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非線形結晶
Nonlinear_optical crystal

波長変換時に使われる結晶類。
元となる光の2倍の周波数を発生させ(倍波)、波長は半分にすること。
例YAGレーザー結晶1064nm→非線形結晶532nm。

・SHG(第二次高調波)=波長を1/2にする。
・THG(第三次高調波)=波長を1/3にする。
・FHG(第四次高調波)=波長を1/4にする。
・SFG(和周波)=2つの低出力光を1つの高出力光にする。1064+532=355nm
・OPO(光パラメトリック発振)=1つの高出力光を2つの低出力光にする。
               低出力光=シグナル光+アイドラ光
               355=532+1064nm
・OPA(光パラメトリック増幅)=2つの高出力光を1つの低出力光にする。
               シグナル光-ポンプ光=アイドラ光
               532-810nm=1550nm
               この過程を差周波発生(DFG)と呼び
               アイドラ光が増幅することをOPAと呼ぶ。
※"+"や"-"は単純な足し算引き算ではありません。

波長変換と位相整合

波長変換には非線形光学効果(複屈折性)をもつ結晶の屈折率を利用して位相整合をします。
位相整合とは、複屈折結晶の結晶軸別にもつ異なった屈折率を利用して入射角を変えて、
屈折を調整する方法です。 位相整合には、TypeⅠとTypeⅡがあります。
・TypeⅠ= 入射光の偏光が平行方向。
・TypeⅡ= 入射光の偏光が垂直方向。

位相整合角度を決める手法として
・CPM(臨海位相整合)=入射光の光軸に対して結晶軸の角度を合わせる手法
・NCPM(非臨海位相整合)=温度調整で屈折率を合わせる(walkoff角度を0°にする)手法
NCPMはオーブンなど機器を用いる分、ご予算を必要としますが、ウォークオフ角度(ズレ)が0度になるので、 結晶サイズの制限がなくなります。
BBOは温度調整法はできません。

非線形結晶のサイズ決めについて簡易説明:

サイズ決めは入射ビームの品質によって決められます。
一般的に結晶長が長ければ長いほど、変換効率が良くなります。
但し、入射光の品質も良いという条件も必要です。
仮に入射光も良好で出力密度も足りている場合、
かなり短い結晶でも良好な変換効率を得ることができます。
例えばL=8mmの結晶で30%の変換効率を得られるとしたとき、
L=10mmで32%前後の変換効率です。
但し、長くなればなるほど金額は上がります。
厚さ1mm以下は技術加工費として、金額が上昇します。
上記の他、単純にビーム径に合わせた有効径で決まります。

御見積方法:

以下の内容をご指定ください。

・結晶タイプ(type-Ⅰ,type-Ⅱ)
・サイズ(H*W*T)
・位相整合角度(Θ,φ)
・AR/HRコーティングの有無
・入出力波長

ご利用されるレーザー機器のスペックをご提示いただければ、
(レーザーのエネルギー、パルス幅、繰り返し周波数、平均出力、ビームの直径サイズなどの入力状態) 最適な結晶スペックで御見積致します。

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