JP2006267324A - 光学素子およびコヒーレント光源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学研磨された第1の基板と、第1の基板に貼り合わされた第2の基板と、第1の基板の表面に形成されたリッジ導波路103とを備え、リッジ導波路の隣接した領域近傍に散乱部104を有する光学素子である。これにより、リッジ部を伝搬する光のスラブ部113への漏れ光は散乱することで、出射部まで伝搬する漏れ光は減少するので、リッジ導波路から出射される光を集光すると、サブビームがメインビームに対して十分小さくなり、ビーム品質の劣化を抑制することができる。
【選択図】図1
Description
本発明の実施の形態の一例として、周期状の分極反転構造を利用した波長変換素子の例について示す。図1における光学素子は、LiNbO3基板101上にMgO:LiNbO3基板105が直接接合されている。MgO:LiNbO3基板105にはリッジ導波路103、リッジ導波路内の周期状分極反転構造106、リッジ導波路底部にギャップ部102が、形成されている。さらに、リッジ導波路に隣接したスラブ部113には散乱部としての凹部104が形成されている。凹部104は導波路の出射部112近傍に形成されている。
従来の導波路において生じるビーム品質の低下について図2を用いて説明する。
この問題を解決するため、本発明は図3に示す導波路構造を提案する。図3においては、スラブ部207に凹部205を形成する。凹部205の厚みT3は、導波路を伝搬する光に対してカットオフ条件を満足するため、スラブ部を伝搬する光は凹部205によって散乱されるため、導波路の出射部208から出射される光にスラブ光が混じらない。このため、導波路を伝搬する光は図4(a)となり、導波モード303のみ導波し、これを集光光学系で集光すると図4(b)に示すように高いビーム品質の集光スポット403が得られる。凹部205は導波路の出射部208近傍に形成している。これは、凹部205が導波路の伝搬損失の増大に影響を与えるからである。凹部の長さは、0.05mm以上、1mm以下が望ましい。0.05mm以下であるとスラブ光が十分減衰せず、1mm以上あると伝搬損失が増大するからである。また、リッジ部やスラブ部の厚みについては、出射光110の波長が可視光領域の場合、リッジ部の厚みT1が約5μm、スラブ部の厚みT2が約3μmの時、T3はT2の約95%以下の厚さがあればスラブ部への漏れ光を抑制する効果がある。
ここでは、本発明の導波路を第二高周波発生素子に適用する場合の構造について説明する。本発明の導波路構造は、バルク結晶を導波路に適用できるため、導波路内に屈折率変化に必要な不純物を必要としない。このため、高い非線形定数を有し、かつ高い光のパワー密度に対する耐性を有するため、高効率、高出力の素子化が可能である。しかしながら、波長λの基本波と波長λ/2の高調波がともに低損失で伝搬する導波路構造が必要となる。
102 ギャップ部
103 リッジ導波路
104 凹部(散乱部)
105 MgO:LiNbO3基板
106 周期状分極反転構造
107 半導体レーザ
108 集光光学系
109 入射光
110 出射光
111 入射部
112 出射部
113 スラブ部
201 第1の基板
202 第2の基板
203 リッジ導波路
204 ギャップ部
205 凹部
206 接合部
207 スラブ部
208 出射部
209 入射部
301 導波モード
302 スラブモード
303 導波モード
401 集光スポット
402 スラブ光
403 集光スポット
505 凹部
605 凸部
701 ギャップ部
801 凹部
802 ギャップ部
803 リッジ部
901 凹部
902 リッジ導波路
912 凸部
1001 リッジ部
1002 接合層
1003 スラブ部
1004 LiNbO3基板
1005 MgO:LiNbO3基板
1006 出射部
1007 入射部
1008 メインビーム
1009 サブビーム
Claims (14)
- 光学研磨された第1の基板と、前記第1の基板に貼り合わされた第2の基板と、前記第1の基板の表面に形成されたリッジ導波路とを備え、前記リッジ導波路に隣接した領域近傍に散乱部を有することを特徴とする光学素子。
- 第1の基板は、リッジ導波路を前記第1の基板裏面に投影した領域を含む前記第1の基板裏面にストライプ状のギャップ部を備えていることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- 散乱部は、リッジ導波路に隣接した領域近傍の第1の基板表面または裏面の少なくとも一方に形成された凹部から成ることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- 散乱部は、リッジ導波路に隣接した領域近傍の第1の基板表面または裏面の少なくとも一方に形成された凹部から成り、前記凹部の少なくとも一部が周期構造を有することを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- 散乱部は、リッジ導波路に隣接した領域近傍の第1の基板裏面に形成された凸部から成り、前記凸部は第2の基板と貼り合わされていることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- 散乱部は、リッジ導波路に隣接した領域近傍の第1の基板裏面に形成された凸部から成り、前記凸部の少なくとも一部が周期構造を有し、かつ前記凸部は前記第2の基板と貼り合わされていることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- 散乱部はリッジ導波路の出射部近傍に形成されていることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- リッジ導波路内には周期状の分極反転構造を備え、前記リッジ導波路内で基本波が高調波に変換されていることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- リッジ導波路内で、波長λ1の基本波が波長λ2の高調波に変換される光学素子において、前記リッジ導波路の厚みをT1、前記リッジ導波路側部の基板厚みをT2、前記凹部の基板厚みをT3とした場合に、T1>T2>T3の条件を満足し、かつ前記リッジ導波路の厚みT1は、波長λ1、波長λ2ともに導波条件を満足し、前記リッジ導波路側部の基板厚みT2は、波長λ2に対してのみ導波条件を満足し、前記凹部の基板厚みT3は波長λ1、波長λ2ともに導波条件を満足しないことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 第1の基板と第2の基板の屈折率がほぼ等しいことを特徴とする請求項1に記載の光学素子。
- 第1の基板のストライプ状のギャップ部に光学薄膜を備えていることを特徴とする請求項2に記載の光学素子。
- 第1の基板の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料が、ストライプ状のギャップ部に充填されていることを特徴とする請求項2記載の光学素子。
- ギャップ部に充填されている材料が、紫外線硬化樹脂であることを特徴とする請求項12に記載の光学素子。
- 光学研磨された第1の基板と、前記第1の基板に貼り合わされた第2の基板と、前記第1の基板の表面に形成されたリッジ導波路と、前記リッジ導波路の隣接した領域近傍に散乱部を有する光学素子と、半導体レーザとを備え、前記半導体レーザからの光は前記光学素子のリッジ導波路を伝搬していることを特徴とするコヒーレント光源。
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JP2005083079A JP2006267324A (ja) | 2005-03-23 | 2005-03-23 | 光学素子およびコヒーレント光源 |
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