(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のカプル・プリズム及びM枚のKBe２BO３F２の非線形光学クリスタルから構成され、紫外、深紫外領域の入射光が入射される非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラであって、
該Mは１以上の整数であり、
前記一対のカプル・プリズムが直角三角形プリズムであり、入射面と射出面の両方に夫々配置され、
該非線形光学クリスタルごとの入射面及び射出面と、その上に配置したカプル・プリズムとの間が熱融膠或はマッチング液で一体に粘着されており、
該入射面に配置された入射面側カプル・プリズムの頂角θは、該入射面側カプル・プリズムの屈折率及び前記非線形光学クリスタルの位相マッチング角によって決定され、所定の波長における前記頂角θは、下記関係式（１）乃至（３）で決定され、レーザー光線は、該非線形光学クリスタルの位相マッチング角を満たすように、略０度又は略ブルスタ角の入射角で入射し、
該射出面に配置された射出面側カプル・プリズムの頂角θ’は、該射出面側カプル・プリズムの屈折率及び前記非線形光学クリスタルの位相マッチング角によって決定され、所定の波長における前記頂角θ’は、下記関係式（４）乃至（６）で決定され、レーザー光線は、略０度又は略ブルスタ角の射出角で出力し、
前記カプル・プリズムが非線形光学クリスタルの射出面に配置される場合には、該カプル・プリズムを介して基本周波数光及び第２高調波出力が射出面側に分離されることを特徴とする非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラ。
【数１】
0004074124.tif 000002
式（１）中、ｎ１は所定の波長における非線形光学クリスタルの屈折率、ｎ３は所定の波長における入射面側カプル・プリズムの屈折率、θpmは所定の波長における非線形光学クリスタルの位相マッチング角度、θ２は入射面側カプル・プリズムから非線形光学クリスタルへのレーザー光線の入射角を表す。
【数２】
0004074124.tif 000003
式（２）中、ｎ３は式（１）と同義であり、αは入射面側カプル・プリズムへのレーザー光線の入射角、θ１は入射面側カプル・プリズムへのレーザー光線の屈折角を表す。
【数３】
0004074124.tif 000004
式（３）中、θ２は式（１）と同義であり、θ１は式（２）と同義であり、θは入射面側カプル・プリズムの頂角を表す。
【数４】
0004074124.tif 000005
式（４）中、ｎ１及びθpmは式（１）と同義であり、ｎ５は所定の波長における射出面側カプル・プリズムの屈折率、θ２’は非線形光学クリスタルから射出面側カプル・プリズムへのレーザー光線の屈折角を表す。
【数５】
0004074124.tif 000006
式（５）中、ｎ５は式（４）と同義であり、α’はカプル・プリズムにおけるレーザー光線の射出角、θ１’は射出面側カプル・プリズムから空気中へのレーザー光線の入射角を表す。
【数６】
0004074124.tif 000007
式（６）中、θ２’は式（４）と同義であり、θ１’は式（５）と同義であり、θ’は射出面側カプル・プリズムの頂角を表す。
【請求項２】
前記マッチング液は屈折率が非線形光学クリスタルの屈折率とカプル・プリズムの屈折率との間の屈折率を有する液体であることを特徴とする請求項１に記載の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラ。
【請求項３】
前記マッチング液が高純度脱イオン水及び弗塩素油のうちの少なくとも一方であることを特徴とする請求項２に記載の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラ。
【請求項４】
前記カプル・プリズムがガラス、溶融石英又は弗化カルシウムで製作されたプリズムであることを特徴とする請求項１に記載の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラ。
【請求項５】
前記非線形光学クリスタルの光束の入射面が対応する光束の射出面と平行、又は非平行であることを特徴とする請求項１に記載の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラ。
【請求項６】
前記M枚の非線形光学クリスタルがマッチング液で一体に粘着され、該Mは1以上の整数であることを特徴とする請求項１に記載の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学カプラに関する、特に非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換（周波数定倍、サムフリケンシー、差周波数及び光パラメーターの振動と拡大を含む）は非線形光学クリスタルを位相マッチング角度に沿って切断し、周波数変換されるレーザーが一定の入射角度で入射され、クリスタルが位相マッチング温度に達し、有効的な周波数変換の出力が実現できるようにクリスタルを精確に回転させ、入射角度を位相マッチング角度まで調整し（角度整調ともいう）、又はクリスタルの温度をコントロールすることが知られている。例えば文献IV．G．Dmitriev，G．G．Gurzadyan，D．N．Nikogosyan，“Handbook  of  Nonlinear  Optical  Crystals”，second  Revised  and  updated  Edition，Springer-verlag，Berlin，Heidelberg，New  York，London，Paris，Tokyo，Hong  Kong，に１９９６年に紹介されたようである。ある非線形光学クリスタルは切断しにくい、ある非線形光学クリスタルの体積が小さすぎるので、一定入射角度での位相マッチング角度の要求を満たすように必要な形状に切断できない、又、ある非線形光学クリスタルの価格が高すぎるため、一定形状に切断した後そのコストが高すぎであるといったいくつの問題もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は切断しにくい非線形光学クリスタルを位相マッチングに実現でき、且つ小さい体積又は高い価格のクリスタルの入射又は射出の端面形状を変えさせ、特定の入射角度で位相マッチング角度が実現できる要求を満たすために、切断しにくくて、体積が小さい非線形光学クリスタルを一定形状のプリズムと接合させてレーザー周波数変換に応用させ、コストを減少させるように価格の高い非線形光学クリスタルの用量を減少するという非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は次のように実現された。一対のカプル・プリズム及びM枚のKBe２BO３F２の非線形光学クリスタルから構成され、紫外、深紫外領域の入射光が入射される非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラであって、該Mは１以上の整数であり、前記一対のカプル・プリズムが直角三角形プリズムであり、入射面と射出面の両方に夫々配置され、該非線形光学クリスタルごとの入射面或は射出面と、その上に配置したカプル・プリズムとの間が熱融膠或はマッチング液で一体に粘着されており、該入射面に配置された入射面側カプル・プリズムの頂角θは、該入射面側カプル・プリズムの屈折率及び前記非線形光学クリスタルの位相マッチング角によって決定され、所定の波長における前記頂角θは、下記関係式（１）乃至（３）で決定され、レーザー光線は、該非線形光学クリスタルの位相マッチング角を満たすように、略０度又は略ブルスタ角の入射角で入射し、該射出面に配置された射出面側カプル・プリズムの頂角θ’は、該射出面側カプル・プリズムの屈折率及び前記非線形光学クリスタルの位相マッチング角によって決定され、所定の波長における前記頂角θ’は、下記関係式（４）乃至（６）で決定され、レーザー光線は、略０度又は略ブルスタ角の射出角で出力し、前記カプル・プリズムが非線形光学クリスタルの射出面に配置される場合には、該カプル・プリズムを介して基本周波数光及び第２高調波出力が射出面側に分離されることを特徴とする非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラ。
ｎ３ｓｉｎθ２＝ｎ１ｓｉｎθpm・・・（１）
式（１）中、ｎ１は所定の波長における非線形光学クリスタルの屈折率、ｎ３は所定の波長における入射面側カプル・プリズムの屈折率、θpmは所定の波長における非線形光学クリスタルの位相マッチング角度、θ２は入射面側カプル・プリズムから非線形光学クリスタルへのレーザー光線の入射角を表す。
ｓｉｎα＝ｎ３ｓｉｎθ１・・・（２）
式（２）中、ｎ３は式（１）と同義であり、αは入射面側カプル・プリズムへのレーザー光線の入射角、θ１は入射面側カプル・プリズムへのレーザー光線の屈折角を表す。
θ１＋θ２＝θ・・・（３）
式（３）中、θ２は式（１）と同義であり、θ１は式（２）と同義であり、θは入射面側カプル・プリズムの頂角を表す。
ｎ５ｓｉｎθ２’＝ｎ１ｓｉｎθpm・・・（４）
式（４）中、ｎ１及びθpmは式（１）と同義であり、ｎ５は所定の波長における射出面側カプル・プリズムの屈折率、θ２’は非線形光学クリスタルから射出面側カプル・プリズムへのレーザー光線の屈折角を表す。
ｓｉｎα’＝ｎ３ｓｉｎθ１’・・・（５）
式（５）中、ｎ５は式（４）と同義であり、α’はカプル・プリズムにおけるレーザー光線の射出角、θ１’は射出面側カプル・プリズムから空気中へのレーザー光線の入射角を表す。
θ１’＋θ２’＝θ’・・・（６）
式（６）中、θ２’は式（４）と同義であり、θ１’は式（５）と同義であり、θ’は射出面側カプル・プリズムの頂角を表す。
【０００５】
前記マッチング液は屈折率が非線形光学クリスタルの屈折率とカプル・プリズムの屈折率との間の屈折率を有する液体である；
【０００６】
前記マッチング液が高純度脱イオン水及び弗塩素油（fluoro-chloro oil）のうちの少なくとも一方である；
前記カプル・プリズムがガラス、溶融石英、弗化カルシウムで製作されたプリズムである；
前記非線形光学クリスタルカプラの光束の入射面が対応する光束の出射面と平行、又は非平行である；
前記M枚の非線形光学クリスタルがマッチング液で一体に粘着され、該Mは1以上の整数である。
【０００７】
非線形光学クリスタルの入射面又は射出面には、熱融膠又はマッチング液で一つのプリズムを粘着し、或いは非線形光学クリスタルの入射面と射出面には、熱融膠又はマッチング液で各々一つのプリズムを同時に粘着して、非線形光学クリスタルの屈折率n１、マッチング液の屈折率n２及びプリズム材料の屈折率n３により、プリズム角度を確定した後、界面屈折定理により、非線形光学クリスタルの位相マッチング角度を満たすその基本周波数光の入射角度が計算でき、且つ、有効的な周波数定倍の出力が得られる。前記プリズムの角度は非線形光学クリスタルの位相マッチング角度の要求により設計した。図10に示すように、プリズムの頂角と光線入射角度とは関係式：n３sinθ２=n１sinθpm，θ１+θ２=θ，sinα=n３sinθ１，その中に、θpmが非線形光学クリスタルの位相マッチング角度であり、θがカプル・プリズムの一つ頂角である。例えば、図１に示すように、KBe２BO３F２(KBBF)という非線形光学クリスタルで言うと、基本周波数光の波長λ１が５３２ｎｍとすれば、プリズムの角度α１を４５°で設計する時、基本周波数光が１０．４°角度でプリズム面に入射すれば、KBBFクリスタルは５３２ｎｍから２６６ｎｍへの周波数定倍の変換が実現できる。図２に示すように、同じプリズムを使って、基本周波数光の波長が４６０ｎｍである時、当該基本周波数光がプリズムに垂直に入射すれば、KBBFクリスタルは４６０ｎｍから２３０ｎｍへの周波数定倍の変換が実現できるということは本発明に提供された非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラの原理である。KBBFクリスタルは紫外、深紫外領域でいろいろな良い点を有する。KBBFクリスタルは紫外スペクトル区分の締め切り波長が１５５ｎｍであり、直接周波数定倍の方法を使用して得られた最短の第２高調波出力の波長は１６５ｎｍに至るため、当該クリスタルがあってから、直接に周波数定倍で得られる最短波長を２０４．８ｎｍ（BBOクリスタルで1986年に実現された）から184.7nm［３］まで広げられた。且つNd：YAGレーザー（１０６４ｎｍ）の第６高調波出力（３５５ｎｍから１７７．５ｎｍへの周波数定倍の変換）が実現できるようと見込まれている。但し、KBBFクリスタルの層状構造特性の原因で、今まで、ただ1mmの厚さの薄板状のようなものしか得られていない（Z軸は薄板の表面に垂直する）、そのため、位相マッチング角度に沿って切断することができず、クリスタルを回転させることにより、入射角度を変える方法で位相マッチングを実現するしか方法がなかった。基本周波数光の波長を短波長方向に移動することにより、KBBFクリスタルの位相マッチング角度θｐｍは増大し、そして、基本周波数光の入射角度も増大してゆく。計算によれば、基本周波数光の波長が４７０ｎｍ以下であれば、マッチングする要求を満たすために、基本周波数光の入射角度を９０°以上にしなければならない、したがって、KBBFクリスタルでは実験上、４７０ｎｍの第２高調波出力が実現できない。本発明を採用する場合、KBBFクリスタルは３５００ｎｍから３３０ｎｍに基本周波数光の周波数定倍が実現できる。本発明は、本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを採用された後、直接周波数定倍の周波帯を４７０ｎｍ以下に移動することが実現できる以外に���適当な角度のプリズムを選択することにより、基本周波数光が垂直に入射の時、非線形光学クリスタルは各基本周波数光の波長での位相マッチングが実現できる；それらの切断しにくい、又は切断できない、或いはコストが高くて切断しにくいクリスタルをプリズムと組合せて使用することにより、その位相マッチングが実現でき、従って、レーザー周波数変換領域に有効的に応用され、非線形光学クリスタル材料の充分な応用に重要なルートを提供する。特にレーザーの入射方向を変えることができ、且つクリスタルの位相マッチングという要求を満たす非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを提供する；非線形光学クリスタル材料の使用量を減少し、そして価格も下げるという効果がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
図１に示すように製作された本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、一つの非線形光学クリスタル３（KBBFクリスタル）の光束入射面にマッチング液２で一つの入力用カプル・プリズム１を粘着し、その光束射出面にマッチング液２で一つの出力用カプル・プリズム４を粘着して一体として構成して、本実施例の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラが製作された。図１に示すように、光線が略垂直に入射する場合、KBBF非線形光学クリスタルは５３２ｎｍから２６６ｎｍへの周波数定倍変換が実現できる。図１の中に、α１とα２はそれぞれ入力用カプル・プリズム１と出力用カプル・プリズム４の頂角であり、入射基本周波数光の波長λ１は５３２ｎｍで、射出光は残り５３２ｎｍ光（λ１）と２６６ｎｍ（λ2）の第２高調波光である。入力用カプル・プリズム１と出力用カプル・プリズム４は両方とも４５゜の直角プリズムであり、材料は溶融石英である；使用されたマッチング液は高純度脱イオン水であり、非線形光学クリスタル３は厚1mm×長６mm×幅６mmのKBBF非線形光学クリスタルである；そのKBBF非線形光学クリスタルは層状構造特性の原因で、生長したクリスタルがたいへん薄い（ミリメートル級）から、位相マッチング方向に沿って切断することができないが、図１に示すように非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを作成された場合、KBBFクリスタルを更に切断する必要がなく、基本波光の入射方向とプリズム入射面の法線方向とのはさみ角が１０．４゜であれば、KBBF非線形光学クリスタルは５３２ｎｍから２６６ｎｍへの第２高調波出力が実現できる。当該実施例において、KBBFクリスタルの法線方向は当該クリスタルのZ軸方向である。
【０００９】
【実施例２】
実施例１と同じであり、図１に示すように製作された本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、その入力用カプル・プリズム１と非線形光学クリスタル３との間、及び出力用カプル・プリズム４と非線形光学クリスタル３との間に採用されたものはマッチング液ではなく、熱融膠である。
【００１０】
【実施例３】
図２に示すように製作された本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、一つのKBBF非線形光学クリスタル３の光束入射面にマッチング液２で一つの入力用カプル・プリズム１を粘着し、その光束射出面にマッチング液２で一つの出力用カプル・プリズム４を粘着して一体として構成して、本実施例の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラが製作された。図２に示すように、本実施例における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを使って、KBBF非線形光学クリスタルは４６０ｎｍ（λ１）から２３０ｎｍ（λ2）への周波数定倍変換が実現でき、入力用カプル・プリズム１と出力用カプル・プリズム４は両方とも４５゜（α１とα２）の直角プリズムであり、材料は溶融石英である；非線形光学クリスタル３は厚1mm×長６mm×幅６mmのKBBF非線形光学クリスタルであり、そのKBBF非線形光学クリスタルは層状構造特性の原因で、生長したクリスタルがたいへん薄い（ミリメートル級）から、位相マッチング方向に沿って切断することができないが、図２に示すように非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを作成された場合、基本波光が入力用カプル・プリズム１の入射面の法線方向に沿って入射すれば、基本波光(４６０ｎｍ)から第２高調波光(２３０ｎｍ)への変換が実現できる。本実施例における周波数定倍の変換効率と周波数定倍出力エネルギーの関係図（図６に示すように）も測定された。その入射の基本周波数波光源は調QモードロックNd:YAGレーザー器であり、出力波長は４６０ｎｍで、パルス幅は２５ｐｓである。このような条件で、KBBFの第２高調波出力変換効率は１１％に至ることができる（図７に示すように）。
【００１１】
【実施例４】
図３に示すように製作された非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、一つの非線形光学クリスタル３の光束入射面にマッチング液２で一つの入力用カプル・プリズム１を粘着し、その光束射出面にマッチング液２で一つの出力用カプル・プリズム４を粘着して一体として構成して、本実施例の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを製作された。使用された非線形光学クリスタル３はK２Al２B２O７（KABOに略称する）クリスタルであり、その中に、入射光の波長λ１は５３２ｎｍであり、ブルスタ角度で入力用カプル・プリズム１に入射し、進入する、射出光は残りの５３２ｎｍ（λ１）光と２６６ｎｍ（λ2）の第２高調波光である、２６６ｎｍの光もブルスタ角度で出力用カプル・プリズム４から射出する；入力用カプル・プリズム１と出力用カプル・プリズム４は両方とも直角三角形プリズムであり、入力用カプル・プリズム１の一つの角α１は２１．３゜で、出力用カプル・プリズム４の一つの角α２は２３゜であり、材料は溶融石英である；マッチング液２は高純度脱イオン水である；非線形光学クリスタル３はKABO非線形光学クリスタルであり、当該クリスタルは大寸法の単結晶が生長できないので、位相マッチング方向に沿って切断したら、有用な材料がたくさんむだになる。したがって、本実施例の構造を使用して、クリスタルを切断する加工をしないで、KABOクリスタルは異なる基本波光の波長に対して周波数定倍転換が実現できる。本実施例と実施例１との違いは、直角入力用カプル・プリズム１が非線形光学クリスタル３との接する辺は直角の上に向かう辺であり、出力用カプル・プリズム４が非線形光学クリスタル３との接する辺は直角の下に向かう辺である。本実施例の光線入射角αは１０．４゜であり、射出角βは５６．３゜である。
【００１２】
【実施例５】
図４に示すように製作された非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、KBe２BO３F２(KBBFに略称する)非線形光学クリスタルと溶融石英材料で製作された（直角）入力用と（直角）出力用カプル・プリズムを使用し、その中に、入力用カプル・プリズム１の一つの角α１は４５゜で、出力用カプル・プリズム４の一つの角α２は４５゜であり、入力用カプル・プリズム１と出力用カプル・プリズム４はそれぞれ非線形光学クリスタル３との間に層になるマッチング液２としての高純度脱イオン水を有し、その間は水の張力で粘着され、それから一つの固定用光学支えで固定し、一つの非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを構成され、入射光は入射角α＝１０．４゜の角度で入力用カプル・プリズム１に入射し、進入する、KBe２BO３F２(KBBFに略称する)クリスタルは５３２ｎｍ（λ１）から２６６ｎｍ（λ2）への周波数定倍変換が実現できる。そのKBBF非線形クリスタルは層状構造特性の原因で、生長したクリスタルがたいへん薄い（ミリメートル級）から、位相マッチング方向を沿って切断することができない。図４に示すように非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを作成された場合、基本波光が入力用カプル・プリズム１の入射面の法線方向（N方向）に沿って入射すれば、基本波光（５３２ｎｍ）から周波数定倍光（２６６ｎｍ）への変換が実現できる。本実施例の光線入射角αは１０．４°である。
【００１３】
【実施例６】
図５aと図５bがそれぞれ本実施例における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラの上から見る図と側面図であり、図５aと図５bに示すように製作された非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、一つの非線形光学クリスタル３の光束入射面にマッチング液２で一つの入力用カプル・プリズム１を粘着し、その光束射出面にマッチング液２で一つの出力用カプル・プリズム４を粘着して、本実施例の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラが製作された。入力用カプル・プリズム１と出力用カプル・プリズム４は両方とも直角三角形プリズムであり、非線形光学クリスタル３はK２AL２B２O７（KABOと略称する）クリスタルである。当該非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラはK２AL２B２O７（KABOと略称する）クリスタルの周波数二倍変化が実現できる、その中に、入射光の波長λ１が５３２ｎｍで、その入射角が５５．６゜であり、ブルスタ角度で入射し、偏振方向を水平し、そのため、入射面に入射光のフレネル損耗がゼロになり、射出光は残りの５３２ｎｍ（λ１）と２６６ｎｍ（λ2）の第２高調波光であり、２６６ｎｍの第２高調波光はブルスタ角度で射出し、偏振方向を垂直にする。出力用カプル・プリズムの配置方向は２６６ｎｍの第２高調波光のフレネル損耗をゼロにさせる。入力用カプル・プリズム１は一つの頂角α１が５５．６゜である直角三角形プリズムで、出力用カプル・プリズム４は一つの頂角α１が３４．４゜である直角三角形プリズムであり、非線形光学クリスタル３はK２AL２B２O７（KABOに略称する）クリスタルである。入力用カプル・プリズム１と出力用カプル・プリズム４は溶融石英材料で製作されたのである。KABO非線形光学クリスタルは大寸法の単結晶が生長できないので、位相マッチング方向を沿って切断したら、有用な体積がたくさんむだになる。したがって、前記カプラの構造を使用すると、クリスタルを切断する加工をする必要がなく、KABOクリスタルは異なる基本波光の波長に対しての周波数定倍変換が実現でき、且つ入力と出力光が入射と射出プリズムの表面での損耗は最低に減らされ、転換効率もアップされた。
本実施例と実施例４との違いは、出力用カプル・プリズム４の斜面（即ち、出力面）が上に向かう。
【００１４】
【実施例７】
図８に示された実施例は非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを使って、KBBFクリスタルが４６０ｎｍから２３０ｎｍの周波数定倍転換が実現できるのを示す図である。当該実施例に二つの非線形クリスタル３１と３２及び二つの入力用カプル・プリズム１１と１２、二つの出力用カプル・プリズム４１と４２を接合して使用し（実際は図１と図２に示す実施例を直列にして使用する）、変換効率をアップした。本実施例における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、入力用カプル・プリズム１１と１２、及び出力用カプル・プリズム４１と４２は全部４５゜（α１とα２）の直角三角形プリズムで、材料は溶融石英である。非線形光学クリスタル３１と３２は両方とも厚1mm×長６mm×幅６mmのKBBF非線形光学クリスタルであり、４５゜直角入力用カプル・プリズム１１の光の射出面とKBBF非線形クリスタル３１の光の入射面との間に層になる高純度脱イオン水のマッチング液２を塗り付けている。又、４５゜直角出力用カプル・プリズム４１の光の入射面とKBBF非線形光学クリスタル３１光の射出面の間にも層になる高純度脱イオン水のマッチング液２を塗り付けている。４５゜直角入力用カプル・プリズム１２の光の射出面とKBBF非線形クリスタル３２の光の入射面との間にも層になる高純度脱イオン水のマッチング液２を塗り付け、４５゜直角出力用カプル・プリズム４２の光の入射面とKBBF非線形光学クリスタル３２光の射出面の間にも層になる高純度脱イオン水のマッチング液２を塗り付けている。これらの間には水の張力で一体に粘着され、その後、一つの光学水平台架に配置して構成し、本実施例の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラが製作された。図８に示す装置を使用する場合、基本波光がプリズム入射面の法線方向に沿って入射すれば、基本波光（λ１＝４６０ｎｍ）から周波数２倍光（λ２＝２３０ｎｍ）への転換が実現できる。これによって類推すると、原則的に、Ｍ枚の非線形光学クリスタルとＭ枚の入力用カプル・プリズム、Ｍ枚の出力用カプル・プリズムを接合し、Ｍは１以上の整数であり、これにより、周波数の変換が実現する。KBBF非線形光学クリスタルは大寸法の単結晶が生長できないので、位相マッチング方向に沿って切断することはできない、且つ厚さが薄いので、前記カプラの構造を使用して、クリスタルを切断する加工をしないで、又は、クリスタルの厚さが薄い時に、KBBFクリスタルは異なる基本波光の波長に対しての第２高調波出力が実現できる。
【００１５】
【実施例８】
図９に示された実施例は非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラを使って、KBBFクリスタルがλ１＝４６０ｎｍからλ２＝２３０ｎｍへの周波数定倍転換が実現できることを示す図である。当該実施例は二つの非線形クリスタル及び一つの入力用カプル・プリズム、一つの出力用カプル・プリズムを接合して使用し、変換効率をアップした。入力用カプル・プリズム１、及び出力用カプル・プリズム４は全部４５゜（α１とα２）の直角三角形プリズムであり、材料は溶融石英である。二つの厚1mm×長６mm×幅６mmのKBBF非線形光学クリスタルの間に層になる高純度脱イオン水のマッチング液２を塗り付け、これらの間を水の張力で一体に粘着させ、入力用カプル・プリズム１の光の射出面とKBBF非線形光学クリスタル３１の光の入射面との間に層になる高純度脱イオン水のマッチング液２を塗り付け、出力用カプル・プリズム４とKBBF非線形光学クリスタル３２の光の射出面の間に層になる高純度脱イオン水のマッチング液２を塗り付け、水の張力で一体に粘着する。その後、一つの光学水平台架に配置して、本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラが構成された。図９に示す装置を使用する時に、基本波光をプリズムの入射面の法線方向に沿って入射すれば、基本波光（λ１＝４６０ｎｍ）から第２高調波光（λ２＝２３０ｎｍ）への転換が実現できる。これによって類推すると、原則的に、Ｍ枚の非線形光学クリスタルと一つの入力用カプル・プリズム及び一つの出力用カプル・プリズムを接合し、周波数の変換を実現し、Ｍは１以上の整数である。KBBF非線形光学クリスタルは大寸法の単結晶が生長できないので、位相マッチング方向に沿って切断することはできない、且つ厚さが薄いので、前記カプラの構造を使用することで、クリスタルを切断する加工をしないで、及びクリスタルの厚さが薄い時に、KBBFクリスタルは異なる基本波光の波長に対しての第２高調波出力が実現でき、かつ変換効率が高くなる。
【００１６】
【実施例９】
図１１に示すように製作された非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラは、KBe２BO３F２(KBBFに略称する)非線形光学クリスタルと弗化カルシウムで入力用カプル・プリズムが製作された。入力用カプル・プリズム１の一つの角α１は４０．２゜であり、ほかの二つの角は任意で、例えばそれぞれ６０゜と７９．８゜である。入力用カプル・プリズム１と非線形光学クリスタル３の間を層になる弗塩素油水のマッチング液２で一体に粘着し、それから一つの固定用光学支えで固定して、本実施例の非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラが製作された。入射光がプリズム入射面の法線方向に沿って入射すれば、KBe２BO３F２(KBBFに略称する)クリスタルは５３２ｎｍ（λ１）から２６６ｎｍ（λ2）への周波数定倍変換が実現できる。KBBF非線形光学クリスタルは大寸法の単結晶が生長できないので、位相マッチング方向に沿って切断したら、有用な体積がたくさんむだになる。したがって、前記カプラの構造を使用して、クリスタルを切断する加工をしないで、KBBFクリスタルは異なる基本波光の波長に対しての第２高調波出力が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラの構造を示す図である。
【図２】図２は本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラの一つの実施例を示す図である。
【図３】図３は本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラのもう一つの実施例を示す図である。
【図４】図４は本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラのまだ一つの実施例を示す図である。
【図５ａ】図５aは本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラのまだ一つの実施例の上から見る図である。
【図５ｂ】図５bは本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラのまだ一つの実施例の側面図である。
【図６】図６はKBBF非線形光学クリスタル266nm第２高調波光の出力エネルギーと532nm基本周波数光の入射エネルギーの関係図である。
【図７】図７はKBBF非線形光学クリスタルが532nmから266nmへの周波数定倍変換効率と基本周波数光（532nm）入射エネルギーの関係図である。
【図８】図８は本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラのまだ一つの実施例を示す図である。
【図９】図９は本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラのまだ一つの実施例を示す図である。
【図１０】図１０はプリズムの頂角と光線入射角の関係を示す図面である。
【図１１】図１１は本発明における非線形光学クリスタル・レーザー周波数変換カプラのまだ一つの実施例を示す図である。
【符号の説明】
１，１１，１２      入力用カプル・プリズム
２                  マッチング液
３，３１，３２      非線形光学クリスタル
４，４１，４２      出力用カプル・プリズム
Ｎ                  法線方向
Ｚ                  非線形光学クリスタルのZ軸
α                  光線入射角
β                  光線射出角
α１                入力用カプル・プリズム１の頂角
α２                出力用カプル・プリズム４の頂角
λ１                入射基本周波数光の波長
λ２                射出周波数変換光の波長
【図１】
0004074124.tif 000008
【図２】
0004074124.tif 000009
【図３】
0004074124.tif 000010
【図４】
0004074124.tif 000011
【図５ａ】
0004074124.tif 000012
【図５ｂ】
0004074124.tif 000013
【図６】
0004074124.tif 000014
【図７】
0004074124.tif 000015
【図８】
0004074124.tif 000016
【図９】
0004074124.tif 000017
【図１０】
0004074124.tif 000018
【図１１】
0004074124.tif 000019