特許 7293141 電気光学変調器

(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】2023-06-09

(45)【発行日】2023-06-19

(54)【発明の名称】電気光学変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/03 20060101AFI20230612BHJP

【ＦＩ】

G02F1/03 505

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2019571201

(86)(22)【出願日】2018-06-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-08-27

(86)【国際出願番号】 GB2018051621

(87)【国際公開番号】W WO2019002820

(87)【国際公開日】2019-01-03

【審査請求日】2021-06-11

(31)【優先権主張番号】1710423.3

(32)【優先日】2017-06-29

(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】弁理士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】ムンロ，サイモン

【審査官】山本 元彦

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０３６７６２１８（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２３６７７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２８２７０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５４３１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９７３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０００７５４３５（ＥＰ，Ａ２）

【文献】米国特許第０３９６５４３９（ＵＳ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２５５３０３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５２３５６０５（ＵＳ，Ａ）

【文献】OZOLINSH, Maris et al.，PLZT ceramics electrooptic modulators for infrared solid state Nd:YAG and Er:YAG lasers，Proceedings of the Tenth IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics，米国，IEEE，1996年，pp.177-180

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／０１－１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－７／００

Ｈ０１Ｓ ３／００－４／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学場の光路長を変更するのに適した電気光学変調器（ＥＯＭ）であって、
第１の光入力軸および第１の光出力軸を有する第１のブリュースター角カット非線形結晶と、
第２の光入力軸および第２の光出力軸を有する第２のブリュースター角カット非線形結晶であって、前記第１の光出力軸は、前記第１のブリュースター角カット非線形結晶と前記第２のブリュースター角カット非線形結晶との間の前記第２の光入力軸と一致する、第２のブリュースター角カット非線形結晶と、
前記第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶を位置決めする手段を提供するマウント装置であって、１または複数の調整可能な結晶ホルダを有する第１のクランプ部と、前記第１のクランプ部に取り付けられた第１の電気絶縁ベースプレートとを備えるマウント装置とを備え、
前記第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶は、光学場が第１の研磨面を介して前記第１のブリュースター角カット非線形結晶に入り、第２の研磨面を介して前記第１のブリュースター角カット非線形結晶を出るように、そして、光学場が第２の研磨面を介して前記第２のブリュースター角カット非線形結晶に入り、第１の研磨面を介して前記第２のブリュースター角カット非線形結晶を出るように、光学場に対して反対向きに配置され、
非硬化性または可撓性の接着剤の層を使用して、前記第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶を前記第１の電気絶縁ベースプレートに取り付けることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項2】

請求項１に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
ＥＯＭが、前記第１のブリュースター角カット非線形結晶の対向側面上に配置された第１および第２の電気コーティングをさらに含むことを特徴とする電気光学変調器。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
ＥＯＭが、前記第２のブリュースター角カット非線形結晶の対向側面上に配置された第１および第２の電気コーティングを含むことを特徴とする電気光学変調器。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶が、リン酸二重水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸チタニルカリウム（ＫＴＰ）、βホウ酸バリウム（ＢＢＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４、ＡＤＰ）、ルビジウムリン酸チタニル（ＲＴＰ）を含む非線形材料のセットのなかから選択される非線形材料から形成されていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶が同じ材料から作られていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記１または複数の調整可能な結晶ホルダが、前記第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶の対向側面に位置する第１および第２のプレートを含むことを特徴とする電気光学変調器。

【請求項7】

請求項６に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第１および第２のプレートが金属合金から作られていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項8】

請求項６または７に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第１のプレートが、調整可能に取り付けられていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項9】

請求項６乃至８の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第２のプレートが強固に固定されていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第１の電気絶縁ベースプレートがセラミックを含むことを特徴とする電気光学変調器。

【請求項11】

請求項１乃至１０の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第１の電気絶縁ベースプレートが、隆起の形態の１または複数の結晶ロケータであって、前記結晶ホルダ内の前記第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶の位置を合わせるための結晶ロケータを備えることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項12】

請求項１１に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記１または複数の結晶ロケータが、前記第１の電気絶縁ベースプレートの表面上に位置する隆起を含むことを特徴とする電気光学変調器。

【請求項13】

請求項６乃至１２の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記調整可能な結晶ホルダの第１のプレートに第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を取り付けるために、第１のはんだ層が使用されていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項14】

請求項６乃至１３の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記調整可能な結晶ホルダの第２のプレートに第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を取り付けるために、第２のはんだ層が使用されていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項15】

請求項１乃至１４の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記マウント装置が、第２の電気絶縁ベースプレートをさらに備え、この第２の電気絶縁ベースプレートの上に前記第１のクランプ部が配置されることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項16】

請求項１５に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第２の電気絶縁ベースプレートがセラミックを含むことを特徴とする電気光学変調器。

【請求項17】

請求項１５または１６に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第２の電気絶縁ベースプレートが、１または複数の開口部を含み、前記開口部にねじ込まれた１または複数のボルトが、ＥＯＭを光学システムに取り付ける手段を提供することを特徴とする電気光学変調器。

【請求項18】

請求項１５乃至１７の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記マウント装置が、前記第１のクランプ部に解放可能に接続された第２のクランプ部をさらに備えており、
前記第１および第２のクランプ部の１または複数の開口部にねじ込まれた１または複数のボルトが、前記第１のクランプ部を前記第２のクランプ部に解放可能に接続する手段を提供することを特徴とする電気光学変調器。

【請求項19】

請求項１８に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記１または複数のボルトが、前記第２の電気絶縁ベースプレートにクランプを取り付けるための手段も提供することを特徴とする電気光学変調器。

【請求項20】

請求項１８に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第１のクランプ部が、接着剤によって前記第２の電気絶縁ベースプレートに取り付けられていることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項21】

請求項１８乃至２０の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
前記第２のクランプ部が、前記第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶の上面に配置された電気絶縁トッププレートに圧力を加える手段を提供する１または複数の調整可能なコネクタを備えることを特徴とする電気光学変調器。

【請求項22】

請求項２又は３に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）において、
ＥＯＭが、前記第１および／または第２の電気コーティングに必要な電力を供給するための手段を提供するワイヤをさらに含むことを特徴とする電気光学変調器。

【請求項23】

請求項１乃至２２の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）を備えるレーザシステムであって、
レーザ光が電気光学変調器（ＥＯＭ）を伝播するように、電気光学変調器（ＥＯＭ）がレーザシステムに配置されていることを特徴とするレーザシステム。

【請求項24】

光学場の光路長を変更するのに適した電気光学変調器（ＥＯＭ）を製造する方法であって、
－第１の光入力軸および第１の光出力軸を有する第１のブリュースター角カット非線形結晶を提供するステップと、
－第２の光入力軸および第２の光出力軸を有する第２のブリュースター角カット非線形結晶を提供するステップと、
－前記第１の光出力軸を前記第１のブリュースター角カット非線形結晶と前記第２のブリュースター角カット非線形結晶との間の前記第２の光入力軸と一致するように配置するステップと、
－第１または第２の調整可能なクリスタルホルダ内に前記第１または第２のブリュースター角カット非線形結晶を配置するステップと、
－光学場が第１の研磨面を介して前記第１のブリュースター角カット非線形結晶に入り、第２の研磨面を介して前記第１のブリュースター角カット非線形結晶を出るように、そして、光学場が第２の研磨面を介して前記第２のブリュースター角カット非線形結晶に入り、第１の研磨面を介して前記第２のブリュースター角カット非線形結晶を出るように、前記第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を、光学場に対して反対向きに配置するステップと、
－前記第１または第２のブリュースター角カット非線形結晶の表面と第１の電気絶縁ベースプレートの間に、非硬化性または可撓性の接着剤の層を塗布するステップとを含むことを特徴とする電気光学変調器の製造方法。

【請求項25】

請求項２４に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）の製造方法において、
前記第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶の提供は、前記第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶の対向側面に電気コーティングを提供することを含むことを特徴とする電気光学変調器の製造方法。

【請求項26】

請求項２４または２５に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）の製造方法において、
前記第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能なクリスタルホルダ内に配置することは、電気コーティングと、前記第１および／または第２の調整可能なクリスタルホルダの柔軟に固定されたプレートとの間にはんだ層を加えることをさらに含むことを特徴とする電気光学変調器の製造方法。

【請求項27】

請求項２４乃至２６の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）の製造方法において、
前記第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能なクリスタルホルダ内に配置することは、電気コーティングと、前記第１および／または第２の調整可能なクリスタルホルダの固く固定されたプレートとの間にはんだ層を加えることをさらに含むことを特徴とする電気光学変調器の製造方法。

【請求項28】

請求項２６または２７に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）の製造方法において、
前記第１および／または第２の調整可能なクリスタルホルダの柔軟に固定されたプレートが、前記第１および／または第２の調整可能なクリスタルホルダ内に前記第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を一時的に固定する手段を提供するために、移動可能となっていることを特徴とする電気光学変調器の製造方法。

【請求項29】

請求項２４乃至２８の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）の製造方法において、
前記第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能なクリスタルホルダ内に配置することは、前記第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶に機械的圧力を加えることを含むことを特徴とする電気光学変調器の製造方法。

【請求項30】

請求項２５乃至２９の何れか一項に記載の電気光学変調器（ＥＯＭ）の製造方法において、
第１または第２のブリュースター角カット非線形結晶に電場を提供するために、電気コーティングにワイヤが接続されることを特徴とする電気光学変調器の製造方法。

【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、キャビティ内周波数変調素子としてレーザキャビティ内での使用に適した電気光学変調器（ＥＯＭ）に関する。

【背景技術】

【0002】

電気光学変調器（ＥＯＭ）は、電気制御信号によりレーザビームのパワー、位相または偏光を制御するために用いることができるデバイスである。これは、典型的には、レーザビームが伝播することができる非線形結晶を含む。その特定の用途に応じて、追加の光学素子、例えば１または複数の偏光子が存在することもある。動作原理は、線形電気光学効果（ポッケルス効果とも呼ばれる）、すなわち電場の強度に比例する、電場による非線形結晶の屈折率の変化に基づくものである。

【0003】

ＥＯＭのために頻繁に使用される非線形結晶材料は、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸チタニルカリウム（ＫＴＰ）、βホウ酸バリウム（ＢＢＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４、ＡＤＰ）およびルビジウムリン酸チタニル（ＲＴＰ）である。

【0004】

上述したように、ＥＯＭの非線形結晶によってレーザビームに誘起される位相は、結晶に加えられる電場の強さに比例して変化する。その結果、屈折率、よって結晶を通って伝播するレーザビームの光路長も、電場の強度に比例して変化する。非線形結晶の光路長がレーザビームの波長の半分に等しい量だけ変化する場合、レーザビームが受ける位相変化はπに等しい。

【0005】

ＥＯＭ内でπの位相変化を引き起こすのに必要な電圧は、半波電圧（Ｖ_π）と呼ばれる。上述したＥＯＭの場合、半波電圧（Ｖ_π）は通常数百ボルトまたは数千ボルトであるため、高電圧増幅器が必要である。適切な電子回路は、数ナノ秒以内にこのような大きな電圧を切り替えることができ、それによりＥＯＭを高速光スイッチとして使用することを可能にする。他の場合、例えば小さい振幅または位相変調のみが必要とされるとき、より小さい電圧での変調で十分である。

【0006】

ＥＯＭをレーザキャビティ内のキャビティ内コンポーネントとして使用した場合、付随する光損失がシステムに導入されることが知られている。例えば、レーザキャビティ内の光学面は、主にブリュースター角とされ、よって偏光依存損失である。非線形結晶材料は、一般に、残留複屈折（応力または熱誘導）を有し、それにより偏光状態の回転が引き起こされ、それが、ブリュースター角の表面での損失につながる。ＥＯＭの単一の非線形結晶により、レーザキャビティの出力のパワーが約１０％以上低下する可能性がある。

【0007】

ＥＯＭは、その固有の高速応答時間により、光学システム内で使用するのに魅力的である。しかしながら、それらデバイスが、１００ｋＨｚを超える周波数で電場により駆動されると、結晶の圧電効果により結晶が共振し、それにより、関連する光学システム内にノイズおよび大きな位相誤差が生じる。多くのレーザシステムでは、それらの圧電効果により、非線形結晶を電場で駆動できる周波数が６００ｋＨｚ程度に制限される。

【0008】

また、ＥＯＭを導入および除去すると、キャビティ内場が偏向を受けることから、そのような事象が生じる度に、レーザキャビティの再調整に、熟練者の非常に高い技能と労力が必要であった。

【発明の概要】

【0009】

したがって、本発明の一実施形態の一目的は、当技術分野で知られている電気光学変調器（ＥＯＭ）の上記欠点を回避または少なくとも緩和することである。

【0010】

本発明の第１の態様によれば、光学場（optical field）の光路長を変更するのに適した電気光学変調器（ＥＯＭ）が提供され、この電気光学変調器（ＥＯＭ）が、
第１の光軸を有する第１のブリュースター角カット非線形結晶と、
第２の光軸を有する第２のブリュースター角カット非線形結晶とを備え、
光学場が第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を通って伝播するときに、光学場が全体的な偏向（overall deviation）を受けないように、第１および第２の光軸が互いに対して方向付けられており、
第１および第２ブリュースター角カット非線形結晶が、光学場に対して反対向きに配置されている。

【0011】

反対向きとは、第１および第２の非線形結晶を伝播する光学場が、異なる研磨面を介して第１および第２の非線形結晶に出入りすることを意味する。第１および第２の非線形結晶の反対向きの態様の結果として、第１の非線形結晶によって引き起こされる光損失効果が第２の非線形結晶によって引き起こされる光損失効果によって打ち消されるため、ＥＯＭは、付随する光損失が当該技術分野で公知のＥＯＭと比較して著しく低いという利点を有する。ＥＯＭを伝播するときに光学場によって受ける全体的な偏向がないということは、光学場に偏向が付与されることなく、ＥＯＭが展開される光学システム（例えば、レーザシステム）内にＥＯＭを挿入するか、またはそこからＥＯＭを除去できることを意味している。これにより、ＥＯＭが挿入または取り除かれるときにシステムを再調整する必要性が減るため、オペレータに求められる技能および労力のレベルが低くなる。

【0012】

本発明の第２の態様によれば、光学場の光路長を変更するのに適した電気光学変調器（ＥＯＭ）が提供され、この電気光学変調器（ＥＯＭ）が、
第１の光入力軸および第１の光出力軸を有する第１のブリュースター角カット非線形結晶と、
第２の光入力軸および第２の光出力軸を有する第２のブリュースター角カット非線形結晶とを備え、
第１の光出力軸は、第１のブリュースター角カット非線形結晶と第２のブリュースター角カット非線形結晶との間の第２の光入力軸と一致し、
第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶は、第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を伝播する光学場に対して反対向きに配置されている。

【0013】

第１の光出力軸を第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶の間の第２の光入力軸と一致させることにより、ＥＯＭが展開される光学システム、例えば、レーザシステム内にＥＯＭを挿入するか、またはそこからＥＯＭを除去するときに、光学場が偏向を受けないという利点がある。これにより、ＥＯＭが挿入または取り除かれるときにシステムを再調整する必要性が減るため、オペレータに求められる技能および労力のレベルが低くなる。

【0014】

ＥＯＭは、好ましくは、第１のブリュースター角カット非線形結晶の両面に配置された第１および第２の電気コーティングをさらに含む。ＥＯＭは、第２のブリュースター角カット非線形結晶の両面に配置された第１および第２の電気コーティングを含むことができる。電気コーティングは、第１の非線形結晶および／または第２の非線形結晶に電圧が印加されるための手段を提供する。好ましくは、電気コーティングは金コーティングを含む。

【0015】

好ましくは、第１および第２ブリュースターアングルカット非線形結晶は、リン酸二重水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸チタニルカリウム（ＫＴＰ）、βホウ酸バリウム（ＢＢＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４、ＡＤＰ）およびルビジウムリン酸チタニル（ＲＴＰ）を含む非線形材料のセットのなかから選択される非線形材料から作られる。

【0016】

最も好ましくは、第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶は、同じ材料から作られる。

【0017】

ＥＯＭは、第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を配置するための手段を提供するマウント装置をさらに含むことができる。

【0018】

マウント装置は、好ましくは、１または複数の調整可能な結晶ホルダを有する第１のクランプ部を備える。１または複数の調整可能な結晶ホルダは、非線形結晶の両側に配置される第１および第２のプレートを備えることができる。好ましくは、第１および第２のプレートは、金属合金、例えば黄銅から作製される。金属合金を使用することにより、１または複数の調整可能な結晶ホルダ内に配置されたときに非線形結晶に電気供給を提供する手段が提供される。

【0019】

最も好ましくは、第１のプレートは調節可能に取り付けられる。調節可能に取付けられた第１のプレートを使用することにより、それらの位置を調整して非線形結晶の位置決めを補助する手段が提供される。また、この調整可能性によって、ユーザは、非線形結晶に一旦結合された第１のプレートから圧力を解放して、非線形結晶に応力が生じることを回避することもできる。

【0020】

最も好ましくは、第２のプレートの位置が強固に固定される。この構成により、１または複数の調整可能な結晶ホルダ内に配置されるときに、調整可能な結晶ホルダは、非線形結晶の位置をしっかりと固定することができる。

【0021】

マウント装置は、第１のクランプ部に取り付けられた第１の電気絶縁ベースプレートを備えることが好ましい。第１の電気絶縁ベースプレートの好ましい材料はセラミックである。

【0022】

第１の電気絶縁ベースプレートの表面上には、１または複数の結晶ロケータが配置されるようにしてもよい。１または複数の結晶ロケータは隆起を含むことができる。１または複数の結晶ロケータは、それらのそれぞれの調整可能な結晶ホルダ内の非線形結晶を位置合わせするための正確な手段を提供する。

【0023】

最も好ましくは、非硬化性または可撓性の接着剤の層が、第１および第２の非線形結晶を第１の電気絶縁ベースプレートに取り付けるために使用される。第１のはんだ層は、第１および第２の非線形結晶を調節可能な結晶ホルダの第１のプレートに取り付けるために使用される。同様に、第１および第２の非線形結晶を調整可能な結晶ホルダに第２のプレートに取り付けるために、第２のはんだ層が用いられる。

【0024】

この配置により、望ましくない複屈折を誘発する応力が非線形結晶に加わらないようになる。さらに、接着層は、電気コーティング間に印加される電場によって駆動されるときに非線形結晶に誘導される圧電効果を減衰するための手段を提供する。この構成により、非線形結晶を１０ＭＨｚ以上の電場駆動周波数で駆動することができる。

【0025】

好ましくは、マウント装置は、第１のクランプ部が配置される第２の電気絶縁ベースプレートをさらに備える。第２の電気絶縁ベースプレートは、１または複数の開口部を備えようにしてもよい。第２の電気絶縁ベースプレートの好ましい材料はセラミックである。開口部に通された１または複数のボルトは、ＥＯＭを光学システム、例えばレーザシステムに取り付けるための手段を提供することができる。

【0026】

マウント装置は、第１のクランプ部に解放可能に接続された第２のクランプ部をさらに含むことができる。第１および第２のクランプ部の１または複数の開口部に通される１または複数のボルトは、第１のクランプ部を第２のクランプ部に解放可能に接続するための手段を提供することができる。

【0027】

１または複数のボルトは、クランプを第２のベースプレートに取り付けるための手段を提供することもできる。代替的には、クランプは、接着剤によって第２のベースプレートに取り付けられる。

【0028】

第２のクランプ部は、非線形結晶の表面に配置された電気絶縁トッププレートに圧力を加えるための手段を提供する１または複数の調節可能なコネクタを備えるようにしてもよい。

【0029】

ＥＯＭは、第１および／または第２の非線形結晶に必要な電場を供給するための手段を提供するワイヤをさらに含むことができる。

【0030】

本発明の第３の態様によれば、本発明の第１または第２の態様に係る電気光学変調器（ＥＯＭ）を備えるレーザシステムが提供される。

【0031】

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の態様の好ましいまたは任意の特徴を実行するための特徴を含むことができ、その逆もまた同様である。

【0032】

本発明の第４の態様によれば、光学場の光路長を変更するのに適した電気光学変調器（ＥＯＭ）の製造方法が提供され、この方法が、
－第１の光軸を有する第１のブリュースター角カット非線形結晶を提供するステップと、
－第２の光軸を有する第２のブリュースター角カット非線形結晶を提供するステップと、
－光学場が第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を通って伝播するときに、光学場が全体的な偏向を受けないように、第１および第２の光軸の相対的な向きを設定するステップと、
－第１および第２のブリュースター角カットの非線形結晶を、光学場に対して反対向きに配置するステップとを含む。

【0033】

本発明の第５の態様によれば、光学場の光路長を変更するのに適した電気光学変調器（ＥＯＭ）を製造する方法が提供され、この方法が、
－第１の光入力軸および第１の光出力軸を有する第１のブリュースター角カット非線形結晶を提供するステップと、
－第２の光入力軸および第２の光出力軸を有する第２のブリュースター角カット非線形結晶を提供するステップと、
－第１の光出力軸を、第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶の間の第２の光入力軸と一致するように配置するステップと、
－第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を、光学場に対して反対向きに配置するステップとを含む。

【0034】

好ましくは、第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶の提供は、第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶の両側に電気コーティングを提供することを含む。

【0035】

好ましくは、第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶の提供は、第１および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダ内に配置することを含む。

【0036】

好ましくは、第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダ内に配置することは、第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶の表面と、第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダの非導電性表面との間に、非硬化性または可撓性の接着剤の層を加えることを含む。

【0037】

好ましくは、第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダ内に配置することは、電気コーティングと、第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダの非剛体的に固定されたプレート（non-rigidly fixed plate）との間にはんだ層を加えることをさらに含む。

【0038】

好ましくは、第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダ内に配置することは、電気コーティングと、第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダの剛体的に固定されたプレート（rigidly fixed plate）との間にはんだ層を加えることをさらに含む。

【0039】

最も好ましくは、第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダの非剛体的に固定されたプレートが、第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダ内に第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を一時的に固定する手段を提供するために、移動可能となっている。

【0040】

任意選択的には、第１または第２の非線形結晶に電場を提供するために、電気コーティングにワイヤを接続するようにしてもよい。

【0041】

好ましくは、第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶を第１および／または第２の調整可能な結晶ホルダ内に配置することは、第１および／または第２ブリュースター角カット非線形結晶に機械的圧力を加えることを含む。加えられるこの圧力は、第１のブリュースター角カット非線形結晶および／または第２のブリュースター角カット非線形結晶の電気光学効果を制御する代替的または追加的な手段として使用することができる。代替的には、非線形結晶の圧電共振の抑制を補助するために、加えられる圧力を用いることができる。

【0042】

本発明の第４および第５の態様の実施形態は、本発明の第１～第３の態様の好ましいまたは任意の特徴を実行するための特徴を含むことができ、その逆もまた同様である。

【0043】

本発明の第６の態様によれば、結晶用のマウントが提供され、このマウントが、第１のベースプレートと、剛体的に固定されたサイドプレートとを含み、
剛体的に固定されたサイドプレートに結晶の第１の面を取り付けるために第１のはんだ層が用いられ、
第１のベースプレートに結晶の第２の面を取り付けるために非硬化性または可撓性の接着剤の層が用いられている。

【0044】

最も好ましくは、第１のはんだ層が、第１の電気コーティングを介して結晶の第１の面に取り付けられる。

【0045】

マウントは、好ましくは、剛体的に固定されたサイドプレートの反対側に配置された、非剛体的に固定されたサイドプレートをさらに含む。第２のはんだ層は、好ましくは、非剛体的に固定されたサイドプレートに結晶の第３の面を取り付けるために使用される。最も好ましくは、第２のはんだ層は、第２の電気コーティングを介して結晶の第３の面に取り付けられる。

【0046】

好ましくは、剛体的に固定されたプレートは、金属合金、例えば黄銅から作られる。同様に、非剛体的に固定されたプレートは、好ましくは、金属合金から作られる。金属合金を使用することにより、マウント内に配置されたときに結晶に電場を提供するための手段が提供される。

【0047】

第１のベースプレートの表面上には、１または複数の結晶ロケータが配置されるようにしてもよい。１または複数の結晶ロケータは隆起を含むことができる。１または複数の結晶ロケータは、マウント内の結晶を位置合わせするための正確な手段を提供する。

【0048】

好ましくは、第１のベースプレートは、非導電性材料、例えばセラミックを含む。

【0049】

剛体的に固定されたサイドプレートは、第１のクランプ部内に一体化されるようにしてもよい。この実施形態では、第１のベースプレートは、好ましくは、第１のクランプ部上に配置される。

【0050】

マウントは、第１のクランプ部に取り付けられた電気絶縁プレートをさらに備えるようにしてもよい。電気絶縁プレートの好ましい材料はセラミックである。電気絶縁プレートは、１または複数の開口部を備えるようにしてもよい。開口部に通された１または複数のボルトは、マウントを光学システムに取り付けるための手段を提供することができる。

【0051】

マウントは、第１のクランプ部に解放可能に接続された第２のクランプ部をさらに含むことができる。第１および第２のクランプ部の１または複数の開口部に通される１または複数のボルトは、第１のクランプ部を第２のクランプ部に解放可能に接続するための手段を提供することができる。

【0052】

第２のクランプ部は、結晶の表面に配置された電気絶縁ベースプレートに圧力を加えるための手段を提供する１または複数の調節可能なコネクタを備えるようにしてもよい。

【0053】

マウントは、結晶に電場を供給するための手段を提供するワイヤをさらに含むことができる。

【0054】

本発明の第６の態様の実施形態は、本発明の第１～第５の態様の好ましいまたは任意の特徴を実行するための特徴を含むことができ、その逆もまた同様である。

【0055】

本発明の第７の態様によれば、結晶を取り付ける方法が提供され、この方法は、
－第１のベースプレートおよび剛体的に固定されたサイドプレートを提供するステップと、
－剛体的に固定されたサイドプレートに結晶の第１の面を取り付けるために第１のはんだ層を適用するステップと、
－第１のベースプレートに結晶の第２の面を取り付けるために非硬化性または可撓性の接着剤の層を適用するステップとを含む。

【0056】

最も好ましくは、第１のはんだ層は、第１の電気コーティングを介して結晶の第１の面に塗布される。

【0057】

本方法は、好ましくは、剛体的に固定されたサイドプレートの反対側に配置された、非剛体的に固定されたサイドプレートを提供するステップをさらに含む。第２のはんだ層は、好ましくは、非剛体的に固定されたサイドプレートに結晶の第３の面を取り付けるために適用される。最も好ましくは、第２のはんだ層は、第２の電気コーティングを介して結晶の第３の面に取り付けられる。

【0058】

本方法は、第１のベースの表面上に１または複数の結晶ロケータを配置するステップをさらに含むようにしてもよい。

【0059】

任意選択的には、剛体的に固定されたサイドプレートを設けることは、剛体的に固定されたサイドプレートが組み込まれた第１のクランプ部を設けることを含むことができる。この実施形態では、第１のベースプレートが、第１のクランプ部上に設けられていることが好ましい。

【0060】

本方法は、電気絶縁プレートを第１のクランプ部に取り付けることをさらに含むことができる。

【0061】

本方法は、第１のクランプ部に解放可能に接続された第２のクランプ部を提供するステップをさらに含むことができる。

【0062】

本方法は、結晶の表面に配置された電気絶縁ベースプレートに圧力を加えるための手段を提供する１または複数の調節可能なコネクタを第２のクランプ部に提供するステップを含むことができる。

【0063】

本方法は、結晶に電場を供給するための手段を提供するステップをさらに含むことができる。

【0064】

本発明の第７の態様の実施形態は、本発明の第１～第６の態様の好ましいまたは任意の特徴を実行するための特徴を含むことができ、その逆もまた同様である。

【図面の簡単な説明】

【0065】

本発明の態様および利点は、以下の詳細な説明を読み、以下の図面を参照することにより明らかになるであろう。

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る電気光学変調器（ＥＯＭ）を組み込んだチタンサファイア（Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ）レーザの概略図である。

【図2】図２は、図１の電気光学変調器（ＥＯＭ）内で使用される２つのブリュースター角カット非線形結晶の概略上面図である。

【図3】図３は、図２の２つのブリュースター角カット非線形結晶を組み込んだ図１の電気光学変調器（ＥＯＭ）の概略上面図である。

【図4】図４は、マウント装置内の電気光学変調器（ＥＯＭ）の概略斜視図である。

【0066】

以下の説明において、明細書および図面を通して、同様の部品には同じ符号が付されている。図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、本発明の実施形態の細部と特徴をよりよく示すために、特定の部品の大きさが誇張されている。

【発明を実施するための形態】

【0067】

次に、本発明の一実施形態に係る電気光学変調器（ＥＯＭ）１について、図１～図４を参照して説明する。特に、図１は、電気光学変調器（ＥＯＭ）１を組み込んだＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザ２の概略図を示し、図３および図４は、分離した電気光学変調器（ＥＯＭ）１の概略上面図および概略斜視図をそれぞれ示している。理解し易いように、図面内に軸が示されている。

【0068】

図１の実施形態では、レーザ２が、第１のミラー４、第２のミラー５、デュアルピエゾ作動ミラー６（英国特許第２，４９９，４７１号に記載されるタイプ）および出力カプラ７によって規定されるボウタイリングキャビティ形状を示すレーザキャビティ３を備え、それらがすべて、機械的に安定したハウジング８内に配置されていることが分かる。キャビティ３内には、チタンサファイア利得媒体９（第１のミラー４と第２のミラー５との間）、光ダイオード１０およびＥＯＭ１（第１のミラー４とデュアルピエゾ作動ミラー６との間）、複屈折フィルタ（ＢＲＦ）１１（第２のミラー５と出力カプラ７との間）、エアスペースエタロン１２（ピエゾ作動ミラー６と出力カプラ７との間）が配置されている。レーザキャビティ３を一方向に動作させるのは、リングキャビティ形状と光ダイオード１０の組合せであり、それにより、利得媒体９内の空間的ホールバーニングの悪影響を除去する移動キャビティ内光学場１３がもたらされる。

【0069】

チタンサファイア内の光吸収が、約４００ｎｍから約６００ｎｍの広い波長範囲にわたって発生することを考慮すると、利得媒質９は、市販の連続波「緑色」レーザ１４、例えば５３２ｎｍダイオード励起固体レーザ光源（図示省略）によって光学的に励起することができる。利得媒質９の励起は、好ましくは、第２ミラー５を介して行われる。

【0070】

レーザ出力１５の波長を調整するために、キャビティ内ＢＲＦ１１が用いられる。ＢＲＦ１１は、波長依存損失をキャビティ３に導入し、波長調整が、ＢＲＦ１１の回転によって達成される。ＢＲＦ１１は、比較的高速であるが粗い波長調整を提供する。更なる線幅狭小化技術がない場合、レーザ出力１５は、約８ＧＨｚの線幅を示す。

【0071】

エアスペースエタロン１２のレーザキャビティ３への導入は、レーザ２の線幅動作をさらに狭めるように作用する。これは、エアスペースエタロン１２がキャビティ３にスペクトル損失を導入し、それが、ＢＲＦ１１によって示されるものよりも狭い伝送帯域幅を有するためである。エアスペースエタロン１２のスペースを電子的に調整することによって、レーザ出力１５も微調整することができる。レーザキャビティ３の長期間のシングルモード動作は、当業者に公知の手法である、キャビティ内エアスペースエタロン１２の電子サーボロックによって達成することもできる。この手法には、エアスペースエタロン１２のスペースをディザリングすることにより、エアスペースエタロン１２の透過関数のピークを最も近いキャビティ３縦モード（サーボループのキャプチャ範囲内）にロックすることが含まれる。更なる線幅狭小化技術がない場合、レーザ出力１５は、約５ＭＨｚの線幅を示す。

【0072】

デュアルピエゾ作動ミラー６は、第１および第２の圧電結晶を含む。第２の圧電結晶の厚さは、第１の圧電結晶の厚さより小さい。この構成では、デュアルピエゾ作動ミラー６が、レーザ周波数が調整される際に、単一の縦モード動作を維持するための手段を提供する。それは、デュアルピエゾ作動ミラー６の第１の厚い圧電結晶の正確な制御によって、キャビティ長を正確に変更することが可能になるとともに、キャビティ長が調整される際に単一の振動縦キャビティモード周波数にキャビティ長を一致させることが可能になるためである。エアスペースエタロン１２のピークロック回路をオンにすると、エアスペースエタロン１２のピーク伝送は、周波数がデュアルピエゾ作動ミラー６によって調整されるときでも、この振動縦モード周波数に（ロック回路のキャプチャ範囲内に）ロックされた状態で維持される。また、デュアルピエゾ作動ミラー６の第１の圧電結晶と第２の圧電結晶の組合せは、レーザ線幅を約１０ｋＨｚ程度に減少させる外部基準キャビティ（図示省略）にレーザキャビティをロックするために用いることができる。

【0073】

レーザキャビティ３へのＥＯＭ１の導入は、レーザ出力１５の線幅動作を更に狭めるように作用する。これは、ＥＯＭ１内に含まれる非線形結晶の極めて速い応答時間のためであり、それにより、レーザ出力１５がヘルツ未満の線幅を示すことが可能になる。ＥＯＭ１を電子的に調整することによって、レーザ出力１５を０＋／－７５０ｋＨｚの範囲で微調整することもできる。これらの狭い線幅の直接的な結果として、本出願人は、２つのチタンサファイアレーザ２の位相ロックを実証することができた。

【0074】

図２は、図１の電気光学変調器（ＥＯＭ）内で使用される第１の非線形結晶１６および第２の非線形結晶１７の概略的な第１の上面図を示している。非線形結晶１６、１７は、同じ材料から作られることが好ましく、本発明に記載の実施形態では、リン酸チタニルルビジウム（ＲＴＰ）である。しかしながら、ＥＯＭ１内の非線形結晶１６、１７に、線形電気光学効果を示す他の任意の非線形材料を代替的に使用できることが理解されよう。

【0075】

非線形結晶は一般に、多くの周知技術、例えばブリッジマン法やチョクラルスキー法によって、ブール内で成長される。これらの方法は、典型的には、規定された光軸を有する材料の円柱状ロッドをもたらす。その後、円柱状のロッドを光軸に対して切断および研磨して、所望の長さと形状の非線形結晶を生成する。

【0076】

非線形結晶１６、１７はともにブリュースター角カット結晶である。すなわち、それらは、製造された結晶ブールの光軸に沿ったそれらの相対的位置によって規定される研磨面１８、１９を有する。研磨面１８、１９は、研磨面１８、１９の法線ベクトル２０と非線形結晶１６、１７の光入力軸２１との間のブリュースター角（β）に位置する。参照を容易にするために、非線形結晶１６、１７の各々の光軸が符号２２で示されている。ブリュースター角（β）では、研磨面１８、１９の表面反射率は、ｘ軸およびｙ軸によって規定される平面内の偏光を有する光（ｐ偏光とも定義される）に対してゼロである。ＥＯＭ１の以下の説明を助けるために、非線形結晶１６、１７の両方の上面は、第１の研磨面１８の近くに「□」、第２の研磨面１９の近くに「φ」のマークが付けられている。

【0077】

図３は、図２の２つのブリュースター角カット非線形結晶を組み込んだ図１の電気光学変調器（ＥＯＭ）の概略上面図を示している。なお、第１の非線形結晶１６の第１の研磨面１８に近い「□」および第２の研磨面１９に近い「φ」は、図２に示すそれら結晶の構成と比較したときに、第１の非線形結晶１６の下面にあるという事実、すなわち、第１の非線形結晶１６が、第２の非線形結晶１７に対して光軸２２に垂直な軸周りに１８０°回転しているという事実を強調するために破線で示されている。

【0078】

非線形結晶１６、１７は、第１の非線形結晶１６の光出力軸２１が非線形結晶１６、１７の間の第２の非線形結晶１７の光入力軸２１と一致するように、ＥＯＭ１内に配置される。また、非線形結晶１６、１７は、ＥＯＭ１内で反対向きに取り付けられている。反対向きとは、非線形結晶１６、１７を通って伝播する光学場１３が、異なる研磨面１８、１９を介して非線形結晶１６、１７に出入することを意味する。例として、図３を参照すると、矢印で示す方向に光入力２１の軸に沿って伝播するように配置された光学場１３は、研磨面１８を介して第１の非線形結晶１６に入り、研磨面１９を介して出る。対照的に、光学場１３はＥＯＭ１を通って伝播し続ける際に、研磨面１９を介して第２の非線形結晶１７に入り、その後、研磨面１８を介して第２の非線形結晶１７から出る。

【0079】

非線形結晶１６、１７の側面には、電気コーティング２３、２４が施されている。本明細書に記載の実施形態では、電気コーティング２３、２４が金コーティングを含む。電気コーティング２３、２４は、第１の非線形結晶１６に電圧を印加するための手段を提供する。非線形結晶１６に印加された電圧は、伝播する光学場１３に７５ｋＨｚ／Ｖ程度の周波数シフトを引き起こすことが分かっている。

【0080】

当業者であれば、第１の非線形結晶１６および第２の非線形結晶１７の両方の側面に設けられた電気コーティング２３、２４に電圧を印加できることを理解するであろう。しかしながら、非線形結晶１６、１７は、ＥＯＭ１を通って伝播する光学場１３に対して、反対向きに取り付けられているため、電圧は、両方の非線形結晶１６、１７に同時に印加すべきではない。何故なら、誘導される電気光学効果が反対方向に生じ、それにより互いに打ち消すように作用するからである。ただし、第１の非線形結晶１６および第２の非線形結晶１７に印加される電圧も反対向きである場合には、誘導される電気光学効果が２倍になることが、当業者によってさらに理解されるであろう。

【0081】

電気光学変調器の製造方法
次に、ＥＯＭ１の製造方法について、図４を参照しながら説明する。具体的に、図４は、ＥＯＭ１内に非線形結晶１６、１７を機械的に取り付けるための、全体として符号２５で示されるマウント装置を示している。

【0082】

マウント装置２５は、３つの開口部２７を有する電気絶縁ベースプレート２６を含むことが分かる。電気絶縁ベースプレート２６の好ましい材料はセラミックである。ボルト２８は、開口部２７にねじ込まれる状態で図４に示されており、それらが、ＥＯＭ１をレーザキャビティ３のハウジング８に取り付けるための手段を提供している。

【0083】

ベースプレート２６の上部には、第１のセクション３０および第２のセクション３１を有するクランプ２９が配置されている。第１のクランプ部３０および第２のクランプ部３１は、好ましくは、金属合金、例えば黄銅から作られている。第１のクランプ部３０および第２のクランプ部３１の開口部にねじ込まれるボルト３２は、第１のクランプ部３０を第２のクランプ部３１に固定するための手段を提供する。クランプ２９をベースプレート２６に取り付けるために接着剤が用いられている。

【0084】

第１のクランプ部３０は、第１の調節可能な結晶ホルダ３３および第２の調節可能な結晶ホルダ３４を含むことが分かる。調整可能な結晶ホルダ３３、３４は、非線形結晶１６、１７の両側に配置されるプレート３５、３６を備える。好ましくは、プレート３５、３６も、金属合金、例えば黄銅から作られており、非線形結晶１６、１７が調整可能な結晶ホルダ３３、３４内に位置するときに、非線形結晶１６、１７のための電気的接続を提供する。第１のプレート３５は、ネジ３７に取り付けられており、それらの位置が、以下でさらに詳細に説明するように、調整可能な結晶ホルダ３３、３４における非線形結晶１６、１７の取り付けを補助するために調整されるようになっている。対照的に、第２のプレート３６は、好ましくは、第１のクランプ部３０の一体部品として形成され、それらに所望の剛性を提供する。

【0085】

ワイヤ３８は、調整可能な結晶ホルダ３３内に位置するときに、非線形結晶１６の側面上に配置された電気コーティング２３、２４に必要な電場を供給するための手段を提供する。特に、ワイヤ３８は、調整可能な結晶ホルダ３３、３４のプレート３５、３６の間に電気供給を提供する。

【0086】

マウント装置２５は、第１のクランプ部３０の上部に配置された電気絶縁ベースプレート３９をさらに含む。電気絶縁ベースプレート３９の好ましい材料はセラミックである。電気絶縁ベースプレート３９の上面には、隆起の形態の第１の結晶ロケータ４０および第２の結晶ロケータ４１が配置されている。電気絶縁ベースプレート３９が第１のクランプ部３０の上に配置されるとき、第１の結晶ロケータ４０および第２の結晶ロケータ４１は、それぞれの調節可能な結晶ホルダ３３、３４内の非線形結晶１６、１７の位置を合わせるための正確な手段を提供する。

【0087】

第２のクランプ部３１は、第２のクランプ部３１の下側から突出する２本のネジ４２をさらに含むことが分かる。ネジ４２は、非線形結晶１６、１７の上面に配置された電気絶縁ベースプレート４３に圧力を加える手段を提供する。

【0088】

調整可能な結晶ホルダ３３、３４内に非線形結晶１６、１７を配置するために、以下の方法が用いられる。第１の例では、ネジ３７を緩めて、第１のプレート３５を第２のプレート３６から離れるように移動させ、調整可能な結晶ホルダ３３、３４内に非線形結晶１６、１７を配置するのに十分なクリアランスを提供する。

【0089】

その後、第１のプレート３５と第２のプレート３６との間に電気供給を提供するようにワイヤ３８を接続することができる。

【0090】

次に、電気絶縁ベースプレート３９を第１のクランプ部３０の上部に配置して、第１の結晶ロケータ４０および第２の結晶ロケータ４１を、それぞれの調整可能な結晶ホルダ３３、３４内に配置する。

【0091】

その後、電気絶縁ベースプレート３９の上面の、非線形結晶１６、１７が配置される領域に接着層４４を塗布する。接着層４４は、非硬化性または可撓性の接着剤を含む。

【0092】

その後、第１のプレート３５および第２のプレート３６の内面上にはんだ層４５を配置する。

【0093】

次いで、研磨面１８が第１の結晶ロケータ４０および第２の結晶ロケータ４１に当接するように、非線形結晶１６、１７を、それぞれの調整可能な結晶ホルダ３３、３４内に配置する。このとき、非線形結晶１６、１７の下面と電気絶縁性ベースプレート３９の上面との間に接着層４４が挟まれる。同様に、非線形結晶１６、１７の側面と第１のプレート３５および第２のプレート３６の内面との間にはんだ層４５が挟まれる。

【0094】

その後、ネジ３７を締め付けて、第１のプレート３５を第２のプレート３６に向けて移動させ、調整可能な結晶ホルダ３３、３４内に非線形結晶１６、１７を一時的に固定する。

【0095】

次いで、電気絶縁ベースプレート４３を非線形結晶１６、１７の上面に配置した後、第１のクランプ部３０、第２のクランプ部３１およびベースプレート２６をボルト３２で互いに固定する。

【0096】

その後、マウント装置２５を加熱して、非線形結晶１６、１７の側面と第１および第２のプレート３５、３６の内面との間に挟まれたはんだ層４５を溶融させる。

【0097】

マウント装置２５が冷却されると、非線形結晶１６、１７の側面上に配置される電気コーティング２３、２４に対して、第１のプレート３５および第２のプレート３６の位置を固定するように、はんだが硬化する。このとき、第１のプレート３５に圧力が加わらなくなるように、ねじ３７を緩めることが好ましい。

【0098】

次いで、ネジ４２を調整して、電気絶縁ベースプレート４３により非線形結晶１６、１７の上面に加えられる圧力を変化させることができる。この取り付け構成は、様々な方向の圧力を非線形結晶１６、１７に加える手段を提供し、これらは、それらの電気光学効果を制御する代替的または追加的な手段として用いることができる。代替的には、加えられた圧力を使用して、非線形結晶１６、１７の圧電共振を抑制するのを補助することができる。

【0099】

その後、ボルト２８をベースプレート２６の開口部２７に通してＥＯＭ１を所望の位置に固定して、例えばＥＯＭ１をレーザキャビティ３のハウジング８内に取り付けることができる。

【0100】

上述した方法は単なる例として提供したものに過ぎず、ステップの一部を省略したり、あるいは説明したステップを別の順序で実行したりできることが理解されよう。

【0101】

非線形結晶１６、１７を取り付ける上記方法は、ＥＯＭ１の動作について多くの固有の利点を有する。第１の例では、ネジ３７を緩めると、はんだ付けされた第１のプレート３５によって非線形結晶１６、１７に圧力が加えられないことに留意されたい。さらに、接着層４４は、非硬化性または可撓性の接着剤を含むため、非線形結晶１６、１７と剛性結合を形成することはない。しかしながら、非線形結晶１６、１７は、硬化したはんだによって第２のプレート３６にしっかりと付着される。

【0102】

この配置により、非線形結晶１６、１７内に望ましくない複屈折を誘発する応力が非線形結晶１６、１７に加えられなくなる。さらに、接着層４４は、電気コーティング２３、２４間に印加された電場によって駆動されるときに非線形結晶１６、１７に引き起こされる圧電効果を減衰するための手段を提供する。本出願人は、この配置により、非線形結晶を駆動できる上限がなくなり、１０ＭＨｚ以上の電場駆動周波数でＥＯＭ１が動作されることを見出した。

【0103】

上記ＥＯＭ１は、当技術分野で知られているものに対して数多くの利点を示す。

【0104】

非線形結晶１６、１７を通って伝播する光学場１３に対して、２つの非線形結晶１６、１７を反対向きに取り付ける第１の例では、非線形結晶１６、１７によって引き起こされる任意の光学損失効果が打ち消され、それにより、光学場１３が受けるパワー損失が大幅に減少することを意味している。この光損失の低減は、個々の結晶によって導入される偏光回転効果の相殺によるものである。本出願人は、特に高いキャビティ内パワーで、非線形結晶が反対の向きに方向付けられるときに、出力ビーム品質が改善することも見出している。これは、熱誘起複屈折の非線形結晶間の相殺によって引き起こされると考えられる。実際に、リン酸チタニルルビジウム（ＲＴＰ）非線形結晶１６、１７を用いる場合、この電力損失は約２％に減少した。

【0105】

「後ろ合わせ（back to back）」のブリュースター結晶の配置構成を採用することは、ＥＯＭ１が配置されるレーザシステム２などのシステム内に、ＥＯＭ１を挿入するときや、システムからＥＯＭ１を除去するときに、光学場１３でビーム偏向が殆ど起きないという更なる利点を有する。これにより、ＥＯＭ１を挿入または除去するときにシステムを再調整する必要性が減るため、オペレータに求められる技能および労力のレベルも低くなる。

【0106】

また、マウント装置２５は、非線形結晶１６、１７を減らすための非常に安定した環境を提供することも分かっている。これは、非線形結晶１６、１７の各々に付随する接着層４４およびはんだ層４５、並びに、存在する場合は電気絶縁ベースプレート４３によって非線形結晶１６、１７の上面に加えられる圧力の複合効果の結果である。その結果、ＥＯＭ１内の圧電共振によって導入されるノイズレベルは数十ｋＨｚ程度に強く抑制されることが分かっている。

【0107】

電気絶縁トッププレート４３によって非線形結晶１６、１７の上面に加えられる圧力を調節できることは、これらの構成要素が、非線形結晶１６、１７に様々な圧力を加えるための手段として使用できるという更なる利点を提供する。このため、非線形結晶１６、１７の電気光学効果を制御するための代替手段または追加手段として、加えられた圧力を使用することができる。代替的には、加えられた圧力を使用して、非線形結晶１６、１７の圧電共振を抑制するのを助けることができる。

【0108】

さらに留意すべき点は、ＥＯＭ１の設計により、当技術分野で知られている他のＥＯＭと比較した場合、デバイスのフットプリントが著しく小さく（典型的には、ＥＯＭの通常のフットプリントの約３分の１に）なることである。これは、レーザ、またはレーザが配置される他の光学システムの小型化に明らかなメリットとなる。

【0109】

上記実施形態はすべて、ボウタイリングキャビティ形状を有するチタンサファイアレーザシステムを参照して説明してきたが、装置および技術はそのようなシステムでの使用に限定されないことを当業者は理解するであろう。それらの構成要素は、ロックおよびスキャン目的のためにキャビティ内ＥＯＭ１を使用する任意の代替的なレーザキャビティにも同様に適用することができる。同様に、説明したＥＯＭ１は、当業者に知られているように、レーザビームの代替的なパワー、位相または偏光制御技術のために使用することができる。

【0110】

光学場の光路長を変更するのに適した電気光学変調器（ＥＯＭ）について説明する。ＥＯＭは、第１および第２の光軸を有する第１および第２のブリュースター角カット非線形結晶を含む。光軸は、光学場が非線形結晶を通って伝播するときに、全体的な偏向を受けないように、互いに対して方向付けられている。また、非線形結晶は、光学場に対して、逆向きに配置されている。その結果として、ＥＯＭは、付随する光損失が、当技術分野で公知のＥＯＭと比較して著しく低いという利点を有する。さらに、光学場に偏向を与えることなく、ＥＯＭを光学システムに挿入したり、光学システムから除去したりすることが可能である。これにより、オペレータに求められる技能および労力のレベルが低くなる。また、非線形結晶を取り付けるための上述した方法および装置は、非線形結晶内の問題のある圧電共振も抑制する。

【0111】

明細書全体を通して、文脈が他を要求しなければ、「備える」若しくは「含む」という用語、または「備え」若しくは「備えている」、「含み」若しくは「含んでいる」のような活用形は、記載した数または数の群を包含するが、他の数または数の群の除外を意味するものではないと理解されるべきである。

【0112】

さらに、本明細書における任意の先行技術への言及は、先行技術が一般的な一般知識の一部を形成することを示すものとして解釈されるべきではない。

【0113】

本発明の上記詳細な説明は、例示および説明の目的のために示され、排他的なものではなく、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していない。記載された実施形態は、本発明の原理およびこれらの実際の適用を最良に説明するために選択されて説明され、これらによって他の当業者が、考えられる特定の使用に適した様々な変更を伴う本発明の様々な実施形態を最適に利用することが可能になる。したがって、添付の特許請求の範囲により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が包含される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】