(57)【要約】【課題】真円度の高いレーザ光を少ないロスで出射するとともに、装置寿命を長く保つことができる簡易な構成の波長変換レーザ装置を得ること。【解決手段】レーザ光を発振させることによってレーザ光の基本波を出射する共振器と、共振器の外側に配置されるとともに基本波を用いて基本波を３分の１の波長に変換する波長変換素子１０と、を備え、波長変換素子１０は、基本波を２分の１の波長に変換して第２高調波を生成するとともに基本波および第２高調波を出射するＳＨＧ結晶２と、基本波および第２高調波を用いて基本波の３分の１の波長である第３高調波を生成して出射するＴＨＧ結晶３と、を有し、ＳＨＧ結晶２は、基本波の入射面が基本波に対する略ブリュースタ角であり、且つＴＨＧ結晶３は、第３高調波の出射面が第３高調波に対する略ブリュースタ角である。【選択図】図２
2011197432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振させることによって前記レーザ光の基本波を出射する共振器と、
前記共振器の外側に配置されるとともに前記基本波を用いて前記基本波を３分の１の波長に変換する波長変換素子と、
を備え、
前記波長変換素子は、
前記基本波を２分の１の波長に変換して第２高調波を生成するとともに前記基本波および前記第２高調波を出射するＳＨＧ結晶と、
前記基本波および前記第２高調波を用いて前記基本波の３分の１の波長である第３高調波を生成して出射するＴＨＧ結晶と、
を有し、
前記ＳＨＧ結晶は、前記基本波の入射面が前記基本波に対する略ブリュースタ角であり、且つ前記ＴＨＧ結晶は、前記第３高調波の出射面が前記第３高調波に対する略ブリュースタ角であることを特徴とする波長変換レーザ装置。
【請求項２】
前記ＳＨＧ結晶および前記ＴＨＧ結晶は、
前記ＳＨＧ結晶内の前記第２高調波の光軸と前記ＴＨＧ結晶内の前記第３高調波の光軸とが略同軸となるよう配置されていることを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ装置。
【請求項３】
前記ＴＨＧ結晶から出射される前記第３高調波が略真円となるよう、前記ＳＨＧ結晶内の前記第２高調波の光軸と前記ＴＨＧ結晶内の前記第３高調波の光軸とのなす角度が、前記ＳＨＧ結晶および前記ＴＨＧ結晶の配置方向によって調整されていることを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ装置。
【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して出射する波長変換レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外や可視のレーザ光を発生させる方法の１つに波長変換技術を利用した方法がある。この方法は、波長変換素子の非線形性を利用して赤外波長等のレーザ光を短波長に変換する方法であり、短波長レーザ光源に広く用いられている。 
【０００３】
波長変換技術を利用したレーザ光発生方法では、短波長レーザを効率良く発生させるために、波長変換素子の入射面と出射面のそれぞれに、入射するレーザ光および波長変換された短波長レーザ光に対する反射防止コートを形成している。ところが、反射防止コートの品質によっては、短波長レーザ光に対する反射防止コートの寿命が短い場合がある。このため、特許文献１の第３高調波発生器では、短波長レーザの取り出し面をブリュースタカットにすることで、取り出し面の反射防止コートをなくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５８５０４０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、短波長レーザの取り出し面をブリュースタカットにしているので、入射するレーザ光が真円に近い場合、波長変換されて出射される短波長レーザは楕円になってしまう。このため、波長変換される短波長レーザを真円に補正するための光学系が必要になるという問題があった。そして、これらの光学系にも短波長レーザに対する反射防止コートが必要であるので、レーザ装置全体としての寿命が短くなる場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、真円度の高い短波長レーザ光を少ないロスで出射するとともに、装置寿命を長く保つことができる簡易な構成の波長変換レーザ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザ光を発振させることによって前記レーザ光の基本波を出射する共振器と、前記共振器の外側に配置されるとともに前記基本波を用いて前記基本波を３分の１の波長に変換する波長変換素子と、を備え、前記波長変換素子は、前記基本波を２分の１の波長に変換して第２高調波を生成するとともに前記基本波および前記第２高調波を出射するＳＨＧ結晶と、前記基本波および前記第２高調波を用いて前記基本波の３分の１の波長である第３高調波を生成して出射するＴＨＧ結晶と、を有し、前記ＳＨＧ結晶は、前記基本波の入射面が前記基本波に対する略ブリュースタ角であり、且つ前記ＴＨＧ結晶は、前記第３高調波の出射面が前記第３高調波に対する略ブリュースタ角であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＳＨＧ結晶は、基本波の入射面が基本波に対する略ブリュースタ角であり、且つＴＨＧ結晶は、第３高調波の出射面が第３高調波に対する略ブリュースタ角であるので、簡易な構成で真円度の高いレーザ光を少ないロスで出射するとともに、装置寿命を長く保つことが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態に係る波長変換素子を備えた波長変換レーザ装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、波長変換素子の構成を示す図である。
【図３】図３は、偏光方向のビーム寸法算出方法を説明するための図である。
【図４】図４は、ＴＨＧ結晶からの出射角が小さくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図である。
【図５】図５は、ＴＨＧ結晶からの出射角が大きくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図である。
【図６】図６は、３倍波に対するＴＨＧ結晶の出射角と反射率の関係を示す図である。
【図７】図７は、図６に示した関係の一部拡大図である。
【図８】図８は、ＴＨＧ結晶の傾斜角と３倍波出射角の関係を示す図である。
【図９】図９は、ＴＨＧ結晶の傾斜角とＴＨＧ結晶から出射される３倍波の縦横比の関係を示す図である。
【図１０】図１０は、従来用いられていた波長変換素子の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、共振器の内部に波長変換素子を配置した場合の波長変換レーザ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係る波長変換レーザ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態に係る波長変換素子を備えた波長変換レーザ装置の構成を示す図である。図１では、波長変換レーザ装置１００の断面構成を示している。波長変換レーザ装置１００は、励起光源３０と、共振器（レーザ発振器）２０と、波長変換素子１０と、を含んで構成されている。
【００１２】
共振器２０は、全反射ミラー２１と、部分反射ミラー２３と、ＹＡＧなどのレーザ媒質２２と、偏光素子２４と、を有している。励起光源３０は、励起光を出射してレーザ媒質２２を励起する。全反射ミラー２１は、レーザ媒質２２で励起された発振光に対し高反射率でレーザ媒質２２側に反射する。また、偏光素子２４は、発振光の偏光方向を規定し、出射される基本波の偏光方向を決める。また、部分反射ミラー２３は、発振光の一部をレーザ媒質２２側に反射するとともに、残りの発振光を透過させて基本波として波長変換素子１０に出射する。
【００１３】
波長変換素子１０は、共振器２０から出射されてきた基本波（レーザ光Ｌ）の波長を変換する素子であり、波長変換結晶としてＳＨＧ（Second  Harmonic  Generation）結晶２とＴＨＧ（Third Harmonic Generation）結晶３とを備えている。第２高調波発生結晶であるＳＨＧ結晶２や第３高調波発生結晶であるＴＨＧ結晶３は、例えば非線形光学結晶のＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）結晶を用いて形成されている。
【００１４】
ＳＨＧ結晶２は、共振器２０から出射されてきた基本波を、基本波の１／２倍の波長である２倍波（第２高調波である２倍波レーザ）に変換する。ＳＨＧ結晶２は、共振器２０からの基本波と波長変換した２倍波とをＴＨＧ結晶３に出射する。
【００１５】
ＴＨＧ結晶３は、ＳＨＧ結晶２から出射されてくる基本波と２倍波を、基本波の１／３倍の波長である３倍波（第３高調波である３倍波レーザ）に変換する。ＴＨＧ結晶３は、波長変換した３倍波を、所定の方向（共振器２０から出射されてきた光の光軸と略平行な方向）に出射する。本実施の形態では、ＳＨＧ結晶２の入射面を基本波に対する略ブリュースタ角とし、かつＴＨＧ結晶３の出射面を３倍波に対する略ブリュースタ角としておく。
【００１６】
つぎに、波長変換素子１０の構成と光波（基本波、２倍波、３倍波）の真円度について説明する。図２は、波長変換素子の構成を示す図である。ここでは、ＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３の形状が、柱状部材を柱軸に非垂直かつ非平行な面で切断した形状である場合について説明する。
【００１７】
ＳＨＧ結晶２は、基本波に対するブリュースタ角θ１で基本波を入射させた場合に、ＳＨＧ結晶２の長手方向（柱軸方向）に基本波が伝播するよう、入射面（柱状の上面側）が所定の角度で削ぎ落とされて形成（入射する基本波に対するブリュースタカット）されている。また、ＳＨＧ結晶２の出射面は、ＳＨＧ結晶２から出射される基本波および２倍波の光軸方向と垂直となるよう柱軸と垂直な底面を有している。
【００１８】
また、ＴＨＧ結晶３は、３倍波に対するブリュースタ角θ４で３倍波を出射させる場合に、ＴＨＧ結晶３内の柱軸方向に３倍波が伝播し且つ出射した３倍波が、共振器２０から出射されてきた光の光軸と平行な方向となるよう、出射面（柱状の上面側）が所定の角度で削ぎ落とされて形成（入射する３倍波に対するブリュースタカット）されている。また、ＴＨＧ結晶３の入射面は、ＴＨＧ結晶３に入射する基本波および２倍波の光軸方向と垂直となるよう柱軸と垂直な底面を有している。
【００１９】
そして、ＳＨＧ結晶２の出射面（底面）とＴＨＧ結晶３の入射面（底面）とが略平行になり、且つＳＨＧ結晶２内での光軸とＴＨＧ結晶３内での光軸が同軸となるようＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３とが近接配置されている。
【００２０】
図２では、基本波の偏光方向（入射面に垂直な偏光方向）を方向Ｄ１で示し、３倍波の偏光方向（出射面に垂直な偏光方向）をＤ３で示している。共振器２０から出射される基本波の波長は、１０６４ｎｍであり、ＳＨＧ結晶２およびＴＨＧ結晶３で波長変換されてＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の波長は３５５ｎｍである。
【００２１】
また、ＳＨＧ結晶２は、基本波の波長および偏光方向に対する屈折率が例えばｎSω＝１．６０５５である。また、ＴＨＧ結晶３は、基本波の波長および偏光方向に対する屈折率が例えばｎTω＝１．５６５６であり、３倍波の波長および偏光方向に対する屈折率が例えばｎT3ω＝１．５９７３である。
【００２２】
ブリュースタ角θ１は、ＳＨＧ結晶２の基本波の波長および偏光方向に対する屈折率によって決まるものである。したがって、ＳＨＧ結晶２の屈折率に基づいて、ブリュースタ角θ１を設定しておく。
【００２３】
同様に、ブリュースタ角θ４は、ＴＨＧ結晶３の３倍波の波長および偏光方向に対する
屈折率によって決まるものである。したがって、ＴＨＧ結晶３の屈折率に基づいて、ブリュースタ角θ４を設定しておく。
【００２４】
本実施の形態では、ＳＨＧ結晶２の入射面に対してブリュースタ角θ１（θ１＝５８．０８３°）で基本波が入射される。このときの基本波は、Ｓ偏光の偏光方向である方向Ｄ１の寸法が寸法ｙ１であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。基本波の寸法ｙ１と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１：１であり、基本波は真円である。
【００２５】
ＳＨＧ結晶２に入射した基本波は、ブリュースタ角θ１に対して所定の角度θ２（ｓｉｎθ１＝ｎSωｓｉｎθ２）の角度をなしながらＳＨＧ結晶２内を伝播する。そして、ＳＨＧ結晶２内では、基本波の一部が２倍波に波長変換される。
【００２６】
ＳＨＧ結晶２から出射する基本波および２倍波は、ＴＨＧ結晶３に入射する。ＴＨＧ結晶３内では、基本波および２倍波を用いて３倍波が生成される。そして、生成された３倍波は、ブリュースタ角θ４に対して所定の角度θ３（ｎT3ωｓｉｎθ３＝ｓｉｎθ４）の角度をなしながらＴＨＧ結晶３内を伝播する。
【００２７】
本実施の形態では、ＴＨＧ結晶３の出射面に対してブリュースタ角θ４（θ４＝５７．９５１°）で３倍波が出射される。ＳＨＧ結晶２内での基本波や２倍波は、基本波の偏光方向の寸法が寸法ｙ２であり、基本波の偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。基本波や２倍波の寸法ｙ２と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１．６１：１であり、基本波は楕円である。そして、このビーム形状のままＴＨＧ結晶３内に基本波や２倍波が入射される。
【００２８】
そして、ＴＨＧ結晶３内で発生する３倍波のビーム形状は基本波ビーム形状と相似形であるとみなしてよいので、ＴＨＧ結晶３内での３倍波の縦横比は１．６１：１である。この３倍波がブリュースタ角θ４でＴＨＧ結晶３から出射すると、このときの３倍波は、偏光方向Ｄ３の寸法が寸法ｙ３であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。そして、ＴＨＧ結晶３から出射された３倍波の寸法ｙ３と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１．０１：１であり、３倍波は略真円である。換言すると、波長変換後の３倍波は、波長変換前の基本波と略同じ縦横比として出射されることとなる。したがって、波長変換素子１０は、レーザ出力のロスを抑えつつ真円度の高い３倍波をＴＨＧ結晶３から出射することが可能となる。真円度の高い３倍波とは、所定の許容範囲内の真円度を有した３倍波であり、例えば、ＴＨＧ結晶３から出射された後に真円に補正するための光学系が不要な３倍波である。
【００２９】
ここで、偏光方向のビーム寸法と屈折率および入射角の関係について説明する。図３は、偏光方向のビーム寸法算出方法を説明するための図である。例えば、光が屈折率ｎ１の物質から屈折率ｎ２の物質へ、入射角θ１１で入射し、屈折角θ１２で伝播する場合、ｎ１×ｓｉｎθ１１＝ｎ２×ｓｉｎθ１２の関係が成立する。また、偏光方向のビーム寸法が寸法Ｒ１であった光が、入射角θ１１で入射し、屈折角θ１２で伝播する場合、屈折後の偏光方向はビーム寸法を寸法Ｒ２とすると、Ｒ１／ｃｏｓθ１１＝Ｒ２／ｃｏｓθ１２の関係が成立する。したがって、これらの関係を用いて、ＳＨＧ結晶２内およびＴＨＧ結晶３内での基本波や２倍波の真円度を算出でき、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の真円度を算出できる。
【００３０】
ところで、何らかの原因で、３倍波の縦横比が悪化していた場合、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向をＳＨＧ結晶２内の基本波または２倍波の光軸から所定の角度だけ傾けることによって、レーザ出力のロスを抑えつつＴＨＧ結晶３から出射される３倍波を略真円とすることができる。
【００３１】
図４は、ＴＨＧ結晶からの出射角が小さくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図であり、図５は、ＴＨＧ結晶からの出射角が大きくなる方向にＴＨＧ結晶を傾けた場合の波長変換素子の構成を示す図である。
【００３２】
図４に示すように、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向をＳＨＧ結晶２の光軸（柱軸方向）から−α°だけ傾けることによって、ＴＨＧ結晶３からの出射角が−α°に応じた角度だけ大きくなる。これにより、ＴＨＧ結晶３からは、偏光方向Ｄ３の３倍波が出射角θ２１で出射される。
【００３３】
また、図５に示すように、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向をＳＨＧ結晶２の光軸（柱軸方向）から＋α°だけ傾けることによって、ＴＨＧ結晶３からの出射角が＋α°に応じた角度だけ小さくなる。これにより、ＴＨＧ結晶３からは、偏光方向Ｄ３の３倍波が出射角θ２２で出射される。
【００３４】
図６は、３倍波に対するＴＨＧ結晶の出射角と反射率の関係を示す図であり、図７は、図６に示した関係の一部拡大図である。図７では、３倍波に対するＴＨＧ結晶３の出射角５１°〜６３°と反射率の関係を示している。図６，７では、横軸が３倍波に対するＴＨＧ結晶３の出射角であり、縦軸が３倍波に対するＴＨＧ結晶の反射率である。
【００３５】
図６および図７に示すように、３倍波に対するＴＨＧ結晶３の反射率は、ＴＨＧ結晶３からの３倍波の出射角が約５１°〜６３°であれば、ＴＨＧ結晶３での反射率が０．５％以下となり、反射率を充分小さく抑えることができる。
【００３６】
図８は、ＴＨＧ結晶の傾斜角と３倍波出射角の関係を示す図である。図８では、横軸がＳＨＧ結晶２の柱軸に対するＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角であり、縦軸が３倍波に対するＴＨＧ結晶の出射角である。
【００３７】
図８に示すように、ＴＨＧ結晶３からの３倍波の出射角を約５１°〜６３°の範囲にするには、ＴＨＧ結晶３の柱軸方向を光軸方向に対して−３°〜＋４°の範囲で調整すればよい。
【００３８】
図９は、ＴＨＧ結晶の傾斜角とＴＨＧ結晶から出射される３倍波の縦横比の関係を示す図である。図９では、横軸がＳＨＧ結晶２の柱軸に対するＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角であり、縦軸が３倍波（出射レーザ）のビームの横幅寸法に対する縦寸法の比（３倍波の縦横比）（ビーム系横軸に対する縦軸の比）である。
【００３９】
図９に示すように、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角が−３°〜＋４°の範囲であれば、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比は、０．８５〜１．１５となる。また、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角が−２°〜＋２°の範囲であれば、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比は、０．９〜１．１となる。
【００４０】
したがって、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を−３°〜＋４°の範囲内で調整した場合には、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比を基本波（縦横比＝１：１）に対して±１５％程度のずれを補正し、１：１にすることが可能となる。また、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を−２°〜＋２°の範囲内で調整した場合には、ＴＨＧ結晶３から出射される３倍波の縦横比を基本波に対して±１０％程度のずれを補正し、１：１にすることが可能となる。ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角は、例えば３倍波の縦横比の許容範囲や３倍波の反射率の許容範囲に基づいて決定される。
【００４１】
このように、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を適切な角度に調整することによって、３倍波の反射率を抑えつつ縦横比が１：１に近い３倍波をＴＨＧ結晶３から出射することが可能となる。換言すると、レーザ出力のロスを抑えつつ真円度の高い３倍波をＴＨＧ結晶３から出射することが可能となる。これにより、何らかの原因で３倍波の縦横比が悪化していた場合であっても、ＴＨＧ結晶３の柱軸の傾斜角を調整することによって、真円度の高い基本波から真円度の高い３倍波を小さなロスで得ることが可能となる。
【００４２】
なお、図４や図５では、ＴＨＧ結晶３の柱軸をＳＨＧ結晶２の柱軸方向から傾斜させる場合について説明したが、ＳＨＧ結晶２の柱軸をＴＨＧ結晶３の柱軸方向から傾斜させてもよい。この場合も、ＴＨＧ結晶３を傾斜させた場合と同様の効果を得ることができる。また、３倍波の真円度や反射率が許容範囲内に入るのであれば、ＳＨＧ結晶２の入射面は基本波に対するブリュースタ角からずれてもよい。
【００４３】
ここで、本実施の形態における波長変換素子１０と従来用いられていた波長変換素子の差異を明確にするため、従来用いられていた波長変換素子の構成についての問題点を説明する。
【００４４】
図１０は、従来用いられていた波長変換素子の構成を示す図である。ここでは、従来の波長変換素子は、ＴＨＧ結晶４３とＳＨＧ結晶４２とを有している。そして、ＴＨＧ結晶４３は、柱状部材が３倍波に対してブリュースタカットされた形状を有している。また、ＳＨＧ結晶４２は、柱状をなしている。
【００４５】
ＳＨＧ結晶４２は、ＳＨＧ結晶２と形状が異なる結晶であり、ＳＨＧ結晶２とは同様の部材を用いて形成されている。ＳＨＧ結晶４２は、その柱軸が基本波の光軸と同じになるよう配置されている。そして、ＳＨＧ結晶４２の入射面に対して励起光源からの基本波が垂直に入射され、ＳＨＧ結晶４２の出射面に対して基本波および２倍波が垂直に出射される。
【００４６】
また、ＴＨＧ結晶４３は、ＴＨＧ結晶３と同様の部材を用いて形成されており、ＴＨＧ結晶３と同様の形状を有している。そして、ＳＨＧ結晶４２の出射面とＴＨＧ結晶４３の入射面とが略平行になり、且つＳＨＧ結晶４２内での光軸とＴＨＧ結晶４３内での光軸が同軸となるようＳＨＧ結晶４２とＴＨＧ結晶４３とが近接配置されている。
【００４７】
従来の波長変換素子では、ＳＨＧ結晶４２の入射面に入射される基本波は、Ｓ偏光の偏光方向である方向Ｄ１の寸法が寸法ｙ１であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。基本波の寸法ｙ１と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、１：１であり、基本波は真円である。
【００４８】
ＳＨＧ結晶４２に入射した基本波は、入射前の基本波と同じ光軸方向でＳＨＧ結晶４２内を伝播する。ＳＨＧ結晶４２から出射する基本波および２倍波は、ＴＨＧ結晶４３に入射し、入射前の基本波および２倍波と同じ光軸方向でＴＨＧ結晶４３内を伝播する。ＴＨＧ結晶４３では、基本波および２倍波を用いて３倍波が生成される。そして、生成された３倍波は、ブリュースタ角θ４でＴＨＧ結晶４３から出射する。
【００４９】
ＴＨＧ結晶４３から出射される３倍波は、偏光方向Ｄ３の寸法が寸法ｙ１０であり、偏光方向に垂直な方向の寸法が寸法ｘ１である。具体的には、３倍波の寸法ｙ１０と寸法ｘ１との寸法比（縦横比）は、０．６３：１であり、３倍波は楕円となっている。換言すると、従来の波長変換素子では、波長変換後の３倍波が、楕円状に出射される。このため、波長変換される３倍波を真円に補正するための光学系が別途必要になる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、レーザ光Ｌを発振する共振器２０の外側にＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３を配置して波長変換を行う場合について説明したが、共振器２０の内部にＳＨＧ結晶２とＴＨＧ結晶３を配置して波長変換を行なってもよい。
【００５１】
図１１は、共振器の内部に波長変換素子を配置した場合の波長変換レーザ装置の構成を示す図である。図１１では、波長変換レーザ装置１０１の断面構成を示している。波長変換レーザ装置１０１は、励起光源３０と、共振器５０とを含んで構成されており、共振器５０内に波長変換素子１０が配置されている。
【００５２】
共振器５０は、全反射ミラー５１，５３と、ＹＡＧなどのレーザ媒質５２と、波長変換素子１０と、を有している。全反射ミラー５１，５３は、全反射ミラー２１と同様の機能を有している。また、レーザ媒質５２は、レーザ媒質２２と同様の機能を有している。
【００５３】
共振器５０内に波長変換素子１０を配置しておくことにより、共振器２０外に波長変換素子１０を配置した場合と同様に、真円度の高い基本波から真円度の高い３倍波を小さなロスで得ることが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、波長変換素子１０で３倍波を生成して出射する場合について説明したが、波長変換素子１０で４倍波を生成して出射してもよい。この場合も、基本波の入射面をブリュースタ角で構成するとともに、４倍波の出射面をブリュースタ角で構成しておく。
【００５５】
また、本実施の形態では、波長変換素子１０に２個の波長変換素子を配置し、３倍波を生成して出射する場合について説明したが、３個の波長変換素子を配置しＮ倍波（Ｎは５以上の整数）を生成して出射してもよい。この場合も、基本波の入射面をブリュースタ角で構成するとともに、Ｎ倍波の出射面をブリュースタ角で構成しておく。
【００５６】
このように実施の形態によれば、ＳＨＧ結晶２の入射面を基本波に対するブリュースタ角とし、且つＴＨＧ結晶３の出射面を基本波または３倍波に対するブリュースタ角としているので、簡易な構成の波長変換素子１０によって真円度の高い３倍波を少ないロスで出射するとともに、波長変換素子１０（波長変換レーザ装置１００）の装置寿命を長く保つことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係る波長変換レーザ装置は、レーザ光の波長変換に適している。
【符号の説明】
【００５８】
２  ＳＨＧ結晶
３  ＴＨＧ結晶
２２  レーザ媒質
１０  波長変換素子
２０  共振器
３０  励起光源
１００  波長変換レーザ装置
Ｌ  レーザ光
θ１，θ４  ブリュースタ角
【図１】
2011197432.tif 000003
【図２】
2011197432.tif 000004
【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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【図１１】
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