-
Die
Erfindung betrifft eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung.
-
Über
die gesamte Technologieskala optischer Informationsverarbeitung
wird zur Verwirklichung der hochdichten optischen Aufzeichnung ein Blaulichtlaser
benötigt, der blaues Licht mit einer Wellenlänge
von ungefähr 400 bis 430 nm bei einer Ausgabe von 30 mW
oder mehr stabil oszilliert, wofür derzeit das Entwicklungsrennen
läuft. Als blaue Lichtquelle erwartet man eine Wellenlängenumwandlungsvorrichtung
in einer Bauart mit optischem Wellenleiter, bei der ein Laser, der
rotes Licht als Grundwelle oszilliert, sowie eine Vorrichtung zur
Erzeugung einer zweiten Oberschwingung in einem quasi-phasenangepassten
System kombiniert sind.
-
Ein
nichtlinearer optischer Kristall wie etwa ein Einkristall aus Lithiumniobat
oder Lithiumtantalat weist eine hohe sekundäre nichtlineare
optische Konstante auf. Wenn in den vorstehend angeführten Kristallen
eine periodische Domänenpolarisationsinversionsstruktur ausgebildet
wird, kann eine Vorrichtung für die Erzeugung einer zweiten
Oberschwingung bzw. Frequenzverdopplung (SHG: Second Harmonic Generation)
für ein quasi-phasenangepasstes (QPM: Quasi Phased Matched)
System verwirklicht werden. Wenn zudem innerhalb dieser periodischen Domäneninversionsstruktur
ein Wellenleiter ausgebildet wird, kann eine hocheffiziente SHG-Vorrichtung
verwirklicht werden und zudem in der optischen Kommunikationstechnologie,
in der Medizinwissenschaft, in der Fotochemie und bei verschiedenen
optischen Messungen über einen breiten Bereich angewendet
werden.
-
In
dem Aufsatz „IQEC/CLEO-PR 2005, Tokyo, Japan, 11.–15.
Juli 2005, post-deadline paper PDG-2" ist eine
Technologie offenbart, bei der eine Grundwelle von einer DFB-Laserdiode
durch eine Kondensorlinse kondensiert wird, Oberschwingungen (grünes
Licht) durch Bestrahlen der Welle auf eine optische PPLN-Wellenleitervorrichtung
erhalten werden, und diese Oberschwingungen kondensiert werden,
um dadurch oszilliert zu werden. Die optische PPLN-Wellenleitervorrichtung
wird durch Ausbilden eines optischen Wellenleiters in einem einkristallinen
MgO-dotierten Lithiumniobatsubstrat und Ausbilden einer periodischen
Domäneninversionsstruktur innerhalb dieses optischen Wellenleiters
erhalten. Eine einfallsseitige Endfläche und eine projektionsseitige
Endfläche der optischen Wellenleitervorrichtung aus einkristallinem
Lithiumniobat werden poliert, so dass sie gegenüber einer
Ebene senkrecht zu dem optischen Wellenleiter stark geneigt sind.
Dadurch wird der Einfall von Rücklicht auf eine Laseroszillationsquelle
vermieden.
-
Der
vorliegende Anmelder offenbarte zudem, dass die periodische Domäneninversionsstruktur
auf einem Vollkristallsubstrat mit einer Z-Platte aus einkristallinem Lithiumniobat
ausgebildet wird, woraus eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung
hergestellt wird (vergleiche Druckschrift
JP-A-2005-70192 ). Der
vorliegende Anmelder offenbarte außerdem, dass ein optischer
Wellenleiter in Kanalbauart auf einem einkristallinen dünnen
Lithiumniobat-Y-Substrat mit einem Schrägschnitt von 5 Grad
ausgebildet wird, und die periodische Domäneninversionsstruktur
innerhalb dieses optischen Wellenleiters ausgebildet ist, um dadurch
die Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung zu erhalten (vergleiche
Druckschrift
WO
2006/41172 A1 ).
-
Wenn
jedoch eine zweite Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung mit einer
Weitbereichshalbleiterlaserlichtquelle optisch gekoppelt wird, und eine
Wellenlängenumwandlung in der periodischen Domäneninversionsstruktur
durchgeführt wird, können die Oberschwingungen
in einigen Fällen instabil oszillieren.
-
Wenn
außerdem eine volumenkristalline Vorrichtung mit einer
Z-Platte aus einkristallinem Lithiumniobat auf die Weitbereichshalbleiterlaserquelle optisch
gekoppelt wird, und eine Wellenlängenumwandlung in der
periodischen Domäneninversionsstruktur durchgeführt
wird, können in einigen Fällen die Oberschwingungen
instabil oszillieren. Wenn die volumenkristalline Vorrichtung verwendet
wird, werden eine Lichtquelle und ein Resonator ausgebildet, so
dass die vorstehend beschriebene instabile Oszillation vermieden
werden kann. Dabei zeigt sich jedoch, dass ein Grundwellenlaserstrahl
durch die periodische Domäneninversionsstruktur reflektiert
und gestreut wird, wobei er verloren geht und somit die Wellenlängenumwandlungseffizienz
verringert.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die instabile
Oszillation von Oberschwingungen bei einer Oberschwingungen erzeugenden
Vorrichtung mit einer periodischen Domäneninversionsstruktur
zur Umwandlung einer Wellenlänge von Laserlicht zur Erzeugung
von Oberschwingungen zu vermeiden.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung wird eine Oberschwingungen erzeugende
Vorrichtung mit einer periodischen Domäneninversionsstruktur
zum Umwandeln einer Wellenlänge von Laserlicht zur Erzeugung
von Oberschwingungen bereitgestellt, bei der ein durch eine Domäneninversionsebene
der periodischen Domäneninversionsstruktur und der Ausbreitungsrichtung
des Laserstrahls ausgebildeter Winkel θ in einem Bereich
von 80 Grad bis 89 Grad liegt.
-
Die
vorliegenden Erfinder untersuchten die Ursache der instabilen Oszillation
des Grundwellenlaserstrahls und fanden Folgendes heraus. Die Beschreibung
erfolgt unter Bezugnahme auf die 1 und 2.
Die periodische Domäneninversionsstruktur 8 wird
durch alternatives Ausbilden einer Anzahl von Domäneninversionsteilen 6 und
Polarisationsnichtinversionsteilen 7 erhalten. Bei dem
Beispiel nach 1 wird ein optischer Wellenleiter 2 in
Kanalbauart in eine Richtung senkrecht zu einer Domäneninversionsebene
P angeordnet, und den Grundwellenlaserstrahl lässt man
auf eine Endfläche des Wellenleiters in eine durch den
Pfeil L angezeigte Richtung fallen, und sich durch den Wellenleiter
ausbreiten.
-
Dabei
fanden die Erfinder jedoch heraus, dass aufgrund des Beugungsphänomens
innerhalb der periodischen Domäneninversionsstruktur 8 ein Teil
der auf den optischen Wellenleiter einfallenden Grundwelle zu zurückkehrendem Licht
(Rücklicht) wird, und auf die Laserquelle einfällt,
wobei Resonanz erzeugt wird und dadurch die Grundwelle instabil
oszilliert. Ein derartiges Beugungsphänomen wird durch
eine periodische Struktur der periodischen Domäneninversionsstruktur
verursacht. Das Beugungsphänomen und das Rücklicht
wurden jedoch nicht im Stand der Technik erkannt, und die Erfinder
identifizierten erstmalig das Rücklicht als Ursache für
die instabile Oszillation der Grundwelle auf der Grundlage ihrer
Erkenntnisse.
-
Nachstehend
ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
-
1 eine
Draufsicht von einem Zustand, bei dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 8 auf
einer Oberfläche eines optischen Wellenleitersubstrates
ausgebildet ist;
-
2(a) eine Schnittansicht entlang der Linie
IIa-IIa aus 1, und 2(b) eine
Schnittansicht entlang der Linie IIb-IIb aus 1;
-
3 eine
Draufsicht eines Zustands, bei dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 18 auf
einer Oberfläche eines optischen Wellenleitersubstrates
ausgebildet ist;
-
4(a) eine Schnittansicht entlang der Linie
IVa-IVa aus 3, und 4(b) eine
Schnittansicht entlang der Linie IVb-IVb aus 3;
-
5(a) eine Draufsicht von einem Zustand, bei
dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 28 auf
einer Oberfläche 10e eines volumenkristallinen
optischen Wellenleitersubstrates 10 gemäß einem
Vergleichsbeispiel ausgebildet ist, und 5(b) eine
Schnittansicht entlang der Linie Vb-Vb aus 5(a);
und
-
6(a) eine Draufsicht von einem Zustand, bei
dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 38 auf
der Oberfläche 10e des volumenkristallinen optischen
Wellenleitersubstrates 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgebildet ist, und 6(b) eine
Schnittansicht entlang der Linie VIb-VIb aus 6(a).
-
Nachstehend
ist die Erfindung näher beschrieben.
-
1 und
die 2(a) und 2(b) betreffen
ein Beispiel aus dem Stand der Technik. 1 zeigt
eine Draufsicht von einem Zustand, bei dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 8 auf
einer Oberfläche eines optischen Wellenleitersubstrates
ausgebildet ist. 2(a) zeigt eine Schnittansicht
entlang der Linie IIa-IIa aus 1, und 2(b) zeigt eine Schnittansicht entlang
der Linie IIb-IIb aus 1.
-
Bei
diesem Beispiel haftet eine untere Oberfläche eines optischen
Wellenleitersubstrates 35 an einer oberen Oberfläche
eines separaten Stützsubstrates 41 über
eine Haftschicht 40 an. Eine Anzahl von Domäneninversionsteilen 6 und
polarisationsnichtinvertierenden Teilen 7 sind alternativ
in einer Lichtausbreitungsrichtung L ausgebildet, wodurch eine periodische
Domäneninversionsstruktur 8 ausgebildet ist. Zu
Zwecken der Bezugnahme ist in 1 ein Zustand
gezeigt, bei dem Elektrodenstücke 5 einer kammförmigen
Elektrode zur Ausbildung von Domäneninversionsteilen 6,
einer Einspeisungselektrode 3 und einer Gegenelektrode 4 ausgebildet
sind. Wenn eine vorbestimmte Spannung zwischen der Einspeiseelektrode 3 und
der Gegenelektrode 4 angelegt wird, erstrecken sich die
Domäneninversionsteile 6 jeweils von den Punkten
der Anzahl von Elektrodenstücken 5.
-
Die
Grenzebenen zwischen den Domäneninversionsteilen und den
Domänennichtinversionsteilen sind Domäneninversionsebenen.
Bei dem bekannten Beispiel ist der durch die Richtung P der Domäneninversionsebene
auf der Oberfläche des Substrates und der Lichtausbreitungsrichtung
L ausgebildete Winkel θ ein rechter Winkel. Wenn dabei
ein Beugungsphänomen innerhalb der periodischen Domäneninversionsstruktur
erzeugt wird, fällt Rücklicht auf die Laserquelle,
und daher oszilliert ein Laserstrahl (Grundwelle) aufgrund des Rücklichts
instabil.
-
3 und
die 4(a) und 4(b) betreffen
ein erfindungsgemäßes Beispiel. 3 zeigt
eine Draufsicht von einem Zustand, bei dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 18 auf
einer Oberfläche eines optischen Wellenleitersubstrates
ausgebildet ist. 4(a) zeigt eine Schnittansicht
entlang der Linie IVa-IVa aus 3, und 4(b) zeigt eine Schnittansicht entlang
der Linie IVb-IVb aus 3.
-
Bei
dem vorliegenden Beispiel haftet die untere Oberfläche
des optischen Wellenleitersubstrates 35 an der oberen Oberfläche
des separaten Stützsubstrates 41 über
die Haftschicht 40 an. Auf der unteren Oberfläche
des optischen Wellenleitersubstrates 35 kann eine untere
Mantelschicht ausgebildet sein, und eine obere Mantelschicht oder
eine Pufferschicht können ferner auf der oberen Oberfläche
des Substrates 35 ausgebildet sein. Zudem kann die obere
Oberfläche des Substrates 35 an einem (nicht gezeigten)
Oberseitensubstrat über die obere Mantelschicht anhaften.
-
Eine
Anzahl von Domäneninversionsteilen 6A und Polarisationnichtinversionsteilen 7A sind
in der Lichtausbreitungsrichtung L alternierend ausgebildet, wodurch
eine periodische Domäneninversionsstruktur 18 ausgebildet
wird. Aus Zwecken der Bezugnahme ist in 3 ein Zustand
gezeigt, bei dem Elektrodenstücke 5A einer kammförmigen
Elektrode zur Ausbildung von Domäneninversionsteilen 6A,
die Einspeiseelektrode 3 und die Gegenelektrode 4 ausgebildet
sind. Wenn eine vorbestimmte Spannung zwischen der Einspeiseelektrode 3 und der
Gegenelektrode 4 angelegt wird, erstrecken sich die Domäneninversionsteile 6A jeweils
von den Punkten einer Anzahl der Elektrodenstücke 5A.
-
Grenzebenen
zwischen den Domäneninversionsteilen 6A und den
Domänennichtinversionsteilen 7A sind Domäneninversionsebenen,
und die Domäneninversionsebene kann beispielsweise durch einen
Nassätzvorgang beobachtet werden. Bei dem vorliegenden
Beispiel liegt der durch die Richtung P der Domäneninversionsebene
auf der Substratoberfläche und der Lichtausbreitungsrichtung
L ausgebildete Winkel θ in einem Bereich von 80° bis
89°. Selbst falls dabei das Beugungsphänomen innerhalb der
periodischen Domäneninversionsstruktur auftritt, kann Rücklicht
zu einer Laserquelle vermieden werden, und daher kann der Laserstrahl
(Grundwelle) davor bewahrt werden, instabil zu oszillieren.
-
Die 5(a) und 5(b) betreffen
ein Beispiel aus dem Stand der Technik. 5(a) zeigt
eine Draufsicht von einem Zustand, bei dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 28 auf
eine Oberfläche 10e eines volumenkristallinen
optischen Wellenleitersubstrates 10 ausgebildet ist. 5(b) zeigt eine Schnittansicht entlang
der Linie Vb-Vb aus 5(a).
-
Bei
diesem Beispiel sind eine Anzahl von Domäneninversionsteilen 16 und
Polarisationsnichtinversionsteilen 17 in der Ausbreitungsrichtung
L einer Grundwelle A alternierend ausgebildet, wodurch eine periodische
Domäneninversionsstruktur 28 ausgebildet ist.
-
Grenzebenen
zwischen den Domäneninversionsteilen 16 und den
Polarisationsnichtinversionsteilen 17 sind Domäneninversionsebenen.
Die Grundwelle fällt von einer Einfallsoberfläche 10a ein, und
Oberschwingungen werden von einer Projektionsoberfläche 10b projiziert.
Jedes Domäneninversionsteil 16 erstreckt sich
von der unteren Oberfläche 10e zu der oberen Oberfläche 10f des
Substrates 10, und erstreckt sich weiter zwischen den Seitenoberflächen 10c und 10d.
-
Bei
dem konventionellen Beispiel ist der durch die Richtung P der Domäneninversionsebene und
der Lichtausbreitungsrichtung L ausgebildete Winkel ein rechter
Winkel. Wenn dabei ein Beugungsphänomen innerhalb der periodischen
Domäneninversionsstruktur erzeugt wird, fällt
Rücklicht auf die Laserquelle und der Laserstrahl (die
Grundwelle) oszilliert aufgrund des Rücklichts instabil.
Wenn zwischen dieser Vorrichtung und der Laserquelle ein Resonator
hergestellt wird, kann Rücklicht vermieden werden. Dabei
steigt jedoch der Verlust bei der Lichtausbreitung aufgrund der
Reflexion und Streuung des Laserstrahls innerhalb der periodischen
Domäneninversionsstruktur an.
-
Die 6(a) und 6(b) betreffen
ein erfindungsgemäßes Beispiel.
-
6(a) zeigt eine Draufsicht von einem Zustand,
bei dem eine periodische Domäneninversionsstruktur 38 auf
der Oberfläche 10e des volumenkristallinen optischen
Wellenleitersubstrates 10 ausgebildet ist. 6(b) zeigt
eine Schnittansicht entlang der Linie VIb-VIb aus 6(a).
-
Bei
dem vorliegenden Beispiel sind eine Anzahl von Domäneninversionsteilen 16A und
Polarisationsnichtinversionsteilen 17A in der Ausbreitungsrichtung
L der Grundwelle A alternierend ausgebildet, wodurch die periodische
Domäneninversionsstruktur 38 ausgebildet ist.
Grenzebenen zwischen den Domäneninversionsteilen 16A und
den Domänennichtinversionsteilen 17A sind Domäneninversionsebenen.
Die Grundwelle fällt von der Einfallsoberfläche 10a ein,
und die Oberschwingungen werden von der Projektionsoberfläche 10b projiziert.
Jedes Domäneninversionsteil 16A erstreckt sich
von der oberen Oberfläche 10e zu der unteren Oberfläche 10f des
Substrates 10, und erstreckt sich weiter zwischen den Seitenoberflächen 10c und 10d.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Beispiel legt der durch
die Richtung P der Domäneninversionsebene und der Lichtausbreitungsrichtung
L ausgebildete Winkel θ in einem Bereich von 80° bis
89°. Selbst falls hierbei ein Beugungsphänomen
innerhalb der periodischen Domäneninversionsstruktur auftritt,
kann Rücklicht zu einer Laserquelle vermieden werden, und
der Laserstrahl (Grundwelle) kann daher davor bewahrt werden, instabil
zu oszillieren. Wenn außerdem ein Resonator zwischen dieser
Vorrichtung und der Laserquelle hergestellt wird, kann der Verlust
von Lichtausbreitung aufgrund von Reflexion und Streuung des Laserstrahls
innerhalb der periodischen Domäneninversionsstruktur unterdrückt werden.
-
Für
den Laserstrahl der Grundwelle werden vorzugsweise ein Halbleiterlaser,
ein Nd-dotierter YAG-Laser oder ein Nd-dotierter YVO4-Laser
verwendet.
-
Der
durch die Richtung der Domäneninversionsebene innerhalb
der periodischen Domäneninversionsstruktur und der Ausbreitungsrichtung
des Laserstrahls ausgebildete Winkel θ beträgt
vorzugsweise 89 Grad oder weniger und noch bevorzugter 87 Grad oder
weniger. Unter dem Gesichtspunkt, dass die Störung einer
Wellenfront in der Ausbreitungsrichtung unterdrückt wird,
beträgt der Winkel θ ferner vorzugsweise 80 Grad
oder mehr und noch bevorzugter 82 Grad oder mehr.
-
Die
periodische Domäneninversionsstruktur kann innerhalb eines
optischen Wellenleiters in Kanalbauart ausgebildet sein. Dabei kann
der Wellenleiter eine Wellenlängenumwandlungsvorrichtung
in Gratbauart sein, die aus der Haftschicht oder dem Substrat projiziert.
Ferner wird ein nichtlinearer optischer Kristall verarbeitet, in
dem beispielsweise durch eine spanende Verarbeitung oder eine Laserstrahlverarbeitung
formgebend verarbeitet wird, um dadurch den Wellenleiter zu erhalten.
Ein dreidimensionaler optischer Wellenleiter wird über
die Haftschicht aus amorphen Materialien an dem Substrat angehaftet.
Alternativ kann der optische Wellenleiter durch einen Metalldiffusionsvorgang
wie etwa einen Titandiffusionsvorgang oder einen Protonenaustauschvorgang
ausgebildet sein.
-
Ferner
kann der optische Wellenleiter in Kanalbauart aus einer X-Platte
oder einer versetzten X-Platte (einer Y-Platte oder einer versetzten
Y-Platte) aus ferroelektrischem Einkristall ausgebildet sein. Bei
den Beispielen gemäß den 3 und 4 ist die
Domäneninversionsrichtung P beispielsweise die Richtung
der Z-Achse des ferroelektrischen Einkristalls. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel beträgt ein Versatzwinkel
der X-Platte vorzugsweise 10 Grad oder weniger.
-
Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die periodische
Domäneninversionsstruktur in einem volumenkristallinen
Substrat aus einem ferroelektrischen Einkristall bereitgestellt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der volumenkristalline
Einkristall vorzugsweise als Z-Platte verwendet. Im Einzelnen ist
gemäß dem Beispiel nach 6(a) der
das Substrat 10 bildende ferroelektrische Einkristall in
der Richtung (Z-Achse) senkrecht zu der Papierebene polarisiert.
-
Der
ferroelektrische Einkristall unterliegt keinen besonderen Beschränkungen,
solange er Licht modulieren kann; Lithiumniobat, Lithiumtantalat,
eine Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat,
Kaliumlithiumniobat, KTP, GaAs, Quarz und dergleichen seien jedoch
beispielhaft genannt.
-
Zur
weiteren Verbesserung des Widerstands des optischen Wellenleiters
gegen optische Beschädigung beinhaltet der ferroelektrische
Einkristall ein oder mehr Metallelemente aus der durch Magnesium (Mg),
Zink (Zn), Scandium (Sc) und Indium (In) gebildeten Gruppe, wobei
Magnesium am bevorzugtesten ist. Der ferrorelektrische Einkristall
beinhaltet ein Element der seltenen Erden als Dotierstoff. Das Element der
seltenen Erden wirkt als zusätzliches Element zur Laseroszillation.
Das Element der seltenen Erden ist vorzugsweise Nd, Er, Tm, Ho,
Dy oder Pr.
-
Die
Materialien für die Schichten des unteren Mantels und des
oberen Mantels beinhalten Siliziumoxid, Magnesiumfluorid, Siliziumnitrid,
Aluminiumoxid und Tantalpentoxid.
-
Das
Material für die Haftschicht 40 kann ein anorganisches
Haftmittel, ein organisches Haftmittel oder eine Kombination aus
anorganischen und organischen Haftmitteln sein.
-
Spezifische
Beispiele für das Material des Stützsubstrates 41 unterliegen
keinen besonderen Beschränkungen, beinhalten aber Lithiumniobat,
Lithiumtantalat, ein Glas wie etwa Quarzglas, Quarz, Silizium oder
dergleichen. Unter dem Gesichtspunkt einer Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten können
dabei die Materialien für die ferroelektrische Schicht
und das Stützsubstrat vorzugsweise dieselben sein, und
einkristallines Lithiumniobat ist besonders bevorzugt.
-
BEISPIELE
-
(Beispiel 1)
-
Eine
Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung gemäß den 3 und 4 wurde
hergestellt. Im Einzelnen wurden Elektroden 3, 4 und 5A sowie
eine periodische Domäneninversionsstruktur 18 mit
einer Periode von 6,6 μm auf einem 0,5 mm dicken und mit
5% MgO dotierten Lithiumniobat-Y-Substrat mit einem Schrägschnitt
von 5 Grad ausgebildet. Das Haftmittel 40 wurde auf ein
0,5 mm dickes undotiertes Lithiumniobatsubstrat 41 aufgebracht. Danach
wurde das vorstehend beschriebene MgO-dotierte Lithiumniobatsubstrat
auf das Substrat geklebt, und die Oberfläche des MgO-dotierten
Lithiumniobatsubstrats wurde abgetragen und poliert, bis dessen
Dicke 3,7 μm erreichte. Auf diese Weise wurde ein dünnes
optisches Wellenleitersubstrat 35 hergestellt.
-
Nachfolgend
wurde ein optischer Wellenleiter 2 in Gratbauart auf diesem
Substrat 35 durch Laserabtragung ausgebildet. Bei dieser
Gelegenheit wurde der optische Wellenleiter 2 derart verarbeitet, dass
die Lichtausbreitungsrichtung L einen Winkel von 85 Grad bezüglich
der Z-Achse des Kristalls ausbildete. Nach Ausbildung des optischen
Wellenleiters wurde ein 0,5 μm dicker oberer Mantel aus
SiO2 durch Zerstäubung ausgebildet.
Nachdem die Vorrichtung in eine Länge von 9 mm und eine
Breite von 1,0 mm durch eine Chipschneideeinrichtung geschnitten
wurde, wurden die Endflächen der Vorrichtung poliert, wodurch
die Antireflexionsschichten ausgebildet wurden. Ein durch die Richtung
der Domäneninversionsebene P und der optischen Ausbreitungsrichtung
L ausgebildeter Winkel betrug 85 Grad.
-
Die
optischen Eigenschaften dieses optischen Wellenleiters wurden unter
Verwendung eines Halbleiterlasers gemessen. Die Oszillationsausgabe der
Laserquelle wurde auf 350 mW eingestellt, und das Grundlicht wurde
auf die Endfläche des Wellenleiters durch eine Linse kondensiert;
folglich wurde eine SHG-Ausgabe von 110 mW erhalten. Die Wellenlänge
des Grundlichts betrug zu diesem Zeitpunkt 1063,5 nm. Der Oszillationszustand
des Halbleiterlaserstrahls war stabil, und es wurde keine Leistungsvariation
beobachtet.
-
(Vergleichsbeispiel 1)
-
Die
in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung wurde
mit demselben Ablauf wie bei Beispiel 1 hergestellt. Es versteht
sich jedoch, dass der Unterschied zu Beispiel 1 darin lag, dass
bei der Ausbildung des optischen Wellenleiters 2 in Gratbauart
der Wellenleiter 2 derart verarbeitet wurde, dass die Lichtausbreitungsrichtung
P einen rechten Winkel bezüglich der Z-Achse des Kristalls
bildete. Ein durch die Richtung P der Domäneninversionsebene
und der Lichtausbreitungsrichtung L gebildeter Winkel ist ein rechter
Winkel.
-
Wenn
die optischen Eigenschaften dieser Vorrichtung gemessen wurden,
stabilisierte sich die Oszillation der Halbleiterlaserquelle nicht,
und daher wurde lediglich eine Ausgabe von 54 mW im Gegensatz zu
einer Eingabe von 350 mW erhalten.
-
(Beispiel 2)
-
Die
Vorrichtung nach 6 wurde hergestellt. Im Einzelnen
wurde eine periodische Domäneninversionsstruktur 38 mit
einer Periode von 6,9 μm auf dem Z-Substrat aus einem 0,5
mm dicken und mit 5% MgO-dotierten Lithiumniobateinkristall ausgebildet.
Das Substrat wurde mit einer Chipschneideeinrichtung in Vorrichtungen
geschnitten, und eine Vorrichtung mit einer Länge von 2
mm und einer Breite von 3,0 mm wurde hergestellt. Dabei bildete
die Richtung der Domäneninversionsebene einen Winkel θ von
82 Grad bezüglich der Lichtausbreitungsrichtung aus. Danach
wurden die Endflächen der Vorrichtung poliert, und die
Antireflexionsschichten zur Vermeidung von Reflexion der Wellenlängen
von 1062 nm und 531 nm wurden auf der Einfallsseite ausgebildet,
wodurch eine volumenkristalline Vorrichtung erhalten wurde.
-
Diese
volumenkristalline Vorrichtung und eine Nd-dotierte YAG-Laservorrichtung
wurden innerhalb eines Resonators angeordnet, und durch den Halbleiterlaserstrahl
mit einer Wellenlänge von 808 nm angeregt. Der Laserstrahl
mit einer Wellenlänge von 531 nm wurde mit einer Ausgabe
von 100 mW im Gegensatz zu einer Anregungslichtleistung von 1 W
erhalten.
-
(Vergleichsbeispiel 2)
-
Die
Vorrichtung gemäß 5 wurde
auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 2 hergestellt. Es versteht sich,
dass beim Ausschneiden des Substrates die Vorrichtung derart verarbeitet
wurde, dass die Richtung P der Domäneninversionsebene einen rechten
Winkel bezüglich der Lichtausbreitungsrichtung L bildete.
Die optischen Eigenschaften dieser Vorrichtung wurden innerhalb
des Resonators auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 gemessen. Der
Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 531 nm wurde erhalten,
aber nur eine Ausgabe von 30 mW wurde im Gegensatz zu der Anregungslichtleistung
von 1 W erhalten.
-
(Beispiel 3)
-
Eine
periodische Domäneninversionsstruktur mit einer Periode
von 6,6 μm wurde auf einem 0,5 mm dicken und mit 5% MgO
dotierten Lithiumniobat-Y-Substrat mit einem Schrägschnitt
von 5 Grad auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgebildet. Danach
wurde ein Haftmittel auf einem undotierten Lithiumniobatsubstrat
mit einer Dicke von 0,5 mm aufgebracht, an das das vorstehend beschriebene MgO-dotierte
Lithiumniobatsubstrat geklebt wurde. Die Oberfläche des
MgO-dotierten Lithiumniobatsubstrates wurde abgetragen und poliert,
bis dessen Dicke 3,7 μm erreichte.
-
Nachfolgend
wurde ein optischer Wellenleiter in Gratbauart auf diesem Substrat
durch das Laserabtragungsverfahren ausgebildet. Bei dieser Gelegenheit
wurde der optische Wellenleiter derart verarbeitet, dass eine Lichtausbreitungsrichtung
einen Winkel von 80 Grad bezüglich der Z-Achse des Kristalls
ausbildete. Nach Ausbildung des optischen Wellenleiters wurde ein
0,5 μm dicker oberer Mantel aus SiO2 durch
einen Zerstäubungsvorgang ausgebildet. Nachdem die Vorrichtung
in eine Länge von 12 mm und eine Breite von 1,4 mm durch
eine Chipschneideeinrichtung geschnitten wurde, wurden die Endflächen
der Vorrichtung poliert, wodurch die Antireflexionsschichten ausgebildet
wurden.
-
Die
optischen Eigenschaften dieses optischen Wellenleiters wurden unter
Verwendung des Halbleiterlasers gemessen. Die Oszillationsausgabe des
Lasers wurde auf 350 mW eingestellt, und das Grundlicht wurde auf
die Endfläche des Wellenleiters durch eine Linse kondensiert;
im Ergebnis wurde eine SHG-Ausgabe von 160 mW erhalten. Die Wellenlänge
des Grundlichts betrug zu diesem Zeitpunkt 1062,9 nm.
-
(Beispiel 4)
-
Die
Vorrichtung gemäß 6 wurde
hergestellt. Eine periodische Domäneninversionsstruktur mit
einer Periode von 6,9 μm wurde auf einer 0,5 mm dicken
und mit 5% MgO dotierten Lithiumniobat-Z-Substrat ausgebildet. Dieses
Substrat wurde in eine Länge von 2 mm und eine Breite von
3,0 mm durch eine Chipschneideeinrichtung geschnitten. Zu diesem
Zeitpunkt wurde das Substrat derart verarbeitet, dass die Richtung
der Domäneninversionsebene einen Winkel von 89 Grad bezüglich
der Lichtausbreitungsrichtung ausbildete. Danach wurden die Endflächen
der Vorrichtung zur Ausbildung der Antireflexionsschicht zur Vermeidung
einer Reflexion der Wellenlängen von 1062 nm und 531 nm
auf der Einfallsseite poliert.
-
Diese
volumenkristalline Vorrichtung und eine Nd-dotierte YAG-Laservorrichtung
wurden innerhalb eines Resonators angeordnet, und durch den Halbleiterlaserstrahl
mit einer Wellenlänge von 808 nm angeregt. Der Laserstrahl
mit einer Wellenlänge von 531 nm wurde mit einer Ausgabe
von 100 mW gegenüber einer Anregungslichtleistung von 1
W erhalten.
-
(Vergleichsbeispiel 4)
-
Bei
dem vierten Beispiel wurde beim Ausschneiden des Substrats die Vorrichtung
derart verarbeitet, dass die Richtung der Domäneninversionsebene
einen Winkel von 78 Grad bezüglich der Lichtausbreitungsrichtung
ausbildete. Die Vorrichtung wurde ähnlich zu vorstehender
Beschreibung in dem Resonator angeordnet, und die optischen Eigenschaften
dieser Vorrichtung wurden gemessen. Der Laserstrahl mit einer Wellenlänge
von 531 nm wurde lediglich mit einer Ausgabe von 19 mW gegenüber
einer Anregungslichtleistung von 1 W erhalten.
-
Somit
ist vorstehend eine Oberschwingungen erzeugende Vorrichtung beschrieben,
die eine periodische Domäneninversionsstruktur 18 zum
Umwandeln einer Wellenlänge eines Laserstrahls zur Erzeugung
von Oberschwingungen umfasst. Ein durch eine Domäneninversionsebene
P der periodischen Domäneninversionsstruktur 8 und
einer Ausbreitungsrichtung L des Laserstrahls ausgebildeter Winkel θ liegt
in einem Bereich von 80 Grad bis 89 Grad.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2005-70192
A [0005]
- - WO 2006/41172 A1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - „IQEC/CLEO-PR
2005, Tokyo, Japan, 11.–15. Juli 2005, post-deadline paper
PDG-2” [0004]