DE3546239A1

DE3546239A1 - Nonlinear optical fibre channel, in particular for frequency doubling

Info

Publication number: DE3546239A1
Application number: DE19853546239
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Sohler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1987-07-02

Abstract

Nonlinear optical fibre channel and a method for producing it, in which in two method steps two dopings are introduced in an overlapping way into a birefringent material (KR) to form a channel (K), modify the two refractive indices differently, and are selected as to their concentration ratio in such a way that the field distributions of a fed-in wave and of the wave produced by nonlinear conversion largely overlap. Various uses are indicated, in particular in a frequency doubling device for laser light. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nichtlinearen Lichtleiterkanals, bei dem in ein doppelbrechendes Material in einem ersten Verfahrensschritt ein erster Dotierungsstoff, der die Brechungsindices ändert, in einer Kanalbreite von 10 bis 100 Wellenlängen einer in dem Lichtleirterkanal umzusetzenden Lichtwelle bis in eine Kanaltiefe, die annähernd der Breite entspricht, eingebracht, vorzugsweise eindiffundiert, wird und in das Material in einem zweiten Schritt ein zweiter Dotierungsstoff, der die Brechungsindices unterschiedlich und vorzugsweise in umgekehrter Weise ändert, eingebracht, vorzugsweise eindiffundiert, wird.The invention relates to a method for producing a nonlinear fiber optic channel, in which in a birefringent Material in a first process step first dopant that changes the refractive indices, in a channel width of 10 to 100 wavelengths one in the light wave channel to be implemented into one Channel depth, which corresponds approximately to the width, introduced, preferably diffused, and in the Material in a second step a second dopant, which the refractive indices are different and preferably changes in the opposite way, introduced, is preferably diffused.

Es ist aus W. Sohler et al, Integrated Optical Parametric Devices, Technical Digest of the 5 th International Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication, IOOC-ECOC 85, Venecia, Italy, Oct. 85, Vol. II, p. 29-37, bekannt, in einen Lithiumniobatat- Kristall durch eine Titandotierung eines y-Schnittes einen nichtlinearen Lichtleiterkanal einzubringen und zur optischen Frequenzverdopplung sowie zur parametrischen Frequenzkonversion in optisch parametrischen Oszillatoren zu verwenden. Der Kanal hatte Querabmessungen von einigen Wellenlängen des verwandten Lichtes und mehrere Zentimeter Länge. Durch Erwärmung des doppelbrechenden Kristalls auf eine Temperatur, bei der die an dem einen Ende eingebrachte Grundwelle und die entstehende Oberwelle doppelter Frequenz angepaßte Phasenlagen hatten, wurde am anderen Ende des Lichtleiterkanals die Oberwelle mit einem Signaldetektor festgestellt. Deren Amplitude ist durch die Überlappung der Feldverteilungen für die Grund- und Oberwelle, die sich in verschieden polarisierten Moden im Kanal ausbreiten, bestimmt. Es wurde gezeigt, daß die Feldverteilung der Oberwelle eine wesentlich geringere Ausdehnung als die Grundwelle und gegen diese einen Tiefenversatz hatte, somit eine geringe Überlappung bestand.It is from W. Sohler et al, Integrated Optical Parametric Devices, Technical Digest of the 5th International Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication, IOOC-ECOC 85, Venecia, Italy, Oct. 85, Vol. II, p. 29-37, known in a lithium niobatate Crystal by titanium doping of a y-section introduce nonlinear fiber optic channel and for optical frequency doubling and for parametric Frequency conversion in optically parametric oscillators to use. The channel had transverse dimensions of a few Wavelengths of related light and several centimeters Length. By heating up the birefringent crystal a temperature at which the one end introduced fundamental wave and the resulting harmonic had twice the adjusted phase positions, was on the other end of the fiber optic channel with a harmonic Signal detector found. Their amplitude is through the overlap of the field distributions for the basic and Harmonics, which are in different polarized modes in the Spread channel, determined. It has been shown that the Field distribution of the harmonic is much smaller Extension as the fundamental wave and against it a depth offset had a slight overlap.

Versuche mit einer Optimierung einer Dotierung erbringen grundsätzlich nur eine geringfügige Verbesserung der Überlappung und somit der Umsetzungsverhältnisse.Perform experiments with an optimization of a doping basically only a minor improvement in Overlap and thus the implementation conditions.

Es ist aus J. Noda et al., Effect of Mg diffusion on Ti-diffused LiNbO₃ waveguides, J. Appl. Phys., 4 (6) 1978, S. 3150-3153, bekannt, jeweils benachbart zu dem Titanstreifen Magnesiumoxidbeschichtungen vor dem Diffusionsprozeß auf einen y-geschnittenen Lithiumniobatkristall aufzubringen und beide Materialien nebeneinander liegend durch eine zehnstündige Diffusion bei 1323 gradK in den Kristall einzubringen. Hierdurch wurde eine Erhöhung des außerordentlichen Brechungsindex infolge eines oberflächlicher Lithiumverlusts durch Ausdiffusion teilweise kompensiert und der optisch wirksame Kanal in seiner seitlichen Ausdehnung eingeengt. Außerdem ist eine erste Dotierung der gesamten Oberfläche bei 1437 gradK mit Magnesium und nach Entfernung des unverbrauchten Magnesiumoxids eine weitere Dotierung mit einem Streifen von Titan an einer anderen Probe vorgenommen worden. Auch dies führte zu einem Kanal mit schmalerer Querabmessung. Hinsichtlich des Konversionswirkungsgrades bringt dies jedoch praktisch keine Verbesserung.It is from J. Noda et al., Effect of Mg diffusion on Ti-diffused LiNbO ₃ waveguides, J. Appl. Phys., 4 (6) 1978, pp. 3150-3153, known to apply magnesium oxide coatings adjacent to the titanium strip before the diffusion process onto a y-cut lithium niobate crystal and to introduce both materials next to one another by a ten-hour diffusion at 1323 degrees K in the crystal. As a result, an increase in the extraordinary refractive index due to a superficial loss of lithium due to diffusion was partially compensated for and the optically effective channel was narrowed in its lateral extent. In addition, a first doping of the entire surface at 1437 degrees K with magnesium and, after removal of the unused magnesium oxide, a further doping with a strip of titanium was carried out on another sample. This also led to a channel with a narrower transverse dimension. However, there is practically no improvement in terms of conversion efficiency.

In W. Sohler und H. Suche, Frequency Conversion in Ti:LiNbO₃ Optical Waveguides, SPIE proc. 408, 163 (1983) sind Vorrichtungen zum Betrieb von nichtlinearen Lichtleiterkanälen als Frequenzverdoppler, resonanter Frequenzverdoppler, als parametrischer Verstärker, als parametrischer Oszillator oder Differenzfrequenzgenerator und deren Anwendungen beschrieben. In W. Sohler and H. Suche, Frequency Conversion in Ti: LiNbO ₃ Optical Waveguides, SPIE proc. 408, 163 (1983) describes devices for operating nonlinear optical fiber channels as frequency doublers, resonant frequency doublers, as parametric amplifiers, as parametric oscillators or differential frequency generators and their applications.

Weitere Vorrichtungen, insbes. zur Erzeugung von langwelligem Infrarotlicht durch Differenzfrequenzbildung in nichtlinearem optischem Material, und eine mathematische Analyse der Vorteile der bekannten integrierten optischen Kanäle gegenüber Vorrichtungen mit herkömmlicher Optik sind in W. Sohler, Nonlinear Integrated Optics, IOOC 85 a. a. O. paper No. 7 angegeben. Die bekannten nichtlinearen Materialien und ihre Herstellmethoden sind zusammengestellt. Diese erbringen alle geringe Wirkungsgrade der Umsetzungen der zugeführten Lichtwellen in die erwünschten, durch die Nichtlinearität entstehenden, Lichtwellen höherer oder niedrigerer, insbes. doppelter oder halber, Wellenlänge entsprechend der geringen Überlappung der Feldverteilungen der verschiedenen Moden.Other devices, in particular for generating long-wave infrared light through difference frequency formation in nonlinear optical material, and a mathematical analysis of the advantages of the known integrated optical channels versus devices with conventional optics are in W. Sohler, Nonlinear Integrated Optics, IOOC 85 a. a. O. paper No. 7 specified. The known nonlinear materials and their manufacturing methods are compiled. These bring all low efficiencies of the implementations of supplied light waves into the desired ones by the Nonlinearity arising, higher or higher light waves lower, especially double or half, wavelength corresponding to the slight overlap of the field distributions of different fashions.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen nichtlinearen Lichtleiterkanal und dessen Herstellungsverfahren zu offenbaren, das relativ einfach ist und der ein Vielfaches des Umsetzungswirkungsgrades nichtlinearer Wechselwirkungen zweiter Ordnung, z. B. von der Grund- zur Oberwelle oder einer Pump- zur Signal- und Idlerwelle, im Vergleich zu bekannten Lichtleiterkanälen erbringt.It is an object of the invention to provide a non-linear Optical fiber channel and its manufacturing process disclose that is relatively simple and a multiple the implementation efficiency of nonlinear Second order interactions, e.g. B. from basic to Harmonic wave or a pump wave for signal and idler wave, in Provides comparison to known fiber optic channels.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die zweite Dotierung in etwa deckungsgleich zur ersten ausgeführt wird und die Dotierungsstoffe in einem solchen Verhältnis zueinander eingebracht werden, daß deren kombiniert bewirkten Änderungen des ordentlichen und des außerordentlichen Brechungsindex jeweils zugeordnet zu zwei vorgegebenen Wellenlängen, z. B. einer Grund- und einer Oberwelle oder einer Signal- und Idlerwelle und einer Pumpwelle für deren Feldverteilungen eine weitgehende Überlappung erbringt. The solution to the problem is that the second Doping approximately identical to the first and the dopants in such a ratio brought to each other that their combined brought about changes in the ordinary and extraordinary refractive index assigned to each two predetermined wavelengths, e.g. B. a basic and a harmonic or a signal and idler wave and a pump shaft for their field distributions largely overlap.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, danach hergestellte Produkte und deren Anwendungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.Further advantageous refinements of the method, Products manufactured afterwards and their applications are in the subclaims.

Das hier aufgezeigte Verfahren ermöglicht es, mit den danach hergestellten Lichtleiterkanälen Ausbeuten der nichtlinearen Wechselwirkung, zu erreichen, die etwa eine Größenordnung über denen der besten bekannten Kanäle liegen.The procedure shown here makes it possible to use the then produced optical fiber channels yields of nonlinear interaction, which is about one Order of magnitude above that of the best known channels lie.

Das Verfahren kan auch für solche Anwendungen, in denen nicht eine Grundwelle und eine Oberwelle sich effektiv überlappend in dem Kanal ausbreiten sollen, sondern eine Mode mit der Summen- oder Differenzfrequenz und zwei Eingangswellen sich in dem Kanal weitgehend überlappend ausbreiten sollen, durch den Fachmann eingesetzt werden, wenn die zwei Dotierungen jeweils an die zwei Wellenlängenbereiche angepaßt werden. Ebenso ist es dem Fachmann möglich, von dem beschriebenen Beispiel auf andere bekannte Materialien und Anwendungsformen des Kanals überzugehen.The method can also be used for applications in which not a fundamental wave and a harmonic itself effectively should overlap in the channel, but one Mode with the sum or difference frequency and two Input waves largely overlap in the channel should be used by the specialist, if the two dopings are connected to the two Wavelength ranges can be adjusted. It is the same Expert possible from the example described other known materials and uses of the Transition channel.

Eine besonders vorteilhafte Überlagerung der beiden Dotierungen ist jeweils dadurch zu erreichen, daß die Diffusionstemperaturen und Diffusionszeiten derart gewählt werden, daß einer bestimmten Verteilung des langsam diffundierenden Materials die Verteilung des schnell diffundierenden Materials angepaßt wird. Die Konzentrationen bzw. Materialmengen werden dabei jeweils so vorgegeben, daß durch die Überlagerung der beiden Dotierungen solche Brechungsindexänderungen entstehen, daß für die beiden Moden bei den zugehörigen Wellenlängen annähernd die gleichen Feldverteilungen entstehen oder ein günstiger Kompromiß bei den drei Wellenlängen gegeben ist. Durch die Anbringung von Verspiegelungen an den Endflächen des Kanals für die eine und/oder andere der beiden Wellenlängen, die im Kanal auftreten, kann dieser vorteilhaft als resonanter Frequenzverdoppler oder parametrischer Oszillator betrieben werden.A particularly advantageous overlay of the two Doping can be achieved in that the Diffusion temperatures and diffusion times selected in this way be that a certain distribution of the slow diffusing material the distribution of the quickly diffusing material is adjusted. The concentrations or material quantities are so given that by overlaying the two Doping such changes in refractive index arise that for the two modes at the associated wavelengths approximately the same field distributions arise or one there is a favorable compromise at the three wavelengths. By applying mirroring to the end faces of the channel for one and / or other of the two Wavelengths that occur in the channel can be this advantageous as a resonant frequency doubler or parametric oscillator are operated.

Der Lichtleiterkanal kann als integriertes Element mit weiteren optischen Bauelementen in einem Kristall angeordnet sein oder auch als isoliertes Bauelement ausgeführt sein. Es wird vorteilhaft mit einer Einspeisungs- und Auskopplungsoptik, Filtern oder Teilern für unerwünschte Nebenprodukte der Wellenumsetzung oder austretende Grundwellenanteile, einer Regelvorrichtung zum Angleichen dr Phasengeschwindigkeiten der verschiedenen Wellenlängen, die zusammen agieren sollen, einer Modulationsvorrichtung und evtl. einem Laser oder mehreren Lasern zu einer Vorrichtung, z. B. einem Frequenzverdoppler oder Differenzfrequenzerzeuger, zusammengebaut. Dabei werden bevorzugt Festkörperlaser eingesetzt.The fiber optic channel can be used as an integrated element further optical components arranged in a crystal be executed or as an isolated component be. It becomes advantageous with a feed and Decoupling optics, filters or dividers for unwanted By-products of the shaft conversion or emerging Fundamental wave components, a control device for matching dr phase velocities of the different Wavelengths that should act together, one Modulation device and possibly a laser or more Lasers to a device, e.g. B. a frequency doubler or difference frequency generator, assembled. Solid-state lasers are preferably used.

Das Ausgangslicht einer Frequenzverdoppler-Vorrichtung ist, nachdem es von der Grundfrequenz gereinigt ist und in einem Fokus mit einem Durchmesser, der annähernd der Wellenlänge des erzeugten kürzerwelligen Lichtes entspricht, konzentriert ist, vorteilhaft für die gesteuerte Aufzeichnung von Information auf optisch sensitive Schichten und auch für die Lichtabtastung von mit lichtmodulierenden Schichten versehenen Aufzeichnungsträgern geeignet. Das durch die Frequenzverdopplung erzeugte kürzerwellige Licht gestattet es, bei Verwendung der einfach zu handhabenden, relativ kleinen Festkörperlaser, die vierfache Informationsdichte auf einem optischen Datenträger aufzubringen oder von diesem abzulesen. Auch die gesteuerte Belichtung von Photoresistschichten, bei der Herstellung integrierter Schaltkreise oder das gesteuerte Bearbeiten von Mikroschaltkreisen mit dieser Vorrichtung, erbringt ähnliche Vorteile durch die erhöhte Auflösung. The output light of a frequency doubler device is after it is cleaned of the fundamental frequency and in a focus with a diameter that is approximately that Wavelength of the generated shorter-wave light corresponds, is concentrated, advantageous for controlled recording of information on optical sensitive layers and also for the light scanning of recording media provided with light-modulating layers suitable. That by doubling the frequency Generated shorter-wave light allows it to be used the easy to use, relatively small one Solid state lasers, four times the information density to apply or from an optical disk read. The controlled exposure of Photoresist layers, integrated in the manufacture Circuits or the controlled editing of Microcircuits with this device similar advantages due to the increased resolution.

In den Fig. 1 bis 5 sind Eigenschaften von Kanälen und das optische Bauelement, sowie eine Frequenzverdoppler- Vorrichtung dargestellt.In Figs. 1 to 5 are the characteristics of channels and the optical component, and a frequency doubler device shown.

Fig. 1 zeigt die Feldverteilungen bei einer reinen Titandotierung optimiert für nichtlineare Wechselwirkung, vorbekannt; Fig. 1 shows the field distributions for a pure titanium doping optimized for non-linear interaction, previously known;

Fig. 2 zeigt die Feldverteilungen bei Titandotierung und Magnesiumdotierung; Fig. 2 shows the field distributions for titanium and magnesium doping impurity;

Fig. 3 zeigt Diffusionsprofile von Magnesiumionen bei verschiedenen Temperaturen; Fig. 3 shows diffusion profiles of magnesium ions at different temperatures;

Fig. 4 zeigt perspektivisch, schematisch das optische Bauelement; Fig. 4 shows a perspective, schematic of the optical component;

Fig. 5 zeigt eine Frequenzverdopplervorrichtung, schematisch. Fig. 5 shows a frequency doubler device, schematically.

In Fig. 1 sind gerechnete Feldverteilungen (FG 1, FO 1) einer Grund- und Oberwelle über einen titandotierten Kanalquerschnitt in einem Lithiumniobatkristall nebeneinander und vergrößert dargestellt. Die strichpunktierten Mittelachsen liegen in der Kanalmitte. Die Linien stellen Orte gleicher Intensitäten dar, die durch Angaben 1 bis 90 jeweils in beliebigen Einheiten relativ bewertet sind. Die links dargestellte größere Feldverteilung (FG 1) ist auf eine Vakuumwellenlänge von 1,15 Mikrometer, der in den Kanal eingespeisten Grundwelle bezogen. Diese breitet sich abhängig von der Verteilung der Änderung des ordentlichen Brechungsindex aus, die an der Oberfläche (OB) im Zentrum der Dotierung 3,3 Promille betrug. Die rechts gezeigte Feldverteilung (FO 1) entspricht der Oberwelle mit einer Vakuumwellenlänge von 576 mm, die sich abhängig von der Verteilung der Änderung des außerordentlichen Brechungsindex, die an der Oberfläche im Zentrum 4,5 Promille betrug, ausbreitet. Der Tiefenversatz der Zentren der Feldverteilungen und deren unterschiedlichen Ausdehnungen sind Stand der Technik. In Fig. 1, calculated field distributions ( FG 1 , FO 1 ) of a fundamental and harmonic over a titanium-doped channel cross section in a lithium niobate crystal are shown side by side and enlarged. The dash-dotted central axes are in the middle of the channel. The lines represent locations of the same intensities, which are given relative values in any unit by entries 1 to 90 . The larger field distribution ( FG 1 ) shown on the left is related to a vacuum wavelength of 1.15 microns, the fundamental wave fed into the channel. This spreads depending on the distribution of the change in the ordinary refractive index, which was 3.3 per thousand on the surface ( OB ) in the center of the doping. The field distribution ( FO 1 ) shown on the right corresponds to the harmonic with a vacuum wavelength of 576 mm, which spreads depending on the distribution of the change in the extraordinary refractive index, which was 4.5 per mille on the surface in the center. The depth offset of the centers of the field distributions and their different extents are state of the art.

Durch eine flächenhafte, und weit über den Kanal hinaus in die Tiefe des Kristalls reichende, Magnesiumdotierung nach dem Stand der Technik wird eine negative Brechungsindexänderung in einem Lithiumniobatkristall erzeugt, wobei der außerordentliche Brechungsindex etwa doppelt so stark erniedrigt wird wie der ordentliche, so daß bei einer sehr hohen Dotierungsmenge Brechungsindexänderungen etwa in gleicher Größe wie bei einer Titandotierung, die zu den Feldverteilungen in Fig. 1 führt, jedoch in umgekehrter Richtung, erreicht werden. In einer solchen Maßnahme läge allenfalls der Vorteil einer gewissen Kompensation der Wirkung der Lithiumausdiffision, wie Noda a. a. O. angibt und wozu er relativ hohe Diffusionstemperaturen von 1373 gradK, lange Diffusionszeiten von mindestens 10 h und Magnesiumschichten von mindestens 50 nm empfiehlt. Hierbei ergibt sich eine Konzentrationsverteilung gem. Fig. 3. Dort sind weitere Magnesiumkonzentrationsprofile in der Tiefe (D) eines Lithiumniobatkristalles gezeigt, die bei jeweils einer gleichen anfänglichen Magnesiumschichtdicke von 50 nm in der gleichen Diffusionszeit von 10 h und bei den an den Kurven angegebenen Diffusionstemperaturen erreicht werden. Wird mit einer kleineren anfänglichen Magnesium- oder Magnesiumoxid-Schichtdicke diffundiert, so bleiben die Verhältnisse weitgehend ähnlich.A flat, and far beyond the channel in the depth of the crystal, magnesium doping according to the prior art produces a negative refractive index change in a lithium niobate crystal, the extraordinary refractive index being lowered about twice as much as the ordinary one, so that in one very high doping quantity changes in refractive index of approximately the same size as with titanium doping, which leads to the field distributions in FIG. 1, but in the opposite direction. Such a measure would at best have the advantage of a certain compensation for the effect of lithium diffusion, as Noda cited above, and for which he recommends relatively high diffusion temperatures of 1373 degrees K, long diffusion times of at least 10 h and magnesium layers of at least 50 nm. This results in a concentration distribution acc. Fig. 3. There are shown further magnesium concentration profiles in the depth ( D ) of a lithium niobate crystal, which are achieved with the same initial magnesium layer thickness of 50 nm in the same diffusion time of 10 h and at the diffusion temperatures indicated on the curves. If diffusion takes place with a smaller initial magnesium or magnesium oxide layer thickness, the conditions remain largely similar.

In Fig. 2 sind die beiden Feldverteilungen (FG 2, FO 2) eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Magnesium nachträglich zu Titan in geeigneter Verteilung dotiertem Lithiumniobat-Kristalls im gleichen Vergrößerungsmaßstab wie Fig. 1 gezeigt. Durch das Magnesium ist der außerordentliche Brechungsindex im Bereich des Wellenleiterkanals wesentlich stärker als der ordentliche Brechungsindex verringert, so daß die Oberwelle sich über dem Querschnitt stärker ausbreitet, und ihr Feldzentrum in einer größeren Tiefe (D) liegt, die etwa der Tiefe des Grundwellenfeldzentrums entspricht, so daß eine fast vollständige Überlappung gegeben ist und ein hoher Umsetzungswirkungsgrad erreicht wird. Auch die Grundwellenfeldverteilung (FG 2) breitet sich durch die Überlagerung der Dotierungseffekte bei der zweiten Dotierun noch etwas weiter aus, was entsprechend bei beiden Dotierung zu berücksichtigen ist. FIG. 2 shows the two field distributions ( FG 2 , FO 2 ) of a lithium niobate crystal doped with titanium in a suitable distribution after the method according to the invention with magnesium in the same enlargement scale as FIG. 1. Due to the magnesium, the extraordinary refractive index in the area of the waveguide channel is reduced significantly more than the ordinary refractive index, so that the harmonic spreads more across the cross section and its field center lies at a greater depth ( D ), which corresponds approximately to the depth of the fundamental wave field center, so that there is an almost complete overlap and a high conversion efficiency is achieved. The fundamental wave field distribution ( FG 2 ) also spreads a little further due to the superimposition of the doping effects in the second doping, which must be taken into account accordingly with both doping.

Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades ist es vorteilhaft, die Kanalabmessungen noch schmaler und flacher, als sie im Stand der Technik üblich waren, auszuführen, so daß etwa der Querschnitt der Oberwellenfeldverteilung nach Fig. 1 sich für beide Feldverteilungen ergibt. Dabei erhöhen sich die Dämpfungsverluste etwas; jedoch findet die nichtlineare Umsetzung in weit höherem Maße verstärkt statt. Unter Berücksichtigung beider entgegengesetzter aber unterschiedlich von den Kanalabmessungen abhängigen Effekte wird somit eine Optimierung durchgeführt. Demgemäß werden schmalere Metallstreifen des Titans und Magnesiums zu den Diffusionen aufgebracht und kürzere Diffusionszeiten benutzt, als bisher üblich war, die für beide Moden etwa zu Feldverteilungen (FO 1) gem. Fig. 1 führen.To further increase the efficiency, it is advantageous to make the channel dimensions even narrower and flatter than was customary in the prior art, so that approximately the cross section of the harmonic field distribution according to FIG. 1 results for both field distributions. The damping losses increase somewhat; however, the non-linear implementation takes place to a much greater extent. Optimization is thus carried out taking into account the two opposite effects which are dependent on the channel dimensions. Accordingly, narrower metal strips of titanium and magnesium are applied to the diffusions, and shorter diffusion times are used than was previously the case, which for both modes, for example, relates to field distributions ( FO 1 ). Fig. 1 lead.

Ein Kanal nach Fig. 1 kann erzeugt werden, indem ein Titanstreifen von 50 nm Dicke und 10 000 nm Breite auf dem Kristall aufgebracht und bei 1330 gradK über 10 h diffundiert wird. Für den Übergang dieses Kanals zu Verteilungen nach Fig. 2 wird ein Magnesiumstreifen von etwa 5 nm Dicke und 10 000 nm Breite bei 1230 gradK über 10 h nachträglich in den Kanal diffundiert. A channel according to FIG. 1 can be created by applying a titanium strip 50 nm thick and 10,000 nm wide on the crystal and diffused at 1330 degrees K over 10 h. For the transition of this channel to distributions according to FIG. 2, a magnesium strip approximately 5 nm thick and 10,000 nm wide is subsequently diffused into the channel at 1230 degrees K over 10 h.

Für eine optimierte engere Feldverteilung wird jeweils eine engere Geometrie der Streifen gewählt und die Diffusionstemperatur oder -zeit gemäß dem Diffusionsgesetz zur Erreichung einer kleineren Diffusionstiefe reduziert. Günstige Dotierungskonzentrationen im Zentrum (OZ) der Dotierung and der Oberfläche betragen 10²¹ Atome/Kubikzentimeter für Titan und ein Drittel bis ein Zehntel davon für das Magnesium.For an optimized narrower field distribution, a narrower geometry of the strips is selected and the diffusion temperature or time is reduced in accordance with the diffusion law in order to achieve a smaller diffusion depth. Favorable doping concentrations in the center ( OZ ) of the doping on the surface are 10 ²¹ atoms / cubic centimeter for titanium and a third to a tenth of that for magnesium.

Für andere Wellenlängenverhältnisse bei anderen Anwendungen und bei anderen Kristallschnitten oder Ausbreitungsrichtungen und auf andere Materialien läßt sich das Prinzip vom Fachmann nach diesen allgemeinen Dimensionierungs-Vorschriften übertragen. Dabei wird jeweils für die Wellenlängen, deren Feldverteilung zur Überlappung gebracht werden sollen, das entsprechende Brechungsindexprofil bestimmt und durch Überlagerung der durch die Diffusionen der beiden Dotierungsstoffe sich ergebenden Kombination der Brechungsindexänderungen das günstigste Konzentrationsverhältnis ausgewählt, wobei ein stark unterschiedliches Verhältnis der Beeinflussung der beiden Brechungsindices durch die beiden Dotierungsstoffe eine Vorausbestimmung der überlagerten Wirkungen erleichtert. Dies ist für die Stoffe Titan und Magnesium der Fall.For other wavelength ratios in others Applications and other crystal cuts or Spreading directions and on other materials the principle of the specialist according to these general Transfer dimensioning regulations. Doing so each for the wavelengths whose field distribution for The corresponding overlap should be brought Refractive index profile determined and by superimposing the due to the diffusions of the two dopants resulting combination of refractive index changes that most favorable concentration ratio selected, being a greatly different ratio of influencing the two refractive indices through the two dopants a prediction of the superimposed effects facilitated. This is for the substances titanium and magnesium the case.

Die Vorteile eines integrierten, nichtlinearen Kanals, nämlich relativ einfache Herstellbarkeit und hohe Lichtkonzentration in einem kleinen Querschnitt, die das Arbeiten mit kleinen Eingangsleistungen ermöglicht, kommen bei dem neuartigen Kanal voll zum Tragen, und es ergeben sich wegen der relativ großen Ausbeute der Oberwelle oder der niedrigen Schwellpumpleistung eines optisch parametrischen Oszillators neuartige, vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten dieses optischen Bauelements über die wissenschaftliche Erforschung der Eigenschaften hinaus zu praktischen Anwendungen, z. b. in der optischen Datenaufzeichnung und der Infrarotspektoskopie.The advantages of an integrated, non-linear channel, namely relatively easy to manufacture and high light concentration in a small cross section that the Working with small input power enables to come with the new channel fully to bear, and it result themselves because of the relatively large yield of the harmonic or the low threshold pump performance of an optical parametric oscillator novel, advantageous Possible uses of this optical component via the scientific research into the properties beyond practical applications, e.g. b. in the optical Data recording and infrared spectroscopy.

In Fig. 4 ist ein einzelnes Bauelement schematisch, perspektivisch dargestellt, wie es nach der üblichen integrierten parallelen Herstellung vieler Kanäle auf einem großen Kristall nach dem Schneiden und Trennen vorliegt. In dem Kristallstreifen (KR) von z. B. 40 mm Kanallänge (KL) ist der Kanal (K), ausgehend von der ursprünglichen Metallstreifenbreite (B) von etwa 10 000 nm, auf eine wirksame seitliche Kanalausdehnung (KS) von etwa 10 000 nm und eine wirksame Kanaltiefe (KT) von etwa 5 000 nm diffundiert, wie dies Fig. 1 zeigt. Die Endflächen (S 1, S 2) sind zum möglichst reflexionsfreien Ein- bzw. Austritt des Lichtes poliert und vergütet.In Fig. 4, a single component is shown schematically, in perspective, as it is after the usual integrated parallel production of many channels on a large crystal after cutting and separating. In the crystal strip ( KR ) from z. B. 40 mm channel length ( KL ) is the channel ( K ), starting from the original metal strip width ( B ) of approximately 10,000 nm, to an effective lateral channel extension ( KS ) of approximately 10,000 nm and an effective channel depth ( KT ) of diffuses about 5,000 nm, as shown in FIG. 1. The end faces ( S 1 , S 2 ) are polished and tempered to ensure that the light enters and exits without reflection.

Teilweise abgenommen dargestellt, sind beidseitig des Kanals (K) aufgebrachte elektrisch leitende, voneinander isolierte Beläge (E 1, E 2). Wird durch diese durch Anlegen einer Spannung ein elektrisches Feld in den Kanal (K) gebracht, so verändert dies in bekannter Weise die Brechungsindices in etwas unterschiedlicher Stärke, wodurch eine Abstimmung der Phasengeschwindigkeit zwischen den beiden optischen Moden ermöglicht wird oder auch eine Modulation des austretenden Lichtes über eine Variation der Phasenanpassung vorteilhaft möglich ist.Shown partially removed, are on both sides of the channel ( K ) applied electrically conductive, mutually insulated coatings ( E 1 , E 2 ). If an electric field is brought into the channel ( K ) by applying a voltage, this changes the refractive indices in slightly different strengths in a known manner, which enables a coordination of the phase velocity between the two optical modes or also a modulation of the emerging light is advantageously possible by varying the phase adjustment.

Die Herstellung des Kanals erfolgt vorteilhaft nach der bekannten Photomaskenmethode, mittels der die Metall- bzw. Metalloxidstreifen in der gewünschten Breite und Genauigkeit aufgetragen werden. Die Orientierung der zweiten Maske für den zweiten Metallstreifen erfolgt vorteilhaft an dem durch die erste Dotierung erhaben aus der Kristalloberfläche hervortretenden Kanal. The channel is advantageously manufactured according to known photomask method by means of which the metal or Metal oxide strips in the desired width and Accuracy. The orientation of the second mask for the second metal strip advantageously on the raised by the first doping the channel emerging from the crystal surface.

Ebenso wird die Maske zur Herstellung des Spaltes zwischen den Belägen (E 1, E 2) zweckmäßig an dem erhabenen Kanal orientiert. Die Breite der Beläge (E 1, E 2) wird zweckmäßig so gewählt, daß sie einen Wellenleiter mit einer Impedanz von 50 Ohm bilden, die den Wellenwiderständen üblicher Koaxialkabel entspricht, falls eine Modulation mit Signalen steiler Flanken beabsichtigt ist.Likewise, the mask for producing the gap between the coverings ( E 1 , E 2 ) is expediently oriented on the raised channel. The width of the coatings ( E 1 , E 2 ) is expediently chosen so that it forms a waveguide with an impedance of 50 ohms, which corresponds to the wave resistances of conventional coaxial cables, if a modulation with signals on steep edges is intended.

Für ein zeitlich sehr exaktes Modulieren mit hohen Frequenzen, wird die elektrische Spannung zweckmäßig am Lichteintritt eingespeist und am anderen Ende ein angepaßter Anschlußwiderstand angebracht.For very precise modulation with high Frequencies, the electrical voltage is expedient on Light entry fed in and on the other end adapted connection resistance attached.

Die Länge des Bauelementes wird, entsprechend den jeweiligen technischen Möglichkeiten in der Erreichung enger Toleranzen der Kanalstruktur und niedriger Dämpfung, möglichst groß, d. h. nach heutigem Stand der Technik mehrere Zentimeter lang, gewählt, da der Wirkungsgrad der nichtlinearen Umsetzung quadratisch mit der Länge zunimmt.The length of the component is, according to the respective technical possibilities in achieving narrow tolerances of the channel structure and low damping, as large as possible, d. H. according to the current state of the art several centimeters long, chosen because of the efficiency of the nonlinear implementation increases quadratically with length.

Ein weiterer Weg zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist der Betrieb im Resonanzbereich, der dadurch ermöglcht wird, daß die Endflächen des Kanals (S 1, S 2) mit dielektrischen Reflektorschichten für die eine Welle oder beide Wellen beschichtet werden. So werden bei dem Kanal für Frequenzverdopplung zweckmäßig die Endflächen für die Grundwelle verspiegelt und die Oberwelle auf der Lichteintrittsseite durch einen Reflektor am Austritt gehindert. Dadurch wird bei Resonanz eine Feldstärke- Erhöhung der Grundwelle erreicht, die zu einer verstärkten nichtlinearen Wechselwirkung führt. Zur Erreichung eines hohen Wirkungsgrades unter Ausnutzung der Resonanz muß dann die wirksame Kanallänge für beide Wellenlängen ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge sein. Dies wird unter Ausnutzung der unterschiedlichen Abhängigkeiten den beiden Brechungsindizes von der Temperatur oder der elektrischen Feldstärke im Kanal jeweils durch geeignete Regelung der Umgebungsbedingungen erreicht.Another way to increase the efficiency is to operate in the resonance range, which is made possible by coating the end faces of the channel ( S 1 , S 2 ) with dielectric reflector layers for one or both waves. In the channel for frequency doubling, the end faces for the fundamental wave are appropriately mirrored and the harmonic on the light entry side is prevented from exiting by a reflector. This results in an increase in the field strength of the fundamental wave during resonance, which leads to an increased nonlinear interaction. In order to achieve a high efficiency using the resonance, the effective channel length for both wavelengths must be an integral multiple of the wavelength. This is achieved by using the different dependencies of the two refractive indices on the temperature or the electric field strength in the channel in each case by suitable regulation of the ambient conditions.

Das optische Bauelement nach Fig. 4 wird vorteilhaft zu einer Frequenzverdoppler-Vorrichtung komplettiert, in die auch ein Laser zur Grundwellenerzeugung zweckmäßig einbezogen ist. Hierzu eignet sich ein Neodym-Laser (NL) oder Halbleiterlaser, dessen Licht über eine Verkleinerungsoptik (M 1), mit einer Verkleinerung von z. B. einem Faktor 20, auf die eine Endfläche (S 1) des Kanals (K) gerichtet wird. Von der anderen Endfläche (S 2) wird mit einer weiteren Optik (M 2) das kürzerwellige Licht abgenommen. Sofern nur die Oberwelle des austretenden Lichts verwendet werden soll, ist ein Filter (FG) bekannter Art, das nur die Oberwelle durchläßt, in dem Strahlengang angeordnet oder ein entsprechender Reflektor auf der Endfläche (S 2) aufgebracht. Die beiden Optiken (M 1, M 2) haben jeweils auf die Endflächen (S 1, S 2) gerichtet Aperturen, die dem Öffnungswinkel des Kanals (K) entsprechen. Die ausgangsseitige Optik (M 2) wird günstig derart verkleinernd ausgestaltet, daß das austretende Licht der doppelten Frequenz auf einen Fokus (F) mit etwa einem Durchmesser, der der Wellenlänge der Oberwelle, d. i. für den Neodym-Laser 530 nm, konzentriert wird.The optical component according to FIG. 4 is advantageously completed to form a frequency doubler device, in which a laser for generating fundamental waves is expediently included. For this purpose, a neodymium laser ( NL ) or semiconductor laser is suitable, the light of which via a reduction optics ( M 1 ), with a reduction of z. B. a factor of 20 to which an end face ( S 1 ) of the channel ( K ) is directed. The shorter-wave light is removed from the other end face ( S 2 ) with a further optic ( M 2 ). If only the harmonic of the emerging light is to be used, a filter ( FG ) of a known type, which only allows the harmonic to pass through, is arranged in the beam path or a corresponding reflector is applied to the end face ( S 2 ). The two optics ( M 1 , M 2 ) each have apertures directed towards the end faces ( S 1 , S 2 ), which correspond to the opening angle of the channel ( K ). The optics on the output side ( M 2 ) is advantageously designed so as to reduce the size so that the emerging light of twice the frequency is concentrated on a focus ( F ) with a diameter approximately equal to the wavelength of the harmonic wave, ie 530 nm for the neodymium laser.

Der innere Teil der Vorrichtung, zumindest das Kanalbauelement, ist in einem Thermostaten (TH), guter Wärmeisolation angeordnet. In dem Thermostaten-Innenraum befindet sich die elektrische Thermostatheizung (HT). Sie könnte mittels eines Temperatursensors in einer Regelschaltung betrieben werden, jedoch ist es vorteilhaft, eine Regelung mittels der Lichtverhältnisse zwischen dem Treiber- und umgesetzten Ausgangslicht des Kanals vorzunehmen. Hierzu sind die optisch-elektrischen Wandler (W 1, W 2) so vor dem Kanal bzw. hinter dem Filter (FG) angeordnet, daß sie einen Teil des Streulichtes aufnehmen. Ihre Signale werden im Verhältnis zueinander so verstärkt, daß sie bei annähernd höchstem Umsetzungswirkungsgrad, ggf. nahe der Resonanz der Wellen, gleichen Pegel haben. Danach werden sie einem Vergleicher (V 1) zugeführt, dessen verstärktes Ausgangssignal, evtl. in Kombination mit einem Temperaturreglersignal, zur Speisung der Thermostatheizung (HT) dient.The inner part of the device, at least the channel component, is arranged in a thermostat ( TH ), good thermal insulation. The electrical thermostat heater ( HT ) is located in the interior of the thermostat. It could be operated in a control circuit by means of a temperature sensor, but it is advantageous to carry out a control by means of the lighting conditions between the driver and converted output light of the channel. For this purpose, the optical-electrical converters ( W 1 , W 2 ) are arranged in front of the channel or behind the filter ( FG ) in such a way that they absorb part of the stray light. Their signals are amplified in relation to one another in such a way that they have the same level with approximately the highest conversion efficiency, possibly close to the resonance of the waves. Then they are fed to a comparator ( V 1 ), whose amplified output signal, possibly in combination with a temperature controller signal, is used to supply the thermostat heater ( HT ).

Die Verstärker können als einfache Wechselstromverstärker ausgebildet werden, falls dem Laserlicht eine Modulationsfrequenz aufgeprägt ist; dadurch entfallen störende Drifteffekte der Wandler (W 1, W 2) beim Regelvorgang. Unabhängig von einer Lasermodulation kann eine Modulation über die Beläge erfolgen, denen ein Modulationssignal (MS) über ein koaxiales Kabel zuführbar ist. Das andere Ende der Beläge ist mit einem Widerstand (R) dem Wellenwiderstand entsprechend abgeschlossen.The amplifiers can be designed as simple AC amplifiers if a modulation frequency is impressed on the laser light; this eliminates disruptive drift effects of the converters ( W 1 , W 2 ) during the control process. Regardless of laser modulation, modulation can take place via the pads to which a modulation signal ( MS ) can be fed via a coaxial cable. The other end of the pads is terminated with a resistor ( R ) corresponding to the characteristic impedance.

Die gesamte Frequenzverdoppler-Vorrichtung kann vielfältige Verwendung finden. Insbesondere wird sie vorteilhaft in einer Informationsaufzeichnungs- oder -abtastvorrichtung angeordnet. Der gesamte Frequenzverdoppler, der einen sehr engen Lichtstrahl liefert, ist in einer bekannten Vorschubeinrichtung (VE) angeordnet, die den Aufzeichnungsträger, z. B. einen Film, eine Maske, eine lichtmodulierende Aufzeichnungen tragende Scheibe oder einen photosensitiv beschichteten Mikroschaltkreis relativ zum Lichtstrahl transportiert. Die Positionier- und Laufgenauigkeit der Vorschubvorrichtung (VE) ist zweckmäßig der kleinen Wellenlänge und dem dadurch gegebenen hohen Auflösungsvermögen angepaßt. In anderen Anwendungen kann das Bauelement mit ähnlichen, dem jeweiligen Zweck angepaßten, Ein- und Auskoppeloptiken und entsprechender Thermostat- und Modulationsvorrichtung, z. B. als parametrischer Verstärker oder Oszillator, zu einer Vorrichtung zusammengebaut sein. Die Kombination der gezeigten Baugruppen für weitere Anwendungen liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens.The entire frequency doubler device can be used in a variety of ways. In particular, it is advantageously arranged in an information recording or scanning device. The entire frequency doubler, which delivers a very narrow beam of light, is arranged in a known feed device ( VE ) that the recording medium, for. B. a film, a mask, a light-modulating record-carrying disc or a photosensitive coated microcircuit relative to the light beam. The positioning and running accuracy of the feed device ( VE ) is suitably adapted to the small wavelength and the resulting high resolution. In other applications, the component with similar, the respective purpose adapted, coupling and decoupling optics and corresponding thermostat and modulation device, for. B. as a parametric amplifier or oscillator, assembled into one device. The combination of the modules shown for other applications is within the scope of the professional ability.

Claims

1. Method for producing a non-linear light guide channel ( K ), in which in a birefringent material ( KR ) in a first process step a first dopant that changes the refractive indices has a channel width ( KS ) of 10 to 100 wavelengths one in the light guide channel ( K ) light wave to be converted into a channel depth ( KT ), which corresponds approximately to the width ( KS ), is introduced, preferably diffused, and in the material ( KR ) in a second step, a second dopant, which has different refractive indices and preferably in reverse The way in which the first changes, is introduced, preferably diffused in, is characterized in that the second doping is carried out approximately congruently with the first and the dopants are introduced in such a ratio to one another that their combined effects of changes in the ordinary and extraordinary refractive index in each case assigned to two before given wavelengths, e.g. B. a fundamental and a harmonic or a signal and idler wave and a pump wave for their field distributions ( FG 2 , FO 2 ) provides a large overlap.

2. The method according to claim 1, characterized in that the second dopant is introduced, which has the larger diffusion constant of both, and the second diffusion according to the law of diffusion with a lower second diffusion time or preferably lower second diffusion temperature is executed than the first, so that both dopings are approximately the same Reach diffusion depths.

3. The method according to claim 2, characterized in that the birefringent material is a lithium niobate crystal, the first dopant titanium and the second Dopant is magnesium and its amount Fraction, preferably a third to a tenth, of first amount of titanium.

4. The method according to claim 3, characterized in that the lithium niobate crystal has a y-cut surface, on the titanium in the x direction as a titanium strip of a strip width ( B ) of 4000 to 20 000 nm and with a strip thickness of about 30 to 80 nm is applied and is diffused in at the first diffusion temperature of approx. 1,330 degrees K over the first diffusion time of approx. 10 h and then the magnesium as a magnesium or magnesium oxide strip with approximately the same strip width ( B ) and for determination on the titanium-doped strip the amount is applied in a thickness of about 3 to 15 nm and then diffused in at the second diffusion temperature, which is about 100 degrees K below the first, and over the second diffusion time, which corresponds approximately to the first.

5. Optical component with a non-linear light guide channel ( K ) in a birefringent material ( KR ), in which two dopants, which change the refractive indices in opposite and different ways, are introduced, the channel width ( KS ) of a few vacuum wavelengths of a first wavelength, e.g. B. fundamental wavelength, and whose channel depth ( KT ) approximately corresponds to the channel width ( KS ) and which is given by the one doping, characterized in that the second doping has an approximately similar distribution to the first and its concentration in such a ratio to first stands that by the refractive index changes of the two refractive indices for two predetermined wavelengths, for. B. the fundamental wave and a harmonic, there is extensive field overlap.

6. Optical component according to claim 5, characterized in that the birefringent material is a lithium niobate crystal ( KR ), preferably in the y-section, the first doping of the channel ( K ) made of titanium with a concentration in the center on the surface ( OZ ) from Z. B. 10 ²¹ atoms / cubic centimeter and the second magnesium doping with a concentration ( OZ ) of about 1 to 3 times 10 ²⁰ atoms / cubic centimeter and the lateral extension ( KS ) of the effective channel is about 10,000 nm and its effective depth ( KT ) be about 5,000 nm and its length ( KL ) is at least one centimeter, preferably 4 to 5 centimeters.

7. Optical component according to one of claims 5 or 6, characterized in that on both sides of the edge of the channel ( K ) electrically conductive coatings ( E 1 , E 2 ) are applied to the crystal ( KR ).

8. Optical component according to one of claims 5 to 7, characterized in that at least one of its end faces ( S 1 , S 2 ) carries a dielectric reflection layer which is reflective for one or more of the modes in the channel ( K ), z. B. for frequency doubling, the entrance surface ( S 1 ) is reflective for both wavelengths and the output side ( S 2 ) is transparent to the wave generated by nonlinear conversion and the other wave is reflective, or for parametric oscillation the reflective layers are a resonator for the signal and Form idler wave.

9. Optical device, e.g. B. frequency doubler device with an optical component ( BE ) according to any one of claims 5 to 8, characterized in that a laser, preferably a neodymium laser ( NL ), on the output side through a reduction optics ( M 1 ) on one of the end faces ( S 1 ) which preferably carries a dielectric mirroring, the component ( BE ) is coupled, on the other end face ( S 2 ) of which a second optical system ( M 2 ) is directed, the apertures of the optical systems ( M 1 , M 2 ) directed towards the channel the light entry and exit angles of the optical channel ( K ) correspond to the fact that in the output beam path a filter ( FB ) that only one of the waves, e.g. B. the harmonic can pass, is preferably arranged as a dielectric reflector on the end face ( S 2 ), and that the component ( BE ) is arranged in a thermostat ( TH ) that keeps the temperature constant at the value at which the The speed of the laser light wave and the second wave resulting from the nonlinearity in the channel ( K ) are the same and preferably correspond to integer multiples of the wavelengths of the two waves of the channel length ( KL ).

10. Optical device according to claim 9, characterized in that in the input and output beam path of the channel ( K ), a small partial or stray light current detecting, optical-electrical converter ( W 1 , W 2 ) are arranged, the output signals in a ratio, which results in approximately the best conversion ratio, the same signal levels are fed to a comparator ( V 1 ), with the amplified output signal of which the thermostat heater ( HT ) and / or one of the coatings ( E 1 ) is applied, the other Pad ( E 2 ) is at a reference voltage.

11. The device using the optical frequency doubler according to claim 9 or 10, characterized in that the output-side optics ( M 2 ) reduced in such a way that the channel cross-section ( S 2 ) to a focus ( F ), the diameter of which is of a magnitude of the order of magnitude a wavelength of the harmonic, that is, 530 nm in the neodymium laser ( NL ), and that the focus for controlled recording or scanning of information or for the precise application of energy to a position-controlled relative to the beam positionable photosensitive recording medium ( DT ) on one Information carrier that carries recordings suitable for light modulation, or on an object to be processed, e.g. B. a mask or a microcircuit is directed.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the coverings ( E 1 , E 2 ) can be acted upon by an electrical modulation voltage for controlling the recording, for which purpose preferably the modulation voltage ( MS ) is fed in at the light entry side and the coverings ( E 1 , E 2 ) are terminated on both sides with their characteristic impedance.

13. Optical device, e.g. B. optically parametric amplifier, with a component ( BE ) according to one of claims 5 to 8, characterized in that a laser is coupled on the output side by a reduction optics ( M 1 ) to one of the end faces ( S 1 ) of the component ( BE ) and on the other end face ( S 2 ) a second optics ( M 2 ) is directed and the end faces ( S 1 , S 2 ) carry a dielectric mirror coating and it is arranged in a thermostat ( TH ), the temperature of which can be predetermined so that by a phase adjustment of the interacting Modwen results in a predeterminable ratio of the wavelengths of the signal and idler waves.