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　ＳＨＧ結晶による波長変換は、条件によって効率が桁違いに変わって来る。条件は数多い上に、互いに反していたりするのだ。

　

１）素材

　当然ながら基本的には結晶の種類が変換効率を左右する。極端な話として単なるガラスの塊では、以下の条件を幾らいじっても変換効率はゼロである。1064nm → 532nm の波長変換では、ＫＴＰやＬＢＯが良く使われる。

２）ビーム径

　結晶内のレーザービームが細いほど、変換効率が上がる。
　ビームはレンズの焦点距離が短いほど細く絞れる。
　また、レンズ入射時のビームは太い方が、レンズで細く絞れる（これは誤解されている場合が多い）。

３）入射許容角

　結晶に対して斜めに入射した光は、変換効率が低下する。どの程度斜めな光を許容するかは、結晶によって違う。
　問題は、２）とトレードオフになること。焦点距離を短くしたり入射ビームを太くすれば、ビーム周辺は斜めになる。すると、入射許容角に引っ掛かってビーム周辺は波長変換されなくなってしまう。

４）損傷閾値

　ビームが小さく絞られると、エネルギー密度が高まる。高まり過ぎると結晶が破壊されてしまう。そもそも破壊力があるからこそレーザーが工業利用されているわけで・・・
　エネルギー耐性が劣る結晶では、変換効率を上げられない。共立モジュールのレベルではなく数十ワットの変換を狙う場合には、深刻。

５）結晶の長さ

　結晶が長いほど変換効率が上がる。
　しかし、レンズで絞るとビームが細い部分は一部なので、長くても余り意味がなくなる。絞らなければ長さに意味が生じるが、今度は全体的にビームが太めになってそっちの意味で変換効率が上がらない。

６）ウォークオフ角

　波長変換後のレーザーは、波長変換前と異なる向きに放出される。
　これが大きいと、長い結晶が使えなくなる。変換効率にも悪影響がある。

７）温度許容幅

　結晶の温度が変化すると、変換され易い波長が変化する。
　目的とする波長を変換し続けるには、結晶の温度を最適値にキープせねばならない。どの程度の温度変化を許容するかは、結晶によって異なる。また、温度が変わると４）や６）が変化する。
　ＬＢＯでは数度以内、できれば１度以内の誤差で温度管理したい。

　以前ＬＢＯで極端に変換効率が低かったが、有力な原因候補が結晶温度だ。
　また、数十ミリワット級モジュールのＫＴＰに数ワットの励起レーザーをブチ込んだとき、一瞬だけ強力なグリーン発光してアッという間に暗くなった。それも、結晶温度の変化が原因と思われる。

　

　こうして並べると、２つの条件に分かれることが分かる。
　１つは、ＳＨＧ結晶の特性。もう１つは、入射ビームに対する光学系の特性。両方を総合したベストな選択を考えねばならない。特に光学系に関しては最適なものが何であるか、やってみなければ分からない。
　また、変換効率には直接関係しないものの、ＳＨＧ結晶の多くが湿気を嫌う。保存・使用に際しては除湿に注意せねばならない。以前使っていたＬＢＯがボロボロになったのは、湿度管理を怠ったためと思われる。

　いずれにしろ、適切な結晶を選択し、適切な条件で使用し、適切な光学系にＹＡＧレーザーを通す。それで初めて高い変換効率が得られるのである。ＹＡＧレーザーは既に発振しているから簡単にグリーンレーザー出るでしょ？　なんて話じゃない。