[发明专利]激光二次谐波发生装置

说明书

技术领域

本发明提供一种使从激光器谐振器或其放大器输出的激光束向具有形成了周期性极化结构的化学计量结构的波长转换用非线性晶体的周期性极化结构的周期性方向入射、并在传播方向上产生与基波不同的波长的激光的高效、高稳定的谐波发生装置及转换装置。

背景技术

在电子工业中，DRAM、SRAM等的微细化在逐年推进，与此相伴，内部电路的光集成化也正在实现。此外，信息记录领域中的高密度记录也为人们所希望。对应于这些高集成化、高密度化、微细化，在激光器加工、表面检查等激光器应用装置中，激光束的连续输出、短波长化为人们所希望，并且长时间稳定性也是必需的。表示光束的聚光性品质度的M²参数被要求与作为单一横模式值的1无限接近的品质。已报告了一种谐波发生装置，其中：在短波长激光器的振荡中利用非线性光学晶体，在激光器光路上设置非线性的单晶体从而获得谐波分量，并且，对非线性光学晶体强制地施加电场，设置空间上的周期结构的极化，由此，形成周期性极化的非线性晶体，并且在周期结构的周期性方向上形成光的导波路，从外部将激光束导入导波路，随着在导波路内传播，入射光束被转换为谐波。

这些装置的波长转换效率在脉冲激光器中，由于峰值功率高，容易出现非线性现象，实现高的转换效率。但是，来自连续振荡输出的波长转换效率仍旧低。为此，现有技术提出了一种在连续激光器输出光路上形成谐振器、用压电元件等控制谐振器的长度以便在基波的入射光束中谐振、并用设置在谐振器内的非线性光学元件转换波长的二次谐波发生装置和光参量振荡器。但是，此结构伴随着用于在基波光束中以谐振器内的传播光束的相位共振状态进行控制的控制系统的复杂性，因此难于确保稳定性。

专利文献1美国专利第6,654,392号说明书

专利文献2美国专利第5,800,767号说明书

专利文献3美国专利第5,838,486号说明书

专利文献4特开平11-212127号公报

专利文献5特开2004-191963号公报

专利文献6特开2003-15176号公报

专利文献7特开2005-150252号公报

发明内容

所要解决的问题点在于，在激光器装置的谐波发生装置或波长转换装置中，实现高转换效率、结构的简化、输出的稳定化。

为了解决上述课题，本发明提供一种激光二次谐波发生装置，其特征在于，包括：激光光源，产生基波分量的激光；非线性光学晶体，将上述基波分量的激光转换为二次谐波，具有彼此对置的第1和第2端面，且具有在垂直该第1和第2端面的轴向方向上保持周期性方向、在与该轴向方向垂直的方向上保持极化方向的周期性极化结构；聚光光学系统，聚集上述基波分量的激光，并使其入射到上述非线性光学晶体；反射光学系统，用于将从第2端面发射的在上述非线性晶体内产生的二次谐波分量和上述基波分量的合成的光束通过第2端面返回到上述非线性晶体内；以及光束分割器，通过上述非线性晶体内的往复光路之后，从自第1端面输出的上述二次谐波分量和没有进行波长转换的上述基波分量中取出至少上述二次谐波分量的激光束。

由于通过非线性晶体内的往复光路，因而可以使激光的发热均匀化，由于在非线性光学晶体内使温度分布均匀化，所以在长度方向上按相同条件可以维持波长转换整合条件。因此，具有实现向谐波的转换效率的高效化和稳定化、装置的小型化的效果。

此外，其特征在于，在上述激光器光源和上述非线性光学晶体之间设置光隔离器。通过设置光隔离器，通过的振荡光束可以由在其后设置的光学系统反射而成为返回光，具有进入激光器光源而不会对振荡光束产生干扰的效果。

此外，其特征在于，设置用于使上述非线性光学晶体的温度稳定化的温度调节装置。此外，其特征在于，使上述非线性光学晶体内的往复光路同轴。此外，特征在于，上述非线性光学晶体可以是掺杂了具有周期性的极化结构的MgO或ZnO的PPLT(periodically poled LiTaO₃：周期性极化了的钽酸锂)、PPSLT(periodically poled stoichiometric LiTaO₃：周期性极化了的化学计量钽酸锂)、PPLN(periodically poled LiNbO₃：周期性极化了的铌酸锂)、PPSLN(periodically poled stoichiometric LiNbO₃：周期性极化了的化学计量铌酸锂)。