DE60032393T2 - Optisches Wellenlängenumwandlungssystem - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul nach dem Oberbegriff jedes der Ansprüche 1 und 2. Ein solches Modul ist aus der JP-A-11249183 bekannt.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul, welches eine Wellenlänge einer Grundwelle, die von einem Halbleiterlaser emittiert wird, unter Verwendung des Lichtwellenlängen-Wandlerelements umwandelt. Speziell betrifft der dritte Aspekt der Erfindung eine Lichtwellenlängen-Wandlereinheit, die mit einem Halbleiterlaser mit externem Resonator und mit einem Lichtwellenlängen-Wandlerelement, welches die Wellenlänge einer Grundwelle, die von diesem Halbleiterlaser emittiert wird, in eine zweite Harmonische oder dergleichen umwandelt, ausgestattet ist, und ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul mit einer solchen Lichtwellenlängen-Wandlereinheit.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Zunächst auf den ersten Aspekt der Erfindung bezugnehmend, ist beispielsweise aus der japanischen Patent-Offenlegungsschrift (JP-A) 10-254001 ein Lichtwellenlängen-Wandlerelement bekannt, bei dem ein optischer Wellenleiter, der sich einseitig erstreckt, an einem ferroelektrischen Kristallsubstrat mit nicht linearem optischen Effekt ausgebildet ist, wobei an dem optischen Wellenleiter periodisch Domänen-Umkehrabschnitte ausgebildet sind, in welchen Orientierungen von spontanen Elektroden des Substrats umgekehrt sind, wobei eine Grundwelle, die innerhalb des optischen Wellenleiters Wellen in einer Richtung leitet, in welcher die Domänen-Umkehrabschnitte angeordnet sind, in eine zweite Harmonische oder dergleichen umgewandelt werden.
  • Diese Veröffentlichung (JP-A 10-254001) zeigt außerdem ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul, welches sich an das oben erläuterte Lichtwellenlängen-Wandlerelement und einen Halbleiterlaser anschließt, von dem ein Laserstrahl als Grundwelle in das Lichtwellenlängen-Wandlerelement eintritt. Außerdem zeigt diese Druckschrift eine Methode, mit der der erwähnte Halbleiterlaser und ein externer Resonator mit einem Wellenlängen-Auswahlelement wie zum Beispiel einem schmalbandigen Bandpaßfilter kombiniert sind. Aufgrund des Betriebs des externen Resonators wird eine von dem Halbleiterlaser abgegebene Wellenlänge auf eine vorbestimmte Wellenlänge verrastet.
  • Die JP-A 6-160930 zeigt ein Wellenlängen-Wandlerelement, in welchem ein optischer Wellenleiter auf einem Substrat mit nicht linearem optischen Effekt ausgebildet ist, um dadurch eine Wellenlänge einer Grundwelle, die von einer Stirnflächenseite (der proximalen Stirnfläche) des optischen Leiters eintritt, umzuwandeln und eine Welle mit umgewandelter Wellenlänge an der anderen Stirnfläche (der distalen Stirnfläche) austreten zu lassen. Die proximale und/oder die distale Stirnfläche des optischen Wellenleiters sind derart ausgebildet, daß sie gegenüber einer vertikalen Richtung geneigt sind (das heißt bezüglich einer Ebene orthogonal zu einer Richtung, in der sich der optische Wellenleiter erstreckt, innerhalb einer Ebene orthogonal zur Substratoberfläche, welche diese Richtung beinhaltet). In dieser Struktur wird die Grundwelle in dem optischen Wellenleiter, die die erwähnte proximale Stirnfläche und/oder die distale Stirnfläche passiert, von diesen Stirnflächen unter einem Winkel bezüglich der Richtung, in der sich der optische Wellenleiter erstreckt, nach außen reflektiert. Aus diesem Grund wird diese Grundwelle daran gehindert, erneut in den optischen Wellenleiter einzutreten, um zu Rückkopplungslicht zu werden, welches in den Halbleiterlaser gelangt.
  • In dem Lichtwellenlängen-Wandlermodul, welches in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, wird im allgemeinen auf eine Stirnfläche und auf die andere Stirnfläche einschließlich der Stirnfläche des optischen Wellenleiters des Lichtwellenlängen-Wandlerelements eine reflexionsverhindernde Beschichtung (AR-(Acid Resisting)Beschichtung) aufgetragen. Eine solche AR-Beschichtung zeigt aber keine perfekte Reflexion von 0 %. Im Fall einer einzellagigen SiO2-Beschichtung, die in einem Vaku umaufdampfgerät mit einem herkömmlichen Spektral-Reflexionsmonitor aufgebracht wurde, beträgt das Reflexionsvermögen 0,05 % bis 0,1 %.
  • Dementsprechend wird die Grundwellenlänge an einem Emissionsende des Lichtwellenlängen-Wandlerelements geringfügig reflektiert und kehrt zu dem Halbleiterlaser zurück, was das Schwingungsverhalten des Lasers abträglich beeinflußt. Eine detailliertere Erläuterung des Problems aufgrund von Rückkopplungslicht, das zu dem Halbleiterlaser gelangt, wird im folgenden in bezug auf einen Fall präsentiert, bei dem eine zweite Harmonische unter Verwendung eines Halbleiterlasers mit externem Resonator als Grundwellen-Lichtquelle erzeugt wird.
  • Wenn der Treiberstrom des Halbleiterlasers zunimmt, schwankt die Temperatur des Halbleiterlasers, und seine Wellenlänge ändert sich. Seine Schwingungswellenlänge ändert sich periodisch in der Nähe einer Mittenwellenlänge, welche durch ein Wellenlängen-Auswahlelement ausgewählt wurde. Ein Beispiel für eine solche Änderung, wie sie oben angesprochen wurde, ist in 8 gezeigt. Es handelt sich dabei um ein Beispiel, bei dem die Schwingungswellenlänge und die Wellenlänge des Halbleiterlasers 950,0 nm bzw. 1 mm betragen, und die Durchlaß-Mittenwellenlänge sowie die Durchlaßbreite des schmalbandigen Bandpaßfilters als Wellenlängen-Auswahlelement 950,0 nm bzw. 0,5 nm betragen.
  • Wie oben beschrieben wurde, treten das Licht, welches reflektiert wird und zu dem Halbleiterlaser zurückkehrt, und das Licht, welches zu dem Emissionsende des optischen Wellenleiters läuft, miteinander in Interferenz. Weil allerdings die optische Weglänge im Inneren des Lichtwellenlängen-Wandlerelements festliegt, variiert die Menge (Intensität) des zu dem Halbleiterlaser zurückkehrenden Lichts periodisch in Abhängigkeit von der Änderung der Wellenlänge. Wenn die zu dem Halbleiterlaser zurückkehrende Lichtmenge groß ist, kommt es zu einem Vertikalmodensprung, oder die Schwingungsstärke wird instabil. Aus diesem Grund steigt, wie in 9 dargestellt ist, die Strom-Lichtabgabe-Kennlinie (im folgenden als IL-Kennlinie bezeichnet) der zweiten Harmonischen an, oder die Lichtmenge variiert instabil (es kommt zu Rauschen). In einem Halbleiterlaser mit einer derartigen Kennlinie, wie sie in 9 gezeigt ist, kommt es zu einem Problem, daß, wenn ein APC (automatische Leistungsregelung) oder eine Ausgangssignal-Stabilisierung bei dem Halbleiterlaser Anwendung findet, die Schwankung in der Lichtmenge im Laufe der Zeit groß wird, das heißt, daß das Rauschen stark wird. Wenn ein solches Lichtwellenlängen-Wandlermodul beispielsweise als Aufzeichnungslichtquelle für einen Laserscanner verwendet wird, ergibt sich das Problem, daß es in dem aufgezeichneten Bild zu verstärktem Rauschen kommt.
  • Weil insbesondere der Halbleiterlaser, dessen Schwingungswellenlänge durch den oben angesprochenen externen Resonator verrastet wird, ein hohes Maß an Mono-Chromatizität aufweist, kommt es leicht zu der oben angesprochenen Interferenz, so daß das durch die Rückkopplung gegebene Problem verstärkt auftritt.
  • Das Lichtwellenlängen-Wandlerelement nach der JP-A 6-106930 wurde entwickelt, um diese Probleme durch rückgekoppeltes Licht zu überwinden. Da allerdings die andere Stirnfläche des optischen Wellenleiters gegenüber einer vertikalen Richtung geneigt ist, um den Effekt des Rückkopplungslichts zu vermeiden, sollte dies Neigung relativ stark ausfallen. Aus diesem Grund ergibt sich aber bei diesem Lichtwellenlängen-Wandlerelement das Problem, daß die von der anderen Stirnfläche des optischen Wellenleiters emittierte, umgewandelte Wellenlänge stark reflektiert wird, so daß es schwierig ist, die optische Achse des Laserstrahls mit den übrigen optischen Elementen auszurichten.
  • Wenn die proximale Stirnfläche in der oben angegebenen Weise geneigt ist, entsteht das Problem, daß das von dem Halbleiterlaser abgegebene Licht nicht effizient in das Lichtwellenlängen-Wandlerelement eintritt.
  • Bezüglich des zweiten Aspekts der Erfindung wurde in der JP-A 10-186427 ein in der Wellenlänge stabilisierter Laser vorgeschlagen, bei dem der von dem Halbleiterlaser emittierte Laserstrahl ein Bandpaßfilter durchläuft und Licht zu dem Halbleiterlaser zurückgeführt wird, um dadurch die Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers zu stabilisieren.
  • Der in der Wellenlänge stabilisierte Laser ist grundsätzlich gebildet durch einen Halbleiterlaser, eine Kollimatorlinse, die einen Laserstrahl, der von dem Laser als divergentes Licht abgegeben wird, zu einem parallelen Strahlbündel formt, eine Kondensorlinse, die den Laserstrahl, welcher von der Kollimatorlinse zu einem parallelen Strahlbündel gemacht wurde, bündelt, eine Einrichtung, die den gebündelten Laserstrahl zu dem Halbleiterlaser zurückführt, und ein Bandpaßfilter zwischen der Kollimatorlinse und der Kondensorlinse, durch welches nur Licht der vorbestimmten Wellenlängen gelangt.
  • In dem Wellenlängen-stabilisierten Laser wird der Laserstrahl, welcher von dem Bandpaßfilter ausgewählt wurde, zu dem Halbleiterlaser zurückgeführt, so daß die Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers stabilisiert wird.
  • Allerdings gibt es bei dem herkömmlichen Wellenlängen-stabilisierten Laser mit dem obigen Aufbau das Problem, daß die Linearität der IL-Kennlinie nicht zufriedenstellend ist. Die Erfinder haben die Gründe hierfür untersucht und gelangten zu den im folgenden beschriebenen Ergebnissen.
  • In dem Wellenlängen-stabilisierten Laser mit dem oben erläuterten Aufbau kehren, wenn ein optisches Element wie beispielsweise ein Spiegel oder dergleichen in den optischen Weg des aus dem Halbleiterlaser emittierten Laserstrahls eingefügt wird, von den Stirnflächen des Spiegels reflektierte Laserstrahlen zu dem Halbleiterlaser zurück. Deshalb vermischen sich aus diesem Halbleiterlaser kommende Lichtstrahlen, die verschiedene optische Weglängen aufweisen, und werden emittiert. Auf diese Weise interferieren die unterschiedliche optische Weglängen aufweisenden Lichtstrahlen miteinander. Wenn ein in den Halbleiterlaser eingespeister Treiberstrom variiert wird, wird durch den Halbleiterlaser Wärme erzeugt, so daß der Brechungsindex und die Länge sich ändern, demzufolge sich auch die Schwingungswellenlänge ändert. Wenn sich die Schwingungswellenlänge ändert, verschlechtert sich die Linearität der IL-Kennlinie möglicherweise, weil sich auch der oben beschriebene Zustand ändert, in welchem die Lichtstrahlen miteinander interferieren.
  • Bezüglich des dritten Aspekts der Erfindung wurde im allgemeinen ein Anregungs-Festkörperlaser, der einen Festkörper-Laserkristall durch von einer Laserdiode abgegebenes Licht anregt, als Lichtquelle für einen blauen Laser (473 nm) oder einen grünen Laser (532 nm) verwendet. Diese Anregungs-Festkörperlaser enthalten nach 36 eine Laserdiode 110 im Transversal-Multimodus, die einen Laserstrahl 100 als angeregtes Licht emittiert, eine Kondensorlinse 112, die den Laserstrahl bündelt, einen Festkörper-Laserkristall 114, einen Spiegel, der sich vor dem Festkörper-Laserkristall befindet und eine einfallseitige Stirnfläche des Festkörper-Laserkristalls 114 und eines internen Resonators bildet, einen SHG-Kristall 118 zum Erzeugen einer zweiten Harmonischen, angeordnet zwischen dem Festkörper-Laserkristall 114 und dem Spiegel 116, und ausgestattet mit einer periodischen Domänenumkehrstruktur, eine Brewster-Platte 119 zwischen dem Festkörper-Laserkristall 114 und dem SHG-Kristall 118, und ein Etalon 120 zwischen dem SHG-Kristall 118 und dem Spiegel 116.
  • Ein solcher Anregungs-Festkörperlaser macht Gebrauch von Laserkristallen und dergleichen, beispielsweise einem YAG-Kristall und einem YVO4-Kristall, bei denen es sich um Festkörper-Lasermedien handelt, und die mit einem Seltenerdelement wie beispielsweise Neodym (Nd) dotiert sind. Allerdings beschränken nicht nur die Laserkristalle eine Schwingungswellenlänge auf eine vorbestimmte Wellenlänge, sondern auch der Laserkristall selbst zeigt niedrige Ansprechfrequenzen, beispielsweise 100 kHz bei dem YAG-Kristall und 2 MHz bei dem YVO4-Kristall. Es ergibt sich folglich der Nachteil, daß man keine rasche Modulation mit einem solchen Anregungs-Festkörperlaser vornehmen kann. Um außerdem den internen Resonator zu strukturieren, müssen Reflexionsfilme oder AR-Filme, die einer einfallenden Wellenlänge, einer Resonanz-Wellenlänge bzw. einer Emissionswellenlänge entsprechen, an dem Festkörper-Laserkristall oder dem Element vorhanden sein, welches den Resonator bildet, so daß sich die Fertigung des internen Resonators als schwierig erweist. Aufgrund des Einsatzes der Laserdiode im Transversal-Multimodus kommt es außerdem zu einem Transversalmodensprung mit damit einhergehendem Rauschen.
  • Weiterhin wird bei einem solchen Anregungs-Festkörperlaser eine Resonatorstruktur wie zum Beispiel ein Fabry-Perot-Resonator oder ein Ringresonator eingesetzt. Dabei ergibt sich allerdings das Problem, daß aufgrund von Änderungen der Feuchtigkeit oder des atmosphärischen Drucks in der Umgebung des Lasers sich die Resonatorlänge ändert, wodurch die Schwingungswellenlänge variiert. Insbesondere ist das Etalon empfindlich für Umgebungseinflüsse der Laserumgebung. Aus diesem Grund zeigt die JP-A 9-266338 einen Anregungs-Festkörperlaser, in welchem ein Festkörper-Laserkristall, eine Laserdiode und die Gesamtheit des einen Resonator bildenden optischen Elements in einem Behältnis aufgenommen und dort hermetisch abgedichtet sind, dessen Inneres in einem luftdichten Zustand gehalten wird. Änderungen in der Länge des Resonators durch Änderungen der Feuchtigkeit oder des atmosphärischen Drucks werden ausgeschaltet, und dadurch werden Schwankungen in dem Ausgangssignal des Festkörperlasers und der Schwingungswellenlänge vermieden.
  • In diesem Anregungs-Festkörperlaser gibt es allerdings das Problem, daß, weil sämtliche Hauptstrukturkomponenten hermetisch abgedichtet werden müssen, das Gerät voluminös wird und seine Herstellungskosten steigen. Außerdem ergibt sich das Problem, daß bei großer Anzahl hermetisch abzudichtender Komponenten ein Spiegel oder dergleichen an Qualität verliert aufgrund von Gasen, die sich von den einzelnen Komponenten absetzen, so daß die Ausgangsleistung des Festkörperlasers schlechter wird.
  • Die oben angesprochen JP' 183 zeigt ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul, welches keine Verbindungseinheit und ein Dichtungselement enthält, so daß die oben angesprochenen Nachteile eintreten. Es gibt außerdem einen Stand der Technik (zum Beispiel US-A-5 812 716), bei dem optische Modulen, insbesondere ein Laserbauelement, welches mit dem Ende einer optischen Faser gekoppelt ist und eine Kühleinrichtung enthält, in einem abgedichteten Gehäuse aufgenommen sind.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Ein erstes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Lichtwellenlängen-Wandlereinheit und eines Lichtwellenlängen-Wandlermoduls (A), welches einfach aufgebaut sein kann ohne Verwendung eines Festkörper-Laserkristalls, welches (B) auf direktem Weg die Grundwelle aus dem Halbleiterlaser einer Wellenlängenumwandlung unter Verwendung des Lichtwellenlängen-Wandlerelements unterziehen kann, (C) dessen Fertigung durch hermetisches Abdichten einer nur geringen Anzahl von Komponenten erleichtert ist, und (D) welches hervorragende zeitliche Stabilität aufweist.
  • Ein zweites Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Wellenlängen-Wandlermoduls, welches die umgewandelte Wellenlänge stabil ungeachtet von Änderungen der Feuchtigkeit und des atmosphärischen Drucks in der Umgebung des Lichtwellenlängen-Wandlermoduls ausgeben kann.
  • Um das erste Ziel des dritten Aspekts der Erfindung zu erreichen, wird eine erste Lichtwellenlängen-Wandlereinheit geschaffen, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Das reflektierende Element der ersten Lichtwellenlängen-Wandlereinheit und die zweite Stirnfläche des Halbleiterlasers bilden den externen Resonator. Der von der Seite des reflektierenden Elements emittierte Laserstrahl wird von dem externen Resonator zum Schwingen gebracht, so daß ein Laserstrahl mit einer Grundwelle aus der zweiten Stirnfläche austritt. Der von der zweiten Stirnfläche kommende Laserstrahl wird in seiner Wellenlänge von dem Lichtwellenlängen-Wandlerelement, welches direkt an die zweite Stirnfläche des Halbleiterlasers gekoppelt ist, umgewandelt.
  • Da der Halbleiterlaser und das Lichtwellenlängen-Wandlerelement direkt miteinander gekoppelt sind, besteht keine Notwendigkeit, einen Festkörper-Laserkristall zu verwenden, und die erste Lichtwellenlängen-Wandlereinheit kann einfach aufgebaut sein. Dementsprechend wird die Grundwelle, die von dem Halbleiterlaser emittiert wird, in der Wel lenlänge direkt von dem Lichtwellenlängen-Wandlerelement umgewandelt. Der Begriff „direkte Kopplung" bedeutet hier, daß eine emittierende Stirnfläche des Halbleiterlasers und das Lichtwellenlängen-Wandlerelement optisch miteinander in einem Zustand gekoppelt sind, in welchem beide Elemente ohne dazwischen eingefügte Linse benachbart angeordnet sind. „Direkte Kopplung" bedeutet nicht eine bauliche Verbindung dieser Elemente.
  • Da kein Festkörper-Laserkristall eingesetzt wird, erhöht sich der Freiheitsgrad für die Auswahl einer Schwingungswellenlänge, was ein rasches Modulieren gestattet.
  • Bei dieser Lichtwellenlängen-Wandlereinheit ist die Fertigung dadurch vereinfacht, daß eine Verbindungseinheit des Halbleiterlasers und des Wandlerelements von dem hermetischen Dichtungselement hermetisch abgedichtet ist. Da außerdem die Anzahl von Bauteilen, die hermetisch abgedichtet sind, gering ist, läßt sich eine Verschlechterung der abgedichteten Komponenten im Verlauf der Zeit aufgrund von seitens der jeweiligen Komponenten erzeugten Gase verhindern. Darüber hinaus kann die Verbindungseinheit ein Substrat enthalten, welches benötigt wird, um den Halbleiterlaser und das Lichtwellenlängen-Wandlerelement zu verbinden, Bauteile wie zum Beispiel eine Halterung und Drähte, welche für die Verdrahtung benötigt werden.
  • Um das oben angegebene zweite Ziel zu erreichen, wird eine zweite Lichtwellenlängen-Wandlereinheit geschaffen, welche die Merkmale des Anspruchs 2 enthält.
  • Ähnlich wie bei der ersten Lichtwellenlängen-Wandlereinheit kann auch diese Einheit einfach strukturiert sein, weil keine Notwendigkeit besteht, einen Festkörper-Laserkristall zu benutzen. Die Grundwelle wird von dem Halbleiterlaser ausgegeben und läßt sich von dem Wandlerelement in seiner Wellenlänge direkt umwandeln. Folglich ist der Freiheitsgrad bei der Auswahl einer Schwingungswellenlänge vergrößert, und es ist eine rasche Modulation möglich.
  • Bei der zweiten Lichtwellenlängen-Wandlereinheit befindet sich eine Linse benachbart zu mindestens der ersten Stirnfläche des Halbleiterlasers und der emittierenden Stirnfläche des Lichtwellenlängen-Wandlerelements, wobei die Verbindungseinheit, welche die Linse, den Halbleiterlaser und das Wandlerelement verbindet, von der Dichtungseinrichtung hermetisch abgedichtet ist. So wie bei der ersten Lichtwellenlängen-Wandlereinheit läßt sich auch diese zweite Lichtwellenlängen-Wandlereinheit einfach herstellen. Weil außerdem die Anzahl von Komponenten, die hermetisch abgedichtet sind, gering ist, läßt sich eine Verschlechterung der abgedichteten Komponenten im Verlauf der Zeit aufgrund von Gasen seitens der einzelnen Bauelemente verhindern. Da außerdem die Linse hermetisch abgedichtet ist, besteht, wenn die Linse an dem Modul oder dergleichen gehaltert ist, keine Notwendigkeit, die Linse mit dem Halbleiterlaser auszurichten, oder die Linse mit dem Wellenlängen-Wandlerelement auszurichten. Darüber hinaus kann die Verbindungseinheit ein Substrat enthalten, welches zum Verbinden des Halbleiterlasers mit dem Wandlerelement benötigt wird, Komponenten wie zum Beispiel eine Halterung und Drähte, die zur Verdrahtung benötigt werden.
  • Um das oben angegebene erste Ziel zu erreichen, enthält das Lichtwellenlängen-Wandlermodul das reflektierende Element, welches den externen Resonator bildet, und die erste oder die zweite Lichtwellenlängen-Wandlereinheit. Diese kann als das Lichtwellenlängen-Wandlermodul ausgestaltet werden.
  • Um das oben angegebene zweite Ziel zu erreichen, ist in dem Lichtwellenlängen-Wandlermodul ein lichtdurchlässiger Beschichtungsfilm auf der Laserstrahl-Eintrittsoberfläche des reflektierenden Elements vorgesehen, und auf der dieser Eintrittsfläche abgewandten Oberfläche befindet sich ein Überzug hohen Reflexionsvermögens.
  • In dem Lichtwellenlängen-Wandlermodul gelangt der Laserstrahl durch den lichtdurchlässigen Beschichtungsfilm, der sich auf der Laserstrahl-Eintrittsfläche des reflektierenden Elements befindet, und er wird an der Grenzfläche zwischen dem Substrat des reflektierenden Elements und dem Beschichtungsfilm mit hohem Reflexionsvermögen an der der Eintrittsfläche abgewandten Fläche umgewandelt. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Laserstrahl auf die Oberfläche des reflektierenden Elements gebündelt wird, nimmt der Strahlfleck-Durchmesser auf der Laserstrahl-Eintrittsfläche des reflektierenden Elements zu. Im Ergebnis kann sich Staub nur schwer an der Oberfläche des reflektierenden Elements anlagern, so daß eine Beeinträchtigung des Reflexionsvermögens des reflektierenden Elements verhindert werden kann.
  • Um das oben genannte zweite Ziel zu erreichen, wird bei dem Lichtwellenlängen-Wandlermodul die Resonatorlänge des externen Resonators größer gemacht als die Kohärenzlänge der Grundwelle.
  • In dem Lichtwellenlängen-Wandlermodul läßt sich, weil die Resonatorlänge des externen Resonators größer ist als die Kohärenzlänge der Grundwelle, die auf die Licht-Rückkopplung zu dem Halbleiterlaser zurückzuführende Interferenz verhindern, so daß die Linearität der IL-Kennlinie erhalten bleiben kann. Wenn nämlich die Resonatorlänge des externen Resonators größer als die Kohärenzlänge des Halbleiterlasers gemacht wird und die Kohärenzlänge des Resonators sich etwas ändert, so hat dies keinen starken Einfluß auf die Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers. Durch bloßes hermetisches Abdichten einer kleinen Anzahl von Komponenten einschließlich des Halbleiterlasers und des Wellenlängen-Wandlerelements kann folglich dieses Lichtwellenlängen-Wandlermodul in stabiler Weise eine umgewandelte Wellenlänge ausgeben und in ausreichendem Maß auf Änderungen der Feuchtigkeit oder des atmosphärischen Drucks der Umgebung ansprechen, in der das Lichtwellenlängen-Wandlermodul eingesetzt wird.
  • In der oben beschriebenen Lichtwellenlängen-Wandlereinheit und dem Wandlermodul wird, da der Halbleiterlaser von einem Strom betrieben wird, dem ein hochfrequenter Strom überlagert ist, die Vertikalmoden-Konkurrenz des Halbleiterlasers unterdrückt, und damit wird eine Schwankung der Schwingungswellenlänge verhindert, wodurch die Lichtabgabe der in der Wellenlänge umgewandelten Welle stabil wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Lichtwellenlängen-Wandlermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die ein Fertigungsstadium eines Lichtwellenlängen-Wandlerelements mit Strukturen des in 1 gezeigten Wandlermoduls veranschaulicht.
  • 3 ist eine schematische, anschauliche Ansicht eines Schnittzustands eines Substrats, welches für das in 2 gezeigte Lichtwellenlängen-Wandlerelement verwendet wird.
  • 4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht von Domänenumkehrabschnitten, die in dem in 1 gezeigten Lichtwellenlängen-Wandlerelement ausgebildet sind.
  • 5 ist eine graphische Darstellung der Beziehung eines geneigten Schnittwinkels, eines Maßes des Rückkopplungslichts zu dem Halbleiterlaser und eines Quer-Streuwinkels einer Grundwelle des Lichtwellenlängen-Wandlerelements des in 1 gezeigten Wandlermoduls.
  • 6 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem schrägen Schnittwinkel und dem Maß eines Rückkopplungslichts zu dem Halbleiterlaser des Lichtwellenlängen-Wandlerelements in dem in 1 gezeigten Wandlermodul.
  • 7 ist eine graphische Darstellung der IL-Kennlinie einer zweiten Harmonischen in dem in 1 gezeigten Wandlermodul.
  • 8 ist eine graphische Darstellung des Zustands der Änderung einer Schwingungswellenlänge aufgrund der Änderung des Treiberstroms eines Halbleiterlasers.
  • 9 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels für eine IL-Kennlinie der zweiten Harmonischen in einem herkömmlichen Lichtwellenlängen-Wandlermodul.
  • 10 ist eine schematische Seitenansicht eines Lichtwellenlängen-Wandlermoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • 11 ist eine schematische Draufsicht, die ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • 12 ist ein Seitenansicht eines Lichtwellenlängen-Wandlermoduls mit einem in der Wellenlänge stabilisierten Laser gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • 13 ist eine Schaltungsskizze der Treiberschaltung des in 1 gezeigten Wellenlängen-stabilisierten Lasers.
  • 14 ist eine Seitenansicht eines Wellenlängen-stabilisierten Lasers nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
  • 15 ist eine Seitenansicht eines Wellenlängen-stabilisierten Lasers nach einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
  • 16 ist eine Seitenansicht eines Wellenlängen-stabilisierten Lasers nach einer siebten Ausführungsform der Erfindung.
  • 17 ist eine Seitenansicht eines Wellenlängen-stabilisierten Lasers nach einer achten Ausführungsform der Erfindung.
  • 18 ist eine Seitenansicht eines Wellenlängen-stabilisierten Lasers nach einer neunten Ausführungsform der Erfindung.
  • 19 ist eine graphische Darstellung einer IL-Kennlinie eines Wellenlängen-stabilisierten Lasers nach 13.
  • 20 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels für eine IL-Kennlinie eines herkömmlichen, Wellenlängen-stabilisierten Lasers.
  • 21A ist eine Draufsicht auf eine LD-SHG-Einheit eines Lichtwellenlängen-Wandlermoduls gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung.
  • 21B ist eine Schnittansicht der LD-SHG-Einheit nach 21A, betrachtet entlang ihrer optischen Achse.
  • 22 ist ein Grundriß der LD-SHG-Einheit nach deren Fixierung an dem Substrat.
  • 23 ist ein Grundriß der LD-SHG-Einheit nach der hermetischen Abdichtung in einer Gehäusung.
  • 24 ist ein Grundriß, der einen Fertigungsprozeß für das Lichtwellenlängen-Wandlermodul nach der zehnten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • 25 ist ein Grundriß, der den Fertigungsprozeß des Lichtwellenlängen-Wandlermoduls gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • 26 ist ein Grundriß des Lichtwellenlängen-Wandlermoduls nach der zehnten Ausführungsform der Erfindung.
  • 27 ist eine Querschnittansicht des Lichtwellenlängen-Wandlermoduls gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung.
  • 28 ist eine anschauliche Darstellung einer Verdrahtung eines Lichtwellenlängen-Wandlermoduls gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung.
  • 29 ist eine Schaltungsskizze einer Treiberschaltung des Wandlermoduls der zehnten Ausführungsform der Erfindung.
  • 30A ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Spiegels, der für das Lichtwellenlängen-Wandlermodul eingesetzt wird und eine AR-beschichtete Oberfläche besitzt.
  • 30B ist eine teilweise vergrößerte Ansicht eines Spiegels, der für das Lichtwellenlängen-Wandlermodul eingesetzt wird und eine HR-beschichtete Oberfläche besitzt.
  • 31 ist ein Grundriß eines Lichtwellenlängen-Wandlermoduls nach einer elften Ausführungsform der Erfindung.
  • 32 ist ein Grundriß eines Fertigungsverfahrens für das Lichtwellenlängen-Wandlermodul nach der elften Ausführungsform der Erfindung.
  • 33 ist ein Grundriß, welcher den Fertigungsprozeß für das Lichtwellenlängen-Wandlermodul nach der elften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • 34 ist eine Draufsicht auf eine zwölfte Ausführungsform der Erfindung.
  • 35A und 35B sind Grundrisse, die verschiedene Beispiele des Lichtwellenlängen-Wandlermoduls der zehnten Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.
  • 36 ist eine schematische Ansicht einer Struktur eines herkömmlichen Anregungs-Festkörperlasers.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Anhand der Zeichnungen soll nun eine Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung erfolgen.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 1 zeigt ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul (im folgenden vereinfacht als „Wandlermodul" bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Nach dieser Figur enthält dieses Wandlermodul einen Halbleiterlaser 10, eine Kollimatorlinse 12, die einen Laserstrahl 11R (das ist ein rückwärts emittiertes Licht), welches in einem Zustand gestreuten Lichts von diesem Halbleiterlaser 10 emittiert wird, zu einem parallelen Laserstrahl macht, eine Kondensorlinse 13, die den parallel gemachten Laserstrahl 11R bündelt, ein schmalbandiges Bandpaßfilter 14 als Wellenlängen-Auswahlelement, angeordnet zwischen der Kollimatorlinse 12 und der Kondensorlinse 13, und einen Spiegel 20, der sich an einer Stelle befindet, an der der Laserstrahl 11R von der Kondensorlinse 13 gebündelt wird.
  • Eine vordere Stirnfläche des Halbleiterlasers 10 (eine linke Stirnfläche des Lasers nach 1) ist direkt an eine Stirnfläche eines Wellenleitertyp-Wandlerelements 15 gekoppelt. Der Halbleiterlaser 10 wird von einer Halbleiterlaser-Treiberschaltung 40 betrieben, die weiter unten erläutert wird. Außerdem sind auf die beiden Stirnflächen (die beiden Öffnungsflächen) des Halbleiterlasers 10 LR-Beschichtungen (schwach reflektierende Beschichtungen) 32 aufgebracht in bezug auf Licht mit Schwingungswellenlängen des Lasers.
  • Ein Lichtwellenlängen-Wandlerelement (im folgenden einfach als Wandlerelement) bezeichnet 15 wird gebildet durch ein Substrat 16, eine periodische Domänenumkehrstruktur und einen optischen Kanal-Wellenleiter 18. Das Substrat 16 besteht aus einem Kristall eines Gemisches aus MgO und LiNbO3, welches ferromagnetisch ist und einen nicht linearen optischen Effekt zeigt, dem MgO beispielsweise in einer Menge von 5 Mol-% zugesetzt ist (im folgenden als MgO-LN bezeichnet). Die periodische Domänenumkehrstruktur wird gebildet durch periodisches Ausbilden von Domänenumkehrabschnitten 17 auf dem Substrat 16, wobei Orientierungen von spontanen Elektroden der Abschnitte, die parallel zur Z-Achse des Substrats 16 verlaufen, umgekehrt (invertiert) sind. Der optische Kanal-Wellenleiter 18 ist derart ausgebildet, daß er sich entlang der periodischen Domänenumkehrstruktur erstreckt.
  • Bezugnehmend auf die 2 bis 4 wird ein Fertigungsverfahren für dieses Lichtwellenlängen-Wandlerelement 15 im folgenden erläutert.
  • In diesen Figuren ist, wie 3 zeigt, ein MgO-LN-Substrat 16 derart ausgebildet, daß ein Block 16' aus MgO-LN in einer Richtung geschnitten wird, die einen Winkel δ = 3 Grad bezüglich der Richtung der Z-Achse bildet, woraufhin ein Schnitt erfolgt. Das MgO-LN-Substrat 16 ist einzel-polarisiert und besitzt eine Dicke von zum Beispiel 0,3 mm. Die Genauigkeit des Schnittwinkels δ = 3 beträgt ± 1.
  • Eine Richtung parallel zu den Oberflächen 16a und 16b des MgO-LN-Substrats 16 dieser Ausgestaltung, die orthogonal zu der X-Achse verläuft, und eine Richtung rechtwinklig zu den Oberflächen 16a und 16b des Substrats sind Richtungen, von denen jede den Winkel δ = 3 bezüglich der Richtung der Z-Achse und einer Richtung der Y-Achse bildet. Deshalb werden diese Richtungen zweckmäßigerweise als Z'-Richtung bzw. Y'-Richtung (und so fort) bezeichnet.
  • Wie in 2 gezeigt ist, sind an der Oberfläche 16a des MgO-LN-Substrats 16 kammförmige Elektroden 5 und eine Elektrode 6 in Form einer flachen Platte angebracht. Die Potentiale der kammförmigen Elektrode 5 auf der Seite +Z sind positiv, das Potential der Flachplattenelektrode 6 auf der Seite –Z ist negativ.
  • Wenn an einen Bereich zwischen diesen Elektroden 5 und 6 eine impulsförmige Spannung gelegt wird, so werden, wie dies schematisch in 4 dargestellt ist, Richtungen spontaner Polarisation des Substrats 16, die in der Richtung +Z orientiert waren, in dem Bereich umgekehrt, wo die Spannung angelegt wurde, so daß Domänen-Umkehrabschnitte 17 gebildet werden. Außerdem sind die spontanen Polarisationen des Substrats 16 unter dem Winkel δ = 3 in bezug auf die Oberfläche 16a des Substrats 16 geneigt. Dementsprechend sind die spontanen Polarisationen der Domänenumkehrab schnitte 17 gegenüber der Oberfläche 16a des Substrats 16 in der gleichen Weise geneigt wie das Substrat 16 zu ihnen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen die kammförmige Elektrode 5 und die Flachplattenelektrode 6 aus Cr. Allerdings kann jeder Werkstoff als Elektrodenmaterial eingesetzt werden, dessen elektrische Leitfähigkeit ausreichend geringer ist als diejenige des MgO-LN-Substrats 16. Die kammförmige Elektrode 5 und die Flachplattenelektrode 6 können mittels bekannter Photolithographie hergestellt werden, jede Elektrode besitzt eine Dicke von 20 bis 100 nm, beispielsweise eine Länge L1 von 8 mm und eine Lücke G zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 von 100 bis 500 µm beispielsweise. Außerdem beträgt ein Zyklus Λ der kammförmigen Elektrode 5 4,75 µm. Die Länge und die Breite eines Elektrodenfingers betragen 200 µm bzw. 0,5 µm. Die Breite der Flachplattenelektrode 6, das ist ihre Größe in Richtung Z', beträgt 100 µm.
  • Die obige Spannung wurde unter Vakuum angelegt, um einen Leckstrom zu verhindern. Die Stärke des Unterdrucks während des Anlegens der Spannung beträgt 5 × 10–1 Torr oder weniger. Anstatt die Spannung unter Vakuum anzulegen, wie es oben erläutert wurde, läßt sich die Spannung auch in einem Isolieröl anlegen. Darüber hinaus kann die Impulsbreite der angelegten Spannung 1 bis 10 s betragen.
  • Jeder der Domänenumkehrabschnitte 17 erstreckt sich stärker in einer Richtung rechtwinklig zur Z-Achse, wenn die angelegte Spannung größer wird. Wie allgemein bekannt ist, wird im Fall einer Wellenlängenumwandlung unter Ausnutzung der periodischen Domänenumkehrstruktur ein Wellenlängenumwandlungs-Wirkungsgrad maximal, wenn das Verhältnis einer Länge des Domänenumkehrabschnitts 17 zu einer Länge des nichtinvertierenden Abschnitts in einer Richtung der Wellenleitung 1:1 beträgt. Dieses Verhältnis kann beispielsweise dann 1:1 betragen, wenn die angelegte Spannung etwa 1.500 V für den Fall beträgt, daß die Lücke G 200 µm ist, oder wenn die angelegte Spannung etwa 3.000 V für den Fall beträgt, daß die Lücke G 400 µm groß ist. Werte für diese optimalen Spannungen gelten für den Fall, daß das Substrat Zimmertemperatur hat. Wenn nämlich das Substrat eine Temperatur von zum Beispiel 200°C hat, beträgt die optimale Spannung für jeden der obigen Fälle etwa 1/3.
  • Sodann wurde auf dem MgO-LN-Substrat folgendermaßen der optische Kanal-Wellenleiter 18 ausgebildet. Zunächst wurde in der Nähe eines freien Endes der kammförmigen Elektroden 5, wo die Domänenumkehr ein Maximum hat, mit Hilfe herkömmlicher Photolithographie eine Metallmaske (hier aus Ta) mit einer Breite in Richtung Z' von etwa 3 bis 12 µm ausgebildet. Anschließend erfolgte ein Protonenaustauschprozeß bezüglich des MgO-LN-Substrats 16 in Pyrophosphorsäure während 30 bis 90 Minuten bei einer Temperatur von 120 bis 200°C. Nach Entfernen der Ta-Maske mittels einer Ätzlösung wurde das MgO-LN-Substrat 16 30 bis 150 Minuten lang in der Atmosphäre bei einer Temperatur von 300 bis 410°C ausgeglüht. Auf diese Weise entstand gemäß 1 der optische Kanal-Wellenleiter 18, der sich entlang der Richtung erstreckt, in der die Domänenumkehrabschnitte 17 aufgereiht sind.
  • Eine Bedingung für den Protonenaustauschprozeß und die Wärmebehandlung läßt sich auswählen aus jedem der vorerwähnten Bereiche, um dadurch einen Strahldurchmesser und einen Ausbreitungsverlust eines wellengeführten Lichts zu optimieren. Außerdem läßt sich die Maskenbreite innerhalb eines Bereichs einer Target-Wellenlänge (eine Grundwelle reicht von 900 bis 1.100 nm) auszuwählen, so daß die Einzelmodenbedingung erfüllt ist.
  • Anschließend werden die Stirnflächen des Elements, welche die beiden Stirnflächen 18a und 18b des optischen Kanal-Wellenleiters 18 umfassen, optisch geschnitten. Auf die Elementen-Stirnfläche einschließlich der Stirnfläche 18a wird bezüglich des als Grundwelle vorliegenden Laserstrahls 11 eine AR-Beschichtung (eine nicht reflektierende Beschichtung) 30 aufgebracht. Eine AR-Beschichtung 31 wird auf die Stirnfläche 18b für eine zweite Harmonische 19, die weiter unten erläutert wird, und für den Laserstrahl 11 aufgebracht. Hierdurch wird die Vorbereitung des Lichtwellenlängen-Wandlerelements 15 nach 1 abgeschlossen. Weiterhin wird die zweite Harmonische 19 aus der Stirnfläche 18b des optischen Wellenleiters 18 entfernt. Die Elementenfläche 15a, welches die Stirnfläche 18b enthält wird in einer Ebene etwa parallel zu der Oberfläche 16a (2 und 4) des Substrats 16 geschnitten, so daß die Elementenfläche 15a unter einem Winkel θ (θ ≥ 3) bezüglich der orthogonal zur Erstreckungsrichtung des optischen Wellenleiters 18 verlaufenden Fläche geneigt ist.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise eines Wandlermoduls gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • Der Laserstrahl 11, dessen Mittenwellenlänge 950 nm beträgt, und die aus dem Halbleiterlaser 10 (nach links in 1) vorwärts austritt, gelangt in den optischen Kanal-Wellenleiter 18. Der Laserstrahl 11 wird durch Wellenleitung in dem optischen Kanal-Wellenleiter 18 im TE-Modus geführt, so daß die Wellenlänge des Laserstrahls 11 auf 1/2 reduziert wird, das heißt umgewandelt wird in die zweite Harmonische 19 mit einer Wellenlänge von 475 nm. Zu dieser Zeit erfolgt eine Phasenanpassung (eine sogenannte Pseudo-Phasenanpassung) in einer periodischen Domänenumkehrzone. Diese zweite Harmonische 19 breitet sich auch in dem optischen Kanal-Wellenleiter 18 in einem wellengeführten Modus aus, um dementsprechend aus der Stirnfläche 18b des Wellenleiters auszutreten.
  • Der Laserstrahl 11, dessen Wellenlänge nicht umgewandelt wurde, tritt ebenfalls aus der Wellenleiter-Stirnfläche 18b im Zustand divergierenden Lichts aus. Die zweite Harmonische 19 zweigt von dem Laserstrahl 11 mit Hilfe von nicht dargestellten Bandpaßfiltern, einem dichroitischen Spiegel oder dergleichen ab und wird dann einer vorbestimmten Nutzung zugeführt.
  • Im folgenden wird das Betreiben des Halbleiterlasers 10 erläutert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das rückwärts emittierte Licht 11R, das aus dem Halbleiterlaser 10 austritt, am Spiegel 20 reflektiert und gelangt dann zurück in den Halbleiterlaser 10. In dieser Vorrichtung ist ein externer Resonator des Halbleiterlasers 10 durch die vordere Stirnfläche (die Stirnfläche auf der linken Seite in 1) und den Spiegel 20 gebildet. Die Länge L des externen Resonators beträgt 150 mm.
  • Ein schmalbandiges Bandpaßfilter 14 im Inneren des externen Resonators dient zum Auswählen einer Wellenlänge des Laserstrahls 11, die durchgelassen wird. Der Halbleiterlaser 10 schwingt aufgrund einer ausgewählten Wellenlänge. Die ausgewählte Wellenlänge variiert in Abhängigkeit der Stellung, an der sich das schmalbandige Bandpaßfilter 14 dreht (eine Stelle, an der das Filter 14 sich in Pfeilrichtung A in 1 dreht). Aufgrund der passenden Drehung des schmalbandigen Filters 14 lassen sich also die Schwingungswellenlängen des Halbleiterlasers 10 so auswählen, daß sie den Zyklen der Domänenumkehrabschnitte 17 entsprechen, so daß eine Pseudo-Phasenanpassung der zweiten Harmonischen 19 erreicht wird.
  • Wie bereits oben erläutert, läßt sich auch bei auf die Wellenleiter-Stirnfläche 18b aufgebrachter AR-Beschichtung 31 eine Reflexion des Laserstrahls 11 in Form einer Grundwelle nicht vollständig verhindern. Bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch, bei der die Elementen-Stirnfläche 15a mit der Wellenleiter-Stirnfläche 18b derart angeschnitten ist, daß die Elementenfläche 15a unter einem Winkel θ (θ ≥ 3) bezüglich der zur Anordnungsrichtung des optischen Kanal-Wellenleiters 18 orthogonalen Ebene geneigt ist, wird der Laserstrahl 11S, der von der Stirnfläche 18b reflektiert wird, unter einem Winkel bezüglich der Richtung reflektiert, in der sich der optische Kanal-Wellenleiter 18 erstreckt, wird also nach außen reflektiert. Deshalb kann der reflektierte Laserstrahl 11S nicht zurück in den optischen Kanal-Wellenleiter 18 gelangen. Folglich wird verhindert, daß der reflektierte Laserstrahl 11S zu einem Rückkopplungslicht wird, welches in den Halbleiterlaser 10 als Lichtquelle einer Grundwelle eintritt.
  • Die oben beschriebenen Effekte werden im folgenden näher erläutert.
  • Der Laserstrahl 11, der mit der Wellenlänge von 950 nm erhalten wird, besitzt einen typischen Strahldurchmesser mit einer Breite von 6 µm und einer Breite von Tiefe von etwa 3 µm. Damit beträgt der Streuwinkel Φ des Laserstrahls 11 im Nahfeld 11,5 Grad in Querrichtung und 22,8 Grad in Tiefenrichtung (eine volle Breite bei 1/e2).
  • Die Menge des zurückgeführten Lichts bezüglich des geneigten Schnittwinkes θ läßt sich bezüglich des Streuwinkels Φ abschätzen durch ein Überlappungsintegral, welches in 5 schraffiert dargestellt ist. Wenn das Überlappungsintegral den Wert η hat und das Reflexionsvermögen aufgrund der AR-Beschichtung 31 den Wert R hat, beträgt die Menge des zurückgeführten Lichts, welches tatsächlich zurück in den Halbleiterlaser 10 gelangt, R × η. Folglich läßt sich der Effekt durch Neigen des optischen Wellenleiters 18b erreichen, der dem η-Fachen entspricht. Die Beziehung zwischen dem überlappungsintegral η, das heißt der Menge des zurückgeführten Lichts, und dem geneigten Schnittwinkel θ erfüllt die in 6 dargestellte Beziehung. Wenn die AR-Beschichtung 31 durch eine einzelne SiO2-Schicht oder dergleichen gebildet wird, beträgt das Reflexionsvermögen R etwa 0,1 % (wenn die Einfallslichtmenge 0 dB beträgt, beträgt das reflektierte Licht –30 dB). Außer SiO2 kann als Beschichtungsmaterial zum Bewirken der Reflexion R mit 0,1 % auch CaF2 und BaF2 benutzt werden.
  • Die Beziehung zwischen der Menge des zurückgeführten Lichts und dem geneigten Schnittwinkel θ ist in 6 sowohl für den Fall dargestellt, daß die Elementenstirnfläche 15a mit der Stirnfläche des optischen Wellenleiters 18b in Querrichtung geschnitten ist (durch Neigen der Elementenstirnfläche 15a innerhalb einer Fläche parallel zur Fläche 16a des Substrats 16 in bezug auf eine Ebene orthogonal zur Erstreckungsrichtung des optischen Wellenleiters 18), wie es der vorliegenden Erfindung entspricht, als auch für den Fall, bei dem ein Schnitt in vertikaler Richtung erfolgt (durch Neigen der Elementenstirnfläche 15a gegenüber einer Fläche orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des optischen Wellenleiters 18 innerhalb der Ebene, welche die Richtung beinhaltet, in der sich der optische Wellenleiter 18 erstreckt, und die rechtwinklig zu der Oberfläche 16a des Substrats 16 verläuft).
  • Durch verschiedene Experimente, die die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt haben, wurde für Mengen des zurückgeführten Lichts gleich oder weniger –40 bis –60 dB gemäß 7 herausgefunden, daß die zweite Harmonische 19 eine glatte IL-Kennlinie erhalten kann, die durch das zurückgeführte Licht nicht abträglich beeinflußt wird. Wenn also die AT-Beschichtung aufgebracht wird, muß gemäß 6 die Elementenstirnfläche 15a so geschnitten werden, daß sie in der Ebene parallel zu der Substratoberfläche geneigt ist und einen geneigten Schnittwinkel θ von 3 Grad oder mehr besitzt.
  • Wenn dieser geneigte Schnittwinkel θ einen großen Wert hat, krümmt sich die Emissionsrichtung der zweiten Harmonischen 19 deutlich, was es schwierig macht, die zweite Harmonische 19 während der Modulation einzustellen. Indem man dies berücksichtigt, läßt sich sagen, daß je kleiner der geneigte Schnittwinkel θ ist, desto bessere Ergebnisse erzielt werden.
  • Zieht man den Einfluß des zurückgeführten Lichts in Betracht, so gibt es selbst ohne Aufbringen der AR-Beschichtung 31 kein Problem unter der Voraussetzung, daß die Menge des zurückgeführten Lichts 60 dB oder weniger beträgt. Aufgrund der in 6 dargestellten Kennlinien beträgt also der geneigte Schnittwinkel θ 7 Grad oder mehr. Wenn der geneigte Schnittwinkel θ 3 Grad ≤ θ < 7 Grad beträgt, beträgt das Reflexionsvermögen R der AR-Beschichtung 31 für den Laserstrahl 11 (das heißt die Grundwelle) 0,1 %.
  • Wenn außerdem die Elementenstirnfläche 15a, die die Wellenleiterstirnfläche 18b enthält, geneigt bezüglich einer Fläche geschnitten ist, welche orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des optischen Wellenleiters 18 verläuft, und innerhalb der Fläche liegt, welche die Erstreckungsrichtung des optischen Wellenleiters 18 beinhaltet und rechtwinklig auf der Fläche 16a steht, erstreckt sich der Laserstrahl 11 stark in die rechtwinklige Richtung, was deshalb nicht bevorzugt ist, weil dann ein Problem dadurch entsteht, daß ein stärker geneigter Schnittwinkel θ benötigt wird als bei der oben beschriebenen Ausführungsform.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird in Verbindung mit 10 ein Wandlermodul gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert. In 10 sind identische Komponenten wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal erläutert (dies gilt auch für die dritte Ausführungsform).
  • Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die AR-Beschichtung 31 auf die Elementenstirnfläche 15a einschließlich der Wellenleiter-Stirnfläche 18a des Wandlerelements 15 derart aufgebracht, daß die AR-Beschichtung 31 auf eine äußere Stirnfläche 140a des MgO-LN-Kristallblocks 14, welches aus dem gleichen Werkstoff hergestellt ist wie das Substrat 16, und welches den gleichen Brechungsindex besitzt, wie es dem effektiven Brechungsindex des optischen Wellenleiters 18 entspricht, das heißt auf die Stirnfläche auf der abgewandten Seite des optischen Wellenleiters 18 aufgebracht wird.
  • Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird der Laserstrahl 11 (die Grundwelle), die im Zustand gestreuten Lichts aus der Wellenleiter-Stirnfläche 18a austritt, an der Grenzfläche dieser Stirnfläche 18b und des MgO-LN-Kristallblocks 140 nicht reflektiert, er erreicht die äußere Stirnfläche 140a des MgO-LN-Kristallblocks 140 und wird dort reflektiert. Da der reflektierte Laserstrahl 11S weiterläuft, um aus dem optischen Wellenleiter 18 abzuzweigen, wenn er sich der Seite des Wellenleiters 18 (der rechten Seite in der Figur) nähert, wird verhindert, daß der reflektierte Laserstrahl 11S zu einem zurückgeführten Lichtstrahl wird, der in den Halbleiterlaser 10 eintritt.
  • Aus der obigen Beschreibung ist verständlich, daß, wenn der Laserstrahl 11 in die äußere Stirnfläche 140a des MgO-LN-Kristallblocks 140 eintritt, wobei er zumindest unter einem kleinen Winkel bezüglich der äußeren Stirnfläche 140a geneigt ist, der reflektierte Laserstrahl 11S daran gehindert wird, zu Rückführlicht zu werden, welches in den Halbleiterlaser 10 eintritt. Weil der Streuwinkel des Laserstrahls 11, der aus der Wellenleiter-Stirnfläche 18b austritt, etwa 10 bis 20 Grad beträgt, läßt sich ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 7 auch hier eine glatte IL-Kennlinie der zweiten Harmonischen 19 erreichen.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Anhand der 11 wird ein Wandlermodul einer dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • In der dritten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen einem Wellenlängen-Wandlerabschnitt (einem Abschnitt, auf welchem die Domänenumkehrabschnitte 17 gebildet sind) und der Stirnfläche 18b des optischen Kanal-Wellenleiters 18 des Wandlerelements 15 ein Phasenmodulationsabschnitt 50 gebildet, so daß eine Phase des Laserstrahls 10, der durch den optischen Wellenleiter 18 geführt wird, moduliert wird. Dieser Phasenmodulationsabschnitt 50 wird gebildet durch ein Paar Elektroden 51 und 52, die sich an beiden Seiten des optischen Kanal-Wellenleiters 18 befinden, und eine Wechselstromquelle 53, die eine Wechselspannung an die paarweisen Elektroden 51 und 52 legt.
  • Eine Bedingung für einen Protonenaustauschprozeß und einen Wärmebehandlungsprozeß zwecks Bildung dieses optischen Kanal-Wellenleiters 18 ist im wesentlichen die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung und läßt sich auswählen zwecks Optimierung eines Strahldurchmessers und eines Ausbreitungsverlusts der geführten Lichtwelle. Nach der Bildung des optischen Kanal-Wellenleiters 18 und der Domänenumkehrabschnitte 17 werden durch übliche Photolithographie und durch Niederschlagen von Metall Elektroden 51 und 52 gebildet.
  • Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung ist das Wandlerelement 15 in der gleichen Weise wie bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet, nur daß hier der Laserstrahl 11S (das zurückgeführte Licht), welches von der Wellenleiter-Stirnfläche 18b reflektiert wurde, in den optischen Wellenleiter 18 eintreten kann, so daß das zurückgeführte Licht 11S und der Laserstrahl 11 in der Vorwärtsbewegung zu der Wellenleiter-Stirnfläche 18b miteinander interferieren können. Wenn allerdings in diesem Fall die Wechselspannung an die Elektroden 51 und 52 gelegt wird, ändert sich rasch eine Differenz des optischen Wegs zwischen dem zurückgeführten Licht 11S in Richtung der Wellenleiter-Stirnfläche 18a und dem zu der Wellenleiter-Stirnfläche 18b laufenden La serstrahl 11. Selbst wenn sich also eine Wellenlänge ändert, ist es möglich, die Menge des zurückgeführten Lichts in einen Frequenzbereich zu ändern, der höher ist als der tatsächlich eingesetzte Frequenzbereich. Im Ergebnis kann der Halbleiterlaser 10 stabil arbeiten.
  • Auch in diesem Fall läßt sich in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 7 eine glatte IL-Kennlinie für die zweite Harmonische 19 erzielen.
  • Wie in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift (JP-A) 11-141311 der Anmelderin der vorliegenden Erfindung offenbart ist, ist eine Methode bekannt, nach der hochfrequenter Strom einem Treiberstrom des Halbleiterlasers zu dem Zweck überlagert wird, eine Schwankung der Lichtmenge der umgewandelten Wellenlänge aufgrund eines Vertikalmoden-Konkurrenzkampfs des Halbleiterlasers zu unterdrücken. Auch bei dem Wandlermodul gemäß der Erfindung läßt sich für die umgewandelte Welle eine glattere IL-Kennlinie erreichen, da dem Treiberstrom für den Halbleiterlaser ein hochfrequenter Strom überlagert wird.
  • Wie in der JP-A 10-161165 offenbart ist, gibt es ein bekanntes Wellenleiterlicht-Modulationselement, welches dadurch hergestellt wird, daß ein optischer Wellenleiter mit einem Wellenumwandlungsabschnitt auf einem Substrat ausgebildet wird, welches elektrooptische und nichtlineare optische Effekte zeigen kann, wobei ein elektrooptischer Lichtmodulator eine durch den optischen Wellenleiter 18 geführte Lichtwelle moduliert. Wie allerdings oben erläutert wurde, ist der elektrooptische Lichtmodulator vorhanden, und das erfindungsgemäße Wandlerelement kann so aufgebaut werden, daß die Wellenlänge der umgewandelten Welle moduliert wird.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Anhand der Zeichnung wird im folgenden eine vierte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • 12 zeigt ein Wandlermodul mit einem Wellenlängen-stabilisierten Laser gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. 13 zeigt eine Halbleiterlaser-Treiberschaltung.
  • Wie in 12 gezeigt ist, enthält dieses Wellenlängen-Wandlermodul den Halbleiterlaser 10, die Kollimatorlinse 12, die den Laserstrahl 11R (das heißt das rückwärts abgestrahlte Licht), der im Zustand gestreuten Lichts aus dem Halbleiterlaser 10 austritt, zu einem parallelen Strahlbündel formt, die Kondensorlinse 13, die den parallel gemachten Laserstrahl 11R bündelt, das schmalbandige Bandpaßfilter 14 als Wellenlängenauswahlelement, angeordnet zwischen der Kollimatorlinse 12 und der Kondensorlinse 13, und den Spiegel 20, der sich an einer Stelle befindet, an welcher der Laserstrahl 11R von der Kondensorlinse 13 gebündelt wird.
  • Die vordere Stirnfläche des Halbleiterlasers 10 (die linke Stirnfläche in 12) ist direkt mit der Stirnfläche des Wellenleitertyp-Wandlerelements 15 gekoppelt. Betrieben wird der Halbleiterlaser 10 von der Halbleiterlaser-Treiberschaltung 40 in der unten beschriebenen Weise.
  • Das Wandlerelement 15 wird gebildet durch das Substrat 16, die periodische Domänenumkehrstruktur und den optischen Kanal-Wellenleiter 18. Das Substrat 16 besteht aus dem Kristall als Gemisch aus MgO und LiNbO3, wobei es sich um ferroelektrisches Material mit nichtlinearem optischen Effekt handelt, wobei dem Gemisch MgO beispielsweise in einer Menge von 5 Mol-% als Dotierstoff beigegeben ist (im folgenden wird der Werkstoff als MgO-LN bezeichnet). Die periodische Domänenumkehrstruktur ist gebildet durch periodisches Ausbilden der Domänenumkehrabschnitte 17, in denen Orientierungen der spontanen Elektroden parallel zur Z-Achse des Substrats 16 invertiert sind, auf dem Substrat 16. Der optische Kanal-Wellenleiter 18 erstreckt sich entlang der periodischen Domänenumkehrstruktur.
  • Die periodische Domänenumkehrstruktur ist derart ausgebildet, daß die Domänenumkehrabschnitte 17 sich in Richtung der X-Achse des Substrats 16 erstrecken. Berücksich tigt man die Wellenlängendispersion des Brechungsindex von MgO-LN, so besitzt jeder der Domänenumkehrabschnitte 17 einen Zyklus Λ von 4,75 µm, was einem Primärzyklus bezüglich der Wellenlänge in der Nähe von etwa 950 nm entspricht. Eine solche periodische Domänenumkehrstruktur läßt sich mit Hilfe eines Verfahrens ausgestalten, das in der JP-A 6-242478 offenbart ist.
  • Der optische Kanal-Wellenleiter 18 kann mit Hilfe eines Verfahrens gebildet werden, wie es im folgenden beschrieben wird. Nach der Ausbildung der periodischen Domänenumkehrabschnitte 17 auf dem optischen Kanal-Wellenleiter 18 werden metallische Maskenmuster auf der Oberfläche +Z des Substrats 16 mit Hilfe bekannter Photolithographie und Abhebeverfahren gebildet. Diese Substrat 16 wird in eine Pyrophosphorsäure eingetaucht, es erfolgt der Protonenaustauschprozeß bezüglich des Substrats 16, und nach Entfernen der Pyrophosphorsäure erfolgt eine Wärmebehandlung. Anschließend werden beide Stirnflächen 18a und 18b des optischen Kanal-Wellenleiters 18 einem Kanten-Schnitt unterzogen. Wenn auf die Elementen-Stirnfläche einschließlich der Stirnfläche 18a eine nichtreflektierende AR-Beschichtung 30 bezüglich des Laserstrahls 11 als Grundwelle aufgebracht wird, so wird die AR-Beschichtung 31 auf die Elementen-Stirnfläche einschließlich der Stirnfläche 18b bezüglich der zweiten Harmonischen 19 aufgebracht, wodurch das Wandlerelement 15 erhalten wird. Außerdem werden auf die beiden Stirnflächen (auf die beiden Wandöffnungsflächen) des Halbleiterlasers 10 bezüglich des Lichts mit den Schwingungswellenlängen LR-(schwach reflektierende) Beschichtungen 32 aufgebracht.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise des Wandlermoduls beschrieben.
  • Der Laserstrahl 11, dessen Mittenwellenlänge 950 nm beträgt, und der von dem Halbleiterlaser 10 nach vorn abgestrahlt wird (nach links in 1), tritt in den optischen Kanal-Wellenleiter 18 ein. Dieser Laserstrahl 11 wird mit seiner Welle durch den optischen Kanal-Wellenleiter 18 im TE-Modus geleitet, so daß sich die Wellenlänge des Laserstrahls 11 auf 1/2 verringert, das heißt, der Strahl wird auf die zweite Harmonische 19 mit einer Wellenlänge von 475 nm umgewandelt. Dabei erfolgt eine Phasenanpassung (eine sogenannte Pseudo-Phasenanpassung) in der periodischen Domänenumkehrzone, und diese zweite Harmonische 19 breitet sich auch in dem optischen Kanal-Wellenleiter 18 in einem Wellenleitermodus aus, um dann von der Stirnfläche 18b des optischen Wellenleiters emittiert zu werden.
  • Der Laserstrahl 11, dessen Wellenlänge umgewandelt wurde, tritt außerdem aus der Stirnfläche 18b des Wellenleiters im Zustand gestreuten Lichts aus. Von dem Laserstrahl 11 wird von nicht dargestellten Bandpaßfilter, einem dichroitischen Spiegel oder dergleichen die zweite Harmonische 19 abgezweigt und dann einer vorbestimmten Verwendung zugeführt.
  • Im folgenden wird der Betrieb des Halbleiterlasers 10 erläutert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das aus dem Halbleiterlaser 10 nach hinten austretende Licht 11R von dem Spiegel 20 reflektiert und zu dem Halbleiterlaser 10 zurückgeführt. Bei diesem Bauelement ist nämlich der externe Resonator des Lasers 10 gebildet durch die vordere Stirnfläche (die links gelegene Stirnfläche in 12) des Halbleiterlasers 10 und den erwähnten Spiegel 20. Der Buchstabe L in der Figur bezieht sich auf die Länge des externen Resonators. Außerdem beträgt die optische Länge zwischen der Stirnfläche, aus der das nach hinten emittierende Licht 11R des Lasers 10 austritt, und dem Spiegel 20 150 mm.
  • Das schmalbandige Filter 14 im Inneren des externen Resonators dient zur Auswahl einer Wellenlänge des Laserstrahls 11, die das Filter 14 passiert. Da der Halbleiterlaser 10 mit der ausgewählten Wellenlänge schwingt, variiert die ausgewählte Wellenlänge abhängig von der Drehstellung des schmalbandigen Filters 14 (der Lage des Filters 14, welches sich in Pfeilrichtung A in 12 dreht), bedingt durch eine passende Drehung des schmalbandigen Filters 14 ist es also möglich, in stabiler Weise die Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers 10 auszuwählen, was den Zyklen der Domänenumkehrabschnitte 17 entspricht und zu einer Pseudo-Phasenanpassung der zweiten Harmonischen 19 führt.
  • Wenn mehrere FP-Moden zwischen den beiden Wandöffnungsflächen des Halbleiterlasers 10 innerhalb der Durchlaßbreite des schmalbandigen Filters 14 liegen, kann es zu einem Vertikalmoden-Wettbewerb kommen. Um einen solchen Vertikalmoden-Wettbewerb zu unterdrücken, ist die Halbleiterlaser-Treiberschaltung in der in 2 gezeigten Weise aufgebaut. In dieser Treiberschaltung 40 wird einer Gleichstromkomponente, die über eine Spule 42 von einer Gleichstromquelle 41 geliefert wird, ein hochfrequenter Strom überlagert, der von einer Wechselstromquelle 43 über den Kondensator 44 zugeführt wird. Auf diese Weise gelangt an den Halbleiterlaser 10 der Strom, welchem ein hochfrequenter Strom überlagert ist.
  • Da dem Treiberstrom, der an den Halbleiterlaser 10 gelegt wird, ein solcher hochfrequenter Strom überlagert ist, wird der Treiberstrom moduliert und entsprechend der Halbleiterlaser 10 betrieben. Dementsprechend verbleibt der Treiberstrom nicht in einem Bereich, indem es möglicherweise zu einem Vertikalmoden-Wettstreit kommt, so daß ein solcher Wettstreit ausgeschlossen wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Kohärenzlänge des Halbleiterlasers 10 etwa 100 mm. Wie oben beschrieben wurde, beträgt die optische Länge zwischen der Stirnfläche, aus der das nach hinten emittierte Licht 11R des Halbleiterlaser 10 austritt, und dem Spiegel 20 150 mm, was mehr ist als die erwähnte Kohärenzlänge. Dementsprechend ist dieser Halbleiterlaser 10 ein in der Wellenlänge stabilisierter Laser mit hervorragender Linearität der IL-Kennlinie (Strom-Lichtabgabe-Kennlinie).
  • (Fünfte Ausführungsform)
  • Anhand der 14 wird ein Wandlermodul einer fünften Ausführungsform der Erfindung erläutert. In 14 sind gleiche Komponenten wie in 12 mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal erläutert (das gleiche gilt für die sechste bis neunte Ausführungsform).
  • 14 zeigt einen Wellenlängen-stabilisierten Laser nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Wie in dieser Figur gezeigt ist, enthält dieser Laser den Halbleiterlaser 10, die Kollimatorlinse 12, die den im Zustand gestreuten Lichts aus dem Laser 10 austretenden Laserstrahl 11R parallel macht, die Kondensorlinse 13, die den parallel gemachten Laserstrahl 11R bündelt, den Spiegel 20, der sich an der Stelle befindet, an welcher der Laserstrahl 11 von der Kondensorlinse 13 gebündelt wurde, das schmalbandige Filter 14 zwischen der Kollimatorlinse 12 und der Kondensorlinse 13, und einen Strahlteiler 150 zwischen dem Bandpaßfilter 14 und der Kollimatorlinse 12.
  • Das Durchlaßband (halbe Breite) beträgt 1,0 nm, die Wellenlänge des Laserstrahls 11 mit der Mittenwellenlänge von 950 nm wird von dem Bandpaßfilter 14 ausgewählt. Der Laserstrahl 11 mit der so ausgewählten Wellenlänge wird am Spiegel 20 reflektiert und kehrt zum Halbleiterlaser 10 zurück, das heißt, es erfolgt eine Lichtrückführung, was die Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers 10 stabilisiert.
  • Ein Teil des Laserstrahls 11 mit einer derart stabilisierten Wellenlänge wird von einem optischen Weg zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 mit Hilfe eines Strahlteilers 150 abgezweigt, so daß der abgezweigte Strahlanteil für einen vorbestimmten Verwendungszweck zur Verfügung steht.
  • Bei diesem in seiner Wellenlänge stabilisierten Laser beträgt die Kohärenzlänge des Halbleiterlasers 10 etwa 100 mm. Die optische Länge zwischen der Stirnfläche, aus der der Halbleiterlaser 10 abstrahlt, und dem Spiegel 20, beträgt 150 mm, was größer ist als die Kohärenzlänge. Dementsprechend besitzt der Wellenlängen-stabilisierte Laser die in 19 gezeigte IL-Kennlinie.
  • 20 zeigt demgegenüber die IL-Kennlinie dieses Wellenlängen-stabilisierten Lasers, der in der gleichen Weise aufgebaut ist wie in 14, nur daß die optische Länge zwischen der Stirnfläche, aus der der Laserstrahl aus dem Halbleiterlaser 10 austritt, und dem Spiegel 20 einen Wert von 18 mm besitzt, also kleiner ist als die erwähnte Kohärenzlänge. Wie aus diesen 19 und 20 ersichtlich ist, besitzt die IL-Kennlinie eine beson ders gute Linearität, wenn die optische Länge zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 größer als die Kohärenzlänge gemacht wird, verglichen mit dem Fall, daß die optische Länge kleiner als die Kohärenzlänge ist.
  • Selbst wenn die optische Länge zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 geringfügig größer ist als die erwähnte Kohärenzlänge, läßt sich der gleiche Effekt erzielen wie dann, wenn die optische Länge 150 mm beträgt.
  • (Sechste Ausführungsform)
  • Anhand der 15 wird im folgenden eine sechste Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • Ein Wellenlängen-stabilisierter Laser der sechsten Ausführungsform der Erfindung ist in der gleichen Weise aufgebaut wie die fünfte Ausführungsform nach 14, nur daß der Laserstrahl 11R als rückwärts emittiertes Licht aus dem Halbleiterlaser 10 von der Kollimatorlinse 151 zu einem parallelen Strahlbündel geformt wird und für einen vorbestimmten Anwendungszweck bereitgestellt wird.
  • Bei einem solchen Aufbau läßt sich der Wellenlängen-Stabilisierungseffekt, der der gleiche ist wie bei der fünften Ausführungsform nach 14, unter Verwendung des Bandpaßfilters 14 erreichen. Auch in diesem Fall ist die optische Länge zwischen dem Halbleiterlaser 10 mit seiner Emissionsfläche und dem Spiegel 20 150 mm, also größer als die 100 mm betragende Kohärenzlänge des Halbleiterlasers 10, wodurch die Linearität der IL-Kennlinie verbessert wird.
  • (Siebte Ausführungsform)
  • Anhand der 16 wird im folgenden eine siebte Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.
  • Ein Wellenlängen-stabilisierter Laser der siebten Ausführungsform der Erfindung ist in der gleichen Weise aufgebaut wie der der sechsten Ausführungsform der Erfindung nach 15, nur daß Spiegel 152 und 153 zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 entlang dem optischen Weg des Laserstrahls 11 angeordnet sind, um den optischen Weg des Laserstrahls 11 zu reflektieren.
  • Durch diese Maßnahme kann selbst dann, wenn die optische Länge zwischen dem Laser 10 und dem Spiegel 20 größer gemacht ist als die Kohärenzlänge des Lasers 10, der optische Weg zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 kompakt gestaltet werden, so daß der Wellenlängen-stabilisierte Laser kompakt gebaut werden kann.
  • (Achte Ausführungsform)
  • Im folgenden wird anhand der 17 eine achte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • Ein Wellenlängen-stabilisierter Laser der achten Ausführungsform der Erfindung ist in der gleichen Weise aufgebaut wie der der siebten Ausführungsform der Erfindung nach 16, nur daß anstelle der Spiegel 152 und 153 Prismen 54 und 55 als Einrichtung zum Umkehren des optischen Wegs des Laserstrahls 11 zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 angeordnet sind. Auch mit diesem Aufbau läßt sich der optische Weg zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 kompakt gestalten, so daß der in der Wellenlänge stabilisierte Laser ebenfalls kompakt aufgebaut werden kann.
  • Außerdem lassen sich die oben angesprochenen Spiegel und Prismen dazu einsetzen, einen optischen Weg möglichst häufig zu ändern. Während der Änderung des optischen Wegs ist es möglich, von einem Layout Gebrauch zu machen, welches sich dazu eignet, den optischen Weg zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 zu minimieren. Wenn außerdem ein oder mehrere Prismen dazu benutzt werden, den optischen Weg zu ändern, entsteht kein Problem dadurch, ob der optische Weg reflektiert oder gebrochen wird.
  • Anstatt die oben angesprochenen Spiegel und Prismen zu verwenden, läßt sich der optische Weg auch dadurch ändern, daß man einen optischen Werkstoff einfügt, durch den der Laserstrahl 11 läuft und der einen Brechungsindex von mehr als 1 besitzt, wobei das Material in den optischen Weg des Laserstrahls 11 zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 eingefügt wird. Wenn zum Beispiel ein optisches Material mit einem Brechungsindex von 1,5 in den gesamten optischen Weg eingefügt wird, so wird die optische Länge 1,5-mal so lang wie vor dem Einfügen des optischen Materials, während der Abstand zwischen dem Halbleiterlaser 10 und dem Spiegel 20 so bleibt, wie er vor dem Einfügen des optischen Materials war.
  • Wenn ein solches optisches Material in den optischen Weg eingefügt wird, kann von einem Verfahren Gebrauch gemacht werden, bei dem der gesamte Aufbau des Wellenlängen-stabilisierten Lasers nach 14 in ein optisches Material eingetaucht wird, welches durch ein Gas oder eine Flüssigkeit gebildet wird, oder ein optisches Material aus einem Feststoff, angeordnet in dem optischen Weg des Laserstrahls 11.
  • (Neunte Ausführungsform)
  • Anhand der 18 soll eine neunte Ausführungsform der Erfindung erläutert werden.
  • Ein Wellenlängen-stabilisierter Laser nach der neunten Ausführungsform der Erfindung ist in der gleichen Weise aufgebaut wie die sechste Ausführungsform der Erfindung nach 15, nur daß der Spiegel 20 durch eine optische Faser 60 ersetzt ist.
  • Auf eine Stirnfläche 60a dieser optischen Faser 60 ist eine nicht-reflektierende Beschichtung für den Laserstrahl 11 aufgebracht. Die Stirnfläche 60a wird folglich als Einfall-Stirnfläche verwendet, und der von der Kondensorlinse 13 gebündelte Laserstrahl 11 tritt dort ein. Andererseits ist auf die andere Stirnfläche 60b dieser optischen Faser 60 für den Laserstrahl 11 ein stark reflektierender Überzug aufgebracht. Die Stirnfläche 60b dient somit als reflektierende Fläche, die den Laserstrahl 11 reflektiert.
  • Bei diesem Aufbau breitet sich der Laserstrahl 11, der über die Stirnfläche 60a eintritt und in die optische Faser 60 gelangt, im Inneren der optischen Faser 60 als wellengeführter Mode aus, wird an der Stirnfläche 60b reflektiert, breitet sich rücklaufend erneut aus, tritt aus der Stirnfläche 60a aus und kehrt zu dem Halbleiterlaser 10 zurück. Auch in diesem Fall wird der Laserstrahl 11, dessen Wellenlänge durch das Bandpaßfilter 14 ausgewählt wurde, zu dem Halbleiterlaser 10 zurückgeleitet, um dessen Schwingungswellenlänge zu stabilisieren.
  • (Zehnte Ausführungsform)
  • Anhand der Zeichnungen wird im folgenden ein Lichtwellenlängen-Wandlermodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.
  • Wie in 26 gezeigt ist, enthält das Wandlermodul der vorliegenden Ausführungsform: einen Halbleiterlaser 210 mit einer ersten Stirnfläche (einer nach rückwärts Licht emittierenden Stirnfläche) und einer zweiten Stirnfläche, die der ersten Stirnfläche abgewandt ist (einer vorderen Licht emittierenden Stirnfläche); einen Spiegel 212 als reflektierendes Element, welches zusammen mit der nach vorn Licht emittierenden Stirnflächen einen externen Resonator bildet; und ein Wellenleitertyp-Wandlerelement 214, welches eine aus dem Halbleiterlaser 210 emittierte Grundwelle in ihrer Wellenlänge umwandelt und eine zweite Harmonische ausgibt.
  • Wie in den 21A und 21B gezeigt ist, wird der Halbleiterlaser (LD) 210 von einer Halterung 216 für den Halbleiterlaser gehalten. Das Wandlerelement 214, welches durch ein Oberwellen-Erzeugungselement (SHG) gebildet wird, wird von einer Halterung 218 für ein Wandlerelement gehalten. Der Halbleiterlaser 210 und das Wandlerelement 214 sind in dem durch die Halterungen 216 und 218 gehaltenen Zustand miteinander ausgerichtet, so daß der Emissionsbereich des Halbleiterlasers 10 und der Wellenlängenabschnitt (der Einfallbereich) des Wandlerelements 214 einander entsprechen, wodurch eine LD-SHG-Einheit 220 gebildet wird. Im Ergebnis ist das Wandlerelement 214 direkt an die vordere lichtdurchlässige Stirnfläche des Halbleiterlasers 210 gekoppelt. Wie in 22 gezeigt ist, ist die LD-SHG-Einheit 220 an einem Substrat 222 fixiert.
  • Der Halbleiterlaser 210 ist ein gewöhnlicher Halbleiterlaser (eine Laserdiode) mit einem Einzelrücken-Abstandsmodus (Transversal-Einzelmodus) vom Fabry-Perot-(FP-)Typ. Beide Stirnflächen (Wandöffnungsflächen) des Halbleiterlasers 210 besitzen LR-Beschichtungen (Beschichtungen mit geringem Reflexionsvermögen) 224A und 224B. Beispielsweise kann das Reflexionsvermögen der LR-Beschichtung 224A bezüglich des Halbleiterlaser 210 für eine Grundwelle 30 % betragen, während die LR-Beschichtung 224B in bezug auf diese Welle 30 % betragen kann.
  • Das Wandlerelement 214 besitzt ein Substrat 226, welches gebildet wird durch ein Kristall aus dem Gemisch MgO und LiNbO3, was ein ferroelektrischer Werkstoff mit einem nicht-linearen optischen Effekt ist und dem MgO beispielsweise in einer Menge von 5 Mol-% als Dotierstoff beigegeben ist (im folgenden als MgO-LN bezeichnet). Auf dem Substrat 226 sind eine periodische Domänenumkehrstruktur in Form von Domänenumkehrabschnitten 228 mit einem vorbestimmten, später erläuterten Zyklus Λ und mit Orientierungen spontaner Elektroden parallel zur Z-Achse des Substrats 226 in umgekehrter Struktur und ein optischer Kanal-Wellenleiter 230, der sich entlang dieser periodischen Domänenumkehrstruktur erstreckt, ausgebildet. Außerdem befindet sich auf der Stirnfläche der Halbleiterlaserseite des Wandlerelements 214 eine AR-Beschichtung 232A für die Grundwelle, während eine AR-Beschichtung 232B auf der lichtemissionsseitigen Stirnfläche für die zweite Harmonische und für die Grundwelle gebildet ist. Die JP-A 10-254001 zeigt ein Fertigungsverfahren für ein Wandlerelement 214 vom optischen Wellenleitertyp mit einer periodischen Domänenumkehrstruktur in größerer Einzelheit.
  • Die vordere emittierende Stirnfläche des Wandlerelements 210 ist geneigt angeschnitten und bildet dadurch eine geneigte Fläche mit einem Winkel θ (θ ≥ 3) bezüglich der zur Erstreckungsrichtung des optischen Kanal-Wellenleiters 230 orthogonalen Ebene. Da die vorwärts emittierende Stirnfläche mit der Stirnfläche des optischen Wellenleiters schräg angeschnitten ist, tritt die Grundwelle nicht wieder in den optischen Kanal-Wellenleiter 230 ein und kann somit kein rückgeführtes Licht bilden, welches in den Halbleiterlaser 210 gelangt.
  • Wie in 23 gezeigt ist, ist an der LD-SHG-Einheit 220 eine Kollimatorlinse 236 angebracht. Der Laserstrahl (das nach hinten emittierende Licht) 234R, welches in Form gestreuten Lichts von der nach hinten abstrahlenden Stirnfläche des Halbleiterlasers 210 ausgestrahlt wird, wird von der Kollimatorlinse 236 zu einem parallelen Strahl geformt. Die LD-SHG-Einheit 220 und die Kollimatorlinse 236 sind hermetisch in einer Gehäusung 238 untergebracht und dort fixiert, wobei sich in der Gehäusung ein inertes Gas oder trockene Luft befindet, beispielsweise trockener Stickstoff. Außerdem kann irgendeine Stablinse mit verteiltem Brechungsindex, beispielsweise eine Selfoc-Linse (Produktname), eine nicht-sphärische Linse oder eine sphärische Linse verwendet werden.
  • An der Gehäusung 238 sind eine Fensteröffnung 240A, durch die das nach hinten emittierte Licht 234R aus dem Halbleiterlaser 210 hindurchtritt, und eine Fensteröffnung 240, durch die das nach vorne emittierte Licht 262 von dem Wandlerelement 214 austritt, ausgebildet. Transparente Fensterplättchen 242A und 242B sind an den Fensteröffnungen 240A und 240B befestigt, um den hermetisch abgedichteten Zustand der Gehäusung 238 aufrecht zu erhalten. An der Gehäusung 238 sind außerdem Verdrahtungs-Aufnahmebereiche 244A und 244B ausgebildet, in denen sich Gläser mit niedrigem Schmelzpunkt oder dergleichen in Draht-Entnahmeöffnungen in abgedichtetem Zustand befinden, und durch die hindurch zwei Drähte 246A und 246B erstrecken und nach außen geführt sind, welche mit den beiden Elektroden des Halbleiterlasers 210 verbunden sind.
  • Wie in 26 gezeigt ist, sind die Gehäusung 238 und ein Spiegel 212 an einem Substrat 248 in einem Zustand fixiert, in welchem die LD-SHG-Einheit 220 und die Kollimatorlinse 236 hermetisch abgedichtet sind.
  • Wie in 26 und 30A gezeigt ist, ist auf eine Oberfläche des Spiegels 212 auf der Laserstrahl-Eintrittsseite eine AR-Beschichtung 250 aufgebracht, während eine HR-Beschichtung 252 auf die Oberfläche aufgebracht ist, die der Laserstrahl-Eintrittsseite abgewandt ist. Zwischen dem Fensterplättchen 242A und dem Spiegel 212 der Gehäusung 238 sind ein schmalbandiges Filter 256 als Wellenlängen-Auswahlelement, gehalten von einem Halter 254 im schwenkbaren Zustand, ein Paar totalreflektiernder Prismen 258A und 258B zum Umlenken des optischen Wegs des Laserstrahls 234R um etwa 180°, und eine Kondensorlinse 260, die den parallel gemachten Laserstrahl 234R auf die Oberfläche der HR-Beschichtung 252 des Spiegels 212 bündelt, in dieser Reihenfolge angeordnet und auf dem Substrat 248 plaziert. Das Reflexionsvermögen der HR-Beschichtung 252 an dem Spiegel 212 bezüglich der Grundwelle beträgt vorzugsweise 95 %.
  • Als Spiegel 212 kann ein in 30B dargestellter Spiegel verwendet werden, bei dem die HR-Beschichtung sich auf der Oberfläche auf der Einfallseite des Laserstrahls befindet. Im Fall dieses Spiegels wird ein Laserstrahl auf die Oberfläche des Spiegels gebündelt. Es ist allerdings allgemein bekannt, daß je kleiner ein Strahlfleck-Durchmesser ist, desto größer der Staubsammeleffekt ist. Da, wenn der in 30A gezeigte Spiegel dazu benutzt wird, das Laserstrahlbündel auf die Oberfläche der HR-Beschichtung 252 zu konzentrieren, der Strahlfleck-Durchmesser auf der Spiegeloberfläche größer wird als dann, wenn der in 30B gezeigte Spiegel dazu eingesetzt wird, den Laserstrahl auf die Spiegeloberfläche zu bündeln, sich auf der Spiegeloberfläche kaum Staub niederschlägt. In einem derartigen Bauelement gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei der der Spiegel 212 nicht hermetisch abgedichtet ist, wie in 30A gezeigt ist, läßt sich also eine Beeinträchtigung des Reflexionsvermögens des Spiegels durch Staubablagerung verhindern, wenn man einen Spiegel verwendet, bei dem die AR-Beschichtung auf die Laserstrahl-Einfallfläche des Spiegels aufgebracht ist und die HR-Beschichtung auf der Fläche aufgebracht ist, die der Laserstrahl-Einfallfläche abgewandt ist.
  • Der Halbleiterlaser 210 und der Spiegel 212 sind derart angeordnet, daß eine Resonatorlänge des externen Resonators, welcher gebildet wird durch den Spiegel 212 und die nach vorn emittierende Stirnfläche des Halbleiterlasers 210 (das heißt eine optische Weglänge von der vorderen Lichtemissions-Stirnfläche des Halbleiterlasers 210 bis zu der HR-Beschichtung 252 auf der Oberfläche des Spiegels 212), größer ist als eine Kohärenzlänge der Grundwelle, die von dem Halbleiterlaser 210 emittiert wird. Die Kohärenzlänge Lc der Grundwelle ist ein für den Laserstrahl eigener Kohärenzabstand und läßt sich nach der folgenden Gleichung errechnen, wobei eine Wellenlänge des Laserstrahls λ ist, während seine spektrale Breite Δλ beträgt. Da die Kohärenzlänge L der Grundwelle im allgemeinen etwa 100 mm beträgt, kann die Resonanzlänge des externen Resonators mehr als 100 mm betragen. Lc = λ2/(2πnΔλ)
  • Weiterhin befinden sich auf der externen Seite des Fensterplättchens 242B der Gehäusung 238 auf dem Substrat 248 fixiert die Kollimatorlinse 284, die die zweite Harmonische 262 (einschließlich der Grundwelle 234), die von der vorderen Lichtemissions-Stirnfläche des Wandlerelements 214 abgestrahlt wird, parallel macht, ein IR-(Infrarot-)Sperrfilter 266, welches Infrarotkomponenten aus der parallel gemachten zweiten Harmonischen 262 entfernt, ein Halbspiegel 268 und eine Photodiode 270. Als Kollimatorlinse 264 wird vorzugsweise eine nicht-sphärische Linse mit geringer Aberration verwendet.
  • Wie in 27 gezeigt ist, ist das Substrat 248 an einer Lagerungsplattform 272 gelagert. Zwischen dem Substrat 248 und der Lagerungsplattform 272 befinden sich Peltier-Elemente 274, um jedes der an dem Substrat 248 fixierten optischen Elemente auf eine vorbestimmte Temperatur einzuregeln. Jedes am Substrat 248 fixierte optische Element und das Substrat 248 mit den Peltier-Elementen 274 sind mit einer staubdichten Abdeckung 275 abgedeckt, dessen Laserstrahl-Emissionsbereich frei ist.
  • Eine Messerkante 276 als Strahlformungs-Abschirmplatte befindet sich fixiert in der Nähe einer Stelle der Lagerungsplattform 272, wo die zweite Harmonische 262 zusammenläuft. Wie weiter unten beschrieben wird, besitzt die zweite Harmonische 262, die nach Durchlaufen des optischen Kanal-Wellenleiters 230 des Wandlerelements 214 in einem Primärmodus emittiert wird, im unteren Bereich rechtwinklig zur Fläche der Lagerungsplattform 272 eine Seitenkeule (das heißt in Dickenrichtung des Substrats 248). Allerdings ist die Messerkante 276 derart gelegen, daß sie einen Teil dieser Seitenkeule abschneidet. Die Seitenkeule wird von der Messerkante 276 abgeschnitten, wodurch eine zweite Harmonische 262G gebildet wird, die ein gaußförmiges Strahlverhalten zeigt, bei dem die Lichtintensitätsverteilung im Strahlquerschnitt im wesentlichen einer Gaußverteilung entspricht. Darüber hinaus ist zwar bei dieser Ausführungsform die Messerkante 276 in der Nähe des zusammenlaufenden Teils der zweiten Harmonischen 262 vorgesehen, sie kann aber auch in enger Berührung mit oder benachbart zu der vorderen Lichtaustritts-Stirnfläche des Wandlerelements 214 angeordnet sein.
  • Wie in 28 gezeigt ist, ist der Halbleiterlaser 210 über Drähte 246A und 246B, die aus der staubdichten Abdeckung 275 herausgeführt sind, an eine Treiberschaltung 278 angeschlossen. Diese Treiberschaltung 278 wird gebildet durch eine Gleichstrom-Versorgungsschaltung 280 mit einer automatischen Leistungsregelschaltung (APC), eine Wechselstromversorgungsquelle 284 und eine Vorspannungsschaltung T288, gebildet durch eine Spule 282 und einen Kondensator 286. Von der Wechselstromversorgungsquelle 284 über den Kondensator 286 übertragener, hochfrequenter Strom wird einer Gleichstromkomponente überlagert, die von der Gleichstrom-Versorgungsschaltung 280 über die Spule 282 zugeführt wird, und der Strom mit dem ihm überlagerten hochfrequenten Strom wird an den Halbleiterlaser 210 geführt. Um Rauschen seitens der zweiten Harmonischen zu verringern, beträgt die Frequenz des dem Strom überlagerten hochfrequenten Stroms vorzugsweise 100 bis 400 MHz, der Modulationsgrad beträgt vorzugsweise 100 %.
  • Zwei Drähte 271A und 271B sind an beide Elektroden der Photodiode 270 angeschlossen und sind aus der staubdichten Abdeckung 275 herausgeführt. Die Photodiode 270 ist mit der Gleichstromversorgungsschaltung 280, welche die APC enthält, über die Drähte 271A und 271B, die aus der staubdichten Abdeckung 275 herausgeführt sind, verbunden. Die Stärke des dem Halbleiterlaser 210 zuzuführenden Stroms wird von der APC so geregelt, daß für die zweite Harmonische 262 eine vorbestimmte Ausgangsleistung erreicht wird. Außerdem ist das Peltier-Element 274 mit einer Temperaturregelung 290 gekoppelt. Weiterhin befinden sich an der Innenseite der von der staubdichten Abdeckung 275 bedeckten Vorrichtung ein (nicht gezeigter) Thermistor mit der daran angeschlossenen Temperaturregelung 290, welche die Innentemperatur der Vorrichtung regeln. Der Temperaturregler 290 regelt das Peltier-Element 274 auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Thermistors, damit die Innentemperatur der Vorrichtung in einem Temperaturbereich gehalten wird, der verhindert, daß es in der Arbeitsatmosphäre zu einer Feuchtigkeitskondensation kommt (beispielsweise 30°C oder mehr, wenn die Arbeitstemperatur 30°C beträgt).
  • Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren für das Wandlermodul beschrieben.
  • Wie in 21 gezeigt ist, ist der Halbleiterlaser 210 an der Halterung 216 für einen Halbleiterlaser mit Hilfe eines Klebstoffs oder durch Löten fixiert, während das Wandlerelement 214 an der Halterung 216 für einen Halbleiterlaser mit Hilfe von Klebstoff oder durch Löten befestigt ist. Als Material für die Halterung dient Cu oder SUS 304. Der Halbleiterlaser 210 und das Wandlerelement 214 sind in einem an den Halterungen 216 und 218 gehaltenen Zustand miteinander ausgerichtet, so daß der Lichtemissionsteil des Halbleiterlasers 210 und der Wellenleiterabschnitt (Einfallbereich) des Wandlerelements 214 einander entsprechen, wodurch die LD-SHG-Einheit 220 gebildet wird.
  • Wie in 22 gezeigt ist, ist die LD-SHG-Einheit 220 an dem Substrat 222 mit Klebstoff oder durch YAG-Verschweißung fixiert. Wie in 23 gezeigt ist, ist die Kollimatorlinse 236, die an der LD-SHG-Einheit 220 gelagert ist, an der Gehäusung 238 fixiert. Wenn außerdem Cu, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, für die Halterung 216 des Halbleiterlasers verwendet wird, heizt sich der Halbleiterlaser 210 nicht auf, und vorzugsweise wird Klebstoff zum Fixieren des Lasers 210 an der Gehäusung 238 verwendet. Nachdem die beiden mit den beiden Elektroden des Halbleiterlasers 210 verbundenen Drähte 246A und 246B aus dem die Drahtaufnahmebereiche 244A und 244B bildenden Bereich der Gehäusung 238 nach außen geführt sind, wird der Innenraum der Gehäusung 238 mit inertem Gas gefüllt, beispielsweise mit trockenem Stickstoff oder trockener Luft, um dadurch den Öffnungsbereich der Gehäusung 238 durch elektrisches Schweißen oder Nahtschweißen zu verschließen.
  • Wie in 24 dargestellt ist, werden nach dem Fixieren der Gehäusung 238 an dem Substrat 248 der Spiegel 212, das schmalbandige Filter 256, die paarweisen totalreflektie renden Prismen 258A und 258B und die Kondensorlinse 260 an dem Substrat 248 fixiert. Um maximale Lichtausgangsleistung des Wandlerelements 214 zu erreichen, wird jedes dieser optischen Elemente angeordnet, während eine Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers 210 justiert wird.
  • Wie in 27 zu sehen ist, wird das Substrat 248 mit jedem der daran fixierten optischen Elemente an dem Peltier-Element 274 gelagert und anschließend an der Halterungsplattform 272 fixiert. Jedes der optischen Elemente und das Substrat 248 wie das Peltier-Element 274 werden mit der staubdichten Abdeckung 275 bedeckt. Außerdem wird die Messerkante 276 als Strahlformungs-Abschirmplatte in der Nähe einer Stelle der Halterungsplattform 272 fixiert und angeordnet, an welcher die zweite Harmonische 262 zusammenläuft.
  • Schließlich wird die Verdrahtung gemäß 28 nach außen geführt. Der Halbleiterlaser 210 wird mit der Treiberschaltung 278 verbunden. Die Photodiode 270 wird mit der Gleichstrom-Versorgungsschaltung 280 der Treiberschaltung 278 verbunden. Die Peltier-Elemente 274 und der Thermistor werden mit dem Temperaturregler 290 gekoppelt. Im Ergebnis ist dadurch das Lichtwellenlängen-Wandlermodul fertiggestellt.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise dieses Wandlermoduls erläutert.
  • Wie in 24 zu sehen ist, wird der Laserstrahl 234R (das nach hinten emittierte Licht), welches nicht nach vorn, sondern von dem Halbleiterlaser 210 nach hinten abgegeben wird, von der Kollimatorlinse 236 parallel gemacht. Nachdem der Laserstrahl 234R, nachdem er parallel gemacht wurde, durch das schmalbandige Filter 256 gelaufen ist, wird sein optischer Weg von den paarweisen totalreflektierenden Prismen 258A und 258B um etwa 180° zurückgeführt, von der Kondensorlinse 260 gebündelt und dann auf den Spiegel 212 fokussiert. Der von dem Spiegel 212 reflektierte Laserstrahl 234R wird zu dem Halbleiterlaser 210 zurückgeführt, indem er in die entgegengesetzte Richtung des laufenden optischen Wegs geführt wird. Bei diesem Bauelement wird nämlich der externe Resonator des Halbleiterlasers 210 durch den Spiegel 212 und den Laser 210 gebildet.
  • Das schmalbandige Filter 256, welches sich im Inneren des externen Resonators befindet, wählt eine Wellenlänge des Laserstrahls 234R aus, der zurückzuführen ist. Weil der Halbleiterlaser 210 bei dieser ausgewählten Wellenlänge schwankt, die abhängig von der Lage des gedrehten schmalbandigen Filters 256 variiert, können bei passender Drehstellung des schmalbandigen Filters 256 Schwingungswellenlängen des Halbleiterlasers 210 ausgewählt und so verrastet werden, daß sie den Zyklen der Domänenumkehrabschnitte 228 entsprechen und zu einer Pseudo-Phasenanpassung der zweiten Harmonischen 262 führen (siehe 21B).
  • Andererseits gelangt der Laserstrahls 234, der bei der vorbestimmten Wellenlänge verrastet ist und nach vorn aus dem Halbleiterlaser 210 austritt, in den optischen Kanal-Wellenleiter 230 (siehe 1B). Der durch den Wellenleiter 230 im TE-Modus geführte Laserstrahl 234 bildet eine Phasenanpassung (eine sogenannte Pseudo-Phasenanpassung) in dem periodischen Domänenumkehrbereich des Wellenleiters). Wenn die Mittenwellenlänge des Laserstrahls 234 zum Beispiel 950 nm beträgt, verringert sich die Wellenlänge des Laserstrahls 234 auf 1/2, wird also in die zweite Harmonische 262 mit einer Wellenlänge von 475 nm umgesetzt. Diese zweite Harmonische 262 läuft auch durch den optischen Kanal-Wellenleiter 230 in einem wellengeführten Modus, um aus der Stirnfläche des optischen Wellenleiters auszutreten.
  • Durch verschiedene Experimente, die von den Erfindern durchgeführt wurden, zeigte sich, daß die zweite Harmonische, die in einem Wellenleiter in Form eines Primärmodus läuft, ein größeres Überlappungsintegral bezüglich einer Grundwelle im Null-Modus aufweist. Durch Schaffung einer Phasenanpassung der zweiten Harmonischen, die sich im Primärmodus ausbreitet, und der Grundwelle läßt sich der Wellenlängen-Umwandlungswirkungsgrad verbessern. Aus diesem Grund ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Zyklus Λ der periodischen Domänenumkehrstruktur derart eingerichtet, daß die zweite Harmonische 262, die sich in dem optischen Kanal-Wellenleiter 230 des Wandlerelements 214 ausbreitet, und die Grundwelle 234 eine Pseudo-Phasenanpassung aufweisen. Insbesondere dann, wenn der effektive Brechungsindex des optischen Wellenleiters in bezug auf die Grundwelle nω beträgt, beträgt der effektive Brechungsindex in bezug auf die zweite Harmonische n2ω, und die Wellenlänge der Grundwelle beträgt λF, während der Zyklus Λ gemäß folgender Gleichung bestimmt wird: n2ω – nω = λF/2Λ.
  • Außerdem tritt der Laserstrahl 234, dessen Wellenlänge nicht umgewandelt wurde, aus der Stirnfläche des optischen Wellenleiters im Zustand gestreuten Lichts aus. Die zweite Harmonische 262 und der Laserstrahl 234 werden von der Kollimatorlinse 264 parallel gemacht. Dementsprechend wird Licht, welches aus der Stirnfläche des optischen Wellenleiters des Wandlerelements 214 austritt, von der Kollimatorlinse 264 parallel gemacht, und anschließend wird die zweite Harmonische 262 von dem IR-Sperrfilter 266 abgezweigt und anschließend emittiert. Ein Teil der emittierten zweiten Harmonischen 262 wird von einem Halbspiegel 268 reflektiert und dann von einer Photodiode 270 erfaßt, um die Leistung des Laserstrahls zu regeln.
  • (Elfte Ausführungsform)
  • Wie in 31 gezeigt ist, ist das Wandlermodul gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung in der gleichen Weise aufgebaut wie die zehnte Ausführungsform der Erfindung, die in den 26, 27 und 28 gezeigt ist, nur daß die LD-SHG-Einheit 220 in der Gehäusung 238 hermetisch abgedichtet ist, daß eine Linse mit einem großen Arbeitsabstand als Kollimatorlinse 236 verwendet wird und die Kollimatorlinse 236 sich in einem externen Bereich der Gehäusung 238 befindet. Folglich sind all die mit der vorhergehenden Ausführungsform identischen Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal beschrieben.
  • Die LD-SHG-Einheit 220 und ein inertes Gas wie zum Beispiel trockener Stickstoff oder trockene Luft werden in der Gehäusung 238, die als hermetisches Dichtungselement fungiert, hermetisch abgedichtet und in ihr fixiert. Die Gehäusung 238 und der Spiegel 212 werden an dem Substrat 248 in einem Zustand fixiert, in welchem die LD-SHG-Einheit 220 hermetisch abgedichtet ist. Zwischen dem Fensterplättchen 242A und dem Spiegel 212 der Gehäusung 238 sind die Kollimatorlinse 236, die das nach hinten emittierte Licht 234R des Halbleiterlasers 210 parallel macht, das schmalbandige Filter 256 als Wellenlängen-Auswahlelement, das von dem Halter 254 drehbar gehalten wird, das Paar totalreflektierender Prismen 258A und 258B zum Umkehren des optischen Wegs des Laserstrahls 234R um etwa 180° und die Kondensorlinse 260, die den parallel gemachten Laserstrahl 234R auf die Oberfläche des mit der HR-Beschichtung 252 versehenen Spiegels 212 bündelt, in dieser Reihenfolge an dem Substrat 248 angebracht. Außerdem kann jede Stablinse mit verteiltem Brechungsindex wie zum Beispiel eine Selfoc-Linse (Produktname), eine nicht-sphärische Linse oder eine sphärische Linse verwendet werden.
  • Das Wandlermodul kann in der gleichen Weise hergestellt werden wie die dritte Ausführungsform der Erfindung, nur daß gemäß 32 die LD-SHG-Einheit 220, die an dem Substrat 248 mittels Klebstoff oder YAG-Schweißung gelagert ist, in der Gehäusung 238 hermetisch abgedichtet fixiert ist, und gemäß 33 diese Gehäusung 238 an dem Substrat 248 gelagert ist, woraufhin die Kollimatorlinse 236, die sich in einem externen Bereich bezüglich des Fensterplättchens 242A der Gehäusung 238 befindet, an dem Substrat 248 gelagert ist.
  • (Zwölfte Ausführungsform)
  • Ein Wandlermodul der zwölften Ausführungsform der Erfindung ist in der gleichen Weise aufgebaut wie die elfte Ausführungsform der Erfindung nach 31, nur daß gemäß 34 anders als die LD-SHG-Einheit 220 die Kollimatorlinse 264, welche die zweite Harmonische 262 oder dergleichen, die aus der vorderen emittierenden Stirnfläche des Wandlerelements 214 emittiert wird, hermetisch in der Gehäusung 238 abgedichtet angeordnet ist. Dementsprechend sind Teile, die mit denen der vorhergehenden Ausführungsform identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal beschrieben.
  • Die Kollimatorlinse 264, welche die zweite Harmonische 262 (einschließlich der Grundwelle 234), welche an der vorderen emittierenden Stirnfläche des Wandlerelements 214 austritt, parallel macht, ist an der LD-SHG-Einheit 220 gelagert. Die Kollimatorlinse 264, inertes Gas wie zum Beispiel trockener Stickstoff oder trockene Luft, sind hermetisch in der Gehäusung 238 untergebracht und in ihr fixiert. Als Kollimatorlinse 264 wird vorzugsweise eine nicht-sphärische Linse mit geringer Aberration verwendet.
  • In einem Zustand, in welchem die LD-SHG-Einheit 220 und die Kollimatorlinse 264 hermetisch in der Gehäusung 238 aufgenommen sind, werden die Gehäusung 238 und der Spiegel 212 an dem Substrat 248 fixiert. Außerhalb des Fensterplättchens 242B der Gehäusung 238 sind das IR-(Infrarot-)Sperrfilter 266, welches Infrarotstrahlen aus der zweiten Harmonischen 262, die parallel gemacht wurde, beseitigt, ein Photodetektor, der durch den Halbspiegel 268 und die Photodiode 270 gebildet werden, an dem Substrat 248 fixiert.
  • Dieses Wandlermodul läßt sich in der gleichen Weise herstellen wie die elfte Ausführungsform der Erfindung, nur daß die LD-SHG-Einheit 220, die an dem Substrat 222 mittels Klebstoff oder WAG-Schweißung befestigt wurde, und an der die Kollimatorlinse 264 gelagert wurde, fixiert und dann hermetisch in der Gehäusung 238 untergebracht wurde. Danach wird die Gehäusung 238 an dem Substrat 248 fixiert.
  • Die Polarisationsrichtung der zweiten Harmonischen, die mit Hilfe des Wandlermoduls nach der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung gewonnen wird, verläuft parallel zu der Richtung der Lagerungsplattform 272. Wie allerdings in den 35A und 35B gezeigt ist, kann eine λ/2-Platte 292 zum Steuern der Polarisation verwendet werden, damit die zweite Harmonische 262 mit einer Polarisationsrichtung orthogonal zu der Lagerungsplattform 272 erhalten wird. Beispielsweise kann die λ/2-Platte 292 extern an der staubdichten Abdeckung 275 gelagert sein, die sich auf dem optischen Weg befindet, über den die zweite Harmonische emittiert wird, oder sie kann an dem IR-Sperrfilter 266 in dessen Längsrichtung angebracht sein, wie in den 35A und 35B gezeigt ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem Wandlermodul der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung, weil der Halbleiterlaser und das Wandlerelement direkt mit einander gekoppelt sind, die Verwendung eines Festkörperlaserkristalls überflüssig, so daß die Struktur des Moduls vereinfacht ist. Dementsprechend wird eine direkte Wellenumwandlung der von dem Halbleiterlaser emittierten Grundwelle unter Verwendung des Wandlerelements vorgenommen. Im Ergebnis vergrößert sich der Freiheitsgrad bei der Auswahl einer Schwingungswellenlänge, so daß eine rasche Modulation ermöglicht wird.
  • In dem Wandlermodul gemäß der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung wird durch bloßes hermetisches Abdichten einer geringen Anzahl von Komponenten, unter denen sich der Halbleiterlaser und das Wandlerelement befinden, innerhalb der Gehäusung die Fertigung des Moduls vereinfacht. Da die Anzahl von Komponenten in hermetischer Abdichtung gering ist, läßt sich vermeiden, daß es zu einer Beeinträchtigung der abgedichteten Komponenten im Verlauf der Zeit durch Ausgasungen aus den einzelnen Komponenten kommt.
  • Insbesondere in einem Wandlerelement gemäß der elften Ausführungsform der Erfindung läßt sich die Anzahl der Bauteile weiter reduzieren, da eine Verbindungseinheit, in welcher der Halbleiterlaser und das Wandlerelement miteinander gekoppelt sind, hermetisch in der Gehäusung abgedichtet ist. Andererseits erübrigt sich in dem Wandlerelement der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung eine Ausrichtung der optischen Achse der Linse und des Halbleiterlasers in dem Wandlerelement, weil die Kollimatorlinse hermetisch in der Gehäusung abgedichtet ist und die Kollimatorlinse an dem Modul oder dergleichen gelagert ist.
  • In dem Wandlermodul nach der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung wird von einem Spiegel Gebrauch gemacht, bei dem die AT-Beschichtung auf der Laserstrahl-Einfallseite des Spiegels angebracht ist, während die HR-Beschichtung auf der der Laserstrahl-Einfallseite abgewandten Fläche vorhanden ist, so daß ein Strahlfleck-Durchmesser zwischen den Oberflächen des Spiegels groß wird, folglich nicht anfällig ist für eine Ablagerung auf den Spiegelflächen und dementsprechend eine Beeinträchtigung des Reflexionsvermögens des Spiegels aufgrund einer solchen Staubablagerung verhindert werden kann.
  • In dem Halbleiterlaser mit externem Resonator wird Licht, beispielsweise Rückführlicht aus dem externen Resonator mit verschiedenen optischen Wegen zusammengesetzt und emittiert. Da Licht mit unterschiedlichen optischen Wegen zur Interferenz gelangt, verschlechtert sich möglicherweise die Linearität der IL-Kennlinie, da sich der Zustand ändert, in welchem Licht miteinander zur Interferenz gelangt. Durch Erhöhung der Stromstärke für den Halbleiterlaser beispielsweise kommt es zur Wärmeentwicklung durch den Halbleiterlaser selbst, so daß das Reflexionsvermögen und die optische Länge geändert werden und sich dementsprechend auch die Schwingungswellenlänge des Lasers ändert. Aufgrund einer solchen Änderung der Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers ändert sich der Zustand der Lichtinterferenz, wodurch sich die Linearität der IL-Kennlinie verschlechtert. In dem Wandlermodul der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung ist allerdings die Resonatorlänge des externen Resonators größer gemacht als die Kohärenzlänge der Grundwelle, so daß die Lichtinterferenz aufgrund des zurückgeführten Lichts nicht hervorgerufen wird und dementsprechend die Linearität der IL-Kennlinie erhalten bleiben kann. Wenn nämlich die Resonatorlänge des externen Resonators größer gemacht wird als die Kohärenzlänge der Grundwelle, übt eine geringfügige Schwankung der Resonatorlänge des externen Resonators keinen beträchtlichen Einfluß auf die Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers aus. Durch bloßes hermetisches Abdichten einer geringen Anzahl von Komponenten in dem Halbleiterlaser und dem Wandlerelement kann das erfindungsgemäße Modul die in der Wellenlänge umgewandelte Welle stabil ungeachtet von Änderungen in der Feuchtigkeit oder im atmosphärischen Druck in der Umgebung des Einsatzorts des Moduls ausgegeben werden.
  • Außerdem läßt sich in dem Wandlermodul gemäß der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung das Modul kompakt ausbilden, weil der externe Resonator so ausgebildet ist, daß der optische Weg umgeleitet wird.
  • In dem Wandlerelement nach den oben beschriebenen Ausführungsformen gibt es kein Problem mit Transversalmodensprüngen, weil der Halbleiterlaser ein Transversal-Einzelmodenlaser ist.
  • In dem Wandlermodul nach den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die zweite Harmonische als Gauß'sche Strahlverteilung erhalten, so daß man Aufzeichnungslicht auf einem kleineren Fleck fokussieren kann und sich die Anordnung deshalb als Aufzeichnungslichtquelle in einem Lichtabtastungs-Aufzeichnungsgerät eignet.
  • Wenn die Breite eines Durchlaßbands des Wellenlängen-Auswahlelements größer eingestellt wird als die Fabry-Perot-Distanz zwischen den Wandöffnungsflächen des Halbleiterlasers, schwingt der Halbleiterlaser in mehreren Vertikalmoden. Wenn in einem solchen Zustand der Treiberstrom des Halbleiterlasers festliegt, gibt es möglicherweise ein als „Vertikalmodenwettstreit" bekanntes Phänomen, bei dem die Verteilungsrate der elektrischen Leistung auf jeden Vertikalmoden im Verlauf der Zeit schwankt. In dem Wandlermodul gemäß der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung jedoch ist der hochfrequente Strom dem Treiberstrom des Halbleiterlasers überlagert, wodurch der Halbleiterlaser moduliert und angesteuert wird und der Treiberstrom nicht in einem Bereich verbleibt, in welchem Vertikalmodenwettbewerb entsteht, so daß dieser Wettbewerb unterdrückt wird.
  • Da der Halbleiterlaser und das Wandlerelement direkt miteinander gekoppelt sind, wird der Einsatz eines Festkörperlaserkristalls überflüssig, was das vorliegende Modul in seinem Aufbau vereinfacht. Eine Wellenlängenumwandlung der Grundwelle, die von dem Halbleiterlaser emittiert wird, kann also direkt durch Verwendung des Wandlerelements vorgenommen werden. Im Ergebnis wird der Freiheitsgrad bei der Schwingungswellenlängen-Auswahl vergrößert, was eine rasche Modulation gestattet.
  • Da nur eine kleine Anzahl von Komponenten einschließlich des Halbleiterlasers und des Wandlerelements von dem hermetischen Dichtungselement hermetisch abgedichtet wird, vereinfacht sich die Fertigung des Moduls. Da die Anzahl hermetisch abgedichteter Komponenten klein ist, läßt sich der Effekt erzielen, daß eine Beeinträchtigung der abgedichteten Komponenten im Verlauf der Zeit durch Abgasungen von den einzelnen Komponenten verhindert werden kann.
  • Das Wandlermodul mit der oben beschriebenen Lichtwandlereinheit kann den gleichen Effekt hervorrufen.
  • Durch Aufbringen einer lichtdurchlässigen Beschichtung auf die Laserstrahl-Einfallseiten-Oberfläche eines reflektierenden Elements und durch Aufbringen einer hochreflektierenden Beschichtung auf die der Laserstrahleinfallseite abgewandten Fläche wird der Strahlfleck-Durchmesser zwischen den Oberflächen des reflektierenden Elements größer im Vergleich zu dem Fall, daß der Laserstrahl auf die Oberflächen des reflektierenden Elements gebündelt wird. Folglich läßt sich erreichen, daß sich kaum Staub auf den Oberflächen des reflektierenden Elements absetzt, was eine Verschlechterung des Reflexionsvermögens des reflektierenden Elements unterbindet.
  • Da die Resonatorlänge des externen Resonators größer gemacht wird als die Kohärenzlänge der Grundwelle, hat, wenn die Resonatorlänge des externen Resonators mehr oder weniger schwankt, diese Schwankung keinen beträchtlichen Einfluß auf die Schwingungswellenlänge des Halbleiterlasers. Durch bloßes hermetisches Abdichten einer geringen Anzahl von Bauelementen einschließlich des Halbleiterlasers und des Wandlerelements kann also das erfindungsgemäße Modul die Welle mit der umgewandelten Wellenlänge stabil und ungeachtet von Änderungen in der Feuchtigkeit oder dem Umgebungsdruck in der Einsatzumgebung des Wandlermoduls ausgeben.
  • Das Wandlerelement gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung kann angewendet werden bei einem in seiner Wellenlänge stabilisierten Laser nach der vierten bis neunten Ausführungsform der Erfindung. Wie in Verbindung mit der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, läßt sich die Verbindung, welche die Linse, den Halbleiterlaser und das Wandlerelement verbindet, oder die Verbindungseinheit des Halbleiterlasers mit dem Wandlerelement hermetisch in dem Wellenlängen-stabilisierten Laser nach der vierten bis neunten Ausführungsform der Erfindung einschließen.
  • Das Wandlerelement gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung kann angewendet werden bei dem Wellenlängen-stabilisierten Laser der vierten bis neunten Ausführungsform der Erfindung, und wie in Verbindung mit der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, kann die Verbindungseinheit, die die Linse, den Halbleiterlaser und das Wandlerelement verbindet, oder die Verbindungseinheit des Halbleiterlasers und des Wandlerelements hermetisch in dem Wellenlängenstabilisierten Laser gemäß der vierten bis neunten Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen werden.
  • Das Wandlerelement, welches nach der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung hermetisch abgedichtet ist, kann ersetzt werden durch das Wandlerelement nach der ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung, oder kann ersetzt werden durch ein konventionelles Wandlerelement, das die Menge des Rückführlichts reduzieren kann, oder welches nicht mit einer Funktion ausgestattet ist, die den Einfluß aufgrund von zurückgeführtem Licht reduziert. Außerdem wurde in Verbindung mit der zehnten bis zwölften Ausführungsform der Erfindung ein Beispiel beschrieben, bei dem die Resonatorlänge länger gemacht wurde als die Kohärenzlänge. Allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.

Claims (8)

  1. Lichtwellenlängen-Wandlermodul, umfassend: (a) einen Halbleiterlaser mit einem reflektierenden Element und einer ersten und einer zweiten Fläche, wobei der Laser im Betrieb einen Laserstrahl durch eine erste Stirnfläche in Richtung auf das reflektierende Element emittiert, welches einen externen Resonator bildet, und veranlaßt, daß aus der zweiten Stirnfläche ein Laserstrahl als Grundwelle austritt; (b) ein Lichtwellenlängen-Wandlerelement, welches direkt an die zweite Stirnfläche des Halbleiterlasers gekoppelt ist, um eine Wellenlänge der Grundwelle, wenn diese von der zweiten Stirnfläche des Halbleiterlasers emittiert wird, umzuwandeln, gekennzeichnet durch (c) eine Verbindungseinheit, welche den Laser direkt mit dem Wandlerelement verbindet; und (d) ein hermetisches Dichtungselement, welches nur die Verbindungseinheit hermetisch abdichtet.
  2. Lichtwellenlängen-Wandlermodul, umfassend: (a) einen Halbleiterlaser mit einem reflektierenden Element und einer ersten und einer zweiten Fläche, wobei der Laser im Betrieb einen Laserstrahl durch eine erste Stirnfläche in Richtung auf das reflektierende Element emittiert, welches einen externen Resonator bildet, und veranlaßt, daß aus der zweiten Stirnfläche ein Laserstrahl als Grundwelle austritt; (b) ein Lichtwellenlängen-Wandlerelement, welches direkt an die zweite Stirnfläche des Halbleiterlasers gekoppelt ist, um eine Wellenlänge der Grundwelle, wenn diese von der zweiten Stirnfläche des Halbleiterlasers emittiert wird, umzuwandeln; (c) eine Linse, die benachbart zu der ersten Stirnfläche des Halbleiterlasers und/oder der emittierenden Stirnfläche des Lichtwellenlängen-Wandlerelements angeordnet ist, gekennzeichnet durch (d) eine Verbindungseinheit, welche die Linse direkt mit dem Halbleiterlaser und dem Lichtwellenlängen-Wandlerelement verbindet; und (e) ein hermetisches Dichtungselement, welches die Verbindungseinheit ohne das reflektierende Element (211) hermetisch abdichtet.
  3. Modul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das reflektierende Element (212) eine einfallseitige Fläche und eine gegenüberliegende Fläche besitzt, wobei ein auf der einfallseitigen Fläche befindlicher lichtdurchlässiger Beschichtungsfilm und ein hochreflektierender Beschichtungsfilm auf der gegenüberliegenden Fläche vorgesehen sind.
  4. Modul nach Anspruch 3, bei der die Grundwelle eine Kohärenzlänge und der externe Resonator eine Resonatorlänge, die größer ist als die Kohärenzlänge der Grundwelle aufweist.
  5. Modul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem einem elektrischen Strom zum Treiben des Halbleiterlasers ein hochfrequenter Strom überlagert ist.
  6. Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der hochfrequente Strom einem elektrischen Strom zum Treiben des Halbleiterlasers überlagert ist.
  7. Modul nach Anspruch 1, bei dem das Lichtwellenlängen-Wandlerelement aufweist: (a) ein Substrat mit einem nicht linearen optischen Effekt; und (b) einen optischen Wellenleiter, der auf dem Substrat ausgebildet ist und eine erste und eine zweite Stirnfläche aufweist, die einander gegenüberliegen, wobei die zweite Stirnfläche gegenüber einer Richtung etwa orthogonal zu der ersten Stirnfläche geneigt ist, und die zweite Stirnfläche eine Welle mit umgewandelter Wellenlänge emittiert, wenn eine Grundwelle in die erste Stirnfläche eintritt.
  8. Modul nach Anspruch 4, bei dem das Lichtwellenlängen-Wandlerelement aufweist: (a) ein Substrat mit einem nicht linearen optischen Effekt; und (b) einen optischen Wellenleiter, der auf dem Substrat ausgebildet ist und eine erste und eine zweite Stirnfläche aufweist, die einander gegenüberliegen, wobei die zweite Stirnfläche gegenüber einer Richtung etwa orthogonal zu der ersten Stirnfläche geneigt ist, und die zweite Stirnfläche eine Welle mit umgewandelter Wellenlänge emittiert, wenn eine Grundwelle in die erste Stirnfläche eintritt.
DE60032393T 1999-10-28 2000-10-26 Optisches Wellenlängenumwandlungssystem Expired - Lifetime DE60032393T2 (de)

Applications Claiming Priority (8)

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