IMRA FCPA µJewelレーザーを周波数2倍にして得られた522 nmのビームプロファイル
ここでは市販の部品を使用して緑色のパルス光を得るためのFCPA µJewelの第２高調波発生（「周波数倍増」としても知られています）の簡単なセットアップについて説明します。
さまざまな非線形結晶（ＢＢＯ、ＫＴＰ、ＢｉＢＯ、ＫＮｂＯ３、ＰＰＬＮなど）の中でも、以下の理由からトリボレートリチウム（ＬＢＯ）の使用をお勧めします。
- 非臨界位相整合(NCPM)条件
- ノーウォークオフ
- 受け入れ角度が大きい → 光路アライメントが容易
FCPA µJewelからのパルスあたりのエネルギーは、異なる繰り返し速度で変化するため、最適な変換のためには異なる集光条件が必要となります。
- グループ速度のミスマッチ(GVM)が小さいため、光軸方向に長い結晶を使用でき、従ってSHG出力が向上します。
- 高ダメージの閾値 強度= 45 GW/cm2、t = 100 ps @ l = 532 nmの (参考： Newlight Photonics)
一重項レンズによるLBOクリスタルSHG変換
セットアップ レーザ出力ビームをLBO結晶に集光します。図1参照）。
集光点が結晶の完全な中心にあることは重要ではありません。 推奨される光学系は次のセクションで説明します。 ビームは結晶の前面にほぼ垂直に入射する必要があります。 しかし最大の変換効率を得るには、わずかな傾斜調整が必要な場合があります。温度制御のためにオーブンに取り付けられたLBOがありますが、ご参考のために以下の表にNewlight Photonicsからの製品を説明します。 詳細については、表1と図2を参照してください。
図2：機器の写真左のオーブンと温度調節器、右のシネマティックマウント
表 1: 水晶振動子組立部品 www.newlightphotonics.com / www.thorlabs.com
LBO温度設定：174.4℃（SNLO-参照）、最適な変換に調整します。
光学系の選択 最適な結果を得るためには、集光レンズは1μmの光に対して反射防止コーティングを施し、コリメートレンズは～520nmの光に対して反射防止コーティングを施す必要があります。
集光レンズ: FCPA µJewel のパルスエネルギーは、繰り返し周波数によって異なるため、異なる集光レンズを選択的に使用することにより最適な変換効率が得られます。 表2のレンズは、異なる繰り返し周波数でのパルスエネルギーの代表的な値に基づいています。
表2.繰り返し率が異なる場合の推奨集光レンズ
コリメートレンズ：希望のビームサイズに合わせて選択します。
変換効率
変換効率はある結晶温度でピークを迎えます（図３参照）。変換効率は図4に示すように50%まで可能です。SHGを生成するときは最大入力レーザーパワーを使用することをお勧めします。520 nmでのパワーが強すぎるときは、変換前のレーザを減衰させるのではなく、変換後のビームを減衰させます。
左 - 図 3：200 kHz での SHG パワー対温度効率。右 - 図4：200 kHz、f = 200 mmでのSHG効率。
スペクトル 入力された基本波と生成された第２高調波のスペクトルを以下に示します。
図5：FCPA µJewel D-400の基本波（左）と第2高調波（右）のスペクトル。
概要 市販の光学系と簡単なセットアップを使用した520 nmの緑の出力にFCPAμJewelレーザーの1μm出力の変換は、最大50％の変換効率を達成しています。
*これはアプリケーション ノートです。 IMRAは、FCPA µJewel D-400ファイバーレーザの製造を終了しました。 類似製品については、FCPA DXシリーズレーザをご覧ください。
