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KR20090004685A - Laser light second harmonic generator - Google Patents

Laser light second harmonic generator Download PDF

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KR20090004685A
KR20090004685A KR1020080063929A KR20080063929A KR20090004685A KR 20090004685 A KR20090004685 A KR 20090004685A KR 1020080063929 A KR1020080063929 A KR 1020080063929A KR 20080063929 A KR20080063929 A KR 20080063929A KR 20090004685 A KR20090004685 A KR 20090004685A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser light
crystal
laser
nonlinear
section
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020080063929A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
테츠미 스미요시
셍홍 후앙
Original Assignee
사이버 레이저 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사이버 레이저 가부시끼가이샤 filed Critical 사이버 레이저 가부시끼가이샤
Publication of KR20090004685A publication Critical patent/KR20090004685A/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

A generation apparatus for a second harmonic wave of laser light is provided to generate laser beam in different wavelength to the wave direction. A laser beam light source(1) generates laser beam of the fundamental component. The non-linear optical crystal(6) has the first section and the second end face. The laser light of the fundamental component is condensed from the concentration optic system. The laser light is incident in the non-linear optical crystal. The reflector systems(8) returns the second harmonic wave component generated in the nonlinear crystal and the beam mixing the fundamental component through the second end face within the nonlinear crystal. A beam splitter(4) takes out the laser beam of the second harmonic wave component from which is outputted from the first section second harmonic wave component which is not wavelength-converted fundamental component at least.

Description

레이저 광 제2 고조파 발생 장치{GENERATION APPARATUS FOR THE SECOND HARMONIC WAVE OF LASER LIGHT} Laser light second harmonic generator {GENERATION APPARATUS FOR THE SECOND HARMONIC WAVE OF LASER LIGHT}

본 발명은 주기적인 분극 구조를 형성한 화학량론적 조성을 가지는 파장 변환용 비선형 결정의 주기적 분극 구조의 주기 방향으로 레이저 공진기 또는 그 증폭기로부터 출력된 레이저 빔을 입사시키고, 전파 방향으로 기본파와 다른 파장의 레이저 광을 발생시키는 고효율, 고안정인 고조파 발생 장치 및 변환 장치를 제공한다.The present invention injects a laser beam output from a laser resonator or its amplifier in the periodic direction of a periodic polarization structure of a nonlinear crystal for converting wavelengths having a stoichiometric composition forming a periodic polarization structure, and a laser having a wavelength different from the fundamental wave in the propagation direction. Provided are a high efficiency, high stability harmonic generator and a converter for generating light.

전자 공업에 있어서 DRAM, SRAM 등의 미세화는 해마다 진전되고, 거기에 따라 내부의 회로의 광 집적화가 도모되고 있다. 또, 정보 기록 분야에서의 고밀도 기록이 바람직하다. 이러한 고집적화, 고밀도화, 미세화에 대응하여 레이저 가공, 표면 검사 등 레이저 응용 장치에 있어서는, 레이저 빔의 연속 출력, 단파장화가 바람직하고 또한 장시간 안정성도 필요하다. 빔의 집광성 품질도를 표시하는 M2 파라미터는 단일 횡모드의 값인 1에 한하지 않고 가까운 품질이 요구된다. 단파장 레이저의 발진에는 비선형 광학 결정을 이용하고, 비선형성의 단결정을 레이저 광로 에 설치하여 고조파 성분을 얻는 것, 또한 비선형 광학 결정에 강제적으로 전계를 인가하여 공간적인 주기 구조의 분극을 설치함으로써 주기적 분극 비선형 결정을 형성하고, 또한 주기 구조의 주기 방향으로 광의 도파로를 형성하고, 도파로에 외부로부터 레이저 빔을 도입하고, 도파로를 전파함에 따라 입사 빔이 고조파로 변환되는 고조파 발생 장치가 보고되어 있다.In the electronic industry, the miniaturization of DRAM, SRAM, and the like has progressed year by year, and the optical integration of internal circuits has been achieved accordingly. Moreover, high density recording in the field of information recording is preferable. In response to such high integration, high density, and miniaturization, in laser application apparatuses such as laser processing and surface inspection, continuous output and short wavelength of the laser beam are preferable, and long-term stability is also required. M 2 to indicate the degree of condensing quality of the beam The parameter is not limited to 1, which is the value of a single transverse mode, but near quality is required. Non-linear optical crystals are used for oscillation of short-wavelength lasers, and non-linear single crystals are installed in the laser optical path to obtain harmonic components.Also, by applying an electric field to the non-linear optical crystals, a polarization of a spatial periodic structure is provided, thereby providing periodic polarization. It has been reported that harmonic generators form crystals, form waveguides of light in the periodic direction of the periodic structure, introduce a laser beam from the outside into the waveguide, and convert the incident beam into harmonics as the waveguide propagates.

이러한 장치의 파장 변환 효율은 펄스 레이저(pulse laser)에 있어서는 피크 파워(peak power)가 높기 때문에 비선형 현상이 나타나기 쉽고, 높은 변환 효율이 실현되어 있다. 그러나, 연속 발진 출력으로부터의 파장 변환 효율은 낮은 채로 있었다. 이 때문에, 종래는 연속 레이저 출력 광로에 공진기를 형성하고, 기본파의 입사 빔에 공진하도록 공진기의 길이를 피에조(piezo) 소자 등으로 제어하고, 공진기 내에 설치되는 비선형 광학 소자로 파장을 변환하는 제2 고조파 발생 장치나 광 파라메트릭(parametric) 발진기가 고안되어 있다. 그러나, 이 구성은 기본파 빔에 공진기 내의 전파 빔의 위상 공명 상태로 제어하기 위한 제어계의 복잡성이 수반되고, 따라서 안정성을 확보하는데 어려운 점이 있다.The wavelength conversion efficiency of such a device is high in peak laser power, so nonlinear phenomena are likely to occur, and high conversion efficiency is realized. However, the wavelength conversion efficiency from the continuous oscillation output remained low. For this reason, conventionally, a resonator is formed in the continuous laser output optical path, the length of the resonator is controlled by a piezo element or the like so as to resonate with the incident beam of the fundamental wave, and the wavelength is converted into a nonlinear optical element provided in the resonator. 2 Harmonic generators or optical parametric oscillators are designed. However, this configuration entails the complexity of the control system for controlling the fundamental wave beam in the phase resonance state of the propagation beam in the resonator, thus making it difficult to ensure stability.

  <특허 문헌 1> 미국 특허 제6,654,392호 명세서  <Patent Document 1> US Patent No. 6,654,392

   <특허 문헌 2> 미국 특허 제5,800,767호 명세서Patent Document 2: US Patent No. 5,800,767

   <특허 문헌 3> 미국 특허 제5,838,486호 명세서<Patent Document 3> US Patent No. 5,838,486

   <특허 문헌 4> 일본국 특허공개 1999-212127호 공보<Patent Document 4> Japanese Patent Laid-Open No. 1999-212127

   <특허 문헌 5> 일본국 특허공개 2004-191963호 공보<Patent Document 5> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-191963

   <특허 문헌 6> 일본국 특허공개 2003-15176호 공보<Patent Document 6> Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-15176

   <특허 문헌 7> 일본국 특허공개 2005-150252호 공보<Patent Document 7> Japanese Patent Laid-Open No. 2005-150252

본 발명에서 해결하고자 하는 문제점은 레이저 장치의 고조파 발생 장치 또는 파장 변환 장치에 있어서 고변환 효율, 구조의 간략화, 출력의 안정화를 달성하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to achieve high conversion efficiency, structure simplification, and output stabilization in a harmonic generation device or a wavelength conversion device of a laser device.

본 발명에서 해결하고자 하는 문제점은 레이저 장치의 고조파 발생 장치 또는 파장 변환 장치에 있어서 고변환 효율, 구조의 간략화, 출력의 안정화를 달성하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to achieve high conversion efficiency, structure simplification, and output stabilization in a harmonic generation device or a wavelength conversion device of a laser device.

(과제를 해결하기 위한 수단)(Means to solve the task)

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 레이저 광 제2 고조파 발생 장치로서, 기본파 성분의 레이저 광을 발생하는 레이저 광원과, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 제2 고조파로 변환하는 비선형 광학 결정으로서, 서로 대향하는 제1 단면 및 제2 단면을 가지고, 이 제1 단면 및 제2 단면에 수직인 축방향으로 주기 방향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지고, 이 축방향과 수직인 방향으로 분극 방향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지는 비선형 광학 결정과, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 집광하고, 상기 비선형 광학 결정에 입사시키는 집광 광학계와, 제2 단면으로부터 방사되는 상기 비선형 결정 내에서 발생한 제2 고조파 성분과 상기 기본파 성분을 혼합한 빔을 제2 단면을 통해 상기 비선형 결정 내로 되돌리기 위한 반사 광학계와, 상기 비선형 결정 내의 왕복 광로를 통과한 후에, 제1 단면으로부터 출력 되는 상기 제2 고조파 성분과 파장 변환되지 않는 상기 기본파 성분으로부터 적어도 상기 제2 고조파 성분의 레이저 빔을 취출하는 빔 분할기를 구비한 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, this invention is a laser light 2nd harmonic generator, The laser light source which produces the laser light of a fundamental wave component, and the nonlinear optical crystal which converts the laser light of the said fundamental wave component into 2nd harmonics. It has a periodic polarization structure having a first cross section and a second cross section facing each other and having a periodic direction in the axial direction perpendicular to the first cross section and the second cross section, the polarization direction in a direction perpendicular to this axial direction. A nonlinear optical crystal having a periodic polarization structure, a condensing optical system that condenses the laser light of the fundamental wave component, and enters the nonlinear optical crystal, a second harmonic component generated in the nonlinear crystal radiated from a second cross section; A reflection optical system for returning the beam mixed with the fundamental wave components into the nonlinear crystal through a second cross section, and the nonlinear crystal And a beam splitter for extracting a laser beam of at least the second harmonic component from the second harmonic component outputted from the first end face and the fundamental wave component not wavelength-converted after passing through the reciprocating optical path therein. .

비선형 결정 내의 왕복 광로를 통과함으로써, 레이저 광에 의한 발열이 균일화되고, 비선형 광학 결정 내에서 온도 분포가 균일화되므로 길이 방향으로 동일 조건으로 파장 변환 정합 조건이 유지된다. 따라서, 고조파로의 변환 효율의 고효율화와 안정화, 장치의 소형화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 가진다.By passing through the reciprocating optical path in the nonlinear crystal, the heat generation by the laser light is uniform, and the temperature distribution is uniform in the nonlinear optical crystal, so that the wavelength conversion matching conditions are maintained under the same conditions in the longitudinal direction. Therefore, there is an effect that the efficiency of conversion to harmonics can be improved and stabilized, and the device can be miniaturized.

또, 상기 레이저 광원과 상기 비선형 광학 결정과의 사이에 광 아이소레이터(isolator)를 설치한 것을 특징으로 한다. 광 아이소레이터를 설치함으로써, 통과한 발진 빔이 그 후에 설치되는 광학계로부터 반사하여 되돌아오는 광으로 되고, 레이저 광원에 들어가 발진 빔에 외란을 가져오지 않는다고 하는 효과를 가진다.An optical isolator is provided between the laser light source and the nonlinear optical crystal. By providing a light isolator, the oscillating beam which has passed becomes the light reflected and returned from the optical system provided thereafter, and has an effect that it does not enter a laser light source and cause disturbance to an oscillating beam.

또, 상기 비선형 광학 결정의 온도 안정화를 위해 온도 조절 수단을 설치한 것을 특징으로 한다. 또, 상기 비선형 광학 결정 내의 왕복 광로를 동축으로 한 것을 특징으로 한다. 또, 상기 비선형 광학 결정이 주기적 분극 구조를 가진 MgO 또는 ZnO를 도핑(doping)한 PPLT(periodically poled LiTaO3 : 주기적으로 분극된 리튬 탄타라이트), PPSLT(periodically poled stoichiometric LiTaO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 탄타라이트), PPLN(periodically poled LiNbO3 : 주기적으로 분극된 리튬 나이오베이트) 또는 PPSLN(periodically poled stoichiometric LiNbO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 나이오베이트)인 것을 특징으로 한다.Moreover, the temperature control means was provided for the temperature stabilization of the said nonlinear optical crystal. The reciprocating optical path in the nonlinear optical crystal is coaxial. In addition, the nonlinear optical crystals doped with MgO or ZnO having a periodic polarization structure (PPLT (periodically poled LiTaO 3 : periodically polarized lithium tantalite), PPSLT (periodically poled stoichiometric LiTaO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium tantalite), PPLN (periodically poled LiNbO 3) : Periodically polarized lithium niobate) or PPSLN (periodically poled stoichiometric LiNbO 3) : Stoichiometrically polarized lithium niobate).

또, 상기 레이저 광원이 연속 발진광을 발생하는 레이저 광원인 것을 특징으로 한다. 레이저 광원이 연속파이기 때문에, 연속파에 있어서도 고효율화 및 안정화가 도모된 제2 고조파 발생을 하는 것이 가능하다.The laser light source may be a laser light source for generating continuous oscillation light. Since the laser light source is a continuous wave, it is possible to generate second harmonics with high efficiency and stabilization even in the continuous wave.

또, 상기 레이저 광원이 단일 파장 스펙트럼(spectrum)의 발진광을 출력하는 파이버(fiber) 레이저 발진기 또는 파이버(fiber) 증폭기인 것을 특징으로 한다. 또, 상기 연속 발진광의 파장이 700nm 이상이고 1100nm 이하인 단일의 파장인 것을 특징으로 한다.In addition, the laser light source is characterized in that a fiber laser oscillator or a fiber amplifier for outputting the oscillating light of a single wavelength spectrum (spectrum). In addition, the wavelength of the continuous oscillation light is characterized by a single wavelength of 700nm or more and 1100nm or less.

또, 상기 비선형 광학 결정이 도파로 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 한다. 도파로 구조를 설치함으로써, 도파로 내에 가두어진 기본파 빔이 높은 강도를 유지하여 비선형 광학 결정 내를 전반(傳搬)하여 상호작용 길이를 길게 할 수가 있으므로, 한층 고조파로의 변환 효율의 고효율화와 안정화를 도모할 수 있다.Moreover, the said nonlinear optical crystal is characterized by having a waveguide structure. By providing a waveguide structure, the fundamental wave beams confined in the waveguide can maintain high intensity and propagate in the nonlinear optical crystal to lengthen the interaction length, thereby improving the efficiency and stabilization of the conversion efficiency to harmonics. We can plan.

한편, 본 발명은, 레이저 광원으로부터 발생되는 기본파 성분의 레이저 광을 제2 고조파로 변환하는 장치로서, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 제2 고조파로 변환하고, 서로 대향하는 제1 단면 및 제2 단면을 가지고, 이 제1 단면 및 제2 단면에 수직인 축방향으로 주기 방향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지고, 이 축방향과 수직인 방향으로 분극 방향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지는 비선형 광학 결정과, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 집광하고, 상기 비선형 광학 결정에 입사시키는 집광 광학계와, 제2 단면으로부터 방사되는 상기 비선형 결정 내에서 발생한 제2 고조파 성분과 상기 기본파 성분을 혼합한 빔을 제2 단면을 통해 상기 비선형 결정 내로 되돌리기 위한 반사 광학계와, 상기 비선형 결정 내의 왕복 광로를 통과한 후에, 제1 단면으로부터 출력되는 상기 제2 고조파 성분과 파장 변환되지 않는 상기 기본파 성분으로부터 적어도 상기 제2 고조파 성분의 레이저 빔을 취출하는 빔 분할기를 구비한 것을 특징으로 한다. 비선형 결정 내의 왕복 광로를 통과함으로써, 레이저 광에 의한 발열이 균일화되고, 비선형 광학 결정 내에서 온도 분포가 균일화되므로 길이 방향으로 동일 조건으로 파장 변환 정합 조건이 유지된다. 따라서, 고조파로의 변환 효율의 고효율화와 안정화, 장치의 소형화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 가진다.On the other hand, the present invention is a device for converting the laser light of the fundamental wave component generated from the laser light source to the second harmonic, the first cross section and the first cross-section facing each other to convert the laser light of the fundamental wave component to the second harmonic A nonlinear optical crystal having a periodic polarization structure having two cross sections, having a periodic direction in an axial direction perpendicular to the first and second cross sections, and having a polarization direction in a direction perpendicular to the axial direction; And a condensing optical system for condensing laser light of the fundamental wave component and incident the nonlinear optical crystal, and a beam in which the second harmonic component and the fundamental wave component generated in the nonlinear crystal radiated from a second cross section are mixed. After passing through the reflecting optical system for returning into the nonlinear crystal through the cross section and the reciprocating optical path in the nonlinear crystal, And a beam splitter configured to extract a laser beam of at least the second harmonic component from the second harmonic component outputted from the fundamental component and the fundamental wave component not wavelength-converted. By passing through the reciprocating optical path in the nonlinear crystal, the heat generation by the laser light is uniform, and the temperature distribution is uniform in the nonlinear optical crystal, so that the wavelength conversion matching conditions are maintained under the same conditions in the longitudinal direction. Therefore, there is an effect that the efficiency of conversion to harmonics can be improved and stabilized, and the device can be miniaturized.

또, 상기 비선형 광학 결정이 주기적 분극 구조를 가진 MgO 또는 ZnO를 도핑한 PPLT(periodically poled LiTaO3 : 주기적으로 분극된 리튬 탄타라이트), PPSLT(periodically poled stoichiometric LiTaO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 탄타라이트), PPLN(periodically poled LiNbO3 : 주기적으로 분극된 리튬 나이오베이트) 또는 PPSLN(periodically poled stoichiometric LiNbO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 나이오베이트)인 것을 특징으로 한다.In addition, the nonlinear optical crystal is a PPLT (periodically poled LiTaO 3 doped with MgO or ZnO having a periodic polarization structure). : Periodically polarized lithium tantalite), PPSLT (periodically poled stoichiometric LiTaO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium tantalite), PPLN (periodically poled LiNbO 3) : Periodically polarized lithium niobate) or PPSLN (periodically poled stoichiometric LiNbO 3) : Stoichiometrically polarized lithium niobate).

본 발명의 레이저 광 제2 고조파 발생 장치 또는 레이저 광 파장 변환 장치에서는, 고조파로의 변환 효율의 고효율화와 안정화 또한 장치의 소형화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 가진다.The laser light second harmonic generator or laser light wavelength conversion device of the present invention has the effect that the efficiency of the conversion to harmonics can be improved and stabilized, and the device can be miniaturized.

도 1에 본 발명의 실시 형태를 나타낸다. 레이저 광원(1)은 연속 발진 레이 저로 하는 것이 매우 적합하다. 레이저 광원(1)으로부터는 고조파로 변환하기 위한 기본파 파장을 가지는 레이저 광이 출력된다.1 shows an embodiment of the present invention. It is very suitable for the laser light source 1 to be a continuous oscillation laser. The laser light having a fundamental wave wavelength for converting into harmonics is output from the laser light source 1.

레이저 광원(1)을 연속 발진으로 하는 경우, 도 2의 실시예에 나타내는 것 같은 구성을 이용할 수가 있다. 도 2a에서는 발진 파장을 제어한 분포 귀환형(DFB) 레이저(30)로부터의 발진 출력을 증폭 파이버(32)로 입사시킨다. 증폭 파이버(32)에는 여기용의 레이저 다이오드(31)로부터의 여기 파워가 결합되어 있다. 이 증폭 파이버로 증폭된 출력 파워(33)가 파장 변환을 받는 기본파 레이저 광원으로서 이용할 수가 있다.When making the laser light source 1 continuous oscillation, the structure as shown in the Example of FIG. 2 can be used. In FIG. 2A, the oscillation output from the distributed feedback laser (DFB) laser 30 having controlled oscillation wavelength is incident on the amplifying fiber 32. The amplification fiber 32 is coupled with excitation power from the laser diode 31 for excitation. The output power 33 amplified by this amplified fiber can be used as a fundamental wave laser light source subjected to wavelength conversion.

연속 발진 파이버 레이저의 출력을 명확한 방향으로 편광시키는 데에는, 레이저 출력을 발하는 파이버 자체에 편광 출력하고 및 편광 보존하는 기능을 갖게 함으로써 실현할 수 있고, 그것을 이용하는 구성에서는 도 2b와 같은 구성을 이용할 수가 있다. 파장 선택용의 반사 소자로서 브래그 그레이팅(Bragg Grating)을 증폭 파이버(38)의 양단 근방(35, 36)의 적어도 한쪽의 위치에 하나 이상을 형성하고, 여기용의 레이저 다이오드(37)로부터의 여기 파워가 증폭 파이버(38)에 결합되어 있다. 브래그 그레이팅으로 결정되는 발진 파장으로 연속적으로 출력 파워(39)를 발진시킨다. 필요에 따라서 증폭용 파이버(도시 없음)를 별도 이용하여 파워의 증폭을 도모할 수가 있다. 이와 같은 증폭 파이버(32) 및 증폭 파이버(38)에는 Yb 첨가의 파이버가 이용된다. 파장은 978nm~1100nm의 범위로부터 선택하는 것이 가능하다.In order to polarize the output of a continuous oscillation fiber laser in a clear direction, it can be realized by giving the fiber itself which emits a laser output the function of polarizing output and polarization preservation, The structure using it can use the structure similar to FIG. 2B. One or more Bragg gratings are formed at at least one position in the vicinity of both ends 35 and 36 of the amplifying fiber 38 as reflection elements for wavelength selection, and excitation from the laser diode 37 for excitation. Power is coupled to the amplifying fiber 38. The output power 39 is oscillated continuously at the oscillation wavelength determined by Bragg grating. If necessary, power amplification can be achieved by separately using an amplification fiber (not shown). Yb-added fibers are used for such amplified fiber 32 and amplified fiber 38. The wavelength can be selected from the range of 978 nm-1100 nm.

기본파 빔의 발생에는 파장 가변 특성을 가지는 티타늄 도핑 사파이 어(titanium doped sapphire) 결정을 이득 매질로 하는 레이저 광원 및 증폭기를 사용하는 것이 가능하다. 비선형 광학 결정에 의해 고효율 파장 변환을 실현하는 데에는 빔 품질이 높은 것이 바람직하고, 단일 주파수 스펙트럼을 가지는 경우에 최대의 변환 효율이 얻어지는 것이 알려져 있다. 발진 파장은 700nm∼1000nm로 가변이다. 이러한 광원을 펄스 모드(pulse mode)로 동작시키는 경우에도 주기적 분극 반전 비선형 결정에 의해 높은 파장 변환 효율이 얻어지는 것은 말할 필요도 없다.For the generation of the fundamental wave beam, it is possible to use a laser light source and an amplifier whose gain medium is a titanium doped sapphire crystal having a wavelength variable characteristic. It is known that a high beam quality is preferable for realizing a high efficiency wavelength conversion by a nonlinear optical crystal, and the maximum conversion efficiency is acquired when it has a single frequency spectrum. The oscillation wavelength is variable from 700 nm to 1000 nm. It goes without saying that even when such a light source is operated in a pulse mode, high wavelength conversion efficiency can be obtained by cyclic polarization inversion nonlinear crystal.

레이저 광원(1)으로부터의 출력 빔(9)은 광 아이소레이터(2)로 입사 한다. 광 아이소레이터(2)는 없어도 좋지만, 통과한 발진 빔이 그 후에 설치되는 광학계로부터 반사하여 되돌아오는 광으로 되고, 레이저 광원(1)에 들어가 발진 빔에 외란을 가져오지 않도록 하기 위해서 설치하는 것이 바람직하다. 광 아이소레이터(2)를 통과한 발진 빔(10)은 1/2파장판(3)에 의해, 발진 빔(10)의 직선 편광 방향을 제어하고 빔(11)으로 한다. 1/2파장판(3)은 그 후에 설치되는 주기적으로 분극된 비선형 광학 결정(6)에 형성되는 왕복 광로를 소정의 편광 방향에 맞추기 위해서 설치된다. 주기적으로 분극된 비선형 광학 결정(6)에 있어서, 지면에 수직 방향으로 분극 방향이 형성되는 경우, 최대의 효율로 비선형 광학 작용을 일으키는 데에는, 편광 방향은 2중원으로 도시한 것처럼 지면에 수직 방향으로, 즉 편광 방향과 분극 방향은 평행으로 규정될 필요가 있다. 이 관계를 도시한 것이 도 3이다. 비선형 광학 소자(6)의 빔의 진행 방향(51)은 분극의 주기 방향(52)과 평행이고, 편광 방향(61)은 분극 방향(62)과 평행으로 된다. 기본파 빔은 광로에 대해서 45°로 기울어진 빔 분할기(4)를 통과하고, 또한 미세한 집광 스폿(spot)를 형성하기 위해 집광 렌즈(5)에 집광된다.The output beam 9 from the laser light source 1 enters the light isolator 2. Although the optical isolator 2 may not be provided, it is preferable to provide so that the oscillation beam which has passed becomes the light reflected and returned from the optical system provided afterwards, so that the oscillation beam may not enter the laser light source 1 and cause disturbance to the oscillation beam. Do. The oscillation beam 10 which has passed through the optical isolator 2 controls the linearly polarized direction of the oscillation beam 10 by the 1/2 wave plate 3, and sets it as the beam 11. The half-wave plate 3 is provided to align the reciprocating optical path formed in the periodically polarized nonlinear optical crystal 6 provided thereafter with a predetermined polarization direction. In the periodically polarized nonlinear optical crystal 6, when the polarization direction is formed in the direction perpendicular to the ground, the polarization direction is vertical in the direction perpendicular to the ground as shown by a double circle in order to produce a nonlinear optical action with maximum efficiency. That is, the polarization direction and the polarization direction need to be defined in parallel. 3 shows this relationship. The traveling direction 51 of the beam of the nonlinear optical element 6 is parallel to the periodic direction 52 of polarization, and the polarization direction 61 is parallel to the polarization direction 62. The fundamental wave beam passes through the beam splitter 4 inclined at 45 ° with respect to the optical path, and is also focused on the condenser lens 5 to form a fine condensing spot.

비선형 광학 결정(6) 내에 도파로가 형성되어 있는 경우는 집광 스폿(spot)이 비선형 광학 결정(6)의 거의 제1 단면(6-1) 상에 형성되고, 도파로 내에 가두어진 기본파 빔이 높은 강도를 유지하여 비선형 광학 결정(6) 내를 전반한다. 이 도파로를 기본파 빔이 전파하는 동안에 기본파 성분의 일부가 제2 고조파로 변환되면서 비선형 광학 결정(6)의 제2 단면(6-2)로 향한다. 제2 단면(6-2)로부터는 발산성 빔으로서 기본파 성분과 제2 고조파 성분이 공간으로 방출된다. 발산성 빔을 요면 반사경 등의 반사 광학계(8)로 반사시켜, 비선형 광학 결정(6)의 제2 단면(6-2)으로 되돌린다. 반사 광학계(8)의 반사 특성은 기본파와 제2 고조파의 2파장에 대해서 높은 반사 특성을 가지는 것으로 한다. 도파로가 형성되어 있는 경우로 반사 광학계(8)로 요면 반사경을 이용하는 경우는, 그 곡율 반경을 비선형 광학 결정(6)의 제2 단면(6-2)에 있어서의 발산성 빔의 방출점과 이 요면 반사경의 반사면과의 거리로 하도록 선택하고, 효율적으로 비선형 광학 결정(6) 내의 도파로로 되돌아오는 것 같은 반사를 한다. 도파로가 없는 비선형 광학 결정을 사용하는 경우에는, 기본파가 결정의 중앙 근방에서 집광점을 가지도록 집광 렌즈(5) 및 반사 광학계(8)를 배치한다.In the case where the waveguide is formed in the nonlinear optical crystal 6, a condensing spot is formed on the first end face 6-1 of the nonlinear optical crystal 6, and the fundamental wave beam confined in the waveguide is high. The intensity is maintained to propagate within the nonlinear optical crystal 6. While the waveguide propagates the waveguide, a part of the fundamental wave component is converted into the second harmonic and directed to the second end face 6-2 of the nonlinear optical crystal 6. From the second end face 6-2, the fundamental wave component and the second harmonic component are emitted into the space as the divergent beam. The divergent beam is reflected by a reflecting optical system 8 such as a concave reflector, and returned to the second end face 6-2 of the nonlinear optical crystal 6. The reflection characteristics of the reflection optical system 8 have high reflection characteristics with respect to two wavelengths of the fundamental wave and the second harmonic wave. In the case where the waveguide is formed and the concave reflecting mirror is used as the reflecting optical system 8, the radius of curvature is defined as the emission point of the divergent beam in the second end face 6-2 of the nonlinear optical crystal 6 The distance from the reflecting surface of the concave reflecting mirror is selected so as to efficiently reflect back to the waveguide in the nonlinear optical crystal 6. In the case of using a nonlinear optical crystal without a waveguide, the condenser lens 5 and the reflective optical system 8 are disposed so that the fundamental wave has a condensing point near the center of the crystal.

상기 비선형 광학 결정은 주기적 분극 구조를 가진 MgO 또는 ZnO를 도핑한 PPLT(periodically poled LiTaO3 : 주기적으로 분극된 리튬 탄타라이트), PPSLT(periodically poled stoichiometric LiTaO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 탄타라이트), PPLN(periodically poled LiNbO3 : 주기적으로 분극된 리튬 나이오베이트) 또는 PPSLN(periodically poled stoichiometric LiNbO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 나이오베이트)인 것이 매우 적합하다.The nonlinear optical crystal is a polymerically poled LiTaO 3 doped with MgO or ZnO having a periodic polarization structure. : Periodically polarized lithium tantalite), PPSLT (periodically poled stoichiometric LiTaO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium tantalite), PPLN (periodically poled LiNbO 3) : Periodically polarized lithium niobate) or PPSLN (periodically poled stoichiometric LiNbO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium niobate) is very suitable.

비선형 광학 결정이 MgO : PPSLT나 MgO : PPSLN인 경우는, 그 많은 것이 제2 고조파의 파장이 532nm(녹색 광) 등보다 단파장의 경우, 그 광을 매개로 하여 기본파의 파워를 흡수하는 작용을 나타낸다. 그 때문에, 종래 기술과 같이 단일 경로로 광학적 배치를 구성하는 경우에 비선형 결정의 입사 단면측과 출사 단면측의 빔 내의 흡수 파워가 달라 결정의 광축 방향으로 온도 분포가 생긴다. 이것이 온도 위상 정합 조건으로부터 벗어가는 원인으로 되어 파장 변환 효율이 낮아진다. 비선형 결정 내의 온도는 주지의 기술인 전자 냉각(ETC) 기술이나 히터를 사용하여 온도 범위를 ±0.1℃ 정도로 제어할 수가 있다.When the nonlinear optical crystal is MgO: PPSLT or MgO: PPSLN, many of them have the effect of absorbing the power of the fundamental wave through the light when the wavelength of the second harmonic is shorter than 532 nm (green light) or the like. Indicates. Therefore, when the optical arrangement is constituted by a single path as in the prior art, the absorption power in the beam at the incident end face side and the exit end face side of the nonlinear crystal is different, so that the temperature distribution occurs in the crystal axis direction. This causes the deviation from the temperature phase matching condition, and the wavelength conversion efficiency is lowered. The temperature in the nonlinear crystal can be controlled to a temperature range of about +/- 0.1 DEG C using well-known electronic cooling (ETC) technology or a heater.

왕복 광로를 거쳐 제1 단면의 출력 단면(6-1)으로부터 나오고, 제2 고조파 성분과 파장 변환되지 않는 기본파 성분을 포함하는 빔(16)은 다시 집광 렌즈(5)를 통과하여 평행 빔(17)으로 되고, 적어도 제2 고조파 성분을 높은 반사율로 반사하는 빔 분할기(4)에 의해 선택적으로 기본파 성분으로부터 분리 반사하여, 고조파 빔(18)으로서 외부로 취출하고, 이것을 목적 용도로 제공한다. 기본파 성분은 빔 분할기(4)를 통과하고, 아이소레이터(2)를 설치하는 경우는, 아이소레이터(2)에 의해 레이저 광원(1)으로는 되돌아오지 않도록 내부에서 편광 방향이 다른 성분으로서 배제된다.The beam 16, coming out of the output end 6-1 of the first section via the reciprocating optical path and including the second harmonic component and the fundamental wave component not wavelength-converted, passes through the condensing lens 5 again to form a parallel beam ( 17), and is selectively separated and reflected from the fundamental wave component by the beam splitter 4 reflecting at least the second harmonic component with a high reflectance, and taken out to the outside as the harmonic beam 18, which is provided for the purpose of use. . The fundamental wave component passes through the beam splitter 4, and when the isolator 2 is provided, it is excluded as a component having a different polarization direction from the inside so that the isolator 2 does not return to the laser light source 1. do.

여기서 이 개선된 왕복 빔 통과 방법에서는 비선형 광학 결정(6)의 각 길이 방향을 따른 장소마다의 광흡수에 수반하는 발열량은 왕복로 때문에 평균화되므로 균일한 온도 분포가 형성된다. 즉, 제1 단면(6-1)의 근방에서는 입사의 기본파 빔이 강하고 변환 빔이 약하지만, 되돌아오는 빔에서는 기본파 빔이 약하고 변환 빔이 강해지는 한편, 제2 단면(6-2)의 근방에 있어서의 발열량은 입사 방향에서는 제2 고조파 성분의 증가에 수반하여 기본파 성분은 감소하고 귀환광에서도 마찬가지이다. 장소에 의한 각 파장 성분에 의해 생기는 흡수에 의한 발열은 도파로 전체 영역에서 균등화된다. 따라서, 주기적으로 분극된 비선형 광학 결정 내의 온도 분포가 균일화되므로 길이 방향으로 동일 조건으로 파장 변환 정합 조건이 유지되기 때문에 주기적으로 분극된 비선형 광학 결정의 전장에 걸쳐 고효율인 파장 변환이 가능하게 된다. 이것은 종래의 한 방향만 통과시키는 방법에 비해 온도 분포의 균일화가 훨씬 더 안정되게 또한 용이하게 실현될 수 있는 것은 분명하고, 고변환 효율화, 출력 안정화, 장치 구성의 용이함으로부터 얻어지는 비용면의 경제적 효과 등 종래의 단일 경로로 구성하는 구조와 비교하여 많은 효과를 나타낸다. 왕복 경로를 동축 위치로 함으로써 온도 분포도 동심원 형상의 분포가 되어 빔의 안정화에 효과를 나타낸다.In this improved reciprocating beam passing method, the calorific value associated with light absorption at each location along each longitudinal direction of the nonlinear optical crystal 6 is averaged because of the reciprocating path, so that a uniform temperature distribution is formed. That is, in the vicinity of the first end face 6-1, the incident fundamental wave beam is strong and the transform beam is weak, whereas in the return beam, the fundamental wave beam is weak and the transform beam is strong, while the second end face 6-2 is provided. The calorific value in the vicinity of is reduced in the fundamental wave component with the increase of the second harmonic component in the incidence direction, and the same in the feedback light. The heat generated by absorption generated by each wavelength component by the place is equalized in the entire waveguide region. Therefore, since the temperature distribution in the periodically polarized nonlinear optical crystal is uniform, wavelength conversion matching conditions are maintained under the same conditions in the longitudinal direction, thereby enabling highly efficient wavelength conversion over the entire length of the periodically polarized nonlinear optical crystal. It is clear that the uniformity of the temperature distribution can be realized much more stably and easily than the conventional method of passing only one direction, and the economic effect of high conversion efficiency, output stabilization, cost effect resulting from the ease of device construction, etc. Compared with the structure of the conventional single path, many effects are obtained. By making the reciprocating path into the coaxial position, the temperature distribution also becomes the distribution of the concentric shape, which is effective in stabilizing the beam.

또, 도 1의 예에서는 반사 광학계(8)에 요면경을 이용하여 비선형 광학 소자(6)의 제2 단면(6-2)로 반사하여 되돌아오는 구성을 채용하였지만, 이 대신에 볼록 렌즈와 평면경으로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 빔을 평행으로 하기 위한 볼록 렌즈를 그 초점 위치를(도파로) 제2 단면(6-2)과 일치시키도록 배치하고, 또 한 볼록 렌즈로 평행으로 된 빔을 반사하기 위한 평면경을 설치한다. 또, 레이저 광원(1)을 연속 발진 레이저가 아니고 펄스 레이저, 파장 가변 레이저에 적용해도 효과가 얻어진다.In addition, in the example of FIG. 1, although the structure which reflects to the 2nd end surface 6-2 of the nonlinear optical element 6 by using a concave mirror to the reflecting optical system 8 is employ | adopted, instead of a convex lens and a plane mirror It is also possible to configure. In this case, a convex lens for parallelizing the beams is disposed so as to coincide with the second end face 6-2 of the focal position thereof (waveguide), and a flat mirror for reflecting the parallel beam with the convex lens is provided. do. Moreover, even if the laser light source 1 is applied to a pulse laser and a wavelength tunable laser instead of a continuous oscillation laser, an effect is acquired.

<실시예>     <Example>

비선형 광학 결정에 MgO : PPSLT를 채용하고, 결정의 길이(제1 단면-제2 단면 사이의 길이)를 40mm로 하였다. 단일 모드의 파이버 레이저와 그 증폭기의 구성에 의한 출력 파워 9.4W, 기본파의 파장을 1064nm의 단일 주파수로 하는 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 왕복 광로에 입사시키는 본 발명에 의한 제2 고조파 발생 장치의 구성을 이용하여, 단일 주파수, 단일 모드, 파장 532nm의 레이저 출력으로서 3.7W를 얻었다. 제2 고조파로의 변환 효율은 광 파워 변환 효율로 39% 이었다. 따라서, 연속 발진 출력의 파장 변환 효율에서는 높은 값이 얻어졌다.MgO: PPSLT was employed for the nonlinear optical crystal, and the length of the crystal (the length between the first cross section and the second cross section) was 40 mm. A second harmonic generator according to the present invention for injecting a laser light from a laser light source having a single frequency of 1064 nm and a wavelength of 1064 nm as a single-mode fiber laser and its amplifier configuration into a reciprocating optical path. Using the configuration, 3.7 W was obtained as a single frequency, single mode, laser output of wavelength 532 nm. The conversion efficiency to the second harmonic was 39% in optical power conversion efficiency. Therefore, a high value was obtained in the wavelength conversion efficiency of the continuous oscillation output.

상기 구성에서의 제2 고조파의 빔 품질을 실제로 M2 미터를 이용하여 M2 값으로 측정하면, x방향의 M2=1.12, y방향의 M2=1.13이 얻어졌다. 1광로만 통과한 경우의 변환 파워가 낮은 조건에서는 x방향의 M2=1.23, y방향의 M2=1.19의 값이었다. 따라서, x방향, y방향의 M2는 모두 왕복 광로를 이용하는 본 발명의 쪽이 고품질의 제2 고조파가 얻어지고 또한 높은 변환 효율이 실현된다.The beam quality of the second harmonic in the above configuration is actually M 2 Meter using M 2 If the measured value, the direction of x M 2 = 1.12, y direction of M 2 = 1.13 were obtained. On the condition that the conversion power when only one optical path passed was low, the value was M 2 = 1.23 in the x direction and M 2 = 1.19 in the y direction. Therefore, in the present invention in which both M 2 in the x direction and the y direction use a reciprocating optical path, second harmonics of high quality are obtained and high conversion efficiency is realized.

본 발명에 의하면, 파이버 레이저로부터 방출된 레이저 빔을, MgO 또는 ZnO를 도핑한 PPLT, PPSLT, PPLN 또는 PPSLN 등의 주기적으로 분극된 비선형 광학 결 정에 왕복 광로를 형성하고, 입사 단면으로부터 기본파 레이저 빔을 도입하고, 파장 변환된 고조파를 같은 단면을 출력 단면으로 하는 구성을 가지고 있으므로, 레이저 빔의 변환 효율의 고효율화와 안정화, 장치의 소형화를 도모하고, 실용적인 고조파의 연속 발진 빔을 얻는 레이저 파장 변환 장치를 제공한다.According to the present invention, a laser beam emitted from a fiber laser forms a reciprocating optical path in a periodically polarized nonlinear optical crystal such as PPLT, PPSLT, PPLN or PPSLN doped with MgO or ZnO, and a fundamental wave laser is formed from an incident cross section. The laser wavelength conversion which introduces a beam and makes the wavelength-converted harmonic the same cross section as the output cross section improves the efficiency and stabilization of the conversion efficiency of a laser beam, miniaturizes the apparatus, and obtains a practical harmonic continuous oscillation beam. Provide the device.

본 발명의 파장 변환 장치에 있어서, 주기적으로 분극된 비선형 광학 결정의 도파로에 왕복 광로를 형성하고 연속 발진의 레이저 빔을 고효율로 파장 변환 연속 발진 출력을 얻을 수 있다. 종래는 단파장 연속 레이저를 얻기 위해서는 크립톤이나 아르곤의 이온 가스 레이저를 이용하는 대전력 구동이 필요하였던 단파장 레이저 발진기와 비교하여 큰 폭으로 전력 효율을 향상할 수 있다, 또한 장치의 소형화가 도모되고, 단파장의 연속 발진 출력을 이용한 레이저 미세 가공, 미세 패턴 노광, 고정밀도 미세 검사, 고밀도 정보 기록 등의 레이저 응용에 넓게 이용하는 것이 가능하게 된다.In the wavelength conversion device of the present invention, a reciprocating optical path is formed in a waveguide of a periodically polarized nonlinear optical crystal, and a wavelength conversion continuous oscillation output can be obtained with high efficiency for the laser beam of continuous oscillation. Compared with the short wavelength laser oscillator which conventionally required a large power drive using krypton or argon ion gas laser to obtain a short wavelength continuous laser, the power efficiency can be greatly improved, and the device can be miniaturized and the short wavelength It can be widely used for laser applications such as laser micromachining using a continuous oscillation output, fine pattern exposure, high precision fine inspection, high density information recording, and the like.

이상 본 발명의 실시예를 몇 개를 설명하였다. 특허 청구의 범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 일탈하는 일 없이 이들에 변경을 실시할 수가 있는 것은 분명하다.Some embodiments of the present invention have been described above. It is clear that changes can be made to these without departing from the technical idea of the invention described in the claims.

본 발명의 활용예로서 연속 발진의 기본파 출력을 제2 고조파의 단파장으로 또한 고효율로 얻을 수 있으므로, 레이저 미세 가공 장치, 반도체 메모리의 실리콘 웨이퍼의 용장성 회로의 도전성 링크의 회로 소자의 절단, 그 외 다층 구조 전자 소자의 층 내부에 있어서의 제거 절단, 액정 표시 패널이나 플라즈마 표시 장치의 결함 수정, 기판 표면에 형성된 콘덴서, 저항, 유도계수 등의 트리밍(trimming), 회로 기판의 기능 트리밍, 그 외 반도체 기판의 레이저 정밀 가공, DVD 마스터링(mastering), 실리콘 웨이퍼의 결함 검사, 리소그래피용의 레티클(reticle) 결함 검사 등에 적용할 수 있다. 이것은 연속 발진으로 고효율 파장 변환을 실현할 수 있고, 종래 펄스의 출력에서 행하고 있었던 작용을 연속 출력으로 실시할 수 있기 때문에 작업 능률 향상, 아주 작은 결함 검출을 간단하게 할 수 있는 등의 이점이 활용되기 때문에 실현 가능하게 되었기 때문에 종래부터의 개선점의 기여가 크다.As an application of the present invention, the fundamental wave output of continuous oscillation can be obtained with a short wavelength of the second harmonic and with high efficiency, so that the circuit element of the conductive link of the redundancy circuit of the laser micromachining apparatus, the silicon wafer of the semiconductor memory, Removal and cutting in layers of multi-layered electronic devices, correction of defects in liquid crystal display panels and plasma display devices, trimming of capacitors, resistances, and induction coefficients formed on substrate surfaces, trimming of circuit board functions, and the like. It can be applied to laser precision machining of semiconductor substrates, DVD mastering, defect inspection of silicon wafers, reticle defect inspection for lithography and the like. This makes it possible to realize high-efficiency wavelength conversion by continuous oscillation, and to perform operations that have been performed at the conventional pulse output at the continuous output, thereby improving work efficiency and simplifying the detection of very small defects. Since it became feasible, the contribution of the conventional improvement is large.

도 1은 본 발명에 의한 고조파 발생 장치의 설명도이다.1 is an explanatory diagram of a harmonic generating device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 있어서 레이저 광원으로서 사용되는 고품질 빔을 발생하는 파이버 레이저 및 파이버 증폭기 장치의 예를 나타내는 도이다.2 is a diagram showing an example of a fiber laser and a fiber amplifier device for generating a high quality beam used as a laser light source in the present invention.

도 3은 주기적인 분극을 가지는 비선형 광학 결정에 있어서의 주기 방향, 분극 방향, 편광 방향, 빔 진행 방향의 관계를 나타내는 도이다.3 is a diagram illustrating a relationship between a periodic direction, a polarization direction, a polarization direction, and a beam propagation direction in a nonlinear optical crystal having periodic polarization.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>  <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 레이저 광원 2 광 아이소레이터1 laser light source 2 light isolator

3 1/2파장판 3 1/2 wave plate

4 빔 분할기 5 집광 렌즈4 beam splitter 5 condensing lens

6 주기적인 분극을 가지는 비선형 광학 결정6 Nonlinear Optical Crystals with Periodic Polarization

6-1 (비선형 광학 결정의) 제1 단면6-1 First cross section (of nonlinear optical crystal)

6-2 제2 단면6-2 2nd cross section

8 반사 광학계8 reflection optics

9 출력 빔(beam) 10 발진 빔9 output beam 10 oscillation beam

11 빔(beam)11 beam

16 제2 고조파 성분과 파장 변환되지 않는 기본파 성분 포함 빔16 Beam with second harmonic component and fundamental wave component not wavelength converted

17 평행 빔 17 parallel beams

18 고조파 빔18 harmonic beams

30 DFB 레이저30 DFB lasers

31, 37 여기용 레이저 다이오드31, 37 laser diode for excitation

32, 38 증폭 파이버 32, 38 amplified fiber

33, 39 출력 파워33, 39 output power

35, 36 브래그 그레이팅(Bragg Grating)35, 36 Bragg Grating

51 빔의 진행 방향 51 Beam direction

52 (분극의) 주기 방향 52 cycle direction (polarized)

61 편광 방향  62 분극 방향61 Polarization Direction 62 Polarization Direction

Claims (11)

기본파 성분의 레이저 광을 발생하는 레이저 광원과,A laser light source for generating laser light of a fundamental wave component, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 제2 고조파로 변환하는 비선형 광학 결정으로서, 서로 대향하는 제1 단면 및 제2 단면을 가지고, 이 제1 단면 및 제2 단면에 수직인 축방향으로 주기 방향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지고, 이 축방향과 수직인 방향으로 분극 방향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지는 비선형 광학 결정과,A nonlinear optical crystal for converting laser light of the fundamental wave component into second harmonics, having a first cross section and a second cross section facing each other, and having a periodic direction in an axial direction perpendicular to the first cross section and the second cross section. A nonlinear optical crystal having a periodic polarization structure and having a periodic polarization structure having a polarization direction in a direction perpendicular to the axial direction, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 집광하고, 상기 비선형 광학 결정에 입사시키는 집광 광학계와,A condensing optical system for condensing the laser light of the fundamental wave component and making it enter the nonlinear optical crystal; 제2 단면으로부터 방사되는 상기 비선형 결정 내에서 발생한 제2 고조파 성분과 상기 기본파 성분을 혼합한 빔을 제2 단면을 통해 상기 비선형 결정 내로 되돌리기 위한 반사 광학계와,A reflection optical system for returning a beam in which the second harmonic component and the fundamental wave component generated in the nonlinear crystal radiated from the second cross section into the nonlinear crystal through a second cross section, 상기 비선형 결정 내의 왕복 광로를 통과한 후에, 제1 단면으로부터 출력되는 상기 제2 고조파 성분과 파장 변환되지 않는 상기 기본파 성분으로부터 적어도 상기 제2 고조파 성분의 레이저 빔을 취출하는 빔 분할기를 구비한 레이저 광 제2 고조파 발생 장치. A laser having a beam splitter for extracting a laser beam of at least said second harmonic component from said second harmonic component and said fundamental wave component not wavelength converted after passing through a reciprocating optical path in said nonlinear crystal; Optical second harmonic generator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 광원과 상기 비선형 광학 결정과의 사이에 광 아이소레이터를 설치한 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.The laser light second harmonic generator which provided the optical isolator between the said laser light source and the said nonlinear optical crystal. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 비선형 광학 결정의 온도 안정화를 위해 온도 조절 수단을 설치한 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.A laser light second harmonic generator provided with a temperature control means for temperature stabilization of the nonlinear optical crystal. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 비선형 광학 결정 내의 왕복 광로를 동축으로 한 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.A laser light second harmonic generator in which the reciprocating optical path in the nonlinear optical crystal is coaxial. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 비선형 광학 결정이 주기적 분극 구조를 가진 MgO 또는 ZnO를 도핑한 PPLT(periodically poled LiTaO3 : 주기적으로 분극된 리튬 탄타라이트), PPSLT(periodically poled stoichiometric LiTaO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 탄타라이트), PPLN(periodically poled LiNbO3 : 주기적으로 분극된 리튬 나이오베이트) 또는 PPSLN(periodically poled stoichiometric LiNbO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 나이오베이트)인 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.The nonlinear optical crystals are doped with MgO or ZnO having a periodic polarization structure (PPLT (periodically poled LiTaO 3 : periodically polarized lithium tantalite), PPSLT (periodically poled stoichiometric LiTaO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium tantalite), PPLN (periodically poled LiNbO 3) : Periodically polarized lithium niobate) or PPSLN (periodically poled stoichiometric LiNbO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium niobate). 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 레이저 광원이 연속 발진광을 발생하는 레이저 광원인 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.The laser light second harmonic generating device wherein the laser light source is a laser light source for generating continuous oscillation light. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 레이저 광원이 단일 파장 스펙트럼의 발진광을 출력하는 파이버 레이저 발진기 또는 파이버 증폭기인 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.And a fiber laser oscillator or fiber amplifier, wherein said laser light source outputs oscillating light of a single wavelength spectrum. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 연속 발진광의 파장이 700nm 이상이고 1100nm 이하인 단일의 파장인 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.A laser light second harmonic generating device having a wavelength of 700 nm or more and a single wavelength of 1100 nm or less. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 비선형 광학 결정이 도파로 구조를 가지고 있는 레이저 광 제2 고조파 발생 장치.The second harmonic generator of laser light, wherein the nonlinear optical crystal has a waveguide structure.  레이저 광원으로부터 발생되는 기본파 성분의 레이저 광을 제2 고조파로 변환하는 장치로서,An apparatus for converting laser light of a fundamental wave component generated from a laser light source into second harmonics, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 제2 고조파로 변환하고, 서로 대향하는 제1 단면 및 제2 단면을 가지고, 이 제1 단면 및 제2 단면에 수직인 축방향으로 주기 방향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지고, 이 축방향과 수직인 방향으로 분극 방 향을 가지는 주기적 분극 구조를 가지는 비선형 광학 결정과,Converting the laser light of the fundamental wave component into second harmonics, and having a first cross section and a second cross section facing each other, and having a periodic polarization structure in a axial direction perpendicular to the first cross section and the second cross section; A nonlinear optical crystal having a periodic polarization structure having a polarization direction in a direction perpendicular to the axial direction, 상기 기본파 성분의 레이저 광을 집광하고, 상기 비선형 광학 결정에 입사시키는 집광 광학계와,A condensing optical system for condensing the laser light of the fundamental wave component and making it enter the nonlinear optical crystal; 제2 단면으로부터 방사되는 상기 비선형 결정 내에서 발생한 제2 고조파 성분과 상기 기본파 성분을 혼합한 빔을 제2 단면을 통해 상기 비선형 결정 내로 되돌리기 위한 반사 광학계와,A reflection optical system for returning a beam in which the second harmonic component and the fundamental wave component generated in the nonlinear crystal radiated from the second cross section into the nonlinear crystal through a second cross section, 상기 비선형 결정 내의 왕복 광로를 통과한 후에, 제1 단면으로부터 출력되는 상기 제2 고조파 성분과 파장 변환되지 않는 상기 기본파 성분으로부터 적어도 상기 제2 고조파 성분의 레이저 빔을 취출하는 빔 분할기를 구비한 레이저 광 파장 변환 장치.A laser having a beam splitter for extracting a laser beam of at least said second harmonic component from said second harmonic component and said fundamental wave component not wavelength converted after passing through a reciprocating optical path in said nonlinear crystal; Optical wavelength conversion device. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 비선형 광학 결정이 주기적 분극 구조를 가진 MgO 또는 ZnO를 도핑한 PPLT(periodically poled LiTaO3 : 주기적으로 분극된 리튬 탄타라이트), PPSLT(periodically poled stoichiometric LiTaO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 탄타라이트), PPLN(periodically poled LiNbO3 : 주기적으로 분극된 리튬 나이오베이트) 또는 PPSLN(periodically poled stoichiometric LiNbO3 : 주기적으로 분극된 화학량론적 리튬 나이오베이트)인 레이저 광 파장 변환 장치.The nonlinear optical crystals are doped with MgO or ZnO having a periodic polarization structure (PPLT (periodically poled LiTaO 3 : periodically polarized lithium tantalite), PPSLT (periodically poled stoichiometric LiTaO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium tantalite), PPLN (periodically poled LiNbO 3) : Periodically polarized lithium niobate) or PPSLN (periodically poled stoichiometric LiNbO 3) : Periodically polarized stoichiometric lithium niobate).
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