JP2003295244A - 青色レーザ光発生装置および青色レーザ光の発生方法 - Google Patents
青色レーザ光発生装置および青色レーザ光の発生方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】実用的な波長457nmの青色レーザ光の発生
装置を提供することである。 【解決手段】青色レーザ発生装置は、長さが0.1mm
以上、1.0mm以下のNdドープYVO4結晶からな
る固体レーザ発振体3、発振体3に設けられた反射手段
6A、6B、発振体3に対して励起光を照射する励起光
照射手段1、および導波路型高調波発生素子5を備えて
いる。発振体3と反射手段6A、6Bとによって共振器
7が構成されている。高調波発生素子5が共振器7の外
部に配置されている。発振体3から波長914nm±1
nmのレーザ光を発振させ、高調波発生素子5から波長
457±1nmの青色レーザ光Eを発生させる。
装置を提供することである。 【解決手段】青色レーザ発生装置は、長さが0.1mm
以上、1.0mm以下のNdドープYVO4結晶からな
る固体レーザ発振体3、発振体3に設けられた反射手段
6A、6B、発振体3に対して励起光を照射する励起光
照射手段1、および導波路型高調波発生素子5を備えて
いる。発振体3と反射手段6A、6Bとによって共振器
7が構成されている。高調波発生素子5が共振器7の外
部に配置されている。発振体3から波長914nm±1
nmのレーザ光を発振させ、高調波発生素子5から波長
457±1nmの青色レーザ光Eを発生させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長457nmの
青色光を高効率で発生する青色レーザ発生装置に関する
ものである。
青色光を高効率で発生する青色レーザ発生装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】光情報処理技術全般において、高密度光
記録を実現するために、波長400−430nm程度の
青色光を,30mW以上の出力で安定的に発振する青色
光レーザが要望されており、開発競争が行われている。
青色光光源としては、赤色光を基本波として発振するレ
ーザと、擬似位相整合方式の第二高調波発生素子とを組
み合わせた光導波路型の波長変換素子が期待されてい
る。
記録を実現するために、波長400−430nm程度の
青色光を,30mW以上の出力で安定的に発振する青色
光レーザが要望されており、開発競争が行われている。
青色光光源としては、赤色光を基本波として発振するレ
ーザと、擬似位相整合方式の第二高調波発生素子とを組
み合わせた光導波路型の波長変換素子が期待されてい
る。
【0003】特に、波長457nm近辺の青色レーザ光
は、RGB三原色のB(ブルー)光源、プリントラボ、
プロジェクター等の各種用途において強く要望されてい
る。用途にもよるが、その出力は200mW以上が望ま
れている。
は、RGB三原色のB(ブルー)光源、プリントラボ、
プロジェクター等の各種用途において強く要望されてい
る。用途にもよるが、その出力は200mW以上が望ま
れている。
【0004】特開平10−293268号においては、
波長460nmの青色レーザ光を、ネオジウム・ヤグレ
ーザの波長1064nmの第二高調波発生による532
nmの光と、前記波長1064nmのパラメトリック発
振による3.3ミクロンの赤外光とを、和周波発生する
ことによって得ている。この方法だと、波長変換装置が
3つ必要である上、総合変換効率が低く、実用的ではな
い。
波長460nmの青色レーザ光を、ネオジウム・ヤグレ
ーザの波長1064nmの第二高調波発生による532
nmの光と、前記波長1064nmのパラメトリック発
振による3.3ミクロンの赤外光とを、和周波発生する
ことによって得ている。この方法だと、波長変換装置が
3つ必要である上、総合変換効率が低く、実用的ではな
い。
【0005】特許第3260457号においては、80
9nmの励起光源を用いてのNdドープYAG結晶を励
起し、波長946nmのレーザ光を発振させ、この94
6nmの光を共振器内部に配置した、MgO−LN基板
による第二高調波発生素子により波長変換し、波長47
3nmのレーザ光を得ている。励起光出力200mWの
とき、10mW、つまり光−光の総合効率は5%であ
る。
9nmの励起光源を用いてのNdドープYAG結晶を励
起し、波長946nmのレーザ光を発振させ、この94
6nmの光を共振器内部に配置した、MgO−LN基板
による第二高調波発生素子により波長変換し、波長47
3nmのレーザ光を得ている。励起光出力200mWの
とき、10mW、つまり光−光の総合効率は5%であ
る。
【0006】特開平6−194706号においては、波
長880nmの半導体レーザの光を、MgO−LN基板
上にプロトン交換導波路型第二高調波発生素子によって
波長440nmのレーザ光を得ている。半導体レーザ出
力が100mWのとき、12mWの出力を得ている。
長880nmの半導体レーザの光を、MgO−LN基板
上にプロトン交換導波路型第二高調波発生素子によって
波長440nmのレーザ光を得ている。半導体レーザ出
力が100mWのとき、12mWの出力を得ている。
【0007】特開平5−11289および特開平5−9
0687号においては、Nd:YVO4とKNbO3を
用いて457nmのレーザを作成できるとの簡単な記述
はあるが、具体的な実施例はない。
0687号においては、Nd:YVO4とKNbO3を
用いて457nmのレーザを作成できるとの簡単な記述
はあるが、具体的な実施例はない。
【0008】特開平5−243659号においても同様
の記載がある。また、波長809nmの半導体レーザ光
と波長1064nmのNd:YVO4レーザ光の和周波
をKTP結晶を用いて発生させる記述があるが具体的な
数値の記載は全くない。
の記載がある。また、波長809nmの半導体レーザ光
と波長1064nmのNd:YVO4レーザ光の和周波
をKTP結晶を用いて発生させる記述があるが具体的な
数値の記載は全くない。
【0009】特表平9−502054号においては、N
d:YVO4あるいはNd:GdVO4と第二高調波発
生結晶のKNbO3もしくはBBOを接合した材料を用
いた457nmあるいは456nmのレーザの記載があ
る。これは波長変換素子をレーザの共振器内部に配置す
るいわゆる内部共振器型であるので本願とは構造が異な
る。出力、効率等の記載は全くない。以上述べたよう
に、これまで、波長約457nmの青色レーザ光を高効
率・高出力で発振させた成功例はなかった。
d:YVO4あるいはNd:GdVO4と第二高調波発
生結晶のKNbO3もしくはBBOを接合した材料を用
いた457nmあるいは456nmのレーザの記載があ
る。これは波長変換素子をレーザの共振器内部に配置す
るいわゆる内部共振器型であるので本願とは構造が異な
る。出力、効率等の記載は全くない。以上述べたよう
に、これまで、波長約457nmの青色レーザ光を高効
率・高出力で発振させた成功例はなかった。
【0010】「OPTICS LETTERS」Vol. 25, No. 01, (20
00) January, pages 34to 36 には、NdドープYVO
4結晶の4F3/2−4I9/2遷移に基づくレーザ発
振が記載されている。即ち、波長808nmの励起光を
NdドープYVO 4結晶に入射させ、波長約914nm
のレーザ光を発振させることに成功している。
00) January, pages 34to 36 には、NdドープYVO
4結晶の4F3/2−4I9/2遷移に基づくレーザ発
振が記載されている。即ち、波長808nmの励起光を
NdドープYVO 4結晶に入射させ、波長約914nm
のレーザ光を発振させることに成功している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、このよう
な波長約914nmのレーザ光を用い、第二高調波を発
振させることによって、波長457nmの青色光を得る
ことを検討した。しかし、前述の文献に記載の波長91
4nmのレーザ光は、発振のしきい値が約3.5W以上
であり、しきい値が高い。その上、スロープ効率が低
く、発熱量が大きい。このように発振のしきい値が高い
ことから、低駆動電圧の青色光発振素子を得ることが難
しい。しかも、スロープ効率が低く、発熱量が大きいこ
とから、実用的な青色発光素子を得ることは難しいもの
であった。
な波長約914nmのレーザ光を用い、第二高調波を発
振させることによって、波長457nmの青色光を得る
ことを検討した。しかし、前述の文献に記載の波長91
4nmのレーザ光は、発振のしきい値が約3.5W以上
であり、しきい値が高い。その上、スロープ効率が低
く、発熱量が大きい。このように発振のしきい値が高い
ことから、低駆動電圧の青色光発振素子を得ることが難
しい。しかも、スロープ効率が低く、発熱量が大きいこ
とから、実用的な青色発光素子を得ることは難しいもの
であった。
【0012】本発明の課題は、実用的な波長457nm
の青色レーザ光の発生装置を提供することである。
の青色レーザ光の発生装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、長さが0.1
mm以上、1.0mm以下のNdドープYVO4結晶か
らなる固体レーザ発振体、固体レーザ発振体に設けられ
た反射手段、固体レーザ発振体に対して励起光を照射す
る励起光照射手段、および導波路型高調波発生素子を備
えており、固体レーザ発振体と反射手段とによって共振
器が構成されており、導波路型高調波発生素子が共振器
の外部に配置されており、固体レーザ発振体から波長9
14nm±1nmのレーザ光を発振させ、導波路型高調
波発生素子から波長457±1nmの青色レーザ光を発
生させることを特徴とする、青色レーザ光装置に係るも
のである。
mm以上、1.0mm以下のNdドープYVO4結晶か
らなる固体レーザ発振体、固体レーザ発振体に設けられ
た反射手段、固体レーザ発振体に対して励起光を照射す
る励起光照射手段、および導波路型高調波発生素子を備
えており、固体レーザ発振体と反射手段とによって共振
器が構成されており、導波路型高調波発生素子が共振器
の外部に配置されており、固体レーザ発振体から波長9
14nm±1nmのレーザ光を発振させ、導波路型高調
波発生素子から波長457±1nmの青色レーザ光を発
生させることを特徴とする、青色レーザ光装置に係るも
のである。
【0014】また、本発明は、長さが0.1mm以上、
1.0mm以下のNdドープYVO4結晶からなる固体
レーザ発振体、固体レーザ発振体に設けられた反射手
段、および導波路型高調波発生素子を使用し、固体レー
ザ発振体と反射手段とによって共振器が構成されてお
り、導波路型高調波発生素子が共振器の外部に配置され
ており、固体レーザ発振体に対して励起光を照射するこ
とにより、固体レーザ発振体から波長914nm±1n
mのレーザ光を発振させ、導波路型高調波発生素子から
波長457±1nmの青色レーザ光を発生させることを
特徴とする、青色レーザの発生方法に係るものである。
1.0mm以下のNdドープYVO4結晶からなる固体
レーザ発振体、固体レーザ発振体に設けられた反射手
段、および導波路型高調波発生素子を使用し、固体レー
ザ発振体と反射手段とによって共振器が構成されてお
り、導波路型高調波発生素子が共振器の外部に配置され
ており、固体レーザ発振体に対して励起光を照射するこ
とにより、固体レーザ発振体から波長914nm±1n
mのレーザ光を発振させ、導波路型高調波発生素子から
波長457±1nmの青色レーザ光を発生させることを
特徴とする、青色レーザの発生方法に係るものである。
【0015】本発明者は、前述の構成によって、波長4
57nm±1nmの青色光を発振させることに成功し、
実用的な青色レーザ装置を提供することを可能とした。
57nm±1nmの青色光を発振させることに成功し、
実用的な青色レーザ装置を提供することを可能とした。
【0016】波長457nmの青色光は、RGB三原色
の青色光源として好適であり、低い発振しきい値と発熱
量とを有する光源が強く望まれてきた。従って、本発明
は産業上多大な貢献をなすものである。
の青色光源として好適であり、低い発振しきい値と発熱
量とを有する光源が強く望まれてきた。従って、本発明
は産業上多大な貢献をなすものである。
【0017】以下、更に詳細に本発明を説明する。図1
は、NdドープYVO4結晶における主要な準位を示す
模式図である。NdドープYVO4結晶に対して808
nmの励起光を照射し、この励起光が吸収されると、電
子が基底準位から 4F5/2準位に励起される。そし
て、4F5/2準位からPのように緩和された後、電子
が4F3/2準位から4I11/2準位あるいは4I
9/2準位に遷移する。この遷移の際にフォトン(光
子)を発生させる。ここで、4F3/2準位から4I
9/2準位への遷移に伴って波長914nmの光が発振
され、4F3 /2準位から4I11/2準位への遷移に
伴って波長1064nmの光が発振される。
は、NdドープYVO4結晶における主要な準位を示す
模式図である。NdドープYVO4結晶に対して808
nmの励起光を照射し、この励起光が吸収されると、電
子が基底準位から 4F5/2準位に励起される。そし
て、4F5/2準位からPのように緩和された後、電子
が4F3/2準位から4I11/2準位あるいは4I
9/2準位に遷移する。この遷移の際にフォトン(光
子)を発生させる。ここで、4F3/2準位から4I
9/2準位への遷移に伴って波長914nmの光が発振
され、4F3 /2準位から4I11/2準位への遷移に
伴って波長1064nmの光が発振される。
【0018】「OPTICS LETTERS」Vol. 25, No. 01, (20
00) January, pages 34to 36 においては、Ndドープ
YVO4結晶に対して、波長808nmの励起光を照射
し、波長914nmの光を発振させている。
00) January, pages 34to 36 においては、Ndドープ
YVO4結晶に対して、波長808nmの励起光を照射
し、波長914nmの光を発振させている。
【0019】これに対して、本発明者は、NdドープY
VO4結晶からなるレーザ発振体に対して波長880±
2nmの励起光を照射し、電子を直接に4F3/ 2準位
へ励起し、次いでこの電子の4I9/2準位への遷移に
伴った波長914nmの光を発振させた。この方法によ
って、波長914nmの光の発振のしきい値が低くな
り、かつスロープ効率が向上した。
VO4結晶からなるレーザ発振体に対して波長880±
2nmの励起光を照射し、電子を直接に4F3/ 2準位
へ励起し、次いでこの電子の4I9/2準位への遷移に
伴った波長914nmの光を発振させた。この方法によ
って、波長914nmの光の発振のしきい値が低くな
り、かつスロープ効率が向上した。
【0020】「APPLIED PHYSICS LETTERS」Vol. 79, N
o. 5, (2001) July, pages 590 to 592 にはNdドー
プYAGセラミックスを885nmの光で励起し、Nd
の4F3/2準位から4I11/2準位への遷移に伴う
1064nmのレーザ発振が記載されている。しかしな
がらNdの4F3/2準位から4I9/2準位への遷移
に伴うレーザ発振に関しての記載はなかった。
o. 5, (2001) July, pages 590 to 592 にはNdドー
プYAGセラミックスを885nmの光で励起し、Nd
の4F3/2準位から4I11/2準位への遷移に伴う
1064nmのレーザ発振が記載されている。しかしな
がらNdの4F3/2準位から4I9/2準位への遷移
に伴うレーザ発振に関しての記載はなかった。
【0021】本発明におけるNdドープYVO4結晶は
特に限定されず、温度勾配法、フラックス法、エピタキ
シャル薄膜堆積法、セラミックス技術によって製造され
たものを含む。
特に限定されず、温度勾配法、フラックス法、エピタキ
シャル薄膜堆積法、セラミックス技術によって製造され
たものを含む。
【0022】本発明におけるNdドープYVO4結晶の
形状は、平行平板に限定されず、平面−凹面(flat-conc
ave type)、平面−凸面、凹面−平面(concave-flat ty
pe)、凸面−平面、凹面−凹面(concave-concave typ
e)、凹面−凸面、凸面−凹面、凸面−凸面でも良い。
形状は、平行平板に限定されず、平面−凹面(flat-conc
ave type)、平面−凸面、凹面−平面(concave-flat ty
pe)、凸面−平面、凹面−凹面(concave-concave typ
e)、凹面−凸面、凸面−凹面、凸面−凸面でも良い。
【0023】励起光照射手段は特に限定されないが、波
長880±2nmのNdドープYVO4結晶の吸収帯に
合わせて効率良く励起光を発振する必要がある。この点
で,縦シングルモードのガリウム砒素系の半導体レーザ
が好ましい。
長880±2nmのNdドープYVO4結晶の吸収帯に
合わせて効率良く励起光を発振する必要がある。この点
で,縦シングルモードのガリウム砒素系の半導体レーザ
が好ましい。
【0024】レーザ発振体から発振されるレーザ光の波
長は914nmである。ただし、発振状態による若干の
ずれは許容され、例えば±1nmのずれは許容されるも
のとする。
長は914nmである。ただし、発振状態による若干の
ずれは許容され、例えば±1nmのずれは許容されるも
のとする。
【0025】レーザ発振体の励起光と平行な方向におけ
る長さは、発振効率の点で0.1mm以上、1.0mm
以下とする。この観点からは、0.2mm以上が更に好
ましく、0.5mm以下が更に好ましい。
る長さは、発振効率の点で0.1mm以上、1.0mm
以下とする。この観点からは、0.2mm以上が更に好
ましく、0.5mm以下が更に好ましい。
【0026】NdドープYVO4におけるNdのドープ
量は限定されず、例えば1.0〜2.5at.%であっ
てよい。ただし、レーザ発振効率を向上させるという観
点からは、1at.%以上であることが好ましい。ま
た、結晶性が良好なものを得やすく、914nmの波長
に対する内部ロスが小さいものが得やすいという観点か
らは、1.5at.%以下とすることが好ましい。
量は限定されず、例えば1.0〜2.5at.%であっ
てよい。ただし、レーザ発振効率を向上させるという観
点からは、1at.%以上であることが好ましい。ま
た、結晶性が良好なものを得やすく、914nmの波長
に対する内部ロスが小さいものが得やすいという観点か
らは、1.5at.%以下とすることが好ましい。
【0027】好適な実施形態においては、導波路型高調
波発生素子が、導波路が接合層あるいは基板から突出す
るリッジ型の波長変換素子である。このような素子を前
記レーザ光源と組み合わせることによって、駆動電圧、
発熱量を特に低減できる。
波発生素子が、導波路が接合層あるいは基板から突出す
るリッジ型の波長変換素子である。このような素子を前
記レーザ光源と組み合わせることによって、駆動電圧、
発熱量を特に低減できる。
【0028】特願2000−077630号において、
マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム結晶を用い
たリッジ導波路型の波長変換素子が記載されている。こ
の実施例において、100mWの基本波を用いて50m
Wの425nmのレーザ光を得ている。つまり変換効率
は50%であった。しかしながら、入力パワーを500
mWに増やしたところ、前記結晶に発生したレーザ光が
吸収されて熱となり、出射パワーが変動し、変換効率が
低下するという問題点があった。例えば、入射する光の
パワーを500mWに増やすと、変換効率は20%程度
にまで低下し、得られた出力は100mWであった。
マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム結晶を用い
たリッジ導波路型の波長変換素子が記載されている。こ
の実施例において、100mWの基本波を用いて50m
Wの425nmのレーザ光を得ている。つまり変換効率
は50%であった。しかしながら、入力パワーを500
mWに増やしたところ、前記結晶に発生したレーザ光が
吸収されて熱となり、出射パワーが変動し、変換効率が
低下するという問題点があった。例えば、入射する光の
パワーを500mWに増やすと、変換効率は20%程度
にまで低下し、得られた出力は100mWであった。
【0029】本願においては、実施例に述べるように、
波長457nmを発生するように、周期分極反転の周期
を4.2ミクロン、リッジ導波路の厚さを3.5ミクロ
ンとして素子を作成したところ、500mWの入力時で
も変換効率は50%に達し、250mWの青色レーザ光
が得られた。この理由については、定かではないが、入
射光と高調波光のモードの重なりの向上、導波路サイズ
を変更した事による熱の逃げのバランスが好適に作用し
たものと推定される。
波長457nmを発生するように、周期分極反転の周期
を4.2ミクロン、リッジ導波路の厚さを3.5ミクロ
ンとして素子を作成したところ、500mWの入力時で
も変換効率は50%に達し、250mWの青色レーザ光
が得られた。この理由については、定かではないが、入
射光と高調波光のモードの重なりの向上、導波路サイズ
を変更した事による熱の逃げのバランスが好適に作用し
たものと推定される。
【0030】さらに、本願装置の温度を室温から上下に
数十℃温度を変化させて、その時の出力を調べてみた
が、温度変化による出力の低下は見られず、広い温度範
囲で好適に使用可能であった。また、Nd:YVO4結
晶が1mm以下と薄いマイクロチップ構造であるため、
結晶の温度を変化させることで、モードホップを起こさ
ずに発振波長を連続的に可変することが出来た。
数十℃温度を変化させて、その時の出力を調べてみた
が、温度変化による出力の低下は見られず、広い温度範
囲で好適に使用可能であった。また、Nd:YVO4結
晶が1mm以下と薄いマイクロチップ構造であるため、
結晶の温度を変化させることで、モードホップを起こさ
ずに発振波長を連続的に可変することが出来た。
【0031】図2、図3は、本発明によるレーザ発生装
置の模式図である。図2の装置においては、励起光光源
1から励起光Aが発振され、励起光Aが光学系2を通し
て矢印Bのように集光される。この励起光はレーザ発振
体3に照射される。レーザ発振体3の両面には反射手段
6A、6Bが形成されており、これによって共振器7が
構成されている。この結果、レーザ発振体3から外部へ
と波長914nmの光Cが発振される。このレーザ光C
は、光学系4によって集光され、高調波発生素子5の波
長変換部5aに照射される。波長変換部は三次元光導波
路からなり、三次元光導波路の内部に周期分極反転構造
が形成されている。波長変換部5aから青色レーザ光E
が出射する。
置の模式図である。図2の装置においては、励起光光源
1から励起光Aが発振され、励起光Aが光学系2を通し
て矢印Bのように集光される。この励起光はレーザ発振
体3に照射される。レーザ発振体3の両面には反射手段
6A、6Bが形成されており、これによって共振器7が
構成されている。この結果、レーザ発振体3から外部へ
と波長914nmの光Cが発振される。このレーザ光C
は、光学系4によって集光され、高調波発生素子5の波
長変換部5aに照射される。波長変換部は三次元光導波
路からなり、三次元光導波路の内部に周期分極反転構造
が形成されている。波長変換部5aから青色レーザ光E
が出射する。
【0032】図3の装置においては、励起光光源1から
励起光Aが発振され、励起光Aが光学系2Aを通して矢
印Bのように集光される。この励起光はレーザ発振体3
に照射される。本例では共振器7と波長変換素子5とが
一体化されている。共振器7から波長914nmの光が
発振されると、このレーザ光は、波長変換素子5の波長
変換部5aに直ちに入射する。波長変換部5aから青色
レーザ光Eが出射する。
励起光Aが発振され、励起光Aが光学系2Aを通して矢
印Bのように集光される。この励起光はレーザ発振体3
に照射される。本例では共振器7と波長変換素子5とが
一体化されている。共振器7から波長914nmの光が
発振されると、このレーザ光は、波長変換素子5の波長
変換部5aに直ちに入射する。波長変換部5aから青色
レーザ光Eが出射する。
【0033】本発明においては、図2、図3に例示した
ように、高調波発生素子5が、共振器7の外部に配置さ
れている。即ち、前記レーザ発振体を使用した場合に
は、共振器の内部に高調波発生素子を設置すると、レー
ザ発振効率が大きく低下する。このため、共振器の外部
に高調波発生素子を設置することが必要であった。ただ
し、共振器の外部に高調波発生素子を設置すると、波長
変換効率は一般に低くなる傾向がある。しかし、本発明
においては導波路型高調波発生素子を使用することで、
波長変換効率を高く維持できる。
ように、高調波発生素子5が、共振器7の外部に配置さ
れている。即ち、前記レーザ発振体を使用した場合に
は、共振器の内部に高調波発生素子を設置すると、レー
ザ発振効率が大きく低下する。このため、共振器の外部
に高調波発生素子を設置することが必要であった。ただ
し、共振器の外部に高調波発生素子を設置すると、波長
変換効率は一般に低くなる傾向がある。しかし、本発明
においては導波路型高調波発生素子を使用することで、
波長変換効率を高く維持できる。
【0034】固体レーザ発振体に設ける反射手段として
は、誘電体多層膜コートが好ましい。
は、誘電体多層膜コートが好ましい。
【0035】好適な実施形態においては、三次元光導波
路がリッジ型の光導波路であり、非線形光学結晶を加
工、例えば機械加工やレーザ加工することによって物理
的に加工し、成形することによって得られる。そして、
三次元光導波路が、非晶質材料からなる接合層を介して
基板に接合されている。
路がリッジ型の光導波路であり、非線形光学結晶を加
工、例えば機械加工やレーザ加工することによって物理
的に加工し、成形することによって得られる。そして、
三次元光導波路が、非晶質材料からなる接合層を介して
基板に接合されている。
【0036】光導波路の材質は強誘電体単結晶であるこ
とが好ましく、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タ
ンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム
−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウ
ム(K3Li2Nb5O15)の各単結晶が特に好まし
い。光導波路中には、その耐光損傷性を更に向上させる
ために、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカン
ジウム(Sc)及びインジウム(In)からなる群より
選ばれる1種以上の金属元素を含有させることができ、
マグネシウムが特に好ましい。
とが好ましく、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、タ
ンタル酸リチウム(LiTaO3)、ニオブ酸リチウム
−タンタル酸リチウム固溶体、ニオブ酸カリウムリチウ
ム(K3Li2Nb5O15)の各単結晶が特に好まし
い。光導波路中には、その耐光損傷性を更に向上させる
ために、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、スカン
ジウム(Sc)及びインジウム(In)からなる群より
選ばれる1種以上の金属元素を含有させることができ、
マグネシウムが特に好ましい。
【0037】この接合層の材質の屈折率は、光導波路の
材質の屈折率よりも低くすることが必要である。この屈
折率差は、5%以上であることが好ましく、10%以上
であることが更に好ましい。また、接合層を構成する非
晶質材料は、有機樹脂やガラス(特に好ましくは低融点
ガラス)が好ましい。有機樹脂としては、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂等を例示できる。
ガラスとしては、酸化珪素を主成分とする低融点ガラス
が好ましい。
材質の屈折率よりも低くすることが必要である。この屈
折率差は、5%以上であることが好ましく、10%以上
であることが更に好ましい。また、接合層を構成する非
晶質材料は、有機樹脂やガラス(特に好ましくは低融点
ガラス)が好ましい。有機樹脂としては、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂等を例示できる。
ガラスとしては、酸化珪素を主成分とする低融点ガラス
が好ましい。
【0038】
【実施例】(波長914nmのレーザ光の発振)Ndド
ープYVO4単結晶(Nd添加量1at.%)を光学研
磨し、厚さ0.5mmの平行平板を得た。励起光入射面
には、波長879−880nmの光に対する反射率0.
5%以下かつ波長914nmの光に対する反射率99.
9%以上かつ波長1064nmと1340nmに対して
無反射の誘電多層膜コート6Aを施した。光の出射面に
は、波長914nmの光に対する反射率98%、波長8
79−880nmおよび1064nmおよび1340n
mの光に対する透過率80%以上の誘電多層膜コート6
Bを施した。パワー1W、波長880nmの半導体レー
ザ光をNA0.6のレンズを用いて集光し、この単結晶基
板の励起光入射面に入射した。この結果、90% 以上の光
が吸収され、波長914nm、縦モード、横モードとも
にシングルモードでレーザ発振した。約500mWの出
力が得られた。
ープYVO4単結晶(Nd添加量1at.%)を光学研
磨し、厚さ0.5mmの平行平板を得た。励起光入射面
には、波長879−880nmの光に対する反射率0.
5%以下かつ波長914nmの光に対する反射率99.
9%以上かつ波長1064nmと1340nmに対して
無反射の誘電多層膜コート6Aを施した。光の出射面に
は、波長914nmの光に対する反射率98%、波長8
79−880nmおよび1064nmおよび1340n
mの光に対する透過率80%以上の誘電多層膜コート6
Bを施した。パワー1W、波長880nmの半導体レー
ザ光をNA0.6のレンズを用いて集光し、この単結晶基
板の励起光入射面に入射した。この結果、90% 以上の光
が吸収され、波長914nm、縦モード、横モードとも
にシングルモードでレーザ発振した。約500mWの出
力が得られた。
【0039】同様に、表1に示すように、入射光の出力
を種々変更し、波長914nmの出射光の出力を測定し
た。この結果を表1および図4に示す。
を種々変更し、波長914nmの出射光の出力を測定し
た。この結果を表1および図4に示す。
【0040】
【表1】
【0041】本発明の装置においては、表1および図4
に示すように、レーザ発振のしきい値が約200mWで
あり、極めて低くなっている。しかも、励起光の出力が
増大したときに、出射する波長914nmの光の出力も
ほぼ比例して増大し、スロープ効率が約63%と高い。
に示すように、レーザ発振のしきい値が約200mWで
あり、極めて低くなっている。しかも、励起光の出力が
増大したときに、出射する波長914nmの光の出力も
ほぼ比例して増大し、スロープ効率が約63%と高い。
【0042】(青色レーザ光の発生)図2に示すような
青色光発生装置を製造した。ただし、NdドープYVO
4結晶からなるレーザ発振体3、光学系2、半導体レー
ザ1は前述のとおりである。
青色光発生装置を製造した。ただし、NdドープYVO
4結晶からなるレーザ発振体3、光学系2、半導体レー
ザ1は前述のとおりである。
【0043】なお、第二高調波発生素子5は、以下のよ
うにして製造した。
うにして製造した。
【0044】3度オフカットのX面(87°Zカット)
のMgOを5mol%ドープしたニオブ酸リチウム材料
(厚さ0.5mm)に、電圧印加法によって、周期4.
2μm、分極反転深さ2.5−3.5μmの周期分極反
転構造を、電圧印加法によって形成した。次いで、この
材料をXカットのニオブ酸リチウム基板(厚さ1mm)
へと、酸化珪素を主成分とする低融点ガラスによって接
着した。接着温度は約500℃とした。接着層の厚さは
約0.5μmとした。
のMgOを5mol%ドープしたニオブ酸リチウム材料
(厚さ0.5mm)に、電圧印加法によって、周期4.
2μm、分極反転深さ2.5−3.5μmの周期分極反
転構造を、電圧印加法によって形成した。次いで、この
材料をXカットのニオブ酸リチウム基板(厚さ1mm)
へと、酸化珪素を主成分とする低融点ガラスによって接
着した。接着温度は約500℃とした。接着層の厚さは
約0.5μmとした。
【0045】次いで、前記ニオブ酸リチウム材料を機械
研削装置によって研削加工し、厚さを3.5μmとし
た。次いで、ダイシング加工装置を用いて、リッジ型の
三次元光導波路を形成した。この光導波路中に周期分極
反転構造が形成されるようにした。
研削装置によって研削加工し、厚さを3.5μmとし
た。次いで、ダイシング加工装置を用いて、リッジ型の
三次元光導波路を形成した。この光導波路中に周期分極
反転構造が形成されるようにした。
【0046】この素子5の入射側端面には、波長914
nmのレーザ光に対する反射率0.5%以下、波長45
7nmのレーザ光に対する反射率99%以上の誘電多層
膜コートを施した。出射側端面には、波長457nmの
レーザ光に対する反射率0.5%以下の誘電多層膜コー
トを施した。
nmのレーザ光に対する反射率0.5%以下、波長45
7nmのレーザ光に対する反射率99%以上の誘電多層
膜コートを施した。出射側端面には、波長457nmの
レーザ光に対する反射率0.5%以下の誘電多層膜コー
トを施した。
【0047】レーザ発振体3から発振された波長914
nmのレーザ光を、擬似位相整合方式の第二高調波発生
素子5に、レンズ結合にてコリメートし、波長457n
mのレーザEを発生させることに成功した。ここで、励
起光(波長880nm)の出力は、表1、図4に示すよ
うに変更し、得られた波長457nmの青色レーザ光の
出力を測定し、表1、図4に示した。この結果からわか
るように、青色レーザ光の発振のしきい値は約200m
Wと低く、かつスロープ特性も良好である。励起光出力
1Wの時、250mWの457nmのレーザ光が得られ
た。光−光総合効率25%と高く、実用的である。
nmのレーザ光を、擬似位相整合方式の第二高調波発生
素子5に、レンズ結合にてコリメートし、波長457n
mのレーザEを発生させることに成功した。ここで、励
起光(波長880nm)の出力は、表1、図4に示すよ
うに変更し、得られた波長457nmの青色レーザ光の
出力を測定し、表1、図4に示した。この結果からわか
るように、青色レーザ光の発振のしきい値は約200m
Wと低く、かつスロープ特性も良好である。励起光出力
1Wの時、250mWの457nmのレーザ光が得られ
た。光−光総合効率25%と高く、実用的である。
【0048】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、波
長457±1nmの青色レーザ光を発生させることがで
き、かつ駆動電圧が低く、発熱量の低い実用的な装置を
提供可能である。
長457±1nmの青色レーザ光を発生させることがで
き、かつ駆動電圧が低く、発熱量の低い実用的な装置を
提供可能である。
【図1】NdドープYVO4結晶においてレーザ発振に
関与する代表的なエネルギー準位を示す模式図である。
関与する代表的なエネルギー準位を示す模式図である。
【図2】青色レーザ光発生装置の一例を示す模式図であ
る。
る。
【図3】他の例のレーザ光発生装置を示す模式図であ
る。
る。
【図4】本発明例において、励起光の出力と、波長91
4nmの出射光および波長457nmの出射光の出力と
の関係を示すグラフである。
4nmの出射光および波長457nmの出射光の出力と
の関係を示すグラフである。
1 励起光光源 2、2A、4 光学系
3 NdドープYVO4結晶からなるレーザ発振体
5 波長変換素子 5a 波長変換部
6A、6B 反射手段 7 共振器 A、
B励起光 C、D 波長914nmのレーザ光
E 波長457nmのレーザ光
3 NdドープYVO4結晶からなるレーザ発振体
5 波長変換素子 5a 波長変換部
6A、6B 反射手段 7 共振器 A、
B励起光 C、D 波長914nmのレーザ光
E 波長457nmのレーザ光
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 今枝 美能留
愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日
本碍子株式会社内
Fターム(参考) 2K002 AB12 BA03 CA03 DA06 FA27
GA04 HA20
5F072 AB20 AK03 KK06 KK12 PP07
QQ02
Claims (12)
- 【請求項1】長さが0.1mm以上、1.0mm以下の
NdドープYVO4結晶からなる固体レーザ発振体、こ
の固体レーザ発振体に設けられた反射手段、前記固体レ
ーザ発振体に対して励起光を照射する励起光照射手段、
および導波路型高調波発生素子を備えており、前記固体
レーザ発振体と前記反射手段とによって共振器が構成さ
れており、前記導波路型高調波発生素子が前記共振器の
外部に配置されており、前記固体レーザ発振体から波長
914nm±1nmのレーザ光を発振させ、前記導波路
型高調波発生素子から波長457±1nmの青色レーザ
光を発生させることを特徴とする、青色レーザ光発生装
置。 - 【請求項2】前記導波路型高調波発生素子が、接合層あ
るいは基板から突出するリッジ型導波路からなる波長変
換部を備えることを特徴とする、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】前記励起光の波長が880nm±2nmで
あることを特徴とする、請求項1または2記載の装置。 - 【請求項4】前記導波路型高調波発生素子が、酸化マグ
ネシウムをドープしたニオブ酸リチウム単結晶からなる
波長変換部を備えていることを特徴とする、請求項1〜
3のいずれか一つの請求項に記載の装置。 - 【請求項5】前記導波路型高調波発生素子が、ニオブ酸
リチウムカリウム単結晶からなる波長変換部を備えてい
ることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請
求項に記載の装置。 - 【請求項6】前記NdドープYVO4結晶におけるNd
のドープ量が1〜1.5at.%であることを特徴とす
る、請求項1〜5のいずれか一つの請求項に記載の装
置。 - 【請求項7】長さが0.1mm以上、1.0mm以下の
NdドープYVO4結晶からなる固体レーザ発振体、こ
の固体レーザ発振体に設けられた反射手段、および導波
路型高調波発生素子を使用し、前記固体レーザ発振体と
前記反射手段とによって共振器が構成されており、前記
導波路型高調波発生素子が前記共振器の外部に配置され
ており、前記固体レーザ発振体に対して励起光を照射す
ることにより、前記固体レーザ発振体から波長914n
m±1nmのレーザ光を発振させ、前記導波路型高調波
発生素子から波長457±1nmの青色レーザ光を発生
させることを特徴とする、青色レーザの発生方法。 - 【請求項8】前記導波路型高調波発生素子が、接合層あ
るいは基板から突出するリッジ型導波路からなる波長変
換部を備えることを特徴とする、請求項7記載の方法。 - 【請求項9】前記励起光の波長が880nm±2nmで
あることを特徴とする、請求項7または8記載の方法。 - 【請求項10】前記導波路型高調波発生素子が、酸化マ
グネシウムをドープしたニオブ酸リチウム単結晶からな
る波長変換部を備えていることを特徴とする、請求項7
〜9のいずれか一つの請求項に記載の方法。 - 【請求項11】前記導波路型高調波発生素子が、ニオブ
酸リチウムカリウム単結晶からなる波長変換部を備えて
いることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか一つの
請求項に記載の方法。 - 【請求項12】前記NdドープYVO4結晶におけるN
dのドープ量が1〜1.5at.%であることを特徴と
する、請求項7〜11のいずれか一つの請求項に記載の
方法。
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---|---|
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CN102273147A (zh) * | 2008-11-16 | 2011-12-07 | 瓦伦斯半导体有限责任公司 | 自配置非对称通信链路 |
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