JP2001308454A - 光波長変換モジュール - Google Patents

光波長変換モジュール

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JP2001308454A JP2000121981A JP2000121981A JP2001308454A JP 2001308454 A JP2001308454 A JP 2001308454A JP 2000121981 A JP2000121981 A JP 2000121981A JP 2000121981 A JP2000121981 A JP 2000121981A JP 2001308454 A JP2001308454 A JP 2001308454A
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Toshiro Hayakawa
利郎 早川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザから発せられた基本波を導波路
型の光波長変換素子により波長変換し、そして該半導体
レーザの発振波長を選択、ロックする構成を有する光波
長変換モジュールにおいて、半導体レーザの波長ロック
可能な範囲を拡大させる。 【解決手段】 光導波路型の光波長変換素子15と、この
光波長変換素子15に入射される基本波としてのレーザビ
ーム11を発する半導体レーザ100と、この半導体レーザ1
00から発せられた後該半導体レーザ100にフィードバッ
クされるレーザビーム11を波長選択する狭帯域バンドパ
スフィルター等の波長選択光学素子14とからなる光波長
変換モジュールにおいて、半導体レーザ100として多重
量子井戸活性層125を有するものを用い、この多重量子
井戸活性層125を構成する複数の量子井戸層のうちの少
なくとも一つを、他の量子井戸層と組成および／または
厚みが異なるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザから
発せられたレーザビームを、光導波路型の光波長変換素
子を用いて第２高調波等に変換する光波長変換モジュー
ルに関し、特に詳細には、基本波光源としての半導体レ
ーザの発振波長を波長選択光学素子により選択して、ロ
ックするようにした光波長変換モジュールに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開平１０−２５４００１
号公報に示されるように、非線形光学効果を有する強誘
電体結晶基板に一方向に延びる光導波路が形成されると
ともに、この光導波路に基板の自発分極の向きを反転さ
せたドメイン反転部が周期的に形成されてなり、該光導
波路においてドメイン反転部の並び方向に導波する基本
波を第２高調波等に波長変換する光波長変換素子が知ら
れている。
【０００３】また同公報には、この光波長変換素子に、
基本波としてのレーザビームを入射させる半導体レーザ
を結合させてなる光波長変換モジュールも示されてい
る。さらに同公報には、上記半導体レーザに狭帯域バン
ドパスフィルター等の波長選択光学素子を備えた外部共
振器を組み合わせ、この外部共振器の作用によって半導
体レーザの発振波長を所望波長にロックする技術も開示
されている。
【０００４】また本出願人による特願平１１−３４５７
２４号明細書には、基本波としてのレーザビームを発す
る半導体レーザと、このレーザビームの波長を選択する
導波路型の波長選択光学素子と、前記レーザビームを波
長変換する光波長変換素子とが互いに直接結合されてな
る光波長変換モジュールが開示されている。
【０００５】この光波長変換モジュールにおいては、半
導体レーザと直接的にあるいは間に光波長変換素子を介
して導波路型の波長選択光学素子が結合されているの
で、この波長選択光学素子から、光波長変換素子の波長
変換部の位相整合波長に選択された光を半導体レーザに
戻すことができる。それにより、半導体レーザの発振波
長を選択、ロックして、安定した出力の波長変換波を得
ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の周期
的なドメイン反転部（周期ドメイン反転構造）を有する
光波長変換素子を用いた光波長変換モジュールにおいて
は、基本波光源である半導体レーザの発振波長を、光波
長変換素子において波長変換波の位相整合が取られるよ
うになる所定波長に正確にロックする必要がある。ま
た、その他のタイプの光波長変換素子を用いた光波長変
換モジュールにおいても、そこから出射する波長変換波
の波長を正確に所望値に設定したいという要求が広く存
在し、その場合は、基本波光源である半導体レーザの発
振波長を所定波長に正確にロックする必要がある。
【０００７】半導体レーザの発振可能波長は半導体レー
ザ媒質の利得スペクトル幅により決まっているため、製
造時に半導体レーザの活性層の組成や厚みを正確に制御
して、発振可能波長を所望の発振波長近傍に合わせてお
く必要がある。
【０００８】また、実際に光波長変換モジュールを作製
する際には、波長変換効率、各光学結合の効率、フィル
タの透過率等が作製するモジュール毎に異なるため、外
部波長ロック系の半導体レーザからみた反射率が変化す
る。このように反射率が変化すると、発振時の半導体レ
ーザの利得スペクトルもシフトする。一般にはこのシフ
トが大きいと波長ロックし難くなるが、半導体レーザに
ついては広い波長範囲において波長ロックが可能な方が
調整範囲が広がるので望ましい。また、波長ロック範囲
が広くなるほど、半導体レーザ製造時の活性層の組成や
厚みの制御性を緩和することができるため、光波長変換
モジュールに適した半導体レーザを歩留まり良く作成可
能となる。
【０００９】しかし、基本波光源として半導体レーザを
用いた従来の光波長変換モジュールにおいては、半導体
レーザの波長ロック可能な範囲が十分に広いとは言え
ず、そのため、波長ロックの調整作業が煩雑になった
り、半導体レーザの活性層の組成や厚みの制御が困難に
なるという問題が認められていた。
【００１０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、半導体レーザから発せられた基本波を導波路型
の光波長変換素子によって波長変換し、そして該半導体
レーザの発振波長を選択、ロックする構成を有する光波
長変換モジュールにおいて、半導体レーザの波長ロック
可能な範囲を十分に広くすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による１つの光波
長変換モジュールは、前述したように光導波路を有し、
該光導波路を導波する基本波を波長変換する光波長変換
素子と、前記基本波としてこの光波長変換素子に入射さ
れるレーザビームを発する半導体レーザと、この半導体
レーザから発せられた後該半導体レーザにフィードバッ
クされるレーザビームを波長選択する波長選択光学素子
とからなる光波長変換モジュールにおいて、前記半導体
レーザとして、多重量子井戸活性層を有し、この多重量
子井戸活性層を構成する複数の量子井戸層のうちの少な
くとも一つが、他の量子井戸層と組成および／または厚
みが異なるものが用いられたことを特徴とするものであ
る。
【００１２】なお、上述の波長選択光学素子としては、
例えば半導体レーザと光波長変換素子との間に配され、
該光波長変換素子の端面で反射して半導体レーザにフィ
ードバックされるレーザビームの波長を選択する透過型
の波長選択光学素子を用いることができる。
【００１３】あるいは、光波長変換素子に入射する前の
レーザビームを一部分岐させる光分岐手段と、この分岐
されたレーザビームを反射させて半導体レーザにフィー
ドバックさせる反射部材とを設けた上で、波長選択光学
素子として、上記反射部材と半導体レーザとの間のレー
ザビームの光路に配された透過型の波長選択光学素子を
用いることもできる。
【００１４】また、光波長変換素子から出射したレーザ
ビームを反射させて半導体レーザにフィードバックさせ
る反射部材を設けた上で、波長選択光学素子として、上
記反射部材と半導体レーザとの間のレーザビームの光路
に配された透過型の波長選択光学素子を用いることもで
きる。なおその場合は、光波長変換素子から出射したレ
ーザビームと波長変換波とを分岐する光学系を設けるこ
とが望ましい。
【００１５】さらには、半導体レーザから、光波長変換
素子に向かわない後方出射光として出射したレーザビー
ムを反射させて該半導体レーザにフィードバックさせる
反射部材を設けた上で、波長選択光学素子として、上記
反射部材と半導体レーザとの間のレーザビームの光路に
配された透過型の波長選択光学素子を用いることもでき
る。
【００１６】以上説明した透過型の波長選択光学素子と
してより具体的には、薄膜型バンドパスフィルター等か
らなる狭帯域バンドパスフィルター等を好適に用いるこ
とができる。
【００１７】そして、上記の薄膜型バンドパスフィルタ
ーを適用する場合、その薄膜型バンドパスフィルターは
半導体レーザの光出射端面に形成されることが望まし
い。またその場合、特に前述の反射部材が設けられる構
成においては、その薄膜型狭帯域バンドパスフィルター
を該反射部材の表面に形成してもよい。
【００１８】さらに、上記波長選択光学素子としては、
半導体レーザと光波長変換素子との間に配され、レーザ
ビームの一部を反射させて半導体レーザにフィードバッ
クするとともに、このフィードバックするレーザビーム
の波長を選択する反射型の波長選択光学素子も好適に用
いることができる。
【００１９】また、この波長選択光学素子として、光波
長変換素子から出射したレーザビームを反射させて半導
体レーザにフィードバックさせるとともに、このフィー
ドバックするレーザビームの波長を選択する反射型の波
長選択光学素子を用いることもできる。なおその場合
は、光波長変換素子から出射したレーザビームと波長変
換波とを分岐する光学系が設けられることが望ましい。
【００２０】さらに上記波長選択光学素子として、半導
体レーザから、光波長変換素子に向かわない後方出射光
として出射したレーザビームを反射させて半導体レーザ
にフィードバックさせるとともに、このフィードバック
するレーザビームの波長を選択する反射型の波長選択光
学素子も好適に用いることができる。
【００２１】また上記波長選択光学素子としてより具体
的には、バルクグレーティングも好適に用いることがで
きる。
【００２２】また、上述した反射型の波長選択光学素子
としては、コアに複数の屈折率変化部が等間隔に形成さ
れた光ファイバーからなるファイバーグレーティングを
好適に用いることができる。その場合は、ファイバーグ
レーティングに入射するレーザビームをこのファイバー
グレーティングのコア端面上で収束させる収束光学系が
設けられるのが望ましい。
【００２３】一方、基本波光源としての半導体レーザ
は、光波長変換素子の端面に結合されることが望まし
い。
【００２４】また、本発明による別の光波長変換モジュ
ールは、光導波路を有し、該光導波路を導波する基本波
を波長変換する光波長変換素子と、この光波長変換素子
の端面に結合され、基本波としてこの光波長変換素子に
入射されるレーザビームを発する半導体レーザと、この
半導体レーザの光出射面と上記光波長変換素子の端面と
の間に配され、該光波長変換素子の端面で反射して半導
体レーザにフィードバックするレーザビームの波長を選
択する透過型の薄膜狭帯域バンドパスフィルターとから
なる光波長変換モジュールにおいて、半導体レーザとし
て、多重量子井戸活性層を有し、この多重量子井戸活性
層を構成する複数の量子井戸層のうちの少なくとも一つ
が、他の量子井戸層と組成および／または厚みが異なる
ものが用いられたことを特徴とするものである。
【００２５】また、本発明によるさらに別の光波長変換
モジュールは、光導波路を有し、該光導波路を導波する
基本波を波長変換する光波長変換素子と、この光波長変
換素子の端面に結合され、基本波としてこの光波長変換
素子に入射されるレーザビームを発する半導体レーザ
と、この半導体レーザの光出射面と上記光波長変換素子
の端面との間に配され、レーザビームの一部を反射させ
て半導体レーザにフィードバックするとともに、このフ
ィードバックするレーザビームの波長を選択する反射型
の薄膜狭帯域バンドパスフィルターとからなる光波長変
換モジュールにおいて、半導体レーザとして、多重量子
井戸活性層を有し、この多重量子井戸活性層を構成する
複数の量子井戸層のうちの少なくとも一つが、他の量子
井戸層と組成および／または厚みが異なるものが用いら
れたことを特徴とするものである。
【００２６】また、本発明によるさらに別の光波長変換
モジュールは、基本波としてのレーザビームを発する半
導体レーザと、上記レーザビームの波長を選択する導波
路型の波長選択光学素子と、上記レーザビームを波長変
換する光波長変換素子とが互いに直接結合されてなる光
波長変換モジュールにおいて、半導体レーザとして、多
重量子井戸活性層を有し、この多重量子井戸活性層を構
成する複数の量子井戸層のうちの少なくとも一つが、他
の量子井戸層と組成および／または厚みが異なるものが
用いられたことを特徴とするものである。
【００２７】この半導体レーザと波長選択光学素子と光
波長変換素子とが互いに直接結合されてなる光波長変換
モジュールにおいては、波長選択光学素子として反射型
のものが用いられ、この波長選択光学素子と光波長変換
素子との間に半導体レーザが配設されるのが望ましい。
【００２８】あるいは、波長選択光学素子として反射型
のものが用いられ、この波長選択光学素子と半導体レー
ザとの間に光波長変換素子が配設されてもよい。
【００２９】また、上述のように波長選択光学素子とし
て反射型のものが用いられる場合は、この波長選択光学
素子の半導体レーザと反対側の端面が、その光導波路の
延びる方向に対して斜めにカットされていることが望ま
しい。
【００３０】さらに、この半導体レーザと波長選択光学
素子と光波長変換素子とが互いに直接結合されてなる光
波長変換モジュールにおいては、波長選択光学素子とし
て反射型のものが用いられ、この波長選択光学素子が、
半導体レーザと光波長変換素子との間に配設されてもよ
い。
【００３１】またこの半導体レーザと波長選択光学素子
と光波長変換素子とが互いに直接結合されてなる光波長
変換モジュールにおいて、波長選択光学素子としてより
具体的には、ＤＢＲグレーティングを有するものを好適
に用いることができる。
【００３２】あるいは、この半導体レーザと波長選択光
学素子と光波長変換素子とが互いに直接結合されてなる
光波長変換モジュールにおいては、波長選択光学素子と
して透過型のものが用いられ、この波長選択光学素子
が、半導体レーザと、この半導体レーザに向けて光を反
射させる反射面を有する光波長変換素子との間に配設さ
れてもよい。
【００３３】さらに、この半導体レーザと波長選択光学
素子と光波長変換素子とが互いに直接結合されてなる光
波長変換モジュールにおいては、波長選択光学素子とし
て、バンドパスフィルターが挿入された光導波路を有す
るものも好適に用いることができる。
【００３４】また、以上説明した本発明によるすべての
光波長変換モジュールにおいて、光波長変換素子として
は、非線形光学効果を有する強誘電体結晶基板に、その
一表面に沿って延びる光導波路が形成されるとともに、
この光導波路に基板の自発分極の向きを反転させたドメ
イン反転部が周期的に形成されてなり、該光導波路を導
波する基本波を波長変換するものを好適に用いることが
できる。
【００３５】そして、そのようなタイプの光波長変換素
子を用いる場合、該光波長変換素子は、基本波の導波方
向に垂直な面内において、基板の自発分極の向きが該基
板の上記一表面に対して角度θ（０°＜θ＜90°）をな
しているものであることが好ましい。
【００３６】
【発明の効果】上述のように多重量子井戸活性層を構成
する複数の量子井戸層のうちの少なくとも一つが、他の
量子井戸層と組成および／または厚みが異なる構成の半
導体レーザは、複数の量子井戸層の組成および／または
厚みが全て共通している半導体レーザと比較すると、利
得スペクトル幅が拡大したものとなる。
【００３７】この点について、図３８を参照して説明す
る。同図の(1)は、多重量子井戸活性層を構成する複数
の量子井戸層の厚みが全て共通している場合、同図の
(2)はそれらの量子井戸層の厚みが相違する場合の、多
重量子井戸活性層全体の利得スペクトルの例を示してい
る。それぞれの場合の利得ピーク波長をλ2とし、そこ
から利得が20ｄＢ低下するところの波長、つまり波長選
択性の共振器によりレーザ発振可能と考えられる限界の
波長をλ1、λ3とすると、λ1とλ3との差は、同図の
(1)の場合は５ｎｍ程度、それに対して(2)の場合は11.5
ｎｍ程度となっている。すなわち(2)の場合は、各量子
井戸層の利得スペクトルが互いに相違して多重量子井戸
活性層全体の利得スペクトルが拡大している。
【００３８】なお、多重量子井戸活性層全体の利得スペ
クトルを拡大させるためには、複数の量子井戸層の厚み
を互いに全て相違させる必要はなく、それらの量子井戸
層のうちの少なくとも１つの厚みが他の量子井戸層の厚
みと異なるようにすればよい。また、そのように量子井
戸層の厚みを変える代わりに組成を変えてもよいし、厚
みと組成の双方を変えてもよい。
【００３９】また多重量子井戸活性層としては、２つ以
上の井戸数を持つ構造であれば全て適用可能である。井
戸数が３つ以上の場合には、組成または厚み、あるいは
この両方ともを、量子井戸層毎に変えることもできる。
その場合、ある量子井戸層は組成を、別の量子井戸層で
は厚みを変える等のことが可能である。
【００４０】本発明による各光波長変換モジュールにお
いては、このように利得スペクトル幅が拡大された半導
体レーザを基本波光源として用いたことにより、この半
導体レーザの発振波長のロック範囲を十分に広くするこ
とができる。そこで本発明による各光波長変換モジュー
ルは、波長ロックの調整作業が容易なものとなり、さら
には半導体レーザの活性層の組成や厚みの制御も容易
で、生産性が高いものとなり得る。
【００４１】また、上述のように波長ロック範囲を広く
とれれば、半導体レーザの絶対波長のばらつき（一般に
は±２ｎｍ程度）があっても問題を招くこと無く、波長
が安定した波長変換波を出射する光波長変換モジュール
を得ることが可能になる。
【００４２】なお、前述した周期ドメイン反転構造を有
する光波長変換素子を用いる場合、該光波長変換素子が
特に、基本波の導波方向に垂直な面内において、基板の
自発分極の向きが該基板の一表面に対して角度θ（０°
＜θ＜90°）をなしているものであれば、下記の理由に
より効率良く波長変換がなされ得る。
【００４３】上記構成を有する光波長変換素子において
は、図２に示すように基板16の自発分極の向きつまりＺ
軸方向が、基板表面16ａに対して垂直にはなっていない
ので、半導体レーザ100から出射したレーザビーム11を
その直線偏光方向（矢印Ｑ方向）が基板表面16ａと平行
となる状態で光導波路18に入射させても、最大の非線形
光学定数ｄ３３が有効に利用されて波長変換が可能とな
る。なおこの場合、レーザビーム11の電界ベクトルの向
きは基板表面16ａと平行な向きとなり、該レーザビーム
11は光導波路18をＴＥモードで導波する。そのときの実
効的な非線形光学定数はｄ３３cos θとなる。
【００４４】上記のように、レーザビーム11をその直線
偏光方向が基板表面16ａと平行となる状態で光導波路18
に入射させるのであれば、直線偏光方向を回転させるλ
／２板等は不要で基本波入射光学系は簡単なものとな
り、半導体レーザ100を光導波路18の端面に直接結合す
ることも可能となる。また、レーザビーム11をこのよう
にして光導波路18に入射させる場合は、レーザビーム11
の光導波路18への入力効率も高くなる。
【００４５】なお角度θの好ましい範囲やその理由に関
しては、特開平１０−２５４００１号公報に詳しい説明
がなされている。
【００４６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
による光波長変換モジュールを示すものであり、図２は
その一部を概略的に示すものである。
【００４７】図示されるようにこの光波長変換モジュー
ルは、発振波長946ｎｍ程度の基本横モードレーザであ
る半導体レーザ（レーザダイオード）100と、この半導
体レーザ100から発散光状態で出射したレーザビーム11
を平行光化するコリメーターレンズ12と、平行光化され
たレーザビーム11を収束させる集光レンズ13と、これら
のレンズ12および13の間に配された波長選択光学素子と
しての狭帯域バンドパスフィルター14と、光波長変換素
子15とを有している。
【００４８】まず図３を参照して、基本波光源としての
半導体レーザ100について、その作製法も併せて説明す
る。減圧MOCVD成長法により、n-GaAs基板121(Si＝2×10
１８ｃｍ−３ドープ)上にn-GaAsバッファ層122(Si＝5×
10１７ｃｍ−３ドープ、0.5μｍ)、n-In０．４８Ga
０．５２Pクラッド層123(Si＝5×10１７ｃｍ−３ドー
プ、1.5μｍ)、In０．１３Ga０．８７As０．７５P
０．２５光ガイド層124（下部0.4μｍはSi＝8×10１７
ｃｍ−３ドープ、上部0.05μｍはアンドープ、計0.45μ
ｍ）、MQW（多重量子井戸）活性層125(アンドープ、7
ｎｍ)、In０．１３Ga０．８ ７As０．７５P０．２５光ガ
イド層126（アンドープ、0.1μｍ）、n-In０．４８(Ga
０．７Al０．３)０．５２P電流狭窄層127（Si＝2×10
１８ｃｍ−３ドープ、0.8μｍ）、n-In０．４８Ga
０．５２P層128（Si＝2×10１８ｃｍ−３ドープ、10ｎ
ｍ）を順次積層する。
【００４９】次にフォトリソグラフィ工程とHClを用い
て、n-In０．４８Ga０．５２P層128およびn-In０．４８
(Ga０．７Al０．３)０．５２P電流狭窄層127に幅Ｗ＝2.
5μｍのストライプ状溝を形成する。このエッチングは
選択的にIn０．１３Ga０．８ ７As０．７５P０．２５光
ガイド層126上で停止する。次に２回目のMOCVD成長法に
より、p-In０．４８Ga０．５２Pクラッド層129（Zn＝7
×10１７ｃｍ−３ドープ、1μｍ）、p-GaAsキャップ層1
30(Zn＝2×10１９ｃｍ−３ドープ、0.1μｍ)を順次積層
する。
【００５０】次に、n-GaAs基板121の底面を研磨して、
全体の厚みが100μｍ程度になるまで薄くし、p側電極13
1（Ti/Pt/Au）、n側電極132（AuGe/Ni/Au）を蒸着およ
び熱処理により形成する。後は通常と同様のプロセスに
てバー切り出し、端面コーティング、チップ切り出しを
行なうと、半導体レーザ100が完成する。
【００５１】この半導体レーザ100は以上説明した通
り、n-GaAs基板121、n-GaAsバッファ層122、n-In
０．４８Ga０．５２Pクラッド層123、In０．１３Ga
０．８７As０．７ ５P０．２５光ガイド層124、MQW活性
層125、In０．１３Ga０．８７As０．７５P ０．２５光ガ
イド層126、n-In０．４８(Ga０．７Al０．３)０．５２P
電流狭窄層127、n-In０．４８Ga０．５２P層128、p-In
０．４８Ga０．５２Pクラッド層129、p-GaAsキャップ層
130、p側電極131およびn側電極132を備えてなる。
【００５２】上記構成の半導体レーザ100は、劈開され
た両端面に30％程度の反射率となるようにコーティング
を施すと、946ｎｍ程度の波長にて発振する。この半導
体レーザ100のMQW活性層125は、GaAs０．７５P０．２５
障壁層（9ｎｍ）、In０．１ ５Ga０．８５As量子井戸層
（5.6ｎｍ）、In０．１３Ga０．８７As０．７５P０．
２５障壁層（4ｎｍ）、In０．１５Ga０．８５As量子井
戸層（6ｎｍ）、In０．１ ３Ga０．８７As０．７５P
０．２５障壁層（4ｎｍ）、In０．１５Ga０．８５As量
子井戸層（6.4ｎｍ）およびGaAs０．７５P０．２５障壁
層（9ｎｍ）を有する重量子井戸構造のものであり、３
つの量子井戸層の厚みは互いに異なっている。
【００５３】光波長変換素子15は、非線形光学効果を有
する強誘電体であるＬｉＮｂＯ３にＭｇＯが例えば５ m
ol％ドープされたもの（以下、ＭｇＯ−ＬＮと称する）
の結晶からなる基板16に、そのＺ軸と平行な自発分極の
向きを反転させたドメイン反転部17が周期的に形成され
てなる周期ドメイン反転構造と、この周期ドメイン反転
構造に沿って延びるチャンネル光導波路18が形成されて
なるものである。
【００５４】周期ドメイン反転構造は、基板16のＸ軸方
向にドメイン反転部17が並ぶように形成され、その周期
Λは、ＭｇＯ−ＬＮの屈折率の波長分散を考慮し、980
ｎｍ近辺の波長に対して１次の周期となるように5.3 μ
ｍとされている。このような周期ドメイン反転構造は、
例えば特開平６−２４２４７８号公報に示される方法に
よって形成することができる。
【００５５】一方チャンネル光導波路18は、周期ドメイ
ン反転部17を形成した後、基板16の＋Ｚ面上に公知のフ
ォトリソグラフィーとリフトオフにより金属マスクパタ
ーンを形成し、この基板16をピロリン酸中に浸漬してプ
ロトン交換処理を行ない、マスクを除去した後にアニー
ル処理する、等の方法によって作成することができる。
その後このチャンネル光導波路18の両端面18ａ、18ｂを
エッジ研磨すると、光波長変換素子15が完成する。
【００５６】以下図４、５および６を参照して、光波長
変換素子15の製造方法を詳しく説明する。図４中の16
は、上記ＭｇＯ−ＬＮの結晶からなる基板である。この
ＭｇＯ−ＬＮ基板16は、図５に示すようにＭｇＯ−ＬＮ
のインゴット16’を、Ｙ軸をＹＺ面内でＺ軸側に３°回
転させた軸に対して垂直な面でカット、研磨して得られ
たものであり、単分極化処理がなされて例えば厚さ0.3
ｍｍに形成されている。なお、この研磨角度θ＝３°の
精度は±0.1 °である。
【００５７】以上のように形成されたＭｇＯ−ＬＮ基板
16の表面16ａ、16ｂと平行でＸ軸と直交する方向、およ
び基板表面16ａ、16ｂに対して垂直な方向はそれぞれ、
Ｚ軸方向およびＹ軸方向に対して角度θ＝３°をなす方
向となるので、これらの方向を便宜的にそれぞれＺ’方
向、Ｙ’方向と称する。
【００５８】上記ＭｇＯ−ＬＮ基板16の表面16ａ、16ｂ
に、図４のようにそれぞれ櫛形電極80、平板電極81を取
り付け、＋Ｚ側に位置する櫛形電極80の方が正電位、−
Ｚ側に位置する平板電極81の方が負電位となるようにし
て、両電極80、81間にパルス電圧を印加すると、図６に
概略図示するように、＋Ｚ方向を向いていた基板16の自
発分極の向きが電圧印加部分において反転して、ドメイ
ン反転部17が形成される。なお上記自発分極の向きは、
基板表面16ａに対してθ＝３°傾いており、したがって
ドメイン反転部17の分極の向きも基板表面16ａに対して
同様に傾くことになる。
【００５９】本例では、櫛形電極80および平板電極81を
Ｃｒから形成したが、ＭｇＯ−ＬＮ基板16よりも電気抵
抗が十分低い材料ならば何でも電極材料として用いるこ
とができる。櫛形電極80および平板電極81は周知のフォ
トリソグラフィーによって形成することができ、厚さは
例えば20〜100 μｍ、長さＬ１ は例えば６ｍｍ、両電
極80、81間のギャップＧは例えば100 〜500 μｍとすれ
ばよい。また櫛形電極80の周期Λは4.75μｍ、電極指の
長さおよび幅はそれぞれ1000μｍ、0.5 μｍとした。そ
して平板電極81の幅、すなわちＺ’方向の寸法は100 μ
ｍとした。
【００６０】上記の電圧印加は、電流のリークを防止す
るために真空中で行なった。このときの真空度は、例え
ば５×10−５Torr以下とする。なお、このように真空中
で電圧印加する代わりに、絶縁オイル中で電圧印加する
ようにしてもよい。また印加電圧のパルス幅は、１〜10
sec とすればよい。
【００６１】各ドメイン反転部17は、印加電圧が大きい
程Ｚ軸と垂直な方向に大きく広がるようになる。周知の
ように、周期ドメイン反転構造を利用して波長変換する
場合の波長変換効率は、ドメイン反転部17と非反転部と
の導波方向の長さの比が１：１のときに最大となる。こ
の比が１：１となるのは、例えば上記ギャップＧが200
μｍの場合は印加電圧を約4000Ｖにしたとき、ギャップ
Ｇが400 μｍの場合は印加電圧を約3500Ｖにしたときで
ある。これらの最適電圧の値は、基板温度を室温に設定
した場合のものであり、基板温度を例えば200 ℃とする
と、各場合の最適電圧は約１／３となる。
【００６２】なお以上は、基板の表と裏に電極を形成し
てドメイン反転部を形成した例であるが、基板の表のみ
に電極を設けても、同様の深いドメイン反転部が得られ
る。この場合、電極形成プロセスを基板の表に対して行
なうだけでよいので、素子製造プロセスが簡便になっ
て、より望ましい。
【００６３】次に上記ＭｇＯ−ＬＮ基板16に、以下のよ
うにしてチャンネル光導波路18を形成した。まず、ドメ
イン反転が最も深くなっている櫛形電極80の先端近傍
に、周知のフォトリソグラフィーにより、Ｚ’方向の幅
が５〜９μｍ程度の金属（本例ではＴａ）のマスクを形
成する。その後このＭｇＯ−ＬＮ基板16に対して、ピロ
リン酸中で160 ℃で64分間プロトン交換処理を行ない、
Ｔａマスクをエッチング液で除去した後、大気中におい
て350 ℃で１時間アニールする。以上の処理により、図
１および２に示すように、ドメイン反転部17の並び方向
に沿って延びるチャンネル光導波路18が形成される。
【００６４】次に上記ＭｇＯ−ＬＮ基板16の、チャンネ
ル光導波路18の端面を含む−Ｘ面および＋Ｘ面を光学研
磨すると、光波長変換素子15が完成する。
【００６５】そして図１に示すように、半導体レーザ10
0から発せられた中心波長946 ｎｍのレーザビーム11を
集光レンズ13により集光して、チャンネル光導波路18の
端面18ａにおいて収束させる。それにより、この基本波
としてのレーザビーム11がチャンネル光導波路18内に入
射する。このレーザビーム11はチャンネル光導波路18を
ＴＥモードで導波し、その周期ドメイン反転領域で位相
整合（いわゆる疑似位相整合）して、波長が１／２つま
り473 ｎｍの青色の第２高調波19に波長変換される。こ
の第２高調波19もチャンネル光導波路18を導波モードで
伝搬し、光導波路端面18ｂから出射する。
【００６６】光導波路端面18ｂからは、波長変換されな
かったレーザビーム11も発散光状態で出射し、第２高調
波19とともにコリメーターレンズ20によって平行光化さ
れる。第２高調波19は、図示しないバンドパスフィルタ
ーやダイクロイックミラー等によってレーザビーム11と
分離され、所定の用途に用いられる。
【００６７】上記の光波長変換モジュールにおいては、
ＭｇＯ−ＬＮ基板16の自発分極の向きつまりＺ軸方向
が、基板表面16ａに対して垂直にはなっていないので、
半導体レーザ100から出射したレーザビーム11をその直
線偏光方向（矢印Ｑ方向）が基板表面16ａと平行となる
状態で光導波路18に入射させても、非線形光学定数ｄ３
３が利用されて波長変換が可能となる。なおこの場合、
レーザビーム11についての出射ビームパターンと導波ビ
ームパターンは一致し、ビームパターンのミスマッチが
ないため、該レーザビーム11を高効率で光導波路18に入
力させることができる。そこで、発生する第２高調波19
の強度が高くなる。レーザビーム11は光導波路18をＴＥ
モードで導波し、このときの実効的な非線形光学定数は
ｄ３３cosθとなる。
【００６８】この場合の波長変換の換算効率は180 ％／
Ｗｃｍ２ であり、例えば文献Technical Digest Of Th
e Fourth Microoptics Conference And The Eleventh T
opical Meeting On Gradient-index Optical Systems
p.154等に記載されている、ＸまたはＹカットのＬｉＴ
ａＯ３ 基板に光導波路および周期ドメイン反転構造を
形成してなる従来の光波長変換素子の換算効率55％／Ｗ
ｃｍ２ 等と比べて、著しく高いものとなっている。
【００６９】本実施形態においてはチャンネル光導波路
18の端面18ａに、中心波長946 ｎｍのレーザビーム11を
一部反射させる所定のコーティングが施され、該端面18
ａで反射したレーザビーム11が半導体レーザ100にフィ
ードバックされる。つまりこの装置では、上記光導波路
端面18ａと半導体レーザ100の後方端面（図１中の左方
の端面）によって半導体レーザ100の外部共振器が構成
されている。
【００７０】そしてこの外部共振器の中に配された狭帯
域バンドパスフィルター14により、そこを透過するレー
ザビーム11の波長が選択される。半導体レーザ100はこ
の選択された波長で発振し、選択波長は狭帯域バンドパ
スフィルター14の回転位置（図１中の矢印Ａ方向の回転
位置）に応じて変化するので、この狭帯域バンドパスフ
ィルター14を適宜回転させることにより、半導体レーザ
100の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と位相整合
する波長に選択、ロックすることができる。
【００７１】そして本実施形態においては、半導体レー
ザ100のMQW活性層125の３つの量子井戸層の厚みがそれ
ぞれ5.6ｎｍ、6ｎｍ、6.4ｎｍと互いに異なるため、各
量子井戸層の利得スペクトルが互いに相違して（利得ピ
ークのズレ幅は互いに５ｎｍ程度である）MQW活性層125
の全体の利得スペクトルが拡大し、より広い波長範囲に
おいて発振波長の選択、ロックが可能となっている。本
例では、波長ロックによりサイドモード抑圧比25ｄＢ以
上の単一モード発振が可能となっている。
【００７２】なお、MQW活性層125の全体の利得スペクト
ルを拡大させるためには、MQW活性層125の複数の量子井
戸層のうちの少なくとも１つの厚みを他の量子井戸層の
厚みと変える他、それら複数の量子井戸層のうちの少な
くとも１つの組成を、あるいは組成および厚みを他の量
子井戸層の組成と変えるようにしてもよい。
【００７３】次に図７を参照して、本発明の第２の実施
形態について説明する。なおこの図７において、図１お
よび２中のものと同等の要素には同番号を付し、それら
についての重複した説明は省略する（以下、同様）。
【００７４】この第２の実施形態においては、コリメー
ターレンズ12と集光レンズ13との間にビームスプリッタ
82が設けられ、光波長変換素子15に向かうレーザビーム
11がこのビームスプリッタ82により一部分岐される。分
岐されたレーザビーム11は狭帯域バンドパスフィルター
14を透過した後、集光レンズ84によって収束し、その収
束位置に配されたミラー85において反射する。
【００７５】反射したレーザビーム11は、それまでの光
路を逆に辿って半導体レーザ100にフィードバックされ
る。つまりこの装置では、上記ミラー85と半導体レーザ
100の後方端面（図７中の左方の端面）によって半導体
レーザ100の外部共振器が構成されている。
【００７６】そしてこの外部共振器の中に配された狭帯
域バンドパスフィルター14により、フィードバックされ
るレーザビーム11の波長が選択される。半導体レーザ10
0はこの選択された波長で発振し、選択波長は狭帯域バ
ンドパスフィルター14の回転位置（図７中の矢印Ａ方向
の回転位置）に応じて変化するので、この狭帯域バンド
パスフィルター14を適宜回転させることにより、半導体
レーザ100の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と位
相整合する波長に選択、ロックすることができる。
【００７７】次に図８を参照して、本発明の第３の実施
形態について説明する。この第３の実施形態において、
光波長変換素子15の光導波路端面18ｂから出射した第２
高調波19および、波長変換されなかったレーザビーム11
は、コリメーターレンズ20によって平行光化される。平
行光化された第２高調波19はダイクロイックミラー21で
反射し、利用位置に導かれる。一方波長変換されなかっ
たレーザビーム11はダイクロイックミラー21および狭帯
域バンドパスフィルター14を透過し、集光レンズ22によ
り集光されてミラー85上において収束する。
【００７８】ミラー85で反射したレーザビーム11は、そ
れまでの光路を逆に辿って半導体レーザ100にフィード
バックされる。つまりこの装置では、上記ミラー85と半
導体レーザ100の後方端面（図８中の左方の端面）によ
って半導体レーザ100の外部共振器が構成されている。
【００７９】そしてこの場合も、狭帯域バンドパスフィ
ルター14を矢印Ａ方向に適宜回転させることにより、半
導体レーザ100の発振波長を、ドメイン反転部17の周期
と位相整合する波長に選択、ロックすることができる。
【００８０】次に図９を参照して、本発明の第４の実施
形態について説明する。この第４の実施形態において
は、光波長変換素子15に向かわないレーザビーム11Ｒ
（後方出射光）が、コリメーターレンズ86によって平行
光化される。平行光化されたレーザビーム11Ｒは狭帯域
バンドパスフィルター14を透過した後、集光レンズ84に
より集光されてミラー85上において収束する。
【００８１】ミラー85で反射したレーザビーム11Ｒは、
それまでの光路を逆に辿って半導体レーザ100にフィー
ドバックされる。つまりこの装置では、上記ミラー85と
半導体レーザ100の前方端面（図９中の右方の端面）に
よって半導体レーザ100の外部共振器が構成されてい
る。
【００８２】そしてこの外部共振器の中に配された狭帯
域バンドパスフィルター14により、フィードバックされ
るレーザビーム11Ｒの波長が選択される。半導体レーザ
100はこの選択された波長で発振し、選択波長は狭帯域
バンドパスフィルター14の回転位置（図９中の矢印Ａ方
向の回転位置）に応じて変化するので、この狭帯域バン
ドパスフィルター14を適宜回転させることにより、半導
体レーザ100の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と
位相整合する波長に選択、ロックすることができる。
【００８３】次に図１０を参照して、本発明の第５の実
施形態について説明する。この第５の実施形態の光波長
変換モジュールは、図１に示したものと比べると、狭帯
域バンドパスフィルター14に代えて透過型のバルクグレ
ーティング90が用いられている点が異なるものである。
このバルクグレーティング90も波長選択光学素子として
機能するものであり、それを矢印Ａ方向に適宜回転させ
ることにより、半導体レーザ100の発振波長を、ドメイ
ン反転部17の周期と位相整合する波長に選択、ロックす
ることができる。
【００８４】なおこの透過型のバルクグレーティング90
は、図７、８および９図に示した各構成においても、狭
帯域バンドパスフィルター14に代えて用いることがで
き、そのようにした場合も上記と同様の作用、効果を奏
するものである。
【００８５】次に図１１を参照して、本発明の第６の実
施形態について説明する。この第６の実施形態の光波長
変換モジュールは、図１に示したものと比べると、狭帯
域バンドパスフィルター14に代えて、透過型の狭帯域薄
膜バンドパスフィルター91が用いられた点が異なるもの
である。この狭帯域薄膜バンドパスフィルター91は、半
導体レーザ100の光出射端面100ａ上に形成されている。
【００８６】この狭帯域薄膜バンドパスフィルター91
は、薄膜の構成に応じた波長の光を選択的に透過させる
ものである。このような狭帯域薄膜バンドパスフィルタ
ー91を、光波長変換素子15の光導波路端面18ａと半導体
レーザ100の後方端面（図１１中の左方の端面）によっ
て構成される半導体レーザ100の外部共振器中に配した
ことにより、半導体レーザ100の発振波長を、ドメイン
反転部17の周期と位相整合する波長に選択、ロックする
ことができる。
【００８７】次に図１２を参照して、本発明の第７の実
施形態について説明する。この第７の実施形態の光波長
変換モジュールは、図１１に示したものと比べると、透
過型の狭帯域薄膜バンドパスフィルター91の配置位置が
異なるものである。すなわちこの場合は、光波長変換素
子15の光導波路端面18ａを含む端面上に狭帯域薄膜バン
ドパスフィルター91が形成されている。
【００８８】この実施形態でも、狭帯域薄膜バンドパス
フィルター91を、光波長変換素子15の光導波路端面18ａ
と半導体レーザ100の後方端面（図１２中の左方の端
面）によって構成される半導体レーザ100の外部共振器
中に配したことにより、半導体レーザ100の発振波長
を、ドメイン反転部17の周期と位相整合する波長に選
択、ロックすることができる。
【００８９】次に図１３を参照して、本発明の第８の実
施形態について説明する。この第８の実施形態の光波長
変換モジュールは、図１２に示したものと比べると、コ
リメーターレンズ12および集光レンズ13を省いた上で、
半導体レーザ100の光出射端面100ａを、透過型の狭帯域
薄膜バンドパスフィルター91を介して光波長変換素子15
に直接的に結合した点が異なるものである。
【００９０】この実施形態でも、狭帯域薄膜バンドパス
フィルター91を、光波長変換素子15の光導波路端面18ａ
と半導体レーザ100の後方端面（図１３中の左方の端
面）によって構成される半導体レーザ100の外部共振器
中に配したことにより、半導体レーザ100の発振波長
を、ドメイン反転部17の周期と位相整合する波長に選
択、ロックすることができる。
【００９１】またこの第８の実施形態の光波長変換モジ
ュールは、基本波を光波長変換素子に入射させる入射光
学系が不要であるため、構成が簡単で、また光学的な調
整も極めて容易なものとなる。
【００９２】上記のように半導体レーザ100を光波長変
換素子15に結合する場合、透過型の狭帯域薄膜バンドパ
スフィルター91は半導体レーザ100と光波長変換素子15
との間に限らず、例えば、光波長変換素子15の光導波路
端面18ｂを含む端面上等に形成することも可能である。
【００９３】さらに、半導体レーザ100を光波長変換素
子15に結合する場合、波長選択光学素子は上記透過型の
狭帯域薄膜バンドパスフィルター91に限られるものでは
ないことは勿論である。例えば前述した図８の構成にお
いて、レンズ12および13を省いて半導体レーザ100を光
波長変換素子15に直接結合することもできる。
【００９４】次に図１４を参照して、本発明の第９の実
施形態について説明する。この第９の実施形態の光波長
変換モジュールは、図８に示したものと比べると、狭帯
域バンドパスフィルター14に代えて、透過型の狭帯域薄
膜バンドパスフィルター91が用いられた点が異なるもの
である。この狭帯域薄膜バンドパスフィルター91は、光
波長変換素子15の光導波路端面18ｂを含む端面上に形成
されている。
【００９５】この実施形態でも、狭帯域薄膜バンドパス
フィルター91を、ミラー85と半導体レーザ100の後方端
面（図１４中の左方の端面）によって構成される半導体
レーザ100の外部共振器中に配したことにより、半導体
レーザ100の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と位
相整合する波長に選択、ロックすることができる。
【００９６】次に図１５を参照して、本発明の第１０の
実施形態について説明する。この第１０の実施形態の光
波長変換モジュールは、図９に示したものと比べると、
狭帯域バンドパスフィルター14に代えて、透過型の狭帯
域薄膜バンドパスフィルター91が用いられた点が異なる
ものである。この狭帯域薄膜バンドパスフィルター91
は、ミラー85の反射面上に形成されている。
【００９７】この実施形態でも、狭帯域薄膜バンドパス
フィルター91を、ミラー85と半導体レーザ100の前方端
面（図１５中の右方の端面）によって構成される半導体
レーザ100の外部共振器中に配したことにより、半導体
レーザ100の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と位
相整合する波長に選択、ロックすることができる。
【００９８】なお以上説明した透過型の狭帯域薄膜バン
ドパスフィルター91は、図７の構成において狭帯域バン
ドパスフィルター14に代えて用いることも勿論可能であ
る。その場合、狭帯域薄膜バンドパスフィルター91は、
例えばミラー85の反射面や、半導体レーザ100の前方端
面（図７中の右方の端面）の上に形成すればよい。
【００９９】次に図１６を参照して、本発明の第１１の
実施形態について説明する。この第１１の実施形態の光
波長変換モジュールは、図７に示したものと比べると、
ミラー85に代えて反射型のバルクグレーティング92が設
けられ、そして狭帯域バンドパスフィルター14が省かれ
た点が異なるものである。
【０１００】上記反射型のバルクグレーティング92は、
そこに入射したレーザビーム11を反射させる。つまりこ
の装置では、このバルクグレーティング92と半導体レー
ザ100の後方端面（図１６中の左方の端面）によって半
導体レーザ100の外部共振器が構成されている。またこ
のバルクグレーティング92は波長選択光学素子として機
能するものであり、それを矢印Ａ方向に適宜回転させる
ことにより、半導体レーザ100の発振波長を、ドメイン
反転部17の周期と位相整合する波長に選択、ロックする
ことができる。
【０１０１】次に図１７を参照して、本発明の第１２の
実施形態について説明する。この第１２の実施形態の光
波長変換モジュールは、図８に示したものと比べると、
ミラー85に代えて反射型のバルクグレーティング92が設
けられ、そして狭帯域バンドパスフィルター14が省かれ
た点が異なるものである。
【０１０２】上記反射型のバルクグレーティング92は、
そこに入射したレーザビーム11を反射させる。つまりこ
の装置では、このバルクグレーティング92と半導体レー
ザ100の後方端面（図１７中の左方の端面）によって半
導体レーザ100の外部共振器が構成されている。またこ
のバルクグレーティング92は波長選択光学素子として機
能するものであり、それを矢印Ａ方向に適宜回転させる
ことにより、半導体レーザ100の発振波長を、ドメイン
反転部17の周期と位相整合する波長に選択、ロックする
ことができる。
【０１０３】次に図１８を参照して、本発明の第１３の
実施形態について説明する。この第１３の実施形態の光
波長変換モジュールは、図９に示したものと比べると、
ミラー85に代えて反射型のバルクグレーティング92が設
けられ、そして狭帯域バンドパスフィルター14が省かれ
た点が異なるものである。
【０１０４】上記反射型のバルクグレーティング92は、
そこに入射したレーザビーム11を反射させる。つまりこ
の装置では、このバルクグレーティング92と半導体レー
ザ100の前方端面（図１８中の右方の端面）によって半
導体レーザ100の外部共振器が構成されている。またこ
のバルクグレーティング92は波長選択光学素子として機
能するものであり、それを矢印Ａ方向に適宜回転させる
ことにより、半導体レーザ100の発振波長を、ドメイン
反転部17の周期と位相整合する波長に選択、ロックする
ことができる。
【０１０５】なお、以上説明したような反射型のバルク
グレーティング92に代えて、反射型の狭帯域薄膜バンド
パスフィルターを用いることもできる。そのように形成
された本発明の第１４の実施形態を、図１９を参照して
説明する。この第１４の実施形態の光波長変換モジュー
ルは、図１８に示したものと比べると、コリメーターレ
ンズ86、集光レンズ84および反射型のバルクグレーティ
ング92を省いて、半導体レーザ100の後方端面100ｂに反
射型の狭帯域薄膜バンドパスフィルター95を形成した点
が異なるものである。
【０１０６】なお勿論ながら、上記図１９の構成におい
てレンズ12および13を省いて、半導体レーザ100を光波
長変換素子15に直接結合するようなことも可能である。
【０１０７】次に図２０を参照して、本発明の第１５の
実施形態について説明する。この第１５の実施形態の光
波長変換モジュールは、図１７に示したものと比べる
と、バルクグレーティング92に代えてファイバーグレー
ティング23が設けられている点が異なるものである。
【０１０８】光波長変換素子15の光導波路端面18ｂから
は、波長変換されなかったレーザビーム11も発散光状態
で出射し、コリメーターレンズ20によって平行光化され
る。平行光化された第２高調波19はダイクロイックミラ
ー21で反射し、利用位置に導かれる。一方波長変換され
なかったレーザビーム11はダイクロイックミラー21を透
過し、集光レンズ22により集光されてファイバーグレー
ティング23の端面において収束する。
【０１０９】このファイバーグレーティング23は図２１
に詳しく示すように、クラッド23ｂ内にそれよりも高屈
折率のコア23ｃが埋め込まれてなり、そしてコア23ｃに
は複数の屈折率変化部が等間隔に形成された光ファイバ
ーである。このファイバーグレーティング23は、例えば
クラッド外径が125 μｍ、コア径が約10μｍの光通信用
光ファイバーのコア23ｃに、紫外域の波長248 ｎｍのエ
キシマレーザ光を用いて二光束干渉露光により干渉縞を
形成させ、コア23ｃの光が照射された部分の屈折率を変
化（上昇）させることにより作成される。なおこの屈折
率変化は、コア23ｃにドープされている酸化ゲルマニウ
ムが紫外線照射により化学変化を起こすことによって生
じると考えられている。
【０１１０】上記ファイバーグレーティング23は、集光
レンズ22を経たレーザビーム11の収束位置にコア端面23
ａが位置するように配設されている。そこでレーザビー
ム11はコア端面23ａからコア23ｃ内に入射し、そこを伝
搬する。コア23ｃに形成された上記屈折率変化部は、レ
ーザビーム11の伝搬方向に沿ったグレーティング（回折
格子）を構成している。このグレーティングは、コア23
ｃを伝搬する光ビームのうち、その周期ΛＦＧに対応し
た特定波長の光のみを反射回折させ、光波長変換素子15
を介して半導体レーザ100にフィードバックさせる。つ
まりこの装置では、コア23ｃに形成されたグレーティン
グと半導体レーザ100の後方端面（図２０中の左方の端
面）によって半導体レーザ100の外部共振器が構成され
ている。
【０１１１】したがって、上記グレーティングの周期Λ
ＦＧを所定値に設定しておくことにより、半導体レーザ
100の発振波長を、ドメイン反転部17の周期と位相整合
する波長に選択、ロックすることができる。
【０１１２】次に図２２を参照して、本発明の第１６の
実施形態について説明する。この第１６の実施形態の光
波長変換モジュールにおいて、第２高調波19はダイクロ
イックミラー30を透過して利用位置に導かれ、レーザビ
ーム11はこのダイクロイックミラー30で反射してファイ
バーグレーティング23に導かれる。
【０１１３】この場合も、ファイバーグレーティング23
のコアに形成されたグレーティングと半導体レーザ100
の後方端面（図２２中の左方の端面）によって半導体レ
ーザ100の外部共振器が構成され、図２０の装置におけ
るのと同様の効果が得られる。
【０１１４】次に図２３を参照して、本発明の第１７の
実施形態について説明する。この第１７の実施形態の光
波長変換モジュールは、図２０のものと比べると、波長
変換されなかったレーザビーム11と第２高調波19とを分
離する手段が異なるものである。すなわち本装置におい
ては、ファイバーグレーティング33として、前述と同様
の屈折率変化部を有する第１のファイバー34と、この第
１のファイバー34に結合された第２のファイバー35とか
らなるものが用いられている。これら第１のファイバー
34および第２のファイバー35は、波長選択ファイバーカ
ップラを構成している。
【０１１５】光波長変換素子15から発散光状態で出射し
たレーザビーム11および第２高調波19は、収束光学系と
しての集光レンズ31により収束せしめられる。この収束
位置には、ファイバーグレーティング33の第２のファイ
バー35の一端面が配されており、レーザビーム11および
第２高調波19はこの第２のファイバー35に入射する。こ
の第２のファイバー35に入射してそこを伝搬した第２高
調波19は、該第２のファイバー35の他端面から発散光状
態で出射し、コリメーターレンズ20によって平行光化さ
れた上で、利用位置に導かれる。
【０１１６】一方、第２のファイバー35に入射してそこ
を伝搬したレーザビーム11は、両ファイバー34、35の結
合部分において第１のファイバー34の方に移り、該第１
のファイバー34を伝搬してその屈折率変化部において反
射回折する。反射回折したレーザビーム11は、第２のフ
ァイバー35および光波長変換素子15を介して半導体レー
ザ100にフィードバックされ、そこでこの場合も図２０
の装置におけるのと同様の効果が得られることになる。
【０１１７】なお上記とは反対に、集光レンズ31により
収束したレーザビーム11および第２高調波19をまず第１
のファイバー34に入射させ、該第１のファイバー34を伝
搬する第２高調波19を第２のファイバー35の方に移すよ
うにしてもよい。
【０１１８】以上説明した第１５、１６および１７の実
施形態はいずれも、光波長変換素子15から波長変換され
ずに出射した基本波としてのレーザビーム11をファイバ
ーグレーティングにより反射回折させるものであるが、
次に、光波長変換素子15に入射する前のレーザビーム11
をファイバーグレーティングにより反射回折させるよう
にした３つの実施形態について説明する。
【０１１９】図２４は、本発明の第１８の実施形態によ
る光波長変換モジュールを示すものである。この光波長
変換モジュールにおいて、半導体レーザ100から発散光
状態で出射したレーザビーム11は、収束光学系としての
集光レンズ40により収束せしめられる。この収束位置に
は、図２０の装置で用いられたものと同様のファイバー
グレーティング23の一端面が配されており、レーザビー
ム11はこのファイバーグレーティング23に入射する。
【０１２０】ファイバーグレーティング23を伝搬したレ
ーザビーム11の一部は、該ファイバーグレーティング23
の屈折率変化部において反射回折する。反射回折したレ
ーザビーム11は、集光レンズ40を介して半導体レーザ10
0にフィードバックされ、そこでこの場合も図２０の装
置におけるのと同様の効果が得られることになる。
【０１２１】一方、ファイバーグレーティング23を伝搬
してその他端面から出射したレーザビーム11は、集光レ
ンズ41により集光されて光波長変換素子15のチャンネル
光導波路18に入射し、そこで第２高調波19に波長変換さ
れる。光波長変換素子15から発散光状態で出射した第２
高調波19およびレーザビーム11は、コリメーターレンズ
20によって平行光化され、第２高調波19が利用位置に導
かれる。この第２高調波19をレーザビーム11から分離さ
せるには、既に説明したようなものを適宜用いればよ
い。
【０１２２】次に図２５を参照して、本発明の第１９の
実施形態について説明する。この第１９の実施形態の光
波長変換モジュールにおいては、コリメーターレンズ12
によって平行光化されたレーザビーム11がビームスプリ
ッタ45によって分岐される。すなわち、このビームスプ
リッタ45を透過したレーザビーム11は、図２０の装置に
おけるのと同様にして光波長変換素子15に導かれる。他
方、このビームスプリッタ45で反射したレーザビーム11
はミラー46で反射した後、集光レンズ22で集光されてフ
ァイバーグレーティング23に入射する。
【０１２３】ファイバーグレーティング23に入射してそ
こを伝搬したレーザビーム11は、該ファイバーグレーテ
ィング23の屈折率変化部において反射回折する。反射回
折したレーザビーム11は、ミラー46やビームスプリッタ
45等を介して半導体レーザ100にフィードバックされ、
そこでこの場合も図２０の装置におけるのと同様の効果
が得られる。
【０１２４】なおこの実施形態においては、コリメータ
ーレンズ12および集光レンズ22により、光波長変換素子
15に入射する前のレーザビーム11を収束させる収束光学
系が構成されている。
【０１２５】次に図２６を参照して、本発明の第２０の
実施形態について説明する。この第２０の実施形態の光
波長変換モジュールは、前述した図２４の光波長変換モ
ジュールと比べると、ファイバーグレーティング23に代
えて、ファイバーカップラを構成するファイバーグレー
ティング50が用いられている点が異なるものである。こ
のファイバーグレーティング50は、屈折率変化部を有す
る第１のファイバー51と、該第１のファイバー51に結合
された第２のファイバー52とからなるものである。
【０１２６】上記第２のファイバー52に入射してそこを
伝搬するレーザビーム11は、一部が両ファイバー51、52
の結合部分において第１のファイバー51の方に移って、
二系統に分岐される。第２のファイバー52を伝搬してそ
の他端面から出射したレーザビーム11は、集光レンズ41
により集光されて光波長変換素子15のチャンネル光導波
路18に入射し、そこで第２高調波19に波長変換される。
光波長変換素子15から発散光状態で出射した第２高調波
19およびレーザビーム11は、コリメーターレンズ20によ
って平行光化され、第２高調波19が利用位置に導かれ
る。この第２高調波19をレーザビーム11から分離させる
には、既に説明したようなものを適宜用いればよい。
【０１２７】一方、第１のファイバー51に移ったレーザ
ビーム11は、該第１のファイバー51を伝搬してその屈折
率変化部において反射回折する。反射回折したレーザビ
ーム11は、集光レンズ40を介して半導体レーザ100にフ
ィードバックされ、そこでこの場合も図２０の装置にお
けるのと同様の効果が得られることになる。
【０１２８】次に図２７を参照して、半導体レーザ100
の後方出射光を利用してその発振波長を選択、ロックす
るようにした本発明の第２１の実施形態について説明す
る。この第２１の実施形態の光波長変換モジュールにお
いては、光波長変換素子15に向かわないレーザビーム11
Ｒ（後方出射光）が、収束光学系としての集光ーティン
グ23に入射したレーザビーム11Ｒは、該ファイバーグレ
ーティング23の屈折率変化部において反射回折する。反
射回折したレーザビーム11Ｒは、集光レンズ60を介して
半導体レーザ100にフィードバックされ、そこでこの場
合も図２０の装置におけるのと同様の効果が得られる。
【０１２９】以上説明した第２〜２１の実施形態におい
ても、基本波光源として、第１の実施形態で用いられた
ものと同様の半導体レーザ、すなわちMQW活性層125の３
つの量子井戸層の厚みがそれぞれ互いに異なる半導体レ
ーザ100が用いられていることにより、MQW活性層125の
全体の利得スペクトルが拡大し、より広い波長範囲にお
いて発振波長の選択、ロックが可能となっている。
【０１３０】なお以上説明した第１〜２１の実施形態に
おいては全て、ＭｇＯ−ＬＮのインゴット16’を、Ｙ軸
をＹＺ面内でＺ軸側に３°回転させた軸に対して垂直な
面でカット、研磨して得られたＭｇＯ−ＬＮ基板（３°
Ｙカット基板）16が用いられているが、本発明ではそれ
以外の方位でカットされた基板を用いることも可能であ
る。例えば図２８に示すように、ＭｇＯ−ＬＮのインゴ
ット16”を、そのＺ軸をＺＸ面内でＸ軸側に87°回転さ
せた軸Ｚ”に垂直となる面でカット、研磨して得た基板
（87°Ｚカット基板）も好適に用いることができる。
【０１３１】また、以上例示した基板は、その表面に平
行な方向および垂直な方向に対して、それぞれＺ軸およ
びＹ軸がオフセットしているものであるが、少なくとも
Ｚ軸がオフセットしていれば同様の効果が得られるもの
である。
【０１３２】次に図２９を参照して、本発明の第２２の
実施形態について説明する。この第２２の実施形態の光
波長変換モジュールは、図９に示した光波長変換モジュ
ールと比べると基本的に、半導体レーザ100’が光波長
変換素子15の端面に直接結合されている点が異なるもの
であり、半導体レーザ100’の発振波長の選択、ロック
は図９の光波長変換モジュールにおけるのと同様にして
なされる。
【０１３３】基本横モードの半導体レーザ100’の発振
光の近視野像と、導波路型光波長変換素子15における導
波光の電界分布とは互いに比較的近い形状となっている
ので、レンズ光学系を用いなくても、半導体レーザ10
0’の発振光と導波光とを60〜80％程度以上の高い効率
で結合することが可能である。
【０１３４】なお本実施形態で用いられている半導体レ
ーザ100’は、基本的な構造は第１〜２１の実施形態に
おいて用いられた半導体レーザ100と同様のものである
が、そのMQW活性層125’は、GaAs０．７５P０．２５障
壁層（9ｎｍ）、In０．１５Ga ０．８５As量子井戸層
（５ｎｍ）、In０．１３Ga０．８７As０．７５P
０．２５障壁層（4ｎｍ）、In０．１５Ga０．８５As量
子井戸層（６ｎｍ）、In０．１３Ga０．８７As０．７５
P０．２５障壁層（４ｎｍ）、In０．１５Ga０．８５As
量子井戸層（７ｎｍ）およびGaAs０．７５P０．２５障
壁層（9ｎｍ）を有する３重量子井戸構造のものであっ
て、第１番目と第３番目の量子井戸層の厚みが前述の半
導体レーザ100におけるのとは異なっている。しかしこ
の場合も、３重量子井戸構造を構成する３つの量子井戸
層の厚みが互いに異なっていることから、MQW活性層12
5’の全体の利得スペクトルが拡大し、より広い波長範
囲において発振波長の選択、ロックが可能となってい
る。
【０１３５】次に図３０を参照して、本発明の第２３の
実施形態について説明する。この第２３の実施形態の光
波長変換モジュールは、図２７に示した光波長変換モジ
ュールと比べると基本的に、半導体レーザ100が光波長
変換素子15の端面に直接結合されている点が異なるもの
であり、半導体レーザ100の発振波長の選択、ロックは
図２７の光波長変換モジュールにおけるのと同様にして
なされる。
【０１３６】次に図３１を参照して、本発明の第２４の
実施形態について説明する。この第２４の実施形態の光
波長変換モジュールは、図３０に示した光波長変換モジ
ュールと比べると基本的に、波長選択光学素子であるフ
ァイバーグレーティング23が半導体レーザ100の後方端
面に直接結合されている点が異なるものであり、半導体
レーザ100の発振波長の選択、ロックは図３０の光波長
変換モジュールにおけるのと同様にしてなされる。
【０１３７】次に図３２を参照して、本発明の第２５の
実施形態について説明する。この第２５の実施形態の光
波長変換モジュールは、図３１に示した光波長変換モジ
ュールと比べると基本的に、ファイバーグレーティング
23に代えて導波路型の波長選択光学素子200が用いられ
た点が異なるものである。この波長選択光学素子200
は、例えばＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ３ の結晶
からなる基板201にチャンネル光導波路202が形成され、
そしてこのチャンネル光導波路202に沿ってＤＢＲグレ
ーティング203が形成されてなるものである。
【０１３８】本例では、半導体レーザ100の光波長変換
素子15側の端面100ｅに反射率30％程度のコートが形成
され、導波路型の波長選択光学素子200の半導体レーザ1
00側の端面200ｂには、反射率0.1％以下程度の低反射コ
ートが形成されている。また、半導体レーザ100の波長
選択光学素子200側の端面100ｄにも、反射率0.1％以下
程度の低反射コートが形成されている。
【０１３９】このような構成の場合、半導体レーザ100
はファブリペロモードでは発振せず、波長選択光学素子
200を外部共振器の片側の共振器ミラーとして発振する
ようになる。なお、波長選択光学素子200の端面200ａに
はほとんど光が到達しないが、この端面200ａに反射率
0.1〜１％程度以下の低反射コートを施しておけば、不
要反射の影響を防止できる。
【０１４０】本実施形態の光波長変換モジュールにおい
て、半導体レーザ100の後方端面（図３２中の左端面）1
00ｄから出射した後方出射光は、波長選択光学素子200
のチャンネル光導波路202に入射してそこを導波モード
で伝搬し、ＤＢＲグレーティング203で反射回折して半
導体レーザ100に戻る。このとき、ＤＢＲグレーティン
グ203の波長選択作用により、反射回折するレーザビー
ムの波長が選択される。このように波長選択されたレー
ザビームが半導体レーザ100にフィードバックすること
により、該半導体レーザ100の発振波長が選択、ロック
されるので、安定した出力の第２高調波19を得ることが
できる。
【０１４１】以上説明した第２３、２４および２５の実
施形態においても、基本波光源として、MQW活性層125の
３つの量子井戸層の厚みがそれぞれ互いに異なる半導体
レーザ100が用いられていることにより、MQW活性層125
の全体の利得スペクトルが拡大し、より広い波長範囲に
おいて発振波長の選択、ロックが可能となっている。
【０１４２】次に図３３を参照して、本発明の第２６の
実施形態について説明する。同図に平面形状を示すこの
第２６の実施形態の光波長変換モジュールは、図３２に
示した光波長変換モジュールと比較すると、半導体レー
ザ100、光波長変換素子15および波長選択光学素子200の
配置関係が異なるものであり、ここでは、光波長変換素
子15が半導体レーザ100と波長選択光学素子200との間に
配設されている。
【０１４３】この場合、半導体レーザ100が発する基本
波としてのレーザビームの波長に対して、該半導体レー
ザ100の光波長変換素子15側の端面およびそれと反対側
の端面にはそれぞれＬＲ（低反射）コート、ＨＲ（高反
射）コートが、光波長変換素子15の両端面にはともにＡ
Ｒ（無反射）コートが、そして波長選択光学素子200の
光波長変換素子15側の端面およびそれと反対側の端面に
はそれぞれＡＲコート、ＡＲコートが施されている。
【０１４４】このような構成においても、波長選択光学
素子200に入射した基本波の一部がそこで波長選択され
つつ反射回折して半導体レーザ100に戻り、それにより
半導体レーザ100の発振波長が選択、ロックされるの
で、安定した出力の第２高調波を得ることができる。
【０１４５】次に図３４を参照して、本発明の第２７の
実施形態による光波長変換モジュールについて説明す
る。同図に平面形状を示すこの第２７の実施形態の光波
長変換モジュールも、図３２に示した光波長変換モジュ
ールと比較すると、半導体レーザ100、光波長変換素子1
5および波長選択光学素子200の配置関係が異なるもので
あり、ここでは、波長選択光学素子200が半導体レーザ1
00と光波長変換素子15との間に配設されている。
【０１４６】この場合、半導体レーザ100が発する基本
波としてのレーザビームの波長に対して、該半導体レー
ザ100の波長選択光学素子200側の端面およびそれと反対
側の端面にはそれぞれＬＲコート、ＨＲコートが、波長
選択光学素子200の両端面にはともにＡＲコートが、そ
して光波長変換素子15の両端面にはともにＡＲコートが
施されている。なお半導体レーザ100の波長選択光学素
子200側の端面には、ＬＲコートの代わりにＡＲコート
を施してもよい。
【０１４７】このような構成においても、波長選択光学
素子200に入射した基本波の一部がそこで波長選択され
つつ反射回折して半導体レーザ100に戻り、それにより
半導体レーザ100の発振波長が選択、ロックされるの
で、安定した出力の第２高調波を得ることができる。
【０１４８】次に図３５を参照して、本発明の第２８の
実施形態による光波長変換モジュールについて説明す
る。同図に平面形状を示すこの第２８の実施形態の光波
長変換モジュールにおいては、図３５に示した光波長変
換モジュールと同様に、半導体レーザ100が波長選択光
学素子200と光波長変換素子15との間に配設されてい
る。
【０１４９】この場合、半導体レーザ100が発する基本
波としてのレーザビームの波長に対して、該半導体レー
ザ100の両端面にはともにＬＲコートが、波長選択光学
素子200の両端面にはともにＡＲコートが、そして光波
長変換素子15の両端面にはともにＡＲコートが施されて
いる。
【０１５０】この構成においては、半導体レーザ100か
ら光波長変換素子15と反対側に出射したレーザビーム
（後方出射光）が波長選択光学素子200で波長選択され
つつ反射回折して半導体レーザ100に戻り、それにより
半導体レーザ100の発振波長が選択、ロックされるの
で、安定した出力の第２高調波を得ることができる。
【０１５１】なお本実施形態では特に、波長選択光学素
子200の半導体レーザ100と反対側の端面200ａが、該波
長選択光学素子200の光導波路の延びる方向に対して斜
めにカットされているので、この端面200ａで反射した
基本波が波長選択光学素子200の光導波路に再入射する
ことがなくなる。そうであれば、この再入射した基本波
が半導体レーザ100にいわゆる戻り光となって入射する
ことがなくなるので、この戻り光によるノイズの発生や
出力変動の問題を防止することができる。
【０１５２】次に図３６を参照して、本発明の第２９の
実施形態による光波長変換モジュールについて説明す
る。同図に平面形状を示すこの第２９の実施形態の光波
長変換モジュールは、透過型の波長選択光学素子210が
半導体レーザ100と光波長変換素子15との間に配設され
てなるものである。
【０１５３】この実施形態において、半導体レーザ100
が発する基本波としてのレーザビームの波長に対して、
該半導体レーザ100の両端面にはともにＬＲコートが、
波長選択光学素子210の両端面にはともにＡＲコート
が、そして光波長変換素子15の波長選択光学素子210側
の端面にはＡＲコートが、その反対側の端面にはＨＲコ
ートが施されている。
【０１５４】この構成において、波長選択光学素子210
を透過して波長選択された基本波は、上記光波長変換素
子15のＨＲコートが施された端面で反射して半導体レー
ザ100に戻る。それにより本例においても、半導体レー
ザ100の発振波長が選択、ロックされるので、安定した
出力の第２高調波を得ることができる。
【０１５５】以上説明した第２６、２７、２８および２
９の実施形態においても、基本波光源として、MQW活性
層の３つの量子井戸層の厚みがそれぞれ互いに異なる半
導体レーザ100が用いられていることにより、MQW活性層
全体の利得スペクトルが拡大し、より広い波長範囲にお
いて発振波長の選択、ロックが可能となっている。
【０１５６】なお本発明の光波長変換モジュールにおい
て用いられる半導体レーザは、先に説明した半導体レー
ザ100や半導体レーザ100’に限られるものではなく、そ
の他例えば、図３７に示す半導体レーザ300等も適用可
能である。この図３７の半導体レーザ300はリッジ導波
路型の基本横モードレーザであり、n-GaAs基板301、n-G
aAsバッファ層302、n-InGaPクラッド層303、InGaAsP光
ガイド層304、MQW活性層305、InGaAsP光ガイド層306、p
-InGaPクラッド層307、p-GaAsキャップ層308、SiO２層3
09、p側電極310およびn側電極311を備えてなる。
【０１５７】この種の半導体レーザにおいても、MQW活
性層305を構成する複数の量子井戸層のうちの少なくと
も一つを、他の量子井戸層と組成および／または厚みが
異なるようにしておけば、既述の各実施形態におけるの
と同様の効果を得ることができる。
【０１５８】また、以上説明した各実施形態の光波長変
換モジュールは、GaAs基板を用いて形成された半導体レ
ーザが発する中心波長946ｎｍのレーザビームを波長473
ｎｍの第２高調波に波長変換するものであるが、本発明
の光波長変換モジュールはそれに限らず、例えばGaAs基
板を用いて形成された半導体レーザが発するその他の波
長帯（630〜1100ｎｍ）のレーザビームや、InP基板を用
いて形成された半導体レーザが発する主に1250〜1700ｎ
ｍ帯のレーザビームを波長変換するように構成すること
も勿論可能である。
【０１５９】さらに本発明の光波長変換モジュールにお
いては、光導波路のドメイン反転部よりも導波方向上流
側において、該光導波路を導波する光を変調する電気光
学光変調部が形成されてもよい。このような電気光学光
変調部を有する光波長変換モジュールについては、例え
ば本出願人による特開平１０−１６１１６５号公報に詳
しい記載がなされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
【図２】上記光波長変換モジュールの要部を示す斜視図
【図３】上記光波長変換モジュールに用いられた半導体
レーザの断面模式図
【図４】上記第１実施形態の光波長変換モジュールに用
いられた光波長変換素子を作成する様子を示す概略斜視
図
【図５】上記光波長変換素子に用いられる基板のカット
状態を説明する概略図
【図６】上記光波長変換素子に形成されるドメイン反転
部を示す概略斜視図
【図７】本発明の第２実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
【図８】本発明の第３実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
【図９】本発明の第４実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
【図１０】本発明の第５実施形態による光波長変換モジ
ュールを示す概略側面図
【図１１】本発明の第６実施形態による光波長変換モジ
ュールを示す概略側面図
【図１２】本発明の第７実施形態による光波長変換モジ
ュールを示す概略側面図
【図１３】本発明の第８実施形態による光波長変換モジ
ュールを示す概略側面図
【図１４】本発明の第９実施形態による光波長変換モジ
ュールを示す概略側面図
【図１５】本発明の第１０実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図１６】本発明の第１１実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図１７】本発明の第１２実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図１８】本発明の第１３実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図１９】本発明の第１４実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２０】本発明の第１５実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２１】上記第１５実施形態による光波長変換モジュ
ールの要部を示す概略側面図
【図２２】本発明の第１６実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２３】本発明の第１７実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２４】本発明の第１８実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２５】本発明の第１９実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２６】本発明の第２０実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２７】本発明の第２１実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図２８】本発明に用いられる光波長変換素子用基板の
別のカット状態を説明する概略図
【図２９】本発明の第２２実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図３０】本発明の第２３実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図３１】本発明の第２４実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図３２】本発明の第２５実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略側面図
【図３３】本発明の第２６実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略平面図
【図３４】本発明の第２７実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略平面図
【図３５】本発明の第２８実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略平面図
【図３６】本発明の第２９実施形態による光波長変換モ
ジュールを示す概略平面図
【図３７】本発明の光波長変換モジュールに用いられる
別の半導体レーザの断面模式図
【図３８】本発明の効果を説明する説明図
【符号の説明】
11 レーザビーム（基本波） 11Ｒ レーザビーム（後方出射光） 12 コリメーターレンズ 13 集光レンズ 14 狭帯域バンドパスフィルター 15 光波長変換素子 16 ＭｇＯ−ＬＮ結晶基板 17 ドメイン反転部 18 チャンネル光導波路 18ａ、18ｂ チャンネル光導波路の端面 19 第２高調波 20 コリメーターレンズ 21 ダイクロイックミラー 22 集光レンズ 23 ファイバーグレーティング 23ａ ファイバーグレーティングのコア端面 23ｂ ファイバーグレーティングのコア 23ｃ ファイバーグレーティングのクラッド 30 ダイクロイックミラー 31 集光レンズ 33 ファイバーグレーティング 34 第１のファイバー 35 第２のファイバー 40、41 集光レンズ 45 ビームスプリッタ 46 ミラー 50 ファイバーグレーティング 51 第１のファイバー 52 第２のファイバー 60 集光レンズ 80 櫛形電極 81 平板電極 82 ビームスプリッタ 84 集光レンズ 85 ミラー 86 コリメーターレンズ 90 透過型バルクグレーティング 91 透過型狭帯域薄膜バンドパスフィルター 92 反射型バルクグレーティング 95 反射型狭帯域薄膜バンドパスフィルター 100 半導体レーザ 100ａ、100ｂ、100ｄ、100ｅ 半導体レーザの端面 125 半導体レーザの多重量子井戸活性層 200、210 波長選択光学素子 202 波長選択光学素子のチャンネル光導波路 203 波長選択光学素子のＤＢＲグレーティング 300 半導体レーザ 305 半導体レーザの多重量子井戸活性層

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導波路を有し、該光導波路を導波する
    基本波を波長変換する光波長変換素子と、 前記基本波としてこの光波長変換素子に入射されるレー
    ザビームを発する半導体レーザと、 この半導体レーザから発せられた後該半導体レーザにフ
    ィードバックされるレーザビームを波長選択する波長選
    択光学素子とからなる光波長変換モジュールにおいて、 前記半導体レーザが多重量子井戸活性層を有し、 この多重量子井戸活性層を構成する複数の量子井戸層の
    うちの少なくとも一つが、他の量子井戸層と組成および
    ／または厚みが異なることを特徴とする光波長変換モジ
    ュール。
  2. 【請求項２】 前記波長選択光学素子として前記半導体
    レーザと前記光波長変換素子との間に配され、該光波長
    変換素子の端面で反射して半導体レーザにフィードバッ
    クされるレーザビームの波長を選択する透過型の波長選
    択光学素子が用いられていることを特徴とする請求項１
    記載の光波長変換モジュール。
  3. 【請求項３】 前記光波長変換素子に入射する前の前記
    レーザビームを一部分岐させる光分岐手段と、 この分岐されたレーザビームを反射させて前記半導体レ
    ーザにフィードバックさせる反射部材とが設けられた上
    で、 前記波長選択光学素子として、前記反射部材と前記半導
    体レーザとの間のレーザビームの光路に配された透過型
    の波長選択光学素子が用いられていることを特徴とする
    請求項１記載の光波長変換モジュール。
  4. 【請求項４】 前記光波長変換素子から出射した前記レ
    ーザビームを反射させて前記半導体レーザにフィードバ
    ックさせる反射部材が設けられた上で、 前記波長選択光学素子として、前記反射部材と前記半導
    体レーザとの間のレーザビームの光路に配された透過型
    の波長選択光学素子が用いられていることを特徴とする
    請求項１記載の光波長変換モジュール。
  5. 【請求項５】 前記光波長変換素子から出射した前記レ
    ーザビームと波長変換波とを分岐する光学系が設けられ
    ていることを特徴とする請求項４記載の光波長変換モジ
    ュール。
  6. 【請求項６】 前記半導体レーザから、前記光波長変換
    素子に向かわない後方出射光として出射したレーザビー
    ムを反射させて前記半導体レーザにフィードバックさせ
    る反射部材が設けられた上で、 前記波長選択光学素子として、前記反射部材と前記半導
    体レーザとの間のレーザビームの光路に配された透過型
    の波長選択光学素子が用いられていることを特徴とする
    請求項１記載の光波長変換モジュール。
  7. 【請求項７】 前記波長選択光学素子が狭帯域バンドパ
    スフィルターであることを特徴とする請求項１から６い
    ずれか１項記載の光波長変換モジュール。
  8. 【請求項８】 前記狭帯域バンドパスフィルターが薄膜
    型バンドパスフィルターであることを特徴とする請求項
    ７記載の光波長変換モジュール。
  9. 【請求項９】 前記薄膜型バンドパスフィルターが前記
    半導体レーザの光出射端面に形成されていることを特徴
    とする請求項８記載の光波長変換モジュール。
  10. 【請求項１０】 前記透過型の波長選択光学素子が薄膜
    型の狭帯域バンドパスフィルターであって、このバンド
    パスフィルターが前記反射部材の表面に形成されている
    ことを特徴とする請求項３から６いずれか１項記載の光
    波長変換モジュール。
  11. 【請求項１１】 前記波長選択光学素子として、前記半
    導体レーザと前記光波長変換素子との間に配され、前記
    レーザビームの一部を反射させて半導体レーザにフィー
    ドバックするとともに、このフィードバックするレーザ
    ビームの波長を選択する反射型の波長選択光学素子が用
    いられていることを特徴とする請求項１記載の光波長変
    換モジュール。
  12. 【請求項１２】 前記波長選択光学素子として、前記光
    波長変換素子から出射した前記レーザビームを反射させ
    て前記半導体レーザにフィードバックさせるとともに、
    このフィードバックするレーザビームの波長を選択する
    反射型の波長選択光学素子が用いられていることを特徴
    とする請求項１記載の光波長変換モジュール。
  13. 【請求項１３】 前記光波長変換素子から出射した前記
    レーザビームと波長変換波とを分岐する光学系が設けら
    れていることを特徴とする請求項１２記載の光波長変換
    モジュール。
  14. 【請求項１４】 前記波長選択光学素子として、前記半
    導体レーザから、前記光波長変換素子に向かわない後方
    出射光として出射したレーザビームを反射させて前記半
    導体レーザにフィードバックさせるとともに、このフィ
    ードバックするレーザビームの波長を選択する反射型の
    波長選択光学素子が用いられていることを特徴とする請
    求項１記載の光波長変換モジュール。
  15. 【請求項１５】 前記波長選択光学素子がバルクグレー
    ティングであることを特徴とする請求項１から１０いず
    れか１項記載の光波長変換モジュール。
  16. 【請求項１６】 前記反射型の波長選択光学素子が、コ
    アに複数の屈折率変化部が等間隔に形成された光ファイ
    バーからなるファイバーグレーティングであることを特
    徴とする請求項７から１０いずれか１項記載の光波長変
    換モジュール。
  17. 【請求項１７】 前記ファイバーグレーティングに入射
    するレーザビームをこのファイバーグレーティングのコ
    ア端面上で収束させる収束光学系が設けられていること
    を特徴とする請求項１６記載の光波長変換モジュール。
  18. 【請求項１８】 前記半導体レーザが前記光波長変換素
    子の端面に結合されていることを特徴とする請求項１か
    ら１７いずれか１項記載の光波長変換モジュール。
  19. 【請求項１９】 光導波路を有し、該光導波路を導波す
    る基本波を波長変換する光波長変換素子と、 この光波長変換素子の端面に結合され、前記基本波とし
    てこの光波長変換素子に入射されるレーザビームを発す
    る半導体レーザと、 この半導体レーザの光出射面と前記光波長変換素子の端
    面との間に配され、該光波長変換素子の端面で反射して
    半導体レーザにフィードバックするレーザビームの波長
    を選択する透過型の薄膜狭帯域バンドパスフィルターと
    からなる光波長変換モジュールにおいて、 前記半導体レーザが多重量子井戸活性層を有し、 この多重量子井戸活性層を構成する複数の量子井戸層の
    うちの少なくとも一つが、他の量子井戸層と組成および
    ／または厚みが異なることを特徴とする光波長変換モジ
    ュール。
  20. 【請求項２０】 光導波路を有し、該光導波路を導波す
    る基本波を波長変換する光波長変換素子と、 この光波長変換素子の端面に結合され、前記基本波とし
    てこの光波長変換素子に入射されるレーザビームを発す
    る半導体レーザと、 この半導体レーザの光出射面と前記光波長変換素子の端
    面との間に配され、前記レーザビームの一部を反射させ
    て半導体レーザにフィードバックするとともに、このフ
    ィードバックするレーザビームの波長を選択する反射型
    の薄膜狭帯域バンドパスフィルターとからなる光波長変
    換モジュールにおいて、 前記半導体レーザが多重量子井戸活性層を有し、 この多重量子井戸活性層を構成する複数の量子井戸層の
    うちの少なくとも一つが、他の量子井戸層と組成および
    ／または厚みが異なることを特徴とする光波長変換モジ
    ュール。
  21. 【請求項２１】 基本波としてのレーザビームを発する
    半導体レーザと、前記レーザビームの波長を選択する導
    波路型の波長選択光学素子と、前記レーザビームを波長
    変換する光波長変換素子とが互いに直接結合されてなる
    光波長変換モジュールにおいて、 前記半導体レーザが多重量子井戸活性層を有し、 この多重量子井戸活性層を構成する複数の量子井戸層の
    うちの少なくとも一つが、他の量子井戸層と組成および
    ／または厚みが異なることを特徴とする光波長変換モジ
    ュール。
  22. 【請求項２２】 前記波長選択光学素子として反射型の
    ものが用いられ、 この波長選択光学素子と前記光波長変換素子との間に前
    記半導体レーザが配設されていることを特徴とする請求
    項２１記載の光波長変換モジュール。
  23. 【請求項２３】 前記波長選択光学素子として反射型の
    ものが用いられ、 この波長選択光学素子と前記半導体レーザとの間に前記
    光波長変換素子が配設されていることを特徴とする請求
    項２１記載の光波長変換モジュール。
  24. 【請求項２４】 前記波長選択光学素子として反射型の
    ものが用いられ、 この波長選択光学素子の前記半導体レーザと反対側の端
    面が、その光導波路の延びる方向に対して斜めにカット
    されていることを特徴とする請求項２２または２３記載
    の光波長変換モジュール。
  25. 【請求項２５】 前記波長選択光学素子として反射型の
    ものが用いられ、 この波長選択光学素子が、前記半導体レーザと前記光波
    長変換素子との間に配設されていることを特徴とする請
    求項２１記載の光波長変換モジュール。
  26. 【請求項２６】 前記波長選択光学素子が、ＤＢＲグレ
    ーティングを有するものであることを特徴とする請求項
    ２１から２５いずれか１項記載の光波長変換モジュー
    ル。
  27. 【請求項２７】 前記波長選択光学素子として透過型の
    ものが用いられ、 この波長選択光学素子が、前記半導体レーザと、この半
    導体レーザに向けて光を反射させる反射面を有する光波
    長変換素子との間に配設されていることを特徴とする請
    求項２１記載の光波長変換モジュール。
  28. 【請求項２８】 前記波長選択光学素子が、バンドパス
    フィルターが挿入された光導波路を有するものであるこ
    とを特徴とする請求項２１から２７いずれか１項記載の
    光波長変換モジュール。
  29. 【請求項２９】 前記光波長変換素子が、非線形光学効
    果を有する強誘電体結晶基板に、その一表面に沿って延
    びる光導波路が形成されるとともに、この光導波路に基
    板の自発分極の向きを反転させたドメイン反転部が周期
    的に形成されてなり、該光導波路を導波する基本波を波
    長変換するものであることを特徴とする請求項１から２
    ８いずれか１項記載の光波長変換モジュール。
  30. 【請求項３０】 前記光波長変換素子が、基本波の導波
    方向に垂直な面内において、前記基板の自発分極の向き
    が該基板の前記一表面に対して角度θ（０°＜θ＜90
    °）をなしているものであることを特徴とする請求項２
    ９記載の光波長変換モジュール。
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