JP2003029307A - 光導波路型波長変換デバイスおよびこれを用いた光源および光学装置 - Google Patents
光導波路型波長変換デバイスおよびこれを用いた光源および光学装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路型波長変換デバイスと半導体レーザ
によるＳＨＧ青色光源を用いた光ディスク再生時に、光
ディスクからの戻り光による干渉ノイズを抑え基本波を
効率よく光導波路内を伝搬させることを目的とする。 【解決手段】 高調波吸収領域１１を光学材料基板の入
射端面近傍に設け、非高調波吸収領域１２と高調波吸収
領域の導波路内を伝搬する基本波の導波モードサイズを
一致させることで、基本波の導波損失を低減し、高効率
な光導波路型波長変換デバイスを実現した。さらに、光
ディスクからの戻り光を低減し、低ノイズな光ディスク
再生を実現できる。
によるＳＨＧ青色光源を用いた光ディスク再生時に、光
ディスクからの戻り光による干渉ノイズを抑え基本波を
効率よく光導波路内を伝搬させることを目的とする。 【解決手段】 高調波吸収領域１１を光学材料基板の入
射端面近傍に設け、非高調波吸収領域１２と高調波吸収
領域の導波路内を伝搬する基本波の導波モードサイズを
一致させることで、基本波の導波損失を低減し、高効率
な光導波路型波長変換デバイスを実現した。さらに、光
ディスクからの戻り光を低減し、低ノイズな光ディスク
再生を実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コヒーレント光源
を応用した、光情報処理、光応用計測制御分野に使用さ
れる光導波路型波長変換デバイス、レーザ光源および光
学装置に関するものである。
を応用した、光情報処理、光応用計測制御分野に使用さ
れる光導波路型波長変換デバイス、レーザ光源および光
学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスク装置は（１）光源の短
波長化、（２）レンズの高ＮＡ（Numerical Aperture）
化などによって大容量化が進んできた。具体的には、従
来より普及しているコンパクトディスク装置では７８０
ｎｍの近赤外光を用いるのに対し、より高密度の情報再
生を実現したデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：Digita
l Versatile Disc）では６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系
赤色半導体レーザが用いられている。今後さらなる高密
度な次世代光ディスク装置を実現するため、青色光源の
実用化は必要不可欠なものとなってきている。青色レー
ザ実現の１手段として、波長変換デバイスを用いた光導
波路型擬似位相整合方式第２高調波発生（Quasi-Phase-
Matched Second-Harmonic-Generation、以下ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧとする）技術がある。
波長化、（２）レンズの高ＮＡ（Numerical Aperture）
化などによって大容量化が進んできた。具体的には、従
来より普及しているコンパクトディスク装置では７８０
ｎｍの近赤外光を用いるのに対し、より高密度の情報再
生を実現したデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ：Digita
l Versatile Disc）では６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系
赤色半導体レーザが用いられている。今後さらなる高密
度な次世代光ディスク装置を実現するため、青色光源の
実用化は必要不可欠なものとなってきている。青色レー
ザ実現の１手段として、波長変換デバイスを用いた光導
波路型擬似位相整合方式第２高調波発生（Quasi-Phase-
Matched Second-Harmonic-Generation、以下ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧとする）技術がある。
【０００３】図１１（ａ）、（ｂ）に、ＳＨＧ青色光源
の構成図を示す。Ｓｉサブマウント１１４上に実装され
た光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス１１２と波長可変
半導体レーザ１１３から構成される。光導波路型ＱＰＭ
−ＳＨＧデバイス１１２は、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂ
Ｏ3基板１１１上に形成されたプロトン交換光導波路１
１５と周期的な分極反転領域１１６より構成されてい
る。周期的な分極反転領域１１６は、ＭｇＯ：ＬｉＮｂ
Ｏ3基板の＋ｘ面に櫛形電極を形成し、電界を印加する
ことにより作製された。基本波光と第２高調波光の伝搬
速度のずれを、周期的分極反転領域により補償し、擬似
的な位相整合条件を満足している。基本波および高調波
は、プロトン交換光導波路１１５を導波光として伝搬す
るため、長い相互作用長が確保でき、高い変換効率が実
現できる。またＳＨＧ青色光源が光ディスク装置の仕様
を満足するためには、超小型光源でなければならない。
そのため、本方式では結合レンズ系を用いずに光導波路
型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス１１２と、波長可変半導体レ
ーザ１１３とをプレーナ方式で直接光結合したＳＨＧ青
色光源を採用している。
の構成図を示す。Ｓｉサブマウント１１４上に実装され
た光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス１１２と波長可変
半導体レーザ１１３から構成される。光導波路型ＱＰＭ
−ＳＨＧデバイス１１２は、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂ
Ｏ3基板１１１上に形成されたプロトン交換光導波路１
１５と周期的な分極反転領域１１６より構成されてい
る。周期的な分極反転領域１１６は、ＭｇＯ：ＬｉＮｂ
Ｏ3基板の＋ｘ面に櫛形電極を形成し、電界を印加する
ことにより作製された。基本波光と第２高調波光の伝搬
速度のずれを、周期的分極反転領域により補償し、擬似
的な位相整合条件を満足している。基本波および高調波
は、プロトン交換光導波路１１５を導波光として伝搬す
るため、長い相互作用長が確保でき、高い変換効率が実
現できる。またＳＨＧ青色光源が光ディスク装置の仕様
を満足するためには、超小型光源でなければならない。
そのため、本方式では結合レンズ系を用いずに光導波路
型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス１１２と、波長可変半導体レ
ーザ１１３とをプレーナ方式で直接光結合したＳＨＧ青
色光源を採用している。
【０００４】次に、光ディスク装置における再生信号の
検出方法について説明する。図１２は光ディスク装置に
おける信号再生時での再生信号光の光路を示した図であ
る。半導体レーザ１２１から出射した光は紙面に対し平
行な直線偏光であり、コリメートレンズ１２２により平
行ビームになり、偏光ビームスプリッタ１２３を通過す
る。偏光ビームスプリッタ１２３は紙面に対し平行な直
線偏光成分を透過し、紙面に対し垂直な直線偏光成分を
反射させるので上記の平行ビームは偏光ビームスプリッ
タ１２３を反射することなく通過し、４分の１波長板１
２４を通過後、光ディスク１２６に入射する。光ディス
ク１２６からの反射光は４分の１波長板１２４を再び通
過し、紙面に垂直な直線偏光となるために、光ディスク
１２６からの反射光は偏光ビームスプリッタ１２３で全
て反射され光源側へ戻らない構成となっている。その
後、集光レンズ１２７によって光検出器１２８に導かれ
再生信号を得る。
検出方法について説明する。図１２は光ディスク装置に
おける信号再生時での再生信号光の光路を示した図であ
る。半導体レーザ１２１から出射した光は紙面に対し平
行な直線偏光であり、コリメートレンズ１２２により平
行ビームになり、偏光ビームスプリッタ１２３を通過す
る。偏光ビームスプリッタ１２３は紙面に対し平行な直
線偏光成分を透過し、紙面に対し垂直な直線偏光成分を
反射させるので上記の平行ビームは偏光ビームスプリッ
タ１２３を反射することなく通過し、４分の１波長板１
２４を通過後、光ディスク１２６に入射する。光ディス
ク１２６からの反射光は４分の１波長板１２４を再び通
過し、紙面に垂直な直線偏光となるために、光ディスク
１２６からの反射光は偏光ビームスプリッタ１２３で全
て反射され光源側へ戻らない構成となっている。その
後、集光レンズ１２７によって光検出器１２８に導かれ
再生信号を得る。
【０００５】以上のように光ディスクからの反射光は光
源側に戻らない構成になっているが、現実の光ディスク
の基材が複屈折性を持つため、ディスクで発生した不要
偏光成分が偏光ビームスプリッタを通過して光源側に戻
る。
源側に戻らない構成になっているが、現実の光ディスク
の基材が複屈折性を持つため、ディスクで発生した不要
偏光成分が偏光ビームスプリッタを通過して光源側に戻
る。
【０００６】このように物体からの反射光が光源側に戻
ったときには、半導体レーザに戻り光誘起雑音が生じる
という課題は従来より認識されており、様々な技術が提
案されている。例えば半導体レーザを高周波信号で変調
することで複数の縦モードを生じさたり、半導体レーザ
に自励発振を起こさせて同じく複数の縦モード発振を実
現する方法である。
ったときには、半導体レーザに戻り光誘起雑音が生じる
という課題は従来より認識されており、様々な技術が提
案されている。例えば半導体レーザを高周波信号で変調
することで複数の縦モードを生じさたり、半導体レーザ
に自励発振を起こさせて同じく複数の縦モード発振を実
現する方法である。
【０００７】また、光通信の分野では半導体レーザから
の光を光ファイバに集光する際両者の間に磁気光学効果
を用いた光アイソレータを挿入するのが一般的である。
あるいは光ファイバや光導波路の入射側端面を斜めに研
磨して反射光を斜めに反射させ、半導体レーザに戻らな
いようにする方法が特開平５−３２３４０４号公報に開
示されている。
の光を光ファイバに集光する際両者の間に磁気光学効果
を用いた光アイソレータを挿入するのが一般的である。
あるいは光ファイバや光導波路の入射側端面を斜めに研
磨して反射光を斜めに反射させ、半導体レーザに戻らな
いようにする方法が特開平５−３２３４０４号公報に開
示されている。
【０００８】これらの技術は半導体レーザの光源内部に
帰還される戻り光による戻り光誘起雑音を低減するもの
である。戻り光に関するまた別の問題として、光学系中
の多重反射による干渉ノイズが挙げられる。
帰還される戻り光による戻り光誘起雑音を低減するもの
である。戻り光に関するまた別の問題として、光学系中
の多重反射による干渉ノイズが挙げられる。
【０００９】ＳＨＧ光源は、通常の半導体レーザで大き
な課題であった戻り光誘起雑音がない、コヒーレンシー
が高い、等の特長を持つ。一方、干渉性が高いことか
ら、多重反射によるノイズが生じやすいという課題も併
せ持つ。そのため、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス
を用いた光ピックアップでは再生時に従来の戻り光誘起
雑音とは異なるメカニズムで発生するノイズが存在す
る。すなわち、光導波路の出射側端面に集光された戻り
光が導波路の出射側端面で反射されて、導波路内部から
出射される光源からの発生光と干渉して生じる干渉ノイ
ズである。この干渉効果によって光ディスク側からは光
源の出力光パワーが変化するように見え、光ディスクの
再生信号が低周波ノイズで変調されて信号劣化となる。
そのため、図１１（ｃ）に示すように、光導波路の出射
側および入射側の両端面を斜めに研磨して反射光を斜め
に反射させ、多重反射による干渉ノイズを低減する方法
が特開２０００−１７１６５３号公報で提案されてい
る。しかしながら、本方式は図１１（ａ）、（ｂ）に示
すような直接結合ＳＨＧ青色光源には適用できない。半
導体レーザと光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスとの結
合効率を向上させるために、基本波入射端面を垂直に形
成する必要があり、光導波路の基本波入射側端面で反射
する青色光、さらには半導体レーザの出射端面で反射す
る青色光も干渉ノイズに寄与する。そのため、図１３に
示すような光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを用いた
光ディスク装置においては、光導波路内部に戻った青色
光を青色光吸収膜１３２によって減衰させる方法が特開
２０００−１７１６５３号公報で言及されている。
な課題であった戻り光誘起雑音がない、コヒーレンシー
が高い、等の特長を持つ。一方、干渉性が高いことか
ら、多重反射によるノイズが生じやすいという課題も併
せ持つ。そのため、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス
を用いた光ピックアップでは再生時に従来の戻り光誘起
雑音とは異なるメカニズムで発生するノイズが存在す
る。すなわち、光導波路の出射側端面に集光された戻り
光が導波路の出射側端面で反射されて、導波路内部から
出射される光源からの発生光と干渉して生じる干渉ノイ
ズである。この干渉効果によって光ディスク側からは光
源の出力光パワーが変化するように見え、光ディスクの
再生信号が低周波ノイズで変調されて信号劣化となる。
そのため、図１１（ｃ）に示すように、光導波路の出射
側および入射側の両端面を斜めに研磨して反射光を斜め
に反射させ、多重反射による干渉ノイズを低減する方法
が特開２０００−１７１６５３号公報で提案されてい
る。しかしながら、本方式は図１１（ａ）、（ｂ）に示
すような直接結合ＳＨＧ青色光源には適用できない。半
導体レーザと光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスとの結
合効率を向上させるために、基本波入射端面を垂直に形
成する必要があり、光導波路の基本波入射側端面で反射
する青色光、さらには半導体レーザの出射端面で反射す
る青色光も干渉ノイズに寄与する。そのため、図１３に
示すような光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを用いた
光ディスク装置においては、光導波路内部に戻った青色
光を青色光吸収膜１３２によって減衰させる方法が特開
２０００−１７１６５３号公報で言及されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
０００−１７１６５３号公報では、青色光を吸収し、基
本波を透過するような膜を用いているので基本波の吸収
損失は生じないが、青色光吸収膜を付加することで別の
導波損失が発生し、導波路内を伝搬する基本波パワー、
ひいては青色光の出力が減少するという課題があった。
０００−１７１６５３号公報では、青色光を吸収し、基
本波を透過するような膜を用いているので基本波の吸収
損失は生じないが、青色光吸収膜を付加することで別の
導波損失が発生し、導波路内を伝搬する基本波パワー、
ひいては青色光の出力が減少するという課題があった。
【００１１】本発明は、光ディスク等の被観測物体と、
光源内部の反射面の間の多重反射による干渉ノイズを低
減するとともに、青色光吸収機能を有するデバイスを導
入した場合でも、基本波の導波損失を最小限に抑えて、
基本波が光導波路内を高効率に伝搬することで基本波か
ら青色光への変換効率が高い光導波路型波長変換デバイ
スを実現し、干渉ノイズの小さい、高出力の青色光源お
よび光学装置を提供することにある。
光源内部の反射面の間の多重反射による干渉ノイズを低
減するとともに、青色光吸収機能を有するデバイスを導
入した場合でも、基本波の導波損失を最小限に抑えて、
基本波が光導波路内を高効率に伝搬することで基本波か
ら青色光への変換効率が高い光導波路型波長変換デバイ
スを実現し、干渉ノイズの小さい、高出力の青色光源お
よび光学装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光導波路型波長変換デバイスは、光学材料
基板上面に導波路が形成され、基本波入射時に高調波に
変換する光導波路型波長変換デバイスにおいて、少なく
とも前記光学材料基板の基本波入射端近傍に高調波を吸
収する高調波吸収領域を有し、前記高調波吸収領域と高
調波を吸収しない非高調波領域の導波路内を伝搬する基
本波の導波モードサイズが略一致していることを特徴と
し、これにより光ディスク等の被観測物体と、光源内部
の反射面の間の多重反射による干渉ノイズを低減し、か
つ基本波から高調波へ高効率に波長変換する。
め、本発明の光導波路型波長変換デバイスは、光学材料
基板上面に導波路が形成され、基本波入射時に高調波に
変換する光導波路型波長変換デバイスにおいて、少なく
とも前記光学材料基板の基本波入射端近傍に高調波を吸
収する高調波吸収領域を有し、前記高調波吸収領域と高
調波を吸収しない非高調波領域の導波路内を伝搬する基
本波の導波モードサイズが略一致していることを特徴と
し、これにより光ディスク等の被観測物体と、光源内部
の反射面の間の多重反射による干渉ノイズを低減し、か
つ基本波から高調波へ高効率に波長変換する。
【００１３】前記非高調波吸収領域と前記高調波吸収領
域の実効屈折率は略一致することが好ましい。
域の実効屈折率は略一致することが好ましい。
【００１４】また、前記高調波吸収領域において、前記
導波路内を伝搬する基本波は０次横モードで伝搬し、か
つ非高調波吸収領域において、前記導波路内を伝搬する
基本波も０次横モードで伝搬し、前記高調波吸収領域と
前記非高調波吸収領域の導波モードサイズは略一致して
いることが好ましい。
導波路内を伝搬する基本波は０次横モードで伝搬し、か
つ非高調波吸収領域において、前記導波路内を伝搬する
基本波も０次横モードで伝搬し、前記高調波吸収領域と
前記非高調波吸収領域の導波モードサイズは略一致して
いることが好ましい。
【００１５】前記高調波吸収領域において、前記導波路
上に高調波吸収膜が装荷されていることが好ましい。
上に高調波吸収膜が装荷されていることが好ましい。
【００１６】前記非高調波吸収領域の前記導波路は少な
くとも導波層と前記導波層の上面に装荷された高屈折率
層を有し、前記高屈折率層は前記導波層より屈折率が大
きく、一方前記高調波吸収領域の前記導波路は少なくと
も導波層と前記導波層の上面に前記高調波吸収膜が装荷
された高調波吸収層を有し、前記高調波吸収層は前記導
波層より屈折率が大きい構成であることが好ましい。
くとも導波層と前記導波層の上面に装荷された高屈折率
層を有し、前記高屈折率層は前記導波層より屈折率が大
きく、一方前記高調波吸収領域の前記導波路は少なくと
も導波層と前記導波層の上面に前記高調波吸収膜が装荷
された高調波吸収層を有し、前記高調波吸収層は前記導
波層より屈折率が大きい構成であることが好ましい。
【００１７】前記非高調波吸収領域の前記導波路は少な
くとも導波層を有し、一方前記高調波吸収領域の前記導
波路は少なくとも第二の導波層と前記第二の導波層の上
面に前記高調波吸収膜が装荷された高調波吸収層を有
し、前記第二の導波層は前記導波層より導波層厚さが薄
くなるよう上面が削られ、前記高調波吸収層は前記第二
の導波層より屈折率が大きい構成であることが好まし
い。
くとも導波層を有し、一方前記高調波吸収領域の前記導
波路は少なくとも第二の導波層と前記第二の導波層の上
面に前記高調波吸収膜が装荷された高調波吸収層を有
し、前記第二の導波層は前記導波層より導波層厚さが薄
くなるよう上面が削られ、前記高調波吸収層は前記第二
の導波層より屈折率が大きい構成であることが好まし
い。
【００１８】前記非高調波吸収領域の前記導波路は少な
くとも導波層を有し、一方前記高調波吸収領域の前記導
波路は少なくとも第二の導波層と前記第二の導波層の上
面に前記高調波吸収膜が装荷された高調波吸収層を有
し、前記第二の導波層は前記導波層よりその実効的厚み
が小さく、前記高調波吸収層は前記第二の導波層より屈
折率が大きい構成であることが好ましい。
くとも導波層を有し、一方前記高調波吸収領域の前記導
波路は少なくとも第二の導波層と前記第二の導波層の上
面に前記高調波吸収膜が装荷された高調波吸収層を有
し、前記第二の導波層は前記導波層よりその実効的厚み
が小さく、前記高調波吸収層は前記第二の導波層より屈
折率が大きい構成であることが好ましい。
【００１９】前記高調波吸収領域では前記導波層の全体
または一部に金属を混入していてもよい。
または一部に金属を混入していてもよい。
【００２０】前記高調波吸収領域において前記導波路内
を伝搬する基本波は１次以上の高次横モードで伝搬し、
一方非高調波吸収領域において前記導波路内を伝搬する
基本波は０次横モードで伝搬し、前記高調波吸収領域と
前記非高調波吸収領域の導波モードサイズが略一致する
ことが好ましい。
を伝搬する基本波は１次以上の高次横モードで伝搬し、
一方非高調波吸収領域において前記導波路内を伝搬する
基本波は０次横モードで伝搬し、前記高調波吸収領域と
前記非高調波吸収領域の導波モードサイズが略一致する
ことが好ましい。
【００２１】前記高調波吸収領域において、前記導波路
は少なくとも導波層と前記導波層の上面に高調波吸収膜
が装荷された高調波吸収層を有し、前記高調波吸収層は
前記導波層より屈折率が大きい構成であることが好まし
い。
は少なくとも導波層と前記導波層の上面に高調波吸収膜
が装荷された高調波吸収層を有し、前記高調波吸収層は
前記導波層より屈折率が大きい構成であることが好まし
い。
【００２２】前記高調波吸収領域、および前記非高調波
吸収領域の前記導波路は少なくとも導波層と高屈折率層
を有し、前記高調波吸収膜は前記高調波吸収領域の前記
高屈折率層の上面に装荷されていることが好ましい。
吸収領域の前記導波路は少なくとも導波層と高屈折率層
を有し、前記高調波吸収膜は前記高調波吸収領域の前記
高屈折率層の上面に装荷されていることが好ましい。
【００２３】前記高調波吸収領域、および前記非高調波
吸収領域の前記導波路は少なくとも導波層と高屈折率層
を有し、前記高調波吸収膜は前記高調波吸収領域の前記
導波層と前記高屈折率層の間に挟まれていることが好ま
しい。
吸収領域の前記導波路は少なくとも導波層と高屈折率層
を有し、前記高調波吸収膜は前記高調波吸収領域の前記
導波層と前記高屈折率層の間に挟まれていることが好ま
しい。
【００２４】前記高調波吸収領域では前記導波層の全体
または一部に金属を混入していてもよい。
または一部に金属を混入していてもよい。
【００２５】前記高調波吸収領域は、導波方向に沿って
入射側より順に前側モード変換部、中央部、後ろ側モー
ド変換部とで構成され、前記前側モード変換部の入射側
と前記後ろ側モード変換部の出射側の導波モード形状は
ともに前記非高調波吸収領域の導波モード形状に一致
し、前記前側モード変換部の出射側と前記後ろ側モード
変換部の入射側の導波モード形状はともに前記中央部の
導波モード形状に一致し、前記前側モード変換部と後ろ
側モード変換部では伝搬する基本波の導波モードが連続
的に変化することが好ましい。
入射側より順に前側モード変換部、中央部、後ろ側モー
ド変換部とで構成され、前記前側モード変換部の入射側
と前記後ろ側モード変換部の出射側の導波モード形状は
ともに前記非高調波吸収領域の導波モード形状に一致
し、前記前側モード変換部の出射側と前記後ろ側モード
変換部の入射側の導波モード形状はともに前記中央部の
導波モード形状に一致し、前記前側モード変換部と後ろ
側モード変換部では伝搬する基本波の導波モードが連続
的に変化することが好ましい。
【００２６】また別の例では、前記高調波吸収領域は、
導波方向に沿って入射側より順に前側モード変換部、後
ろ側モード変換部とで構成され、前記前側モード変換部
の入射側と前記後ろ側モード変換部の出射側の導波モー
ド形状はともに前記非高調波吸収領域の導波モード形状
に一致し、前記前側モード変換部の出射側の導波モード
形状と前記後ろ側モード変換部の入射側の導波モード形
状が一致し、前記前側モード変換部と後ろ側モード変換
部では伝搬する基本波の導波モードが連続的に変化する
構成をなす。
導波方向に沿って入射側より順に前側モード変換部、後
ろ側モード変換部とで構成され、前記前側モード変換部
の入射側と前記後ろ側モード変換部の出射側の導波モー
ド形状はともに前記非高調波吸収領域の導波モード形状
に一致し、前記前側モード変換部の出射側の導波モード
形状と前記後ろ側モード変換部の入射側の導波モード形
状が一致し、前記前側モード変換部と後ろ側モード変換
部では伝搬する基本波の導波モードが連続的に変化する
構成をなす。
【００２７】前記高調波吸収領域の前記導波路は、少な
くとも導波層と前記導波層の上面に高調波吸収膜が装荷
された高調波吸収層を有し、前記前側モード変換部では
前記高調波吸収膜の膜厚が入射側から出射側に向かって
連続的に増加し、前記後ろ側モード変換部では前記高調
波吸収膜の膜厚が入射側から出射側に向かって連続的に
減少することが好ましい。
くとも導波層と前記導波層の上面に高調波吸収膜が装荷
された高調波吸収層を有し、前記前側モード変換部では
前記高調波吸収膜の膜厚が入射側から出射側に向かって
連続的に増加し、前記後ろ側モード変換部では前記高調
波吸収膜の膜厚が入射側から出射側に向かって連続的に
減少することが好ましい。
【００２８】さらに、本発明の光導波路型波長変換デバ
イスは、光学材料基板上面に導波路が形成された光導波
路型波長変換デバイスにおいて、前記導波路の入射端面
に高調波吸収膜が形成されることを特徴とし、これによ
り光ディスク等の被観測物体と、光源内部の反射面の間
の多重反射による干渉ノイズを低減する。
イスは、光学材料基板上面に導波路が形成された光導波
路型波長変換デバイスにおいて、前記導波路の入射端面
に高調波吸収膜が形成されることを特徴とし、これによ
り光ディスク等の被観測物体と、光源内部の反射面の間
の多重反射による干渉ノイズを低減する。
【００２９】前記高調波吸収膜が半導体膜であることが
好ましい。
好ましい。
【００３０】前記半導体膜がＳｉ膜またはＺｎＳｅ膜ま
たはＧａＰ膜であることが好ましい。
たはＧａＰ膜であることが好ましい。
【００３１】前記高調波吸収膜が酸化誘電体膜であるこ
とが好ましい。
とが好ましい。
【００３２】前記酸化誘電体膜は定比組成に対して、酸
素原子の割合が小さいことが好ましい。
素原子の割合が小さいことが好ましい。
【００３３】前記酸化誘電体膜はＴｉＯ2膜であること
が好ましい。
が好ましい。
【００３４】前記金属が鉄であることが好ましい。
【００３５】さらに、本発明の光源は、少なくとも半導
体レーザと本発明の光導波路型波長変換デバイスを有す
ることを特徴とし、これにより光ディスク等の被観測物
体と、光源内部の反射面の間の多重反射による干渉ノイ
ズを低減する。
体レーザと本発明の光導波路型波長変換デバイスを有す
ることを特徴とし、これにより光ディスク等の被観測物
体と、光源内部の反射面の間の多重反射による干渉ノイ
ズを低減する。
【００３６】前記半導体レーザは可干渉性の高い波長可
変機能を有する波長可変半導体レーザであることが好ま
しい。
変機能を有する波長可変半導体レーザであることが好ま
しい。
【００３７】また、本発明の光学装置は、本発明の光導
波路型波長変換デバイスと、本発明の光源と、前記導波
路からの出射光を被観測物体上に集光する集光光学系と
を含み、前記光導波路型波長変換デバイスと被観測物体
とは、共焦点の関係にあるように配置されることを特徴
とし、これにより光ディスク等の被観測物体と、光源内
部の反射面の間の多重反射による干渉ノイズを低減す
る。さらに、本発明の光学装置は、外部光学系からの戻
り光が導波路の入射側端面まで戻って反射することを防
止するのみならず、半導体レーザ光源への戻り光を低減
するという作用を有する。
波路型波長変換デバイスと、本発明の光源と、前記導波
路からの出射光を被観測物体上に集光する集光光学系と
を含み、前記光導波路型波長変換デバイスと被観測物体
とは、共焦点の関係にあるように配置されることを特徴
とし、これにより光ディスク等の被観測物体と、光源内
部の反射面の間の多重反射による干渉ノイズを低減す
る。さらに、本発明の光学装置は、外部光学系からの戻
り光が導波路の入射側端面まで戻って反射することを防
止するのみならず、半導体レーザ光源への戻り光を低減
するという作用を有する。
【００３８】前記被観測物体が光ディスクであることが
好ましい。
好ましい。
【００３９】
【発明の実施の形態】以下の実施の形態では、光ディス
ク再生時に発生した青色光が導波路内部に戻る場合にお
いても、青色光を吸収することで戻り光の影響を受ける
ことなく劣化のない、安定した再生信号を得る方法につ
いて説明する。また、同時に基本波の導波損失を最小限
に抑えて、基本波から青色光への変換効率の高い光導波
路型波長変換デバイスを実現する方法について説明す
る。
ク再生時に発生した青色光が導波路内部に戻る場合にお
いても、青色光を吸収することで戻り光の影響を受ける
ことなく劣化のない、安定した再生信号を得る方法につ
いて説明する。また、同時に基本波の導波損失を最小限
に抑えて、基本波から青色光への変換効率の高い光導波
路型波長変換デバイスを実現する方法について説明す
る。
【００４０】また、以下の実施の形態は、光導波路型波
長変換デバイスとしてＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板上
に作製した光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを、半導
体レーザとして波長可変機能を有する波長可変半導体レ
ーザを用いた、ＳＨＧ青色光源について説明する。
長変換デバイスとしてＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板上
に作製した光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを、半導
体レーザとして波長可変機能を有する波長可変半導体レ
ーザを用いた、ＳＨＧ青色光源について説明する。
【００４１】（実施の形態１）本実施の形態では、請求
項３に示した、高調波吸収領域、非高調波吸収領域と
も、導波路内を伝搬する基本波が０次横モードで伝搬
し、かつ、両領域での導波モードサイズを一致させた構
成の光導波路型波長変換デバイスについて説明する。
項３に示した、高調波吸収領域、非高調波吸収領域と
も、導波路内を伝搬する基本波が０次横モードで伝搬
し、かつ、両領域での導波モードサイズを一致させた構
成の光導波路型波長変換デバイスについて説明する。
【００４２】本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧ
デバイスの構成を図１（ａ）に示す。高調波吸収領域１
１と非高調波吸収領域１２とでは構造の異なる導波路が
形成されている。このような導波路デバイスでは、一般
にはそれぞれの領域での導波モード形状が異なるため、
接続部Ａにおいて導波光の一部が基板中に放射され、導
波パワーの損失を生じる。そこで両領域での基本波の導
波モード形状を一致させることで基本波の放射損失を最
小限に抑え、効率のよいＳＨＧ青色光源を実現すること
が本発明の主旨である。
デバイスの構成を図１（ａ）に示す。高調波吸収領域１
１と非高調波吸収領域１２とでは構造の異なる導波路が
形成されている。このような導波路デバイスでは、一般
にはそれぞれの領域での導波モード形状が異なるため、
接続部Ａにおいて導波光の一部が基板中に放射され、導
波パワーの損失を生じる。そこで両領域での基本波の導
波モード形状を一致させることで基本波の放射損失を最
小限に抑え、効率のよいＳＨＧ青色光源を実現すること
が本発明の主旨である。
【００４３】具体的な導波路構造は、プロトン交換光導
波路１４上に、高調波吸収領域１１ではＳｉ膜１５を、
非高調波吸収領域１２ではＮｂ2Ｏ5膜１７をそれぞれ装
荷した構成とした。非高調波吸収領域１２では導波層と
Ｎｂ2Ｏ5膜内を、高調波吸収領域１１では導波層とＳｉ
膜内を導波光が伝搬する。このときＳｉ膜及びＮｂ2Ｏ5
膜の基本波波長域における屈折率がそれぞれ約３．４、
２．４と導波層（屈折率は約２．２）に比して高い値を
持っている。導波光は高屈折率部分に集中する傾向があ
るため、Ｎｂ2Ｏ5膜及びＳｉ膜の膜厚が厚くなるに従
い、図１（ｂ）のように、導波モードは基板の上部に偏
在し、かつ非対称な形状となる。非高調波吸収領域にお
いて、高屈折率のＮｂ2Ｏ5膜を用いるのは、基本波の導
波モードが導波路の基板表面に引き寄せられ、基本波と
高調波の大きなオーバーラップを得ることができ、高い
変換効率が期待できるからである。この特性を利用し、
本発明の光導波路型波長変換デバイスでは両領域での基
本波の導波モードサイズが一致するようにＳｉ膜厚を最
適化している。ここで、高調波吸収膜であるＳｉ膜１５
が基本波の入射側端面近傍に位置しているのは、発生す
る青色光の出力を最大限に確保するためである。なぜな
ら、高調波吸収膜が導波路デバイスの中心に位置した場
合、その手前までに発生していた青色光はすべて高調波
吸収膜に吸収され、青色光の出力は低下するからであ
る。
波路１４上に、高調波吸収領域１１ではＳｉ膜１５を、
非高調波吸収領域１２ではＮｂ2Ｏ5膜１７をそれぞれ装
荷した構成とした。非高調波吸収領域１２では導波層と
Ｎｂ2Ｏ5膜内を、高調波吸収領域１１では導波層とＳｉ
膜内を導波光が伝搬する。このときＳｉ膜及びＮｂ2Ｏ5
膜の基本波波長域における屈折率がそれぞれ約３．４、
２．４と導波層（屈折率は約２．２）に比して高い値を
持っている。導波光は高屈折率部分に集中する傾向があ
るため、Ｎｂ2Ｏ5膜及びＳｉ膜の膜厚が厚くなるに従
い、図１（ｂ）のように、導波モードは基板の上部に偏
在し、かつ非対称な形状となる。非高調波吸収領域にお
いて、高屈折率のＮｂ2Ｏ5膜を用いるのは、基本波の導
波モードが導波路の基板表面に引き寄せられ、基本波と
高調波の大きなオーバーラップを得ることができ、高い
変換効率が期待できるからである。この特性を利用し、
本発明の光導波路型波長変換デバイスでは両領域での基
本波の導波モードサイズが一致するようにＳｉ膜厚を最
適化している。ここで、高調波吸収膜であるＳｉ膜１５
が基本波の入射側端面近傍に位置しているのは、発生す
る青色光の出力を最大限に確保するためである。なぜな
ら、高調波吸収膜が導波路デバイスの中心に位置した場
合、その手前までに発生していた青色光はすべて高調波
吸収膜に吸収され、青色光の出力は低下するからであ
る。
【００４４】次に、本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−
ＳＨＧデバイスの作製方法について説明する。ｘ板Ｍｇ
ＯドープＬｉＮｂＯ3基板１３上に、プロトン交換法に
より光導波路１４を形成した後、Ｓｉ膜１５と、ＳｉＯ
2膜１６を成膜した。ＳｉＯ2膜１６は、Ｓｉ装荷部での
導波モード形状が上面のＮｂ2Ｏ5膜１７の影響を受けな
いようにするための低屈折率バッファ層である。フォト
リソグラフィ、エッチング工程によりＳｉ膜１５及びＳ
ｉＯ2膜１６をパターニング後、Ｎｂ2Ｏ5膜１７を成膜
した。
ＳＨＧデバイスの作製方法について説明する。ｘ板Ｍｇ
ＯドープＬｉＮｂＯ3基板１３上に、プロトン交換法に
より光導波路１４を形成した後、Ｓｉ膜１５と、ＳｉＯ
2膜１６を成膜した。ＳｉＯ2膜１６は、Ｓｉ装荷部での
導波モード形状が上面のＮｂ2Ｏ5膜１７の影響を受けな
いようにするための低屈折率バッファ層である。フォト
リソグラフィ、エッチング工程によりＳｉ膜１５及びＳ
ｉＯ2膜１６をパターニング後、Ｎｂ2Ｏ5膜１７を成膜
した。
【００４５】スパッタリングによるＮｂ2Ｏ5膜とＥＢ蒸
着によるＳｉ膜の、波長８００ｎｍに対する屈折率はあ
らかじめそれぞれ２．３、３．０と測定された。この値
を用いて計算機シミュレーションにより導波モード形状
を計算し、Ｎｂ2Ｏ5膜厚１７００Åに対する最適Ｓｉ膜
厚が２００Åと求められた。次にＳｉ膜厚を変えて上記
サンプルデバイスを作製し、導波モードサイズを観測し
た。シミュレーションと同じく、Ｓｉ膜厚２００Åで最
も導波モードサイズが一致し、Ｓｉ膜装荷部と、Ｎｂ2
Ｏ5膜装荷部の導波モードサイズ差は１０％以内であっ
た。またＳｉ膜長０．２ｍｍのサンプルの導波光伝搬効
率を測定し、基本波導波損失５％以下、高調波透過率５
％が確認された。
着によるＳｉ膜の、波長８００ｎｍに対する屈折率はあ
らかじめそれぞれ２．３、３．０と測定された。この値
を用いて計算機シミュレーションにより導波モード形状
を計算し、Ｎｂ2Ｏ5膜厚１７００Åに対する最適Ｓｉ膜
厚が２００Åと求められた。次にＳｉ膜厚を変えて上記
サンプルデバイスを作製し、導波モードサイズを観測し
た。シミュレーションと同じく、Ｓｉ膜厚２００Åで最
も導波モードサイズが一致し、Ｓｉ膜装荷部と、Ｎｂ2
Ｏ5膜装荷部の導波モードサイズ差は１０％以内であっ
た。またＳｉ膜長０．２ｍｍのサンプルの導波光伝搬効
率を測定し、基本波導波損失５％以下、高調波透過率５
％が確認された。
【００４６】試作した本発明の光導波路型波長変換デバ
イスにおいては、基本波導波損失が５％以下であるた
め、基本波導波パワーの２乗に比例して発生する青色光
は、高調波吸収膜を付加することによる出力低下を１０
％以内に抑えることができる。一方、Ｓｉ膜厚が最適値
から異なっている、膜厚１５０Åで作製した光導波路型
波長変換デバイスでは、Ｓｉ膜装荷部と、Ｎｂ2Ｏ5膜装
荷部の導波モードサイズ差は５０％であった。このと
き、Ｓｉ膜長０．２ｍｍのサンプルの導波光伝搬効率を
測定した際、基本波導波損失が２０％となり、青色出力
はＳｉ膜を付加しないデバイスと比べると約４０％低下
した。すなわち、本発明のデバイスのように、Ｓｉ膜厚
を最適化して基本波の導波モードサイズを一致させるこ
とで高出力のＳＨＧ青色光源が実現できることが実証さ
れた。
イスにおいては、基本波導波損失が５％以下であるた
め、基本波導波パワーの２乗に比例して発生する青色光
は、高調波吸収膜を付加することによる出力低下を１０
％以内に抑えることができる。一方、Ｓｉ膜厚が最適値
から異なっている、膜厚１５０Åで作製した光導波路型
波長変換デバイスでは、Ｓｉ膜装荷部と、Ｎｂ2Ｏ5膜装
荷部の導波モードサイズ差は５０％であった。このと
き、Ｓｉ膜長０．２ｍｍのサンプルの導波光伝搬効率を
測定した際、基本波導波損失が２０％となり、青色出力
はＳｉ膜を付加しないデバイスと比べると約４０％低下
した。すなわち、本発明のデバイスのように、Ｓｉ膜厚
を最適化して基本波の導波モードサイズを一致させるこ
とで高出力のＳＨＧ青色光源が実現できることが実証さ
れた。
【００４７】試作した本発明の光導波路型波長変換デバ
イスと、青色吸収部を持たない従来の光導波路型波長変
換デバイスを用いてそれぞれＳＨＧ青色光源を作製し、
光ピックアップに搭載した。鏡面ディスクからの再生信
号を比較評価した。図２に観測した反射光強度信号の時
間変化を示す。本来鏡面ディスクからの再生信号は一定
値をとるが、従来型デバイスを用いた場合の再生信号に
は、対ＤＣ成分比約４％の干渉ノイズ振幅が観測され
た。それに対して、本発明のデバイスを用いた場合には
干渉ノイズが０．１％以下に抑えられ、ノイズ低減効果
が確認された。
イスと、青色吸収部を持たない従来の光導波路型波長変
換デバイスを用いてそれぞれＳＨＧ青色光源を作製し、
光ピックアップに搭載した。鏡面ディスクからの再生信
号を比較評価した。図２に観測した反射光強度信号の時
間変化を示す。本来鏡面ディスクからの再生信号は一定
値をとるが、従来型デバイスを用いた場合の再生信号に
は、対ＤＣ成分比約４％の干渉ノイズ振幅が観測され
た。それに対して、本発明のデバイスを用いた場合には
干渉ノイズが０．１％以下に抑えられ、ノイズ低減効果
が確認された。
【００４８】以上をまとめると、本実施の形態では、波
長変換により得られた青色光が光ディスクで反射されて
光源内部に戻る場合でも、高調波吸収膜により青色光を
光源内部で吸収することで戻り光の影響を受けることな
く低ノイズで光ディスクを再生することができ、その実
用的効果は大きい。さらに本実施の形態では、光導波路
の基本波入射側端面近傍に位置する高調波吸収領域に最
適化した膜厚のＳｉ膜を成膜することにより、非高調波
吸収領域における光導波路を伝搬する基本波の導波モー
ドサイズと高調波吸収領域における光導波路を伝搬する
基本波の導波モードサイズを一致させ、接合部での基本
波の導波損失を低減することができる。その結果、基本
波を高効率に光導波路内を伝搬させ、効率よく青色光を
得ることができるのでその実用的効果は大きい。
長変換により得られた青色光が光ディスクで反射されて
光源内部に戻る場合でも、高調波吸収膜により青色光を
光源内部で吸収することで戻り光の影響を受けることな
く低ノイズで光ディスクを再生することができ、その実
用的効果は大きい。さらに本実施の形態では、光導波路
の基本波入射側端面近傍に位置する高調波吸収領域に最
適化した膜厚のＳｉ膜を成膜することにより、非高調波
吸収領域における光導波路を伝搬する基本波の導波モー
ドサイズと高調波吸収領域における光導波路を伝搬する
基本波の導波モードサイズを一致させ、接合部での基本
波の導波損失を低減することができる。その結果、基本
波を高効率に光導波路内を伝搬させ、効率よく青色光を
得ることができるのでその実用的効果は大きい。
【００４９】本実施の形態では、高調波吸収膜としてＳ
ｉ膜を用いたが、吸収膜材料としては高調波の波長域で
の消衰係数が基本波の波長域でのそれよりも大きいもの
であればよい。ＺｎＳｅ膜やＧａＰ膜はＳｉ膜よりも基
本波波長域における消衰係数が小さく、かつ高調波波長
域における消衰係数が大きい。そのため、基本波をより
効率よく伝搬し、高調波をより効率よく吸収するので高
調波吸収膜として有望である。酸化誘電体膜であるＴｉ
Ｏ2膜を用いる場合には、通常のＴｉＯ2膜では高調波領
域の消衰係数が小さいため、成膜時の酸素分圧を減らし
て酸素比率を少なくした膜を用いればよい。
ｉ膜を用いたが、吸収膜材料としては高調波の波長域で
の消衰係数が基本波の波長域でのそれよりも大きいもの
であればよい。ＺｎＳｅ膜やＧａＰ膜はＳｉ膜よりも基
本波波長域における消衰係数が小さく、かつ高調波波長
域における消衰係数が大きい。そのため、基本波をより
効率よく伝搬し、高調波をより効率よく吸収するので高
調波吸収膜として有望である。酸化誘電体膜であるＴｉ
Ｏ2膜を用いる場合には、通常のＴｉＯ2膜では高調波領
域の消衰係数が小さいため、成膜時の酸素分圧を減らし
て酸素比率を少なくした膜を用いればよい。
【００５０】以上は図１のように非高調波吸収領域に装
荷された高屈折率膜と高調波吸収膜が等価になるよう最
適化された構成について述べた。次に、非高調波吸収領
域に高屈折率膜がない場合に導波モードサイズを一致さ
せた例について述べる。これらの場合には、高調波吸収
膜を装荷することによって増加する光の閉じこめ作用
を、あらかじめ導波路の閉じこめ作用を弱くして補償す
るものである。
荷された高屈折率膜と高調波吸収膜が等価になるよう最
適化された構成について述べた。次に、非高調波吸収領
域に高屈折率膜がない場合に導波モードサイズを一致さ
せた例について述べる。これらの場合には、高調波吸収
膜を装荷することによって増加する光の閉じこめ作用
を、あらかじめ導波路の閉じこめ作用を弱くして補償す
るものである。
【００５１】高調波吸収領域３１のプロトン交換光導波
路３４の上面を削った領域に高調波吸収膜のＳｉ膜３５
を成膜することで非高調波領域３２におけるプロトン交
換光導波路３４を伝搬する基本波のモードサイズは高調
波吸収領域３１におけるプロトン交換光導波路３４を伝
搬する基本波の導波モードサイズをほぼ一致し、基本波
は高効率に光導波路内を伝搬することができるので図１
に示した構成の光導波路型デバイスと同様の効果が得ら
れる（図３）。
路３４の上面を削った領域に高調波吸収膜のＳｉ膜３５
を成膜することで非高調波領域３２におけるプロトン交
換光導波路３４を伝搬する基本波のモードサイズは高調
波吸収領域３１におけるプロトン交換光導波路３４を伝
搬する基本波の導波モードサイズをほぼ一致し、基本波
は高効率に光導波路内を伝搬することができるので図１
に示した構成の光導波路型デバイスと同様の効果が得ら
れる（図３）。
【００５２】同様に、図４に示したように高調波吸収領
域４１のプロトン交換光導波路４４の実効的厚みを小さ
くし、かつその上面に高調波吸収膜のＳｉ膜４５を成膜
することによっても基本波の導波モードサイズを一致さ
せることができるので、図１に示した構成の光導波路型
デバイスと同じ効果が得られる。図４の構造の光導波路
を作製するには、高調波吸収部、非高調波吸収部の導波
路を別々に作製し、そのプロトン交換時間を調整するこ
とで、容易に深さの異なる導波路を作製することができ
る。
域４１のプロトン交換光導波路４４の実効的厚みを小さ
くし、かつその上面に高調波吸収膜のＳｉ膜４５を成膜
することによっても基本波の導波モードサイズを一致さ
せることができるので、図１に示した構成の光導波路型
デバイスと同じ効果が得られる。図４の構造の光導波路
を作製するには、高調波吸収部、非高調波吸収部の導波
路を別々に作製し、そのプロトン交換時間を調整するこ
とで、容易に深さの異なる導波路を作製することができ
る。
【００５３】また、本実施の形態では、高調波吸収領域
の光導波路はＳｉ膜装荷型プロトン交換光導波路を使用
したが、高調波吸収膜をプロトン交換層上部に装荷する
ことなく、図５に示すようにプロトン交換層内部に鉄な
どの金属を混入し、拡散させることで高調波吸収領域５
１を形成してもよい。これにより、高調波吸収膜を成膜
することによる基板表面上での段差がないので、導波路
面ダウンでの高精度実装において好都合である。
の光導波路はＳｉ膜装荷型プロトン交換光導波路を使用
したが、高調波吸収膜をプロトン交換層上部に装荷する
ことなく、図５に示すようにプロトン交換層内部に鉄な
どの金属を混入し、拡散させることで高調波吸収領域５
１を形成してもよい。これにより、高調波吸収膜を成膜
することによる基板表面上での段差がないので、導波路
面ダウンでの高精度実装において好都合である。
【００５４】（実施の形態２）本実施の形態では、請求
項９に示した、高調波吸収領域において、導波路内を伝
搬する基本波は０次横モードで伝搬し、一方非高調波吸
収領域において、導波路内を伝搬する基本波は高次横モ
ードで伝搬し、かつ両領域での導波モードサイズを一致
させた構成の光導波路型波長変換デバイスについて説明
する。
項９に示した、高調波吸収領域において、導波路内を伝
搬する基本波は０次横モードで伝搬し、一方非高調波吸
収領域において、導波路内を伝搬する基本波は高次横モ
ードで伝搬し、かつ両領域での導波モードサイズを一致
させた構成の光導波路型波長変換デバイスについて説明
する。
【００５５】本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧ
デバイスの構成を図６（ａ）に示す。本実施の形態では
非高調波吸収領域６２のプロトン交換光導波路６４内を
伝搬する基本波は図６（ｂ）に示されるように、０次横
モードで伝搬するのに対し、Ｓｉ膜装荷光導波路を伝搬
する基本波は１次横モードになる。実施の形態１では、
Ｓｉ膜装荷光導波路において伝搬する基本波を０次横モ
ードで制御するには、バッファ層を挿入したり、導波層
の実効的な屈折率を小さくしたりする必要があった。本
実施の形態では、Ｓｉ膜を所望の厚さ、長さに成膜、パ
ターニングするだけで基本波は１次横モードで伝搬する
ことができるので、作製プロセスを簡略化できる。さら
に、基本波がＳｉ装荷部を１次横モードで伝搬し、かつ
導波モードサイズを一致させるようにＳｉ膜厚を最適化
したとき、Ｓｉ膜厚は実施の形態１に比べ厚く、Ｓｉ膜
内に入り込む高調波の電界分布が大きくなるため、実施
の形態１と同程度の高調波透過率を得ようとすれば、Ｓ
ｉ膜長を短くすることができる。
デバイスの構成を図６（ａ）に示す。本実施の形態では
非高調波吸収領域６２のプロトン交換光導波路６４内を
伝搬する基本波は図６（ｂ）に示されるように、０次横
モードで伝搬するのに対し、Ｓｉ膜装荷光導波路を伝搬
する基本波は１次横モードになる。実施の形態１では、
Ｓｉ膜装荷光導波路において伝搬する基本波を０次横モ
ードで制御するには、バッファ層を挿入したり、導波層
の実効的な屈折率を小さくしたりする必要があった。本
実施の形態では、Ｓｉ膜を所望の厚さ、長さに成膜、パ
ターニングするだけで基本波は１次横モードで伝搬する
ことができるので、作製プロセスを簡略化できる。さら
に、基本波がＳｉ装荷部を１次横モードで伝搬し、かつ
導波モードサイズを一致させるようにＳｉ膜厚を最適化
したとき、Ｓｉ膜厚は実施の形態１に比べ厚く、Ｓｉ膜
内に入り込む高調波の電界分布が大きくなるため、実施
の形態１と同程度の高調波透過率を得ようとすれば、Ｓ
ｉ膜長を短くすることができる。
【００５６】次に、本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−
ＳＨＧデバイスの作製方法について説明する。まず、ｘ
板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板６３上にプロトン交換
法により光導波路６４を形成したあと、Ｓｉ膜６５を成
膜した。Ｓｉ膜６５を所望の長さにするためフォトリソ
グラフィー、エッチング工程によりパターニングする。
ＳＨＧデバイスの作製方法について説明する。まず、ｘ
板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板６３上にプロトン交換
法により光導波路６４を形成したあと、Ｓｉ膜６５を成
膜した。Ｓｉ膜６５を所望の長さにするためフォトリソ
グラフィー、エッチング工程によりパターニングする。
【００５７】実施の形態１と同様に、計算機シミュレー
ションにより導波モード形状を計算し、Ｓｉ膜厚を最適
化した。その結果、Ｓｉ膜装荷導波路を伝搬する際の基
本波導波損失はＳｉ膜長０．１ｍｍで５％以下、高調波
透過率においては１％以下まで低減することができた。
ションにより導波モード形状を計算し、Ｓｉ膜厚を最適
化した。その結果、Ｓｉ膜装荷導波路を伝搬する際の基
本波導波損失はＳｉ膜長０．１ｍｍで５％以下、高調波
透過率においては１％以下まで低減することができた。
【００５８】このような基本波、高調波の透過特性を有
した高調波吸収領域をもつ本実施の形態の光導波路型Ｑ
ＰＭ−ＳＨＧデバイスと半導体レーザによりＳＨＧ青色
光源を作製し、光ピックアップに搭載し、鏡面ディスク
からの再生信号評価を行った。その結果、図２に示すよ
うに従来の高調波吸収膜を付加しないデバイスでは約４
％であった干渉ノイズ振幅を測定限界以下に抑えられ、
干渉ノイズを低減することができた。
した高調波吸収領域をもつ本実施の形態の光導波路型Ｑ
ＰＭ−ＳＨＧデバイスと半導体レーザによりＳＨＧ青色
光源を作製し、光ピックアップに搭載し、鏡面ディスク
からの再生信号評価を行った。その結果、図２に示すよ
うに従来の高調波吸収膜を付加しないデバイスでは約４
％であった干渉ノイズ振幅を測定限界以下に抑えられ、
干渉ノイズを低減することができた。
【００５９】本実施の形態では非高調波吸収領域のプロ
トン交換光導波路内を伝搬する基本波は０次横モードで
伝搬するのに対し、Ｓｉ膜装荷光導波路を伝搬する基本
波が１次横モードになる。基本波が１次横モードになる
ようにＳｉ膜厚を最適化したとき、実施の形態１に比べ
膜厚が厚くなる。すなわち、Ｓｉ膜内に入り込む高調波
の電界分布が大きくなるため、Ｓｉ膜長を短くすること
ができ、実施の形態１よりも短いＳｉ膜長で同様の青色
光透過率を実現するので、基本波と青色光との相互作用
長、すなわち青色光の発生領域が拡大でき、その実用的
効果は大きい。本実施の形態においても実施の形態１と
同様に、高調波吸収膜としてＳｉ膜を用いたが、吸収膜
材料としては高調波の波長域での消衰係数が基本波の波
長域でのそれよりも大きいものであればよい。
トン交換光導波路内を伝搬する基本波は０次横モードで
伝搬するのに対し、Ｓｉ膜装荷光導波路を伝搬する基本
波が１次横モードになる。基本波が１次横モードになる
ようにＳｉ膜厚を最適化したとき、実施の形態１に比べ
膜厚が厚くなる。すなわち、Ｓｉ膜内に入り込む高調波
の電界分布が大きくなるため、Ｓｉ膜長を短くすること
ができ、実施の形態１よりも短いＳｉ膜長で同様の青色
光透過率を実現するので、基本波と青色光との相互作用
長、すなわち青色光の発生領域が拡大でき、その実用的
効果は大きい。本実施の形態においても実施の形態１と
同様に、高調波吸収膜としてＳｉ膜を用いたが、吸収膜
材料としては高調波の波長域での消衰係数が基本波の波
長域でのそれよりも大きいものであればよい。
【００６０】また、図７に示したようにプロトン交換光
導波路７４上に高屈折率層としてＮｂ2Ｏ5膜７７を成膜
し、高調波吸収膜のＳｉ膜７５は高調波吸収領域７１の
Ｎｂ 2Ｏ5膜７７の上面に成膜されることによっても本実
施の形態と同様の効果が得られる。さらに、高屈折率の
Ｎｂ2Ｏ5膜７７を用いるので、基本波の導波モードは導
波路の基板表面に引き寄せられ、基本波と高調波の大き
なオーバーラップを得ることができ、高い変換効率が期
待できる。ここでは、Ｎｂ2Ｏ5膜７７とＳｉ膜７５の密
着性が悪く、Ｓｉ膜７５が剥がれやすいため、Ｓｉ膜７
５との密着性のよいＳｉＯ2膜７６を間に挟んでいる。
導波路７４上に高屈折率層としてＮｂ2Ｏ5膜７７を成膜
し、高調波吸収膜のＳｉ膜７５は高調波吸収領域７１の
Ｎｂ 2Ｏ5膜７７の上面に成膜されることによっても本実
施の形態と同様の効果が得られる。さらに、高屈折率の
Ｎｂ2Ｏ5膜７７を用いるので、基本波の導波モードは導
波路の基板表面に引き寄せられ、基本波と高調波の大き
なオーバーラップを得ることができ、高い変換効率が期
待できる。ここでは、Ｎｂ2Ｏ5膜７７とＳｉ膜７５の密
着性が悪く、Ｓｉ膜７５が剥がれやすいため、Ｓｉ膜７
５との密着性のよいＳｉＯ2膜７６を間に挟んでいる。
【００６１】さらに、図８に示したようなプロトン交換
光導波路８４とＮｂ2Ｏ5膜８６の間に高調波吸収膜のＳ
ｉ膜８５を挟む構造においても本実施の形態と同様の効
果が得られる。この構造では、Ｓｉ膜８５はｘ板ＭｇＯ
ドープＬｉＮｂＯ３基板８３とＮｂ2Ｏ5膜８６との間に
挟まれており、かつＳｉ膜８５とｘ板ＭｇＯドープＬｉ
ＮｂＯ３基板８３の密着性がよいため、Ｓｉ膜８５は剥
離しない。
光導波路８４とＮｂ2Ｏ5膜８６の間に高調波吸収膜のＳ
ｉ膜８５を挟む構造においても本実施の形態と同様の効
果が得られる。この構造では、Ｓｉ膜８５はｘ板ＭｇＯ
ドープＬｉＮｂＯ３基板８３とＮｂ2Ｏ5膜８６との間に
挟まれており、かつＳｉ膜８５とｘ板ＭｇＯドープＬｉ
ＮｂＯ３基板８３の密着性がよいため、Ｓｉ膜８５は剥
離しない。
【００６２】また、高調波吸収膜をプロトン交換層上部
に装荷することなく、プロトン交換層内部に鉄などの金
属を混入し、拡散させることで高調波吸収領域を形成し
てもよい。
に装荷することなく、プロトン交換層内部に鉄などの金
属を混入し、拡散させることで高調波吸収領域を形成し
てもよい。
【００６３】（実施の形態３）本実施の形態では、請求
項１４に示した、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスに
ついて説明する。本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイスの構成を図９に示す。
項１４に示した、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスに
ついて説明する。本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイスの構成を図９に示す。
【００６４】本実施の形態では、実施の形態１、２とは
異なり、導波モードの不連続部をなくすことで導波モー
ド不整合による基本波の放射損失をなくす構成となって
いる。本実施の形態では、高調波吸収領域９１の光導波
路内での基本波の導波モードサイズは緩やかに、かつ連
続的に変化するので非高調波吸収領域９２との導波モー
ド変換部Ａ、Ｂにおいて基本波を高効率に伝搬させ、効
率よく青色光を得ることができる。
異なり、導波モードの不連続部をなくすことで導波モー
ド不整合による基本波の放射損失をなくす構成となって
いる。本実施の形態では、高調波吸収領域９１の光導波
路内での基本波の導波モードサイズは緩やかに、かつ連
続的に変化するので非高調波吸収領域９２との導波モー
ド変換部Ａ、Ｂにおいて基本波を高効率に伝搬させ、効
率よく青色光を得ることができる。
【００６５】次に、本実施の形態における光導波路ＱＰ
Ｍ−ＳＨＧデバイスの作製方法について説明する。ｘ板
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板９３上にプロトン交換法
により光導波路９４を形成したのち、光導波路の入射側
端面近傍に高調波吸収膜であるＳｉ膜９５を成膜する。
ここでのＳｉ成膜時において、Ｓｉ膜厚が導波方向に沿
って前側の導波モード変換部Ａでは入射側から出射側に
向かって緩やかに、かつ連続的に増加し、後ろ側の導波
モード変換部Ｂでは入射側から出射側にかけて緩やか
に、かつ連続的に減少するように成膜する。これは図９
に示すようにｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板９３か
ら一定の距離を離した位置にスリット９６を設置し、Ｓ
ｉ膜９５を成膜することで、容易にＳｉ膜厚を緩やかか
つ連続的に変化させることができる。Ｓｉ膜厚の膜厚分
布、膜長はスリット幅、およびスリット９６とｘ板Ｍｇ
ＯドープＬｉＮｂＯ3基板９３の距離により自由に変え
ることが可能である。
Ｍ−ＳＨＧデバイスの作製方法について説明する。ｘ板
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板９３上にプロトン交換法
により光導波路９４を形成したのち、光導波路の入射側
端面近傍に高調波吸収膜であるＳｉ膜９５を成膜する。
ここでのＳｉ成膜時において、Ｓｉ膜厚が導波方向に沿
って前側の導波モード変換部Ａでは入射側から出射側に
向かって緩やかに、かつ連続的に増加し、後ろ側の導波
モード変換部Ｂでは入射側から出射側にかけて緩やか
に、かつ連続的に減少するように成膜する。これは図９
に示すようにｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板９３か
ら一定の距離を離した位置にスリット９６を設置し、Ｓ
ｉ膜９５を成膜することで、容易にＳｉ膜厚を緩やかか
つ連続的に変化させることができる。Ｓｉ膜厚の膜厚分
布、膜長はスリット幅、およびスリット９６とｘ板Ｍｇ
ＯドープＬｉＮｂＯ3基板９３の距離により自由に変え
ることが可能である。
【００６６】本発明の光導波路により、高調波吸収領域
での光導波路内を伝搬する青色光の透過率は１％以下ま
で低減することができた。このような基本波、高調波の
透過特性を有した高調波吸収領域をもつ本実施の形態の
光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスと半導体レーザによ
りＳＨＧ青色光源を作製し、光ピックアップに搭載し、
再生信号の評価を行った。その結果、図２に示すように
従来約４％であった鏡面ディスクからの再生信号の干渉
ノイズ振幅を測定限界以下に抑えられ、干渉ノイズが低
減することを確認した。
での光導波路内を伝搬する青色光の透過率は１％以下ま
で低減することができた。このような基本波、高調波の
透過特性を有した高調波吸収領域をもつ本実施の形態の
光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスと半導体レーザによ
りＳＨＧ青色光源を作製し、光ピックアップに搭載し、
再生信号の評価を行った。その結果、図２に示すように
従来約４％であった鏡面ディスクからの再生信号の干渉
ノイズ振幅を測定限界以下に抑えられ、干渉ノイズが低
減することを確認した。
【００６７】本実施の形態では、導波モードの不連続部
をなくすことで導波モード不整合による基本波の放射損
失を除去し、基本波を高効率に伝搬させ、効率よく波長
変換により青色光を得ることができるため、その実用的
効果は大きい。また、Ｓｉ膜のパターンニング形成で
は、成膜時にスリットを用いて形成するため、フォトリ
ソグラフィ、エッチング工程を必要としないので作製プ
ロセスを簡略化することができ、その実用的効果は大き
い。本実施の形態においても、高調波吸収膜として、半
導体膜であるＳｉ膜を使用したが、吸収膜材料としては
高調波の波長域での消衰係数が基本波の波長域でのそれ
よりも大きいものであればよい。
をなくすことで導波モード不整合による基本波の放射損
失を除去し、基本波を高効率に伝搬させ、効率よく波長
変換により青色光を得ることができるため、その実用的
効果は大きい。また、Ｓｉ膜のパターンニング形成で
は、成膜時にスリットを用いて形成するため、フォトリ
ソグラフィ、エッチング工程を必要としないので作製プ
ロセスを簡略化することができ、その実用的効果は大き
い。本実施の形態においても、高調波吸収膜として、半
導体膜であるＳｉ膜を使用したが、吸収膜材料としては
高調波の波長域での消衰係数が基本波の波長域でのそれ
よりも大きいものであればよい。
【００６８】（実施の形態４）本実施の形態では、請求
項１７に示した、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスに
ついて説明する。本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイスの構成を図１０に示す。本実施の形態で
は、高調波吸収膜として、ＴｉＯ2膜を使用した。ま
ず、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板１０３上にプロ
トン交換法により光導波路１０４を形成後、Ｎｂ2Ｏ5膜
１０５を成膜し、最後にＴｉＯ2膜１０６を導波路入射
側端面１０７に成膜する。これにより、基本波の波長域
ではＴｉＯ2膜１０６の消衰係数が小さく、高調波の波
長域ではＴｉＯ2膜１０６の消衰係数は前者よりも大き
いために基本波は効率よく光導波路に結合することがで
き、一方で高調波は吸収される。その結果、図２に示す
ように従来約４％であった鏡面ディスクからの再生信号
における干渉ノイズ振幅を０．１％以下に抑え、干渉ノ
イズが低減することを確認した。
項１７に示した、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスに
ついて説明する。本実施の形態の光導波路型ＱＰＭ−Ｓ
ＨＧデバイスの構成を図１０に示す。本実施の形態で
は、高調波吸収膜として、ＴｉＯ2膜を使用した。ま
ず、ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板１０３上にプロ
トン交換法により光導波路１０４を形成後、Ｎｂ2Ｏ5膜
１０５を成膜し、最後にＴｉＯ2膜１０６を導波路入射
側端面１０７に成膜する。これにより、基本波の波長域
ではＴｉＯ2膜１０６の消衰係数が小さく、高調波の波
長域ではＴｉＯ2膜１０６の消衰係数は前者よりも大き
いために基本波は効率よく光導波路に結合することがで
き、一方で高調波は吸収される。その結果、図２に示す
ように従来約４％であった鏡面ディスクからの再生信号
における干渉ノイズ振幅を０．１％以下に抑え、干渉ノ
イズが低減することを確認した。
【００６９】本実施の形態においては、高調波吸収膜と
してＴｉＯ2膜を用いたが、吸収膜材料としては高調波
の波長域での消衰係数が基本波の波長域でのそれよりも
大きいものであればよい。また、ＴｉＯ2膜の屈折率が
プロトン交換光導波路の屈折率に近く、境界面における
フレネル反射を低減することができるのでさらによい。
してＴｉＯ2膜を用いたが、吸収膜材料としては高調波
の波長域での消衰係数が基本波の波長域でのそれよりも
大きいものであればよい。また、ＴｉＯ2膜の屈折率が
プロトン交換光導波路の屈折率に近く、境界面における
フレネル反射を低減することができるのでさらによい。
【００７０】以上、実施の形態１〜４で示した光導波路
型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを用いた光源では本実施の形
態でも述べたように半導体レーザと直接光結合により光
結合を行う。そのため、半導体レーザの出射端面を反射
した青色光による干渉ノイズも考慮しなければならな
い。それゆえ、本発明の光導波路型波長変換デバイスと
半導体レーザを組合せた光源を用いることで干渉ノイズ
を低減することができる。
型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを用いた光源では本実施の形
態でも述べたように半導体レーザと直接光結合により光
結合を行う。そのため、半導体レーザの出射端面を反射
した青色光による干渉ノイズも考慮しなければならな
い。それゆえ、本発明の光導波路型波長変換デバイスと
半導体レーザを組合せた光源を用いることで干渉ノイズ
を低減することができる。
【００７１】さらに、本発明の光源における半導体レー
ザは可干渉性の高い波長可変機能を有する波長可変半導
体レーザを用いる。すなわち、波長変換された高調波も
可干渉性が高いため、干渉ノイズも発生しやすく、本発
明の光導波路型波長変換デバイスと組合せることで特に
効果的に干渉ノイズを低減することができる。
ザは可干渉性の高い波長可変機能を有する波長可変半導
体レーザを用いる。すなわち、波長変換された高調波も
可干渉性が高いため、干渉ノイズも発生しやすく、本発
明の光導波路型波長変換デバイスと組合せることで特に
効果的に干渉ノイズを低減することができる。
【００７２】また共焦点光学系として光ピックアップ光
学系を例示して説明したが、レーザ走査顕微鏡やレーザ
プリンタなど、他のコヒーレント光学系にも適用可能で
あることは言うまでもない。
学系を例示して説明したが、レーザ走査顕微鏡やレーザ
プリンタなど、他のコヒーレント光学系にも適用可能で
あることは言うまでもない。
【００７３】ただし、光ピックアップ光学系では、被測
定物の光ディスクが高い反射率を持つこと、常に光ディ
スク上に光を集光するように対物レンズが位置制御され
て共焦点系を保つこと、光ディスクが上下に運動するた
め干渉条件が刻々変化し、干渉ノイズを生じやすいこと
などから、本発明の光導波路型波長変換デバイスは光デ
ィスクピックアップに、特に有効となる。
定物の光ディスクが高い反射率を持つこと、常に光ディ
スク上に光を集光するように対物レンズが位置制御され
て共焦点系を保つこと、光ディスクが上下に運動するた
め干渉条件が刻々変化し、干渉ノイズを生じやすいこと
などから、本発明の光導波路型波長変換デバイスは光デ
ィスクピックアップに、特に有効となる。
【００７４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、波長変
換により得られた青色光が光ディスクで反射されて光源
内部に戻る場合でも、青色光を吸収することで戻り光の
影響を受けることなく低ノイズで光ディスクを再生する
ことができる。
換により得られた青色光が光ディスクで反射されて光源
内部に戻る場合でも、青色光を吸収することで戻り光の
影響を受けることなく低ノイズで光ディスクを再生する
ことができる。
【００７５】また、同時に半導体レーザからの基本波が
光導波路内を効率よく伝搬する特性を満たすことで高効
率な光導波路型波長変換デバイス、高出力の青色光源を
実現する。
光導波路内を効率よく伝搬する特性を満たすことで高効
率な光導波路型波長変換デバイス、高出力の青色光源を
実現する。
【図１】実施の形態１の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図２】実施の形態１〜４における鏡面ディスクからの
再生信号を示す図
再生信号を示す図
【図３】実施の形態１の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図４】実施の形態１の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図５】実施の形態１の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図６】実施の形態２の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図７】実施の形態２の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図８】実施の形態２の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図９】実施の形態３の光導波路型波長変換デバイスの
構成図
構成図
【図１０】実施の形態４の光導波路型波長変換デバイス
の構成図
の構成図
【図１１】（ａ）直接結合ＳＨＧ青色光源の側断面図
（ｂ）直接結合ＳＨＧ青色光源の上面図
（ｃ）従来の光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスの構成
図
図
【図１２】半導体レーザを用いた光ピックアップ光学系
の概略構成図
の概略構成図
【図１３】光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイスを用いた
光ピックアップ光学系の概略構成図
光ピックアップ光学系の概略構成図
１１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１
０１ 高調波吸収領域 １２，３２，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１
０２ 非高調波吸収領域 １３，３３，４３，５３，６３，７３，８３，９３，１
０３，１１１ ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板 １４，３４，４４，５４，６４，７４，８４，９４，１
０４，１１５ プロトン交換光導波路 １５，３５，４５，６５，７５，８５，９５ Ｓｉ膜 １６，７６ ＳｉＯ2膜 １７，７７，８６，１０５ Ｎｂ2Ｏ5膜 １８，６６ 高調波吸収領域における基本波導波モード
の電界分布 １９，６７ 非高調波吸収領域における基本波導波モー
ドの電界分布 ５５ 金属混合の拡散層 ９６ スリット １０６ ＴｉＯ2膜 １０７ 導波路入射側端面 １１２ 光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス １１３ 波長可変半導体レーザ １１４ Ｓｉサブマウント １１６ 周期的な分極反転領域 １２１ 半導体レーザ １２２，１３３ コリメートレンズ １２３，１３４ 偏光ビームスプリッタ １２４，１３５ ４分の１波長板 １２５，１３６ 対物レンズ １２６，１３７ 光ディスク １２７，１３８ 集光レンズ １２８，１３９ 光検出器 １３１ 光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス １３２ 青色光吸収膜
０１ 高調波吸収領域 １２，３２，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１
０２ 非高調波吸収領域 １３，３３，４３，５３，６３，７３，８３，９３，１
０３，１１１ ｘ板ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3基板 １４，３４，４４，５４，６４，７４，８４，９４，１
０４，１１５ プロトン交換光導波路 １５，３５，４５，６５，７５，８５，９５ Ｓｉ膜 １６，７６ ＳｉＯ2膜 １７，７７，８６，１０５ Ｎｂ2Ｏ5膜 １８，６６ 高調波吸収領域における基本波導波モード
の電界分布 １９，６７ 非高調波吸収領域における基本波導波モー
ドの電界分布 ５５ 金属混合の拡散層 ９６ スリット １０６ ＴｉＯ2膜 １０７ 導波路入射側端面 １１２ 光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス １１３ 波長可変半導体レーザ １１４ Ｓｉサブマウント １１６ 周期的な分極反転領域 １２１ 半導体レーザ １２２，１３３ コリメートレンズ １２３，１３４ 偏光ビームスプリッタ １２４，１３５ ４分の１波長板 １２５，１３６ 対物レンズ １２６，１３７ 光ディスク １２７，１３８ 集光レンズ １２８，１３９ 光検出器 １３１ 光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス １３２ 青色光吸収膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 北岡 康夫
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 水内 公典
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 山本 和久
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） 2H049 AA36 AA44 AA50 AA62
2K002 AA05 AB12 CA03 DA06 GA10
HA20
5D119 AA20 DA05 JA28
Claims (27)
- 【請求項１】光学材料基板上面に導波路が形成され、基
本波入射時に高調波に変換する光導波路型波長変換デバ
イスにおいて、少なくとも前記光学材料基板の基本波入
射端近傍に高調波を吸収する高調波吸収領域を有し、前
記高調波吸収領域と、高調波を吸収しない前記高調波吸
収領域以外の非高調波吸収領域の導波路内を伝搬する基
本波の導波モードサイズが略一致していることを特徴と
する光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項２】前記非高調波吸収領域と前記高調波吸収領
域の実効屈折率が略一致することを特徴とする請求項１
に記載の光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項３】前記高調波吸収領域において、前記導波路
内を伝搬する基本波は０次横モードで伝搬し、かつ前記
非高調波吸収領域において、前記導波路内を伝搬する基
本波も０次横モードで伝搬し、前記高調波吸収領域と前
記非高調波吸収領域の導波モードサイズが略一致してい
ることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路
型波長変換デバイス。 - 【請求項４】前記高調波吸収領域において、前記導波路
の上に高調波吸収膜が装荷されていることを特徴とする
請求項１から３のいずれか１項に記載の光導波路型波長
変換デバイス。 - 【請求項５】前記非高調波吸収領域の前記導波路は少な
くとも導波層と前記導波層の上面に装荷された高屈折率
層を有し、前記高屈折率層は前記導波層より屈折率が大
きく、一方前記高調波吸収領域の前記導波路は少なくと
も導波層と前記導波層の上面に前記高調波吸収膜が装荷
された高調波吸収層を有し、前記高調波吸収層は前記導
波層より屈折率が大きいことを特徴とする請求項１から
４のいずれか１項に記載の光導波路型波長変換デバイ
ス。 - 【請求項６】前記非高調波吸収領域の前記導波路は少な
くとも導波層を有し、一方前記高調波吸収領域の前記導
波路は少なくとも第二の導波層と前記第二の導波層の上
面に前記高調波吸収膜が装荷された高調波吸収層を有
し、前記第二の導波層は前記導波層より導波層厚さが薄
くなるよう上面が削られ、前記高調波吸収層は前記第二
の導波層より屈折率が大きいことを特徴とする請求項１
から４のいずれか１項に記載の光導波路型波長変換デバ
イス。 - 【請求項７】前記非高調波吸収領域の前記導波路は少な
くとも導波層を有し、一方前記高調波吸収領域の前記導
波路は少なくとも第二の導波層と前記第二の導波層の上
面に前記高調波吸収膜が装荷された高調波吸収層を有
し、前記第二の導波層は前記導波層よりその実効的厚み
が小さく、前記高調波吸収層は前記第二の導波層より屈
折率が大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれ
か１項に記載の光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項８】前記高調波吸収領域では前記導波層の全体
または一部に金属を混入していることを特徴とする請求
項１から３のいずれか１項に記載の光導波路型波長変換
デバイス。 - 【請求項９】前記高調波吸収領域において前記導波路内
を伝搬する基本波は１次以上の高次横モードで伝搬し、
一方前記非高調波吸収領域において前記導波路内を伝搬
する基本波は０次横モードで伝搬し、前記高調波吸収領
域と前記非高調波吸収領域の導波モードサイズが略一致
することを特徴とする請求項１または２に記載の光導波
路型波長変換デバイス。 - 【請求項１０】前記高調波吸収領域において、前記導波
路は少なくとも導波層と前記導波層の上面に高調波吸収
膜が装荷された高調波吸収層を有し、前記高調波吸収層
は前記導波層より屈折率が大きいことを特徴とする請求
項１、２または９に記載の光導波路型波長変換デバイ
ス。 - 【請求項１１】前記高調波吸収領域、および前記非高調
波吸収領域の前記導波路は少なくとも導波層と高屈折率
層を有し、前記高調波吸収膜は前記高調波吸収領域の前
記高屈折率層の上面に装荷されていることを特徴とする
請求項１、２、９または１０に記載の光導波路型波長変
換デバイス。 - 【請求項１２】前記高調波吸収領域、および前記非高調
波吸収領域の前記導波路は少なくとも導波層と高屈折率
層を有し、前記高調波吸収膜は前記高調波吸収領域の前
記導波層と前記高屈折率層の間に挟まれていることを特
徴とする請求項１、２、９または１０に記載の光導波路
型波長変換デバイス。 - 【請求項１３】前記高調波吸収領域では前記導波層の全
体または一部に金属を混入していることを特徴とする請
求項１、２または９に記載の光導波路型波長変換デバイ
ス。 - 【請求項１４】前記高調波吸収領域は、導波方向に沿っ
て入射側より順に前側モード変換部、中央部、後ろ側モ
ード変換部とで構成され、前記前側モード変換部の入射
側と前記後ろ側モード変換部の出射側の導波モード形状
はともに前記非高調波吸収領域の導波モード形状に略一
致し、前記前側モード変換部の出射側と前記後ろ側モー
ド変換部の入射側の導波モード形状はともに前記中央部
の導波モード形状に略一致し、前記前側モード変換部と
後ろ側モード変換部では伝搬する基本波の導波モードが
連続的に変化することを特徴とする請求項１または２に
記載の光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項１５】前記高調波吸収領域は、導波方向に沿っ
て入射側より順に前側モード変換部、後ろ側モード変換
部とで構成され、前記前側モード変換部の入射側と前記
後ろ側モード変換部の出射側の導波モード形状はともに
前記非高調波吸収領域の導波モード形状に一致し、前記
前側モード変換部の出射側の導波モード形状と前記後ろ
側モード変換部の入射側の導波モード形状が一致し、前
記前側モード変換部と後ろ側モード変換部では伝搬する
基本波の導波モードが連続的に変化することを特徴とす
る請求項１または２に記載の光導波路型波長変換デバイ
ス。 - 【請求項１６】前記高調波吸収領域の前記導波路は、少
なくとも導波層と前記導波層の上面に高調波吸収膜が装
荷された高調波吸収層を有し、前記前側モード変換部で
は前記高調波吸収膜の膜厚が入射側から出射側に向かっ
て連続的に増加し、前記後ろ側モード変換部では前記高
調波吸収膜の膜厚が入射側から出射側に向かって連続的
に減少することを特徴とする請求項１４または１５に記
載の光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項１７】光学材料基板上面に導波路が形成された
光導波路型波長変換デバイスにおいて、前記導波路の入
射端面に高調波吸収膜が形成されることを特徴とする光
導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項１８】前記高調波吸収膜が半導体膜であること
を特徴とする請求項４、１０または１６に記載の光導波
路型波長変換デバイス。 - 【請求項１９】前記半導体膜がＳｉ膜またはＺｎＳｅ膜
またはＧａＰ膜であることを特徴とする請求項１８に記
載の光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項２０】前記高調波吸収膜が酸化誘電体膜である
ことを特徴とする請求項４、１０、１６または１７に記
載の光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項２１】前記酸化誘電体膜は定比組成に対して、
酸素原子の割合が小さいことを特徴とする請求項２０に
記載の光導波路型波長変換デバイス。 - 【請求項２２】前記酸化誘電体膜はＴｉＯ2膜であるこ
とを特徴とする請求項２０または２１に記載の光導波路
型波長変換デバイス。 - 【請求項２３】前記金属が鉄であることを特徴とする請
求項８または１３に記載の光導波路波長変換デバイス。 - 【請求項２４】少なくとも半導体レーザと請求項１から
２３のいずれか１項に記載の光導波路型波長変換デバイ
スを有することを特徴とする光源。 - 【請求項２５】前記半導体レーザは可干渉性の高い波長
可変機能を有する波長可変半導体レーザであることを特
徴とする請求項２４に記載の光源。 - 【請求項２６】請求項１から２３のいずれか１項に記載
の光導波路型波長変換デバイスと、請求項２４または２
５に記載の光源と、前記導波路からの出射光を被観測物
体上に集光する集光光学系とを含み、前記光導波路型波
長変換デバイスと被観測物体とは、共焦点の関係にある
ように配置されることを特徴とする光学装置。 - 【請求項２７】前記被観測物体が光ディスクであること
を特徴とする請求項２６に記載の光学装置。
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|---|---|---|---|
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| CN02105567A CN1381762A (zh) | 2001-04-17 | 2002-04-17 | 光波导路径器件、以及使用该器件的光源及光学装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2001210426A JP2003029307A (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 光導波路型波長変換デバイスおよびこれを用いた光源および光学装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7509003B2 (en) | 2006-06-09 | 2009-03-24 | Fujitsu Limited | Optical waveguide, optical device, and manufacturing method of the optical waveguide |
| CN111052520A (zh) * | 2017-09-07 | 2020-04-21 | 三菱电机株式会社 | 半导体光器件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000171653A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 導波型光デバイス及びこれを用いた光源及び光学装置 |
-
2001
- 2001-07-11 JP JP2001210426A patent/JP2003029307A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000171653A (ja) * | 1998-09-28 | 2000-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 導波型光デバイス及びこれを用いた光源及び光学装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7509003B2 (en) | 2006-06-09 | 2009-03-24 | Fujitsu Limited | Optical waveguide, optical device, and manufacturing method of the optical waveguide |
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| CN111052520B (zh) * | 2017-09-07 | 2021-10-15 | 三菱电机株式会社 | 半导体光器件 |
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