(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射レーザー光をタイプＩの非線形結晶で波長変換するステップと、
前記波長変換するステップにおいて波長変換されたレーザー光と波長変換されなかったレーザー光とを分離するステップと、
前記の分離された波長変換されなかったレーザー光を、同じ前記タイプＩの非線形結晶に前記入射レーザー光に対して斜めから１回再入射し、且つ前記入射レーザー光と前記タイプＩの非線形結晶内で斜め方向から交わらせて波長変換するステップとを備え、
前記タイプＩの非線形結晶において、入射及び再入射されるレーザー光の屈折率曲面上における大きさが同じであり、且つ前記入射及び再入射されるレーザー光のそれぞれのベクトルの先端を結ぶ線に対する前記屈折曲面上の原点からの垂線により表されるベクトルが前記波長変換されたレーザー光の屈折率曲面上のベクトルとなる条件を有する
ことを特徴とするレーザー光のマルチパス波長変換方法。
【請求項２】
入射されたレーザー光の波長を変換するタイプＩの非線形結晶と、
前記非線形結晶において波長変換されなかったレーザー光を波長変換されたレーザー光と分離する手段と、
前記分離する手段により分離された波長変換されなかったレーザー光を、同じ前記タイプＩの非線形結晶に前記入射レーザー光に対して斜めから１回再入射し、且つ前記入射レーザー光と前記タイプＩの非線形結晶内で斜め方向から交わらせる手段とを備え、
前記タイプＩの非線形結晶において、入射及び再入射されるレーザー光の屈折率曲面上における大きさが同じであり、且つ前記入射及び再入射されるレーザー光のそれぞれのベクトルの先端を結ぶ線に対する前記屈折曲面上の原点からの垂線により表されるベクトルが前記波長変換されたレーザー光の屈折率曲面上のベクトルとなる条件を有する
ことを特徴とするレーザー光のマルチパス波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長可変レーザー、極短パルスレーザーなどの励起光源や、レーザー加工などに用いられる各種レーザーの波長を非線形結晶を用いて使用目的に応じた波長に効率よく変換するための波長変換方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の波長変換法では、レーザー光を一度だけ非線形結晶に入射し、波長変換されたレーザー光と変換されなかったレーザー光をプリズムやセパレーター（二色性ミラー）などの光学系で分離するが、変換されなかったレーザー光はその後利用されない。一般に波長変換効率を上げるため、レンズなどで入射レーザー光を集光してその強度を増し、非線形結晶に入射する。しかし、変換効率は、レーザー光のモード、ビーム広がり、波長幅、パルス時間波形などのビーム質や、非線形結晶の非線形定数、結晶品質、結晶長などの条件にも依存するため、入射強度を増しても変換効率はある程度の値で飽和してしまう。
【０００３】
変換効率を上げる方法としては、変換されなかったレーザー光を分離した後、さらに別の非線形結晶を用いて波長変換する方法も考えられる。しかし、この場合、複数個の非線形結晶が必要になる。更に、変換されたレーザー光は、別々のビームとなるため、１本のビームにするためには、波長変換されたこれらのレーザー光を結合する必要がある。しかし、波長変換されたこれらのレーザー光を偏光も揃えて損失無く１本のビームに結合することは現在の技術では不可能である。
【０００４】
さらに共振器を使って、入射レーザー光をこの共振器に共振させ、変換効率を上げる方法も考えられるが、この方法では、共振器に共振できるようなレーザー光波長が単一波長でビーム質の良いレーザー光と、共振状態を保つためのフィードバック装置が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の波長変換法では波長変換されたレーザー光を偏光も揃った状態で１本のビームとして得るには変換効率に限界があった。また、システムによってはフィードバック装置などのシステムを必要としたり、入射レーザー光のビーム質に大きく依存するなど、適応出来る範囲が制限されていた。
【０００６】
本発明は、一般に市販されている光学系を用いた簡単な装置構成で、これら従来の波長変換法に比べて高効率の波長変換を行うための波長変換方法及び装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、入射レーザー光をタイプＩの非線形結晶で波長変換するステップと、前記波長変換するステップにおいて波長変換されたレーザー光と波長変換されなかったレーザー光とを分離するステップと、前記の分離された波長変換されなかったレーザー光を、同じ前記タイプＩの非線形結晶に前記入射レーザー光に対して斜めから１回再入射し、且つ前記入射レーザー光と前記タイプＩの非線形結晶内で斜め方向から交わらせて波長変換するステップとを備え、前記タイプＩの非線形結晶において、入射及び再入射されるレーザー光の屈折率曲面上における大きさが同じであり、且つ前記入射及び再入射されるレーザー光のそれぞれのベクトルの先端を結ぶ線に対する前記屈折曲面上の原点からの垂線により表されるベクトルが前記波長変換されたレーザー光の屈折率曲面上のベクトルとなる条件を有することを特徴とするレーザー光のマルチパス波長変換方法により解決される。
【０００８】
上記課題はまた、入射されたレーザー光の波長を変換するタイプＩの非線形結晶と、前記非線形結晶において波長変換されなかったレーザー光を波長変換されたレーザー光と分離する手段と、前記分離する手段により分離された波長変換されなかったレーザー光を、同じ前記タイプＩの非線形結晶に前記入射レーザー光に対して斜めから１回再入射し、且つ前記入射レーザー光と前記タイプＩの非線形結晶内で斜め方向から交わらせる手段とを備え、前記タイプＩの非線形結晶において、入射及び再入射されるレーザー光の屈折率曲面上における大きさが同じであり、且つ前記入射及び再入射されるレーザー光のそれぞれのベクトルの先端を結ぶ線に対する前記屈折曲面上の原点からの垂線により表されるベクトルが前記波長変換されたレーザー光の屈折率曲面上のベクトルとなる条件を有することを特徴とするレーザー光のマルチパス波長変換装置により解決される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１０】
図１に本発明の波長変換法を用いた好適なシステムの一実施形態を示す。図２は、図１に示されるシステムにおける非線形結晶の光線軸（即ち結晶軸）方向と基本波レーザー光、第２高調波レーザー光の偏光を入射方向から見た図である。図１に示されるシステムでは非線形結晶としてタイプＩＩの結晶を用い、レーザーの基本波レーザー光を２パスで第２高調波に波長変換するシステムである。タイプＩＩの結晶を用いる場合には、基本波レーザー光の偏光は非線形結晶の常光線軸、異常光線軸方向の互いに垂直な２本のレーザービームを結合して入射し、波長変換するが、一般には、１本のレーザービームを、非線形光線軸に対して４５°に偏光を傾けて入射する。偏光の常光線軸方向、異常光線軸方向の成分に分けると、互いに垂直な偏光を持つ２本のレーザービームを結合したものと等価になることを利用している。
【００１１】
図１において、参照番号１０は本発明の一実施形態のレーザー光のマルチパス波長変換装置を示す。当該マルチパス波長変換装置１０は、レーザー装置１００から出射されたレーザー光が入射されるポラライザー１２、当該ポラライザー１２を通過したレーザー光を第２高調波に変換する非線形結晶１４、当該非線形結晶１４で変換されなかった基本波レーザー光と変換された第２高調波レーザー光とを分離するセパレーター１６、当該セパレーター１６により分離された基本波レーザー光を所定の偏光を有するレーザー光にしてポラライザー１２に入射するための４５°入射ミラー１８、λ／４波長板２０、λ／２波長板２２及び４５°入射ミラー２４を含む。
【００１２】
図１に示されるレーザー光のマルチパス波長変換装置１０の動作を図１及び図２に基づいて動作を説明する。レーザー装置１００から出射した垂直方向に偏光したビーム（基本波レーザー光）３０は、ポラライザー１２をそのまま通過する（図１の３２ａ参照）。また、ポラライザー１２は、１パス目で波長変換されなかった水平偏光の基本波レーザー光３２ｂを結合して、非線形結晶１４に再入射させるための役割をも持っている。非線形結晶１４の常光線軸ｏ、異常光線軸ｅは、基本波レーザー光の偏光方向に対してそれぞれ４５°傾くように配置している。前述したように、これらの偏光と非線形光線軸の関係を図２に示し、この図はレーザー光の入射方向から見た図である。基本波入射レーザー光３２ａ、再入射される基本波レーザー光３２ｂはそれぞれ非線形結晶１４で第２高調波に変換されるが、第２高調波レーザー光３４は図１及び図２に示されるようにどちらも非線形結晶１４の異常光線軸ｅ方向に偏光している。非線形結晶１４を通過した基本波は非線形結晶１４の常光線軸ｏ、異常光線軸ｅの位相速度の違いにより図１に示されるように楕円偏光３６となる。セパレーター１６により、第２高調波レーザー光３４と、波長変換されなかった基本波レーザー光３６が分離され、第２高調波レーザー光３８は１本のビームとして直進し、基本波レーザー光３６はセパレーター１６により反射される。反射された基本波レーザー光４０は４５°入射ミラー１８により折り返された後、入／４波長板２０により直線偏光４２に補正される。しかし、偏光方向が傾いているためさらに入／２波長板２２により偏光を回転し、１パス目で波長変換されなかった基本波レーザー光は水平方向４４ａに、２パス目でも波長変換されなかった基本波レーザー光は垂直方向４４ｂに偏光したレーザー光となる。さらに４５°入射ミラー２４で折り返された基本波レーザー光は、ポラライザー１２により、１パス目で波長変換されなかった水平偏光４６ａのレーザー光は基本波入射レーザー光３０と結合して非線形結晶１４に図２に示されるような角度関係で再入射する。２パス目でも波長変換されなかった垂直偏光４６ｂの基本波レーザー光はポラライザー１２を通過して利用されないレーザー光４８となる。
【００１３】
図２を再度参照すると、各基本波レーザー光３２ａ、３２ｂは非線形結晶１４の光線軸に対してそれぞれ４５°に偏光している。また、波長変換された第２高調波レーザー光３４はすべて非線形結晶の異常光線軸ｅ方向に偏光しており、偏光の揃った１本のビームとして得られる。
【００１４】
図１に示す波長変換システムを用いて実施した例を以下に説明する。この実施例では、非線形結晶１４としてＫＴＰタイプＩＩの結晶を用い、レーザー装置１００には基本波波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを用いた。図３にこのシステムを用いて測定した波長変換特性を示す。基本波入射レーザー光の出力を増加すると得られる第２高調波も増加するが、入射レーザー光出力９ｍＪを越えると、１パスでの波長変換効率は約２６％でほぼ飽和していることがわかる。これに対して、２パスで波長変換した場合には約３７％まで変換効率を向上させることができ、変換効率が約１．４倍改善された。これにより本発明の波長変換法の有効性を確認した。
【００１５】
次に、本発明のレーザー光のマルチパス変換装置の別の好適な実施形態を図４を参照して以下に説明する。図４に別の構成例として、４パス波長変換の例を示す。この例でも非線形結晶には、タイプＩＩの非線形結晶を用いる。また、この構成の特徴はレーザー光を同軸上に折り返すため、光軸調整が容易であることである。なお、図４においては、レーザー光のパス２００は一直線上にあるが図面の大きさの関係で途中で分割して示してある。図４において、参照番号５０は本発明の別の一実施形態のレーザー光のマルチパス波長変換装置を示す。当該マルチパス波長変換装置５０は、レーザー装置１００から出射された基本波レーザー光が入射されるポラライザー５２、当該ポラライザー５２を通過した基本波レーザー光の偏光を回転させるファラデーローテータ５４、当該ファラデーローテータ５４からの基本波レーザー光の偏光を更に補正するためのλ／２波長板５６、当該λ／２波長板５６からの基本波レーザー光を通すポラライザー５８、当該ポラライザー５８からの基本波レーザー光の偏光を回転させるファラデーローテータ６０、当該ファラデーローテータ６０からの基本波レーザー光を通す一方第２高調波レーザー光を反射するセパレーター６２、当該セパレーター６２を通過した基本波レーザー光を第２高調波に変換する非線形結晶６４、基本波レーザー光の偏光補正用λ／４波長板６６、非線形結晶６４で変換されなかった基本波レーザー光と変換された第２高調波レーザー光とを分離するセパレーター６８、及び変換されなかった基本波レーザー光を反射させる０°入射ミラー７０を含む。
【００１６】
図４に示されるレーザー光のマルチパス波長変換装置５０の動作を図４及び図５に基づいて説明する。なお、図５は非線形結晶の光線軸（即ち結晶軸）方向と基本波レーザー光、第２高調波レーザー光の偏光を入射方向から見た図である。レーザー装置１００から出射した垂直偏光の基本波入射レーザー光７２はポラライザー５２、ファラデーローテータ５４を通過する。なお、基本波レーザー光はポラライザー５２を単に通過するだけであるので、基本波レーザー光は垂直偏光７４のままである。ファラデーローテータ５４により基本波レーザー光の偏光は４５°回転しており（図４の７６参照）、これを入／２波長板５６により垂直偏光７８に補正する。さらに基本波レーザー光は、ポラライザー５８、ファラデーローテータ６０、第２高調波レーザー光を反射するセパレーター６２を通過する。この際、基本波レーザー光７８はポラライザー５８を単に通過するだけであるので、ポラライザー５８の出口での基本波レーザー光の偏光は垂直偏光８０のままである。ファラデーローテータ６０では基本波レーザー光の偏光は４５°回転して、ファラデーローテータ６０の出口では図４の参照番号８２で示される方向となる。基本波レーザー光はセパレーター６２を単に通過するだけであるので、参照番号８２で示される偏光方向、即ち図５に示される１パス目の基本波レーザー光偏光の角度で非線形結晶６４に入射し、第２高調波レーザー光に波長変換される。前述したように、基本波レーザー光の偏光はファラデーローテータ６０により４５°回転しているため、非線形結晶６４の常光線軸ｏ、異常光線軸ｅをそれぞれ基本波レーザー光偏光に対して４５°になるように配置する。この１パス目で波長変換された第２高調波レーザー光は基本波レーザー光用入／４波長板６６、セパレーター６８を通過して、異常光線軸ｅ方向に偏光したビーム８４として得られる。一方、波長変換されなかった基本波レーザー光はセパレーター６８により折り返し反射され、再び非線形結晶６４に入射される。この間にある、入／４波長板６６は、非線形結晶６４により基本波レーザー光の偏光が楕円偏光になっているため、折り返し非線形結晶を通過した後、元の偏光に戻すための偏光補正用である。
【００１７】
また、折り返し基本波レーザー光、即ち２パス目の基本波レーザー光の偏光と非線形結晶６４の各光線軸との角度関係は図５に示されるようになり、２パス目の基本波レーザー光は非線形結晶６４により再び波長変換されるが、この２パス目で波長変換された第２高調波レーザー光は１パス目の第２高調波レーザー光の伝播方向に対して逆になっているため、セパレーター６２により第２高調波レーザー光を同軸上に折り返し反射し、１パス目の第２高調波レーザー光８４方向に導く。２パス目でも波長変換されなかった基本波レーザー光はセパレーター６２、ファラデーローテータ６０を通過するが、ファラデーローテータ６０により偏光が入射レーザー光の垂直偏光に対して９０°回転した水平偏光８６になっており、ポラライザー５８で０°入射ミラー７０の方向に反射される。ポラライザー５８で反射された基本波レーザー光８８は０°入射ミラー７０により折り返し反射され、再びポラライザー５８で反射されてファラデーローテータ６０へ導かれる。ファラデーローテータ６０を通過した基本波レーザー光は１パス目と同様に４５°偏光が回転するが、入射レーザー光の偏光に対しては９０°に偏光している（図４の９０参照）。三たび、即ち３パス目の基本波レーザー光は、その偏光と非線形結晶６４の各光線軸との角度関係が図５に示されるようにして非線形結晶６４に入射し、波長変換される。３パス目で波長変換された第２高調波レーザー光は１パス目と同様にセパレーター６８より出射する。３パス目でも波長変換されなかった基本波レーザー光は１パス目と同様にセパレーター６８により折り返され、さらに非線形結晶６４によって波長変換される。なお、３パス目でも波長変換されなかった基本波レーザー光、即ち４パス目の基本波レーザー光と非線形結晶６４の光線軸との角度関係は図５に示されるようになる。従って、４パス目で波長変換された第２高調波は、２パス目と同様にセパレーター６２により反射され、１パス目と同様にセパレーター６８より出射する。４パス目でも非線形結晶６４において波長変換されなかった基本波レーザー光は、ファラデーローテータ６０を通過して垂直偏光８０となり、ポラライザー５８、入／２波長板５６、ファラデーローテータ５４を通過する。ファラデーローテータ５４を通過した基本波レーザー光は水平偏光９２になり、ポラライザー５２により反射され、利用されない基本波レーザー光９４になる。
【００１８】
図５を再度参照すると、各基本波レーザー光は非線形結晶６４の光線軸に対してそれぞれ４５°に偏光している。また、波長変換された第２高調波レーザー光はすべて非線形結晶の異常光線軸ｅ方向に偏光しており、偏光の揃った１本のビームとして得られる。
【００１９】
本発明は、非線形結晶がタイプＩＩに限られず、タイプＩにも適用可能である。図６に非線形結晶としてタイプＩを用いたときの本発明の好適なレーザー光のマルチパス波長変換装置の一実施形態を概略図示する。図６において、参照番号２００は本発明の一実施形態のレーザー光のマルチパス波長変換装置を示す。当該レーザー光のマルチパス波長変換装置２００は、タイプＩを用いた非線形結晶２０２、１パス目で変換されなかった基本波レーザー光を非線形結晶２０２に再入射させるよう導くためのミラー２０４、２０６、２０８及び２１０、及び２パス目でも変換されなかった基本波レーザー光を受け取るビームダンパー２１２を備える。
【００２０】
タイプＩの結晶では基本波レーザー光の偏光は結晶の常光線軸ｏ（あるいは異常光線軸ｅ）方向に偏光していなければならないが、偏光をそろえて２本のビームを同軸上に結合できない。そこで、本実施形態においては、１パス目の基本波レーザー光と２パス目の基本波レーザー光を互いに斜めから入射させる必要がある。この場合の整合条件について図７を参照して説明する。図７はタイプＩ結晶における整合条件を説明するための図で、図において、参照番号２５０は第２高調波の異常光線の屈折率面を示し楕円の形状をしており、参照番号２５２は基本波の常光線の屈折率面を示し円の形状をしている。タイプＩの非線形結晶における通常の整合の仕方は、第２高調波の異常光線の屈折率面２５０と基本波の常光線の屈折率面２５２とが交わる方向、即ち図７において参照番号２５４で示した方向にレーザー光を入射するようにする。このようにレーザー光を入射させると、基本波レーザー光と第２高調波レーザー光の位相速度方向が一致するからである。しかし、本発明は、上記のように、２本のレーザー光を偏光をそろえて同軸上に結合できず、２本の基本波レーザー光（入射基本波レーザー光、再入射基本波レーザー光）を斜め方向から交わらせ、第２高調波を発生させる必要がある。基本波レーザー光が常光線軸ｏに偏光していて、且つ第２高調波が異常光線軸ｅに偏光している場合の整合条件は、次のようになる。即ち、図７において、第２高調波の出射方向を示すベクトル２５６の先端は異常光線の屈折率面（楕円）２５０上にある必要がある。そして、図７のベクトル２５８が１パス目の入射基本波レーザー光の入射方向を示し、ベクトル２６０が２パス目（即ち再入射）基本波レーザー光の入射方向を示し、且つこれら２つのベクトル２５８及び２６０の先端は常光線の屈折率面（円）２５２上にあるとする。ベクトル２５８、ベクトル２６０、及びこれらベクトルの先端間を結ぶ線により形成される２等辺三角形において原点Ｏからこれらベクトルの先端間を結ぶ線への垂線にベクトル２５６がなるような関係を満たすよう１パス目の入射基本波レーザー光と２パス目（即ち再入射）基本波レーザー光とを非線形結晶２０２に入射すればよい。
【００２１】
図６に示されるレーザー装置１００からの１パス目の基本波レーザー光２２０（図７のベクトル２５８）と、２パス目（再入射）の基本波レーザー光２２２（図７のベクトル２６０）と、タイプＩの非線形結晶２０２で変換され出射される第２高調波レーザー光２２４（図７のベクトル２５６）との三者の関係が図７を参照して説明した上記の整合条件を満たすように、ミラー２０４、２０６、２０８及び２１０は配置されている。
【００２２】
このようにミラーが配置されているレーザー光のマルチパス波長変換装置２００の動作を説明する。レーザー装置１００からの１パス目の基本波レーザー光２２０はタイプＩの非線形結晶２０２に図７のベクトル２５８の方向で入射される。非線形結晶２０２は、入射された１パス目の基本波レーザー光を変換して第２高調波２２４を図７のベクトル２５６の方向で出射する。非線形結晶２０２で変換されなかった基本波レーザー光２２６は、ミラー２０４、２０６、２０８及び２１０で反射して非線形結晶２０２に図７のベクトル２６０の方向で再入射される。非線形結晶２０２では、１パス目の基本波レーザー光２２２と再入射された２パス目の基本波レーザー光２２２が重ね合わされて、２２４の方向と同じ方向、即ち図７のベクトル２５４の方向に第２高調波を出射する。非線形結晶２０２で変換されなかった２パス目の基本波レーザー光２２８はビームダンパー２１２に受け取られる。
【００２３】
上記の本発明の好適な実施形態から容易に理解されるように、本発明の基本原理は、非線形結晶で波長変換されたレーザー光と波長変換されなかったレーザー光を分離し、波長変換されなかったレーザー光は入射レーザー光と結合して同じ非線形結晶に再入射し、再変換することにあり、従って、波長変換効率を増加させることが可能となる。本発明の波長変換方法及び装置は、入射レーザー光の縦モードが単一モードでも多モードでもよく、共振器を必要とせず、フィードバック装置を必要とせず、非線形結晶をさらに付加する必要がなく、波長変換されたレーザー光は偏光が揃った１本のビームとして得られるため波長変換されたレーザービームの結合をも必要としない。特に、縦モードが多モードレーザー光であっても全体の波長変換効率が向上する点、また偏光の揃った１本の波長変換されたレーザー光が得られる点は本発明の著しい効果である。
【００２４】
また、波長変換されなかったレーザー光は１回以上同じ非線形結晶に再入射（マルチパス波長変換）させるため、高い波長変換効率が期待できる。また、非線形結晶での変換効率に揺らぎがあって、波長変換効率が低下すると、波長変換されないレーザー光は増加するが、これを非線形結晶に戻すことによって、結晶中の基本波レーザー光出力がその分増加する。この結果、波長変換されるレーザー光の出力の変動が押さえられるというフイードバック効果がある。即ち、変換効率の変動がフィードバック効果により押さえられ、波長変換されたレーザー光出力が安定になる。
【００２５】
さらに、レーザービーム強度が均一でない（即ち、ビーム方向に対して垂直な面上の単位面積当たりの光の強度が位置的に不均一である）場合、変換されなかった基本波レーザービームを反転や回転させて非線形結晶に再入射し、結晶中のレーザー光強度分布を平均化し補正することで、強度分布が一様な波長変換されたレーザー光を得ることも可能である。即ち、強度分布がそれほど一様でないレーザー光も平均化され、波長変換されたレーザービームを一様な強度分布にすることができる。なお、ビームを反転したり回転させたりする手段、方法は、当該技術分野では周知の技術であり、本発明において基本波レーザービームを反転あるいは回転させるためには周知のいずれのビーム反転あるいは回転技術を用いることができる。例えば、図１に示される構成において、ビーム反転をさせるには図８に示されるレーザービーム断面像の反転手段をセパレーター１６とミラー１８の間、ミラー１８とミラー２４の間、ミラー２４とポラライザー１２の間のうちのいずれかの間に挿入すればよい。図８に示されるビーム反転手段は、２つのレンズ３００及び３０２より構成され、レーザービームが通過すると図に示されるように断面像が反転されるものである。
【００２６】
また、例えば、図１に示される構成において、ビームを回転させるには、セパレーター１６とポラライザー１２との間の変換されない基本波レーザー光を戻す系を図９に示されるように構成すればよい。図９において、図１と同一の参照番号を付した構成要素は図１のものと同一であり、その機能等の説明は繰り返さない。図９において、ミラー３１０、３１２及び３１４は、基本波レーザー光のビーム３２０と、変換されなかった基本波レーザー光のビーム３２２が同一平面上になくねじれの位置にあるよう配置される。このような配置により、変換されなかった基本波レーザー光のビーム断面像は、セパレーター１６とポラライザー１２との間でミラー３１０、３１２及び３１４を経由する間に回転する。ミラー３１０、３１２及び３１４の配置に仕方により、９０°等任意の所望の回転が得られる。
【００２７】
図４の構成において、例えばビームを反転させるには、図４の０°入射ミラー７０の代わりに図１０に示される構成を用いればよい。図４において、参照番号５８は図４のポラライザー５８を示し、ポラライザー５８からファラデーローテータ４００、λ／２波長板４０２、ポラライザー４０４、４５°入射ミラー４０６が順に直線状に配置され、この直線に対して直角方向に１対のレンズ４０８及び４１０及び４５°入射ミラー４１２が続き、更に４５°入射ミラー４０６と４５°入射ミラー４１２とを結ぶ線に対して直角方向にλ／２波長板４１４及び４５°入射ミラー４１６が続くよう配置されている。変換されずに戻ってきた基本波レーザー光は、図１０においてポラライザー５８の右側より入って反射されてファラデーローテータ４００に向かい、ファラデーローテータ４００、λ／２波長板４０２、ポラライザー４０４、４５°入射ミラー４０６、１対のレンズ４０８及び４１０、４５°入射ミラー４１２、λ／２波長板４１４、及び４５°入射ミラー４１６を通り、再びポラライザー４０４に入射し反射して、λ／２波長板４０２及びファラデーローテータ４００を通ってポラライザー５８に戻る。レンズビーム断面像の反転は図８と同様に１対のレンズ４０８及び４１０により行われ、ファラデーローテータ４００に入る基本波レーザー光の偏光と戻ってそれから出る基本波レーザー光の偏光が図１０に示されるように、同じになるようファラデーローテータ４００、λ／２波長板４０２及び４１４が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長変換法を用いた好適なシステムの一実施形態を示す。
【図２】図１に示されるシステムにおける非線形結晶の光線軸（即ち結晶軸）方向と基本波レーザー光、第２高調波レーザー光の偏光を入射方向から見た図である。
【図３】図１で示したシステムを用いて実施した波長変換特性の測定例で入射レーザー光出力に対する第２高調波出力及び波長変換効率を示す。
【図４】本発明のレーザー光のマルチパス変換装置の別の好適な実施形態を示す。
【図５】図４に示されるシステムにおける非線形結晶の光線軸（即ち結晶軸）方向と基本波レーザー光、第２高調波レーザー光の偏光を入射方向から見た図である。
【図６】本発明のレーザー光のマルチパス変換装置の更に別の好適な実施形態を示す。
【図７】図６のタイプＩの非線形結晶における整合条件を説明するための図である。
【図８】図１に示す構成において、変換されなかった基本波レーザー光を反転させるための構成を示す図である。
【図９】図１に示す構成において、変換されなかった基本波レーザー光を回転させるための構成を示す図である。
【図１０】図４に示す構成において、変換されなかった基本波レーザー光を反転させるための構成を示す図である。
【符号の説明】
１０、５０、２００  レーザー光のマルチパス波長変換装置
１２、５２、５８、４０４  ポラライザー
１４、６４、２０２  非線形結晶
１６、６２、６８  セパレーター
１８、２４  ４５°入射ミラー
２０、６６  λ／４波長板
２２、５６、４０２、４１４  λ／２波長板
５４、６０、４００  ファラデーローテータ
７０  ０°入射ミラー
１００  レーザー装置
２０４、２０６、２０８、２１０、３１０、３１２、３１４  ミラー
２１２  ビームダンパー
３００、３０２、４０８、４１０  レンズ
４０６、４１２、４１６  ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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