DE112009000376T5

DE112009000376T5 - Vorrichtung zur Erzeugung von Oberschwingungen

Info

Publication number: DE112009000376T5
Application number: DE112009000376T
Authority: DE
Inventors: Takashi Yoshino
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: CN101939699A; JP5155341B2; WO2009104485A1; US7911683B2; JPWO2009104485A1; US20100321766A1; DE112009000376B4; CN101939699B

Abstract

Oberschwingungen oszillierendes System, mit:
einem Festkörperlaseroszillator;
einer Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart mit einem optischen Umwandlungswellenleiter zum Umwandeln einer von dem Festkörperlaseroszillator oszillierten Laserlichtwellenlänge zum Oszillieren einer Oberschwingung, einer einfallsseitigen Endfläche für das Laserlicht, einer emissionsseitigen Endfläche für die Oberschwingung, einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche;
einem ersten Linsensystem zum Kondensieren des von dem Festkörperlaseroszillator oszillierten Laserlichts zu der eingangsseitigen Endfläche der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart; und
einem zweiten Linsensystem zum Kondensieren der von der emissionsseitigen Endfläche der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart emittierten Oberschwingung;
wobei die emissionsseitige Endfläche eine auf der Seite der ersten Seitenfläche ausgebildete polierte Oberfläche sowie eine auf der Seite der zweiten Seitenfläche ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche aufweist,
wobei ein Winkel θ der ersten Seitenfläche mit der polierten Oberfläche ein stumpfer Winkel ist, und
wobei ein Winkel α der zweiten Seitenfläche mit der Lichtstreuungsoberfläche ein stumpfer oder rechter Winkel...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Oberschwingungen.
STAND DER TECHNIK
Über die gesamte Technologiebandbreite der optischen Informationsverarbeitung wird zur Verwirklichung einer hochdichten optischen Aufzeichnung ein Laser mit blauem Licht benötigt, der blaues Licht mit einer Wellenlänge von etwa 400 bis 430 nm bei einer Ausgabe von 30 mW oder mehr stabil oszilliert, und der Entwicklungswettbewerb befindet sich in vollem Gange. Als derartige Quelle für blaues Licht wird eine Wellenlängenumwandlungsvorrichtung in optischer Wellenleiterbauart mit einer Kombination aus einem rotes Licht als Grundwelle oszillierendem Laser und einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Oberschwingung eines quasi-phasenangepassten Systems erwartet.
Ein nicht linearer optischer Kristall wie etwa ein Einkristall aus Lithiumniobat oder Lithiumtantalat weist eine hohe sekundäre nicht lineare optische Konstante auf. Wenn eine periodische Domänenpolarisationsinversionsstruktur bei den vorstehend angeführten Kristallen ausgebildet wird, kann eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Oberschwingung (SHG: second-harmonic-generation) von einem quasi-phasenangepassten System (QPM: quasi-Phase-matched) verwirklicht werden. Wenn zudem ein Wellenleiter innerhalb dieser periodischen Domäneninversionsstruktur ausgebildet wird, kann eine hocheffiziente SHG-Vorrichtung verwirklicht werden, und zudem über einen weiten Bereich auf optische Kommunikationstechnologien, Medizintechnik, Photochemie und verschiedene optische Messungen angewendet werden.
Der Artikel PDG-2 aus IQEC/CLEO-PR 2005, Tokyo, Japan, 11.–15. Juli 2005 offenbart folgendes. Eine Grundwelle aus einer DFB-Laserdiode wird durch eine Kondensatorlinse kondensiert, Oberschwingungen (grünes Licht) werden durch Bestrahlen der Welle auf eine optische PPLN-Wellenleitervorrichtung erhalten, und diese Oberschwingungen werden kondensiert, um dadurch zu oszillieren. Die optische PPLN-Wellenleitervorrichtung wird durch Ausbilden eines optischen Wellenleiters in einem Magnesiumoxid-dotierten Lithiumniobat-Einkristallsubstrat sowie Ausbilden der periodischen Domäneninversionsstruktur innerhalb dieses optischen Wellenleiters erhalten. Die Endfläche auf der Einfallsseite und die Endfläche auf der Emissionsseite der optischen Wellenleitervorrichtung aus Lithiumniobat-Einkristall werden poliert, so dass sie bezüglich der zu dem optischen Wellenleiter senkrechten Ebene stark geneigt sind, wie es in 1(a) gezeigt ist. Dadurch wird der Einfall des reflektierten Lichts auf die Laseroszillationsquelle vermieden.
Erfindungszusammenfassung
Gemäß der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung unter Verwendung eines Linsenverbindungssystems, wie es in dem Artikel PDG-2 aus IQEC/CLEO-PR 2005, Tokyo, Japan, 11.–15. Juli 2005, beschrieben ist, sind die Eingangs- und Emissionsflächen des optischen Wellenleitersubstrates poliert, so dass die Flächen geneigt sind. Es ist somit schwierig, die Linse nahe dem optischen Wellenleitersubstrat zu positionieren. Somit ist es erforderlich, eine große Linse mit langer Brennweite zu verwenden. Da eine derartige große Linse in einem Oberschwingungen oszillierenden System enthalten sein muss, kann das oszillierende System nicht verkleinert werden. Zusätzlich empfängt die Linse aufgrund ihrer Größe von einem Scheibenteil des optischen Wellenleitersubstrates abgestrahltes Licht sowie Streulicht, so dass die Qualität des Lichtstrahls verschlechtert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laseroszillationsquelle unter Verwendung einer Wellenlängenumwandlungsvorrichtung in Wellenleiterbauart zu verkleinern, eine Rückkehr des reflektierten Lichts von der Laseroszillationsquelle zur Vorrichtung zu vermeiden, die Oszillation zu stabilisieren, und die Qualität des Ausgangslichtstrahls zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird ein Oberschwingungen oszillierendes System bereitgestellt, mit: einem Festkörperlaseroszillator; einer Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart mit einem Umwandlungswellenleiter zur Umwandlung einer von dem Festkörperlaseroszillator oszillierten Laserlichtwellenlänge zur Oszillation einer Oberschwingung, einer Endfläche auf der Einfallsseite des Laserlichts, einer Endfläche auf der Emissionsseite der Oberschwingung, einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche; einem ersten Linsensystem zum Kondensieren des von dem Festkörperlaseroszillator oszillierten Laserlichts zu der Endfläche auf der Einfallsseite der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart; und einem zweiten Linsensystem zum Kondensieren der von der Endfläche auf der Emissionsseite der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart emittierten Oberschwingung; wobei die Endfläche auf der Emissionsseite eine auf der Seite der ersten Seitenfläche ausgebildete polierte Oberfläche sowie eine auf der Seite der zweiten Seitenfläche ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche aufweist, wobei ein Winkel θ der ersten Seitenfläche und der polierten Oberfläche ein stumpfer Winkel ist, und wobei ein Winkel α zwischen der zweiten Seitenfläche und der Lichtstreuungsfläche ein stumpfer Winkel oder ein rechter Winkel ist.
Erfindungsgemäß beinhaltet die Endfläche auf der Emissionsseite der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart die polierte Oberfläche auf der ersten Seite sowie die auf der zweiten Seite bezüglich des modulierenden optischen Wellenleiters ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche. Der Winkel θ zwischen der ersten Seitenfläche und der polierten Oberfläche ist ein stumpfer Winkel und der Winkel α zwischen der zweiten Seitenfläche und der Lichtstreuungsfläche ist ein stumpfer oder ein rechter Winkel. Es ist dadurch möglich, das Linsensystem nahe der Lichtstreuungsoberfläche der Vorrichtung zu positionieren. Es ist somit möglich, eine Linse mit einer kurzen Brennweite und einem kleinem Durchmesser zu verwenden, so dass die Gesamtgröße des optischen Systems und des Oberschwingungen oszillierenden Systems minimiert werden kann.
Ferner ist es durch Ausbilden der in einem stumpfen Winkel bezüglich der Seitenfläche angeschnittenen polierten Oberfläche möglich, einen Einfall des reflektierten Lichts in die Oszillationsquelle zu vermeiden, und den Oszillationszustand zu stabilisieren.
Ferner ist es durch Positionieren des Linsensystems nahe der Lichtstreuungsoberfläche auf der Seite der Emissionsseite möglich, eine Verbindung der von der polierten Oberfläche emittierten nicht benötigten Mode des Scheibenwellenleiters mit der Linse zu vermeiden. Zusätzlich wird der von der Lichtstreuungsoberfläche emittierte Strahl zerstreut und nicht an der Linse kondensiert. Es ist somit möglich, nur die von dem optischen Wellenleiter emittierte gewünschte Oberschwingung effizient zu kondensieren, und einen kleinen Oberschwingungsstrahl mit geringem Rauschen zu erhalten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1(a) zeigt eine schematische Ansicht von einem wesentlichen Teil eines bekannten Systems, und 1(b) zeigt eine schematische Ansicht von einem wesentlichen Teil eines erfindungsgemäßen Systems.
2 zeigt eine Ansicht der Verbindung von einer Oberschwingung und von Modenlicht eines Scheibenwellenleiters bei dem bekannten System.
3 zeigt eine Ansicht der Verbindung von einer Oberschwingung und einem Modenlicht eines Scheibenwellenleiters bei dem erfindungsgemäßen System.
4 zeigt eine Ansicht von einer Endfläche einer Emissionsseite von einer erfindungsgemäßen Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart.
5 zeigt eine Ansicht von einem erfindungsgemäßen oszillierenden System.
6 zeigt eine Ansicht von einem bekannten oszillierenden System.
7 zeigt eine Schnittansicht von einem wesentlichen Teil einer erfindungsgemäß verwendbaren Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung 1 in Wellenleiterbauart.
8 zeigt eine Ansicht zur Darstellung eines Verfahrens zur Ausbildung einer Endfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
Nachstehend ist die Erfindung näher beschrieben.
1(a) zeigt eine schematische Ansicht von einem wesentlichen Teil eines Oberschwingungen oszillierenden Systems aus dem Stand der Technik. Eine Oberschwingungen oszillierende Vorrichtung 19 in Wellenleiterbauart umfasst einen darin ausgebildeten optischen Wellenleiter 2, und der Wellenleiter weist eine Funktion zur Wellenlängenumwandlung auf. Eine einfallsseitige Endfläche 13 und eine emissionsseitige Endfläche 14 der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung 2 sind optisch polierte Oberflächen, die eben ausgebildet sind. Daher ist der Winkel θ der Emissionsfläche 14 mit der ersten Seitenfläche 19b ein stumpfer Winkel, und der Winkel α der Emissionsfläche 14 mit der zweiten Seitenfläche 19b ist ein spitzer Winkel. Ein kondensierendes Linsensystem 17 ist gegenüber der einfallseitigen Endfläche bereitgestellt, und ein Linsensystem 18 ist gegenüber der emissionsseitigen Endfläche 14 bereitgestellt.
Eine Grundwelle wird an dem Linsensystem 17 gemäß Pfeil A kondensiert, in die Endfläche 2a des optischen Wellenleiters eingestrahlt, und dann Gegenstand der Wellenlängenumwandlung in dem optischen Wellenleiter. Von einer Endfläche 2b wird eine Oberschwingung emittiert und dann an dem Linsensystem 18 gemäß Pfeil B kondensiert.
Gemäß diesem Beispiel springt jedoch ein Teil P, der einen spitzen Winkel ausbildet, zu dem Linsensystem hin in der Draufsicht hervor, so dass es unmöglich ist, die Linsensysteme 17 und 18 nahe den Endflächen 13 bzw. 14 zu positionieren. Es ist somit nötig, Linsensysteme 17, 18 mit großen Durchmessern zu verwenden. Wie in 6 schematisch gezeigt ist, sind eine Festkörperlaseroszillationsvorrichtung 23, kondensierende Linsensysteme 27, 17, eine Oberschwingungen oszillierende Vorrichtung 19 in Wellenleiterbauart und ein Linsensystem 18 in einem Raum 22 in einem Gehäuse 21 eines Oszillationssystems 26 bereitgestellt. Dabei ist es schwierig, das Gehäuse 21 zu verkleinern, da die Durchmesser der Linsensysteme 17 und 18 groß sind.
Wie außerdem in 2 gezeigt ist, wird die erwünschte Oberschwingung 9 von der emissionsseitigen Endfläche 14 emittiert, an dem Linsensystem 18 kondensiert, und dann als 11 oszilliert. Da jedoch der Durchmesser der Linse 18 groß ist, wird das nicht benötigte Emissionslicht 10 der Mode des Scheibenwellenleiters von der emissionsseitigen Endfläche 14 gleichzeitig emittiert, an der Linse 18kondensiert und dann als 12 oszilliert. Da das nicht benötigte Licht 10 der Mode des Scheibenwellenleiters überlagert wird, kann kein kleiner Strahl der Oberschwingung erhalten werden, und das Rauschen in dem Oberschwingungsstrahl erhöht sich.
Demgegenüber beinhaltet das in 1(b) gezeigte erfindungsgemäße Beispiel einer emissionsseitigen Endfläche der Vorrichtung 1 eine auf der Seite der ersten Seitenoberfläche 1a ausgebildete polierte Oberfläche 6 sowie eine auf der Seite der zweiten Seitenfläche 1b bezüglich des umwandelnden optischen Wellenleiters 2 ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche 5. Dann ist der Winkel θ der ersten Seitenfläche 1a mit der polierten Oberfläche 6 ein stumpfer Winkel wie bei 1(a). Der Winkel α der zweiten Seitenfläche 1b mit der Lichtstreuungsoberfläche 5 ist jedoch kein spitzer Winkel sondern einer stumpfer oder rechter Winkel.
Außerdem beinhalten gemäß 1(b) die einfallsseitige Endfläche der Vorrichtung 1 eine auf der Seite der zweiten Endfläche 1b ausgebildete polierte Oberfläche 3 und eine auf der Seite der ersten Seitenfläche 1b bezüglich des optischen Wellenleiters 2 ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche 4. Dann ist der Winkel θ der zweiten Seitenfläche 1b mit der polierten Oberfläche 3 ein stumpfer Winkel wie bei 1(a). Der Winkel α der ersten Seitenfläche 1a mit der Lichtstreuungsoberfläche 4 ist jedoch kein spitzer Winkel sondern ein stumpfer oder rechter Winkel.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel ist der einen spitzen Winkel ausbildende Teil P nicht bereitgestellt, und gemäß den 3 und 5 schneiden die Lichtstreuungsoberflächen 4 und 5 die Seitenfläche in spitzem oder rechtem Winkel.
Dadurch ist es möglich, die Linsensysteme 7 und 8 jeweils in der Nähe der Lichtstreuungsoberflächen zu positionieren, und den Durchmesser des Linsensystems zu minimieren. Folglich können die Durchmesser der Linsensysteme 7, 8 reduziert werden, und das Gehäuse 21 kann miniaturisiert werden, wie es in 5 schematisch gezeigt ist, wenn eine Festkörperlaseroszillationsvorrichtung 23, kondensierende Linsensysteme 25, 7, eine Oberschwingungen oszillierende Vorrichtung 1 in Wellenleiterbauart und ein Linsensystem 8 in einem Raum 22 in einem Gehäuse 21 eines oszillierenden Systems 20 enthalten sind.
Wie zudem in 3 gezeigt ist, wird die gewünschte Oberschwingung 9 von der Endfläche des optischen Wellenleiters emittiert, und dann an dem Linsensystem 8 zur Oszillation als 16 kondensiert. Obwohl das nicht benötigte Licht 10 der Mode des Scheibenwellenleiters ebenfalls von der polierten Oberfläche 6 emittiert wird, wird das nicht benötigte Licht kaum an der Linse 8 kondensiert, und Rauschen wird vermieden, da der Durchmesser der Linse 8 klein ist. Gleichzeitig wird Licht von der Lichtstreuungsoberfläche 5 nahe der Linse emittiert. Das Licht 15 wird jedoch gestreut, und somit vor einer Verbindung mit der Linse 8 und einer Rauscherzeugung bewart. Folglich kann ein kleiner Strahl 16 einer Oberschwingung mit geringem Rauschen erhalten werden.
Erfindungsgemäß (vergleiche 4) ist der Winkel θ an der emissionsseitigen Endfläche zwischen der ersten Seitenfläche 1a und der polierten Oberfläche 6 ein stumpfer Winkel. An der einfallsseitigen Endfläche ist zudem der Winkel α der zweiten Seitenfläche 1b und der polierten Oberfläche ein stumpfer Winkel.
Ein stumpfer Winkel bezeichnet einen Winkel größer als 90°, wie dem Fachmann gut bekannt ist. Unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung der Reflexion von Licht zum Laseroszillator kann θ vorzugsweise 93° oder mehr und noch bevorzugter 98° oder mehr betragen. Unter dem Erzeugungsgesichtspunkt kann θ vorzugsweise 120° oder weniger betragen.
Erfindungsgemäß (vergleiche 4) ist der Winkel α an der emissionsseitigen Endfläche zwischen der zweiten Seitenfläche 1b und der Lichtstreuungsoberfläche 5 ein stumpfer oder rechter Winkel. An der einfallsseitigen Endfläche ist ferner der Winkel α der ersten Seitenoberfläche 1a mit der Lichtstreuungsoberfläche ein stumpfer oder rechter Winkel.
Ein stumpfer Winkel bezeichnet einen Winkel größer als 90°, wie dem Fachmann gut bekannt ist. Unter dem Gesichtspunkt der Positionierung von Linsensystemen in der Nähe der Einfalls- bzw. Emissionsfläche kann α ein rechter Winkel sein, und beträgt vorzugsweise 93° oder mehr. Unter dem Erzeugungsgesichtspunkt kann α vorzugsweise 120° oder weniger betragen.
Erfindungsgemäß ist die Breite W der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart nicht beschränkt. Unter dem Gesichtspunkt einer Handhabungsfestigkeit der Vorrichtung kann jedoch die Breite W vorzugsweise 0,5 mm oder mehr betragen.
Erfindungsgemäß ist die polierte Oberfläche oder die Lichtstreuungsoberfläche auf der Seite der ersten Seitenfläche bereitgestellt, und die andere ist auf der Seite der zweiten Seitenfläche bereitgestellt. Die Grenze zwischen der polierten Oberfläche und der Lichtstreuungsoberfläche kann an der Endfläche des optischen Wellenleiters bereitgestellt sein. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich jedoch gemäß 4 die polierte Oberfläche 6 (3) von der Endfläche 2b (2a) des optischen Wellenleiters zu der Lichtstreuungsoberfläche 5 (4) um das Ausmaß ”d”. Obwohl die Dimension ”d” nicht beschränkt ist, beträgt sie unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung einer Lichtreflexion von der Endfläche des optischen Wellenleiters 2 vorzugsweise 0,05 mm oder mehr.
Obwohl erfindungsgemäß die mittlere Rauheit Ra der polierten Oberfläche nicht beschränkt ist, beträgt sie unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Effizienz der von dem optischen Wellenleiter oszillierten Oberschwingung und zur Vermeidung von Streuung vorzugsweise 5 nm oder weniger und noch bevorzugter 2 nm oder weniger. Zudem ist das Verfahren zum Polieren nicht beschränkt und kann vorzugsweise einen mechanisch-chemischen Poliervorgang umfassen.
Erfindungsgemäß beträgt die mittlere Rauheit Ra der Lichtstreuungsoberfläche unter dem Gesichtspunkt einer effizienten Streuung von Licht vorzugsweise 10 nm oder mehr. Die Lichtstreuungsoberfläche kann beispielsweise eine unbehandelte Schnittoberfläche sein, die durch Schneiden einer Vorrichtung ohne nachfolgendes Polieren ausgebildet wird. Obwohl es möglich ist, die geschnittene Oberfläche zu polieren oder zu schleifen, ist es zudem nötig, dass die mittlere Rauheit Ra nicht auf den Wert nach der Verarbeitung bei einem optischen Poliervorgang verringert ist.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Oberschwingungen oszillierende Vorrichtung nach Wellenleiterbauart eine Wellenlängenumwandlungsvorrichtung in Stegbauart mit einem von einer verbindenden Schicht oder einem Substrat hervorstehenden Wellenleiter. Eine derartige Vorrichtung wird mit der Laserlichtquelle so kombiniert, dass die Ansteuerungsspannung und der Erwärmungswert beträchtlich reduziert werden können.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der dreidimensionale optische Wellenleiter ein Wellenleiter in Stegbauart, der durch physikalische Verarbeitung beispielsweise über eine spanende Bearbeitung oder eine Laserverarbeitung sowie durch Formen eines nicht linearen optischen Kristalls erhalten wird. Dann wird der dreidimensionale optische Wellenleiter mit einem Substrat durch eine verbindende Schicht aus einem nicht kristallinen Material verbunden.
7 zeigt eine Schnittansicht von einer Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung 1 in Wellenleiterbauart, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendbar ist.
Eine ferroelektrische Schicht 35 beinhaltet einen optischen Wellenleiter 2 in Stegbauart mit einer Wellenlängenumwandlungsfunktion, Nutausbildungsteile 36a, 36b, die auf beiden Seiten des Wellenlängenumwandlungsteils 2 bereitgestellt sind, sowie außerhalb der jeweiligen nutausbildenden Teile bereitgestellte Erstreckungsteile 37a, 37b. Eine oberflächenseitige Pufferschicht 38 ist auf einer Oberfläche ausgebildet, und eine rückseitige Pufferschicht 39 ist auf der Rückseite der ferroelektrischen Schicht 35 ausgebildet. Die ferroelektrische Schicht 35 ist mit einem stützenden Körper 41 durch die Pufferschicht 39 und eine verbindende Schicht 40 verbunden. Im Übrigen bezeichnet die Rückseite der ferroelektrischen Schicht eine mit dem stützenden Körper verbundene Hauptfläche, und die Oberfläche bezieht sich auf eine Hauptoberfläche auf der zu der Rückfläche gegenüberliegenden Seite.
Eine Einrichtung zur Wellenlängenumwandlung in dem optischen Wellenleiter ist nicht besonders beschränkt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine periodische Domäneninversionsstruktur in dem optischen Wellenleiter zur Umwandlung der Wellenlänge einer Grundwelle für die Ausgabe einer Oberschwingung ausgebildet. Die Periode einer derartigen Domäneninversionsstruktur verändert sich in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Obwohl ein Verfahren zur Ausbildung der Domäneninversionsstruktur nicht besonders beschränkt ist, wird zudem ein elektrisches Polungsverfahren bevorzugt.
Alternativ kann ein nicht linearer optischer Kristall wie etwa Kaliumlithiumniobat, Kaliumlithiumtantalat oder eine Festkörperlösung aus Kaliumlithiumniobat und Kaliumlithiumtantalat zum Umwandeln der Wellenlänge der einfallenden Grundwelle in die der Oberschwingung verwendet werden.
Obwohl die Materialien für die ferroelektrische Schicht nicht besonders beschränkt sind, soweit sie zur Lichtmodulation befähigt sind, seien beispielhaft Lithiumniobat, Lithiumtantalat, eine Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, Kaliumlithiumniobat, KTP, Galliumarsenid, Quarz und dergleichen genannt.
Zur weiteren Verbesserung der Beständigkeit des optischen Wellenleiters gegen optische Beschädigung beinhaltet der ferroelektrische Einkristall ein oder mehr Elemente aus der Gruppe Magnesium (Mg), Zink (Zn), Skandium (Sc) und Indium (In), wobei Magnesium am bevorzugtesten ist. Der ferroelektrische Einkristall kann ein Element der seltenen Erden als Dotierstoff enthalten. 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 oberflächenseitigen und rückseitigen Pufferschichten beinhalten Siliziumoxid, Magnesiumfluorid, Siliziumnitrit, Aluminiumoxid und Tantalpentoxid.
Das Material für die Haftschicht kann ein anorganisches Haftmittel, ein organisches Haftmittel oder eine Kombination aus anorganischen und organischen Haftmitteln sein.
Spezifische Beispiele für das Material des Stützsubstrates 41 sind nicht besonders beschränkt, und beinhalten Lithiumniobat, Lithiumtantalat, ein Glas wie etwa Quarzglas, Quarz, Silizium oder dergleichen. Unter dem Gesichtspunkt einer Differenz in den Wärmeausdehnungskoeffizienten sind dabei die Materialen für die ferroelektrische Schicht und das Stützsubstrat vorzugsweise dieselben, und ein Lithiumniobat-Einkristall ist besonders bevorzugt.
BEISPIELE
(Erfindungsgemäßes Beispiel)
Das vorstehend unter Bezugnahme auf die 1(b), 3, 5 und 7 beschriebene Oszillationssystem wurde hergestellt.
Im Einzelnen wurde eine kammförmige periodische Elektrode mit einer Periode von 4,20 μm auf einem unter 5° angeschnittenen Y-Substrat aus mit 5% Magnesiumoxid dotiertem Lithiumniobat mit einer Dicke von 0,5 mm durch Photolithographie bereitgestellt. Eine Elektrodenschicht wurde auf der gesamten Oberfläche der Rückfläche des Substrates ausgebildet, und eine Impulsspannung wurde daran angelegt, um eine periodische Domäneninversionsstruktur auszubilden.
Nachdem die periodische Domäneninversionsstruktur in dem Substrat ausgebildet war, wurde eine untere Mantelschicht 39 aus Siliziumdioxid mit einer Dicke von 0,4 μm darauf durch einen Zerstäubungsvorgang ausgebildet. Ein Haftmittel wurde auf einem Substrat 41 aus einem nicht dotierten Lithiumniobatsubstrat mit einer Dicke von 0,5 mm aufgebracht, was sodann an das Magnesiumoxid-dotierte Lithiumniobatsubstrat angehaftet wurde. Die Oberfläche des Magnesiumoxid-dotierten Lithiumniobatsubstrates wurde geschliffen und auf eine Dicke von 3,6 μm poliert. Dann wurde der optische Wellenleiter in Stegbauart durch Laserabtragung ausgebildet.
Nachdem der optische Wellenleiter ausgebildet war, wurde die Vorrichtung mit einem Chipschneidegerät auf eine Länge von 9 mm und eine Breite von 1,0 mm für den Erhalt einer in 8 gezeigten Vorrichtung 32 geschnitten. Die Vorrichtung wurde auf einer Oberflächenplatte 30 und einer Spannvorrichtung 31 gemäß 8 eingestellt, und beide Endfläche 32a und 32b wurden zur Ausbildung von polierten Oberflächen poliert. Antireflexionsbeschichtungen wurden auf den beiden Endflächen ausgebildet.
Nachdem der Halbleiterlaser 23 und die optische Wellenleitervorrichtung 1 in dem Gehäuse 21 gemäß 5 befestigt wurden, wurden die Linsen 25, 7 und 8 einer optischen Achsenausrichtung unterzogen und mit einem Harz fixiert. Die Linsen wiesen einen effektiven Öffnungsdurchmesser von 0,6 mm und eine numerische Apertur von 0,55 auf. Die Werte ”a” und ”b” konnten auf 7 mm bzw. 18 mm eingestellt werden. Die Oszillationsleitung des Halbleiterlasers 23 wurde auf 350 mW eingestellt, so dass 260 mW mit dem optischen Wellenleiter 2 verbunden werden konnten.
Eine Oberschwingung mit der maximalen Ausgangsleistung von 142 mW konnte erhalten werden, wenn die Wellenlänge des Halbleiterlasers 23 durch Temperatureinstellung auf der Phasenanpassungswellenlänge eingestellt wurde. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Wellenlänge der Grundwelle 919,7 nm. Es konnte eine Strahlgröße von 0,5 mm (1/e²) der emittierten Oberschwingung erhalten werden. Ferner wurde der M2-Wert der emittierten Oberschwingung mit einer Strahlprofilkorrektureinrichtung gemessen, wobei ein Wert von 1,08 erhalten wurde, was eine gute Strahlqualität angibt. Im Falle eines idealen Gauß'schen Strahls beträgt der M2-Wert 1,0. Wenn sich das Profil des Strahls deformiert, wird der Wert größer.
(Vergleichsbeispiele)
Der Oberschwingungsoszillator mit einem Aufbau gemäß den 1(a), 2, 6 und 7 wurde hergestellt.
Im Einzelnen wurde der Oberschwingungsoszillator in Wellenleiterbauart mit dem in 7 gezeigten Aufbau gemäß demselben Ablauf wie bei dem erfindungsgemäßen Beispiel erzeugt. Nachdem die Vorrichtung 32 mit einem Chipschneidegerät auf eine Länge von 9 mm und eine Breite von 1,0 mm geschnitten wurde, wurde die Vorrichtung sodann auf einer Oberflächenplatte 30 und einer Spannvorrichtung 31 gemäß 8 eingestellt, und beide Endflächen 32a und 32b wurden poliert. Nach dem Polieren der Endflächen wurden Antireflexionsbeschichtungen auf den Endflächen ausgebildet.
Nachdem der Halbleiterlaser 23 und die optische Wellenleitervorrichtung 19 in dem Gehäuse 21 gemäß 6 befestigt waren, wurden die Linsen 27, 17 und 18 einer optischen Achsenausrichtung unterzogen und mit einem Harz fixiert. Die Linsen wiesen einen effektiven Öffnungsdurchmesser von 2,0 mm und eine numerische Apertur von 0,55 auf. Die Werte ”a” und ”b” konnten auf 10 mm bzw. 26 mm eingestellt werden.
Die Oszillationsleistung des Halbleiters 23 wurde auf 350 mW eingestellt, so dass 260 mW mit dem optischen Wellenleiter 2 verbunden werden konnten. Eine Oberschwingung mit einer maximalen Ausgangsleitung von 142 mW konnte erhalten werden, wenn die Wellenlänge des Halbleiterlasers durch Temperatureinstellung auf der Phasenanpassungswellenlänge eingestellt wurde. Dabei betrug die Wellenlänge der Grundwelle 919,7 nm. Die Strahlgröße und der M2-Wert der emittierten Oberschwingung betrugen 1,9 mm (1/e²) bzw. 1,21.
Obwohl vorstehend spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind, ist die Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt, und kann mit verschiedenen Abwandlungen und Änderungen durchgeführt werden, ohne von dem Bereich der beigefügten Patentansprüche abzuweichen.
Ein Oberschwingungen oszillierendes System beinhaltet einen Festkörperlaseroszillator, einen Umwandlungswellenleiter zum Umwandeln einer von dem Festkörperlaseroszillator oszillierten Laserlichtwellenlänge zur Oszillation einer Oberschwingung, einer einfallsseitigen Endfläche für das Laserlicht, einer emissionsseitigen Endfläche für die Oberschwingung, eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche. Die emissionsseitige Endfläche beinhaltet eine auf der Seite der ersten Seitenfläche 1a ausgebildete polierte Oberfläche 6 und eine auf der Seite der zweiten Seitenfläche 1b ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche. Die erste Seitenfläche 1a und die polierte Oberfläche 6 schneiden sich in einem stumpfen Winkel θ, und die zweite Seitenfläche 1b und die Lichtstreuungsoberfläche 5 schneiden sich in einem stumpfen Winkel oder einem rechten Winkel α.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Artikel PDG-2 aus IQEC/CLEO-PR 2005, Tokyo, Japan, 11.–15. Juli 2005 [0004]
- Artikel PDG-2 aus IQEC/CLEO-PR 2005, Tokyo, Japan, 11.–15. Juli 2005 [0005]

Claims

Oberschwingungen oszillierendes System, mit: einem Festkörperlaseroszillator; einer Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart mit einem optischen Umwandlungswellenleiter zum Umwandeln einer von dem Festkörperlaseroszillator oszillierten Laserlichtwellenlänge zum Oszillieren einer Oberschwingung, einer einfallsseitigen Endfläche für das Laserlicht, einer emissionsseitigen Endfläche für die Oberschwingung, einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche; einem ersten Linsensystem zum Kondensieren des von dem Festkörperlaseroszillator oszillierten Laserlichts zu der eingangsseitigen Endfläche der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart; und einem zweiten Linsensystem zum Kondensieren der von der emissionsseitigen Endfläche der Oberschwingungen oszillierenden Vorrichtung in Wellenleiterbauart emittierten Oberschwingung; wobei die emissionsseitige Endfläche eine auf der Seite der ersten Seitenfläche ausgebildete polierte Oberfläche sowie eine auf der Seite der zweiten Seitenfläche ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche aufweist, wobei ein Winkel θ der ersten Seitenfläche mit der polierten Oberfläche ein stumpfer Winkel ist, und wobei ein Winkel α der zweiten Seitenfläche mit der Lichtstreuungsoberfläche ein stumpfer oder rechter Winkel ist.
Oberschwingungen oszillierendes System nach Anspruch 1, wobei die eingansseitige Endfläche eine auf der Seite der zweiten Seitenoberfläche ausgebildete polierte Oberfläche und eine auf der Seite der ersten Seitenfläche ausgebildete Lichtstreuungsoberfläche umfasst, wobei ein Winkel θ der zweiten Seitenfläche mit der polierten Oberfläche ein stumpfer Winkel ist, und ein Winkel α der ersten Seitenfläche mit der Lichtstreuungsoberfläche ein stumpfer oder rechter Winkel ist.
Oberschwingungen oszillierendes System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der optische Umwandlungswellenleiter einen optischen Wellenleiter in Stegbauart umfasst.