(57)【要約】【課題】基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率を向上させることができる波長変換装置及びこれを用いたレーザ装置を提供すること。【解決手段】入射される基本波をその第二高調波に変換する波長変換装置であって、基本波を常光として受光し、基本波と、基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の角度の偏光方向を有する第１の第二高調波とを第１混合波として出射させる第１波長変換素子と、第１混合波を受光し、磁界の印加により、基本波の偏光方向及び第１の第二高調波の偏光方向を回転させて互いに１０°以下の角度をなすように揃えた状態で基本波と第１の第二高調波とを第２混合波として出射させるファラデー回転子と、第２混合波を受光し、常光として受光する基本波と、第１の第二高調波と、基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の角度の偏光方向を有する第２の第二高調波とを第３混合波として出射させる第２波長変換素子とを備える波長変換装置。【選択図】図１
2019028381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される基本波をその第二高調波に変換する波長変換装置であって、
前記基本波を常光として受光し、前記基本波と、前記基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の角度の偏光方向を有する第１の第二高調波とを第１混合波として出射させる第１波長変換素子と、
前記第１混合波を受光し、磁界の印加により、前記基本波の偏光方向及び前記第１の第二高調波の偏光方向を回転させて互いに１０°以下の角度をなすように揃えた状態で前記基本波と前記第１の第二高調波とを第２混合波として出射させるファラデー回転子と、
前記第２混合波を受光し、常光として受光する前記基本波と、前記第１の第二高調波と、前記基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の角度の偏光方向を有する第２の第二高調波とを第３混合波として出射させる第２波長変換素子とを備える波長変換装置。
【請求項２】
前記第１波長変換素子が、前記第１の第二高調波が前記基本波の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有するように前記第１混合波を出射させ、
前記第２波長変換素子が、前記第２の第二高調波が前記基本波の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有するように前記第２混合波を出射させる、請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記ファラデー回転子が、前記第１混合波を受光し、磁界の印加により、前記基本波の偏光方向及び前記第１の第二高調波の偏光方向を回転させて互いに０°の角度をなすように揃えた状態で前記基本波と前記第１の第二高調波とを前記第２混合波として出射させる、請求項１又は２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記第１波長変換素子において、前記基本波の偏光方向の屈折率と、前記第１の第二高調波の偏光方向の屈折率とが同一である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記第２波長変換素子において、前記基本波の偏光方向の屈折率と、前記第２の第二高調波の偏光方向の屈折率とが同一である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の波長変換装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換装置と、
前記波長変換装置の前記第１波長変換素子に前記基本波を常光として入射させるレーザ光源とを備え、
前記波長変換装置から出射される前記第二高調波をレーザ光として出射するレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換装置及びこれを用いたレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長変換装置として、例えば下記特許文献１に記載の波長変換装置が知られている。下記特許文献１では、直線偏光のレーザビーム基本波を光波長変換素子タイプＩＩを用いて第二高調波に変換する波長変換装置であって、直線偏向方向を光波長変換素子タイプＩＩの変換方向に合わせた基本波を、この基本波を反射し第二高調波を透過するハーフミラーを介して、光波長変換素子タイプＩＩに入射し、この基本波の一部を第二高調波に変換して、残りの基本波と第二高調波とが混在する第１混在波を出射し、この第１混在波を、ファラデー旋光手段を通し全反射手段によって反射して、再び旋光手段を前記と逆方向から通すことにより、この第１混在波中の残りの基本波の一部を第二高調波に変換するとともに、この第1混在波中の第二高調波を光波長変換素子タイプＩＩを素通りさせて、光波長変換素子タイプＩＩから、往路において変換され復路は素通りした第二高調波と、復路において変換された第二高調波と、残った基本波とが混在する第２混在波を出射し、この第２混在波を、ハーフミラーを介して、基本波と第二高調波とに分離する波長変換装置により、波長変換効率を大きくすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３２３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１に記載の波長変換装置は、基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率の点で改善の余地を有していた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率を向上させることができる波長変換装置及びこれを用いたレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、入射される基本波をその第二高調波に変換する波長変換装置であって、前記基本波を常光として受光し、前記基本波と、前記基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の角度の偏光方向を有する第１の第二高調波とを第１混合波として出射させる第１波長変換素子と、前記第１混合波を受光し、磁界の印加により、前記基本波の偏光方向及び前記第１の第二高調波の偏光方向を回転させて互いに１０°以下の角度をなすように揃えた状態で前記基本波と前記第１の第二高調波とを第２混合波として出射させるファラデー回転子と、前記第２混合波を受光し、常光として受光する前記基本波と、前記第１の第二高調波と、前記基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の角度の偏光方向を有する第２の第二高調波とを第３混合波として出射させる第２波長変換素子とを備える波長変換装置である。
【０００７】
この波長変換装置によれば、第１波長変換素子に基本波を常光として入射すると、第１波長変換素子では、第１の第二高調波の偏光方向が、基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の角度の偏光方向を有するように第１の第二高調波が発生し、この第１の第二高調波と基本波とが第１混合波として第１波長変換素子から出射される。第１混合波を受光したファラデー回転子では、第１混合波中の基本波及び第１の第二高調波は、磁界の印加により、基本波の偏光方向及び第１の第二高調波の偏光方向を回転されて互いに１０°以下の角度をなすように揃った状態で第２混合波として出射される。そして、第２混合波を受光した第２波長変換素子では、常光として受光された基本波と、基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°の偏光方向を有するように発生する第２の第二高調波と、第１の第二高調波とが第３混合波として出射される。このとき、第２波長変換素子から出射される第３混合波では、基本波及び第１の第二高調波は、互いに１０°以下の角度をなすように揃った状態のままとなっている。また、第３混合波では、第２の第二高調波の偏光方向は、基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°となる。このため、第２波長変換素子から出射される第３混合波では、第１の第二高調波と第２の第二高調波とが、互いに７０°〜１００°の角度をなすこととなる。その結果、第１の第二高調波と第２の第二高調波とが互いに打ち消されることが十分に抑制される。従って、第１の第二高調波及び第２の第二高調波からなる第二高調波の強度の低下が十分に抑制される。従って、本発明の波長変換装置は、基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率を向上させることができる。
【０００８】
上記波長変換装置においては、前記第１波長変換素子が、前記第１の第二高調波が前記基本波の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有するように前記第１混合波を出射させ、前記第２波長変換素子が、前記第２の第二高調波が前記基本波の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有するように前記第２混合波を出射させることが好ましい。
【０００９】
この場合、第１の第二高調波及び第２の第二高調波からなる第二高調波の強度の低下がより十分に抑制される。従って、本発明の波長変換装置は、基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率をより十分に向上させることができる。
【００１０】
上記波長変換装置においては、前記ファラデー回転子が、前記第１混合波を受光し、磁界の印加により、前記基本波の偏光方向及び前記第１の第二高調波の偏光方向を回転させて互いに０°の角度をなすように揃えた状態で前記基本波と前記第１の第二高調波とを前記第２混合波として出射させることが好ましい。
【００１１】
この場合、第１混合波を受光したファラデー回転子では、第１混合波中の基本波及び第１の第二高調波は、磁界の印加により、基本波の偏光方向及び第１の第二高調波の偏光方向を回転されて互いに０°の角度をなすように揃った状態で第２混合波として出射される。このため、第２波長変換素子から出射される第３混合波では、基本波及び第１の第二高調波は、互いに０°の角度をなすように揃った状態のままとなっている。また、第３混合波では、第２の第二高調波の偏光方向は、基本波の偏光方向に対して８０°〜９０°となる。このため、第２波長変換素子から出射される第３混合波では、第１の第二高調波と第２の第二高調波とが、互いに８０°〜９０°の角度をなすこととなる。その結果、第１の第二高調波と第２の第二高調波とが互いに打ち消されることがより十分に抑制される。従って、波長変換装置から出射される第二高調波の強度の低下がより十分に抑制される。よって、本発明の波長変換装置は、基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率をより向上させることができる。
【００１２】
上記第１波長変換素子においては、前記基本波の偏光方向の屈折率と、前記第１の第二高調波の偏光方向の屈折率とが同一であることが好ましい。
【００１３】
この場合、第１波長変換素子において、基本波の偏光方向の屈折率と第１の第二高調波の偏光方向の屈折率とが同一であるため、基本波と第１の第二高調波の位相が揃い、第１波長変換素子から出射される第１の第二高調波をより高出力化することができる。
【００１４】
上記第２波長変換素子においては、前記基本波の偏光方向の屈折率と、前記第２の第二高調波の偏光方向の屈折率とが同一であることが好ましい。
【００１５】
この場合、第２波長変換素子において、基本波の偏光方向の屈折率と第２の第二高調波の偏光方向の屈折率とが同一であるため、基本波と第２の第二高調波の位相が揃い、第２波長変換素子から出射される第２の第二高調波をより高出力化することができる。
【００１６】
また、本発明は、上記波長変換装置と、前記波長変換装置の前記第１波長変換素子に前記基本波を常光として入射させるレーザ光源とを備え、前記波長変換装置から出射される前記第二高調波をレーザ光として出射するレーザ装置である。
【００１７】
このレーザ装置によれば、レーザ光源から波長変換装置の第１波長変換素子に基本波を常光として入射させると、波長変換装置から第二高調波が高い波長変換効率でレーザ光として出射される。このため、本発明のレーザ装置は、高出力の第二高調波を必要とする種々の用途に有用である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率を向上させることができる波長変換装置及びこれを用いたレーザ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の波長変換装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の第１波長変換素子に入射される基本波の偏光方向を示す図である。
【図３】図１のファラデー回転子に入射される基本波の偏光方向及び第１の第二高調波の偏光方向を示す図である。
【図４】図１の第２波長変換素子に入射される基本波の偏光方向及び第１の第二高調波の偏光方向を示す図である。
【図５】図１の分離部に入射される基本波の偏光方向、第１の第二高調波の偏光方向及び第２の第二高調波の偏光方向を示す図である。
【図６】図１の分離部から出射される第１の第二高調波の偏光方向及び第２の第二高調波の偏光方向を示す図である。
【図７】本発明のレーザ装置の一実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜波長変換装置＞
以下、本発明の波長変換装置の一実施形態について図１〜図６を参照しながら説明する。図１は、本発明の波長変換装置の一実施形態を示す斜視図、図２は、図１の第１波長変換素子に入射される基本波の偏光方向を示す図、図３は、図１のファラデー回転子に入射される基本波の偏光方向及び第１の第二高調波の偏光方向を示す図、図４は、図１の第２波長変換素子に入射される基本波の偏光方向及び第１の第二高調波の偏光方向を示す図、図５は、図１の分離部に入射される基本波の偏光方向、第１の第二高調波の偏光方向及び第２の第二高調波の偏光方向を示す図、図６は、図１の分離部から出射される第１の第二高調波の偏光方向及び第２の第二高調波の偏光方向を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、波長変換装置１００は、入射される基本波をその第二高調波に変換する装置であり、第１波長変換素子１０と、ファラデー回転子２０と、第２波長変換素子３０と、分離部４０とを備えている。これらは、光の入射側から順に配置されている。
【００２２】
第１波長変換素子１０は、基本波Ｗ１を常光として受光し、基本波Ｗ１と、基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有する第１の第二高調波Ｗ２Ａとを第１混合波１として出射させる（図３参照）。
【００２３】
ファラデー回転子２０は、第１混合波１を受光し、磁界の印加により、基本波Ｗ１の偏光方向及び第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向を回転させて互いに１０°以下の角度をなすように揃えた状態で基本波Ｗ１と第１の第二高調波Ｗ２Ａとを第２混合波２として出射させる（図４参照）。
【００２４】
第２波長変換素子３０は、第２混合波２を受光し、常光として受光する基本波Ｗ１と、第１の第二高調波Ｗ２Ａと、基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有する第２の第二高調波Ｗ２Ｂとを第３混合波３として出射させる（図５参照）。
【００２５】
分離部４０は、第３混合波３を受光し、第３混合波３から第１の第二高調波Ｗ２Ａ及び第２の第二高調波Ｗ２Ｂを分離して第二高調波４として出射させる（図６参照）。
【００２６】
この波長変換装置１００によれば、第１波長変換素子１０に基本波Ｗ１をその偏光方向を図１のｘ方向と平行にして入射する（図２参照）。すなわち、第１波長変換素子１０に基本波Ｗ１を常光として入射する。
【００２７】
すると、第１波長変換素子１０では、基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°の偏光方向（すなわちｙ方向）を有するように第１の第二高調波Ｗ２Ａが発生し、この第１の第二高調波Ｗ２Ａと基本波Ｗ１とが第１混合波１として第１波長変換素子１０から出射される（図３参照）。
【００２８】
そして、第１混合波１を受光したファラデー回転子２０では、第１混合波１中の基本波Ｗ１及び第１の第二高調波Ｗ２Ａは、磁界の印加により、基本波Ｗ１の偏光方向及び第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向を回転されて互いに１０°以下の角度をなすように揃った状態で第２混合波２として出射される（図４参照）。
【００２９】
そして、第２混合波２を受光した第２波長変換素子３０では、常光として受光された基本波Ｗ１と、基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有するように発生する第２の第二高調波Ｗ２Ｂと、第１の第二高調波Ｗ２Ａとが第３混合波３として出射される（図５参照）。このとき、第２波長変換素子３０から出射される第３混合波３では、基本波Ｗ１及び第１の第二高調波Ｗ２Ａは、互いに１０°以下の角度をなすように揃った状態のままとなっている。また、第３混合波３では、第２の第二高調波Ｗ２Ｂの偏光方向は、基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°となる。このため、第２波長変換素子３０から出射される第３混合波３では、第１の第二高調波Ｗ２Ａと第２の第二高調波Ｗ２Ｂとが、互いに８０°〜１００°の角度をなすこととなる。その結果、第１の第二高調波Ｗ２Ａと第２の第二高調波Ｗ２Ｂとが互いに打ち消されることが十分に抑制される。従って、最後に、第３混合波３を受光した分離部４０において、第３混合波３から第１の第二高調波Ｗ２Ａ及び第２の第二高調波Ｗ２Ｂが第二高調波４として分離されて出射されると、その第二高調波４の強度の低下が十分に抑制される。従って、波長変換装置１００は、基本波Ｗ１を第二高調波４に変換する場合の波長変換効率を向上させることができる。
【００３０】
次に、上記第１波長変換素子１０、ファラデー回転子２０、第２波長変換素子３０及び分離部４０について詳細に説明する。
【００３１】
第１波長変換素子１０としては、常光として入射される基本波Ｗ１をその偏光方向に対して９０°の偏光方向を有する第１の第二高調波Ｗ２Ａの異常光へと変換する波長変換素子が用いられる。第１波長変換素子１０としては、例えばＴＹＰＥ１と呼ばれる非線形光学結晶が用いられる。このような非線形光学結晶としては、例えばＬＢＯ，ＣＬＢＯ，ＢＢＯ（ＢａＢ２Ｏ４）、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）、ＹＣＯＢ（ＹＣａ４Ｏ（ＢＯ３）３）、ＧｄＹＣＯＢ（（Ｇｄ，Ｙ）Ｃａ４Ｏ（ＢＯ３）３）、ＬＴ（ＬｉＴａＯ３）、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）などが挙げられる。
【００３２】
第１波長変換素子１０においては、基本波Ｗ１の偏光方向の屈折率と、第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向の屈折率とは互いに同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。この場合、第１波長変換素子１０において、基本波Ｗ１の偏光方向の屈折率と第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向の屈折率とが同一であるため、基本波Ｗ１と第１の第二高調波Ｗ２Ａの位相が揃い、第１波長変換素子１０から出射される第１の第二高調波Ｗ２Ａをより高出力化することができる。
【００３３】
ファラデー回転子２０は、磁界の印加により、第１混合波１中の基本波Ｗ１及び第１の第二高調波Ｗ２Ａを、基本波Ｗ１の偏光方向及び第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向を回転させて互いに１０°以下の角度をなすように揃えた状態で第２混合波２として出射させる。ファラデー回転子２０の偏光方向の回転角θは以下の式で表される。
θ＝Ｖ×Ｌ×Ｈ・・・（１）
上記式（１）中、Ｖはヴェルデ定数であり、ヴェルデ定数には波長依存性がある。Ｌはファラデー回転子２０の長さ、Ｈは磁界を表す。従って、基本波Ｗ１の回転角をθ１とし、第１の第二高調波Ｗ２Ａの回転角をθ２とすると、θ１及びθ２はそれぞれ下記の式で表される。なお、Ｖ１は、基本波の波長におけるヴェルデ定数であり、Ｖ２は、第２の第二高調波の波長におけるヴェルデ定数である。
θ１＝Ｖ１×Ｌ×Ｈ
θ２＝Ｖ２×Ｌ×Ｈ
従って、基本波Ｗ１の回転角θ１と第２の第二高調波Ｗ２Ａの回転角θ２との差Δθは下記の式で表される。
Δθ＝θ１−θ２＝（Ｖ１−Ｖ２）×Ｌ×Ｈ
従って、基本波Ｗ１の偏光方向及び第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向の差を１０°以下とするためには、上記Δθの絶対値が１０°以下になるようにＶ１，Ｖ２，Ｌ及びＨを調整すればよい。
【００３４】
ファラデー回転子２０は、磁界の印加により、第１混合波１中の基本波Ｗ１及び第１の第二高調波Ｗ２Ａを、基本波Ｗ１の偏光方向及び第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向を回転させて互いに５°以下の角度をなすように揃えた状態で第２混合波２として出射させるものであることがより好ましい。
【００３５】
ファラデー回転子２０は、磁界の印加により、第１混合波１中の基本波Ｗ１及び第１の第二高調波Ｗ２Ａを、基本波Ｗ１の偏光方向及び第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向を回転させて互いに０°の角度をなすように揃えた状態で第２混合波２として出射させるものであることが特に好ましい。
【００３６】
この場合、第１混合波１を受光したファラデー回転子２０では、第１混合波１中の基本波Ｗ１及び第１の第二高調波Ｗ２Ａは、磁界の印加により、基本波Ｗ１の偏光方向及び第１の第二高調波Ｗ２Ａの偏光方向を回転されて互いに０°の角度をなすように揃った状態で第２混合波２として出射される。このため、第２波長変換素子３０から出射される第３混合波３では、基本波Ｗ１及び第１の第二高調波Ｗ２Ａは、互いに０°の角度をなすように揃った状態のままとなる。また、第３混合波３では、第２の第二高調波Ｗ２Ｂの偏光方向は、基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°となる。このため、第２波長変換素子３０から出射される第３混合波３では、第１の第二高調波Ｗ２Ａと第２の第二高調波Ｗ２Ｂとが、互いに９０°の角度をなすこととなる。その結果、第１の第二高調波Ｗ２Ａと第２の第二高調波Ｗ２Ｂとが互いに打ち消されることがより十分に抑制される。従って、波長変換装置１００から出射される第二高調波４の強度の低下がより十分に抑制される。よって、波長変換装置１００は、基本波Ｗ１を第二高調波４に変換する場合の波長変換効率をより向上させることができる。
【００３７】
ファラデー回転子２０としては、例えばテルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（ＴＳＡＧ）、テルビウム・スカンジウム・ルテチウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶（ＴＳＬＡＧ）、テルビウム・ガリウム・ガーネット型単結晶（ＴＧＧ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット(ＴＡＧ)などのガーネット型単結晶、酸化テルビウムなどの単結晶が挙げられる。
【００３８】
第２波長変換素子３０としては、常光として受光する基本波Ｗ１を第２の第二高調波Ｗ２Ｂの異常光へと変換する波長変換素子が用いられる。第２波長変換素子２０としては、第１波長変換素子１０と同様のものを用いることができる。第２波長変換素子２０を構成する非線形光学結晶は、第１波長変換素子１０を構成する非線形光学結晶と同一でもよく異なってもよい。
【００３９】
第２波長変換素子３０においては、基本波Ｗ１の偏光方向の屈折率と、第２の第二高調波Ｗ２Ｂの偏光方向の屈折率とは互いに同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。この場合、第２波長変換素子３０において、基本波Ｗ１の偏光方向の屈折率と第２の第二高調波Ｗ２Ｂの偏光方向の屈折率とが同一であるため、基本波Ｗ１と第２の第二高調波Ｗ２Ｂの位相が揃い、第２波長変換素子３０から出射される第２の第二高調波Ｗ２Ｂをより高出力化することができる。
【００４０】
分離部４０は、第３混合波３中の第１の第二高調波Ｗ２Ａ及び第２の第二高調波Ｗ２Ｂと基本波Ｗ１とを分離して第１の第二高調波Ｗ２Ａ及び第２の第二高調波Ｗ２Ｂを第二高調波４として出射させるものであればよい。分離部４０としては、例えば第１の第二高調波Ｗ２Ａ及び第２の第二高調波Ｗ２Ｂを透過させて、基本波Ｗ１を反射させるミラーなどを用いることができる。このようなミラーとしては、例えばダイクロイックミラーなどを用いることができる。
【００４１】
＜レーザ装置＞
次に、本発明のレーザ装置の一実施形態について図７を参照しながら説明する。図７は、本発明のレーザ装置の一実施形態を示す概略図である。
【００４２】
図７に示すように、レーザ装置２００は、波長変換装置１００と、波長変換装置１００の第１波長変換素子１０に基本波Ｗ１を常光として入射させるレーザ光源２１０とを備える。レーザ装置２００は、波長変換装置１００から出射される第二高調波４をレーザ光として出射するものである。
【００４３】
このレーザ装置２００によれば、レーザ光源２１０から波長変換装置１００の第１波長変換素子１０に基本波Ｗ１を常光として入射させると、波長変換装置１００から第二高調波４が高い波長変換効率でレーザ光として出射される。このため、レーザ装置２００は、高出力の第二高調波を必要とする種々の用途に有用である。
【００４４】
レーザ光源２１０としては、例えば波長１０６４ｎｍのレーザ光を基本波Ｗ１として発振するＮｄ：ＹＡＧレーザ装置や、波長１０５３ｎｍ又は１０４７ｎｍのレーザ光を基本波Ｗ１として発振するＮｄ：ＹＬＦレーザ装置等を用いることができる。
【００４５】
レーザ装置２００は、例えば金属若しくは樹脂へのマーキング、又は、太陽電池用Ｓｉ薄膜の加工などの用途に用いることができる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、第１波長変換素子１０が、第１の第二高調波Ｗ２Ａが基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有するように第１混合波１を出射させているが、第１波長変換素子１０は、第１の第二高調波Ｗ２Ａが基本波Ｗ１の偏光方向に対して８０°以上９０°未満の角度の偏光方向を有するように第１混合波１を出射させてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、第２波長変換素子２０が、第２の第二高調波Ｗ２Ｂが基本波Ｗ１の偏光方向に対して９０°の偏光方向を有するように第２混合波２を出射させているが、第２波長変換素子２０は、第２の第二高調波Ｗ２Ｂが基本波Ｗ１の偏光方向に対して８０°以上９０°未満の角度の偏光方向を有するように第２混合波２を出射させてもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
第１波長変換素子１０、ファラデー回転子２０、環状磁石、第２波長変換素子３０および分離部４０を用意した。
【００５０】
第１波長変換素子１０及び第２波長変換素子２０としては、光入射面のサイズが２．０ｃｍ×２．０ｃｍであり、長さが２０ｃｍであるＬＢＯ結晶ロッドを用いた。
【００５１】
ファラデー回転子２０としては、光入射面のサイズが２．０ｃｍ×2．０ｃｍであり、長さＬが１０ｃｍである棒状のＴＳＬＡＧ結晶を用いた。波長１０７０ｎｍにおけるＴＳＬＡＧ結晶のヴェルデ定数は０．１５ｍｉｎ／Ｏｅ・ｃｍである。また、ファラデー回転子２０は、環状磁石の内側を貫くように配置した。
【００５２】
磁石としては、 Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂからなる磁石を用い、ファラデー回転子２０の長さ方向に沿って約８×１０５Ａ／ｍの磁界を印加できるようにした。
【００５３】
分離部４０としては、ダイクロイックミラーを用いた。
【００５４】
そして、第１波長変換素子１０、ファラデー回転子２０、第２波長変換素子３０および分離部４０を一直線上に順次配置した。このとき、第１波長変換素子１０は、基本波が常光となるように且つ基本波の入射方向が光入射面に直交するように配置した。また、第１波長変換素子１０は、波長１０７０ｎｍの基本波をその偏光方向を回転させずにそのまま透過させ、波長５３５ｎｍの第１の第二高調波をその偏光方向を９０°回転させた状態で出射させるようにした。
【００５５】
ファラデー回転子２０は、第１混合波の入射方向が光入射面に直交するように配置した。また、ファラデー回転子２０は、波長１０７０ｎｍの基本波の偏光方向を２２．５°回転させ、波長５３５ｎｍの第１の第二高調波の偏光方向を１１２．５°回転させ、両者の差が９０°となるようにした。すなわち、ファラデー回転子２０は、受光する基本波及び第１の第二高調波を、基本波の偏光方向と第１の第二高調波の偏光方向とが互いに０°の角をなすように揃えた状態で出射させるように配置した。
【００５６】
第２波長変換素子３０は、基本波が常光となるように且つ第２混合波の入射方向が光入射面に直交するように配置した。また、第２波長変換素子２０は、波長１０７０ｎｍの基本波および波長５３５ｎｍの第１の第二高調波をそれらの偏光方向を回転させずにそのまま透過させ、波長５３５ｎｍの第１の第二高調波をその偏光方向を９０°回転させた状態で出射させるようにした。
【００５７】
分離部４０は、光入射面に対して第３混合波が４５°の角度で入射されるように配置した。
【００５８】
以上のようにして波長変換装置１００を作製した。
【００５９】
この波長変換装置１００に対し、出力３０Ｗのレーザ光源（株式会社フジクラ製ファイバレーザ）から波長１０７０ｎｍのパルス光からなる基本波を、第１波長変換素子１０、ファラデー回転子２０、第２波長変換素子３０および分離部４０に順次入射させた。そして、分離部４０を透過した第二高調波を波長に対応したパワーメータで測定した。その結果、出力は１８Ｗであった。従って、変換効率は以下の通り６０％であった。
変換効率＝１００×１８／３０＝６０％
【００６０】
以上のことから、本発明の波長変換装置によれば、基本波を第二高調波に変換する場合の波長変換効率を向上させることができることが確認された。
【符号の説明】
【００６１】
Ｗ１…基本波
Ｗ２Ａ…第１の第二高調波
Ｗ２Ｂ…第２の第二高調波
１…第１混合波
２…第２混合波
３…第３混合波
４…第二高調波
１０…第１波長変換素子
２０…ファラデー回転子
３０…第２波長変換素子
４０…分離部
１００…波長変換装置
２００…レーザ装置
２１０…レーザ光源
【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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