(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ｆｐのポンプ光源と、
前記周波数ｆｐのポンプ放射光の伝播方向にある前部面（８）と後部面（９）を有する非線形結晶（７）と、
結晶（７）の前部面（８）上に位置する第１のミラー（１０）と一緒に周波数ｆｓのシグナル光のための第１共鳴キャビティを画定し、結晶（７）の前部面（８）の上流側に位置する第２ミラー（１）と一緒に周波数ｆｃのコンプリメンタリー光のための第２共鳴キャビティを画定する、前記結晶の後部面の下流側に位置するアクロマートミラー（２）と、
一対のシグナル光およびコンプリメンタリー光の縦モードのための二重共鳴型共振器を形成するそれぞれ光路長ｌｓおよびｌｃの前記２つのキャビティと、を備え、
前記周波数ｆｐのポンプ放射光は、往路では、前記結晶の前部面（８）から入射し、前記結晶の後部面（９）から出射して結晶を通過し、アクロマートミラー（２）で反射した後、復路では、前記結晶の後部面（９）から入射し、
前記結晶の光学指数は、シグナル周波数ｆｓおよびコンプリメンタリー周波数ｆｃに対してそれぞれｎｓ，ｎｃであり、
前記結晶は、その後部面（９）が、放射光の伝播方向であるＺ方向と直交するＸ方向に対して零ではない角度αで傾斜したくさび形に形成されるとともに、前記結晶（７）はＸＺ平面上に移動可能であるアクロマチック位相維持ポンプリターン付きの二重共鳴型光パラメトリック発振器であって、
一対のシグナル光およびコンプリメンタリー光の縦モードのための二重共鳴が維持され、結果として前記周波数ｆｓおよびｆｃが連続的に広範囲に渡って同調可能なように、前記２つの共鳴型キャビティの光路長ｌｓおよびｌｃの比率を夫々同時に修正するため、前記結晶（７）は、ＸＺ平面上を移動するステージに載置され、方向Ｘに対して下記式を満足する零でない角度βで傾斜した方向に移動可能であることを特徴とするアクロマチック位相維持ポンプリターン付きの二重共鳴型光パラメトリック発振器。
【数４】
0005846603.tif 000005
【請求項２】
前記非線形結晶は、疑似位相整合において作動可能な、Ｚ方向に放射光が連続的に透過する、周期的に反転するドメインを備えていることを特徴とする請求項１に記載の二重共鳴型光パラメトリック発振器。
【請求項３】
アクロマートミラー（２）で反射される前の最後の周期的ドメイン（１５）の前記後部面（９）は、
ＸＹ平面と交差する平面のＹ方向と平行な直線に沿って配向され、結果として、前記結晶のＸ方向における位置に関わらず、前記シグナル光、前記コンプリメンタリー光、及び前記ポンプ放射光における相対位相値ΔΦが維持されることを特徴とする請求項２に記載の二重共鳴型光パラメトリック発振器。
【請求項４】
前記結晶の反転ドメインの周期性は、Ｘ方向に連続的に変化することを特徴とする請求項２に記載の二重共鳴型光パラメトリック発振器。
【請求項５】
前記最後の周期的ドメイン（１５）の後部面（９）は、平面ＹＺに対して平行をなす平面において、Ｙ方向に対して角度γをなすように研磨され、結果として、放射光波間の戻りに対する相対的な位相値（ΔΦ）が、光学キャビティにおける結晶のＹ方向に沿って位置を修正することによって調整されることを特徴とする請求項３または４に記載の二重共鳴型光パラメトリック発振器。
【請求項６】
前記ポンプレーザの周波数は可変であり、結果として、前記結晶の光分散および前記キャビティの光路長の変化が補償され、大変広範な周波数範囲において連続的な同調が達成されることを特徴とする請求項１に記載の二重共鳴型光パラメトリック発振器。
【請求項７】
第１ドメインの光路長が可変であり、結果として、前記結晶の光分散および前記キャビティの光路長の変化が補償され、大変広範な周波数範囲において連続的な同調が達成されることを特徴とする請求項２に記載の二重共鳴型光パラメトリック発振器。
【請求項８】
コンプリメンタリー光は、結晶のＹ方向に配向された結晶軸ｃに沿って偏光するとともに、シグナル光およびポンプ放射光は、結晶軸ｃに直交して偏光しており、３つの放射光間における光分散と比率Ｒの変化とを補償するために、結晶軸ｃに沿って電界が印加され、コンプリメンタリー共振器の光路長が調整されることを特徴とする請求項７に記載の二重共鳴型光パラメトリック発振器。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次パラメトリック変換によって生成された放射光波のための２つの別々の共振器（共振キャビティ）から構成された二重共振型光パラメトリック発振器に関する。特に、走査速度およびスペクトル領域の両面において、周波数同調性能を改善した光パラメトリック発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学系では、一次光放射源から広範囲にわたって同調可能な新しい放射光を生成するために、二次の非線形プロセスが使用される。これらのプロセスの一つとして、従来から知られている光パラメトリック変換は、レーザのようなコヒーレント光源から放射されたポンプ光として知られている放射光から、シグナル光およびコンプリメンタリー光またはアイドラ光として知られている２つの放射光の生成を可能とする。
【０００３】
３つの放射光の周波数（ｆｓ，ｆｃ，ｆｐ）は、エネルギー保存則によって連関している。すなわち、ｆｓ＋ｆｃ＝ｆｐであり、そのインデックス（ｓ，ｃ，ｐ）は、それぞれシグナル光（ｓ）、コンプリメンタリー光（ｃ）、ポンプ光（ｐ）と関連している。
【０００４】
実際的には、光パラメトリック変換は、二次の非線形性を有する非中心対称の結晶を    ３つの放射光が通過することで達成される。パラメトリック変換プロセスが、放射光が結晶を通過している間、ずっと効率的に行われるためには、Ｋｊ（ｊ＝ｓ，ｃ，ｐ）で表される他の放射光の波動ベクトルが、正確な位相整合条件や擬似位相整合条件として従来から知られている条件を尊重する必要である。正確な位相整合条件は、光学的複屈折性を有する結晶において満たされ、一方で擬似位相整合条件は、光学的非線形のサインが周期的な反転する結晶において満たされるかもしれない。これは、強磁性ドメインの反転（inversion of
ferroelectric domains）［L. E. Myers, R. C. Eckardt， M. M. Fejer, R. L. Byer, W. R. Bosenberg, J. W. Pierce ‘Quasiphasematched optical parametric oscillators in bulk
periodically poled LiNb03’, J. Opt. Soc. Amer. B. 12,
pp.2102 - 2116, 1995］，交互の結晶成長（alternated crystalline growth）［K. L.
Vodopyanov, 0. Levi, P. S. Kuo, T. J. Pinguet, L. S. Harris, M. M. Fejer, B.
Gerard, L. Becouarn, E. Lallier, ‘Optical parametric oscillation
in quasi-phase-matched GaAs’, Opt. Lett., 29, n° 16, pp 1912-1914, 2004］，または、全内部反射（instead total internal reflection）［M. Raybaut, A. Godard, R. Haidar, M.
Lefebvre, Ph. Kupecek, Ph. Lemasson, E. Rosencher, ‘Generation of
mid-infrared radiation by self-difference frequency mixing in chromium-doped
zinc selenide’, Opt. Lett., 31, n°2, pp 220-222, 2006］などの他の方法によって達成されてもよい。
【０００５】
強磁性体（ニオブ酸リチウム，タンタル酸リチウム等）に関しては、現時点では非常に幅広く使用されている。強磁性ドメインの反転は、コヒーレント長さ（ｌｃｏｈ）の２倍の反転周期で、周期的に実行される。ここにｌｃｏｈは、３つの放射光の相対的な位相のずれΔΦ（ΔΦ＝Φｐ−（Φｓ＋Φｃ）， change of π，Φｊは長さｌｃｏｈを超える放射光ｊの伝播に伴う位相のずれ）、３つの放射光をカバーする長さとして定義される。擬似位相整合条件は、ｋｐ＝ｋｓ＋ｋｃ＋ｋΛ（ここに、ｋΛは| kΛ |＝π／ｌｃｏｈと定義される）である。
【０００６】
シグナル光およびコンプリメンタリー光の間におけるエネルギー分布（結果として、パラメトリック変換によって生成される周波数値ｆｓ，ｆｃ）は、位相整合条件や擬似位相整合条件において調整可能である。温度、結晶配向、光学的非線形のサインが周期的な反転などのいくつかのパラメータは、位相整合の調整と、一次レーザ光変換に由来するシグナル光およびコンプリメンタリー光の周波数を大変幅広いスペクトル範囲で同調することを可能とする。
【０００７】
ポンプ波からシグナル光およびコンプリメンタリー光へのパラメトリック変換は、特に数多くの出願で関心が集められている。これらの最前線に位置するのは、分子種または原子種を検出するような分光学における出願である。シグナル光およびコンプリメンタリー光の大変幅広い同調範囲は、検出対象である一以上の種の異なる周波数の吸収をカバーすることを可能とする。さりとて、異なる種の相対的な存在度を知るためには、他の成分の吸収遷移の存在によっても乱されることがない各々の種の周波数吸収においてパラメトリック光源の周波数を選択的に同調するために、パラメトリック変換によって生成された調整可能な放射光が高いスペクトル純度を示す必要がある。
【０００８】
スペクトル純度と大変幅広いスペクトル同調範囲の両方を結合したパラメトリック放射光の生成は、従来技術より［アクロマチック位相維持ポンプリターン付きの光パラメトリック発振器（Optical parametric oscillator with achromatic phase-maintaining pump
reflection）］（FR2902940，PCT EP2007/056438）として知られている、特に光共振器に、非線形結晶を取り付けることで達成される。図１は、シグナル波およびコンプリメンタリー波が２つの入り子型の光キャビティにおいて振動し、他方ではポンプ光が非線形結晶を通過する複光路を形成するこのような共振器を示している。非線形結晶は、どのような光パラメトリック発振器の動作波長であっても、パラメトリック変換が繰り返し効率的になるように、アクロマートミラー２によって反射された後、最適な相対的な位相のずれΔΦを維持する。
【０００９】
卓越したスペクトル純度の放射または単一周波数発振は、パラメトリック利得曲線において、２つのキャビティの縦モード間において単一のコインシデンスだけが存在し、このコインシデンスの時にだけ放射がなされるように、図２に示したように、それぞれのキャビティの長さを選択することで達成される。
【００１０】
アクロマチック位相維持ポンプリターン付きの光パラメトリック発振器によれば、低い発振しきい値、コンパクト性、パラメトリック変換範囲全体における高いスペクトル純度の放射光の放射など、いくつかの有利な点が提供される。連続的な周波数同調、他の言葉で言えば発振器を同一のコインシデンスに維持することは、パラメトリック利得曲線におけるシグナルキャビティとコンプリメンタリーキャビティとのコインシデンスモードをシフトすることによって達成される。このようにするためには、図２に示したように、２つのキャビティ間におけるコインシデンスモードが、周波数走査の間を通して、極めて精密に維持されるように、少なくとも２つのパラメータ（例えば、圧電アクチュエータによって調整される各キャビティの長さやポンプ周波数、一つのキャビティの長さやまたはその代わりに結晶の温度、およびキャビティの長さ）を同時かつ極めて繊細に調整する必要がある。
【００１１】
その周波数での結晶の屈折率依存性を考慮しない一次計算は、仮に、入力ミラー１および出力ミラー２の位置が次式の割合で変化すると、コインシデンスモードが維持されることを意味している。
【数１】
0005846603.tif 000002
【００１２】
δＭ１およびδＭ２は、それぞれ入力ミラー１および出力ミラー２の移動量であり、ｌｓおよびｌｃは、それぞれシグナルキャビティおよびコンプリメンタリーキャビティの光路長である。このミラー１および２間における移動量の関係は、コインシデンスモードを維持するため、シグナルキャビティの光路長とコンプリメンタリーキャビティの光路長を反対方向に直線的に変化させなければならないことを示している。
【００１３】
もし、上述した関係について特別な注意が払われない場合、他の言葉で言えば、非線形性または圧電アクチュエータ３および４のヒステリシスによる移動誤差を修正しない場合、シグナル周波数またはコンプリメンタリー周波数の連続的な走査は、１０ＧＨｚオーダーの限られた範囲でのみ達成される。より広範な範囲で周波数同調を達成するためには、移動の線形性そしてコインシデンスモードの維持にとって有害な圧電アクチュエータの移動誤差を修正する必要がある。
【００１４】
この移動誤差の修正は、走査中に放射されるシグナル光またはコンプリメンタリー光のスペクトル純度を規則的に監視することで行われる。この規則的な制御は、分光計、波長計、または標準的なファブリペロエタロン６（Fabry Perot etalon）とインターファイスで接続されたマイクロコンピュータ５を使用することで自動的に実行される。
【００１５】
不要なモードの存在を抑制することは、ミラー１または２の一つの位置を細かく修正することにある。図３に図示されている状況は、パラサイトモードが存在する場合としない場合、ケースａおよびケースｂ）、のそれぞれにおけるファブリペロエタロンの反応を示している。エトロンの反応は、半波長に等しいエトロンの厚みの変化に相当する離れ距離である自由スペクトル領域（ＦＳＲ）だけ規則的に離れたピークの連続を示している。
【００１６】
修正後は、Δｆと注記したパラメトリック利得曲線の全幅の８０％を超える発振器の周波数で、モードホップせずに、連続的な同調が可能となる。パラメトリック発振器のナノ秒領域のパルス操作のための大凡１００ＧＨｚを超える大変広範な連続的な同調範囲が、これにより達成される。この走査方法には、しかしながら、２つの大きな欠点がある。それは、使用する制御手段（例えば、マイクロコンピュータやファブリペロエタロン）の価格に関してコストが増加すること、およびスペクトルの出力を周期的に監視する必要性があるため、走査速度が制限されること、である。
【００１７】
加えて、パラメトリック利得幅を超えて同調範囲を広げようとする場合には、周波数走査方法としてのパラメトリック利得曲線の最高点をシフトするために、第３のパラメータを有効にする必要があり、手順が複雑になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
提案する本発明の目的は、これらの制限を克服し、実施コストは削減する一方で、特に範囲と迅速な周波数走査能力において、このタイプの光源の利用されるフィールドを広げることである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
周波数ｆｐのポンプ光源を備える本発明のアクロマチック位相維持ポンプリターン付きの二重共鳴型光パラメトリック発振器は、
前記ポンプ光の伝播方向にある前部面と後部面を有する非線形結晶と、
結晶の前部面上に位置する第１のミラーと一緒に周波数ｆｓのシグナル光のための第１共鳴キャビティを画定し、結晶の前部面の上流側に位置する第２ミラーと一緒に周波数ｆｃのコンプリメンタリー光のための第２共鳴キャビティを画定する、前記結晶の後部面の下流側に位置するアクロマートミラーと、
一対のシグナルおよびコンプリメンタリーの縦モードのための二重共鳴型共振器を形成するそれぞれ光路長ｌｓおよびｌｃの前記２つのキャビティと、を備え、
前記周波数ｆｐのポンプ放射光は、往路では、前記結晶の前部面から入射し、前記結晶の後部面から出射して結晶を通過し、アクロマートミラーで反射した後、復路では、前記結晶の後部面から入射し、
前記結晶の光学指数は、シグナル周波数ｆｓおよびコンプリメンタリー周波数ｆｃに対してそれぞれｎｓ，ｎｃであり、
前記結晶は、その後部面が、放射光の伝播方向であるＺ方向と直交するＸ方向に対して零ではない角度αで傾斜したくさび形に形成されるとともに、前記結晶はＸＺ平面上に移動可能であるアクロマチック位相維持ポンプリターン付きの二重共鳴型光パラメトリック発振器であって、
２つのキャビティ間におけるコインシデンスモードを補償するために、監視装置やキャビティ長を修正する装置を用いる必要がなく、
一対のシグナルおよびコンプリメンタリーの縦モードのための二重共鳴が維持され、結果として前記周波数ｆｓおよびｆｃが連続的に広範囲に渡って同調可能なように前記２つの共鳴型キャビティの光路長ｌｓおよびｌｃの比率を夫々同時に修正するために、前記結晶は、ＸＺ平面上を、方向Ｘに対して下記式を満足する零でない角度βで傾斜した方向に横方向に移動可能であることを特徴とする。
【数２】
0005846603.tif 000003
【００２０】
本発明の作動原理は、以下のとおりである。
移動可能な結晶を方向Ｘに対して角度βで傾斜した方向にＸＺ平面上に横方向に移動させる。２つのキャビティにおける結晶の縦方向位置および横方向位置は同時に修正され、このようにして、シグナルキャビティの光路長（ｌｓ）およびコンプリメンタリーキャビティの光路長（ｌｃ）は、以下のとおり変化する。
【００２１】
シグナルキャビティの光路長（ｌｓ）は変化する。なぜなら、先ずその角柱形状および横方向要素の（Ｘ方向に沿った）移動を考えたときに、結晶がカバーする光学的距離が修正され、次に縦方向要素が結晶のＺ方向の位置に作用し、これにより非線形結晶の入力面上のミラーの位置が影響を受けるからである。
【００２２】
コンプリメンタリーキャビティの光路長（ｌｃ）は変化する。なぜなら、その角柱形状および横方向要素の（Ｘ方向に沿った）移動を考えた時に、結晶がカバーする光学的距離が修正されるからである。
【００２３】
与えられた角度αでは、コインシデンスモードを維持するため、一方のキャビティは長くなるが、他方のキャビティは短くなるように、角度βの値を選択する必要がある。得られる波長を変化させる関数としての結晶指数（the index of the crystal）の変化、およびｌｓおよびｌｃの僅かな変化にかかる関数としてのＲの依存性を無視した場合、以下の一次計算は、コインシデンスモードを維持するための角度αおよびβ間の関係性の発見を容易にする。
【００２４】
【数３】
0005846603.tif 000004
ここで、ｎｓおよびｎｃは、シグナル周波数およびコンプリメンタリー周波数に対する非線形結晶の光学指数である。
【００２５】
好適には、前記非線形結晶は、疑似位相整合において作動可能な、Ｚ方向に放射光が連続的に透過する、周期的に反転するドメインを備えている。この点において、特許出願（FR2902940）の発明の教示を、好適に参照することができる。
【００２６】
この疑似位相整合作動モードによれば、アクロマートミラーで反射される前の最後の周期的ドメインの前記後部面は、ＸＹ平面と交差する平面のＹ方向と平行な直線に沿って配向され、結果として、前記結晶のＸ方向における位置に関わらず、前記放射光波間における相対位相値ΔΦが維持される。
【００２７】
パラメトリック利得曲線の幅よりも大きい連続的な同調範囲から利益を得るために、結晶の反転ドメインの周期性は、Ｘ方向に連続的に変化する（ファンアウト型（fan-out type）周期分極反転結晶として知られている結晶）。Ｘ方向に沿った前記周期性の変化は、パラメトリック利得曲線の最高点が、シグナルおよびコンプリメンタリーの二重共鳴比（the double resonance ratio）を備える同期的な方法でシフトするようになっている。したがって、単一のパラメータによって、パラメトリック利得曲線の幅（Δｆ）に制限されない幅を超えて、光パラメトリック発振器の周波数を連続的に同調することができる。
【００２８】
周波数同調範囲が拡張されるにつれ、光学指数の分散と結晶自身の移動を考慮する必要があるため、キャビティの光路長が変化するのは明らかである。他の言葉で言えば、上述した一次計算において設定したαとβとの関係は、（Ｒ，ｎｓ，ｎｃを一定と仮定した場合に）大変広範な走査において有効となるものではない。しかしながら、完全な計算のもとでは、上記の設定した関係からの偏差は、１ＴＨｚの連続的な同調範囲において、１％未満にとどまっている。もし必要であれば、ポンプレーザの周波数を調整することもできる。
【００２９】
そして、走査速度に影響を及ぼすことなく、大変広範な周波数範囲に渡って連続的な同調を達成するため、結晶の光分散およびキャビティ長さの変化を補償することができる。ポンプレーザの周波数は、ファイバーレーザのような同調可能なレーザから放射されたものであっても良い。
【００３０】
また、走査中に、走査速度に影響を及ぼすことなく、電気光学効果によって非線形結晶の光路長を修正することで、キャビティの光路長の変化をもたらす結晶の光分散を補償することもできる。
【００３１】
本発明の他の特徴および有利な点は、以下の記載および（本発明を特に制限するものではない）実施例によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】連続的に波長を走査するための周波数制御装置を備えた、従来公知のアクロマチック位相維持ポンプリターン付きの光パラメトリック発振器である。
【図２】パラメトリック利得曲線の幅（Δｆ）において、シグナルキャビティの縦モードをコンプリメンタリーキャビティの縦モードと一致させることで得た発振器の単一周波数作動を示した図である。
【図３】パラサイトモードが存在する場合（ケースａ）と、純粋な単一周波数作動の場合（ケースｂ）とを備えたファブリペロエタロンの反応を示しており、それぞれの伝播ピークは、エトロンの自由スペクトル領域（ＦＳＲ）の値と等しい周波数偏移の後、全く同一の方法で再現される。
【図４】本発明の実施方法を示した一般図である。
【図５】周期分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶を備えた本発明の一実施例であり、ａ）はキャビティのダイアグラム、ｂ）は反転ドメインを示したＰＰＬＮ結晶の側面図である。
【図６】Ｘ方向に沿って連続的に周期反転が可変な、ファンアウト型（fan-out type）のニオブ酸リチウム結晶を備えた本発明の一実施例を示しており、ａ）は一般的なキャビティのダイアグラム、ｂ）はＸ方向に沿った反転周期の変化を図示しており、ｃ）は結晶の斜視図である。
【図７】電気光学効果によって光路長が可変な結晶を備えた本発明の一実施例であり、ａ）はキャビティのダイアグラム、ｂ）はコマンド電極を備えた可変な光路部分を図示した結晶の断面図である。
【図８】本発明の一実施例に関し、放射光波間における相対的な位相値ΔΦを結晶の（ＸＺ平面に対して垂直をなす）Ｙ方向における単純な動きで調整可能にするために、Ｙ方向に対して第２の角度γをなす結晶を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図４は、本発明の実施方法を示した一般図である。ポンプレーザ１１は、周波数ｆｐの一次光を放射する。放射された一次光は、光学アイソレータ１２を通過する。ビームスプリッタ１３は、アクロマートミラー２によって反射される前に、非線形結晶７を通過するポンプ光のコンプリメンタリー光をフィルターすることを可能にする。前記アクロマートミラー２は、光パラメトリック発振器のシグナル光またはコンプリメンタリー光がどのような周波数であったとしても、これら放射光の相対的な位相のずれ（ΔΦ）を一定に維持しながら、３つの放射光の全部または一部を反射する。
【００３４】
非線形結晶７の入射面に配置されたミラー８は、他の２つの波長は全て透過するが、シグナル光の周波数は全反射する。これに対してミラー１は、ポンプ光およびシグナル光は透過する一方で、ビームスプリッタ１３で反射された後にユーザーに利用されるコンプリメンタリー光は部分的に反射する。非線形結晶７は、継続的な周波数同調のためにＸ方向に対して角度βをなすように移動するＸＺ平面１４を平行に移動するステージに載置される。図４に記載されている角度α，βは、放射光の伝播方向であるＺ方向に対して直交するＸ方向に対する角度であり、Ｙ方向は図面に対して直交している。
【００３５】
図５は、従来法のタイプ０の疑似位相整合のために、１．４５μｍのシグナル波（屈折率〜２．１４）および４μｍのコンプリメンタリー波（屈折率〜２．０６）を生成するため、周期分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶を１．０６４μｍのネオジムＹＡＧレーザで励起した本発明の第１の実施例を示している。アクロマートミラー２で反射される前の最後の周期的ドメイン１５は、結晶７の出射面９に対して平行に配置されており、結果として、放射光波間の相対的な位相値ΔΦは、方向Ｘにおける結晶の位置がどこであっても維持される。
【００３６】
出射面９は、結晶出口におけるフレネル損失を減少させるために、上記３つの波長に対する反射防止コーティングがなされている。キャビティの光路長比（ｌｓ／ｌｃ）は、安定的な単一周波数発振が行われる代表的な数値である０．９６に等しい値が選択される。代表的な数値として、角度α，βとの関係の適用例は、本実施例ではβ＝１．５αである。角度α＝０．５°、光路長ｌｃ１２ｍｍ（ニオブ酸リチウム結晶の長さ５ｍｍを含む）、同調範囲５８ＧＨｚが、ステージの１ｍｍの移動により達成される。商業的に利用されるステージの移動速度はおよそ５ｍ／ｓであり、２つの長さのキャビティを、圧電アクチュエータを利用してそれぞれ調整し、その移動誤差をマイクロコンピュータにインターフェイスで接続された波長測定器によって補正する場合［A. Berrou, M. Raybaut, A. Godard, M. Lefebvre, Appl. Phys B, 98
(2010)］の走査速度は代表的には０．５ＧＨｚであるが、本実施例の走査速度は２９０ＧＨｚである。
【００３７】
図６は、Ｘ方向に沿って連続的に周期反転が可変な、ファンアウト型（fan-out type）のニオブ酸リチウム結晶を備えた本発明の一実施例を示している。先の条件（α＝０．５°、β＝０．７５°、約４μｍのコンプリメンタリー波を発振する長さ５ｍｍのニオブ酸リチウム結晶）では、ステージが横向きに１０ｍｍ移動することで、５８０ＧＨｚの連続的な同調周波数範囲が得られると推察される。
【００３８】
光パラメトリック発振器の中心波長は、ファンアウト結晶を選択することにより、この周波数変動に従うこととなり、その反転周期は、２８．３以上２８．３８μｍ以下の間で１０ｍｍ全体にわたって変化する。このような結晶の幾何的な説明としては、Ｚ方向の長さは５ｍｍ、Ｙ方向の厚みは１ｍｍ、Ｘ方向の高さは１０ｍｍであり、図６のｂ）に示したように、各ドメインは２８．３から２８．３８μｍまで変化している。
【００３９】
図７は、連続的な周波数同調の場合には代表的には１ＴＨｚを大きく超える大変広い範囲において、結晶の光分散と比率Ｒの変化とを補償することができる動作モードを示している。ニオブ酸リチウム結晶は、ここではタイプ２の疑似位相整合が使用されており、その光分散を補償するために、周期的に反転せずに光路長を可変とする第１ドメイン１６を有している。
【００４０】
このタイプ２の疑似位相整合のため、コンプリメンタリー波は、結晶の結晶軸ｃに沿って分極し、Ｙ方向に配向されている。シグナル波およびポンプ波は、結晶軸ｃに直交して分極している。大変幅広い同調範囲にとってもはや無視できなくなった、３つの放射光間における光分散と、比率Ｒの変化を補償するために、電極１７Ａおよび１７Ｂを用いて結晶の結晶軸ｃに沿って電界を印可することによって、コンプリメンタリー共振器の光路長が調整される。
【００４１】
図８は、光キャビティの結晶のＹ方向に沿って位置を修正することにより、各放射光波間における戻り位相値（ΔΦ）を調節可能にする動作モードを示している。Ｙ方向に沿って結晶７の位置の調整することは、例えば、移動するステージと結晶との間にくさび形の圧電素子を挿入することで達成されても良い。この目的のため、最後の周期的ドメイン（１５）の後部面（９）は、平面ＹＺに対して平行をなす平面において、Ｙ方向に対して角度γをなすように研磨される。角度γの値は、使用される結晶により、光学指数値の従来知識から得られる。よって、厚さ１ｍｍのニオブ酸リチウム結晶では、値ｐによってΔΦを変化させることができ、これにより、戻りにおいてもパラメトリック変換が効率的に行われるように最適な位相が達成されるため、角度γの値は約０．６°が選択される。
【００４２】
一旦、位相の調整が行われると、既述した様に、Ｘ方向に対して角度βをなすように結晶を移動することで、連続的な同調が達成される。この実装構造によれば、結晶７の研磨に関する制約を緩和し、結晶の鉛直移動によってこの厚みが変化する可能性を考慮すれば、特に、再度のドメイン１５の厚さを特定する必要がなくなる。
提案された実施形態は、本発明の全ての実施形態を代表するものでないことは明らかである。
【図１】
0005846603.tif 000006
【図２】
0005846603.tif 000007
【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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