(57)【要約】【課題】所望の波長のレーザ光を得るための波長変換を行う場合に、変換効率を高めることで高出力のレーザ光を得ることができる波長変換装置を提供する。【解決手段】第１レーザ光を波長変換して第２レーザ光に変換する第１非線形結晶２３と、第１非線形結晶２３を挟んで配置され、第２レーザ光を反射する第１部分反射ミラー２２及び第３部分反射ミラー２６とを有する第１レーザ共振器Ｋ１と、第２レーザ光を波長変換して第３レーザ光に変換する第２非線形結晶２５と、第２非線形結晶２５を挟んで配置され、第３レーザ光を反射する第２部分反射ミラー２４及び第３部分反射ミラー２６とを有する第２レーザ共振器Ｋ２とを備え、第２レーザ共振器Ｋ２の第２部分反射ミラー２４及び第２非線形結晶２５は、第１レーザ共振器Ｋ１内に配置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長からなる第１レーザ光を波長変換して第２波長からなる第２レーザ光に変換する第１非線形結晶と、この第１非線形結晶を挟んで配置され、上記第２レーザ光を反射する第１端面ミラー及び第１出力ミラーとを有する第１レーザ共振器と、
上記第２レーザ光を波長変換して第３波長からなる第３レーザ光に変換する第２非線形結晶と、この第２非線形結晶を挟んで配置され、上記第３レーザ光を反射する第２端面ミラー及び第２出力ミラーとを有する第２レーザ共振器とを備え、
上記第２レーザ共振器の上記第２端面ミラー及び上記第２非線形結晶は、上記第１レーザ共振器内に配置されていることを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
上記第１レーザ共振器の第１端面ミラーは、上記第１レーザ光を透過するものであり、
上記第２レーザ共振器の第２端面ミラーは、上記第２レーザ光を透過させるとともに、上記レーザ光を全反射するものであることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
上記第１出力ミラーと上記第２出力ミラーとは共通のミラーであることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光の波長を変換する波長変換装置に関し、特に変換効率を向上させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＰＯ（光パラメトリック発振）を利用して高出力コヒーレント光を発生させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。例えば赤外光を発生させる場合には、励起光としてＮｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザを用い、赤外パラメトリック発振用の非線形光学結晶として、ＬｉＮｂＯ３，ＡｇＧａＳｅ２、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、ＺＧＰ（ＺｎＧｅＰ２）等を用いる。
【０００３】
図２は光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う波長変換装置１０の構成を模式的に示す説明図である。Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光から波長４μｍのレーザ光を得ようとした場合、２段階の波長変換を行う必要がある。
【０００４】
このような波長変換装置１０では、光軸Ｃに沿って、集光レンズ１１、部分反射ミラー１２、非線形結晶１３、部分反射ミラー１４、集光レンズ１５、部分反射ミラー１６、非線形結晶１７、部分反射ミラー１８が配置されている。このうち、部分反射ミラー１２、非線形結晶１３、部分反射ミラー１４により１段目光パラメトリック発振器Ｍ１が構成されている。部分反射ミラー１６、非線形結晶１７、部分反射ミラー１８により２段目光パラメトリック発振器Ｍ２が構成されている。
【０００５】
このような波長変換装置１０では、外部から導入された発振光Ｈ１を集光レンズ１１により集光し、１段目光パラメトリック発振器Ｍ１に導入することで、非線形結晶１３を励起する。続いて、１段目光パラメトリック発振器Ｍ１からの発振光Ｈ２を集光レンズ１５により集光して、２段目光パラメトリック発振器Ｍ２に導入することで、非線形結晶１７を励起する。そして、発振光Ｈ３を外部に取り出す。
【特許文献１】特開平１０−１５０２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う波長変換装置であると次のような問題があった。すなわち、１段目光パラメトリック発振器Ｍ１及び２段目光パラメトリック発振器Ｍ２の変換効率はそれぞれ２０％程度であることから、２段の波長変換を行うと変換効率はその積となり導入された波長１μｍのレーザ光から波長４μｍのレーザ光を得ようとした場合、全体の変換効率は４％と非常に低いものとなっていた。
【０００７】
そこで本発明は、所望の波長のレーザ光を得るための波長変換を行う場合に、変換効率を高めることで高出力のレーザ光を得ることができる波長変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の波長変換装置は次のように構成されている。
【０００９】
（１）第１波長からなる第１レーザ光を波長変換して第２波長からなる第２レーザ光に変換する第１非線形結晶と、この第１非線形結晶を挟んで配置され、上記第２レーザ光を反射する第１端面ミラー及び第１出力ミラーとを有する第１レーザ共振器と、上記第２レーザ光を波長変換して第３波長からなる第３レーザ光に変換する第２非線形結晶と、この第２非線形結晶を挟んで配置され、上記第３レーザ光を反射する第２端面ミラー及び第２出力ミラーとを有する第２レーザ共振器とを備え、上記第２レーザ共振器の上記第２端面ミラー及び上記第２非線形結晶は、上記第１レーザ共振器内に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
（２）上記（１）に記載された波長変換装置であって、上記第１レーザ共振器の第１端面ミラーは、上記第１レーザ光を透過するものであり、上記第２レーザ共振器の第２端面ミラーは、上記第２レーザ光を透過させるとともに、上記レーザ光を全反射するものであることを特徴とする。
【００１１】
（３）上記（１）に記載された波長変換装置であって、上記第１出力ミラーと上記第２出力ミラーとは共通のミラーであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所望の波長のレーザ光を得るための波長変換を行う場合に、変換効率を高めることで出力の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態に係る波長変換装置２０の構成を模式的に示す説明図である。波長変換装置２０は、光軸Ｃに沿って図１中左方から集光レンズ２１と、第１部分反射ミラー（第１端面ミラー）２２と、第１非線形結晶２３と、第２部分反射ミラー（第２端面ミラー）２４と、第２非線形結晶２５と、第３部分反射ミラー（第１出力ミラー及び第２出力ミラー）２６とを備えている。
【００１４】
第１部分反射ミラー２２は、波長１μｍのレーザ光Ｌ１に対して全透過、波長２μｍのレーザ光Ｌ２に対して全反射である。また、第２部分反射ミラー２４はレーザ光Ｌ１及びレーザ光Ｌ３に対して全反射、レーザ光Ｌ２に対して全反射である。さらに、第３部分反射ミラー２６はレーザ光Ｌ２に対して全反射、レーザ光Ｌ３に対して部分反射（透過率８０％）である。
【００１５】
また、第１非線形結晶２３はＫＴＰ等で形成された波長変換用の非線形結晶であり、波長１μｍのレーザ光Ｌ１を波長２μｍのレーザ光へ波長変換する機能、第２非線形結晶２５はＺＧＰ等で形成された波長変換用の非線形結晶であり、波長２μｍのレーザ光Ｌ２を波長４μｍのレーザ光Ｌ３へ波長変換する機能を有している。
【００１６】
ここで、第１部分反射ミラー２２と第３部分反射ミラー２６との間で第１レーザ共振器Ｋ１が構成され、第２部分反射ミラー２４と第３部分反射ミラー２６との間で第２レーザ共振器Ｋ２が構成されることになる。
【００１７】
このように構成された波長変換装置２０によれば、次のようにしてレーザ光Ｌ１をレーザ光Ｌ３に波長変換する。すなわち、集光レンズ２１を介して外部から波長１μｍのレーザ光Ｌ１が導入されると、レーザ光Ｌ１は第１非線形結晶２３により波長変換され、波長２μｍのレーザ光Ｌ２が発生する。レーザ光Ｌ２は、第１部分反射ミラー２２及び第３部分反射ミラー２６で全反射することで第１レーザ共振器Ｋ１内で共振状態となる。
【００１８】
一方、このようにして発生したレーザ光Ｌ２は、第２非線形結晶２５により波長変換され、波長４μｍのレーザ光Ｌ３が発生する。レーザ光Ｌ３は、第２部分反射ミラー２４で全反射し、第３部分反射ミラー２６で部分反射（透過率２０％）することで第２レーザ共振器Ｋ２内で共振状態となる。そして、第３部分反射ミラー２６からレーザ光Ｌ３の一部（約２０％）が出力される。
【００１９】
このように、第１レーザ共振器Ｋ１内にある第１非線形結晶２３は、外部から導入されたレーザ光Ｌ１が励起するため高い変換効率（５０％程度）で波長変換を行うことが可能となる。さらに、第２レーザ共振器Ｋ２内にある第２非線形結晶２５は、第１レーザ共振器Ｋ１内の強度の強いレーザ光Ｌ２が励起するため高い変換効率（５０％程度）で波長変換を行うことが可能となる。したがって、最終的には導入されたレーザ光Ｌ１から高い変換効率（２５％程度）で波長４μｍのレーザ光Ｌ３を得ることが可能となる。
【００２０】
上述したように、本実施の形態に係る波長変換装置２０によれば、光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う場合に、高い変換効率（２５％程度）で波長１μｍ光から波長４μｍ光への波長変換を行うことが可能となる。例えば、変換効率が低い（４％程度）の光パラメトリック発振器を用いたものに対して、６倍程度の変換効率が得られることとなる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る波長変換装置の構成を模式的に示す説明図。
【図２】光パラメトリック発振を用いて波長変換を行う波長変換装置の構成を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【００２３】
２０…波長変換装置、２２…第１部分反射ミラー（第１端面ミラー）、２３…第１非線形結晶、２４…第２部分反射ミラー（第２端面ミラー）、２５…第２非線形結晶、２６…第３部分反射ミラー（第１出力ミラー及び第２出力ミラー）。
【図１】
2006259163.tif 000003
【図２】
2006259163.tif 000004