[發明專利]波長變換元件以及波長變換激光裝置

有效

• 申請號: 201280015298.2
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN103460125A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 藤川周一;今野進;古田啟介;桂智毅
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G02F1/37
• 分類號: G02F1/37
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 孫蕾

技術領域

本發明涉及用于產生3次諧波以上的高次諧波的波長變換元件、以及使用該波長變換元件的波長變換激光裝置。

背景技術

以往，在產生3次諧波光以上的高次諧波時，通常是如下結構：除了使用用于產生2次諧波的第1波長變換晶體之外，還使用用于產生3次諧波或4次諧波的第2波長變換晶體。

但是，在使用多個波長變換晶體的結構中，存在如下問題：除了需要多個波長變換晶體自身之外，還需要用于調整各波長變換晶體的角度及溫度的調整單元、以及用于調整向各波長變換晶體入射的被波長變換光的入射角度、入射波束直徑的調整單元，波長變換晶體以及波長變換激光裝置所需的成本將增加。

此外，有如下問題：必須調整多個波長變換晶體的角度以及溫度、被波長變換光的入射角度、波束直徑，不僅調整作業需要勞力和時間，而且由于與各調整要素的恰當值的偏差，高次諧波的輸出及波束強度分布、波束直徑容易產生變動。

為了解決這些問題，提出對多個波長變換晶體使用光學接觸等手法進行一體化的方法（例如專利文獻1）。此外，提出使用特定的晶體材料，使用單一的波長變換晶體產生3次諧波的方法（例如專利文獻2）。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開平11-3845號公報

專利文獻2：日本特開2000-221550號公報

發明內容

像這樣，在以往使用單一的波長變換元件產生3次諧波以上的高次諧波的情況下，需要分別準備用于產生2次諧波的第1波長變換晶體、和產生3次諧波以上的高次諧波的第2波長變換晶體，并使用光學接觸等手法以精確的角度接合第1波長變換晶體和第2波長變換晶體。所以，不僅是在波長變換元件的制造上顯著地需要成本和勞力，而且由于接合熱膨脹率不同的晶體，所以伴隨熱循環的接合部的剝離等接合部的可靠性上，也存在問題。

此外，在以往的使用單一的波長變換元件產生3次諧波以上的高次諧波的結構中，存在如下問題：由于接合折射率不同的第1波長變換晶體和第2波長變換晶體，所以在接合部中產生伴隨菲涅爾反射的反射損失，并且由于接合面的加工完成狀態的不同而產生散射光，波長變換效率降低。

此外，以往，還公開了使用單一的波長變換晶體產生3次諧波的結構，但存在如下問題：在結構上使用了特定的波長變換晶體材料，可產生的3次諧波的波長被限于由波長變換晶體材料的物理特性值所決定的特定波長。

本發明的目的在于提供一種可靠性優異以簡單的結構就能高效地產生3次諧波以上的高次諧波的波長變換元件以及使用該波長變換元件的波長變換激光裝置。

為了實現上述目的，本發明的第1方式涉及的波長變換元件的特征在于，具備：

單一的非線性光學晶體，滿足用于將第1波長的光變換為第2波長的光的第1波長變換的第1相位匹配條件以及用于將第2波長的光變換為第3波長的光的第2波長變換的第2相位匹配條件這兩者；以及

用于反射由第1波長變換產生的第2波長的光并供給到第2波長變換的反射單元。

此外，本發明的第2方式涉及的波長變換元件的特征在于，具備：

單一的非線性光學晶體，滿足用于將基波變換為2次諧波的第1波長變換的第1相位匹配條件以及用于將2次諧波變換為4次諧波的第2波長變換的第2相位匹配條件這兩者；以及

用于反射由第1波長變換產生的2次諧波并供給到第2波長變換的反射單元。

在本發明中，優選非線性光學晶體還滿足將4次諧波變換為比4次諧波更高次的高次諧波的第3波長變換的第3相位匹配條件，

所述波長變換元件還具備追加的反射單元，該追加的反射單元用于反射由第2波長變換產生的4次諧波并供給到第3波長變換。

在本發明中，優選非線性光學晶體為硼酸銫鋰類晶體。

此外，本發明的第3方式涉及的波長變換元件的特征在于，具備：

單一的非線性光學晶體，滿足用于將基波變換為2次諧波的第1波長變換的第1相位匹配條件以及用于將基波和2次諧波通過產生和頻而變換為3次諧波的第2波長變換的第2相位匹配條件這兩者；以及

用于反射由第1波長變換產生的2次諧波以及在第1波長變換中殘存的基波并供給到第2波長變換的反射單元。

在本發明中，優選地非線性光學晶體還滿足將3次諧波變換為比3次諧波更高次的高次諧波的第3波長變換的第3相位匹配條件，

所述波長變換元件還具備追加的反射單元，該追加的反射單元用于反射由第2波長變換產生的3次諧波并供給到第3波長變換。