複数の結晶を用いたシングルパス波長変換の高効率化.ppt

《複数の結晶を用いたシングルパス波長変換の高効率化.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高出力連続波Nd:YAGレーザーの第二高調波発生東京大学新領域　三尾研究室M1高山圭吾コンテンツイントロ応用先など第２高調波発生の装置の構成例実験の話非線形結晶の選定光学系の設計複数の結晶を用いたSHG1イントロNd:YAGレーザー（波長1064nmの赤外線）重力波検出器用の光源としてもよく使われている加工用に高出力のものが開発されている第2高調波は波長532nmの緑色光で，こちらも応用先がある．レーザープロジェクター（ディスプレイ）　数W～十数W赤外光を吸収しずらい金属の加工数百W～Ti:sapphireレ

2、ーザーの励起2非線形光学効果を用いた第二高調波発生非線形結晶中で，強い電場に対し，非線形な分極が発生非線形感受率c(2)が大きい結晶を選べば，波長を半分にできる．eiwte2iwte3iwt周波数wの光が入ると周波数2wの光が発生非線形結晶eiwte2iwt3代表的なSHG装置の構成外部共振器型SHG内部共振器型SHG非線形結晶レーザー結晶非線形結晶分極反転結晶シングルパスSHGレーザー光源レーザー光源構成が簡単効率は上げにくい効率が良い雑音が発生しやすい効率が良い構成が複雑単一周波数レーザーが要る4高出力連

3、続波赤外線レーザーのSHG外部共振器型SHG内部共振器型SHG非線形結晶レーザー結晶非線形結晶分極反転結晶19W（26.5%）（NIMS,三尾研,中央大学,2010)シングルパスSHG63W(57%)(Kaizerslautern大学,2006)62W（三尾研,2010)レーザー光源レーザー光源出力（変換効率）構成によって，出力，効率も様々．用途によって使い分けられている．5応用例～レーザープロジェクタ～フィルターでカットしないので省エネスペクトルが狭いので，原色に近い色を再現既存のプロジェクタレーザープロジ

4、ェクタフィルターで他の波長をカット白色光レーザー光源レーザーシアター(SonyHP)レーザーディスプレイ(三菱HP)既存のプロジェクター(SonyHP)6緑色レーザー光が欲しい赤，青，緑で10W以上出る連続波レーザーが欲しい．赤と青はレーザーダイオード（LD）がある．緑の光源は，高効率でWクラスの発振が直接得られるものが無い．波長1mm程度の赤外レーザー光を，第二高調波発生（SHG）で半分の波長にして緑にしている．非線形結晶赤外レーザー赤色LD青色LD7研究の目標効率良く10W程度の出力が得られるレーザーを，

5、赤外線レーザーの第二高調波発生を利用して作る．できるだけシンプルな，シングルパス構成で作る．8効率よくSHGを行うには結晶を選ぶ位相整合がとれる非線形感受率が大きいパワーに耐えられる光学系を設計する結晶への光の入れ方（結晶の形）9位相整合効率良くSHGを行うためには，位相を合わせる（位相整合をとる）必要が有る．複屈折のある結晶では，角度と温度を調整して位相整合をとる．結晶の各所で発生する出力の位相が，そのままでは揃っていない．10擬似位相整合打ち消し合いが始る場所で分極反転（periodicallypoled

6、;PP）．強め合う方向に緑の光の位相も反転．位相整合をとるのが難しい結晶も使えるようになる．温度制御は必要だが，室温付近で使えるように設計できる．11よく使用される非線形結晶名称化学式有効非線形感受率（pm/V）損傷閾値(GW/cm2)Mg:LNMg:LiNbO3d33=160.3Mg:SLTMg:LiTaO3d33=100.57KTPKTiOPO4d33=110.3-3〃〃d31=2.40.3-3LBOLiB3O5d32=0.6319BBOb-BaB2O4d31=0.165以上表のデータは，LaserFoc

7、usWorldJapan,2008/09,pp.46およびHandbookofNonlinearOpticalCrystals,V.G.Dmitriev他より．主な非線形結晶の特性有効非線形感受率は，よく利用される結晶方向のものを選んだ．12PPMg:SLTSLT：(StoichiomatricLiTaO3)LiTaO3結晶を作るとき，組成比が1:1からずれるのを抑えている．格子ひずみが小さい．Mgを添加して，フォトリフラクティブ効果を抑えている．約8mmごとに分極を反転させ，40℃付近で位相整合．熱伝導率が

8、高く，熱が逃げやすいため，十数Wの出力にも耐えられる．顕微鏡拡大図PPMg:SLT13効率よくSHGを行うには結晶を選ぶ位相整合がとれる非線形感受率が大きいパワーに耐えられる光学系を設計する結晶への光の入れ方（結晶の形）PPMg:SLT14結晶の形と電場の強度出力E2の項を使う強度の2乗に比例ビームをレンズで絞ってバルクに入射ビームを絞って光導波路に閉じ込める数mm10mm~数十mm高効率結晶に光を