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公開番号2022065972
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-04-28
出願番号2020174824
出願日2020-10-16
発明の名称レーザ装置
出願人日亜化学工業株式会社
代理人個人,個人
主分類G02F 1/355 20060101AFI20220421BHJP(光学)
要約【課題】小さなパルスエネルギーで高パルスエネルギーのビームと同等の非線形光学現象または非線形光学過程を実現するレーザ装置を提供する。
【解決手段】レーザ装置は、光源と、前記光源から出射されたレーザ光が入射する共振器を構成する第1ミラー及び第2ミラーと、前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間に配置される非線形光学媒質と、前記非線形光学媒質と前記第1ミラー及び前記第2ミラーの少なくとも一方との間に配置され実効光学厚みを調整可能である分散媒質と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
光源と、
前記光源から出射されたレーザ光が入射する共振器を構成する第1ミラー及び第2ミラーと、
前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間に配置される非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質と前記第1ミラー及び前記第2ミラーの少なくとも一方との間に配置され、実効光学厚みを調整可能である分散媒質と、
を有する、レーザ装置。
続きを表示(約 950 文字)【請求項2】
前記レーザ光は、複数の周波数で構成されるレーザ光であり、
前記複数のレーザ光は、それぞれの周波数が10THz以上異なる、請求項1に記載のレーザ装置。
【請求項3】
前記非線形光学媒質は気体または液体であり、
前記非線形光学媒質を収納し、前記第1ミラーの側に配置される第1の透過部と、前記第2ミラーの側に配置される第2の透過部と、を備える容器をさらに有し、
前記レーザ光は、前記第1の透過部、及び前記第2の透過部を透過して前記非線形光学媒質の内部を通過する、請求項2に記載のレーザ装置。
【請求項4】
前記分散媒質の前記実効光学厚みは、前記レーザ光に含まれる周波数成分、または前記非線形光学媒質の中で生成される周波数成分の相対位相関係を、前記第1の透過部、及び前記第2の透過部による分散の影響を含めて、所望の関係になるように調整可能である、請求項3に記載のレーザ装置。
【請求項5】
前記レーザ光は、前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間でN回(Nは1以上の整数)折り返され、前記非線形光学媒質を通過して、前記共振器から出力される、請求項1~4のいずれか1項に記載のレーザ装置。
【請求項6】
前記第1ミラーと前記第2ミラーの少なくとも一方は、位置が可変であり、
前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間の距離を変えることで、前記非線形光学媒質を通過するレーザ光のビームウエスト径またはレイリー長を調整可能である、請求項1~5のいずれか1項に記載のレーザ装置。
【請求項7】
前記第1ミラーと前記第2ミラーは凹面ミラーである、請求項1~6のいずれか1項に記載のレーザ装置。
【請求項8】
前記レーザ光のビームウエスト径及びレイリー長を、前記共振器によって定められるビームウエスト径及びレイリー長に整合させる第1光学系
をさらに有する、請求項1~7のいずれか1項に記載のレーザ装置。
【請求項9】
前記レーザ光の前記共振器への入射角度を調整する第2光学系
をさらに有する、請求項1~8のいずれか1項に記載のレーザ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ装置に関する。
続きを表示(約 1,500 文字)【背景技術】
【0002】
非線形光学過程を利用した波長変換は、直接レーザ発振を得ることが困難な波長域の光を生成するのに特に有用である。一般的に、非線形光学過程は、非常に強い光と物質が相互作用する場合に起きる現象であり、第2高調波発生(SHG:second harmonic generation)、第3高調波発生(THG:third harmonic generation)などが良く知られている。
【0003】
非線形光学現象が進行する過程で、その非線形光学現象に関与する、入射レーザ光と発生レーザ光に含まれるすべての周波数成分の相対位相関係が所望の関係を満たすように分散媒質の光軸方向の位置または実効的厚みを調整可能にする構成が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特許第6628287号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
非線形光学過程は、一般に高いピーク強度を必要とする。非線形光学現象を起こすために大きなパルスエネルギーまたは非常に短いパルス幅を要することは、産業上の多様な用途への適用の妨げとなっている。
【0006】
一つの開示の側面では、小さなパルスエネルギーで高パルスエネルギーのビームと同等の非線形光学現象または非線形光学過程を実現する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】
【0007】
開示の一態様では、レーザ装置は、
光源と、
前記光源から出射されたレーザ光が入射する共振器を構成する第1ミラー及び第2ミラーと、
前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間に配置される非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質と前記第1ミラー及び前記第2ミラーの少なくとも一方との間に配置され、実効光学厚みを調整可能である分散媒質と、
を有する。
【発明の効果】
【0008】
上記の構成により、小さなパルスエネルギーで高パルスエネルギーのビームと同等の非線形光学現象または非線形光学過程を実現するレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
実施形態のレーザ装置の模式図である。
分散媒質の実効的な光学厚みの調整例を示す図である。
分散媒質の実効的な光学厚みの調整例を示す図である。
共振器を構成するミラー間の距離に対して、光が折り返したときに同じ直径に戻るビームウエスト半径をプロットした図である。
共振器を構成するミラー間の距離に対して、光が折り返したときに同じ直径に戻るレイリー長をプロットした図である。
光をN回(N=9)折り返すときのミラーとチャンバーの配置例を示す図である。
図4の配置でのビーム伝搬方向に対するビーム直径の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施形態では、入射光を、非線形光学媒質内でビーム径を細くしぼることで光密度を増大させてピーク強度を高めるとともに、共振器内で1回以上、光を折り返すことで、光と非線形光学媒質との相互作用長を長くすることができる。さらに、共振器内で生じる分散の影響を考慮したうえで、非線形光学過程に関与するすべての周波数間の相対位相関係が所望の関係となるように制御する。これにより、小さいパルスエネルギーで高パルスエネルギーと同等の非線形光学現象または非線形光学過程を実現する。
(【0011】以降は省略されています)

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