後の他方の可変波長レーザ光とを差周波発生させることにより、可変波長レーザ出力手段の出力する可変波長レーザ光の可変波長範囲はそのままでも、可変波長範囲の広い差周波光（レーザ光）を出力できる。
【００３９】
いいかえれば、本発明に係る波長可変光発生装置は、（第２の）非線形光学素子１５が、可変波長レーザ出力手段１１からの可変波長レーザ光に基づき差周波発生により（第１の）非線形光学素子１３から出力される差周波光と、途中で分岐した可変波長レーザ出力手段１１からの可変波長レーザ光と、を混合させて差周波発生により別の波長の差周波光を出射することにより、可変波長レーザ出力手段の出力する可変波長レーザ光の可変波長範囲はそのままでも、可変波長範囲の広い差周波光（レーザ光）を出力できる。
【００４０】
なお、上述の実施例の波長可変光発生装置では、ハーフミラー１４、１６〜１８により可変波長レーザ光と固定波長レーザ光または可変波長レーザ光と差周波光とを合成して差周波光を発生させるものと説明したが、特にこれに限定するものではなく、波長反射特性のあるミラーを用いるものであってもよい。
【００４１】
また、上述の実施例の波長可変光発生装置に、さらに１個以上の非線形光学素子および複数のハーフミラーを追加して設置するものでもよい。こうすることで、本発明の波長可変光発生装置は、更なる可変波長範囲の拡大も可能となる。
【００４２】
また、上述の実施例の波長可変光発生装置における非線形光学素子は、非線形光学効果を持つ結晶などであればどのようなものでもよく、たとえば、LN（LiNbO３）などの一軸性結晶が利用されるものでもよい。
【００４３】
（付記項１）
短波長光と長波長光を混合し、差周波光を出力する波長可変光発生装置において、
前記短波長光として可変波長光を出力する可変波長光出力手段と、
前記長波長光として固定波長光を出力する固定波長光出力手段と、
前記可変波長光と前記固定波長光が入射され、これらの光を混合して差周波発生により差周波光を出力する第１の非線形光学素子と、
前記第１の非線形光学素子から出力される差周波光と前記可変波長光とが入射され、これらの光を混合して差周波発生により前記差周波光を出力する第２の非線形光学素子と、を備えることを特徴とする波長可変光発生装置。
【００４４】
（付記項２）
前記第１および第２の混合手段は、
非線形光学素子であることを特徴とする波長可変光発生装置。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る波長可変光発生装置の構成例を示す構成図である。
【図２】従来の波長可変光発生装置の構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  波長可変光発生装置
１１  可変波長レーザ出力手段
１２  固定波長レーザ出力手段
１３、１５  非線形光学素子
１４、１６、１７、１８  ハーフミラー
【図１】
2010151863.tif 000003
【図２】
2010151863.tif 000004