波長変換レーザ

　物質中で光が受ける非線形効果を利用してレーザー光の波長を変えることができます。例えば二次の非線形効果（和周波）を利用することにより、二倍高調波（ω+ω=2ω）や三倍高調波（ω+2ω=3ω）を出すことができます。技術的に完成度の高い固体レーザーであるNd:YAGレーザーは赤外レーザーです。ところが、一定以上の強度で、ある条件（位相整合条件）を満たせば、KTP, KDP（KH₂PO₄ : Potassium dihydrogen phosphate）, CLBO（CsLiB₆O₁₀ : Cesium Lithium Borate） といった非線形光学結晶中にこの赤外光を通すだけで容易に緑色や紫外のレーザー光が得られます。最近では、半導体レーザー（波長860nm）の出力を直接、波長変換して青色（430nm）のレーザー光が得られています。 　波長変換を利用すれば、一つのレーザーで数種類の波長を必要に応じて容易に選択することが可能です。レーザーを利用した微細加工では、波長が短いほどレーザー光は小さく絞れ、高いエネルギー密度が達成されます。また物質中での吸収率も高く効率的な微細加工が可能になります。 　逆に二次の非線形効果における差周波発生(ω1-ω2=ω3）を利用することにより、可視のレーザー光から赤外光からミリ波に至る光を発生することができます。さらに和周波の逆過程であるパラメトリック過程(ω1=ω2+ω3）を利用した波長変換も可能です。KTP, BBOといった非線形光学結晶をミラー対（キャビテイー）で閉じこめ外部からω1の光で励起するとω2とω3の光を発振します（パラメトリック発振器：OPO）。結晶の角度や温度などをコントロールすることにより、様々な波長を出力することができます。

種類	メモ
SHGレーザ	second harmonic generation laser	第2高調波発生レーザ。元の波長の1/2の波長の光に変換して出力する。
THGレーザ	Third Harmonic Generation laser	第3高調波発生レーザ。
FHGレーザ	Fourth harmonic generation laser	第4高調波発生レーザ。

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