(57)【要約】【課題】容易に位相整合可能で高い変換効率も実現する第二次高調波光発生装置及び方法を提供する。【解決手段】本第二次高調波光発生装置は、光源１と、光源から出射される光Ｐ１を伝播させて第二次高調波光Ｐ２に変換する光導波路を有する非線形光学結晶２と、調温手段（均一に加熱される一様部材６、熱容量の異なる媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む）と、第二次高調波光の出力を検出するセンサ８と、前記センサの検出値を取得し、光Ｐ１の波長又は／及び非線形光学結晶の平均温度を制御する制御手段９とを備える。調温手段により光伝播方向について非線形光学結晶の温度を変化させ、その後、調温手段により非線形光学結晶の温度が均一化される変遷過程において、制御手段は、センサの検出値を増大させるように光Ｐ１の波長又は／及び非線形光学結晶の平均温度を制御する。【選択図】図１
2008250100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射される基本波長光を伝播させて第二次高調波光に変換する光導波路を有する非線形光学結晶と、
前記光導波路中の光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させた後、均一な温度に変遷させることが可能な調温手段と、
前記第二次高調波光の出力を検出するセンサと、
前記センサの検出値を取得し、前記基本波長光の波長を制御する制御手段とを備え、
少なくとも前記調温手段により前記非線形光学結晶の温度が均一化される変遷過程において、前記制御手段は、前記センサの検出値を増大させるように前記基本波長光の波長を制御する第二次高調波光発生装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源から出射される基本波長光を伝播させて第二次高調波光に変換する光導波路を有する非線形光学結晶と、
前記光導波路中の光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させた後、均一な温度に変遷させることが可能な調温手段と、
前記第二次高調波光の出力を検出するセンサと、
前記センサの検出値を取得し、前記非線形光学結晶の平均温度を制御する制御手段とを備え、
少なくとも前記調温手段により前記非線形光学結晶の温度が均一化される変遷過程において、前記制御手段は、前記センサの検出値を増大させるように前記非線形光学結晶の平均温度を制御する第二次高調波光発生装置。
【請求項３】
前記制御手段は、少なくとも前記調温手段により前記非線形光学結晶の温度が均一化される変遷過程において、前記センサの検出値を増大させるように前記光の波長及び前記非線形光学結晶の平均温度を制御する請求項１に記載の第二次高調波光発生装置。
【請求項４】
前記調温手段は、均一な温度に加熱又は冷却される一様部材と、前記非線形光学結晶と前記一様部材との間の熱伝導を媒介する媒介部材とを備え、
前記媒介部材は、前記光伝播方向について異なる熱容量を有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の第二次高調波光発生装置。
【請求項５】
前記調温手段は、起動時に前記光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させる請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の第二次高調波光発生装置。
【請求項６】
前記調温手段による前記光伝播方向についての前記非線形光学結晶の温度変化は、前記光伝播方向に沿って温度が次第に上昇又は下降する温度変化である請求項１から請求項５のうちいずれか一に記載の第二次高調波光発生装置。
【請求項７】
光源から出射される基本波長光を非線形光学結晶中の光導波路を伝播させて第２次高調波光に変換し、出力する第二次高調波出力方法であって、
前記非線形光学結晶の温度を、導波路内を伝播する光源から出射した光が進行する方向に沿って変化させる第一ステップと、
前記第一ステップを経た後、非線形光学結晶の温度を、前記方向において均一にする第二ステップとを含み、
前記第一ステップで温度が変化している状態で前記非線形光学結晶から出力する第二次高調波の出力を検出し、
前記第２ステップにおいて、前記第一ステップから引き続き検出している第二次光調波の出力を、増大させるように前記基本波長光の波長を制御することを特徴とする第二次高調波光発生方法。
【請求項８】
光源から出射される基本波長光を非線形光学結晶中の光導波路を伝播させて第２次高調波光に変換し、出力する第二次高調波出力方法であって、
前記非線形光学結晶の温度を、導波路内を伝播する光源から出射した光が進行する方向に沿って変化させる第一ステップと、
前記第一ステップを経た後、非線形光学結晶の温度を、前記方向において均一にする第二ステップとを含み、
前記第一ステップで温度が変化している状態から前記非線形光学結晶から出力する第二次高調波出力を検出し、
前記第２ステップにおいて、前記第一ステップから引き続き検出している第二次光調波出力を、増大させるように前記非線形光学結晶の平均温度を制御する第二次高調波光発生方法。
【請求項９】
前記第二ステップによる温度が均一化される変遷過程において、第二次光調波出力を増大させるように前記非線形光学結晶の平均温度及び前記光源から出射される基本波長光の波長を制御する請求項７に記載の第二次高調波光発生方法。
【請求項１０】
前記光源からの基本波長光の波長をシフトさせて前記第二次高調波光の出力の増減を検出し、前記第二次高調波光の出力を増大させる方向に前記光の波長又は前記非線形光学結晶の平均温度をシフトする請求項７、請求項８又は請求項９に記載の第二次高調波光発生方法。
【請求項１１】
一様部材を均一な温度に加熱又は冷却し、前記非線形光学結晶と前記一様部材との間を前記光伝播方向について異なる熱容量を有する部材で媒介して熱伝導させることによって、前記光導波路中の光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させ、その後、前記非線形光学結晶の温度を均一な温度に変遷させる請求項７から請求項１０のうちいずれか一に記載の第二次高調波光発生方法。
【請求項１２】
第二次高調波光発生させるために用いる装置構成の起動時に前記光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させる請求項７から請求項１１のうちいずれか一に記載の第二次高調波光発生方法。
【請求項１３】
前記光伝播方向についての前記非線形光学結晶の温度変化は、前記光伝播方向に沿って温度が次第に上昇又は下降する温度変化である請求項７から請求項１２のうちいずれか一に記載の第二次高調波光発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第二次高調波光発生装置及び第二次高調波光発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第二次高調波光発生装置は、光源からの光を非線形光学結晶に通すことによって第二次高調波を発生させる。
図４に第二次高調波光発生装置の基本構成例を示す。
図４に示すように、第二次高調波光発生装置は、半導体レーザ等の光源１と、非線形で大きな誘電率を有する非線形光学結晶２と、光源１からの光Ｐ１を非線形光学結晶２の光導波路に結合させる結合光学系３とを有する。
波長λ１の光Ｐ１が非線形光学結晶２を通るとき、誘電分極の振動のわずかな非線形応答により入力波長λ１の整数倍の高調波が発生する。そのうち第二次高調波光Ｐ２（λ２＝（λ１）/２）が比較的強い値で得られる。
【０００３】
図５(a)に基本波長に対する変換効率の変化を表す変換効率曲線を示した。
効率的に第二次高調波光を生成するには、基本波長λ１と、第二次高調波波長λ２との非線形光学結晶２中での位相速度が一致するという条件（位相整合条件）が必要であることが知られている。しかし、変換効率の良い波長範囲は、非線形光学結晶２ごと固有のものとして狭い範囲に限定される。図５(a)に示すように、高効率の波長範囲は、中央に現れる最大ピークに収束する。
【０００４】
この変換効率曲線、従って位相整合条件は、非線形光学結晶２の屈折率に応じた固有のものとして与えられる。
また、非線形光学結晶２の温度を変えると屈折率の温度依存性のために、変換効率曲線は、図５(b)に示すように波長方向に通常正のシフトをする。
【０００５】
図６に、光が通過した結晶長lに対する第二次高調波光出力Ｉ２ωの変化を示した。波長λ１が非線形光学結晶２の与える位相整合条件を満たしていると、その入力光パワーは、非線形光学結晶２中を光が伝播する過程で順次、第二次高調波光パワーに変換され、第二次高調波光出力Ｉ２ωは、図６中のグラフａ，ｂに示すように、光が通過した結晶長lの二乗に比例して増大する。ここで、「位相整合」はグラフａによって示される完全整合及びグラフｂによって示される擬似整合を指す（以下同じ。）。完全整合とは、基本波長光とその第２次高調波光とが非線形光学結晶導波路内で同じ伝播速度を持つことをいい、擬似整合とは、基本波長光とその第２次高調波光とが非線形光学結晶導波路内で異なる伝播速度を持っているが、当該非線形光学結晶が周期lcの長さでその分極特性が反転する構造を持っており、伝播速度差を補償することをいう。
【０００６】
一方、位相整合条件を外すと、図６中のグラフｃに示すように、第二次高調波光出力は激減し、光が通過した結晶長lに比例して単調増加することもない。
【０００７】
以上説明したように、高効率の変換のためには位相整合条件を満たすことが重要であるものの、位相整合条件が満たされる波長範囲は狭くかつ温度や結晶固体によって変化するとともに、光源１の温度によって基本波長λ１が変化するため、環境温度の変化の中で位相整合条件を満たすことは難しく、一つの課題となる。
【０００８】
かかる課題を解決するため、特許文献１には、非線形光学結晶の温度を光導波路に沿って温度勾配を生じるようにヒータにより調温する発明が記載されている。上述したように変換効率曲線は温度に応じて波長方向にシフトをするので、かかる特許文献１記載の発明によると、隣接する異なる温度領域ごとの位相整合条件を満たす波長範囲が少しずつずれて連なり、全体として位相整合条件を満たす波長範囲は拡大する。
【特許文献１】特開平５−５３１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、以上の従来技術にあってもさらに次のような問題があった。
図７(a1)に示すように、長さＬ、温度Ｔの非線形光学結晶２に波長λ１の光Ｐ１が入射し、位相整合条件の下、波長λ２（λ２＝（λ１）/２）の第二次高調波光Ｐ２に変換されるとき、その変換効率曲線は図７(a2)に示すとおりである。
一方、図７(b1)に示すように、長さＬで、長さ方向に４等分された各部が段階的に変化する温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を帯びている非線形光学結晶２に波長λ１の光Ｐ１が入射し、位相整合条件の下、波長λ２（λ２＝（λ１）/２）の第二次高調波光Ｐ２に変換されるとき、その変換効率曲線は図７(b2)に示すとおりである。実際には導波路中を伝播する基本波長λ１が位相整合する最適波長は、これら各部のうちいずれか一つの部分に対してだけ生じるが、このように４等分された各部の温度をそれぞれ変えているため、見かけ上位相整合が広がった形となる。
【００１０】
したがって、上述した特許文献１記載の発明では、位相整合条件を満たす波長範囲は拡大するもの、入力波長λ１に対して位相整合する結晶長は短くなる。
図６を参照しつつ上述したように、第二次高調波光は、位相整合条件の下において光が通過した結晶長の二乗に比例して増大する。図７(a1)の場合、位相整合条件の下において光が通過した結晶長がＬであるのに対し、図７(b1)の場合のそれはＬ／４であるので、図７(a2)に示す最大変換効率に対して図７(b2)に示す最大変換効率は１／１６になる。
したがって、上述した特許文献１記載の発明は、位相整合条件を満たす波長範囲が拡大して位相整合条件を容易に満たすという課題に適っているが、位相整合する結晶長の短縮率の２乗に比例して変換効率が減少しており、全結晶長を活かした最大効率を達成しておらず、効率よく変換するという課題に対して問題が残る。
【００１１】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、容易に位相整合可能で高い変換効率も実現する第二次高調波光発生装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題を解決するための第１の構成は、光源と、
前記光源から出射される基本波長光を伝播させて第二次高調波光に変換する光導波路を有する非線形光学結晶と、
前記光導波路中の光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させた後、均一な温度に変遷させることが可能な調温手段と、
前記第二次高調波光の出力を検出するセンサと、
前記センサの検出値を取得し、前記基本波長光の波長を制御する制御手段とを備え、
少なくとも前記調温手段により前記非線形光学結晶の温度が均一化される変遷過程において、前記制御手段は、前記センサの検出値を増大させるように前記基本波長光の波長を制御する第二次高調波光発生装置である。
【００１３】
第２の構成は、光源と、
前記光源から出射される基本波長光を伝播させて第二次高調波光に変換する光導波路を有する非線形光学結晶と、
前記光導波路中の光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させた後、均一な温度に変遷させることが可能な調温手段と、
前記第二次高調波光の出力を検出するセンサと、
前記センサの検出値を取得し、前記非線形光学結晶の平均温度を制御する制御手段とを備え、
少なくとも前記調温手段により前記非線形光学結晶の温度が均一化される変遷過程において、前記制御手段は、前記センサの検出値を増大させるように前記非線形光学結晶の平均温度を制御する第二次高調波光発生装置である。
【００１４】
第３の構成は、前記制御手段は、少なくとも前記調温手段により前記非線形光学結晶の温度が均一化される変遷過程において、前記センサの検出値を増大させるように前記光の波長及び前記非線形光学結晶の平均温度を制御する第１の構成の第二次高調波光発生装置である。
【００１５】
第４の構成は、前記調温手段は、均一な温度に加熱又は冷却される一様部材と、前記非線形光学結晶と前記一様部材との間の熱伝導を媒介する媒介部材とを備え、
前記媒介部材は、前記光伝播方向について異なる熱容量を有する第１の構成、第２の構成又は第３の構成の第二次高調波光発生装置である。
【００１６】
第５の構成は、前記調温手段は、起動時に前記光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させる第１から第４の構成のうちいずれか一の第二次高調波光発生装置である。
【００１７】
第６の構成は、前記調温手段による前記光伝播方向についての前記非線形光学結晶の温度変化は、前記光伝播方向に沿って温度が次第に上昇又は下降する温度変化である第１から第５の構成のうちいずれか一の第二次高調波光発生装置である。
【００１８】
第７の構成は、光源から出射される基本波長光を非線形光学結晶中の光導波路を伝播させて第２次高調波光に変換し、出力する第二次高調波出力方法であって、
前記非線形光学結晶の温度を、導波路内を伝播する光源から出射した光が進行する方向に沿って変化させる第一ステップと、
前記第一ステップを経た後、非線形光学結晶の温度を、前記方向において均一にする第二ステップとを含み、
前記第一ステップで温度が変化している状態で前記非線形光学結晶から出力する第二次高調波の出力を検出し、
前記第２ステップにおいて、前記第一ステップから引き続き検出している第二次光調波の出力を、増大させるように前記基本波長光の波長を制御することを特徴とする第二次高調波光発生方法である。
【００１９】
第８の構成は、光源から出射される基本波長光を非線形光学結晶中の光導波路を伝播させて第２次高調波光に変換し、出力する第二次高調波出力方法であって、
前記非線形光学結晶の温度を、導波路内を伝播する光源から出射した光が進行する方向に沿って変化させる第一ステップと、
前記第一ステップを経た後、非線形光学結晶の温度を、前記方向において均一にする第二ステップとを含み、
前記第一ステップで温度が変化している状態から前記非線形光学結晶から出力する第二次高調波出力を検出し、
前記第２ステップにおいて、前記第一ステップから引き続き検出している第二次光調波出力を、増大させるように前記非線形光学結晶の平均温度を制御する第二次高調波光発生方法である。
【００２０】
第９の構成は、前記第二ステップによる温度が均一化される変遷過程において、第二次光調波出力を増大させるように前記非線形光学結晶の平均温度及び前記光源から出射される基本波長光の波長を制御する第７の構成の第二次高調波光発生方法である。
【００２１】
第１０の構成は、前記光源からの基本波長光の波長をシフトさせて前記第二次高調波光の出力の増減を検出し、前記第二次高調波光の出力を増大させる方向に前記光の波長又は前記非線形光学結晶の平均温度をシフトする第７の構成、第８の構成又は第９の構成の第二次高調波光発生方法である。
【００２２】
第１１の構成は、一様部材を均一な温度に加熱又は冷却し、前記非線形光学結晶と前記一様部材との間を前記光伝播方向について異なる熱容量を有する部材で媒介して熱伝導させることによって、前記光導波路中の光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させ、その後、前記非線形光学結晶の温度を均一な温度に変遷させる第７から第１０の構成のうちいずれか一の第二次高調波光発生方法である。
【００２３】
第１２の構成は、第二次高調波光発生させるために用いる装置構成の起動時に前記光伝播方向について前記非線形光学結晶の温度を変化させる第７から第１１の構成のうちいずれか一の第二次高調波光発生方法である。
【００２４】
第１３の構成は、前記光伝播方向についての前記非線形光学結晶の温度変化は、前記光伝播方向に沿って温度が次第に上昇又は下降する温度変化である第７から第１２の構成のうちいずれか一の第二次高調波光発生方法である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、光伝播方向について非線形光学結晶の温度を変化させ、温度均一化への変遷前においては、位相整合する波長範囲が広くなっているため、この時に容易に位相整合することができる。すなわち、位相整合波長範囲が広いため、例えば、起動時に特別の制御なしに位相整合波長範囲に基本波長が入っているように設計・製造しやすい。
また、光源から出射される光の波長、すなわち基本波長が、以上の温度分散により拡幅化された位相整合波長範囲に入った場合、その後、温度が均一化する変遷過程において第二次高調波光の出力値を増大させるように制御していることから、狭小化する位相整合波長範囲に基本波長が追従し、変換効率のピークに収束するので、高い変換効率も実現することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る第二次高調波光発生装置の構成図である。
図１に示すように、本実施形態の第二次高調波光発生装置は、上記従来技術と同様に、光源１と、光源１から出射される光Ｐ１を伝播させて第二次高調波光Ｐ２に変換する光導波路を有する非線形光学結晶２と、光源１からの光Ｐ１を非線形光学結晶２の光導波路に結合させる結合光学系３とを備える。光源１としては、分布ブラッグ反射鏡ＬＤが適用される。
【００２８】
光源１と、非線形光学結晶２とは、基板４，支持部材５，一様部材６，媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを介して機械的に固定される。一様部材６は、ヒータの発熱部で均一な温度に加熱される。
【００２９】
媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、非線形光学結晶２と一様部材６との間の熱伝導を媒介する部材である。媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、非線形光学結晶２と一様部材６との間に介在し、非線形光学結晶２の導波路中の光伝播方向に沿って並べられる。媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、非線形光学結晶２の光伝播方向に沿って４等分に分割された各部分２a，２b，２c，２dにそれぞれ接触し、反対面において一様部材６に接触する。
【００３０】
媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各熱容量を順にＣa，Ｃb，Ｃc，Ｃdとするとき、Ｃa＜Ｃb＜Ｃc＜Ｃdの関係を有している。表１に示すように、物質により単位体積あたりの熱容量は異なる。媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを同体積としても、媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを構成する物質として、表１に示す物質やその他の物質を選択して媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの熱容量を所望の異なる熱容量となるように構成することができる。
【００３１】
【表１】
2008250100.tif 000003
【００３２】
いま、一様部材６を発熱部とするヒータの電源が入っておらず、非線形光学結晶２と、媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、一様部材６と、環境温度とが熱平衡状態にあるとする。
ヒータの電源を入れて（時点ｔ０）、一様部材６を均一な温度に加熱すると、媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの熱容量の違いにより、媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれに接触する非線形光学結晶２の各部分２a，２b，２c，２dは、熱容量の小さい順、すなわち、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに接触している順で温度が上昇する。非線形光学結晶２の各部分２a，２b，２c，２dの温度を順にＴa，Ｔb，Ｔc，Ｔdとするとき、熱平衡するまでの温度Ｔa，Ｔb，Ｔc，Ｔdの変化を図２に示す。
【００３３】
図２に示すように、Ｔa，Ｔb，Ｔc，Ｔdの順で立ち上がりが激しく、温度Ｔdが最も緩やかに変化する。時点ｔ１では４つの温度Ｔa，Ｔb，Ｔc，Ｔdはばらついており、時点ｔ３では、一の温度に収束している。時点ｔ１，ｔ２，ｔ３について、変換効率曲線と、位相整合波長範囲とを図３にまとめた。  
【００３４】
図３に示すように、時点ｔ１においては各部分２a，２b，２c，２dが異なる変換効率曲線を示しており、見かけ上最大変換効率は4つのピークを持ち、位相整合波長範囲Ｗ(t1)は比較的広くなっている。
時間の経過とともに、位相整合波長範囲Ｗは狭小化し、最大変換効率は１つのピークになり、位相整合波長範囲Ｗは狭くなる。位相整合波長範囲Ｗは狭くなるが、最大変換効率は、時点ｔ１のそれに比較して１６倍となっている。
【００３５】
以上のように、本実施形態の第二次高調波光発生装置は、一様部材６や媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって調温手段を構成しており、この調温手段は、非線形光学結晶２の光導波路中の光伝播方向について非線形光学結晶２の温度を変化させた後、均一な温度に変遷させる。
【００３６】
さらに、本実施形態の第二次高調波光発生装置は、第二次高調波光Ｐ２の出力を検出するセンサとしてのフォトダイオード８と、フォトダイオード８へ第二次高調波光Ｐ２のみを通過させる光フィルター７と、制御装置９とを備える。
制御装置９は、フォトダイオード８の検出値を取得する。また、制御装置９は、光源１の出射する光の波長を制御する。制御装置９は、場合により非線形光学結晶２の最終到達温度を定める一様部材６の均一な温度を制御する。これは一様部材６を発熱部とするヒータの出力を制御することで実現する。
【００３７】
次に、本実施形態の動作につき説明する。
まず、本装置が起動されると、一様部材６を発熱部とするヒータの電源が入る（時点ｔ０）。時間の経過とともに位相整合波長範囲Ｗは広くなっていく（時点ｔ０→ｔ１）。
【００３８】
制御装置９は、フォトダイオード８の検出値を監視しつつ時点ｔ１の到来を待つ。
時点ｔ０で基本波長λ１が位相整合波長範囲Ｗ外にあって、その後位相整合波長範囲Ｗの拡幅化に従って基本波長λ１が位相整合波長範囲Ｗに入ると、フォトダイオード８の検出値が上昇する。
次に、制御装置９は、時点ｔ１でフォトダイオード８の検出値が所定値以上であることを条件に、基本波長λ１を次のように制御する。
【００３９】
すなわち、基本波長λ１を微小に平均値から増減させつつフォトダイオード８の検出値増減を得、その波長変化に対する位相が、同相か逆相かを確認することでフォトダイオード８の検出値が増大する側へ、基本波長λ１をシフトする。
制御装置９は以上の制御を続ける。従って、基本波長λ１が変換効率曲線のスロープに懸かっていれば、基本波長λ１が変換効率曲線の頂部へ移動し、基本波長λ１が変換効率曲線の頂部に移動した後において、時間経過により頂部が狭くなっていっても、基本波長λ１が狭小化する頂部の範囲内に追従する。
【００４０】
したがって、時点ｔ３まで経過すると、図３に示すように、基本波長λ１は、時点ｔ１に比較して１６倍の変換効率を有する最大ピークに収束する。換言すれば、時点ｔ１において非線形光学結晶２の４分の１の部分にしか位相整合していなかった状態から、非線形光学結晶２の全体に位相整合している状態に移行することに成功する。
【００４１】
以上の実施形態によれば、光伝播方向について非線形光学結晶２の温度を変化させ（時点ｔ１）、温度均一化への変遷前においては、位相整合波長範囲Ｗ(t1)が広くなっているため、この時に容易に位相整合することができる。すなわち、上記実施形態のように、起動時に特別の制御なしに位相整合波長範囲Ｗ(t1)に基本波長λ１が入っているように設計・製造しやすい。
【００４２】
また、以上の実施形態によれば、光源１から出射される光の波長、すなわち基本波長λ１が、以上の温度分散により拡幅化された位相整合波長範囲Ｗ(t1)に入った場合、その後、温度が均一化する変遷過程において第二次高調波光Ｐ２の出力値を増大させるように制御していることから、狭小化する位相整合波長範囲Ｗに基本波長λ１が追従し、変換効率のピークに収束するので、高い変換効率も実現することできる。
【００４３】
以上の実施形態においては、制御装置９が、狭小化する位相整合波長範囲Ｗに基本波長λ１を追従させるために、基本波長λ１を制御して基本波長λ１をシフトさせたが、これに代え又はこれとともに、制御装置９がヒータの出力を制御することにより非線形光学結晶２の平均温度を制御して変換効率曲線をシフトしてもよい。後者によっても、相対的に位相整合波長範囲Ｗに基本波長λ１を追従させることができる。
また、基本波長λ１及び非線形光学結晶２の平均温度を制御しても、同目的が達成できることは勿論である。
【００４４】
また、以上の実施形態においては、熱容量をＣa＜Ｃb＜Ｃc＜Ｃdの関係としたが、熱容量をＣa＞Ｃb＞Ｃc＞Ｃdの関係としてもよい。
また、媒介部材Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの部分を独立したヒータの発熱部として、４つのヒータを独立に制御して、温度をばらつかせ、その後均一化するように制御してもよい。
以上の実施形態においては、光伝播方向の温度を変化させた時点ｔ１から、さらに温度を均一化するために一様部材６を加熱し続けたが、温度を均一化するためには時点ｔ１で一様部材６を加熱するヒータの電源を切ってもよい。
また、一様部材６を加熱したが、ヒータに代え冷却装置を設けて一様部材６を冷却してもよい。  
【００４５】
以上の実施形態においては、光伝播方向に沿って温度が次第に下降する温度変化としたが、光伝播方向に沿って温度が次第に上昇する温度変化としてもよいし、ある部分で上昇させ他の部分で下降させて光伝播方向に温度をばらつかせてもよい。
【００４６】
以上の実施形態としては、光伝播方向に異なる温度にされる非線形光学結晶２の部分を４つとしたが、この数は任意であり、この数を多くして温度分布範囲を広げると位相整合波長範囲Ｗを広げることができる一方、その時の変換効率は下がる。
また、光伝播方向に温度を段階的に変化させたが、光伝播方向に温度を滑らかに変化させても本発明は実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係る第二次高調波光発生装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る非線形光学結晶２の各部分の温度の変化過程を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係り、時点ｔ１，ｔ２，ｔ３についての変換効率曲線と、位相整合波長範囲と、基本波長の変化を示した表である。
【図４】従来の第二次高調波光発生装置の基本構成例を示す構成図である。
【図５】基本波長に対する変換効率の変化を表す変換効率曲線(a)及び温度上昇によりシフトする変換効率曲線の様子を示す図(b)である。
【図６】光が通過した結晶長lに対する第二次高調波光出力Ｉ２ωの変化を表すグラフである。
【図７】均一温度の非線形光学結晶の模式図(a1)及びその変換効率曲線(a2)、並びに、異なる４つの温度部分に分割された非線形光学結晶の模式図(b1)及びその変換効率曲線(b2)である。
【符号の説明】
【００４８】
１     光源
２     非線形光学結晶
３     結合光学系
６     一様部材
７     光フィルター
８     フォトダイオード
９     制御装置
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  媒介部材
Ｐ２   第二次高調波光
Ｗ     位相整合波長範囲
λ１   基本波長
λ２   第二次高調波波長
【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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