アクロマチック位相維持ポンプリターン付きの光パラメトリック発振器
本発明は、ポンプレーザービーム（ｆｐ）、信号ビーム（ｆｓ）および補完的なビーム（ｆｃ）が通過する非線形結晶（４）と、反射後に、信号周波数または補完的な周波数と独立した所与の機能モードの間に結晶から出てくる前記ビームが前記ビームの間に相対的な位相シフト値ΔΦａｒを発生するように、前記ビームを全反射または部分反射する装置（５）とを備える二重共振光パラメトリック発振器に適用され、反射装置（５）が金属ミラー、または、２枚の散乱ミラーおよび下流に設置された多層誘電体ミラーの組み合わせであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメトリック発振器、特に、ポンプ放射のリターンとの二重共振による光パラメトリック発振器に関係する。
【背景技術】
【０００２】
二次の非線形過程が一次源によって放出された周波数以外の周波数の放射を生成するため光学部品において使用される。したがって、一次放射が２個の周波数ｆ１およびｆ２で構成されているとき、周波数の和によって、ｆ３＝ｆ１＋ｆ２のような周波数ｆ３で放射を生成することが可能である。同様に、周波数の差によって、ｆ３＝ｆ１−ｆ２（ｆ１＞ｆ２）のような周波数ｆ３が得られる。（ｆ１＝ｆ２）のような周波数の和を縮退させる過程である周波数倍増のような１つの一次周波数だけを利用する過程、または、一次周波数放射ｆ１が周波数ｆ２の光子雑音と相互作用する周波数差過程であるパラメトリック発生を考えることが可能である。パラメトリック発生では、慣用的に、ポンプを一次放射と呼び（ｆ１＝ｆｐ）、信号放射および補完的な放射を２個の関連したその他の放射と呼び（ｆ２＝ｆｃおよびｆ３＝ｆｓ）、ｆｓ＝ｆｐ−ｆｃであり、慣例により、ｆｓ＞ｆｃである。
【０００３】
これらの周波数変換過程は、二次の光非線形性を有している非中心対称結晶を介して異なる放射を伝搬することにより一般に使用される。周波数変換が効果的であるように、結晶は、周波数の変換から生じる放射が非線形結晶内でのこの放射の伝搬を通じて強め合って干渉するように、明確な条件（結晶配向性、温度など）の下で使用される。周波数変換過程に関与する異なる放射の波動ベクトルは、かくして、パラメトリック発生において、ｋｊが放射ｊに関連した波動ベクトルであるとして、ｋｐ＝ｋｓ＋ｋｃとして記述される条件である「位相整合」として知られている条件を検証する。位相整合条件は、屈折率が偏光に依存する複屈折結晶の特性を使用して検証され得る。これは「複屈折による位相整合」である。
【０００４】
しかし、複屈折結晶だけに限定されないように、導波構造内の「モーダル位相整合」または「準位相整合」のようなその他のアプローチが開発されている。現在のところ最も広く普及しているアプローチである準位相整合に関して、放射伝搬は周期的な位相ジャンプをもつ非線形材料を介して行われる。非常に多くの場合、これらの位相ジャンプは、放射線がコヒーレント長（ｌｃ）に等しい距離を移動するたびに生成され、ここで、ｌｃは、φｊが放射ｊに関連した位相であるとして、ΔΦ＝φｐ−（φｓ＋φｃ）によって与えられる放射の相対的な位相のずれΔΦがπから変化するように、これらの放射線が移動する距離として定義される。「準位相整合」条件は、このとき、ｋｌが｜ｋｌ｜＝π／ｌｃによって定義されるとして、ｋｐ＝ｋｓ＋ｋｃ＋ｋｌとして記述される。
【０００５】
準位相整合は、現在、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）と、ＬＴ（タンタル酸リチウム）と、ＫＴＰ（チタン酸リン酸カリウム）およびＫＴＰのＫＴＡ同形体（チタン酸ヒ酸カリウム）と、ＲＴＡ（チタン酸ヒ酸ルビジウム）のような強誘電体結晶に広く適用されている。これらの材料に対して、πの位相ジャンプは、材料の強誘電体配向を周期的に反転することにより得られる（図１を参照）。各強誘電体ドメインの幅ｐは、あるドメインから次のドメインへの通過中に起こるπという位相ジャンプが、各ドメインを通る伝搬中に累積した相対的な位相のずれΔΦｄを打ち消すように、ｌｃ、または、ｌｃの奇数倍における構造によって固定され、周波数の変換から生じる放射の間に強め合う干渉を維持する。周期的に反転させられている結晶は、ＰＰＬＮ、ＰＰＫＴＰなどの頭文字によって知られ、ここで、ＰＰは「周期的分極」を表している。さらに、最近の研究は、準位相整合の技術を半導体に拡張している［Ｋ．Ｌ．Ｖｏｄｏｐｙａｎｏｖ，Ｏ．Ｌｅｖｉ，Ｐ．Ｓ．Ｋｕｏ，Ｔ．Ｊ．Ｐｉｎｇｕｅｔ，Ｌ．Ｓ．Ｈａｒｒｉｓ，Ｍ．Ｍ．Ｆｅｊｅｒ，Ｂ．Ｇｅｒａｒｄ，Ｌ．Ｂｅｃｏｕａｒｎ，Ｅ．Ｌａｌｌｉｅｒ，“Ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｑｕａｓｉ−ｐｈａｓｅ−ｍａｔｃｈｅｄ ＧａＡｓ”，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，２９，Ｎｏ．１６，ｐｐ．１９１２−１９１４（２００４）］。
【０００６】
利用される位相整合のタイプとは無関係に、同じ位相整合または準位相整合条件がパラメトリック発生過程ｆｐ→（ｆｓ，ｆｃ）と、周波数和ｆｓ＋ｆｃ→ｆｐのパラメトリック発生過程に当てはまることに注意することが重要である。２つの過程は、したがって、演繹的に共存し、非線形結晶内で互いに逆になること（再転換として知られている現象）さえある。実際に、結晶の所与の位置ｚで、本質的に位相のずれはΔΦ（ｚ）＝φｐ−［φｓ（ｚ）＋φｃ（ｚ）］であり、ここで、φｊ（ｚ）は横座標ｚに対する放射ｚの位相であり、エネルギー伝達の方向を定め、最終的に周波数変換過程の収率を定める。
【０００７】
その結果として、数個の非線形結晶をカスケードすることにより、周波数倍増のような過程の効率を高めようとするとき、干渉が通過される各結晶内で強め合うように、放射の間で相対的な位相を維持する位相アダプテーション装置を異なる結晶の間に挿入することが不可欠である［Ｓ．Ｈ．Ｃｈａｋｍａｋｊｉａｎ，Ｍ．Ｔ．Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ，Ｋ．Ｗ．Ｋｏｃｈ ＩＩＩ，Ｇ．Ｔ．Ｍｏｏｒｅ，“Ｐｈａｓｅｄ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ”，米国特許第５，５００，８６５号，（１９９６）］。拡張されたスペクトル域で用いるため、位相アダプテーションが利用される周波数を問わず検証されるべきであり、色収差的に維持されるべきである。装置は、プリズムまたは回折網がカスケード状に搭載されている結晶の間に挿入された分散素子から作られる［Ｂ．Ｒｉｃｈｍａｎ，“Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｐｈａｓｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｔ ｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒｓ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ”，米国特許第６，６３６，３４３Ｂ１号，（２００３）］。
【０００８】
結晶およびプリズム、または、カスケード状に動作するネットワークシステムを伴うアーキテクチャには依然として欠点があり、第一に、これらのアーキテクチャは損失をもたらし、高価であり、膨大である。これらのアーキテクチャの使用は必然的に少数個の結晶に限定される。さらに、これらのアーキテクチャの用途は、殆どの用途のため必要とされる１０％を超える変換率を達成することが放射を多数回（典型的に、１００回を超えて）干渉させることになる周波数パラメトリック発生の過程に限定されている。その結果として、多数の結晶をカスケード状にするのではなく、パラメトリック発生において続けられているアプローチは、外へ出て、そして、戻ってくる同じ結晶を通るパスを何回も重ねることで構成されている。この結晶は、放射が外へ出て、そして、戻ってくる多数回の移動を行う光学共振器の内部に設置されている。光学共振器に挿入された結晶は、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）として知られている周波数同調可能な放射源を形成する。
【０００９】
ＯＰＯの変換効率を最適化することは、３つの放射の共振器内での多数のパスの全体に亘る３つの放射の間の相対的な位相の値を考慮することを仮定している。この態様は、３つの放射が往路と戻り路とで全く同じように干渉する「ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯ」として知られているＯＰＯのカテゴリーの基本であり、変換効率は、特に、３つの放射の反射中に３つの放射の間に取り込まれた位相ジャンプΔΦａｒに依存している。位相ジャンプΔΦａｒは、ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａによって定義され、同時にΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）であり、ここで、位相φｊｒが戻り路の間に結晶の裏面のレベルで測定され、ΔΦａ＝φｐａ−（φｓａ＋φｃａ）であり、ここで、位相φｊａは往路の間に結晶の裏面のレベルで測定される。ΔΦａｒの関数としての変換効率の依存性は、複屈折によって位相整合に用いられる結晶に関して研究されている［Ｊ．Ｅ．Ｂｊｏｒｋｈｏｌｍ，Ａ．Ａｓｋｈｉｎ，Ｒ．Ｇ．Ｓｍｉｔｈ，“Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ ｂｙ ｎｏｎ−ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐｕｍｐ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ，Ｊ．ｏｆ Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ＱＥ−６，Ｎｏ．１２，ｐｐ．７９７−７９９，（１９７０）］。ＯＰＯの変換効率は、正確な位相整合で、かつ、ΔΦａｒ＝０［モジュロー２π］に対して最大であることが実証された。しかし、ΔΦａｒ＝π［モジュロー２π］であるとき、効率は正確な位相整合より低く、一方、位相整合の外に位置している２個の最大を有している。図２は、従来技術から知られているこの挙動を示している。したがって、ΔΦａｒの値の制御およびマスタリングは、ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯの機能を最適化する。しかし、［Ｊ．Ｅ．Ｂｊｏｒｋｈｏｌｍ，Ａ．Ａｓｋｈｉｎ，Ｒ．Ｇ．Ｓｍｉｔｈ，“Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ ｂｙ ｎｏｎ−ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐｕｍｐ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ，Ｊ．ｏｆ Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ＱＥ−６，Ｎｏ．１２，ｐｐ．７９７−７９９，（１９７０）］においてさらに強調されているように、ＯＰＯの効率曲線がΔΦａｒに依存することは、ＯＰＯの動作周波数の関数としてΔΦａｒの値を制御することが必要であり、ポンプリターン付きの二重共振タイプのＯＰＯの実施をかなり複雑化するので、ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯの主な欠点である。
【００１０】
したがって、ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯによって達成される性能は、ポンプ放射の全部［Ａ．Ｂａｎｄｉｌｌａ，Ｗ．Ｂｒｕｎｎｅｒ，Ｒ．Ｆｉｓｃｈｅｒ，Ｈ．Ｐａｕｌ，“Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｕｍｐｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ”，ＦＲ２０９３９２８，（１９７１）］または一部［Ｍ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，Ａ．Ｄｅｓｏｒｍｅａｕｘ，Ｅ．Ｒｏｓｅｎｃｈｅｒ，“ｄｏｕｂｌｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ａｄａｐｔｅｄ ｐｕｍｐ ｒｅｔｕｒｎ”，ＷＯ２００５／１１７１１（Ａ１），（２００５）］で、位相が適合した（複屈折による正確な位相整合において最大効率を生じるためにΔΦａｒ＝０である）反射装置を共振器出口に設置することによって非常に十分に改善され得る。しかし、従来技術のポンプリターン装置で使用される誘電体多層ミラーの光屈折率分散が与えられると、放射の間の相対的な位相のずれの値ΔΦａｒは異なる誘電体層の積み重ねに依存し、ＯＰＯの動作周波数の関数として変化する。換言すると、ΔΦａｒを維持することはアクロマチックでない。同じことは、内部反射中に材料の光分散および３つの放射の間の位相のずれに起因して、全反射プリズムが使用されるとき［Ｋ．Ｄ．Ｚａｎｇ，Ｅ．Ｍａｒｇａｌｉｔｈ，“Ｂｒｏａｄ ｔｕｎｉｎｇ−ｒａｎｇｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ”，ＵＳ６，２９５，１６０（Ｂ１），（２００１）］に当てはまる。
【００１１】
したがって、構成によって、既存のＯＰＯ上で生成される周波数とは無関係に、ΔΦａｒの値を制御すること、および、ΔΦａｒがその最適値に維持されることを演繹的に保証することが可能である。その理由は、ΔΦａｒの値と、周波数に伴うΔΦａｒの値とその進展を制御するため、従来技術の装置は、たとえば、ＰＩＤ型（フェーズ、積分、微分）の制御ループのような調節手段を帰納的に用いる。異なる放射の間の相対的な位相の制御は、分離装置を使用して、戻り路の前に、ソースの複雑性を増加させ、製造コストを押し上げ、実施とセットアップをより困難にするパラメトリック変換の過程に関与する３つの放射のうちの少なくとも１つを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術の装置によって設計されたポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯは、拡大されたスペクトル域に亘って相対的な位相のずれΔΦａｒを一定に保つ簡単かつ小型の装置がないので、十分に満足できないことがこれまでの分析から明らかになる。本発明は、ΔΦａｒが構成によって、すなわち、使用中に調節手段に頼ることなく、周波数と無関係な値に固定されるように、アクロマチック位相を保持するポンプリターン装置を実施することにより、従来技術の限定の解決に寄与する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるポンプ放射のリターン付きの二重共振光パラメトリック発振器は、ポンプ放射の出力伝搬の方向に、
前面および後面を有している非線形結晶と、
結晶の後面の下流に位置し、結晶の前面の上流に位置している第１のミラーと共に信号放射のための第１の共振空洞を画定し、結晶の前面の上流に位置している第２のミラーと共に補完的な放射のための第２の共振空洞を画定し、２つの空洞のうちの少なくとも一方が排他的に単周波数または複周波数である発振器の動作モードを保証するために可変長である、装置と、
を備え、
周波数ｆｐのポンプ放射が、結晶の中に、結晶の前面を介して入り結晶の後面を介して出る往路と、その後に、装置上での反射後に、結晶の後面を介して入る戻り路とを作り、
周波数ｆｓの信号放射が第１の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
周波数ｆｃの補完的な放射が第２の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
前記３つの放射が、ΔΦａ＝φｐａ−（φｓａ＋φｃａ）という相対的な位相ずれで結晶の後面から出て、装置上の反射後に、ΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで結晶の後面を介して入り、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａは、所与のタイプの位相整合に対し、発振器の単周波数動作モードまたは複周波数モードを決定する。
【００１４】
発振器は、装置が２つの空洞に共通している金属ミラーであり、その結果、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが、発振器の動作周波数とは無関係に、π（モジュロー２π）に等しいことを特徴とする。本発明は、したがって、低製造コストを有している。
【００１５】
変形例として、発振器は、装置が、分散誘電体ミラーと標準的な誘電体ミラーの対を形成するように配置されている多層スタックによって構成された、２つの空洞に共通している広帯域ミラーであり、その結果、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが発振器の動作周波数とは無関係に一定であることを特徴とする。
【００１６】
放射のうちの１つが固定周波数である変形実施形態では、広帯域ミラーは、標準的な誘電体多層ミラーと関連付けられた、「二重チャープミラー」タイプ［Ｒ．Ｓｚｉｐｏｃｓ，Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ，“Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｉｒｒｏｒ”，ＵＳ５，７３４，５０３，（１９９８）］の分散ミラーの対を形成するために同じ基材に堆積された誘電体層のスタックから構成されている。分散ミラーの対の誘電体層のスタックは、可変周波数の２つの放射の間の光分散を補償するために、慎重に計算され配置され、一方、固定周波数の第３の放射は標準的な誘電体多層ミラーによって反射される。この誘電体層の組立体は、ポンプ放射、信号放射、または、補完的な放射のうちの少なくとも１つへ部分的に反射されることがある。
【００１７】
本発明の実施は、図３に示されているように、信号波および補完的な波が、好ましい動作モードに応じて選択され得る長さをもつ２つの別個の空洞内で発振するという事実を十分に利用する。したがって、第１の単周波数動作モードは、図３ａに示されているように、パラメトリック利得曲線の中心に置かれた２つの空洞の間に単一のモード一致だけが存在するように、空洞の長さを選択することからなる。この第１の動作モードでは、広帯域ミラーの特性は、利得曲線が単一の中央最大値だけを有するように相対的な位相ずれの散らばりΔΦａｒを構成することにより固定される。第２の複周波数動作モードでは、空洞の長さは、図３ｂに示されているように、２つのモード一致がパラメトリック利得曲線の各最大値より下に位置するように選択される。この第２の動作モードでは、相対的な位相ずれの散らばりΔΦａｒは、２個の最大値をもつ利得曲線を実現するように構成することによって固定されている。この第２の動作モードは、２つの空洞の長さの関数として調節可能な間隔を有する２つの接近した信号周波数ｆｓ０およびｆｓ１を同時に放出する。
【００１８】
結晶の後面は、アクロマチック位相の維持を伴うポンプリターンを保証することが可能である。この場合、金属コーティングまたは分散ミラーの誘電体層が非線形結晶の出口面に直接的に堆積され、結晶をもつ単一のブロックを形成する。
【００１９】
有利な点は、非線形結晶が準位相整合に使用されることである。最後に通過されたドメインの厚さは、したがって、好ましい動作モードに応じて構成することにより固定される。
【００２０】
準位相整合に使用される結晶の最後のドメインは、ＯＰＯの動作モードの素早い選択を可能にさせるため可変光学長を有している。
【００２１】
準位相整合を使用する別のタイプの実施形態では、最後に通過されたドメインは、ポンプ放射に直交する方向における結晶の簡単な平行移動により異なる動作モードを実現するためにプリズム形式である。
【００２２】
したがって、本発明で提案されているアクロマチック位相が維持されたポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯは、ＯＰＯによって生成された周波数の関数としての放射の間の相対的な位相の制御装置の使用から解放されることにより、これらのＯＰＯの実施を実質的に改善する。信号波および補完的な波のための２つの別個の空洞と組み合わされたＯＰＯの実施は、信号放射が単一の周波数ｆｓ０または２つの接近した周波数ｆｓ０およびｆｓ１のいずれかを備える２つの単周波数または複周波数動作モードを生成し、たとえば、差分吸収を測定することが目的であるとき、後者の動作モードが特に有用である。
【００２３】
本発明のその他の特徴および利点は、以下の説明および非限定的な実施例から明らかになる。
【００２４】
添付図面は本発明を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の一般的な概要が図４に記載されている。レーザー１は、光アイソレータ２と、分離ブレード３と、次に、ミラー７または８と、入口（６Ａ）面および出口（６Ｂ）面を介して非線形結晶４と、を連続的に通過する周波数ｆｐのポンプ放射を発信し、信号周波数放射ｆｓおよび補完的な周波数放射ｆｃが共通した広帯域ミラー５とそれぞれのミラー７および８との間の反射によって液晶４を通る多数の往路および戻り路を実現する。ポンプ放射、信号放射、および、補完的な放射は、結晶から出るときに完全または部分的に反射される。３つの放射の反射は、信号放射または補完的な放射とは無関係に、３つの出力放射の相対的な位相（ΔΦａ）と、３つの反射された放射の相対的な位相（ΔΦｒ）との間の位相ずれ値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａを維持する共通の広帯域ミラー５によって保証されている。周波数ｆｓにおける信号放射は、ブレード３を用いて変換されないポンプ放射から濾波された後に、ＯＰＯの上流で利用可能である。
【００２６】
図５は、折り畳み式の幾何学的構成における本発明の初期的な実施を示している。３つの放射の反射は、非線形結晶４の出口面６Ｂの近くに設置された厚さが数マイクロメートルの金属堆積物９によって保証されている。補完的な放射はミラー８と金属表面９との間で発振し、一方、信号放射はミラー７と金属表面９との間で発振する。ミラー７および８は、光学空洞の長さを別々に変化させ、よって、ＯＰＯによって発信された周波数を微調整するために、圧電性シム１０Ａおよび１０Ｂに取り付けられている。ポンプ放射、信号放射および補完的な放射は、ここでは複屈折による位相整合に使用される非線形結晶４を格納している共振器の共通部分で相互作用する。空洞内部では、分離ブレード３が信号放射と補完的な放射の分離を保証する。出口面６Ｂは、周波数に伴って変化する放射の間に位相ずれ（着色）を取り込むことになる反射防止加工に頼ることなく、フレネル損失を制限するため、信号放射および補完的な放射の入射角がブルースター入射の角度にできる限り近づくように向きが合わされている。これらの条件、および、表面６Ｂを表面９から分離する空隙の所与の弱い光分散性において、相対的な位相ずれΔΦａｒの値は、表面９上での３つの放射の金属反射中に出て行く波と戻り波との間に現れる相対的な位相ずれの散らばり（ΔΦｒ−ΔΦａ）に全く等しい。
【００２７】
図５の場合のように、ＯＰＯの動作モードを指定するため、金属ミラー９はアルミニウム堆積物によって作られている。ＯＰＯによって放出された周波数（信号または補完信号）の関数としての相対的な位相ずれΔΦａｒの進展は、［Ｄ．Ｙ．Ｓｍｉｔｈ，Ｅ．Ｓｈｉｌｅｓ，Ｍ．Ｉｎｏｋｕｔｉ，“Ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ”，ｉｎ Ｅ．Ｄ．Ｐａｌｉｋ （ｅｄ．），Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄｓ，Ａｃａｄｅｍｉｅ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｒｌａｎｄｏ，３６９（１９８５）］に記載されているインデックスの値を使用して計算され得る。広い周波数範囲を対象とするため、ポンプ放射の３つの通常の波長は、非限定的に、１．５５μｍ、１．０６４μｍおよび０．５３２μｍであると考えられる。図６は、異なるポンプ波長に対し、ΔΦａｒが、ＯＰＯによって放出された周波数とは無関係に、πの付近に留まることを明瞭に表し、本発明における好ましいアクロマチック特性を実証している。この場合に、結晶が複屈折による位相整合に使用され、かつ、ΔΦａｒ≒πである、と仮定するならば、ＯＰＯの効率曲線は、図２に示されているように、正確な位相整合の両側に対称的に配置された２個の最大値を有している。信号空洞および補完的な空洞の長さは、２個の最大値の位置にある共振を生成し、したがって、図３において持ち込まれた第２の動作モードｂ）を達成するために、独立に調節され得る。
【００２８】
図７は、準位相整合で使用される結晶の特有の特性を利用している本発明の第１のタイプの実施形態を示している。図７によれば、信号放射はミラー７とミラー９との間で発振し、一方、補完的な放射はミラー８とミラー９との間で発振し、これらのミラーはこの場合に重ね合わされた空洞と一体となって線形共振器を形成している。信号放射は、分離ブレード３を用いてポンプ放射から濾波される前にミラー７を通して抽出される。金属ミラー９は、最後の戻りドメイン１１の出口面６Ｂに直接的に設置されている。この配置は、通過される最後のドメインの幅（δ）が、好ましい動作モードに従って表面６Ｂを多少削ることにより構成によって固定されていることを特徴とする。最後の戻りドメイン１１を通過し、金属ミラー９で反射した後、３つの放射は、非線形結晶４内の戻り中に、相対的な位相ずれΔΦ＝ΔΦａｒ＋２ΔΦｄ（δ）と相互作用し、ここで、ドメイン１１を通る往路および戻り路が考慮されている。
【００２９】
したがって、ΔΦの値は、選択されたδの値に応じて構成中に連続的に調整され得る。前述の通り、アルミニウム堆積物によって作られた金属ミラーを考慮に入れ、非線形結晶４がＰＰＬＮで形成されていると仮定するならば、［Ｄ．Ｈ．Ｊｕｎｄｔ，“Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｅｌｌｍｅｉｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ，ｎｅ，ｉｎ ｃｏｎｇｒｕｅｎｔ ｎｉｏｂｔｅ”，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，２２，１５５３（１９９７）］に記載されたインデックスの値から、ニオブ酸リチウム／アルミニウム界面と関連付けられた相対的な位相ずれΔΦａｒを計算することが可能である。図８に表されているように、ΔΦａｒの値は、ＯＰＯの動作周波数とは無関係に、考慮された様々なポンプ波長に対して、πの近くに留まる。これらの条件で、放射は、ΔΦ≒π＋２ΔΦｄ（δ）によって結晶内での戻り中に所与の相対的な位相と相互作用する。この関係は、ＰＰＫＴＰ、ＰＰＫＴＡなどのような金属と様々な金属コーティング（Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、．．．）を関連付ける他の界面に対しても依然として有効である。２つの動作モードがこのようにしてδの値に応じて達成され得る。
【００３０】
・ｎが１以上の奇数整数であるときに、δ＝ｎ×ｌｃであるならば、ΔΦはπ（モジュロー２π）に等しく、パラメトリック変換が、連続的な強誘電体ドメインの間にπの位相ジャンプの不連続性を伴うことなく、戻り中に維持される。この状況では、パラメトリック変換の効率は、ｌｃの値と、結晶の温度とによって定義されるＯＰＯの機能の全範囲に亘って最適である。効率曲線は対称性のある「釣鐘」型を有している。信号空洞および補完的な空洞の長さは、かくして、図３の動作モードａ）を達成するように選択される。
【００３１】
・δ＝（ｎ＋０．５）×ｌｃであるならば、ΔΦは０に等しい［モジュロー２π］。この状況では、効率曲線は、２つの波長で機能を生じる傾向がある「二重隆起」を有している。信号空洞および補完的な空洞の長さは図３の動作モードｂ）を達成するように選択される。
【００３２】
中間的なδの値に対し、非対称型の「二重隆起」効率曲線が達成され、結果として異なる強度を有する２つの波長が放出される。
【００３３】
したがって、図７によって概略的に示されているタイプの実施形態によれば、アクロマチック位相が維持されるポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯが達成され得る。構成により、結晶内での戻り中に相互作用する３つの放射の間の相対的な位相ずれの値（ΔΦ）は、好ましい動作モードと、その結果として選択された空洞の長さとに応じて固定され得る。装置のアクロマチック特性が与えられると、位相の電子制御はもはや必要とされない。その上、金属堆積物９は、誘電体多層堆積過程と関連したコストより十分に低いコストで行われ得る。
【００３４】
本発明の装置は広い周波数範囲に亘ってΔΦａｒの値を一定に保つために全く制御を必要としないので、発振器の動作モードの変更は最後のドメインの長さδを修正することにより可能になる。
【００３５】
図９は、ΔΦｄの値を電気的に選択する可能性がある準位相整合において、ＰＰＬＮ結晶を使用する第２のタイプの実施形態を表している。このため、最後の戻りドメイン１１は、十分に大きな幅δ（典型的に１０ミリメートル）を有しており、したがって電気光学効果によって、数μｍに亘って最後の戻りドメインの光学長を、よって、ＯＰＯの動作モードを実質的に修正することが可能である。結晶の結晶軸に従って電界を与える２個の電極１２Ａおよび１２Ｂがドメイン１１の両側に設置されている。電極１２Ａおよび１２Ｂに印加されるＨＶ１電圧の値を調整することは、相対的な位相ずれΔΦが戻り中に非常に急速に修正されること、したがって、ＯＰＯの動作モードが位相戻りのアクロマチック特性を維持したまま修正されることを可能にさせる。
【００３６】
図１０は、相対的な位相ずれΔΦｄの値がポンプ放射に対する結晶の横方向位置に応じて修正され得るように、表面６Ｂが強磁性体ドメインの配向に対して（数ミリラジアンのオーダーの）傾斜角αで研磨されていることを特徴とする本発明の別のタイプの実施形態を表している。準位相整合で使用される結晶に適用されるこのタイプの実施形態は、効率曲線の型を選択し、したがって、方向Ｘに沿った結晶の簡単な平行移動によりＯＰＯの動作モードを変更する。
【００３７】
上述されている様々なタイプの実施形態の利点は、金属コーティングを使用することによる低い製造コストである。しかし、金属反射のパラメータ（モジュールおよび位相）は殆ど修正できない。好ましいアクロマチック特性を維持しながら、これらのパラメータの値を制御するため、３つの放射は、標準的な誘電体ミラーと関連付けられた「二重チャープ」タイプの分散誘電体ミラーの組み合わせから作られた広帯域ミラーによって反射される方が有利であろう。［Ｇ．Ｓｔｅｉｎｍｅｙｅｒ，“Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ：ｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｏｃｔａｖｅ”，Ａｐｐｌ．ｏｐｔ．，４５，ｎ°７，１４８４（２００６）］に主要な特性が詳述されている分散誘電体ミラーは、特に、フェムト秒スケールの非常に短い光パルスの生成のため開発された。分散誘電体ミラーは、特に、環状空洞と、同期した衝撃的なポンピングの下で、単に共振作用しているＯＰＯ結晶内の群速度の光分散を補償するために使用され、この点について、［Ｊ．Ｈｅｂｌｉｎｇ，Ｈ．Ｇｉｅｓｓｅｎ，Ｓ．Ｌｉｎｄｅｎ，Ｊ．Ｋｈｕｈｌ，“Ｍｉｒｒｏｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｏｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ”，Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍ．，１４１，２２９（１９９７）］を参照のこと。より短いパルスの生成は、量が波動の関数として位相の２次微分に依存する光パルスの群遅延分散
【数１】
を制御する目的で、これらのミラーの開発に非常に寄与した。
【００３８】
本発明で提案されているアクロマチック特性の探索は、放射の間の位相変化
【数２】
または、周波数の線形関数のような条件に置かれることを取り上げる。このことは、
【数３】
または、ωとは独立しているような装置を探索する原因、したがって、特有の分散ミラーの組み合わせを使用する原因となる。
【００３９】
図１１は、ポンプ周波数が同調可能であるか否かに依存して、分散誘電体ミラーおよび標準的な多層ミラーを組み合わせることにより、考えられ得る３つの広帯域ミラーを表している。
【００４０】
・図１１の配置ａ）は、「二重チャープ」型の２つの分散ミラー１３Ａおよび１４Ａと、標準的な多層ミラー１６Ａとから構成されている。ミラー１６Ａは、周波数が固定されることになっているポンプ放射を完全または部分的に反射するように設計され、一方、分散ミラー１３Ａおよび１４Ａは、それぞれ、信号放射および補完的な放射を反射する。信号周波数および補完的な周波数が連続的に同調可能であるこのタイプの作用の場合、ミラー１３Ａおよび１４Ａは逆の群遅延分散を有している。ミラー１３Ａとミラー１４Ａとの間の距離Ｌ０は、誘電体層を堆積させる手順中に層１５Ａの厚さを調整することにより固定される。分散ミラーのスペクトル特性（反射範囲、群遅延分散）および距離Ｌ０は、反射時に、位相ジャンプの合計φｓａｒ＋φｃａｒ＝（φｓｒ−φｓａ）＋（φｃｒ−φｃａ）が信号周波数および補完的な周波数と無関係の値を有している。これらの条件において、かつ、ポンプ周波数が固定されていると仮定するならば、放射の間の相対的な位相ずれΔΦａｒは反射を通じて一定に保たれる。分散ミラーのスペクトル特性が（１オクターブまでの）非常に拡張された範囲に亘って制御可能であると仮定するならば、アクロマチック位相が維持されるポンプリターンが広いスペクトルドメインに亘って保証される。
【００４１】
・配置ｂ）は固定した補完的な周波数での動作のタイプを対象としている。この場合に、標準的な多層ミラー１６Ｂは補完的な放射を完全または部分的に反射し、一方、分散ミラー１３Ｂおよび１７は、同調可能な周波数の信号放射およびポンプ放射を反射する。分散ミラー１３Ｂおよび１７のスペクトル特性と、層１５Ｂの厚さとは、この場合、反射時に、位相差φｐ−φｓがポンプ周波数および信号周波数に依存しないように選択される。これらの条件において、かつ、補完的な周波数が固定に保たれていると仮定すると、放射間の相対的な位相ずれΔΦａｒは反射の全体を通じて一定に保たれる。
【００４２】
・配置ｃ）は固定した信号の動作のタイプを対象としている。この配置は、補完的な放射が分散ミラー１４Ｂによって反射され、信号が標準的な誘電体ミラー１６Ｃによって完全または部分的に反射される、事例ｂ）と区別される。上述の通り、相対的な位相ずれΔΦａｒをポンプ周波数および補完的な周波数から独立させるために、ミラー１７および１４Ｂのスペクトル特性と、層１５Ｃの厚さとを固定することが可能である。
【００４３】
これらの様々な配置に対し、簡略化されたモデルは、反射時に、相対的な位相ずれΔΦａｒを維持させるために満たされるべき条件を指定する。
【００４４】
φｊａｒが図１１の様々な配置のうちの１つで反射された放射ｊの往路と戻り路との間の位相ずれであるとする。簡略モデルに基づいて、目的は、反射中にポンプ放射と信号放射と補完的な放射との間に現れ、アクロマチック位相が維持されたポンプリターン付きの機能を生じるため満たされるべき条件を推論する根拠である相対的な位相ずれΔΦａｒ＝φｐａｒ−（φｓａｒ＋φｃａｒ）の値を指定することである。
【００４５】
図１１の配置ａ）に関して、ポンプ周波数が固定されていると仮定するならば、反射位相変化は一定であり、φｐａｒ＝φｐ０がこの変化した位相の値である。信号放射位相および補完的な放射位相は、それぞれ、
【数４】
【数５】
として記述される。
【００４６】
これらの２つの式において、ωｊは放射ｊの波動であり、ｃは高速であり、ｎｊは、放射ｊが分散ミラーを構成する高屈折率ｎＨおよび低屈折率ｎＬの様々な層と交差するときに影響を受ける平均屈折率
【数６】
であり、Ｌ０は、補完的な放射が補完的な分散ミラーに到達する前に横切る光学的厚さであり、Ｌ（ωｊ）は、放射ｊを反射する分散ミラーの中を通る放射ｊの侵入深さである。ωｊの関数Ｌ（ωｊ）として侵入の深さが線形変化する場合、
【数７】
であり、式中、Ωｊ０は放射ｊを反射する分散ミラーの反射範囲の下限であり、Ｄｊは、
【数８】
によって定義される放射ｊの群遅延分散である。
【００４７】
相対的な位相ずれΔΦａｒは、したがって、
【数９】
によって与えられる。
【００４８】
アクロマチック位相が維持されるポンプリターンの条件は、ωｓおよびωｃに関するフック間の量の微分が零であるときに確認され、以下の条件、すなわち、
Ｄｓ＋Ｄｃ＝０
Ωｓ０＋Ωｃ０＝ωｐ
および
【数１０】
を与える。
【００４９】
これらの式は、信号放射および補完的な放射を反射する分散ミラーが、信号周波数および相補的な周波数が変化するときに補償されるように、逆の群遅延分散を有することを必要とする。距離Ｌ０は分散ミラーのスペクトル特性に依存している。一例として、信号放射の群遅延分散（Ｄｓ）が１００ｆｓ２であるならば、１μｍのポンプ周波数に対し、Ｌ０はおよそ１５μｍである。
【００５０】
図１１の配置ｂ）に関して、上述の手順に従うと、色消し条件は、
Ｄｓ−Ｄｐ＝０
ΩＰ０−Ωｓ０＝ωｐ
および
【数１１】
である。
【００５１】
今度は、信号周波数およびポンプ周波数が同じ方向に変化すると仮定するならば、２つの分散ミラーは同じ群遅延分散を有しているであろう。
【００５２】
等価的な関係が図１１の配置ｃ）に対して得られる。
【００５３】
勿論、図１１の様々な広帯域ミラーを使用することは、反射係数と、様々な放射の相対的な位相ずれΔΦａｒを固定することが可能であるという利点を伴って、金属反射を使用する上述のタイプの実施形態に当然に当てはまる。この可能性は、簡単な金属反射によってアクセスできなかった動作モードを考えることを可能にさせる。したがって、図１２は、複屈折結晶４、および、図１１の配置ａ）に従って設計された広帯域ミラーを使用する動作モードを有している。信号放射および補完的な放射は、それぞれ、ミラー１３Ａおよび１４Ａが分散ミラーであるミラー７−１３Ａとミラー８−１４Ａの対の間で発振する。ポンプ放射は、ポンプ周波数で部分的に反射する多層ミラー１６Ａによって反射される。［Ｍ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，Ａ．Ｄｅｓｏｒｍｅａｕｘ，Ｅ．Ｒｏｓｅｎｃｈｅｒ，“Ｄｏｕｂｌｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ａｄａｐｔｅｄ ｐｕｍｐ ｒｅｔｕｒｎ”，ＷＯ２００５／１１１７１１（Ａ１），（２００５）］によれば、ポンプ周波数での反射係数は２０％のオーダーである。２個の圧電性シム１０Ａおよび１０Ｂは、ＯＰＯによって放出された周波数を同調させるために信号空洞および補完的な空洞の長さを精細に修正するのに役立つ。さらに、結晶の出口面６Ｂ、および、分散ミラー１３Ａは、表面６Ｂとミラー１３Ａの外面との間で、フレネル損失、および、寄生的なファブリ・ペロー効果を制限するために反射防止層１８Ａおよび１８Ｂで覆われている。
【００５４】
図１３は、図１１の配置ｂ）を利用する一体鋳造型の実施形態を有している。信号放射はミラー７とミラー１３Ｂとの間で発振し、補完的な放射はミラー８とミラー１６Ｂとの間で発振し、ポンプ放射は分散ミラー１７によって反射される。ミラー７は、外部使用への連結を保証するために信号を部分的に反射する。電気光学材料によって構成されているディスク２０は、ミラー７とミラー８との間に挿入されている。したがって、ディスク２０の両側に設置された２個の電極２１Ａおよび２１Ｂを用いて高電圧ＨＶ２を印加することにより、信号空洞の光学長、よって、信号周波数を修正することが可能である。信号の連続的な同調を行うため、ポンプ周波数自体が同調可能である。ポンプ周波数は、たとえば、ファイバーレーザーによって生成され得る。図１３の実施形態のタイプでは、誘電体ミラー１６Ｂが電気光学ディスク１９の外面２３に設置されている。このディスク１９は、従来技術から知られている付着および固着の技術に従って分散ミラー１３Ｂの上に直接的に設置されている。２個の電極２２Ａおよび２２Ｂは、ディスク１９の光学長、したがって、ポンプ放射および信号放射に対する補完的な放射の相対的な位相ずれを修正する高電圧ＨＶ３を印加するためにディスク１９の両側に設置されている。
【００５５】
このようにして、相対的な位相ずれΔΦａｒの値は非常に急速に変更可能であり、このことは特定の用途に応じてＯＰＯの動作モードを変化させることを可能にする。
【００５６】
当然ながら、提案されたタイプの実施形態は可能な実施形態の排他的な一覧を表していない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】強誘電体ドメインの周期的リターンによる準位相整合の実行を示す図である。
【図２】相対的な位相ずれΔΦａｒの２個の値に対し、２つの波動ベクトルの間の離調Δｋ＝ｋｐ−（ｋｓ＋ｋｃ）の関数として、複屈折による位相整合のため取得された、位相パラメトリック変換の効率への依存性を表す曲線を示す図である。
【図３】本発明により利用可能であるａ）（単周波数）およびｂ）（複周波数）の２つの動作モードを示す図である。
【図４】本発明の実施を概略的に示す図である。
【図５】折り畳み式の幾何学的構成に従って配置され、複屈折による位相整合の際に機能し、２つの別個の空洞を使用する二重共振ＯＰＯのための本発明の実施に関係している図である。
【図６】空気／アルミニウム界面上での反射中に、信号波長または補完的な波長の関数として、ポンプ放射、信号放射、および、補完的な放射の間の相対的な位相ずれΔΦａｒの変化の進展を示す図である。様々な曲線は１．５５、１．０６および０．５３２μｍという様々なポンプ波長に対し計算されている。
【図７】直線的な幾何学的性質にある準位相整合の際に使用される結晶および２つの別個の空洞のための本発明の実施を示す図である。
【図８】ニオブ酸リチウム／アルミニウム界面上での反射中に、信号波長または補完的な波長の関数として、ポンプ放射、信号放射、および、補完的な放射の間の相対的な位相ずれΔΦａｒの進展を示す図である。様々な曲線は１．５５、１．０６および０．５３２μｍという様々なポンプ波長に対し計算されている。
【図９】ＯＰＯの動作モードを電気的に選択する可能性がある準位相整合における本発明の実施を示す図である。
【図１０】非線形結晶の平行移動によりＯＰＯの動作モードを固定する可能性がある準位相整合における本発明の実施を示す図である。
【図１１】アクロマチック位相の維持を伴うポンプリターンを保証する分散ミラーおよび多層ミラーの異なる配置で作られた３つの広帯域ミラーを示す図である。
【図１２】ポンプ放射を部分的に反射する２個の分散ミラーおよび多層ミラーの組み合わせを使用する本発明の実施を示す図である。
【図１３】可変光学長のディスクによって分離された２個の分散ミラーおよび多層ミラーを使用する本発明の一体鋳造型の具現化を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメトリック発振器、特に、ポンプ放射のリターンとの二重共振による光パラメトリック発振器に関係する。
【背景技術】
【０００２】
二次の非線形過程が一次源によって放出された周波数以外の周波数の放射を生成するため光学部品において使用される。したがって、一次放射が２個の周波数ｆ１およびｆ２で構成されているとき、周波数の和によって、ｆ３＝ｆ１＋ｆ２のような周波数ｆ３で放射を生成することが可能である。同様に、周波数の差によって、ｆ３＝ｆ１−ｆ２（ｆ１＞ｆ２）のような周波数ｆ３が得られる。（ｆ１＝ｆ２）のような周波数の和を縮退させる過程である周波数倍増のような１つの一次周波数だけを利用する過程、または、一次周波数放射ｆ１が周波数ｆ２の光子雑音と相互作用する周波数差過程であるパラメトリック発生を考えることが可能である。パラメトリック発生では、慣用的に、ポンプを一次放射と呼び（ｆ１＝ｆｐ）、信号放射および補完的な放射を２個の関連したその他の放射と呼び（ｆ２＝ｆｃおよびｆ３＝ｆｓ）、ｆｓ＝ｆｐ−ｆｃであり、慣例により、ｆｓ＞ｆｃである。
【０００３】
これらの周波数変換過程は、二次の光非線形性を有している非中心対称結晶を介して異なる放射を伝搬することにより一般に使用される。周波数変換が効果的であるように、結晶は、周波数の変換から生じる放射が非線形結晶内でのこの放射の伝搬を通じて強め合って干渉するように、明確な条件（結晶配向性、温度など）の下で使用される。周波数変換過程に関与する異なる放射の波動ベクトルは、かくして、パラメトリック発生において、ｋｊが放射ｊに関連した波動ベクトルであるとして、ｋｐ＝ｋｓ＋ｋｃとして記述される条件である「位相整合」として知られている条件を検証する。位相整合条件は、屈折率が偏光に依存する複屈折結晶の特性を使用して検証され得る。これは「複屈折による位相整合」である。
【０００４】
しかし、複屈折結晶だけに限定されないように、導波構造内の「モーダル位相整合」または「準位相整合」のようなその他のアプローチが開発されている。現在のところ最も広く普及しているアプローチである準位相整合に関して、放射伝搬は周期的な位相ジャンプをもつ非線形材料を介して行われる。非常に多くの場合、これらの位相ジャンプは、放射線がコヒーレント長（ｌｃ）に等しい距離を移動するたびに生成され、ここで、ｌｃは、φｊが放射ｊに関連した位相であるとして、ΔΦ＝φｐ−（φｓ＋φｃ）によって与えられる放射の相対的な位相のずれΔΦがπから変化するように、これらの放射線が移動する距離として定義される。「準位相整合」条件は、このとき、ｋｌが｜ｋｌ｜＝π／ｌｃによって定義されるとして、ｋｐ＝ｋｓ＋ｋｃ＋ｋｌとして記述される。
【０００５】
準位相整合は、現在、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）と、ＬＴ（タンタル酸リチウム）と、ＫＴＰ（チタン酸リン酸カリウム）およびＫＴＰのＫＴＡ同形体（チタン酸ヒ酸カリウム）と、ＲＴＡ（チタン酸ヒ酸ルビジウム）のような強誘電体結晶に広く適用されている。これらの材料に対して、πの位相ジャンプは、材料の強誘電体配向を周期的に反転することにより得られる（図１を参照）。各強誘電体ドメインの幅ｐは、あるドメインから次のドメインへの通過中に起こるπという位相ジャンプが、各ドメインを通る伝搬中に累積した相対的な位相のずれΔΦｄを打ち消すように、ｌｃ、または、ｌｃの奇数倍における構造によって固定され、周波数の変換から生じる放射の間に強め合う干渉を維持する。周期的に反転させられている結晶は、ＰＰＬＮ、ＰＰＫＴＰなどの頭文字によって知られ、ここで、ＰＰは「周期的分極」を表している。さらに、最近の研究は、準位相整合の技術を半導体に拡張している［Ｋ．Ｌ．Ｖｏｄｏｐｙａｎｏｖ，Ｏ．Ｌｅｖｉ，Ｐ．Ｓ．Ｋｕｏ，Ｔ．Ｊ．Ｐｉｎｇｕｅｔ，Ｌ．Ｓ．Ｈａｒｒｉｓ，Ｍ．Ｍ．Ｆｅｊｅｒ，Ｂ．Ｇｅｒａｒｄ，Ｌ．Ｂｅｃｏｕａｒｎ，Ｅ．Ｌａｌｌｉｅｒ，“Ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｑｕａｓｉ−ｐｈａｓｅ−ｍａｔｃｈｅｄ ＧａＡｓ”，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，２９，Ｎｏ．１６，ｐｐ．１９１２−１９１４（２００４）］。
【０００６】
利用される位相整合のタイプとは無関係に、同じ位相整合または準位相整合条件がパラメトリック発生過程ｆｐ→（ｆｓ，ｆｃ）と、周波数和ｆｓ＋ｆｃ→ｆｐのパラメトリック発生過程に当てはまることに注意することが重要である。２つの過程は、したがって、演繹的に共存し、非線形結晶内で互いに逆になること（再転換として知られている現象）さえある。実際に、結晶の所与の位置ｚで、本質的に位相のずれはΔΦ（ｚ）＝φｐ−［φｓ（ｚ）＋φｃ（ｚ）］であり、ここで、φｊ（ｚ）は横座標ｚに対する放射ｚの位相であり、エネルギー伝達の方向を定め、最終的に周波数変換過程の収率を定める。
【０００７】
その結果として、数個の非線形結晶をカスケードすることにより、周波数倍増のような過程の効率を高めようとするとき、干渉が通過される各結晶内で強め合うように、放射の間で相対的な位相を維持する位相アダプテーション装置を異なる結晶の間に挿入することが不可欠である［Ｓ．Ｈ．Ｃｈａｋｍａｋｊｉａｎ，Ｍ．Ｔ．Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ，Ｋ．Ｗ．Ｋｏｃｈ ＩＩＩ，Ｇ．Ｔ．Ｍｏｏｒｅ，“Ｐｈａｓｅｄ ｃａｓｃａｄｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ”，米国特許第５，５００，８６５号，（１９９６）］。拡張されたスペクトル域で用いるため、位相アダプテーションが利用される周波数を問わず検証されるべきであり、色収差的に維持されるべきである。装置は、プリズムまたは回折網がカスケード状に搭載されている結晶の間に挿入された分散素子から作られる［Ｂ．Ｒｉｃｈｍａｎ，“Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｐｈａｓｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｔ ｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒｓ ｏｆ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ”，米国特許第６，６３６，３４３Ｂ１号，（２００３）］。
【０００８】
結晶およびプリズム、または、カスケード状に動作するネットワークシステムを伴うアーキテクチャには依然として欠点があり、第一に、これらのアーキテクチャは損失をもたらし、高価であり、膨大である。これらのアーキテクチャの使用は必然的に少数個の結晶に限定される。さらに、これらのアーキテクチャの用途は、殆どの用途のため必要とされる１０％を超える変換率を達成することが放射を多数回（典型的に、１００回を超えて）干渉させることになる周波数パラメトリック発生の過程に限定されている。その結果として、多数の結晶をカスケード状にするのではなく、パラメトリック発生において続けられているアプローチは、外へ出て、そして、戻ってくる同じ結晶を通るパスを何回も重ねることで構成されている。この結晶は、放射が外へ出て、そして、戻ってくる多数回の移動を行う光学共振器の内部に設置されている。光学共振器に挿入された結晶は、光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）として知られている周波数同調可能な放射源を形成する。
【０００９】
ＯＰＯの変換効率を最適化することは、３つの放射の共振器内での多数のパスの全体に亘る３つの放射の間の相対的な位相の値を考慮することを仮定している。この態様は、３つの放射が往路と戻り路とで全く同じように干渉する「ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯ」として知られているＯＰＯのカテゴリーの基本であり、変換効率は、特に、３つの放射の反射中に３つの放射の間に取り込まれた位相ジャンプΔΦａｒに依存している。位相ジャンプΔΦａｒは、ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａによって定義され、同時にΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）であり、ここで、位相φｊｒが戻り路の間に結晶の裏面のレベルで測定され、ΔΦａ＝φｐａ−（φｓａ＋φｃａ）であり、ここで、位相φｊａは往路の間に結晶の裏面のレベルで測定される。ΔΦａｒの関数としての変換効率の依存性は、複屈折によって位相整合に用いられる結晶に関して研究されている［Ｊ．Ｅ．Ｂｊｏｒｋｈｏｌｍ，Ａ．Ａｓｋｈｉｎ，Ｒ．Ｇ．Ｓｍｉｔｈ，“Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ ｂｙ ｎｏｎ−ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐｕｍｐ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ，Ｊ．ｏｆ Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ＱＥ−６，Ｎｏ．１２，ｐｐ．７９７−７９９，（１９７０）］。ＯＰＯの変換効率は、正確な位相整合で、かつ、ΔΦａｒ＝０［モジュロー２π］に対して最大であることが実証された。しかし、ΔΦａｒ＝π［モジュロー２π］であるとき、効率は正確な位相整合より低く、一方、位相整合の外に位置している２個の最大を有している。図２は、従来技術から知られているこの挙動を示している。したがって、ΔΦａｒの値の制御およびマスタリングは、ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯの機能を最適化する。しかし、［Ｊ．Ｅ．Ｂｊｏｒｋｈｏｌｍ，Ａ．Ａｓｋｈｉｎ，Ｒ．Ｇ．Ｓｍｉｔｈ，“Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ ｂｙ ｎｏｎ−ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐｕｍｐ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ”，ＩＥＥＥ，Ｊ．ｏｆ Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ＱＥ−６，Ｎｏ．１２，ｐｐ．７９７−７９９，（１９７０）］においてさらに強調されているように、ＯＰＯの効率曲線がΔΦａｒに依存することは、ＯＰＯの動作周波数の関数としてΔΦａｒの値を制御することが必要であり、ポンプリターン付きの二重共振タイプのＯＰＯの実施をかなり複雑化するので、ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯの主な欠点である。
【００１０】
したがって、ポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯによって達成される性能は、ポンプ放射の全部［Ａ．Ｂａｎｄｉｌｌａ，Ｗ．Ｂｒｕｎｎｅｒ，Ｒ．Ｆｉｓｃｈｅｒ，Ｈ．Ｐａｕｌ，“Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｐｕｍｐｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ”，ＦＲ２０９３９２８，（１９７１）］または一部［Ｍ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，Ａ．Ｄｅｓｏｒｍｅａｕｘ，Ｅ．Ｒｏｓｅｎｃｈｅｒ，“ｄｏｕｂｌｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ａｄａｐｔｅｄ ｐｕｍｐ ｒｅｔｕｒｎ”，ＷＯ２００５／１１７１１（Ａ１），（２００５）］で、位相が適合した（複屈折による正確な位相整合において最大効率を生じるためにΔΦａｒ＝０である）反射装置を共振器出口に設置することによって非常に十分に改善され得る。しかし、従来技術のポンプリターン装置で使用される誘電体多層ミラーの光屈折率分散が与えられると、放射の間の相対的な位相のずれの値ΔΦａｒは異なる誘電体層の積み重ねに依存し、ＯＰＯの動作周波数の関数として変化する。換言すると、ΔΦａｒを維持することはアクロマチックでない。同じことは、内部反射中に材料の光分散および３つの放射の間の位相のずれに起因して、全反射プリズムが使用されるとき［Ｋ．Ｄ．Ｚａｎｇ，Ｅ．Ｍａｒｇａｌｉｔｈ，“Ｂｒｏａｄ ｔｕｎｉｎｇ−ｒａｎｇｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ”，ＵＳ６，２９５，１６０（Ｂ１），（２００１）］に当てはまる。
【００１１】
したがって、構成によって、既存のＯＰＯ上で生成される周波数とは無関係に、ΔΦａｒの値を制御すること、および、ΔΦａｒがその最適値に維持されることを演繹的に保証することが可能である。その理由は、ΔΦａｒの値と、周波数に伴うΔΦａｒの値とその進展を制御するため、従来技術の装置は、たとえば、ＰＩＤ型（フェーズ、積分、微分）の制御ループのような調節手段を帰納的に用いる。異なる放射の間の相対的な位相の制御は、分離装置を使用して、戻り路の前に、ソースの複雑性を増加させ、製造コストを押し上げ、実施とセットアップをより困難にするパラメトリック変換の過程に関与する３つの放射のうちの少なくとも１つを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来技術の装置によって設計されたポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯは、拡大されたスペクトル域に亘って相対的な位相のずれΔΦａｒを一定に保つ簡単かつ小型の装置がないので、十分に満足できないことがこれまでの分析から明らかになる。本発明は、ΔΦａｒが構成によって、すなわち、使用中に調節手段に頼ることなく、周波数と無関係な値に固定されるように、アクロマチック位相を保持するポンプリターン装置を実施することにより、従来技術の限定の解決に寄与する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるポンプ放射のリターン付きの二重共振光パラメトリック発振器は、ポンプ放射の出力伝搬の方向に、
前面および後面を有している非線形結晶と、
結晶の後面の下流に位置し、結晶の前面の上流に位置している第１のミラーと共に信号放射のための第１の共振空洞を画定し、結晶の前面の上流に位置している第２のミラーと共に補完的な放射のための第２の共振空洞を画定し、２つの空洞のうちの少なくとも一方が排他的に単周波数または複周波数である発振器の動作モードを保証するために可変長である、装置と、
を備え、
周波数ｆｐのポンプ放射が、結晶の中に、結晶の前面を介して入り結晶の後面を介して出る往路と、その後に、装置上での反射後に、結晶の後面を介して入る戻り路とを作り、
周波数ｆｓの信号放射が第１の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
周波数ｆｃの補完的な放射が第２の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
前記３つの放射が、ΔΦａ＝φｐａ−（φｓａ＋φｃａ）という相対的な位相ずれで結晶の後面から出て、装置上の反射後に、ΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで結晶の後面を介して入り、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａは、所与のタイプの位相整合に対し、発振器の単周波数動作モードまたは複周波数モードを決定する。
【００１４】
発振器は、装置が２つの空洞に共通している金属ミラーであり、その結果、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが、発振器の動作周波数とは無関係に、π（モジュロー２π）に等しいことを特徴とする。本発明は、したがって、低製造コストを有している。
【００１５】
変形例として、発振器は、装置が、分散誘電体ミラーと標準的な誘電体ミラーの対を形成するように配置されている多層スタックによって構成された、２つの空洞に共通している広帯域ミラーであり、その結果、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが発振器の動作周波数とは無関係に一定であることを特徴とする。
【００１６】
放射のうちの１つが固定周波数である変形実施形態では、広帯域ミラーは、標準的な誘電体多層ミラーと関連付けられた、「二重チャープミラー」タイプ［Ｒ．Ｓｚｉｐｏｃｓ，Ｆ．Ｋｒａｕｓｚ，“Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｉｒｒｏｒ”，ＵＳ５，７３４，５０３，（１９９８）］の分散ミラーの対を形成するために同じ基材に堆積された誘電体層のスタックから構成されている。分散ミラーの対の誘電体層のスタックは、可変周波数の２つの放射の間の光分散を補償するために、慎重に計算され配置され、一方、固定周波数の第３の放射は標準的な誘電体多層ミラーによって反射される。この誘電体層の組立体は、ポンプ放射、信号放射、または、補完的な放射のうちの少なくとも１つへ部分的に反射されることがある。
【００１７】
本発明の実施は、図３に示されているように、信号波および補完的な波が、好ましい動作モードに応じて選択され得る長さをもつ２つの別個の空洞内で発振するという事実を十分に利用する。したがって、第１の単周波数動作モードは、図３ａに示されているように、パラメトリック利得曲線の中心に置かれた２つの空洞の間に単一のモード一致だけが存在するように、空洞の長さを選択することからなる。この第１の動作モードでは、広帯域ミラーの特性は、利得曲線が単一の中央最大値だけを有するように相対的な位相ずれの散らばりΔΦａｒを構成することにより固定される。第２の複周波数動作モードでは、空洞の長さは、図３ｂに示されているように、２つのモード一致がパラメトリック利得曲線の各最大値より下に位置するように選択される。この第２の動作モードでは、相対的な位相ずれの散らばりΔΦａｒは、２個の最大値をもつ利得曲線を実現するように構成することによって固定されている。この第２の動作モードは、２つの空洞の長さの関数として調節可能な間隔を有する２つの接近した信号周波数ｆｓ０およびｆｓ１を同時に放出する。
【００１８】
結晶の後面は、アクロマチック位相の維持を伴うポンプリターンを保証することが可能である。この場合、金属コーティングまたは分散ミラーの誘電体層が非線形結晶の出口面に直接的に堆積され、結晶をもつ単一のブロックを形成する。
【００１９】
有利な点は、非線形結晶が準位相整合に使用されることである。最後に通過されたドメインの厚さは、したがって、好ましい動作モードに応じて構成することにより固定される。
【００２０】
準位相整合に使用される結晶の最後のドメインは、ＯＰＯの動作モードの素早い選択を可能にさせるため可変光学長を有している。
【００２１】
準位相整合を使用する別のタイプの実施形態では、最後に通過されたドメインは、ポンプ放射に直交する方向における結晶の簡単な平行移動により異なる動作モードを実現するためにプリズム形式である。
【００２２】
したがって、本発明で提案されているアクロマチック位相が維持されたポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯは、ＯＰＯによって生成された周波数の関数としての放射の間の相対的な位相の制御装置の使用から解放されることにより、これらのＯＰＯの実施を実質的に改善する。信号波および補完的な波のための２つの別個の空洞と組み合わされたＯＰＯの実施は、信号放射が単一の周波数ｆｓ０または２つの接近した周波数ｆｓ０およびｆｓ１のいずれかを備える２つの単周波数または複周波数動作モードを生成し、たとえば、差分吸収を測定することが目的であるとき、後者の動作モードが特に有用である。
【００２３】
本発明のその他の特徴および利点は、以下の説明および非限定的な実施例から明らかになる。
【００２４】
添付図面は本発明を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の一般的な概要が図４に記載されている。レーザー１は、光アイソレータ２と、分離ブレード３と、次に、ミラー７または８と、入口（６Ａ）面および出口（６Ｂ）面を介して非線形結晶４と、を連続的に通過する周波数ｆｐのポンプ放射を発信し、信号周波数放射ｆｓおよび補完的な周波数放射ｆｃが共通した広帯域ミラー５とそれぞれのミラー７および８との間の反射によって液晶４を通る多数の往路および戻り路を実現する。ポンプ放射、信号放射、および、補完的な放射は、結晶から出るときに完全または部分的に反射される。３つの放射の反射は、信号放射または補完的な放射とは無関係に、３つの出力放射の相対的な位相（ΔΦａ）と、３つの反射された放射の相対的な位相（ΔΦｒ）との間の位相ずれ値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａを維持する共通の広帯域ミラー５によって保証されている。周波数ｆｓにおける信号放射は、ブレード３を用いて変換されないポンプ放射から濾波された後に、ＯＰＯの上流で利用可能である。
【００２６】
図５は、折り畳み式の幾何学的構成における本発明の初期的な実施を示している。３つの放射の反射は、非線形結晶４の出口面６Ｂの近くに設置された厚さが数マイクロメートルの金属堆積物９によって保証されている。補完的な放射はミラー８と金属表面９との間で発振し、一方、信号放射はミラー７と金属表面９との間で発振する。ミラー７および８は、光学空洞の長さを別々に変化させ、よって、ＯＰＯによって発信された周波数を微調整するために、圧電性シム１０Ａおよび１０Ｂに取り付けられている。ポンプ放射、信号放射および補完的な放射は、ここでは複屈折による位相整合に使用される非線形結晶４を格納している共振器の共通部分で相互作用する。空洞内部では、分離ブレード３が信号放射と補完的な放射の分離を保証する。出口面６Ｂは、周波数に伴って変化する放射の間に位相ずれ（着色）を取り込むことになる反射防止加工に頼ることなく、フレネル損失を制限するため、信号放射および補完的な放射の入射角がブルースター入射の角度にできる限り近づくように向きが合わされている。これらの条件、および、表面６Ｂを表面９から分離する空隙の所与の弱い光分散性において、相対的な位相ずれΔΦａｒの値は、表面９上での３つの放射の金属反射中に出て行く波と戻り波との間に現れる相対的な位相ずれの散らばり（ΔΦｒ−ΔΦａ）に全く等しい。
【００２７】
図５の場合のように、ＯＰＯの動作モードを指定するため、金属ミラー９はアルミニウム堆積物によって作られている。ＯＰＯによって放出された周波数（信号または補完信号）の関数としての相対的な位相ずれΔΦａｒの進展は、［Ｄ．Ｙ．Ｓｍｉｔｈ，Ｅ．Ｓｈｉｌｅｓ，Ｍ．Ｉｎｏｋｕｔｉ，“Ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ”，ｉｎ Ｅ．Ｄ．Ｐａｌｉｋ （ｅｄ．），Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄｓ，Ａｃａｄｅｍｉｅ Ｐｒｅｓｓ，Ｏｒｌａｎｄｏ，３６９（１９８５）］に記載されているインデックスの値を使用して計算され得る。広い周波数範囲を対象とするため、ポンプ放射の３つの通常の波長は、非限定的に、１．５５μｍ、１．０６４μｍおよび０．５３２μｍであると考えられる。図６は、異なるポンプ波長に対し、ΔΦａｒが、ＯＰＯによって放出された周波数とは無関係に、πの付近に留まることを明瞭に表し、本発明における好ましいアクロマチック特性を実証している。この場合に、結晶が複屈折による位相整合に使用され、かつ、ΔΦａｒ≒πである、と仮定するならば、ＯＰＯの効率曲線は、図２に示されているように、正確な位相整合の両側に対称的に配置された２個の最大値を有している。信号空洞および補完的な空洞の長さは、２個の最大値の位置にある共振を生成し、したがって、図３において持ち込まれた第２の動作モードｂ）を達成するために、独立に調節され得る。
【００２８】
図７は、準位相整合で使用される結晶の特有の特性を利用している本発明の第１のタイプの実施形態を示している。図７によれば、信号放射はミラー７とミラー９との間で発振し、一方、補完的な放射はミラー８とミラー９との間で発振し、これらのミラーはこの場合に重ね合わされた空洞と一体となって線形共振器を形成している。信号放射は、分離ブレード３を用いてポンプ放射から濾波される前にミラー７を通して抽出される。金属ミラー９は、最後の戻りドメイン１１の出口面６Ｂに直接的に設置されている。この配置は、通過される最後のドメインの幅（δ）が、好ましい動作モードに従って表面６Ｂを多少削ることにより構成によって固定されていることを特徴とする。最後の戻りドメイン１１を通過し、金属ミラー９で反射した後、３つの放射は、非線形結晶４内の戻り中に、相対的な位相ずれΔΦ＝ΔΦａｒ＋２ΔΦｄ（δ）と相互作用し、ここで、ドメイン１１を通る往路および戻り路が考慮されている。
【００２９】
したがって、ΔΦの値は、選択されたδの値に応じて構成中に連続的に調整され得る。前述の通り、アルミニウム堆積物によって作られた金属ミラーを考慮に入れ、非線形結晶４がＰＰＬＮで形成されていると仮定するならば、［Ｄ．Ｈ．Ｊｕｎｄｔ，“Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｅｌｌｍｅｉｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ，ｎｅ，ｉｎ ｃｏｎｇｒｕｅｎｔ ｎｉｏｂｔｅ”，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，２２，１５５３（１９９７）］に記載されたインデックスの値から、ニオブ酸リチウム／アルミニウム界面と関連付けられた相対的な位相ずれΔΦａｒを計算することが可能である。図８に表されているように、ΔΦａｒの値は、ＯＰＯの動作周波数とは無関係に、考慮された様々なポンプ波長に対して、πの近くに留まる。これらの条件で、放射は、ΔΦ≒π＋２ΔΦｄ（δ）によって結晶内での戻り中に所与の相対的な位相と相互作用する。この関係は、ＰＰＫＴＰ、ＰＰＫＴＡなどのような金属と様々な金属コーティング（Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、．．．）を関連付ける他の界面に対しても依然として有効である。２つの動作モードがこのようにしてδの値に応じて達成され得る。
【００３０】
・ｎが１以上の奇数整数であるときに、δ＝ｎ×ｌｃであるならば、ΔΦはπ（モジュロー２π）に等しく、パラメトリック変換が、連続的な強誘電体ドメインの間にπの位相ジャンプの不連続性を伴うことなく、戻り中に維持される。この状況では、パラメトリック変換の効率は、ｌｃの値と、結晶の温度とによって定義されるＯＰＯの機能の全範囲に亘って最適である。効率曲線は対称性のある「釣鐘」型を有している。信号空洞および補完的な空洞の長さは、かくして、図３の動作モードａ）を達成するように選択される。
【００３１】
・δ＝（ｎ＋０．５）×ｌｃであるならば、ΔΦは０に等しい［モジュロー２π］。この状況では、効率曲線は、２つの波長で機能を生じる傾向がある「二重隆起」を有している。信号空洞および補完的な空洞の長さは図３の動作モードｂ）を達成するように選択される。
【００３２】
中間的なδの値に対し、非対称型の「二重隆起」効率曲線が達成され、結果として異なる強度を有する２つの波長が放出される。
【００３３】
したがって、図７によって概略的に示されているタイプの実施形態によれば、アクロマチック位相が維持されるポンプリターン付きの二重共振ＯＰＯが達成され得る。構成により、結晶内での戻り中に相互作用する３つの放射の間の相対的な位相ずれの値（ΔΦ）は、好ましい動作モードと、その結果として選択された空洞の長さとに応じて固定され得る。装置のアクロマチック特性が与えられると、位相の電子制御はもはや必要とされない。その上、金属堆積物９は、誘電体多層堆積過程と関連したコストより十分に低いコストで行われ得る。
【００３４】
本発明の装置は広い周波数範囲に亘ってΔΦａｒの値を一定に保つために全く制御を必要としないので、発振器の動作モードの変更は最後のドメインの長さδを修正することにより可能になる。
【００３５】
図９は、ΔΦｄの値を電気的に選択する可能性がある準位相整合において、ＰＰＬＮ結晶を使用する第２のタイプの実施形態を表している。このため、最後の戻りドメイン１１は、十分に大きな幅δ（典型的に１０ミリメートル）を有しており、したがって電気光学効果によって、数μｍに亘って最後の戻りドメインの光学長を、よって、ＯＰＯの動作モードを実質的に修正することが可能である。結晶の結晶軸に従って電界を与える２個の電極１２Ａおよび１２Ｂがドメイン１１の両側に設置されている。電極１２Ａおよび１２Ｂに印加されるＨＶ１電圧の値を調整することは、相対的な位相ずれΔΦが戻り中に非常に急速に修正されること、したがって、ＯＰＯの動作モードが位相戻りのアクロマチック特性を維持したまま修正されることを可能にさせる。
【００３６】
図１０は、相対的な位相ずれΔΦｄの値がポンプ放射に対する結晶の横方向位置に応じて修正され得るように、表面６Ｂが強磁性体ドメインの配向に対して（数ミリラジアンのオーダーの）傾斜角αで研磨されていることを特徴とする本発明の別のタイプの実施形態を表している。準位相整合で使用される結晶に適用されるこのタイプの実施形態は、効率曲線の型を選択し、したがって、方向Ｘに沿った結晶の簡単な平行移動によりＯＰＯの動作モードを変更する。
【００３７】
上述されている様々なタイプの実施形態の利点は、金属コーティングを使用することによる低い製造コストである。しかし、金属反射のパラメータ（モジュールおよび位相）は殆ど修正できない。好ましいアクロマチック特性を維持しながら、これらのパラメータの値を制御するため、３つの放射は、標準的な誘電体ミラーと関連付けられた「二重チャープ」タイプの分散誘電体ミラーの組み合わせから作られた広帯域ミラーによって反射される方が有利であろう。［Ｇ．Ｓｔｅｉｎｍｅｙｅｒ，“Ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ：ｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｏｃｔａｖｅ”，Ａｐｐｌ．ｏｐｔ．，４５，ｎ°７，１４８４（２００６）］に主要な特性が詳述されている分散誘電体ミラーは、特に、フェムト秒スケールの非常に短い光パルスの生成のため開発された。分散誘電体ミラーは、特に、環状空洞と、同期した衝撃的なポンピングの下で、単に共振作用しているＯＰＯ結晶内の群速度の光分散を補償するために使用され、この点について、［Ｊ．Ｈｅｂｌｉｎｇ，Ｈ．Ｇｉｅｓｓｅｎ，Ｓ．Ｌｉｎｄｅｎ，Ｊ．Ｋｈｕｈｌ，“Ｍｉｒｒｏｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｆｅｍｔｏｓｅｃｏｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｏｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ”，Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍ．，１４１，２２９（１９９７）］を参照のこと。より短いパルスの生成は、量が波動の関数として位相の２次微分に依存する光パルスの群遅延分散
【数１】
を制御する目的で、これらのミラーの開発に非常に寄与した。
【００３８】
本発明で提案されているアクロマチック特性の探索は、放射の間の位相変化
【数２】
または、周波数の線形関数のような条件に置かれることを取り上げる。このことは、
【数３】
または、ωとは独立しているような装置を探索する原因、したがって、特有の分散ミラーの組み合わせを使用する原因となる。
【００３９】
図１１は、ポンプ周波数が同調可能であるか否かに依存して、分散誘電体ミラーおよび標準的な多層ミラーを組み合わせることにより、考えられ得る３つの広帯域ミラーを表している。
【００４０】
・図１１の配置ａ）は、「二重チャープ」型の２つの分散ミラー１３Ａおよび１４Ａと、標準的な多層ミラー１６Ａとから構成されている。ミラー１６Ａは、周波数が固定されることになっているポンプ放射を完全または部分的に反射するように設計され、一方、分散ミラー１３Ａおよび１４Ａは、それぞれ、信号放射および補完的な放射を反射する。信号周波数および補完的な周波数が連続的に同調可能であるこのタイプの作用の場合、ミラー１３Ａおよび１４Ａは逆の群遅延分散を有している。ミラー１３Ａとミラー１４Ａとの間の距離Ｌ０は、誘電体層を堆積させる手順中に層１５Ａの厚さを調整することにより固定される。分散ミラーのスペクトル特性（反射範囲、群遅延分散）および距離Ｌ０は、反射時に、位相ジャンプの合計φｓａｒ＋φｃａｒ＝（φｓｒ−φｓａ）＋（φｃｒ−φｃａ）が信号周波数および補完的な周波数と無関係の値を有している。これらの条件において、かつ、ポンプ周波数が固定されていると仮定するならば、放射の間の相対的な位相ずれΔΦａｒは反射を通じて一定に保たれる。分散ミラーのスペクトル特性が（１オクターブまでの）非常に拡張された範囲に亘って制御可能であると仮定するならば、アクロマチック位相が維持されるポンプリターンが広いスペクトルドメインに亘って保証される。
【００４１】
・配置ｂ）は固定した補完的な周波数での動作のタイプを対象としている。この場合に、標準的な多層ミラー１６Ｂは補完的な放射を完全または部分的に反射し、一方、分散ミラー１３Ｂおよび１７は、同調可能な周波数の信号放射およびポンプ放射を反射する。分散ミラー１３Ｂおよび１７のスペクトル特性と、層１５Ｂの厚さとは、この場合、反射時に、位相差φｐ−φｓがポンプ周波数および信号周波数に依存しないように選択される。これらの条件において、かつ、補完的な周波数が固定に保たれていると仮定すると、放射間の相対的な位相ずれΔΦａｒは反射の全体を通じて一定に保たれる。
【００４２】
・配置ｃ）は固定した信号の動作のタイプを対象としている。この配置は、補完的な放射が分散ミラー１４Ｂによって反射され、信号が標準的な誘電体ミラー１６Ｃによって完全または部分的に反射される、事例ｂ）と区別される。上述の通り、相対的な位相ずれΔΦａｒをポンプ周波数および補完的な周波数から独立させるために、ミラー１７および１４Ｂのスペクトル特性と、層１５Ｃの厚さとを固定することが可能である。
【００４３】
これらの様々な配置に対し、簡略化されたモデルは、反射時に、相対的な位相ずれΔΦａｒを維持させるために満たされるべき条件を指定する。
【００４４】
φｊａｒが図１１の様々な配置のうちの１つで反射された放射ｊの往路と戻り路との間の位相ずれであるとする。簡略モデルに基づいて、目的は、反射中にポンプ放射と信号放射と補完的な放射との間に現れ、アクロマチック位相が維持されたポンプリターン付きの機能を生じるため満たされるべき条件を推論する根拠である相対的な位相ずれΔΦａｒ＝φｐａｒ−（φｓａｒ＋φｃａｒ）の値を指定することである。
【００４５】
図１１の配置ａ）に関して、ポンプ周波数が固定されていると仮定するならば、反射位相変化は一定であり、φｐａｒ＝φｐ０がこの変化した位相の値である。信号放射位相および補完的な放射位相は、それぞれ、
【数４】
【数５】
として記述される。
【００４６】
これらの２つの式において、ωｊは放射ｊの波動であり、ｃは高速であり、ｎｊは、放射ｊが分散ミラーを構成する高屈折率ｎＨおよび低屈折率ｎＬの様々な層と交差するときに影響を受ける平均屈折率
【数６】
であり、Ｌ０は、補完的な放射が補完的な分散ミラーに到達する前に横切る光学的厚さであり、Ｌ（ωｊ）は、放射ｊを反射する分散ミラーの中を通る放射ｊの侵入深さである。ωｊの関数Ｌ（ωｊ）として侵入の深さが線形変化する場合、
【数７】
であり、式中、Ωｊ０は放射ｊを反射する分散ミラーの反射範囲の下限であり、Ｄｊは、
【数８】
によって定義される放射ｊの群遅延分散である。
【００４７】
相対的な位相ずれΔΦａｒは、したがって、
【数９】
によって与えられる。
【００４８】
アクロマチック位相が維持されるポンプリターンの条件は、ωｓおよびωｃに関するフック間の量の微分が零であるときに確認され、以下の条件、すなわち、
Ｄｓ＋Ｄｃ＝０
Ωｓ０＋Ωｃ０＝ωｐ
および
【数１０】
を与える。
【００４９】
これらの式は、信号放射および補完的な放射を反射する分散ミラーが、信号周波数および相補的な周波数が変化するときに補償されるように、逆の群遅延分散を有することを必要とする。距離Ｌ０は分散ミラーのスペクトル特性に依存している。一例として、信号放射の群遅延分散（Ｄｓ）が１００ｆｓ２であるならば、１μｍのポンプ周波数に対し、Ｌ０はおよそ１５μｍである。
【００５０】
図１１の配置ｂ）に関して、上述の手順に従うと、色消し条件は、
Ｄｓ−Ｄｐ＝０
ΩＰ０−Ωｓ０＝ωｐ
および
【数１１】
である。
【００５１】
今度は、信号周波数およびポンプ周波数が同じ方向に変化すると仮定するならば、２つの分散ミラーは同じ群遅延分散を有しているであろう。
【００５２】
等価的な関係が図１１の配置ｃ）に対して得られる。
【００５３】
勿論、図１１の様々な広帯域ミラーを使用することは、反射係数と、様々な放射の相対的な位相ずれΔΦａｒを固定することが可能であるという利点を伴って、金属反射を使用する上述のタイプの実施形態に当然に当てはまる。この可能性は、簡単な金属反射によってアクセスできなかった動作モードを考えることを可能にさせる。したがって、図１２は、複屈折結晶４、および、図１１の配置ａ）に従って設計された広帯域ミラーを使用する動作モードを有している。信号放射および補完的な放射は、それぞれ、ミラー１３Ａおよび１４Ａが分散ミラーであるミラー７−１３Ａとミラー８−１４Ａの対の間で発振する。ポンプ放射は、ポンプ周波数で部分的に反射する多層ミラー１６Ａによって反射される。［Ｍ．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，Ａ．Ｄｅｓｏｒｍｅａｕｘ，Ｅ．Ｒｏｓｅｎｃｈｅｒ，“Ｄｏｕｂｌｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ａｄａｐｔｅｄ ｐｕｍｐ ｒｅｔｕｒｎ”，ＷＯ２００５／１１１７１１（Ａ１），（２００５）］によれば、ポンプ周波数での反射係数は２０％のオーダーである。２個の圧電性シム１０Ａおよび１０Ｂは、ＯＰＯによって放出された周波数を同調させるために信号空洞および補完的な空洞の長さを精細に修正するのに役立つ。さらに、結晶の出口面６Ｂ、および、分散ミラー１３Ａは、表面６Ｂとミラー１３Ａの外面との間で、フレネル損失、および、寄生的なファブリ・ペロー効果を制限するために反射防止層１８Ａおよび１８Ｂで覆われている。
【００５４】
図１３は、図１１の配置ｂ）を利用する一体鋳造型の実施形態を有している。信号放射はミラー７とミラー１３Ｂとの間で発振し、補完的な放射はミラー８とミラー１６Ｂとの間で発振し、ポンプ放射は分散ミラー１７によって反射される。ミラー７は、外部使用への連結を保証するために信号を部分的に反射する。電気光学材料によって構成されているディスク２０は、ミラー７とミラー８との間に挿入されている。したがって、ディスク２０の両側に設置された２個の電極２１Ａおよび２１Ｂを用いて高電圧ＨＶ２を印加することにより、信号空洞の光学長、よって、信号周波数を修正することが可能である。信号の連続的な同調を行うため、ポンプ周波数自体が同調可能である。ポンプ周波数は、たとえば、ファイバーレーザーによって生成され得る。図１３の実施形態のタイプでは、誘電体ミラー１６Ｂが電気光学ディスク１９の外面２３に設置されている。このディスク１９は、従来技術から知られている付着および固着の技術に従って分散ミラー１３Ｂの上に直接的に設置されている。２個の電極２２Ａおよび２２Ｂは、ディスク１９の光学長、したがって、ポンプ放射および信号放射に対する補完的な放射の相対的な位相ずれを修正する高電圧ＨＶ３を印加するためにディスク１９の両側に設置されている。
【００５５】
このようにして、相対的な位相ずれΔΦａｒの値は非常に急速に変更可能であり、このことは特定の用途に応じてＯＰＯの動作モードを変化させることを可能にする。
【００５６】
当然ながら、提案されたタイプの実施形態は可能な実施形態の排他的な一覧を表していない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】強誘電体ドメインの周期的リターンによる準位相整合の実行を示す図である。
【図２】相対的な位相ずれΔΦａｒの２個の値に対し、２つの波動ベクトルの間の離調Δｋ＝ｋｐ−（ｋｓ＋ｋｃ）の関数として、複屈折による位相整合のため取得された、位相パラメトリック変換の効率への依存性を表す曲線を示す図である。
【図３】本発明により利用可能であるａ）（単周波数）およびｂ）（複周波数）の２つの動作モードを示す図である。
【図４】本発明の実施を概略的に示す図である。
【図５】折り畳み式の幾何学的構成に従って配置され、複屈折による位相整合の際に機能し、２つの別個の空洞を使用する二重共振ＯＰＯのための本発明の実施に関係している図である。
【図６】空気／アルミニウム界面上での反射中に、信号波長または補完的な波長の関数として、ポンプ放射、信号放射、および、補完的な放射の間の相対的な位相ずれΔΦａｒの変化の進展を示す図である。様々な曲線は１．５５、１．０６および０．５３２μｍという様々なポンプ波長に対し計算されている。
【図７】直線的な幾何学的性質にある準位相整合の際に使用される結晶および２つの別個の空洞のための本発明の実施を示す図である。
【図８】ニオブ酸リチウム／アルミニウム界面上での反射中に、信号波長または補完的な波長の関数として、ポンプ放射、信号放射、および、補完的な放射の間の相対的な位相ずれΔΦａｒの進展を示す図である。様々な曲線は１．５５、１．０６および０．５３２μｍという様々なポンプ波長に対し計算されている。
【図９】ＯＰＯの動作モードを電気的に選択する可能性がある準位相整合における本発明の実施を示す図である。
【図１０】非線形結晶の平行移動によりＯＰＯの動作モードを固定する可能性がある準位相整合における本発明の実施を示す図である。
【図１１】アクロマチック位相の維持を伴うポンプリターンを保証する分散ミラーおよび多層ミラーの異なる配置で作られた３つの広帯域ミラーを示す図である。
【図１２】ポンプ放射を部分的に反射する２個の分散ミラーおよび多層ミラーの組み合わせを使用する本発明の実施を示す図である。
【図１３】可変光学長のディスクによって分離された２個の分散ミラーおよび多層ミラーを使用する本発明の一体鋳造型の具現化を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面（６Ａ）および後面（６Ｂ）を有する非線形結晶（４）と、
前記結晶の前記後面（６Ｂ）の下流に位置し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第１のミラー（７）と共に信号放射のための第１の共振空洞を画定し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第２のミラー（８）と共に補完的な放射のための第２の共振空洞を画定し、前記２つの空洞のうちの少なくとも一方が単周波数または複周波数の何れか一方である発振器の動作モードを保証するために可変長である、装置（５）と、
をポンプ放射の出力伝搬方向に備え、
周波数ｆｐの前記ポンプ放射が、前記結晶（４）の中に、前記結晶の前記前面（６Ａ）を介して入り、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して出る往路と、その後に、前記装置（５）上での反射後に、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入る戻り路とを作り、
周波数ｆｓの前記信号放射が前記第１の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
周波数ｆｃの前記補完的な放射が前記第２の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
前記３つの放射が、ΔΦａ＝φｐａ−（φｓａ＋φｃａ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）から出て、前記装置（５）上の反射後に、ΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入り、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａが、所与のタイプの位相整合に対し、前記発振器の単周波数動作モードまたは複周波数モードを決定する、
ポンプ放射のリターン付きの二重共振光パラメトリック発振器において、
前記相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが前記発振器の動作周波数とは無関係にπ（モジュロー２π）に等しくなるように、前記装置（５）が前記２つの空洞に共通している金属ミラーであることを特徴とする、二重共振光パラメトリック発振器。
【請求項２】
フレネル損失が制限されるように、前記結晶の後面（６Ｂ）がブルースター入射に従って傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の二重共振光パラメトリック発振器。
【請求項３】
前記非線形結晶が準位相整合に使用されること、および、前記動作モードが変更されるように、最後のドメイン（１１）が可変光学長を有することを特徴とする、請求項１に記載のパラメトリック発振器。
【請求項４】
前記動作モードが前記ポンプ放射と直交する方向における前記結晶の平行移動によって変更されるように、前記可変光学長が前記最後のドメインのプリズム形式に由来することを特徴とする、請求項３に記載のパラメトリック発振器。
【請求項５】
電界が前記光学長を変更するために前記結晶の結晶軸に沿って印加されることを特徴とする、請求項３に記載のパラメトリック発振器。
【請求項６】
前面（６Ａ）および後面（６Ｂ）を有する非線形結晶（４）と、
前記結晶の前記後面（６Ｂ）の下流に位置し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第１のミラー（７）と共に信号放射のための第１の共振空洞を画定し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第２のミラー（８）と共に補完的な放射のための第２の共振空洞を画定し、前記２つの空洞のうちの少なくとも一方が単周波数または複周波数の何れか一方である発振器の動作モードを保証するために可変長である、装置（５）と、
をポンプ放射の出力伝搬方向に備え、
周波数ｆｐの前記ポンプ放射が、前記結晶（４）の中に、前記結晶の前記前面（６Ａ）を介して入り、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して出る往路と、その後に、共通したミラー上での反射後に、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入る戻り路とを作り、
周波数ｆｓの前記信号放射が前記第１の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
周波数ｆｃの前記補完的な放射が前記第２の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
前記３つの放射が、ΔΦａ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）から出て、前記装置（５）上の反射後に、ΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入り、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａが、所与のタイプの位相整合に対し、前記発振器の単周波数動作モードまたは複周波数モードを決定する、
ポンプ放射のリターン付きの二重共振光パラメトリック発振器において、
前記装置（５）が、前記相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが前記発振器の前記動作周波数とは無関係に一定であるように、分散誘電体ミラーと標準的な誘電体ミラーの対を形成するために配置された多層スタックを備える前記２つの空洞に共通している広帯域ミラーであることを特徴とする、二重共振光パラメトリック発振器。
【請求項７】
前記動作モードが変更されるように、前記分散誘電体ミラーと前記標準的な誘電体ミラーの前記対が可変光学長の材料によって連結されていることを特徴とする、請求項６に記載のパラメトリック発振器。
【請求項８】
前記非線形結晶が準位相整合に使用されること、および、前記動作モードが変更されるように、最後のドメイン（１１）が可変光学長を有することを特徴とする、請求項６に記載のパラメトリック発振器。
【請求項９】
前記動作モードが前記ポンプ放射と直交する方向における前記結晶の平行移動によって変更されるように、前記可変光学長が前記最後のドメインのプリズム形式に由来することを特徴とする、請求項８に記載のパラメトリック発振器。
【請求項１０】
電界が前記光学長を変更するために前記結晶の結晶軸に沿って印加されることを特徴とする、請求項８に記載のパラメトリック発振器。
【請求項１】
前面（６Ａ）および後面（６Ｂ）を有する非線形結晶（４）と、
前記結晶の前記後面（６Ｂ）の下流に位置し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第１のミラー（７）と共に信号放射のための第１の共振空洞を画定し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第２のミラー（８）と共に補完的な放射のための第２の共振空洞を画定し、前記２つの空洞のうちの少なくとも一方が単周波数または複周波数の何れか一方である発振器の動作モードを保証するために可変長である、装置（５）と、
をポンプ放射の出力伝搬方向に備え、
周波数ｆｐの前記ポンプ放射が、前記結晶（４）の中に、前記結晶の前記前面（６Ａ）を介して入り、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して出る往路と、その後に、前記装置（５）上での反射後に、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入る戻り路とを作り、
周波数ｆｓの前記信号放射が前記第１の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
周波数ｆｃの前記補完的な放射が前記第２の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
前記３つの放射が、ΔΦａ＝φｐａ−（φｓａ＋φｃａ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）から出て、前記装置（５）上の反射後に、ΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入り、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａが、所与のタイプの位相整合に対し、前記発振器の単周波数動作モードまたは複周波数モードを決定する、
ポンプ放射のリターン付きの二重共振光パラメトリック発振器において、
前記相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが前記発振器の動作周波数とは無関係にπ（モジュロー２π）に等しくなるように、前記装置（５）が前記２つの空洞に共通している金属ミラーであることを特徴とする、二重共振光パラメトリック発振器。
【請求項２】
フレネル損失が制限されるように、前記結晶の後面（６Ｂ）がブルースター入射に従って傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の二重共振光パラメトリック発振器。
【請求項３】
前記非線形結晶が準位相整合に使用されること、および、前記動作モードが変更されるように、最後のドメイン（１１）が可変光学長を有することを特徴とする、請求項１に記載のパラメトリック発振器。
【請求項４】
前記動作モードが前記ポンプ放射と直交する方向における前記結晶の平行移動によって変更されるように、前記可変光学長が前記最後のドメインのプリズム形式に由来することを特徴とする、請求項３に記載のパラメトリック発振器。
【請求項５】
電界が前記光学長を変更するために前記結晶の結晶軸に沿って印加されることを特徴とする、請求項３に記載のパラメトリック発振器。
【請求項６】
前面（６Ａ）および後面（６Ｂ）を有する非線形結晶（４）と、
前記結晶の前記後面（６Ｂ）の下流に位置し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第１のミラー（７）と共に信号放射のための第１の共振空洞を画定し、前記結晶の前記前面（６Ａ）の上流に位置している第２のミラー（８）と共に補完的な放射のための第２の共振空洞を画定し、前記２つの空洞のうちの少なくとも一方が単周波数または複周波数の何れか一方である発振器の動作モードを保証するために可変長である、装置（５）と、
をポンプ放射の出力伝搬方向に備え、
周波数ｆｐの前記ポンプ放射が、前記結晶（４）の中に、前記結晶の前記前面（６Ａ）を介して入り、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して出る往路と、その後に、共通したミラー上での反射後に、前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入る戻り路とを作り、
周波数ｆｓの前記信号放射が前記第１の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
周波数ｆｃの前記補完的な放射が前記第２の共振空洞に多数の往路および戻り路を作り、
前記３つの放射が、ΔΦａ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）から出て、前記装置（５）上の反射後に、ΔΦｒ＝φｐｒ−（φｓｒ＋φｃｒ）という相対的な位相ずれで前記結晶の前記後面（６Ｂ）を介して入り、相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒ＝ΔΦｒ−ΔΦａが、所与のタイプの位相整合に対し、前記発振器の単周波数動作モードまたは複周波数モードを決定する、
ポンプ放射のリターン付きの二重共振光パラメトリック発振器において、
前記装置（５）が、前記相対的な位相ずれの散らばりの値ΔΦａｒが前記発振器の前記動作周波数とは無関係に一定であるように、分散誘電体ミラーと標準的な誘電体ミラーの対を形成するために配置された多層スタックを備える前記２つの空洞に共通している広帯域ミラーであることを特徴とする、二重共振光パラメトリック発振器。
【請求項７】
前記動作モードが変更されるように、前記分散誘電体ミラーと前記標準的な誘電体ミラーの前記対が可変光学長の材料によって連結されていることを特徴とする、請求項６に記載のパラメトリック発振器。
【請求項８】
前記非線形結晶が準位相整合に使用されること、および、前記動作モードが変更されるように、最後のドメイン（１１）が可変光学長を有することを特徴とする、請求項６に記載のパラメトリック発振器。
【請求項９】
前記動作モードが前記ポンプ放射と直交する方向における前記結晶の平行移動によって変更されるように、前記可変光学長が前記最後のドメインのプリズム形式に由来することを特徴とする、請求項８に記載のパラメトリック発振器。
【請求項１０】
電界が前記光学長を変更するために前記結晶の結晶軸に沿って印加されることを特徴とする、請求項８に記載のパラメトリック発振器。
【図１】
【図２】
【図３ａ）】
【図３ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ）】
【図１１ｂ）】
【図１１ｃ）】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３ａ）】
【図３ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１ａ）】
【図１１ｂ）】
【図１１ｃ）】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２００９−５４１８０７（Ｐ２００９−５４１８０７Ａ）
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１７１９５（Ｐ２００９−５１７１９５）
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５６４３８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０００７７３
【国際公開日】平成２０年１月３日（２００８．１．３）
【出願人】（５９３０２４３９１）オフィス ナシオナール デチュード エ ド ルシェルシュ アエロスパシアル (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５６４３８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０００７７３
【国際公開日】平成２０年１月３日（２００８．１．３）
【出願人】（５９３０２４３９１）オフィス ナシオナール デチュード エ ド ルシェルシュ アエロスパシアル (4)
【Ｆターム（参考）】
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