JP2001264832A - Short wavelength laser light source - Google Patents

Short wavelength laser light source

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JP2001264832A
JP2001264832A JP2000080889A JP2000080889A JP2001264832A JP 2001264832 A JP2001264832 A JP 2001264832A JP 2000080889 A JP2000080889 A JP 2000080889A JP 2000080889 A JP2000080889 A JP 2000080889A JP 2001264832 A JP2001264832 A JP 2001264832A
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JP
Japan
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optical waveguide
wavelength
light source
resin
semiconductor laser
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Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
Yasuo Kitaoka
康夫 北岡
Toshifumi Yokoyama
敏史 横山
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source having prolonged reliability in which the light-emitting surface does not deteriorate with respect to the laser beam having a wavelength of that of blue or less with high power density emitted from an optical wavelength transformation element, and to enhance the coupling efficiency of a semiconductor laser and an optical waveguide. SOLUTION: The short wavelength laser light source includes the optical wavelength transformation element 12 on which the optical waveguide 3 is formed, the semiconductor laser 11 and a sub mount 13. A fundamental wave from the semiconductor laser 11 is transformed into a higher harmonic within the optical waveguide 3. By covering an emitting portion 6 of the higher harmonic from the optical wavelength transformation element 12 by resin 4, the higher harmonic is greatly widenned in the emitting part 6 of the higher harmonic from the resin. Thereby, the power density of the emitting part of the higher harmonic lowers sharply, there is no adhesion of foreign particles and an adhesive, and thus long-term stabilization can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理分野等
で使用する短波長レーザ光源であり、特に青〜紫外領域
の波長発生に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short wavelength laser light source used in the field of optical information processing and the like, and more particularly to generation of wavelengths in a blue to ultraviolet region.

【0002】[0002]

【従来の技術】光情報処理分野において、光ディスクの
高密度化及びレーザプリンタの高細精化を実現するた
め、小型の短波長レーザ光源が必要とされている。短波
長化を実現するための技術としては、半導体レーザと、
型光導波路を用いた擬似位相整合(以下、「QPM」と
記す)方式の波長変換デバイスとを用いた第2高調波発
生(以下、「SHG」と記す)技術を利用した方法があ
る(例えば、山本、他:Optics Letters、Vol.16、No.15、
p.1156(1991)を参照)。
2. Description of the Related Art In the field of optical information processing, a small-sized short-wavelength laser light source is required in order to realize a high-density optical disc and a high-definition laser printer. Techniques for achieving shorter wavelengths include semiconductor lasers,
There is a method using a second harmonic generation (hereinafter, referred to as “SHG”) technology using a quasi-phase matching (hereinafter, referred to as “QPM”) type wavelength conversion device using an optical waveguide (for example, , Yamamoto, and others: Optics Letters, Vol.16, No.15,
p.1156 (1991)).

【0003】図5には、プレーナ型光導波路を有する波
長変換デバイスを含む青色光源の概略構成図を示す。図
5の構成では、半導体レーザ11として、分布ブラッグ
反射(以下、「DBR」と記す)領域を有する波長可変
半導体レーザが用いられている。なお、以下では、DB
R領域を有する波長可変半導体レーザを、「DBR半導
体レーザ」と記す。DBR半導体レーザ11は、例えば
0.85μm帯の100mW級AlGaAs系DBR半
導体レーザであって、活性層領域とDBR領域とから構
成されている。DBR領域へ注入される注入電流の量を
可変することにより、DBR半導体レーザ11の発振波
長を可変することができる。
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of a blue light source including a wavelength conversion device having a planar optical waveguide. In the configuration of FIG. 5, a tunable semiconductor laser having a distributed Bragg reflection (hereinafter, referred to as “DBR”) region is used as the semiconductor laser 11. In the following, DB
A wavelength tunable semiconductor laser having an R region is referred to as a “DBR semiconductor laser”. The DBR semiconductor laser 11 is, for example, a 100 mW-class AlGaAs-based DBR semiconductor laser in a 0.85 μm band, and includes an active layer region and a DBR region. By changing the amount of injection current injected into the DBR region, the oscillation wavelength of the DBR semiconductor laser 11 can be changed.

【0004】一方、光導波路を用いた光波長変換素子1
2は、X板MgOドープLiNbO3基板に形成されたプレー
ナ型の光導波路3と周期的な分極反転領域とから、構成
されている。DBR半導体レーザ11及び光波長変換素
子12は、それぞれサブマウント13の上に導波路形成
面が下で固定されている。サブマウント13は、パッケ
ージ10に固定されている。
On the other hand, an optical wavelength conversion element 1 using an optical waveguide
Reference numeral 2 denotes a planar optical waveguide 3 formed on an X-plate MgO-doped LiNbO 3 substrate and a periodic domain-inverted region. The waveguide forming surface of the DBR semiconductor laser 11 and the optical wavelength conversion element 12 is fixed on the submount 13, respectively. The submount 13 is fixed to the package 10.

【0005】DBR半導体レーザ11の光出射端面より
得られたレーザ光は基本波P1となり、レンズなどの結
合光学系を使用することなく、直接、光波長変換素子1
2に形成された光導波路3に結合される。具体的には、
サブマウント13におけるDBR半導体レーザ11及び
光波長変換素子12の位置関係を調整することにより、
半導体レーザ11からの約100mWのレーザ出力に対
して、約60mWの基本波P1であるレーザ光が光導波
路3に結合する。光波長変換素子12はサブマウント1
3上に紫外線硬化接着剤を用いて固定する。更に、DB
R半導体レーザ11のDBR領域への注入電流量を制御
することによって、その発振波長を、光波長変換素子1
2の位相整合波長許容度内に固定する。このような構成
によって、現在では、波長425nmの青色の高調波P
2が約15mWの出力で得られる。
[0005] The laser beam obtained from the light emitting end face of the DBR semiconductor laser 11 becomes a fundamental wave P1 and is directly transmitted to the optical wavelength conversion element 1 without using a coupling optical system such as a lens.
2 is coupled to the optical waveguide 3 formed. In particular,
By adjusting the positional relationship between the DBR semiconductor laser 11 and the optical wavelength conversion element 12 in the submount 13,
With respect to a laser output of about 100 mW from the semiconductor laser 11, a laser beam of a fundamental wave P 1 of about 60 mW is coupled to the optical waveguide 3. The optical wavelength conversion element 12 is a submount 1
3 is fixed using an ultraviolet curing adhesive. Furthermore, DB
By controlling the amount of current injected into the DBR region of the R semiconductor laser 11, the oscillation wavelength of the R
2 within the wavelength tolerance of phase matching. With such a configuration, a blue harmonic P having a wavelength of 425 nm is currently used.
2 are obtained at an output of about 15 mW.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような短波長レー
ザ光源では青以下の短波長光が光導波路の出射端から発
生するため、光のエネルギーが高い上に非常にパワー密
度の高い状態となっている。例えば15mWが光導波路
の出射面(10μm2)から発生すると150kW/c
2もの高いパワーとなる。そのため出射端面が変質す
る等により長期信頼性の点で大きな問題となる。
In such a short-wavelength laser light source, short-wavelength light of blue or less is generated from the emission end of the optical waveguide, so that the light energy is high and the power density is very high. ing. For example, if 15 mW is generated from the exit surface (10 μm 2 ) of the optical waveguide, 150 kW / c
the m 2 as high power. For this reason, the emission end face is deteriorated, which causes a serious problem in terms of long-term reliability.

【0007】また、光導波路を用いた光波長変換素子1
2を主体とした短波長レーザ光源は、その波長変換効率
が光波長変換素子の光導波路への基本波の入射パワーに
比例し、且つ、得られる高調波P2の光パワーが、基本
波P1の入射パワーの2乗に比例する。このため、優れ
た動作特性を呈する波長変換デバイスを得るためには、
デバイスの光導波路への結合効率の向上、及びサンプル
間におけるバラツキの低減が、必要不可欠である。
Further, an optical wavelength conversion element 1 using an optical waveguide
2, the wavelength conversion efficiency of the short wavelength laser light source is proportional to the incident power of the fundamental wave into the optical waveguide of the optical wavelength conversion element, and the obtained optical power of the harmonic P2 is equal to that of the fundamental wave P1. It is proportional to the square of the incident power. Therefore, in order to obtain a wavelength conversion device exhibiting excellent operating characteristics,
It is essential to improve the coupling efficiency of the device to the optical waveguide and to reduce the variation between samples.

【0008】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、1つには光波長変換素
子から出射される高いパワー密度の青色以下の波長のレ
ーザ光に対し、出射面が劣化しない長時間の信頼性のあ
る光源を提供することである。もう1つには半導体レー
ザと、光導波路の結合効率を向上させることである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and one of the objects is to provide a high-power-density laser beam having a wavelength of blue or less emitted from an optical wavelength conversion element. Another object of the present invention is to provide a reliable light source for a long time without deteriorating the emission surface. Another is to improve the coupling efficiency between the semiconductor laser and the optical waveguide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の短波長レーザ光源は、光導波路が形成され
た光波長変換素子と、半導体レーザと、サブマウントと
を含み、前記半導体レーザからの基本波は前記光導波路
内で高調波に変換され、前記高調波の光波長変換素子か
らの出射部を樹脂で覆い、前記高調波の樹脂からの出射
部で高調波を広げることを特徴とする。このことによっ
て、上記の目的が達成される。つまり1つには端面への
ゴミ、接着剤の付着がない信頼性のある光源が提供でき
る。また、本発明では半導体レーザと光導波路の結合部
分も樹脂で覆われている構成となる。これにより、半導
体レーザからの拡がり角を小さくし、光導波路に結合し
易くするものとなる。半導体レーザからの好ましい拡が
り角は、通常30度程度であり、好ましくは20度程度であ
る。
In order to achieve the above object, a short wavelength laser light source according to the present invention includes an optical wavelength conversion element having an optical waveguide, a semiconductor laser, and a submount. The fundamental wave from is converted into a harmonic in the optical waveguide, the emission portion of the harmonic from the optical wavelength conversion element is covered with a resin, and the harmonic is spread at the emission portion of the harmonic from the resin. And This achieves the above object. In other words, a reliable light source can be provided in which dust and adhesive do not adhere to the end face. Further, in the present invention, the coupling portion between the semiconductor laser and the optical waveguide is configured to be covered with the resin. Thereby, the divergence angle from the semiconductor laser is reduced, and coupling with the optical waveguide is facilitated. A preferable divergence angle from the semiconductor laser is usually about 30 degrees, and preferably about 20 degrees.

【0010】また、出射部に使用するのに好ましい樹脂
は、ポリカーボネイト、エポキシ系、アクリレート系、
ポリミド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等で
ある。
[0010] Further, preferred resins for use in the light emitting portion include polycarbonate, epoxy, acrylate, and the like.
Polyimide, polymethyl methacrylate (PMMA) and the like.

【0011】前記本発明の短波長レーザ光源において
は、高調波の樹脂からの出射部がフラット形状であるこ
とが好ましい。
In the short-wavelength laser light source according to the present invention, it is preferable that the emission part of the higher harmonic wave from the resin has a flat shape.

【0012】また前記本発明の短波長レーザ光源におい
ては、高調波の樹脂からの出射部がレンズ形状になって
いることが好ましい。
In the short-wavelength laser light source according to the present invention, it is preferable that the emission portion of the higher harmonic wave from the resin is formed in a lens shape.

【0013】また前記本発明の短波長レーザ光源におい
ては、半導体レーザと光導波路の結合部分も樹脂で覆わ
れていることが好ましい。
In the short-wavelength laser light source according to the present invention, it is preferable that a coupling portion between the semiconductor laser and the optical waveguide is also covered with a resin.

【0014】また前記本発明の短波長レーザ光源におい
ては、高調波の波長が430nm以下であることが好ま
しい。
In the short-wavelength laser light source according to the present invention, it is preferable that the wavelength of the harmonic is 430 nm or less.

【0015】また前記本発明の短波長レーザ光源におい
ては、光導波路中を伝搬する高調波のパワー密度が20
kW/cm2以上であることが好ましい。
In the short-wavelength laser light source according to the present invention, the power density of harmonics propagating in the optical waveguide is 20%.
It is preferably kW / cm 2 or more.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)前記したよう
に、半導体レーザと、光導波路を有する光波長変換素子
とを集積した短波長レーザ光源においては、高調波の出
射端でのパワー密度が極端に大きくなる。実験によれ
ば、425nmで150kW/cm2もの高いパワーに
なると雰囲気中のダストや接着剤等からの溶剤を吸着
し、出力特性が劣化することが見いだされた。
(Embodiment 1) As described above, in a short wavelength laser light source in which a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element having an optical waveguide are integrated, the power density at the emission end of the harmonic is Becomes extremely large. According to experiments, it has been found that when the power is as high as 150 kW / cm 2 at 425 nm, the solvent in the atmosphere is adsorbed by dust and adhesives, and the output characteristics are degraded.

【0017】実施の形態1では、上記の課題を解決する
ために、光波長変換素子の出射端面に樹脂を形成する対
応を取った短波長レーザ光源100について、説明す
る。図1は、本実施形態における短波長レーザ光源10
0の構成を示す断面図である。
In the first embodiment, in order to solve the above-mentioned problem, a short-wavelength laser light source 100 corresponding to forming a resin on an emission end face of an optical wavelength conversion element will be described. FIG. 1 shows a short wavelength laser light source 10 according to this embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a zero.

【0018】この構成では、強誘電体材料からなる基
板、例えばMgドープLiNbO3基板に光導波路3が
形成されている。光導波路3の進行方向に周期的に分極
反転層が形成されており、光波長変換素子12を構成し
ている。詳しく述べると、X板MgドープLiNbO3
基板に、プロトン交換プレーナ型の光導波路3が形成さ
れている。また、表面には、プロトン交換プレーナ型光
導波路3に直交する方向に、周期3.2μmで周期的な
分極反転領域が形成されている。更に、SiO2からな
る保護膜5が形成されている。また、光導波路3を中心
として、光波長変換素子12の出射部を覆うように樹脂
4が、形成されている。また、樹脂4の出射部6はフラ
ット形状になっており、高調波に対し収差は発生しな
い。樹脂4を硬化する際、Niのスタンパで抑えてお
き、硬化後引き剥がし、樹脂からの出射部6のフラット
形状を実現した。樹脂4としてはポリカーボネイトを用
いたが、この波長域で透明であれば他の、エポキシ系、
アクリレート系、ポリミド、ポリメチルメタクリレート
(PMMA)等使用可能である。
In this configuration, the optical waveguide 3 is formed on a substrate made of a ferroelectric material, for example, a Mg-doped LiNbO 3 substrate. A domain-inverted layer is formed periodically in the traveling direction of the optical waveguide 3, and constitutes the optical wavelength conversion element 12. More specifically, X-plate Mg-doped LiNbO 3
A proton exchange planar optical waveguide 3 is formed on a substrate. On the surface, a periodically domain-inverted region having a period of 3.2 μm is formed in a direction orthogonal to the proton exchange planar optical waveguide 3. Further, a protective film 5 made of SiO 2 is formed. A resin 4 is formed around the optical waveguide 3 so as to cover the emission part of the light wavelength conversion element 12. In addition, the emission section 6 of the resin 4 has a flat shape, and no aberration occurs with respect to harmonics. When the resin 4 was cured, it was held down by a Ni stamper, peeled off after curing, and a flat shape of the emission portion 6 from the resin was realized. Polycarbonate was used as the resin 4, but if it is transparent in this wavelength range, other epoxy resins,
Acrylate, polymid, polymethyl methacrylate (PMMA) and the like can be used.

【0019】半導体レーザ11及び光波長変換素子12
は、何れも、活性層(ジャンクション)面或いは光導波
路3の形成面がSiのサブマウント13に接するよう
に、ジャンクションダウンでSiサブマウント13に実
装される。なお、半導体レーザ11のレーザ発光部、及
びプレーナ型光導波路を用いた光波長変換素子12の光
導波路3の位置は、それぞれ実装後にSiサブマウント
13の表面から5μmの高さになるように、調整されて
いる。半導体レーザ11ははんだ、光波長変換素子12
は接着剤でサブマウント13上に固定した。また、これ
をパッケージ10に固定した。
Semiconductor laser 11 and optical wavelength conversion element 12
Are mounted on the Si submount 13 by junction down so that the active layer (junction) surface or the formation surface of the optical waveguide 3 is in contact with the Si submount 13. The position of the laser light emitting portion of the semiconductor laser 11 and the position of the optical waveguide 3 of the optical wavelength conversion element 12 using the planar optical waveguide are each set at a height of 5 μm from the surface of the Si submount 13 after mounting. Has been adjusted. The semiconductor laser 11 is a solder, an optical wavelength conversion element 12
Was fixed on the submount 13 with an adhesive. This was fixed to the package 10.

【0020】以上のようにして、図1に示す構成を有す
る短波長レーザ光源100が作製される。
As described above, the short-wavelength laser light source 100 having the configuration shown in FIG. 1 is manufactured.

【0021】実施の形態1の短波長レーザ光源100の
構成では、半導体レーザ11の光出射端面より得られた
基本波P1は、光波長変換素子12の光導波路3に結合
される。具体的には、半導体レーザ11からの基本波P
1である100mWのレーザ出力に対して、60mWの
レーザ光が、光導波路3に結合した(結合効率60
%)。半導体レーザ11の発振波長を光波長変換素子1
2の位相整合波長許容度内に固定することにより、波長
425nmの高調波P2が15mW程度得られ、波長変
換が実現された。
In the configuration of the short wavelength laser light source 100 according to the first embodiment, the fundamental wave P 1 obtained from the light emitting end face of the semiconductor laser 11 is coupled to the optical waveguide 3 of the optical wavelength conversion device 12. Specifically, the fundamental wave P from the semiconductor laser 11
The laser light of 60 mW was coupled to the optical waveguide 3 with respect to the laser output of 100 mW which is 1 (coupling efficiency of 60 mW).
%). The oscillation wavelength of the semiconductor laser 11 is changed to the light wavelength conversion element 1
By fixing the phase matching within the wavelength tolerance of 2, a harmonic P2 having a wavelength of 425 nm was obtained at about 15 mW, and wavelength conversion was realized.

【0022】図2に本発明の実施の形態1の短波長レー
ザ光源と従来の樹脂で覆わない短波長レーザ光源の出力
の長期安定性のグラフを示す。本実施の形態の光源は1
万時間以上の寿命があり、端面への付着物は見られなか
った。これに対し従来の光源は高調波出射部分に接着剤
からのアウトガス等が付着し出力が徐々に低下した。1
5mWが光導波路の出射面(10μm2)から発生する
と150kW/cm2もの高いパワーになるが、本実施
の形態のように樹脂からの出射部6から高調波P2を取
り出しており、この出射部6では半径300μm程度に
高調波P2は広がっており、約5W/cm2までパワー
密度は低下している。粒子の引きつけはパワー密度に大
きく相関があり、このように出射部を工夫することで対
処できた。
FIG. 2 is a graph showing the long-term stability of the output of the short-wavelength laser light source according to the first embodiment of the present invention and the conventional short-wavelength laser light source not covered with resin. The light source of this embodiment is 1
It had a life of more than 10,000 hours and no deposits were found on the end face. On the other hand, in the conventional light source, outgas from the adhesive or the like adhered to the harmonic emission portion, and the output gradually decreased. 1
When 5 mW is generated from the emission surface (10 μm 2 ) of the optical waveguide, the power becomes as high as 150 kW / cm 2. However, as in the present embodiment, the harmonic P2 is extracted from the emission portion 6 from the resin, and this emission portion is obtained. In No. 6, the harmonic P2 is spread to a radius of about 300 μm, and the power density is reduced to about 5 W / cm 2 . Attraction of the particles has a strong correlation with the power density, and thus could be dealt with by devising the emission part.

【0023】なお430nmより上ではほとんど観測さ
れないため、430nm以下での使用に特に有効であ
る。光波長変換素子固定に用いた紫外線接着剤のガスが
特に青色より短い波長に作用すると思われる。
[0023] Since it is hardly observed above 430 nm, it is particularly effective for use at 430 nm or less. It is considered that the gas of the ultraviolet adhesive used for fixing the light wavelength conversion element acts particularly on a wavelength shorter than blue.

【0024】(実施の形態2)本実施形態では、樹脂で
光波長変換素子だけでなく半導体レーザとの結合部分に
ついても覆っている。実施の形態2について説明する。
図3は、本実施形態に従って構成される短波長レーザ光
源100の構成を示す断面図である。
(Embodiment 2) In the present embodiment, not only the optical wavelength conversion element but also the joint with the semiconductor laser are covered with the resin. Embodiment 2 will be described.
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the short wavelength laser light source 100 configured according to the present embodiment.

【0025】本実施形態の短波長レーザ光源100で
は、基本構成は実施の形態1と同じであるが、半導体レ
ーザ11と光導波路3の結合部分も樹脂で覆われている
構成となっており、半導体レーザからの拡がり角を小さ
くし、光導波路3に結合し易くするものである。
The basic structure of the short-wavelength laser light source 100 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, except that the joint between the semiconductor laser 11 and the optical waveguide 3 is also covered with resin. The divergence angle from the semiconductor laser is reduced to facilitate coupling to the optical waveguide 3.

【0026】この例では強誘電体材料からなる基板、L
iTaO3基板に光導波路3が形成されている。光導波
路3の進行方向に周期的に分極反転層が形成されてお
り、光波長変換素子12を構成している。詳しく述べる
と、LiTaO3基板に、プロトン交換プレーナ型の光
導波路3が形成されている。また、プロトン交換プレー
ナ型光導波路3に直交する方向に、周期3.7μmで周
期的な分極反転領域が形成されている。更に、SiO2
からなる保護膜5が形成されている。
In this example, a substrate made of a ferroelectric material, L
An optical waveguide 3 is formed on an iTaO 3 substrate. A domain-inverted layer is formed periodically in the traveling direction of the optical waveguide 3, and constitutes the optical wavelength conversion element 12. More specifically, a proton exchange planar optical waveguide 3 is formed on a LiTaO 3 substrate. Further, a periodically domain-inverted region having a period of 3.7 μm is formed in a direction orthogonal to the proton exchange planar optical waveguide 3. Furthermore, SiO 2
Is formed.

【0027】半導体レーザ11及び光波長変換素子12
は、何れも、活性層(ジャンクション)面或いはプレー
ナ型光導波路形成面がSiのサブマウント13に接する
ように、ジャンクションダウンでSiサブマウント13
に実装される。なお、半導体レーザ11のレーザ発光
部、及びプレーナ型光導波路を用いた光波長変換素子1
2の光導波路3の位置は、それぞれ実装後にSiサブマ
ウント13の表面から3μmの高さになるように、調整
されている。半導体レーザ11ははんだ、光波長変換素
子12は接着剤でサブマウント13上に固定した。ま
た、光波長変換素子12および半導体レーザ11と光導
波路3の結合部分を覆うように樹脂4が、形成されてい
る。また、樹脂4の出射部6はフラット形状になってお
り、高調波P2に対し収差は発生しない。樹脂4を硬化
する際、Niのスタンパで抑えておき、硬化後引き剥が
し、樹脂からの出射部6のフラット形状を実現した。
Semiconductor laser 11 and optical wavelength conversion element 12
In either case, the Si submount 13 is junction-down so that the active layer (junction) surface or the planar optical waveguide forming surface is in contact with the Si submount 13.
Implemented in The laser light emitting portion of the semiconductor laser 11 and the optical wavelength conversion element 1 using the planar type optical waveguide
The positions of the two optical waveguides 3 are adjusted so as to be 3 μm above the surface of the Si submount 13 after mounting. The semiconductor laser 11 was fixed on the submount 13 with solder and the light wavelength conversion element 12 was fixed with an adhesive. Further, a resin 4 is formed so as to cover the optical wavelength conversion element 12 and the coupling portion between the semiconductor laser 11 and the optical waveguide 3. Further, the emission portion 6 of the resin 4 has a flat shape, and no aberration occurs with respect to the harmonic P2. When the resin 4 was cured, it was held down by a Ni stamper, peeled off after curing, and a flat shape of the emission portion 6 from the resin was realized.

【0028】以上のようにして、図3に示す構成を有す
る短波長レーザ光源100が作製される。
As described above, the short-wavelength laser light source 100 having the configuration shown in FIG. 3 is manufactured.

【0029】実施の形態2の短波長レーザ光源100の
構成では、半導体レーザ11の光出射端面より得られた
基本波P1は、光波長変換素子12の光導波路3に結合
される。具体的には、半導体レーザ11からの100m
Wのレーザ出力に対して、70mWのレーザ光が、光導
波路3に結合した(結合効率70%)。半導体レーザ1
1の発振波長を光波長変換素子12の位相整合波長許容
度内に固定することにより、波長425nmの高調波P
2が15mW程度得られ、高効率光結合及び波長変換が
実現された。
In the configuration of the short wavelength laser light source 100 according to the second embodiment, the fundamental wave P 1 obtained from the light emitting end face of the semiconductor laser 11 is coupled to the optical waveguide 3 of the optical wavelength conversion device 12. Specifically, 100 m from the semiconductor laser 11
With respect to the laser output of W, 70 mW of laser light was coupled to the optical waveguide 3 (coupling efficiency 70%). Semiconductor laser 1
1 is fixed within the tolerance of the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element 12, so that the harmonic P having a wavelength of 425 nm is obtained.
2 was obtained at about 15 mW, and highly efficient optical coupling and wavelength conversion were realized.

【0030】樹脂の屈折率は1.5で、これにより樹脂
中での光の拡がりが低減され、3μm離れた光導波路へ
の結合効率は大幅に向上した。
The refractive index of the resin was 1.5, whereby the spread of light in the resin was reduced, and the coupling efficiency to the optical waveguide 3 μm away was greatly improved.

【0031】(実施の形態3)実施の形態3では光波長
変換素子の樹脂での覆いにおいて出射部にレンズを形成
した例について説明する。図4にこの実施の形態の出射
部近傍の断面図を示す。基本構成は実施の形態1と同様
である。ここでは樹脂からの出射部6をレンズ形状にし
た。
(Embodiment 3) In Embodiment 3, an example will be described in which a lens is formed at an emission portion in a case where a light wavelength conversion element is covered with a resin. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the vicinity of the emission section of this embodiment. The basic configuration is the same as in the first embodiment. Here, the emission part 6 from the resin was formed in a lens shape.

【0032】強誘電体材料からなる基板、例えばMgド
ープLiNbO3基板に光導波路3が形成されている。
光導波路3の進行方向に周期的に分極反転層が形成され
ており、光波長変換素子12を構成している。詳しく述
べると、X板MgドープLiNbO3基板に、プロトン
交換プレーナ型の光導波路3が形成されている。また、
基板1の表面には、プロトン交換プレーナ型光導波路3
に直交する方向に、周期的な分極反転領域が形成されて
いる。更に、SiO2からなる保護膜5が形成されてい
る。また、光導波路3を中心に、光波長変換素子12の
出射部を覆うように樹脂4が、形成されている。また、
樹脂4の出射部6はレンズ形状になっており、高調波P
2を平行に出射できる。樹脂4を硬化する際、Niのス
タンパで抑えておき、硬化後引き剥がし、樹脂からの出
射部6のレンズ形状を実現した。
The optical waveguide 3 is formed on a substrate made of a ferroelectric material, for example, a Mg-doped LiNbO 3 substrate.
A domain-inverted layer is formed periodically in the traveling direction of the optical waveguide 3, and constitutes the optical wavelength conversion element 12. More specifically, a proton exchange planar optical waveguide 3 is formed on an X-plate Mg-doped LiNbO 3 substrate. Also,
On the surface of the substrate 1, a proton exchange planar optical waveguide 3
A periodic domain-inverted region is formed in a direction orthogonal to. Further, a protective film 5 made of SiO 2 is formed. In addition, a resin 4 is formed around the optical waveguide 3 so as to cover the emission part of the light wavelength conversion element 12. Also,
The emission part 6 of the resin 4 is in the form of a lens, and the harmonic P
2 can be emitted in parallel. When the resin 4 was cured, it was held down by a Ni stamper, peeled off after curing, and the lens shape of the exit portion 6 from the resin was realized.

【0033】実施の形態3の短波長レーザ光源100の
構成では、半導体レーザの光出射端面より得られた基本
波P1は、光波長変換素子12の光導波路3に結合され
る。具体的には、半導体レーザからの50mWのレーザ
出力に対して、25mWのレーザ光が、光導波路3に結
合した(結合効率50%)。半導体レーザの発振波長を
光波長変換素子12の位相整合波長許容度内に固定する
ことにより、波長405nmの高調波P2が4mW程度
得られ、波長変換が実現された。
In the configuration of the short wavelength laser light source 100 according to the third embodiment, the fundamental wave P 1 obtained from the light emitting end face of the semiconductor laser is coupled to the optical waveguide 3 of the optical wavelength conversion device 12. Specifically, a laser beam of 25 mW was coupled to the optical waveguide 3 with respect to a laser output of 50 mW from the semiconductor laser (coupling efficiency of 50%). By fixing the oscillation wavelength of the semiconductor laser within the tolerance of the phase matching wavelength of the optical wavelength conversion element 12, a harmonic P2 having a wavelength of 405 nm was obtained at about 4 mW, and wavelength conversion was realized.

【0034】レンズ形状を樹脂を固めて構成すること
で、同時に平行光が出射できる機能を持たせた。樹脂に
より端面の保護だけでなく、レンズ等も簡単に形成で
き、集積化光モジュールを構成することも可能となっ
た。本実施の形態ではレンズを構成したが、他に回折素
子等も可能である。
By forming the lens shape by solidifying the resin, a function of simultaneously emitting parallel light is provided. The resin not only protects the end face, but also easily forms a lens and the like, thus making it possible to constitute an integrated optical module. In this embodiment, a lens is configured, but a diffractive element or the like may be used.

【0035】405nm波長はエネルギーも高く、4m
Wが光導波路の出射面(10μm2)から発生すると4
0kW/cm2もの高いパワーであるが、本実施の形態
のように樹脂からの出射部6から高調波P2を取り出し
ており、この出射部6では半径1mm程度に高調波P2
は広がっており、約1W/cm2までパワー密度は低下
している。粒子の引きつけはパワー密度に大きく相関が
あり、このように出射部を工夫することで対処できた。
405 nm wavelength has high energy and 4 m
When W is generated from the exit surface (10 μm 2 ) of the optical waveguide, 4
Although the power is as high as 0 kW / cm 2 , as in the present embodiment, the harmonic P2 is extracted from the emission part 6 from the resin, and the emission part 6 has the harmonic P2 having a radius of about 1 mm.
Are spread, and the power density is reduced to about 1 W / cm 2 . Attraction of the particles has a strong correlation with the power density, and thus could be dealt with by devising the emission part.

【0036】なお、430nmの波長においては20k
W/cm2以上で本発明が効果があることを確認した。
つまり光導波路中を伝搬する高調波のパワー密度が20
kW/cm2以上で特に信頼性が向上寄与が顕著であ
り、その効果は絶大である。
At a wavelength of 430 nm, 20 k
It was confirmed that the present invention was effective at W / cm 2 or more.
That is, the power density of harmonics propagating in the optical waveguide is 20
In the case of kW / cm 2 or more, the reliability is particularly remarkably improved and the effect is remarkable.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、1つには
ゴミや接着剤の付着がない安定な短波長レーザ光源を構
成できることである。つまり、高調波が光導波路の出射
面から出射すると高いパワー密度になるが、本発明のよ
うに樹脂からの出射部から高調波を取り出しており、こ
の出射部では高調波は広がっており、パワー密度は低下
している。粒子の引きつけはパワー密度に大きく相関が
あり、このように出射部を工夫することで対処できた。
もう1つには半導体レーザと光導波路の結合部分も樹脂
で覆い、半導体レーザからの拡がり角を小さくし、光導
波路に結合し易くするものである。これにより高効率な
短波長レーザ光が安定に取り出すことが出来、その効果
は極めて大きい。
As described above, according to the present invention, one of the reasons is that a stable short-wavelength laser light source free of dust and adhesive can be constituted. That is, when the harmonics are emitted from the emission surface of the optical waveguide, the power density becomes high. However, as in the present invention, the harmonics are extracted from the emission portion from the resin, and the harmonics are spread at the emission portion, and the power is increased. Density is decreasing. Attraction of the particles has a strong correlation with the power density, and thus could be dealt with by devising the emission part.
The other is to cover the coupling portion between the semiconductor laser and the optical waveguide with a resin so as to reduce the divergence angle from the semiconductor laser and facilitate coupling to the optical waveguide. As a result, highly efficient short-wavelength laser light can be stably extracted, and the effect is extremely large.

【0038】更に本発明によれば、レンズ等も同時に簡
単に形成でき集積化光モジュールを構成することも可能
である。
Further, according to the present invention, a lens and the like can be easily formed at the same time, and an integrated optical module can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における短波長レーザ光
源の構成を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a short wavelength laser light source according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1の短波長レーザ光源と従
来の短波長レーザ光源の長期安定性を示すグラフ
FIG. 2 is a graph showing long-term stability of the short-wavelength laser light source according to the first embodiment of the present invention and a conventional short-wavelength laser light source.

【図3】本発明の実施の形態2における短波長レーザ光
源の構成を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a short wavelength laser light source according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態3における短波長レーザ光
源の構成を示す断面図
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a short wavelength laser light source according to a third embodiment of the present invention.

【図5】従来の短波長レーザ光源の一例を模式的に示す
FIG. 5 schematically shows an example of a conventional short wavelength laser light source.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 光導波路 4 樹脂 5 保護膜 6 樹脂からの出射部 9 窓 10 パッケージ 11 半導体レーザ 12 光波長変換素子 13 サブマウント 100 短波長レーザ光源 P1 基本波 P2 高調波 Reference Signs List 3 optical waveguide 4 resin 5 protective film 6 resin emitting section 9 window 10 package 11 semiconductor laser 12 optical wavelength conversion element 13 submount 100 short wavelength laser light source P1 fundamental wave P2 harmonic

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 敏史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2K002 AB27 CA03 EA01 EA04 FA26 HA20 5F073 AB23 BA09 FA13 FA30  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshifumi Yokoyama 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F-term in Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 2K002 AB27 CA03 EA01 EA04 FA26 HA20 5F073 AB23 BA09 FA13 FA30

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光導波路が形成された光波長変換素子と、
半導体レーザと、サブマウントとを含み、前記半導体レ
ーザからの基本波は前記光導波路内で高調波に変換さ
れ、前記高調波の光波長変換素子からの出射部を樹脂で
覆い、前記高調波の樹脂からの出射部で高調波を広げる
ことを特徴とする短波長レーザ光源。
An optical wavelength conversion element having an optical waveguide formed therein;
A semiconductor laser, including a submount, a fundamental wave from the semiconductor laser is converted into a harmonic in the optical waveguide, and an emission portion of the harmonic from the optical wavelength conversion element is covered with a resin, A short-wavelength laser light source characterized in that harmonics are spread at an emission portion from a resin.
【請求項2】高調波の樹脂からの出射部がフラット形状
である請求項1に記載の短波長レーザ光源。
2. The short-wavelength laser light source according to claim 1, wherein an emission portion of the higher harmonic from the resin has a flat shape.
【請求項3】高調波の樹脂からの出射部がレンズ形状に
なっている請求項1に記載の短波長レーザ光源。
3. The short-wavelength laser light source according to claim 1, wherein an emission portion of the higher harmonic wave from the resin has a lens shape.
【請求項4】半導体レーザと光導波路の結合部分も樹脂
で覆われている請求項1に記載の短波長レーザ光源。
4. The short-wavelength laser light source according to claim 1, wherein a coupling portion between the semiconductor laser and the optical waveguide is also covered with a resin.
【請求項5】高調波の波長が430nm以下である請求
項1に記載の短波長レーザ光源。
5. The short wavelength laser light source according to claim 1, wherein the wavelength of the harmonic is 430 nm or less.
【請求項6】光導波路中を伝搬する高調波のパワー密度
が20kW/cm2以上である請求項5に記載の短波長
レーザ光源。
6. The short-wavelength laser light source according to claim 5, wherein the power density of the harmonic propagating in the optical waveguide is 20 kW / cm 2 or more.
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