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波長変換デバイス、及びこれを用いたレーザ装置 UPDATE

国内特許コード P200017069
整理番号 (S2019-0077-N0)
掲載日 2020年7月28日
出願番号 特願2019-204261
公開番号 特開2020-079939
出願日 令和元年11月11日(2019.11.11)
公開日 令和2年5月28日(2020.5.28)
優先権データ
  • 特願2018-213226 (2018.11.13) JP
発明者
  • 桂川 眞幸
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 波長変換デバイス、及びこれを用いたレーザ装置 UPDATE
発明の概要 【課題】簡単な構成で、非線形光学作用に関与する電磁場の相対位相関係を制御して、高効率の波長変換を実現する。
【解決手段】波長変換デバイスは、2以上に分割された固体の非線形光学媒質と、前記非線形光学媒質の間に介在する分散媒質とを有し、前記非線形光学媒質のそれぞれの長さは、非線形光学現象が進行する過程で所望の結果を得るために位相操作が必要となる相互作用長に設計されており、前記分散媒質の光軸方向の光学長は、前記非線形光学媒質に入射する1以上の周波数成分と前記非線形光学媒質の中で生成される新たな周波数成分との間の相対位相関係が所望の関係となるように可変に調整されている。
【選択図】図1A
従来技術、競合技術の概要

レーザの発明により非線形光学の研究が進み、非線形光学効果を利用した波長変換、光パルス技術、非線形分光などの技術が普及している。特に波長変換は、レーザの直接発振が得られない波長域でコヒーレント光源を実現する有用な技術である。

非線形光学現象が進行する過程に関与する複数の電磁場間の位相関係を制御して、非線形光学過程を操作またはデザインする試みが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。この提案では、非線形光学媒質の中に1つ以上の透明な分散媒質を配置し、分散媒質の位置と実効的な厚みを調整することで、非線形光学過程を操作する。

非線形光学媒質の複屈折が大きい場合、角度位相整合を用いる波長変換では、入射したレーザ光と、波長変換により発生したビームが分離するウォークオフ現象が生じて、十分な変換効率を得ることができない。ウォークオフを補償するために、β-BBO(BaB24:ホウ酸バリウム)の薄片を常温接合したウォークオフ補償構造が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。

産業上の利用分野

本発明は、波長変換デバイスと、これを用いたレーザ装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
2以上に分割された固体の非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質の間に介在する分散媒質と、
を有し、
前記非線形光学媒質のそれぞれの長さは、非線形光学現象が進行する過程で所望の結果を得るために位相操作が必要となる相互作用長に設計されており、
前記分散媒質の光軸方向の光学長は、前記非線形光学媒質に入射する1以上の周波数成分と前記非線形光学媒質の中で生成される新たな周波数成分との間の相対位相関係が所望の関係となるように可変に調整されていることを特徴とする波長変換デバイス。

【請求項2】
前記分散媒質は空気であり、
前記分散媒質の光軸方向の光学長は、前記非線形光学媒質の位置制御によって設定されていることを特徴とする請求項1に記載の波長変換デバイス。

【請求項3】
前記波長変換デバイスを収容する容器、
をさらに有し、
前記分散媒質は気体または液体であり、
前記容器の内部で前記非線形光学媒質の間隔が所定の間隔に設定されて、前記分散媒質の前記光学長が調整されていることを特徴とする請求項1に記載の波長変換デバイス。

【請求項4】
前記波長変換デバイスを収容する容器、
をさらに有し、
前記分散媒質は気体または液体であり、前記容器内の前記気体または前記液体の圧力が所定の値に設定されて前記分散媒質の前記光学長が調整されていることを特徴とする請求項1に記載の波長変換デバイス。

【請求項5】
前記波長変換デバイスを収容する容器、
をさらに有し、
前記分散媒質は、2種以上の気体の混合気体、または2種以上の液体の混合液であり、前記混合気体または前記混合液の混合比率が所定の値に設定されて、前記分散媒質の前記光学長が調整されていることを特徴とする請求項1に記載の波長変換デバイス。

【請求項6】
前記分散媒質は固体であり、
前記固体の分散媒質の前記光軸方向の厚さが所望の厚さに可変に設定されて前記分散媒質の前記光学長が調整されていることを特徴とする請求項1に記載の波長変換デバイス。

【請求項7】
前記分散媒質は、使用波長に対して透明な一対のくさび型パーツで形成され、
前記一対のくさび型パーツの少なくとも一方が前記くさび型パーツの稜線に沿った方向に動かされて前記分散媒質の前記光学長が調整されていることを特徴とする請求項6に記載の波長変換デバイス。

【請求項8】
前記分散媒質は、使用波長に対して透明なプレートで形成され、
前記プレートが前記光軸方向に対して所定の角度または傾きに設定されて前記分散媒質の前記光学長が調整されていることを特徴とする請求項6に記載の波長変換デバイス。

【請求項9】
2以上に分割された前記非線形光学媒質は、結晶軸の向きが交互に反転するように配置されていることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の波長変換デバイス。

【請求項10】
2以上に分割された前記非線形光学媒質は、隣り合って配置される第1の非線形光学媒質と第2の非線形光学媒質を含み、
前記第1の非線形光学媒質と前記第2の非線形光学媒質の間の距離は、前記第2の非線形光学媒質の入射面において、前記第1の非線形光学媒質に入射した前記1以上の周波数成分と、前記第1の非線形光学媒質の中で生成された新たな周波数成分との間で位相整合条件が満たされるように設定されていることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の波長変換デバイス。

【請求項11】
請求項1~10のいずれか1項に記載の波長変換デバイスと、
前記波長変換デバイスに入射する前記1以上の周波数成分を含む光を出力する光源と、
を有するレーザ装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 2K102AA02
  • 2K102AA06
  • 2K102AA07
  • 2K102BA18
  • 2K102BB02
  • 2K102BC01
  • 2K102CA20
  • 2K102CA26
  • 2K102DA01
  • 2K102DC01
  • 2K102DC07
  • 2K102DD06
  • 2K102EB01
  • 2K102EB20
  • 2K102EB26
  • 2K102EB30
画像

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JP2019204261thum.jpg
出願権利状態 公開


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