7110103 光周波数混合モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-22

(45)【発行日】2022-08-01

(54)【発明の名称】光周波数混合モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/37 20060101AFI20220725BHJP

   G02F 1/39 20060101ALI20220725BHJP

   H01S 3/10 20060101ALI20220725BHJP

   H01S 3/067 20060101ALI20220725BHJP

【ＦＩ】

G02F1/37

G02F1/39

H01S3/10 Z

H01S3/067

【請求項の数】 40

(21)【出願番号】P 2018542753

(86)(22)【出願日】2017-02-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-02-21

(86)【国際出願番号】 GB2017050276

(87)【国際公開番号】W WO2017137728

(87)【国際公開日】2017-08-17

【審査請求日】2020-01-31

(31)【優先権主張番号】1602591.8

(32)【優先日】2016-02-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】514010047

【氏名又は名称】エム スクエアード レーザーズ リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｍ ＳＱＵＡＲＥＤ ＬＡＳＥＲＳ ＬＩＭＩＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】マーカー，ガレス トーマス

(72)【発明者】

【氏名】マルコム，グレーム ペーター アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ウェブスター，スティーヴン

【審査官】野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－１４９０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４２８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００３７６００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０１２９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０３２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５４６０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３９７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５０１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７３４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３２３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０８５９９４７４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００８－０２８３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２２１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４２２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５６０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５４０５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０４３５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５０７７８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

１／２１－７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光周波数混合モジュール（１又は５６）であって、
１以上の入力光電場（３、４）の光子を周波数混合して出力光電場（６）を生成する非線形媒質（５）と、
前記非線形媒質（５）によって生成された出力光電場（６）の波長を選択するために、前記非線形媒質（５）を前記１以上の入力光電場（３、４）に位相整合させるための手段を提供する非線形媒質チューナ（８、９）と、
第１の動作制御ステージ（２０又は６３）に取り付けられた第１のプリズム（１９又は６２）を含む第１の方向補正光学系であって、前記第１の動作制御ステージ（２０又は６３）は、前記第１のプリズム（１９または６２）の位置を直線的に平行移動及び／又は回転させるための手段を提供する、第１の方向補正光学系（１８又は６１）と、
前記非線形媒質（５）と前記第１の方向補正光学系（１８又は６１）との間に配置され、前記非線形媒質（５）の非線形特性によって変換されなかった前記１以上の入力光電場（３、４）を前記出力光電場（６）から空間的に分離する手段を提供する光電場分離装置（１２）とを具え、
前記非線形媒質（５）に対する第１の方向補正光学系（１８又は６１）の位置は、出力光電場（６）の位置および伝搬角度が一定のままとなるように、出力光電場（６）の選択された波長に依存することを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場分離装置は、第２のプリズムを含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場分離装置は格子を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールが、出力光電場から空間的に分離された１以上の入力光電場から光子を除去する手段を提供する光電場ダンパをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項5】

請求項４に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場ダンパは、１以上のビームステアリングミラーを具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項6】

請求項５に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光電場ダンパは、前記１以上のビームステアリングミラーから反射された光をトラップするように構成された光トラップをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項7】

請求項５または６に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、前記非線形媒質と前記光電場分離装置との間に配置され、前記１以上のビームステアリングミラーに１以上の光電場を集束させるように構成された第１のレンズをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質は、ホウ酸バリウム（β－ＢａＢ_２Ｏ_４）またはＢＢＯ結晶を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項9】

請求項８に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質チューナは、１以上の入力光電場の光子に対してＢＢＯ結晶の位置を回転させる手段を提供する第２の動作制御ステージを具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項10】

請求項９に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、ＢＢＯ結晶の回転によって生じる出力電場の位置および伝搬の角度の偏差を補償する手段を提供する第２の方向補正光学系をさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項11】

請求項１０に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記第２の方向補正光学系はブリュースタープレートを具え、これは当該ブリュースタープレートの位置を回転させる手段を提供する第３の動作制御ステージに取り付けられていることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項12】

請求項１乃至７のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質が周期的分極反転した結晶を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項13】

請求項１２に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記周期的分極反転した結晶は、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶、周期的分極反転カリウムチタニルホスフェート（ＰＰＫＴＰ）結晶、および周期的分極反転化学量論的タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）結晶を含む群から選択されることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項14】

請求項１２または１３に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質チューナは、前記ＰＰＬＮ結晶の位置を１以上の入力光電場の光子に対して直線的に平行移動させる手段を提供する第４の動作制御ステージを具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項15】

請求項１２または１３に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形媒質チューナは、前記ＰＰＬＮ結晶を加熱するように構成された加熱素子を含むことを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項16】

請求項１乃至１５のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、出力光電場をコリメートまたは焦点合わせするように構成された１以上のレンズをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項17】

請求項１乃至１６のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記光周波数混合モジュールは、前記非線形媒質チューナと、前記非線形媒質に対する前記第１の方向補正光学系の位置とを自動制御する手段を提供するコントローラをさらに具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項18】

請求項１７に記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記コントローラはまた、前記第２の方向補正光学系の位置を自動制御する手段を提供することを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項19】

請求項１乃至１８のいずれかに記載の光周波数混合モジュールにおいて、前記非線形チューナは、前記光周波数混合モジュールが前記非線形媒質を識別するための手段を提供する結晶登録装置を具えることを特徴とする光周波数混合モジュール。

【請求項20】

光学システムであって、レーザヘッドと、請求項１乃至１９のいずれかに記載の光周波数混合モジュールとを具え、前記レーザヘッドは、前記光周波数混合モジュールのための１以上の入力光電場を生成する手段を提供することを特徴とする光学システム。

【請求項21】

請求項２０に記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、ポンプレーザによって光学的にポンピングされた第１のＴｉ：サファイアレーザを具えることを特徴とする光学システム。

【請求項22】

請求項２１に記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、第１のＴｉ：サファイアレーザの周波数を倍にするための手段を提供する周波数ダブラをさらに具えることを特徴とする光学システム。

【請求項23】

請求項２１または２２に記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、ポンプレーザによって光学的にポンピングされた第２のＴｉ：サファイアレーザをさらに具えることを特徴とする光学システム。

【請求項24】

請求項２０乃至２３のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドはファイバレーザをさらに具えることを特徴とする光学システム。

【請求項25】

請求項２４に記載の光学システムにおいて、前記ファイバレーザは、ツリウム添加シリカファイバレーザを含むことを特徴とする光学システム。

【請求項26】

請求項２４に記載の光学システムにおいて、前記ファイバレーザは、エルビウム添加シリカファイバレーザを含むことを特徴とする光学システム。

【請求項27】

請求項２０乃至２６のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記レーザヘッドは、周波数２倍バナジウム酸ネオジウムレーザをさらに含むことを特徴とする光学システム。

【請求項28】

請求項２０乃至２７のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記光学システムはコントローラをさらに具え、当該コントローラは、レーザヘッドの構成要素を自動制御する手段を提供することを特徴とする光学システム。

【請求項29】

請求項２０乃至２８のいずれかに記載の光学システムにおいて、前記光学システムは、前記光周波数混合モジュールの出力電場の周波数を倍にするように構成された周波数２倍ユニットをさらに具えることを特徴とする光学システム。

【請求項30】

１以上の入力光電場（３、４）の光子を周波数混合する方法であって、
非線形媒質（５）内の１以上の入力光電場（３、４）の光子を周波数混合することによって出力電場（６）を生成するステップと、
前記非線形媒質（５）を前記１以上の入力光電場（３、４）に位相整合させて、前記非線形媒質（５）によって生成された前記出力光電場（６）の波長を選択するステップと、
前記出力光電場（６）の位置および伝搬の角度が一定に保たれるように、出力光電場（６）の選択された波長に依存して、非線形媒質（５）に対する第１の動作制御ステージ（２０又は６３）に取り付けられた第１のプリズム（１９又は６２）を含む第１の方向補正光学系（１８又は６１）の位置を選択するステップであって、前記非線形媒質（５）に対する前記第１の方向補正光学系（１８又は６１）の位置を選択することは、前記第１のプリズム（１９又は６２）の位置を直線的に平行移動及び／又は回転させることを含む、ステップと、
前記非線形媒質（５）と前記第１の方向補正光学系（１８又は６１）との間に配置された光電場分離装置（１２）を用いて、前記非線形媒質（５）の非線形特性によって変換されなかった前記１以上の入力光電場（３ａ、４ａ）を前記出力光電場（６）から空間的に分離するステップとを含むことを特徴とする方法。

【請求項31】

請求項３０に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記出力光電場を空間的に分離するステップは、前記出力光電場から空間的に分離された１以上の入力光電場から光子を除去するステップをさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項32】

請求項３０または３１に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させるステップは、前記非線形媒質の回転位置を変化させるステップを含むことを特徴とする方法。

【請求項33】

請求項３２に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、当該方法がさらに、出力光電場の選択された波長に依存して、非線形媒質に対する第２の方向補正光学系の位置を選択するステップによって、前記非線形媒質の回転位置を変化させることによって導入される出力電場の位置および伝播の角度の偏差を補償するステップを含むことを特徴とする方法。

【請求項34】

請求項３０乃至３５のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させるステップは、１以上の入力光電場の光子に対して前記非線形媒質の位置を直線的に平行移動させるステップを含むことを特徴とする方法。

【請求項35】

請求項３０または３１に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成される出力光電場の波長を選択するステップは、非線形媒質を加熱するステップを含んでもよいことを特徴とする方法。

【請求項36】

請求項３０乃至３５のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成される出力光電場の波長を選択するステップは、コントローラによって自動的に設定されることを特徴とする方法。

【請求項37】

請求項３０乃至３６のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップは、コントローラによって自動的に選択されることを特徴とする方法。

【請求項38】

請求項３３乃至３７のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、前記非線形媒質に対する第２の方向補正光学系の位置を選択するステップは、コントローラによって自動的に選択されることを特徴とする方法。

【請求項39】

請求項３０乃至３８のいずれかに記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、当該方法がさらに、前記非線形媒質を自動的に認識するステップを含むことを特徴とする方法。

【請求項40】

請求項３９に記載の１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法において、当該方法がさらに、前記非線形媒質の認識に基づいて位相整合の方法を選択するステップを含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非線形光学の分野に関し、特に、１またはそれ以上の光電場を周波数混合するための装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

結晶の非線形光学特性は、所望の既知の周波数または波長で出力光電場を生成するように、１または複数の光電場の光子を混合するために、長年にわたって利用されてきた。

【0003】

このようなプロセスの一例が、和周波混合（ＳＦＭ：sum-frequency mixing）である。この技術は、角周波数ω_１およびω_２での２つの入力光子の消滅に基づいて、周波数ω_３で１つの光子を生成する。和周波生成はパラメトリックプロセスであり、以下の式（１）によって定義されるように、光子がエネルギー保存を満たし、物質を変えないままにすることを意味する。

ｈはプランク定数である。

【0004】

和周波混合を効率的に行うためには、位相整合と呼ばれる式（２）で定義される条件を満足させる必要がある。

ここで、ｋ_１、ｋ_２およびｋ_３は、それらが媒体を通って進むときの３つの波の角度波数である。この条件がより正確に満たされるにつれて、和周波発生はますます効率的になる。また、和周波発生の長さがより長くなると、位相整合がより正確になる。

【0005】

ＳＦＭの特別なケースは、ω_１＝ω_２である二次高調波混合（ＳＨＭ）である。これはおそらく最も一般的なタイプのＳＦＭである。これは、ω_１≠ω_２の場合、２つの同時入力電場が必要となり、構成が難しくなるのに対し、ＳＨＧでは、ＳＦＭと比較して１つの入力電場しか必要でないからである。

【0006】

当技術分野で知られているＳＦＭの代替プロセスとして、差周波混合（ＤＦＭ）がある。これは、異なるエネルギーの２つの光子を組み合わせて、以下の式（３）によって定義されるように、そのエネルギーが入射光子のエネルギー差と等しい第３の光子を生成する非線形プロセスである。

ｈはプランク定数である。

【0007】

ＤＦＭが効率的に発生するには、式（４）で定義される次の位相整合条件が満たされる必要がある。

ここで、ｋ_１、ｋ_２およびｋ_３は、それらが媒体を通って進むときの３つの波の角度波数である。

【0008】

当技術分野で知られている他の周波数混合プロセスには、三次高調波混合（ＴＨＭ）、高調波発生（ＨＨＧ）および光パラメトリック増幅（ＯＰＡ）およびダウンコンバージョンが含まれる。

【0009】

非線形光学系における任意の二次χ^（２）、またはより高次の現象の場合と同様に、非線形プロセスは、所定の予め定められた条件の下でのみ生じ得る。すなわち光が物質と相互作用しており、非対称であり、入力電場が非常に高い強度（典型的にはレーザ源によって生成される）を有する。式（２）、式（４）の位相整合要件は、生成された出力電場の周波数または波長が、入力電場の波長および非線形媒体の位置の両方の調整された同調によって変更可能であることを意味する。非線形媒質の位置を変更するのは、典型的には、入力電場内の非線形結晶の回転または平行移動によって達成される。

【0010】

そのような運動は、生成された出力電場の周波数または波長の調整手段を提供するが、対応するように出力電場の伝搬方向の偏差が生じる。出力電場のこの偏差は、商業的な光周波数混合装置の開発にとって問題となる。なぜなら、オペレータが、所望の目的に使用できるように、出力電場のためのステアリング光学系を再調整する必要があるからである。この再調整プロセスは決して簡単な行為ではなく、オペレータ側で高度なスキルと努力を必要とする。このような再整列は時間がかかり、生成された出力電場を使用するためにかなりの休止時間をもたらす。

【0011】

当技術分野で知られているシステムの第２の問題は、非線形結晶が１または複数の入力電場の光子のすべてを出力電場の光子に変換できないという事実から生じる。その結果、そのようなデバイスからの出力電場は、しばしば、１以上の入力電場の波長で望ましくない成分を含む。特定の非線形プロセスでは、これらの望ましくない波長の光電場は、所望の出力波長の光電場よりも著しく高い出力となり得る。この問題に対処するために、波長依存性フィルタおよび／または注意深く設計されたミラーコーティングを、出力電場用のステアリング光学系内で使用することが必要となる。これら両方の種類の光学部品が、当該技術分野で知られているシステムを使用するオペレータにかかる再配列の問題にさらに加えられる。

【0012】

従って、本発明の１つの目的は、当技術分野で知られている光周波数混合装置の前述の欠点を取り除くか、または少なくとも軽減する光周波数混合モジュールを提供することである。

【発明の概要】

【0013】

本発明の第１の態様によれば、光周波数混合モジュールであって、
１以上の入力光電場の光子を周波数混合して出力光電場を生成する非線形媒質と、
前記非線形媒質によって生成された出力光電場の波長を選択するために、前記非線形媒質を前記１以上の入力光電場に位相整合させるための手段を提供する非線形媒質チューナと、
第１の方向補正光学系とを具え、
前記非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置は、出力光電場の位置および伝搬角度が確実に一定のままとなるように、出力光電場の選択された波長に依存することを特徴とする。

【0014】

光周波数混合モジュールは、出力電場の伝搬の位置または角度に偏差が加わらないような出力電場の波長を選択する手段を提供する。

【0015】

最も好ましくは、光周波数混合モジュールは、非線形媒質と第１の方向補正光学系との間に配置され、２以上の光電場をそれらの波長に応じて空間的に分離する手段を提供する光電場分離装置をさらに具える。光電場分離装置は、第１のプリズムを含むことができる。あるいは、光電場分離装置は格子を含む。

【0016】

前記第１の方向補正光学系は、好ましくは、第１の動作制御ステージに取り付けられた第２のプリズムを含む。

【0017】

第１の動作制御ステージは、好ましくは、第２のプリズムの位置を直線的に平行移動するための手段を提供する。第１の動作制御ステージは、第２のプリズムの位置を回転させる手段を提供してもよい。

【0018】

最も好ましくは、光周波数混合モジュールは、１以上の入力光電場から出力光電場から光子を除去する手段を提供する光電場ダンパをさらに備える。光電場ダンパは、１以上のビームステアリングミラーを具えてもよい。光電場ダンパは、１以上のビームステアリングミラーから反射された光をトラップするように構成された光トラップをさらに具えてもよい。

【0019】

最も好ましくは、光周波数混合モジュールは、非線形媒質と光電場分離装置との間に配置され、１以上のビームステアリングミラーに１以上の光電場を集束させるように構成された第１のレンズをさらに備える。

【0020】

したがって、光電場分離装置および光電場ダンパを組み込むと、出力電場内に含まれる１以上の入力電場の波長で不要な成分を除去しつつ、出力光電場の所望の波長を装置を通して伝搬させることを可能にする手段を提供する。

【0021】

非線形媒質は、ホウ酸バリウム（β－ＢａＢ_２Ｏ_４）またはＢＢＯ結晶を含むことができる。この実施形態では、非線形媒体チューナは、好ましくは、１以上の入力光電場の光子に対してＢＢＯ結晶の位置を回転させる手段を提供する第２の動作制御ステージを具える。

【0022】

光周波数混合モジュールは、ＢＢＯ結晶の回転によって生じる出力電場の伝搬の位置および角度の偏差を補償する手段を提供する第２の方向補正光学系を具えてもよい。好ましくは、第２の方向補正光学系はブリュースタープレートを具え、これは当該ブリュースタープレートの位置を回転させる手段を提供する第３の動作制御ステージに取り付けられている。

【0023】

あるいは、非線形媒質が周期的分極反転した結晶、例えば、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶；周期的分極反転カリウムチタニルホスフェート（ＰＰＫＴＰ）結晶；または周期的分極反転タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）結晶を含む。この実施形態では、非線形媒質チューナは、好ましくは、周期的分極反転した結晶の位置を１以上の入力光電場の光子に対して直線的に平行移動させる手段を提供する第４の動作制御ステージを具える。あるいは、非線形媒質チューナは、周期的分極反転した結晶を加熱するように構成された加熱素子を含む。

【0024】

光周波数混合モジュールは、出力光電場をコリメートまたは焦点合わせするように構成された１以上のレンズをさらに具えることができる。

【0025】

最も好ましくは、光周波数混合モジュールは、非線形媒質チューナと、非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置とを自動制御する手段を提供するコントローラを具える。このコントローラはまた、第２の方向補正光学系の位置を自動制御するための手段を提供してもよい。したがって、コントローラを組み込むことにより、光周波数混合モジュールを完全に自動化することが可能になり、市販の装置としての使用に理想的である。

【0026】

非線形チューナは、光周波数混合モジュールが非線形媒質を識別するための手段を提供する結晶登録装置を具えてもよい。この構成により、光周波数混合モジュールが異なる種類の結晶を識別し、周波数混合を行うための所望の位相整合を達成するために適切な制御機構を自動的に選択することが可能となる。

【0027】

本発明の第２の態様によれば、光学システムが提供され、当該光学システムは、レーザヘッドと、本発明の第１の態様による光周波数混合モジュールとを具え、前記レーザヘッドは、光周波数混合モジュールのための１以上の入力光電場を生成する手段を提供する。

【0028】

レーザヘッドは、ポンプレーザによって光学的にポンピングされた第１のＴｉ：サファイアレーザを具える。このレーザヘッドは、第１のＴｉ：サファイアレーザを周波数倍増するための手段を提供する周波数ダブラを具えることができる。

【0029】

レーザヘッドは、ポンプレーザによって光学的にポンピングされた第２のＴｉ：サファイアレーザを含むことができる。

【0030】

このレーザヘッドはファイバレーザを含んでもよい。ファイバレーザは、ツリウム添加シリカファイバレーザを含んでもよい。あるいは、ファイバレーザは、エルビウム添加シリカファイバレーザを含んでもよい。

【0031】

レーザヘッドは、周波数２倍バナジウム酸ネオジウムレーザを含んでもよい。

【0032】

光学システムは、コントローラを具えてもよく、当該コントローラは、レーザヘッドの構成要素を自動制御する手段を提供する。したがって、コントローラは、１以上の入力光電場の波長および／または出力を自動制御するための手段を提供する。

【0033】

光学システムは、光周波数混合モジュールの出力電場を周波数を倍にするように構成された周波数２倍ユニットをさらに具えることができる。

【0034】

本発明の第２の態様の態様は、本発明の第１の態様の好ましいか任意の特徴を実装するための特徴を含むことができ、またはその逆であってもよい。

【0035】

本発明の第３の態様によれば、１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法であって、
非線形媒質内の１以上の入力光電場の光子を周波数混合することによって出力電場を生成するステップと、
前記非線形媒質を前記１つ以上の入力光電場に位相整合させて、前記非線形媒質によって生成された前記出力光電場の波長を選択するステップと、
前記出力光電場の位置および伝搬の角度が確実に一定に保たれるように、出力光電場の選択された波長に依存して、非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップとを含む方法が提供される。

【0036】

最も好ましくは、１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法は、出力光電場を複数の波長依存成分へと空間的に分離するステップをさらに含む。

【0037】

非線形媒体に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップは、第１の方向補正光学系の位置を直線的に平行移動するステップを含んでもよい。

【0038】

非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップは、第１の方向補正光学系の位置を回転させるステップをさらに含むことができる。

【0039】

最も好ましくは、出力光電場を空間的に分離するステップは、１以上の入力光電場から出力光電場から光子を除去することをさらに含む。

【0040】

非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成された出力光電場の波長を選択するステップは、非線形媒質の回転位置を変化させるステップを含んでもよい。

【0041】

１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法は、非線形媒質の回転位置を変化させることによって導入される出力電場の位置および伝播の角度の偏差を補償するステップをさらに含むことができる。

【0042】

非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成される出力光電場の波長を選択するステップは、１以上の入力光電場の光子に対して非線形媒質の位置を直線的に平行移動するステップを含んでもよい。

【0043】

非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成される出力光電場の波長を選択するステップは、非線形媒質を加熱するステップを含んでもよい。

【0044】

最も好ましくは、非線形媒質を１以上の入力光電場に位相整合させて、非線形媒質によって生成される出力光電場の波長を選択するステップは、コントローラによって自動的に選択される。

【0045】

最も好ましくは、非線形媒体に対する第１の方向補正光学系の位置を選択するステップは、コントローラによって自動的に選択される。

【0046】

最も好ましくは、非線形媒体に対する第２の方向補正光学系の位置を選択するステップは、コントローラによって自動的に選択される。

【0047】

１以上の入力光電場の光子を周波数混合する方法は、非線形媒質を自動的に認識するステップをさらに含んでもよい。この方法は、非線形媒質の認識に基づいて位相整合の方法を選択するステップをさらに含んでもよい。

【0048】

本発明の第３の態様の実施形態は、本発明の第１または第２の態様の好ましいか任意の特徴を実装するための特徴を含むことができ、またはその逆であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0049】

本発明の様々な実施形態を図面を参照して例としてのみ説明する。

【図1】図１は、シングルヘッドレーザ源と共に使用される本発明の一実施形態による光周波数混合モジュールの概略図を示す。

【図2】図２は、図１の光周波数混合モジュールおよびシングルヘッドレーザ源のためのコントローラの概略図を示す。

【図3】図３は、ダブルヘッドレーザ源を有する図１の光周波数混合モジュールの概略図を示す。

【図4】図４は、図２の光周波数混合モジュールおよびダブルヘッドレーザ源のためのコントローラの概略図を示す。

【図5】図５は、ダブルヘッドレーザ源と共に使用される本発明の代替実施形態による光周波数混合モジュールの概略図である。

【図6】図６は、図５の光周波数混合モジュールおよびダブルヘッドレーザ源のためのコントローラの概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0050】

以下の説明において、同様の部品は、明細書および図面全体にわたって同じ参照番号で示されている。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の実施形態の詳細および特徴をよりよく説明するために、特定の部分の比率が誇張されている。

【0051】

本発明の説明を、図１～図６を参照して説明する。特に、図１は、本発明の一実施形態による光周波数混合モジュールの概略図を示す。この実施形態では、シングルヘッドレーザ源を用いて、２つの入力光電場３、４を光周波数混合モジュール１に提供する。

【0052】

光周波数混合モジュール１は、所望の波長で出力光電場６を生成するために、２つの入力光電場３、４の光子を周波数混合するための手段を提供する非線形媒質５を具え得る。本実施形態では、非線形媒質５は、ベータバリウムボレート（β－ＢａＢ_２Ｏ_４）またはＢＢＯ結晶７を含み、非線形媒質５は、第１の動作制御ステージ８に取り付けられる。第１の動作制御ステージ８の回転が、非線形媒質５を入力光電場３、４に位相整合させる手段を提供し、出力光電場６の波長を選択的に調整することを可能にする。

【0053】

第２の動作制御ステージに取り付けられた方向補正光学系９、すなわちブリュースタープレート１０が、第１の動作制御ステージ８上のＢＢＯ結晶７の回転によって生じる出力電場６の位置および伝搬の角度の偏差を補償する手段を提供するために使用される。

【0054】

非線形媒質５の後段には、光電場をそれらの波長に応じて空間的に分離する手段を提供する光電場分離装置１２が配置される。説明されている実施形態では、光電場分離装置１２は、ＢＢＯ結晶７の非線形特性によって変換されなかった２つの入力光電場３ａ、４ａの成分を出力電場６から空間的に分離するように作用する第１のプリズムを具える。このようにして、２つの入力光電場３ａおよび４ａの望ましくない成分が、簡単に光電場ダンパ１３に導かれ、そこで光周波数混合モジュール１から出ることが防止される。ここで説明している実施形態では、光電場ダンパ１３は、それぞれ２つの入力光電場３ａおよび４ａの望ましくない成分の１つを光トラップ１６に再配向するように配置されている。

【0055】

このプロセスには、非線形媒質５と光電場分離装置１２との間に配置され、出力電場６と不要成分とを２つのビームステアリングミラー１４、１５に集束させるように配置されたレンズ１７を含むことが有益であることが分かる。この構成が、１以上の入力電場３ａおよび４ａの望ましくない成分を除去しつつ、出力光電場６が装置を通って伝搬することを可能にする手段を提供する。

【0056】

光電場分離装置１２によって導入された波長分散によって生じる出力電場６の位置および伝搬の角度の偏差を補償するために、出力電場６は方向補正光学系１８を通って伝播する。ここで説明している実施形態では、方向補正光学系１８は、動作制御ステージ２０に取り付けられた第２のプリズム１９を含む。この構成が、出力電場６の波長がＢＢＯ結晶７の回転によって変化した際に、第２のプリズム１９の位置を変化させる手段を提供し、したがって出力電場６の波長に関係なく、出力電場６の位置および伝搬角度が一定のままとなることが可能になる。

【0057】

光周波数混合モジュール１はまた、出力電場６が装置を出るときに出力電場６を集束あるいはコリメートするための手段を提供する出力レンズ２１を具えてもよい。

【0058】

２つの入力光電場３、４を提供するために使用される図１の実施形態のシングルヘッドレーザ源２は、ポンプレーザ２４によって生成されたポンプ電場２３で光学的にポンピングされるＴｉ：サファイアレーザ２２を含んで示されている。Ｔｉ：サファイアレーザ２２は、Ｍ Ｓｑｕａｒｅｄ Ｌａｓｅｒｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ社によって提供され、６７０ｎｍから１０５０ｎｍの範囲の波長で最大６Ｗの出力を提供するＳｏｌｓＴｉＳ（商標）Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザを含むことができる。ポンプレーザ２４は、５３２ｎｍの波長で最大１８Ｗの出力を提供する、単一周波数の光ポンピング半導体レーザを含むことができる。

【0059】

第１の偏光ビームスプリッタ２５および第１の波長板２６が、ポンプレーザ２４とＴｉ：サファイアレーザ２２との間のポンプ電場２３内に配置される。これらの構成要素が、Ｔｉ：サファイアレーザ２２に向けられ、および第１のポンプ電場ビームステアリングミラー２７に向かうポンプ出力の量を制御する手段を提供する。

【0060】

第１ポンプ電場ビームステアリングミラー２７から反射されたポンプ電場２３とＴｉ：サファイアレーザ２２からの出力とが、それぞれ第１および第２の入力光電場３、４となり、ダイクロイックミラー２９上で組み合わせられて光周波数混合モジュール１へと提供される。ここで説明されている実施形態では、Ｔｉ：サファイアレーザ２２の出力２８は、第２の波長板３０と、第２の偏光ビームスプリッタ３１の複合効果によってダイクロイックミラー２９に配向される。Ｔｉ：サファイア入力電場３の偏光が、光周波数混合モジュール１の非線形位相整合プロセスにとって確実に正しくなるように、第３の波長板３２が用いられる。

【0061】

ダイクロイックミラー２９に向けられないＴｉ：サファイアレーザ２２の出力２８ａの成分は、出力電場２８の波長を正確に測定する手段を提供するために、波長計３３に入射させてもよい。ここで説明している実施形態では、これは固定された赤外線ピックオフ３４を介して行われる。固定されたＩＲピックオフ３４を使用することにより、Ｔｉ：サファイアレーザ２２からの出力２８ｂを、オペレータが別の目的のために使用することができる。

【0062】

光周波数混合モジュール１とシングルヘッドレーザ源２の個々の構成要素の制御は、コントローラ３５によって自動的に提供され、その概略図が図２に示されている。コントローラ３５は、出願人所有のＩＣＥ－ＢＬＯＣ（商標）コントローラ技術に基づく多数のユニットを具える。

【0063】

具体的には、コントローラ３５は、４つのサブユニット３７、３８、３９、および４０をを制御する第１のミキサ制御ユニットを含んで示されている。これらのサブユニットは、第１動作制御ステージ８の回転位置、したがってＢＢＯ結晶７の回転位置第２の動作制御ステージ１１の回転位置、第２の動作制御ステージ１１の回転位置、したがってブリュスタープレート９の回転位置、第２のプリズム１９の直線位置、および第２のプリズム１９の回転位置とをそれぞれ制御するために使用される。

【0064】

コントローラ３５はまた、サブユニット４２を制御する第２のミキサ制御ユニット４１を具える。このサブユニットは、第１の波長板２６の回転位置を制御するために使用される。

【0065】

コントローラ３５はさらに、３つのさらなる制御ユニット４３、４４、および４５を具える。これらの制御ユニットは、Ｔｉ：サファイアレーザ２２、波長計３３およびポンプレーザ２４を制御するために使用される。

【0066】

様々なユニット間の通信は、一般に、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）を採用して達成される。しかしながら、使用されるポンプレーザは、ＲＳ－２３２シリアル技術を使用する独自の装置を含むため、コントローラは、ＴＣＰをＲＳ－２３２に変換する手段を提供するコンバータ４６をさらに具える。

【0067】

ＢＢＯ結晶７を用いることにより、光周波数混合モジュール１が、コントローラ３５によって自動制御される３つの異なる構成、すなわちＳＨＧ、ＳＦＭおよびＤＦＭで使用されることが可能になる。シングルヘッドレーザ源と組み合わせて使用される場合、以下の表１に要約されるように、出力電場６の大きな波長範囲を達成することができる。

【0068】

表１：Ｔｉ：サファイアレーザおよびポンプレーザ（５３２ｎｍ）

【0069】

これらの波長はすべて、オペレータによる所望の波長の選択に続いて自動的に得られる。一旦選択されると、コントローラ３５は、Ｔｉ：サファイアレーザ２２の出力波長と、所望の波長で出力光電場６を提供するために必要な光周波数混合モジュール１の光学部品の位置を自動的に制御し、すなわち、Ｔｉ：サファイアレーザ２２によって生成された入力電場３と、非線形媒質５のための位相整合要件が自動的に設定される。

【0070】

出力電場６の生成の柔軟性を大きくし、出力電場６の関連出力を増大させるために、図３に示す代替のレーザ源４７を使用することができる。これは、ポンプレーザ２４によって光学的にポンピングされる２つのＴｉ：サファイアレーザ２２ａ、２２ｂを含むダブルヘッドレーザ源である。実際には、Ｔｉ：サファイアレーザ２２ａおよび２２ｂのうちの一方のみが、入力電場３を生成する特定の時間に用いられる。

【0071】

ダブルヘッドレーザ源４７は、上述したシングルヘッドレーザ源２と共通する多くの構成要素を共有しており、同じ部品が、図３において同じ参照番号で示されている。しかしながら、ダブルヘッドレーザ源４７は、第１のポンプ電場ビームステアリングミラー２７とＴｉ：サファイアレーザ２２ｂとの間のポンプ電場２３に配置された、第４の波長板４８と第３の偏光ビームスプリッタ４９を具えることが分かる。第２のポンプ電場ビームステアリングミラーも、第３の偏光ビームスプリッタ４９とダイクロイックミラー２９との間に配置されている。ＩＲビームステアリングミラー５１が、出力電場２８ａをＴｉ：サファイアレーザ２２ａから第２の可変偏光ビームスプリッタ３１に向けるために配置され、ここでＴｉ：サファイアレーザ２２ｂからの出力電場２８ｂと組み合わされ、光周波数混合モジュール１のための第１の入力電場３を生成する。ここでも第３の波長板３２が、Ｔｉ：サファイアレーザ２２ａおよび２２ｂのどちらが由来しているかにかかわらず、光周波数混合モジュール１のための入力電場３の正しい偏光を維持するために用いられる。

【0072】

光周波数混合モジュール１とダブルヘッドレーザ源４７の個々の要素の制御は、コントローラ５２によって自動的に提供され、その概略が図４に示されている。コントローラ５２は、上述のコントローラ３５と似ているが、第２のミキサ制御ユニット４１内の第２のサブユニット５３と第３のサブユニット５４が追加されており、これらはＴｉ：サファイアレーザ２２ｂの動作を制御するために第３の波長板３２と第４の波長板４８の回転位置を制御し、とりわけオペレータに選択された出力電場６の波長を生成するのに必要な入力電場３に必要な波長を自動的に選択するための手段を提供する。

【0073】

図５は、本発明の別の実施形態による光周波数混合モジュールの概略図を示す。この実施形態では、２つの入力光電場３、４を光周波数混合モジュール５６に提供するために、ダブルヘッドレーザ源５７が使用される。

【0074】

この実施形態では、光周波数混合モジュール５６の非線形媒質５は、第１の動作制御ステージ５９に取り付けられた周期的に分極されたニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶を含む。ＰＰＬＮ結晶５８は、第１の動作制御ステージ５９を用いてＰＰＬＮ結晶５８を２つの入力光電場３、４の伝播方向に垂直な方向に動かした場合に出力光電場６の連続的または個別の同調を提供するように、ファン格子または単格子の組み合わせによって規定されるポーリング周期を含むことができる。

【0075】

代替の実施形態では、光周波数混合モジュール５６の非線形媒質５は、単格子で規定されるポーリング周期を有するＰＰＬＮ結晶５８を含むことができる。この実施形態では、ＰＰＬＮ結晶５８は、出力光電場６の波長を温度調整するための手段を提供する温度制御された台に搭載される。第１の動作制御ステージ５９に加熱素子を設けると、上述したＰＰＬＮ結晶５８の両方の種類について同じ構成要素を使用することができる。

【0076】

光周波数混合モジュール５６はまた、出力電場６の偏光を規定する手段を提供する第１の波長板６０と、当該第１の波長板６０を出るときに出力電場６を集束させるためのレンズ１７とを具えることができる。

【0077】

非線形媒質５の後ろには光電場分離装置１２が配置され、ここでも光電場をその波長に応じて空間的に分離する手段を提供するために使用される。現在説明している実施形態では、光電場分離装置１２は、ＰＰＬＮ結晶５８の非線形特性によって変換されない２つの入力光電場３ａ、４ａの成分を出力電場６から空間的に分離するように作用する第１のプリズムを具える。このようにして、２つの入力光電場３ａ、４ａの望まない成分を、上記と同じ方法で簡単に光電場ダンパ１３に向けることができる。

【0078】

ＰＰＬＮ結晶５８の出力波長のチューニングによって、および／または光電場分離装置１２によって誘導される分散によって、導入される出力電場６の伝搬の位置および角度の偏差を補償するために、出力電場６は、方向補正光学系６１を介して伝搬される。ここで説明している実施形態では、方向補正光学系６１は、第２の動作制御ステージ６３に取り付けられた第２のプリズム６２を具える。この構成により、第２のプリズム６２の位置を変化させる手段が提供され、ＰＰＬＮ結晶５８の移動によって出力電場６の波長が変化するので、出力電場６の波長に関係なく出力電場６の位置および伝搬角度を一定に維持することが可能となる。

【0079】

光周波数混合モジュール５６はまた、これも出力電場６の偏光を規定する手段を提供するための第２の波長板６４と、出力電場６が装置を出るときに出力電場６を集束またはコリメートする手段を提供する出力レンズ２１とを具えてもよい。

【0080】

２つの入力光電場３、４を提供するのに用いられる図５の実施形態のダブルヘッドレーザ源５７は、Ｔｉ：サファイアレーザ２２およびファイバレーザ６５を具えて示されている。ファイバレーザ６５は、１５５０ｎｍの波長で最大１０Ｗの出力を提供するエルビウムドープシリカファイバレーザを含み得る。あるいは、ファイバレーザ６５は、１９５０ｎｍの波長で最大５Ｗの出力を提供するツリウムドープシリカファイバレーザを含み得る。

【0081】

第１の偏光ビームスプリッタ２５および第１の波長板２６は、Ｔｉ：サファイア出力電場２８内に配置されている。これらの構成要素は、出力電場２８をＴｉ：サファイアレーザ２２からダイクロイックミラー２９に向けるために配置されたＩＲビームステアリングミラー５１へと向かうＴｉ：サファイア出力電場２８の量を制御する手段を提供する。Ｔｉ：サファイア出力電場２８のこの成分は、光周波数混合モジュール５６の第１の入力光電場３として使用される。

【0082】

１つまたは複数のレンズ６６、６７、および６８が、ＩＲビームステアリングミラー５１とダイクロイックミラー２９との間に配置されてもよい。

【0083】

同様に、ビームステアリングミラー６９が、ファイバレーザ６５からの出力電場７０をダイクロイックミラー２９に向けるように配置される。ビームステアリングミラー６９とダイクロイックミラー２９との間にさらなるレンズ７１を配置してもよい。ファイバレーザ出力電場７０は、光周波数混合モジュール５６の第２の入力光電場４として使用される。

【0084】

ダイクロイックミラー２９に向けられないＴｉ：サファイアレーザ２２の出力電場２８ａの成分は、出力電場２８ａの波長を正確に測定する手段を提供するために、波長計３３に入射させることができる。あるいは、出力電場２８ａのこの成分は、別の目的のためにオペレータが使用してもよい。

【0085】

光周波数混合モジュール５６は、出力電場６の周波数を倍にするように配置された周波数２倍ユニット７２をさらに具えることができる。適切な周波数２倍ユニット７２は、この分野で知られている、共振増強キャビティ内のＢＢＯ結晶の角度チューニングに基づくものである。

【0086】

光周波数混合モジュール５６およびダブルヘッドレーザ源４７の個々の構成要素の制御は、コントローラ７３によって自動的に提供され、その概略図が図６に示されている。コントローラ７３は、ここでも本出願人のＩＣＥ－ＢＬＯＣ（商標）コントローラ技術に基づく多数のユニットを含んでもよい。

【0087】

特に、コントローラ７３は、３つのサブユニット７５、７６および７７を制御する第１のミキサ制御ユニット７４を具える。これらのサブユニットは、ＰＰＬＮ結晶５８が取り付けられている第１の動作制御ステージ５９の加熱と、第１の動作制御ステージ５９の直線位置すなわちＰＰＬＮ結晶５８の位置、および、第２の平行移動ステージ６３すなわち第２のプリズム１９の直線位置を制御するために設けられている。

【0088】

コントローラ７３はさらに、２つのさらなる制御ユニット７８、７９を具える。これらの制御ユニットは、Ｔｉ：サファイアレーザ２２および波長計３３を制御し、特に波長計３３からのフィードバックを用いることによってＴｉ：サファイアレーザ２２の波長を制御するために使用される。

【0089】

第１の動作制御ステージ５９は、光周波数混合モジュール５６がその上に取り付けられた周期分極反転結晶の種類を識別するための手段を提供する結晶レジスタ装置８０をさらに具えることができる。これは、１つの部分が第１の動作制御ステージ５９に取り付けられ、第２の部分が単格子で規定される分極周期を有するＰＰＬＮ結晶５８に取り付けられたリードスイッチの形態を取ることができる。

【0090】

単格子で規定された分極周期を有するＰＰＬＮ結晶５８が第１の動作制御ステージ５９に取り付けられている場合、リードスイッチが作動され、コントローラ７３が、第１の動作制御ステージ５９を加熱するためにサブユニット７５を作動させる必要があることを知る。あるいは、リードスイッチが起動されない場合、すなわち、ファン格子または単格子の組み合わせによって規定されるポーリング周期を含むＰＰＬＮ結晶５８が第１の動作制御ステージ５９に取り付けられている場合、コントローラ７３は、第１の動作制御ステージ５９を並進移動させるためにサブユニット７６を作動させる必要があることを知る。

【0091】

この構成により、光周波数混合モジュール５６を、周波数混合を行うための所望の位相整合を達成するために異なる制御を必要とする、異なる種類の周期分極反転された非線形結晶とともに使用することができる。

【0092】

ＰＰＬＮ結晶５８を使用することにより、光周波数混合モジュール５６を、コントローラ７３によって自動制御される３つの異なる構成、すなわちＳＦＭ、ＤＦＭおよびＳＨＧに利用することが可能になる。ダブルヘッドレーザ源と共に使用される場合、以下の表２、表３に要約するように、出力電場６の範囲を大きくすることができる。

【0093】

表２：Ｔｉ：サファイアレーザおよびエルビウムドープシリカファイバレーザ（１５５０ｎｍ）

表３：Ｔｉ：サファイアレーザおよびツリウムをドープしたシリカファイバレーザ（１９５０ｎｍ）

【0094】

当業者は、異なる波長の光出力電場へのアクセスを提供するために、上述の光周波数混合モジュールと共に代替のレーザ源、例えば周波数２倍バナジウム酸ネオジムレーザを利用できることを理解するであろう。

【0095】

同様に、上記で詳細に説明したような、ＢＢＯ結晶およびＰＰＬＮ結晶に基づく代替の非線形媒質を使用して、異なる波長の光出力電場、例えば周期分極反転カリウムチタニルホスフェート（ＰＰＫＴＰ）結晶または周期分極反転した化学量論的タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）結晶へのアクセスを得ることができる。

【0096】

上述の光周波数混合モジュールは、その内部構成要素の１またはそれ以上の自動チューニングと、入力光電場の一方または両方の波長のチューニングの結果として、出力電場の波長を自動的に選択する手段を提供する。特に、これは出力電場の伝播位置または角度に偏差が加わらないことによって達成される。

【0097】

さらに、光電場ダンパを組み込むと、当該分野で現在使用されているものと比較して、出力電場内に含まれる１つ以上の入力電場の波長における望ましくない成分の除去に対するより単純な解決策を提供する。

【0098】

結果として、オペレータは、出力電場に対して任意のステアリング光学系を再調整する必要がなく、したがって、光学周波数混合モジュールの使用をより簡単にしつつ、この分野で知られているシステムに関するダウン時間を短縮することができる。これにより、ここで説明している光周波数混合モジュールは、商業的な「ターンキー」光周波数混合モジュールとしての使用に非常に適したものとなる。

【0099】

１またはそれ以上の入力光電場の光子を周波数混合して出力光電場を生成するための非線形媒質と、前記非線形媒質によって生成された出力光電場の波長を選択するために前記非線形媒質を前記１またはそれ以上の入力光電場に自動的に位相整合させる非線形媒質チューナと、第１の方向補正光学系とを具える光周波数混合モジュールが記載されている。非線形媒質に対する第１の方向補正光学系の位置は、出力光電場の選択された波長に依存し、したがって、この電場の位置および伝搬角度が一定に維持され、その波長に依存しないことが保証される。したがって、光周波数混合モジュールは、出力電場の位置や伝搬角度に偏差を与えることなく、出力電場の波長を自動的に選択する手段を提供する。

【0100】

明細書を通して、文脈が他のことを要求しない限り、用語「具える」または「含む」、または「具えている」または「含んでいる」などの派生語は、記載された整数または整数群を含むが、他の整数または整数群を除外するものではない。

【0101】

さらに、記載中の任意の先行技術への言及は、当該先行技術が共通の一般知識の一部を形成することを示すものと解釈すべきではない。

【0102】

前述の本発明の説明は、例示および説明のために提示されたものであり、網羅的であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。記載された実施形態は、本発明の原理およびその実際的な適用を最も良く説明し、それにより、当業者が様々な実施形態において、また企図された特定の用途に適した様々な変更をもって本発明を最も有効に利用できるように選択および記載されている。したがって、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、さらなる変更または改良を組み込むことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】