(57)【要約】      （修正有）【課題】二回連続で波長変換する波長変換レーザ装置において、第一の波長変換素子と第二の波長変換素子を同じ温度で制御し小型で高変換効率の波長変換レーザ装置を提供する。【解決手段】第一の波長変換素子を単一周期のＱＰＭ素子４０２、第二の波長変換素子をファンアウト構造のＱＰＭ素子４０３とし、温調温度をＱＰＭ素子４０２が最大の変換効率に到達後に入射基本波ビーム４０１の位置をＸ１からファンアウト構造のＱＰＭ素子４０３の変換効率が最大となる位置Ｘ２に調整することで、ＱＰＭ素子４０２とＱＰＭ素子４０３が同一の温度でもどちらの変換効率が最大となることから、同一温度で制御しても高い変換効率の波長変換レーザ装置となる。【選択図】図５ａ
2015165260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の波長とは異なる第１の波長の光に変換する第一の波長変換素子と、前記第一の波長変換素子により変換された光および前記第一の波長変換素子により変換されなかった前記基本波が入射されて前記第１の波長とは異なる第２の波長の光に変換する第二の波長変換素子とを備え、
前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子の少なくともいずれか一方が、ファンアウト構造の疑似位相整合素子か、チャープ構造の疑似位相整合素子であり、前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子が同じ温度に制御されていることを特徴とする波長変換レーザ装置。
【請求項２】
前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子が同一基板からなることを特徴とする請求項１記載の波長変換レーザ装置。
【請求項３】
前記第一の波長変換素子の波長変換結晶の出力面と前記第二の波長変換素子の波長変換結晶の入力面が接していることを特徴とする請求項１または２記載の波長変換レーザ装置。
【請求項４】
前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子のいずれか一方のみが、KTP,KN,BBO,LBGO,LBO,CLBOから選択されている結晶からなることを特徴とする請求項１あるいは３のいずれか１項記載の波長変換レーザ装置。
【請求項５】
前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子のいずれかが、単一周期構造の疑似位相整合素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の波長変換レーザ装置。
【請求項６】
前記ファンアウト構造の疑似位相整合素子および前記チャープ構造の疑似位相整合素子は、LT、LN、MgLN、MgLT、SLT、SLN、MgSLN、MgSLT、KTP、LBGO、BBO、LB4から選択されている結晶を基板として周期反転ドメイン構造が形成されていること特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の波長変換レーザ装置。
【請求項７】
前記単一周期構造の疑似位相整合素子が、LT、LN、MgLN、MgLT、SLT、SLN、MgSLN、MgSLT、KTP、LBGO、BBO、LB4から選択されている結晶を基板として周期反転ドメイン構造が形成されていることを特徴とする請求項５記載の波長変換レーザ装置。
【請求項８】
前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子が同一ホルダーに固定され温調されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項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、波長変換素子を用いて入射レーザ光の波長を変換する波長変換レーザ装置において、入射レーザ光が連続して２つ以上の波長変換素子を通過して波長を変換する波長変換レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、波長変換レーザ装置において、非線形光学結晶を利用して光波長を変換する波長変換素子が用いられている。代表的な例では、非線形光学結晶としては強誘電体のＬｉＮｂＯ３があり、この結晶に周期分極させたＱＰＭ（Quasi Phase Matching、疑似位相整合）構造を形成した波長変換素子に、波長λの基本波を通すことで波長がλ／２の第二高調波を発生させることができる。この第二高調波発生をＳＨＧ（Second Harmonic Generation）と呼ぶ。さらに、先の波長変換素子で得られた変換光と元の基本波との波長変換により和周波ＳＦＧ（Sum Frequency Generation）が発生でき、λ／３の波長の変換光を発生させることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第一の非線形結晶である擬似位相整合デバイス（以下QPMデバイスともいう）を配置して、1064nm波長のファイバーレーザからの光でQPMデバイスに集光しSHGを発生させて、次に第二の非線形結晶を配置して第一の非線形結晶からの二つの出力光（1064nm、532nm）を入力し、1064nm波長の光と532nm波長の光の和周波により355nmの波長の光を発生させることが記載されている。
【０００４】
波長変換素子であるＱＰＭ素子は高い波長変換効率という特徴があるものの、温度に敏感であるため、ＳＨＧ、ＳＦＧに使う時には精密な温調が必要である。例えば、ＭｇＯをドープしたストイキオメトリックＬｉＴａＯ３（ＭｇＳＬＴ）では素子長３０ｍｍ長での波長を１０６４ｎｍから５３２ｎｍへ変換するＱＰＭデバイスの場合、位相整合温度から０．３５℃変化すると変換光の出力が１０％も低下する（図１）。尚、変換効率が最大になる時の温度を位相整合温度という。
【０００５】
そのため、下記特許文献２では、反転ドメイン構造のQPMデバイスをペルチェ素子にて高精度に温度コントロールすることが提案されている。
【０００６】
下記特許文献３ではSHG素子としてはKTP結晶を、THG（Third  Harmonic  Generation）としてはGdYCOB結晶を備え、両方をペルチェ素子で同時温調することが記載されており、この場合は、温度許容幅が広い結晶の組合わせとなることから温度制御と光軸調整で高い変換効率を得ることが出来るという記載がある。しかし、これは逆に温度許容範囲が狭いと二つの非線形結晶を同時に温調することは困難であることを意味している。
【０００７】
QPM素子には、単一周期の周期構造以外に、下記特許文献４に記載されているようなファンアウト構造をとったものがある。この構造は帯形の反転領域と非反転領域とを扇状を呈する縞状となるよう交互に配置したものであり、波長に対して周期が微調できるという特長がある。
【０００８】
また、下記特許文献５にはチャープ構造のQPMの記載がある。これは、伝播方向に向かって周期が除々に変化しているので、基本波の波長に対して許容範囲が広いという特長がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2013-148796号公報
【特許文献２】特開2007-281499号公報
【特許文献３】特開2007-128017号公報
【特許文献４】特開2004-21011号公報
【特許文献５】特開2008-83620号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
先に述べたようにＱＰＭ構造素子における波長変換の効率を高めるには、位相整合温度に素子温度を制御することが重要となる。単一のＱＰＭ素子であれば、単一の精密な温調器で温調することで可能であるが、二回連続で波長変換するレーザの場合、第一の波長変換素子と第二の波長変換素子は以下の理由で温調温度を厳密に一致させることが出来ないため、温調器が２つ必要となり、光学系も大きくなり、大型で高コストとなるという問題がある。
【００１１】
ＱＰＭ素子は、周期反転のピッチにより変換波長が決定されるが、反転作製のマスクの精度、リソグラフィーウエハーのバラツキのため、デバイス毎に狙った位相整合温度と数℃のずれが出てしまい、そのため、設定温度を調整して最適な温度を探すことで最大の変換効率を得る。マスクは電子ビーム描画装置で作製するが、電子ビーム描画装置の最小ビット分解能ではSHG素子とTHG素子の反転周期マスクパターンが温度を調整しても完全に一致させることが出来ない（図２）。そのため、同一温度で温調するとSHGとTHGのどちらかの変換効率が低くなってしまう。
また、高出力を出すために、波長１０６４ｎｍの基本波の入力パワーを上げると、デバイスが基本波および変換波のレーザの熱を僅かに吸収することでデバイスが発熱するため、温度を下げる必要が生じ、第一と第二の波長変換素子が各々異なる温度設定とならざるを得ない。このようにマスク精度不足、プロセスバラツキで設計通りのものが出来ないという問題と、動作条件により設計とは異なる温度に設定する必要が生じるという問題がある。
【００１２】
以上の理由から、第一と第二の二つの波長変換素子を同一の温度で、一つの温調器で同時温調し、光学系をコンパクトにしようとしてもデバイス作製のバラツキとデバイスのレーザ吸収による発熱の問題により、両方の波長変換効率が最大となる同一の温度が見出せないため、性能が不十分なレーザとなってしまうという問題がある。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、２回連続で波長変換する波長変換レーザ装置において、第一の波長変換素子と第二の波長変換素子を同じ温度で制御し小型で高変換効率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】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明では入射された基本波の波長とは異なる第１の波長の光に変換する第一の波長変換素子と、前記第一の波長変換素子により変換された光および前記第一の波長変換素子を通過した前記基本波が入射されてこれらの一部を前記第１の波長とは異なる第２の波長の光に変換する第二の波長変換素子とを備え、
前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子の少なくともいずれか一方が、ファンアウト構造の疑似位相整合素子か、チャープ構造の疑似位相整合素子であり、前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子が同じ温度に制御されていることを特徴とする波長変換レーザ装置である。
前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子のいずれかが、単一周期構造の疑似位相整合素子であることを特徴とする第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子のいずれかが、単一周期構造の疑似位相整合素子であっても構わない。
本発明の波長変換レーザ装置においては、前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子が同一基板からなるように構成してもよい。
本発明の波長変換レーザ装置においては、前記第一の波長変換素子の波長変換結晶の出力面と前記第二の波長変換素子の波長変換結晶の入力面が接しているように構成してもよい。
本発明の波長変換レーザ装置においては、前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子のいずれか一方のみが、KTP,KN,BBO,LBGO,LBO,CLBOから選択されている結晶からなるように構成してもよい。
本発明の波長変換レーザ装置においては、前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子のいずれかが、単一周期構造の疑似位相整合素子であるように構成してもよい。その場合は、この単一周期構造の疑似位相整合素子が、LT、LN、MgLN、MgLT、SLT、SLN、MgSLN、MgSLT、KTP、LBGO、BBO、LB4から選択されている結晶を基板として周期反転ドメイン構造が形成されていてもよい。
本発明の波長変換レーザ装置においては、前記ファンアウト構造の疑似位相整合素子および前記チャープ構造の疑似位相整合素子は、LT、LN、MgLN、MgLT、SLT、SLN、MgSLN、MgSLT、KTP、LBGO、BBO、LB4から選択されている結晶を基板として周期反転ドメイン構造が形成されていてもよい。
本発明の波長変換レーザ装置においては、前記第一の波長変換素子と前記第二の波長変換素子が同一ホルダーに固定され温調されているように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
二回連続で波長変換する波長変換レーザの場合、従来は二つの波長変換素子の位相整合温度が異なるため、別々の温度に設定する温調器が必要であり、波長変換素子同士を光学的に結合させるレンズ系も必要であったため、大型で高価になるという問題があった。
本発明では少なくともどちらか一方をファンアウト構造かチャープ構造のQPM素子とすることで、たとえ温度に敏感でプロセスバラツキあるQPM素子を使っても、二つの波長変換素子を同一の温度で最適な位相整合温度にすることができることから高波長変換効率を得ることができ、なおかつ同一の温度で温調が可能となることから二つの波長変換素子を一つの温調器で温調可能となり、両者を結合する光学系も不要となることから、高変換効率、即ち、高出力で安価で小型の波長変換レーザ装置が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】QPM素子の温度特性を現す図である。
【図２】SHGとTHG温度特性と周期反転マスクとの関係を表す図である。
【図３ａ】本発明の第一実施例の波長変換レーザ装置の側面を表す図である。
【図３ｂ】本発明の第一実施例の波長変換レーザ装置のＡ面を表す図である。
【図３ｃ】本発明の第一実施例の波長変換レーザ装置の上面を表す図である。
【図４】本発明の第一実施例の波長変換レーザ装置の側面図を表す図である。
【図５ａ】本発明の第一実施例の波長変換レーザ装置の光学調整を説明する図である。
【図５ｂ】本発明の第１実施形態に係る波長変換レーザ装置のQPM素子のファンアウトQPM素子を表す。
【図６】本発明の第１実施形態に係る波長変換レーザ装置の変換効率を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る波長変換レーザ装置の波長変換部分の概略構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態のQＰＭ変換効率を説明するための図である。
【図９ａ】本発明の第２実施形態に係るQPM素子のチャープ構造を概略的に示す図である。
【図９ｂ】本発明の第２実施形態に係るチャープ構造のQPM素子の反転ピッチと温度の関係を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る波長変換レーザ装置の光学調整を説明するための図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る波長変換レーザ装置の変換効率を説明する図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る波長変換レーザ装置の波長変換部分の概略構成図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る波長変換レーザ装置の変換効率を説明する図である。
【図１４ａ】本発明の第４実施形態に係るQPM素子のチャープ構造を概略的に示す図である。
【図１４ｂ】本発明の第４実施形態に係るチャープ構造のQPM素子の反転ピッチと温度の関係を示す図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る波長変換レーザ装置の一構成例の波長変換部分の概略構成図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る波長変換レーザ装置の別の構成例の波長変換部分の概略構成図である。
【図１７】本発明の第６実施形態に係る波長変換レーザ装置の一構成例の波長変換部分の概略構成図である。
【図１８】本発明の第６実施形態に係る波長変換レーザ装置の別の構成例の波長変換部分の概略構成図である。
【図１９】本発明の第７実施形態に係る波長変換レーザ装置の波長変換部分の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
《第１実施形態》
図４は本発明の第１実施形態に係る波長変換レーザ装置の概略的な側面図である。出力２５Ｗ、波長1064nmのファイバーレーザ４１０から出射したレーザは、偏波保持シングルモードファイバー４１１に結合し出射される。偏波保持シングルモードファイバー４１１からの出射光である基本波４０１は、一旦コリメートレンズ４１２で平行ビームとなり、その後集光レンズ４１３で集光される。基本波４０１は、第一の波長変換素子４０２と第二の変換素子４０３の間に集光される。第一の波長変換素子４０２と第二の波長変換素子４０３は同一の下ホルダー４０５上に配置される。下ホルダー４０５は、段差がなく、光学調整することもなく、第一の波長変換素子４０２と第二の変換素子４０３の中心の高さを揃えることが可能である。下ホルダー４０５の直下には、温度を調整可能なペルチェ素子４０７が熱伝導性の高い接着剤により貼り合わされている。ペルチェ素子４０７の直下には放熱と設置のためのベースプレート４０８があり、同じく熱伝導性が高い接着剤で固定されている。
【００１８】
第一の波長変換素子４０２と第二の波長変換素子４０３の上部には上ホルダー４０３があり、各々の素子が一定温度になるようにされている。上ホルダー４０３、下ホルダー４０４は銅材料が使われ熱伝導が良い構造となっている。波長変換されなかった基本波４０１と第一の変換素子で変換された４１０、第二の波長変換素子で変換された変換光４１１は、レンズを通して出射される。波長変換の動作については、後で詳しく述べる。
【００１９】
図３aは、図４の一部の拡大図である。基本波４０１は、第一の波長変換素子４０２と第二の波長変換素子４０３の上下中心付近を通り、A面側に出射される。第一の波長変換素子４０２と第二の波長変換素子４０３は、上ホルダー４０４で覆われていており、この場合、点線で記載されており実際は隠れている。図３ｂは、A面側から見た図である。第二の波長変換素子４０３が上ホルダー４０４、下ホルダー４０５で覆われている。
【００２０】
図３ｃは、図４の一部を上面から見た図で上ホルダー４０４を取り除いた図である。この例では第一の波長変換素子４０２には単一周期構造のQPM素子が、第二の波長変換素子４０３にはファンアウト構造のQPM素子が使われている。第一の波長変換素子に基本波４０１が入射し、波長532nmの第一の変換波３１０に一部が波長変換される。次に第一の変換波３１０と変換されずに通過した基本波４０１の一部は第二の波長変換素子４０３に入射し、一部が波長355nmの第二の変換波４１１に変換される。その後、第二の波長変換素子４０３を通過した後の基本波４０１は第一の波長分離フィルター４０７で反射される。第一の波長分離フィルター４０７を通過した第一の変換波４０と第二の変換波３１１は第二の波長分離フィルター４０８に入射し、第一の変換波４１０は反射され第二の変換波４１１は通過する。これにより基本波４０１と第一の変換波４１０と第二の変換波４１１に分離される。
【００２１】
本実施形態では、基本波４０１と第一の変換波４１０と第二の変換波４１１は空間分離し各々を独立のレーザビームとしたが、用途によっては、分離しないで同一光路にて使用しても構わない。
【００２２】
次に図５ａを参照しながら説明する。図５ａでは、説明のために本実施形態の第一の波長変換素子４０２と第二の波長変換素子４０３を取り出して示す。以降の説明では、波長変換素子の部分を中心に説明し、それ以外の部分については省略する。
【００２３】
前述したように、本実施形態では第一の波長変換素子４０２に単一周期構造のＱＰＭ素子を用い、第二の変換素子４０３にファンアウト構造のＱPＭ素子を用いている。最初に第一の波長変換素子４０２に基本波４０１をＸ１の位置に入射する。次に温調温度を変化させて波長532nmの第一の変換波４１０の出力が最大となるように温度を調整する。図６はその特性例である。第一の変換波４１０の出力が最大となる温度、すなわち、位相整合温度をT1とする。この時、第二の変換波４１１はT１が位相整合温度にはなく、その出力は最大値より小さい値となっている。第二の変換波４１１の位相整合温度はT１とは異なるT２である。
【００２４】
次に、この状態から基本波４０１の入射ビームの位置を図５ａに示すX1からX2の位置に移動させる。移動は、基本波４０１の位置を動かしても第一の波長変換素子４０２と第二の波長変換素子４０３を移動させても構わない。移動手段としては例えばＸＹステージを用いることができる。図６に移動後の第二の変換波４１１の出力が最大となることが判る。この基本波に略垂直で周期反転構造が並んでいる移動方位においては、第一の波長変換素子４０２は効率の変化なく一定の光出力が得られ、効率への影響はない構造である。一方、第二のQPM素子４０３は、図５ｂにあるような周期反転ピッチがΛ１〜Λ３まで変化しており、この方向への移動により変換効率を変化させることができる。
【００２５】
以上より、最初に、単一周期構造の第一の波長変換素子４０２を最大の変換効率となるように温度を調整し、次にファンアウト構造の第二の波長変換素子４０３を周期反転ピッチが変化する方向に基本波４０１に対して相対的に移動させることにより、第一の波長変換素子４０２の変換効率を低下させることなく、第二の波長変換素子４０３の変換効率を最大にすることができる。その結果、第一の波長変換素子４０２と第二の波長変換素子４０３を同一の温度に設定しても、どちらの素子も最大の変換効率を得ることが可能となる。
なお、以下に述べる本発明の第２〜第７実施形態に係る波長変換レーザ装置は、上述した第１実施形態に係る波長変換レーザ装置とは波長変換部分（波長変換素子）が異なり、他の構成は略同一であるため、以下では主にこの点に着目して説明し、他の構成については重複説明を省略する。
【００２６】
《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態に係る波長変換レーザ装置について説明する。図７は、第２実施形態の波長変換部分のみの図である。本実施形態では、第一の波長変換素子７０２に単一周期構造のQPM素子を用い、第二の波長変換素子７０３にはチャープ構造のQPM素子を用いている。第二の波長変換素子７０３は、図９ａに概略的に示すように光の伝播方向に向かって周期がΛ３からΛ１まで変化している構造を有している。図８は、温度を変えたときの出力特性である。第一の波長変換素子７０２は、単一周期構造であるため温度に対して出力が増減する一方、チャープ構造の第二の波長変換素子７０３は、温度Ｔ１からＴ３の範囲ではほぼ一定の出力である。第二の波長変換素子７０３を図９ｂに示すように温度T１からＴ３までは位相整合するような周期となるように予め設計しておくことで、変換効率が変化せずにほぼ一定値をとることが可能となる。
【００２７】
以上より、本実施形態においても第一の波長変換素子７０２と第二の波長変換素子７０３を同一の温度で温調しても、どちらの素子も変換効率が最大の値に調整することができる。
【００２８】
《第３実施形態》
図１０は、第３実施形態の波長変換部分のみの図である。第３実施形態では、第一の波長変換素子A02にファンアウト構造のQPM素子を、第二の波長変換素子A03に単一周期構造のQPM素子を用いている。この場合は、最初に適当な位置X1で第二の波長変換素子A03の変換出力が最大となる温度T2に調整する（図１１）。第一の波長変換素子A02の最適温度T1と第二の波長変換素子の最適温度T2は異なるので、このままでは両素子が最大の出力となる状態とはならない。
【００２９】
次に、入射ビームの位置を第一の波長変換素子A02の出力が最大となる位置X2に移動させる（図１１）。この時、第二の波長変換素子A03は、単一周期構造のQPM素子なので移動により出力が変動することはない。
【００３０】
以上より、第一の波長変換素子A02と第二の波長変換素子A03を同じ設定温度のT1の状態にしたままでも、どちらの素子の変換効率も最大となるようにすることができる。
【００３１】
《第４実施形態》
図１２は、第４実施形態の波長変換部分のみの図である。第４実施形態では、第一の波長変換素子C02にはチャープ構造のQPM素子を、第二の波長変換素子C03には単一構造のQPM素子を用いている。最初に設定温度をT1からT3まで変化させて、第二の波長変換素子C03の出力が最大となる温度T2に調整し固定する。一方、第一の波長変換素子C02は、チャープ構造であり温度T1〜T3の間は、図１４ａ、１４ｂに示すようにこの温度範囲内で位相整合温度が存在するように設計してあるため、第一の波長変換素子Ｃ０２の変換効率が変化することはない。
【００３２】
以上より、第一の波長変換素子Ｃ０２と第二の波長変換素子Ｃ０３を同一の温度で温調し、どちらの素子も変換効率も最大となるようにすることが出来る。
【００３３】
《第５実施形態》
図１５は、第５実施形態に係る波長変換部分の一つの構成例である。この例では、第一の波長変換素子Ｅ０２を単一周期構造のＱＰＭ素子とし、第二の波長変換素子Ｅ０３をファンアウト構造のＱＰＭ素子とし、これら２種の素子を各々の単一周期構造とファンアウト構造の設計を同一の基板で形成することによるモノリシックＱＰＭ素子Ｅ０４で波長変換部分が構成される。
【００３４】
図１６は、第５実施形態に係る波長変換部分別の構成例である。この例では、第一の波長変換素子Ｆ０２を単一周期構造のＱＰＭ素子とし、第二の波長変換素子Ｆ０３をチャープ構造のＱＰＭ素子とし、これら２種の素子を各々の単一周期構造とチャープ構造の設計を同一の基板で形成することによるモノリシックＱＰＭ素子F０４で波長変換部分が構成される。
【００３５】
モノリシック構造は、入出力端面の研磨と反射防止膜が個々のＱＰＭ素子のプロセスに較べて一回で済むので、安価に作製が可能となる。また、個々のＱＰＭ素子間の調整も不要となるので、光学調整工数も少なくて済む。更に、特殊な使い方では、波長変換の中でも、フェムト秒の波長変換の場合には、モノリシック構造は二つのQPM素子が空気中を光が伝播することが無く、かつ接近して設計も可能なので、群速度分散が少なくて、高性能が期待できるというメリットがある。群速度分散があるとパルス幅の広がりによる劣化で使えなくなる恐れがあるが、本モノリシック構造ではそのような問題がない設計も可能となる。なお、モノリシック構造は、第５実施形態のものに限定されず、別の素子の組み合わせにも適用可能である。
【００３６】
《第６実施形態》
図１７は、第６実施形態に係る波長変換部分の一つの構成例を示す。この例では、第一の波長変換素子Ｇ０２を単一周期構造のＱＰＭ素子とし、第二の波長変換素子Ｇ０３をファンアウト構造のＱＰＭ素子とした時に、単一周期構造のＱＰＭ素子を下記に示す非線形結晶の内、いずれかからなる波長変換素子Ｇ０４に変更したものであり、変更してもその機能を損なわずに発揮することが可能となる。
【００３７】
一例として、単一のＱＰＭ素子をKTP（KTiOPO4) 、KN（KNbO3）、BBO（β-BaB2O4 ）,LBGO（LaBGeO5),LBO（ LiB3O5 ）,CLBO（ CsLiB6O10 ）の非線形結晶のいずれかに置き換えることが可能である。
【００３８】
図１８は、第６実施形態に係る波長変換部分の別の構成例を示す。この例では、第一の波長変換素子Ｈ０２を単一周期構造のＱＰＭ素子とし、第二の波長変換素子Ｈ０３をチャープ構造のＱＰＭ素子とした時に、単一のＱＰＭ素子を上記に示した非線形結晶の内、いずれかからなる波長変換素子Ｈ０４に変更したものであり、変更してもその機能を損なわずに発揮することが可能となる。
【００３９】
《第７実施形態》
図１９は、第７実施形態を説明するための図である。第７実施形態では、第一の波長変換素子Ｉ０２を単一周期構造のＱＰＭ素子とし、第二の波長変換素子Ｉ０３をファンアウト構造のＱＰＭ素子とし、第一の波長変換素子Ｉ０２の出射端面と第二の波長変換素子Ｉ０３の入射端面が接しているように各素子を配置する。このようにすると、モノリシック構造と同等の特長がある一方、仮に一方の素子が破壊した時に片方だけを交換可能となり、再利用の観点での優位な点を持つことになる。また、十分に高性能なレーザを得たい時に、ＱＰＭ素子の製造プロセスバラツキ等で個々に作製された素子の最高性能のもの同士を組み合わせることが出来るので、本実施形態が有効となる。なお、このような第一の波長変換素子の出射端面と第二の波長変換素子の入射端面が接する構成は、第７実施形態のものに限定されず、別の素子の組み合わせにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
４０１、５０１、６０１、７０１、A０１、C０１  基本波
４０２、５０２、６０２、７０２、A０２、C０２、E０２、F０２、G０２、H０２、I０２  第一の波長変換素子
４０３、５０３、６０３、７０３、A０３、C０３  E０３、F０３、G０３、
H０３、I０３第二の波長変換素子
４１０  ファイバーレーザ
４０７  ペルチェ素子
４０４  上ホルダー
４０５  下ホルダー
４０８  ベース板
E０４、F０４  モノリシックQPM素子
G０２、H０２  非線形結晶
４０７、４０８  波長分離フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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