JP2542444B2 - レ―ザ光発振装置 - Google Patents
レ―ザ光発振装置Info
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- JP2542444B2 JP2542444B2 JP2022956A JP2295690A JP2542444B2 JP 2542444 B2 JP2542444 B2 JP 2542444B2 JP 2022956 A JP2022956 A JP 2022956A JP 2295690 A JP2295690 A JP 2295690A JP 2542444 B2 JP2542444 B2 JP 2542444B2
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光ディスク装置やレーザビームプリンタ等
の情報処理装置、光応用計測器等に使用されるレーザ光
を発振するレーザ光発振装置に関する。
の情報処理装置、光応用計測器等に使用されるレーザ光
を発振するレーザ光発振装置に関する。
（従来の技術） 近年、光ディスク装置やレーザビームプリンタ等の情
報処理装置や、光応用計測器等の一般産業機器、民生機
器では、半導体レーザ素子から発せられる集光性および
指向性に優れたレーザ光が使用されている。特に、小型
で高効率にレーザ光を発振し得て低価格という利点を有
する半導体レーザ装置は、情報処理装置へ積極的に応用
されている。このような機器に使用される半導体レーザ
光は、通常、680nm〜1550nmの長波長の赤色光、あるい
は近赤外光である。しかし、最近では、レーザディスプ
レイのような表示装置のカラー化が進んでおり、赤色光
のみならず、緑色光、青色光等も発振し得る半導体レー
ザ光の開発が進んでいる。
報処理装置や、光応用計測器等の一般産業機器、民生機
器では、半導体レーザ素子から発せられる集光性および
指向性に優れたレーザ光が使用されている。特に、小型
で高効率にレーザ光を発振し得て低価格という利点を有
する半導体レーザ装置は、情報処理装置へ積極的に応用
されている。このような機器に使用される半導体レーザ
光は、通常、680nm〜1550nmの長波長の赤色光、あるい
は近赤外光である。しかし、最近では、レーザディスプ
レイのような表示装置のカラー化が進んでおり、赤色光
のみならず、緑色光、青色光等も発振し得る半導体レー
ザ光の開発が進んでいる。
小型の装置によって短波長のレーザ光を得る一つの方
法として、光波長変換方法がある。この光波長変換方法
としては、複数の光の周波数が足し合わされる和周波発
生、特に、同一周波数の２つ、あるいは３つの光の周波
数が足し合わされる第２高調波発生、第３高調波発生を
利用する方法が知られている。例えば、LiNbO3基板上に
プロトン交換方法よって光導波路を形成し、波長840n
m、出力40mWの半導体レーザ光により、第２高調波が１
％の変換効率で発生することが、「応用物理、第56巻、
12号、1637〜1641ページ（1987）」に報告されている。
この報告では、基板上に形成された幅が2.0μｍ、深さ
が0.4μｍの光導波路内に半導体レーザ光を伝播させる
と、チェレンコフ放射により、波長425nmの青色の高調
波が、約16.2゜の傾斜状態で基板内に放射される。基本
波を、波長1060nmのYAGレーザ光とすれば、波長530nmの
緑色レーザ光が得られるが、この場合には、その放射角
度は、波長425nmの青色光の場合とは若干異なる。
法として、光波長変換方法がある。この光波長変換方法
としては、複数の光の周波数が足し合わされる和周波発
生、特に、同一周波数の２つ、あるいは３つの光の周波
数が足し合わされる第２高調波発生、第３高調波発生を
利用する方法が知られている。例えば、LiNbO3基板上に
プロトン交換方法よって光導波路を形成し、波長840n
m、出力40mWの半導体レーザ光により、第２高調波が１
％の変換効率で発生することが、「応用物理、第56巻、
12号、1637〜1641ページ（1987）」に報告されている。
この報告では、基板上に形成された幅が2.0μｍ、深さ
が0.4μｍの光導波路内に半導体レーザ光を伝播させる
と、チェレンコフ放射により、波長425nmの青色の高調
波が、約16.2゜の傾斜状態で基板内に放射される。基本
波を、波長1060nmのYAGレーザ光とすれば、波長530nmの
緑色レーザ光が得られるが、この場合には、その放射角
度は、波長425nmの青色光の場合とは若干異なる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、表示装置にてカラー表示する場合に
は、赤色、緑色、青色の三原色が必要である。このた
め、このような用途には、三原色それぞれの単色のレー
ザ光を発振し得る光波長変換装置を使用して、各光波長
変換装置から発振されるレーザ光をビームスプリッタ等
で重ね合わせることは可能であるが、装置が大型化し、
半導体レーザを使用する際の利点が損なわれる。
は、赤色、緑色、青色の三原色が必要である。このた
め、このような用途には、三原色それぞれの単色のレー
ザ光を発振し得る光波長変換装置を使用して、各光波長
変換装置から発振されるレーザ光をビームスプリッタ等
で重ね合わせることは可能であるが、装置が大型化し、
半導体レーザを使用する際の利点が損なわれる。
複数の波長のレーザ光を照射し得るレーザ光発振装置
は、He−Cdレーザのようなガスレーザ装置により実現さ
れているが、装置が大型であり、寿命も短いという欠点
がある。
は、He−Cdレーザのようなガスレーザ装置により実現さ
れているが、装置が大型であり、寿命も短いという欠点
がある。
本発明は上記従来の問題を解決するためになされたも
のであり、複数の波長のレーザ光を発振し得る小型のレ
ーザ光発振装置を得ることを目的とする。
のであり、複数の波長のレーザ光を発振し得る小型のレ
ーザ光発振装置を得ることを目的とする。
また、本発明は、複数の波長のレーザ光を発振するこ
とができ、しかも出射レーザ光全体としての高出力化が
可能な小型のレーザ光発振装置を得ることを目的とす
る。
とができ、しかも出射レーザ光全体としての高出力化が
可能な小型のレーザ光発振装置を得ることを目的とす
る。
（課題を解決するための手段） この発明に係るレーザ光発振装置は、波長の異なる半
導体レーザ光がそれぞれ発振される複数の半導体レーザ
発振器と、各半導体レーザ発振器から発振されるそれぞ
れの半導体レーザ光が内部を伝播するように基板上に形
成されており、その出射側端面から各半導体レーザ光が
同一方向に出射される光導波路と、各半導体レーザ発振
器から発振される各半導体レーザ光が該光導波路内に進
入するように、該基板上に該光導波路と一体に設けられ
た回折格子光結合器と、を具備している。
導体レーザ光がそれぞれ発振される複数の半導体レーザ
発振器と、各半導体レーザ発振器から発振されるそれぞ
れの半導体レーザ光が内部を伝播するように基板上に形
成されており、その出射側端面から各半導体レーザ光が
同一方向に出射される光導波路と、各半導体レーザ発振
器から発振される各半導体レーザ光が該光導波路内に進
入するように、該基板上に該光導波路と一体に設けられ
た回折格子光結合器と、を具備している。
そして、この発明では、前記光導波路は、半導体レー
ザ光を第２高調波に変換する疑似位相整合部を有し、か
つ該各半導体レーザ発振器からの複数の半導体レーザ光
のうちの１つが第２高調波に変換されずに基本波のまま
出射するよう構成されており、前記各半導体レーザ発振
器から同時に発振される各半導体レーザ光が、前記光結
合器から光導波路内に同時に進入するように、各半導体
レーザ発振器が該光結合器に対してそれぞれ所定の位置
に設けられている。そのことにより上記目的が達成され
る。
ザ光を第２高調波に変換する疑似位相整合部を有し、か
つ該各半導体レーザ発振器からの複数の半導体レーザ光
のうちの１つが第２高調波に変換されずに基本波のまま
出射するよう構成されており、前記各半導体レーザ発振
器から同時に発振される各半導体レーザ光が、前記光結
合器から光導波路内に同時に進入するように、各半導体
レーザ発振器が該光結合器に対してそれぞれ所定の位置
に設けられている。そのことにより上記目的が達成され
る。
また、上記レーザ光発振装置において、前記光導波路
は、前記疑似位相整合部を、第２高調波に変換される半
導体レーザ光の光源である半導体レーザ発振器の数と同
じ数だけ有するものであることが好ましい。
は、前記疑似位相整合部を、第２高調波に変換される半
導体レーザ光の光源である半導体レーザ発振器の数と同
じ数だけ有するものであることが好ましい。
この発明に係るレーザ光発振装置は、波長の異なる半
導体レーザ光がそれぞれ発振される複数の半導体レーザ
発振器と、各半導体レーザ発振器から発振されるそれぞ
れの半導体レーザ光が内部を伝播するように基板上に形
成されており、その出射側端面から各半導体レーザ光が
同一方向に出射される光導波路と、各半導体レーザ発振
器から発振される各半導体レーザ光が該光導波路内に進
入するように、該基板上に該光導波路と一体に設けられ
た回折格子光結合器と、を具備している。前記光導波路
は、これに導入された半導体レーザ光が角度位相整合に
より第２高調波に変換されるよう一部を湾曲させて形成
したものであり、前記各半導体レーザ発振器から同時に
発振される各半導体レーザ光が、前記光結合器から光導
波路内に同時に進入するように、各半導体レーザ発振器
が該光結合器に対してそれぞれ所定の位置に設けられて
いる。そのことにより上記目的が達成される。
導体レーザ光がそれぞれ発振される複数の半導体レーザ
発振器と、各半導体レーザ発振器から発振されるそれぞ
れの半導体レーザ光が内部を伝播するように基板上に形
成されており、その出射側端面から各半導体レーザ光が
同一方向に出射される光導波路と、各半導体レーザ発振
器から発振される各半導体レーザ光が該光導波路内に進
入するように、該基板上に該光導波路と一体に設けられ
た回折格子光結合器と、を具備している。前記光導波路
は、これに導入された半導体レーザ光が角度位相整合に
より第２高調波に変換されるよう一部を湾曲させて形成
したものであり、前記各半導体レーザ発振器から同時に
発振される各半導体レーザ光が、前記光結合器から光導
波路内に同時に進入するように、各半導体レーザ発振器
が該光結合器に対してそれぞれ所定の位置に設けられて
いる。そのことにより上記目的が達成される。
（作用） この発明においては、各半導体レーザ発振器から同時
に発振される波長の異なる複数の半導体レーザ光は、そ
れぞれ光結合器としての回折格子に対して所定の入射角
度で入射されるために、該光結合器から光導波路内へと
同時に進入し得る。そして、該光導波路内を各半導体レ
ーザ光がそれぞれ伝播し、該光導波路内に入射した複数
の半導体レーザ光の１つは、第２高調波に変換されるこ
となく基本波のままで出射され、他のものは、該光導波
路内の疑似位相整合部にて第２高調波に変換されて出射
される。この際、基本波のままのレーザ光と第２高調波
に変換されたレーザ光とは、同一方向に一体的に出射さ
れる。
に発振される波長の異なる複数の半導体レーザ光は、そ
れぞれ光結合器としての回折格子に対して所定の入射角
度で入射されるために、該光結合器から光導波路内へと
同時に進入し得る。そして、該光導波路内を各半導体レ
ーザ光がそれぞれ伝播し、該光導波路内に入射した複数
の半導体レーザ光の１つは、第２高調波に変換されるこ
となく基本波のままで出射され、他のものは、該光導波
路内の疑似位相整合部にて第２高調波に変換されて出射
される。この際、基本波のままのレーザ光と第２高調波
に変換されたレーザ光とは、同一方向に一体的に出射さ
れる。
また、このように光導波路に入射される複数の半導体
レーザ光がすべて第２高調波に変換されるのではなく、
そのうちの１つの半導体レーザ光については基本波がそ
のまま光導波路から出射されるので、第２高調波への変
換による損失を抑えて出射レーザ光のパワー低下を低減
することができる。
レーザ光がすべて第２高調波に変換されるのではなく、
そのうちの１つの半導体レーザ光については基本波がそ
のまま光導波路から出射されるので、第２高調波への変
換による損失を抑えて出射レーザ光のパワー低下を低減
することができる。
この発明においては、半導体レーザ光を角度位相整合
により第２高調波に変換しているので、１つの光波長変
換装置から、波長の異なる複数のレーザ光の第２高調波
を、同一方向に一体的に出射可能となる。また、光結合
部として回折格子光結合器を用いているため、上記と同
様、波長の異なる複数のレーザ光を、非常に簡単な構成
により光導波路に導入することができる。
により第２高調波に変換しているので、１つの光波長変
換装置から、波長の異なる複数のレーザ光の第２高調波
を、同一方向に一体的に出射可能となる。また、光結合
部として回折格子光結合器を用いているため、上記と同
様、波長の異なる複数のレーザ光を、非常に簡単な構成
により光導波路に導入することができる。
（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。
＜実施例１＞ 本発明のレーザ光発振装置は、第１図に示すように、
直線状の光導波路12が形成された非線形光学効果を有す
る直方体状の結晶基板11と、該基板11に波長の異なる半
導体レーザ光をそれぞれ照射する３つの半導体レーザ発
振器21、22、および23とを有する。
直線状の光導波路12が形成された非線形光学効果を有す
る直方体状の結晶基板11と、該基板11に波長の異なる半
導体レーザ光をそれぞれ照射する３つの半導体レーザ発
振器21、22、および23とを有する。
結晶基板11は、例えば、非線形光学定数が大きい＋ｃ
板のLiNbO3が使用されている。
板のLiNbO3が使用されている。
光導波路12は、例えば、0.55μｍの深さで、基板11の
長辺に平行な直線状に設けられた伝播部12aと、該伝播
部12aの一方の端部に連設された平面視が三角形状の入
射部12bとを有している。伝播部12aは、基板11の端面11
aに連なっており、該端面11aに、出射側端面12cが位置
している。
長辺に平行な直線状に設けられた伝播部12aと、該伝播
部12aの一方の端部に連設された平面視が三角形状の入
射部12bとを有している。伝播部12aは、基板11の端面11
aに連なっており、該端面11aに、出射側端面12cが位置
している。
光導波路12の該入射部12bに対応する基板11部分に
は、回折格子光結合13が設けられている。該回折格子光
結合器13には、各半導体レーザ発振器21、22、23から発
振されるそれぞれ異なる波長の半導体レーザ光が照射さ
れる。
は、回折格子光結合13が設けられている。該回折格子光
結合器13には、各半導体レーザ発振器21、22、23から発
振されるそれぞれ異なる波長の半導体レーザ光が照射さ
れる。
回折格子光結合器13は、各半導体レーザ発振器21、22
および23から発振されるレーザ光が、光導波路12内に進
入するように、所定の曲線状態で基板11上に形成された
複数の突条により構成されている。各半導体レーザ発振
器21、22および23は、発振された各レーザ光が回折格子
光結合器13に対して所定の入射角度で入射されるように
対向されており、これにより、光結合器13に入射される
各レーザ光は、該光結合器13から光導波路12内に進入さ
れる。
および23から発振されるレーザ光が、光導波路12内に進
入するように、所定の曲線状態で基板11上に形成された
複数の突条により構成されている。各半導体レーザ発振
器21、22および23は、発振された各レーザ光が回折格子
光結合器13に対して所定の入射角度で入射されるように
対向されており、これにより、光結合器13に入射される
各レーザ光は、該光結合器13から光導波路12内に進入さ
れる。
光導波路12の直線状の伝播部12aに対応する基板11部
分には、基板11における非線形光学定数を、その伝播部
12a方向に周期的に反転させた一対の疑似位相整合部11b
および11cが形成されている。この疑似位相整合部11bお
よび11cは、エレクトリックレターズの25巻３号174ペー
ジにて、E.J.リム他により報告されているように、基本
波と第２高調波との位相を近似的に整合させるものであ
り、例えば、光導波路12の伝播部12aに対して直交状態
のストライプ状のTiを、その伝播部12aの延設方向に一
定の周期で蒸着し、これを1100℃で拡散することによ
り、同一の周期で結晶の分極の向きを反転させて非線形
光学定数を反転させている。これにより、主光導波路12
の伝播部12a内を伝播する基本波が、近似的に位相整合
して、第２高調波とされる。各疑似位相整合部11bおよ
び11cは、半導体レーザ発振器21、22、23から発振され
るいずれかのレーザ光を、それぞれ疑似的に位相整合さ
せるために設けられている。
分には、基板11における非線形光学定数を、その伝播部
12a方向に周期的に反転させた一対の疑似位相整合部11b
および11cが形成されている。この疑似位相整合部11bお
よび11cは、エレクトリックレターズの25巻３号174ペー
ジにて、E.J.リム他により報告されているように、基本
波と第２高調波との位相を近似的に整合させるものであ
り、例えば、光導波路12の伝播部12aに対して直交状態
のストライプ状のTiを、その伝播部12aの延設方向に一
定の周期で蒸着し、これを1100℃で拡散することによ
り、同一の周期で結晶の分極の向きを反転させて非線形
光学定数を反転させている。これにより、主光導波路12
の伝播部12a内を伝播する基本波が、近似的に位相整合
して、第２高調波とされる。各疑似位相整合部11bおよ
び11cは、半導体レーザ発振器21、22、23から発振され
るいずれかのレーザ光を、それぞれ疑似的に位相整合さ
せるために設けられている。
本実施例では、各半導体レーザ発振器21、22、および
23としては、発振波長が680nmのInGaAlP/GaAs系半導体
レーザ発振器、発振波長が850nmであるGaAlAs/GaAs系半
導体レーザ発振器、発振波長が1.1μｍのInGaAsP/InP系
半導体レーザ発振器がそれぞれ使用されており、回折格
子光結合器13の形状、および各半導体レーザ発振器21、
22、23の回折格子光結合器13に対する配設位置は以下の
ように設定されている。
23としては、発振波長が680nmのInGaAlP/GaAs系半導体
レーザ発振器、発振波長が850nmであるGaAlAs/GaAs系半
導体レーザ発振器、発振波長が1.1μｍのInGaAsP/InP系
半導体レーザ発振器がそれぞれ使用されており、回折格
子光結合器13の形状、および各半導体レーザ発振器21、
22、23の回折格子光結合器13に対する配設位置は以下の
ように設定されている。
波長λの基本波を等価屈折率ｎの光導波路内に進入さ
せるための入射角度φは、回折格子光結合器の光照射位
置（原点）近傍における格子定数をΛとすれば、ほぼ次
式の関係により設定される。
せるための入射角度φは、回折格子光結合器の光照射位
置（原点）近傍における格子定数をΛとすれば、ほぼ次
式の関係により設定される。
sinφ＝ｎ−Λ／λ …（１） 本実施例の場合、各半導体レーザ発振器21、22、23か
ら発振される半導体レーザ光の波長は、それぞれ680n
m、850nm、1.1μｍであり、各半導体レーザ光に対する
光導波路12の等価屈折率は、それぞれ、2.172、2.215、
2.240であるので、各半導体レーザ発振器21、22、23か
ら発振される半導体レーザ光の回折格子光結合器13に対
する入射角度φ１、φ２、φ３は、それぞれ、−15.8
゜、19.0゜、46.8゜とされる。
ら発振される半導体レーザ光の波長は、それぞれ680n
m、850nm、1.1μｍであり、各半導体レーザ光に対する
光導波路12の等価屈折率は、それぞれ、2.172、2.215、
2.240であるので、各半導体レーザ発振器21、22、23か
ら発振される半導体レーザ光の回折格子光結合器13に対
する入射角度φ１、φ２、φ３は、それぞれ、−15.8
゜、19.0゜、46.8゜とされる。
回折格子光結合器13の突条パターンは、例えば、電子
通信学会論文誌J68−Ｃにて裏氏ほかが発表しているよ
うに、回折格子光結合器13における光照射位置と光導波
路12の直線状の伝播部12aとの距離をｒとすると、所定
の波長に対して次式を満足する曲線群で与えられる。
通信学会論文誌J68−Ｃにて裏氏ほかが発表しているよ
うに、回折格子光結合器13における光照射位置と光導波
路12の直線状の伝播部12aとの距離をｒとすると、所定
の波長に対して次式を満足する曲線群で与えられる。
m:整数 f:半導体レーザ発振器と光結合器の距離 ただし、ｙ方向は光導波路12の延びる方向、ｘ方向は
基板11上面においてｙ方向と直交する方向である。前述
した格子定数Λは、ｍが１だけ異なる一対の曲線におけ
る所定のｙ座標値に対するｘ座標値の差であり、特にｍ
が０に近い場合の値である。各半導体レーザ発振器21、
22、23から発振される各波長の半導体レーザ光に対し
て、ｒが一定になるように、上記（２）式のｆを、それ
ぞれf1、f2、f3として定め、各半導体レーザ発振器21、
22、23を、それぞれ所定の入射角度φにて光導波路12の
伝播部12aから所定の距離ｒだけ離れた回折格子光結合
器13の所定の光照射位置（原点）にレーザ光が照射され
るように、それぞれ所定の距離f1、f2、f3だけ離れた位
置に配設する。
基板11上面においてｙ方向と直交する方向である。前述
した格子定数Λは、ｍが１だけ異なる一対の曲線におけ
る所定のｙ座標値に対するｘ座標値の差であり、特にｍ
が０に近い場合の値である。各半導体レーザ発振器21、
22、23から発振される各波長の半導体レーザ光に対し
て、ｒが一定になるように、上記（２）式のｆを、それ
ぞれf1、f2、f3として定め、各半導体レーザ発振器21、
22、23を、それぞれ所定の入射角度φにて光導波路12の
伝播部12aから所定の距離ｒだけ離れた回折格子光結合
器13の所定の光照射位置（原点）にレーザ光が照射され
るように、それぞれ所定の距離f1、f2、f3だけ離れた位
置に配設する。
このような構成のレーザ光発振装置は、次のように製
造される。まず、＋ｃ板のLiNbO3基板11上に疑似位相整
合部11bおよび11cを、前述したように製造する。本実施
例では、半導体レーザ発振器22および23から発振されて
光導波路12内に進入する波長850nmおよび1.1μｍのレー
ザ光をそれぞれ疑似的に位相整合させるために、それぞ
れの周期を異ならせて設けられている。
造される。まず、＋ｃ板のLiNbO3基板11上に疑似位相整
合部11bおよび11cを、前述したように製造する。本実施
例では、半導体レーザ発振器22および23から発振されて
光導波路12内に進入する波長850nmおよび1.1μｍのレー
ザ光をそれぞれ疑似的に位相整合させるために、それぞ
れの周期を異ならせて設けられている。
その後、基板11にMo等の金属膜を電子ビーム蒸着法等
により蒸着した後に、通常のホトリソグラフィー法を用
いて、直線状の光導波路12パターンを、ホトレジストに
より、Ti拡散部分に対応させて形成する。そして、この
ホトレジストをマスクとして前記Mo等の金属膜をリン酸
と硝酸との混合液でエッチングする。さらに、この金属
膜をマスクとしてピロリン酸を用いて交換温度200℃で
プロトン交換を行い、深さ0.55μｍの光導波路12を形成
する。
により蒸着した後に、通常のホトリソグラフィー法を用
いて、直線状の光導波路12パターンを、ホトレジストに
より、Ti拡散部分に対応させて形成する。そして、この
ホトレジストをマスクとして前記Mo等の金属膜をリン酸
と硝酸との混合液でエッチングする。さらに、この金属
膜をマスクとしてピロリン酸を用いて交換温度200℃で
プロトン交換を行い、深さ0.55μｍの光導波路12を形成
する。
次いで、光導波路12が形成された基板11上に、例え
ば、アルミニウムを電子ビーム蒸着法等により蒸着し、
さらに電子ビームレジストを塗布して、電子ビーム露光
装置により回折格子光結合器の曲線パターンを描画す
る。その後に、電子ビームレジストを現像して、例え
ば、ZnSe膜を電子ビーム蒸着法等により蒸着した後に、
リフトオフ法により余分なZnSe膜を除去して、ZnSeの回
折格子光結合器13を形成する。これにより、第１図に示
すレーザ光発振装置が製造される。
ば、アルミニウムを電子ビーム蒸着法等により蒸着し、
さらに電子ビームレジストを塗布して、電子ビーム露光
装置により回折格子光結合器の曲線パターンを描画す
る。その後に、電子ビームレジストを現像して、例え
ば、ZnSe膜を電子ビーム蒸着法等により蒸着した後に、
リフトオフ法により余分なZnSe膜を除去して、ZnSeの回
折格子光結合器13を形成する。これにより、第１図に示
すレーザ光発振装置が製造される。
このようなレーザ光発振装置では、各半導体レーザ発
振器21、22、および23を同時に動作させて、波長680n
m、850nm、および1.1μｍのレーザ光を回折格子光結合
器13に照射したところ、各レーザ光は光導波路12の入射
部12bから内部に進入して伝播部12a内を伝播した。
振器21、22、および23を同時に動作させて、波長680n
m、850nm、および1.1μｍのレーザ光を回折格子光結合
器13に照射したところ、各レーザ光は光導波路12の入射
部12bから内部に進入して伝播部12a内を伝播した。
光導波路12は、0.55μｍの深さとなっており、各波長
のレーザ光は単一モードのみが伝播した。そして、波長
1.1μｍのレーザ光は、第１の疑似位相整合部11bにより
550nmの第２高調波に変換され、また、波長850nmのレー
ザ光は第２の疑似位相整合部11cにより、波長425nmの第
２高調波に変換された。波長680nmのレーザ光は、それ
ぞれの疑似位相整合部11bおよび11cにより、第２高調波
に変換されることなく、光導波路12内を伝播した。ま
た、波長1.1μｍのレーザ光は、チェレンコフ放射によ
る第２高調波への変換のために、一部損失が生じた。そ
して、基板11の端面11aに位置する光導波路12の出射側
端面12cからは、これら３つの波長のレーザ光が混合さ
れた白色のレーザ光が出射された。この出射されたレー
ザ光は、遠視野像が基板11に対して直交する方向への広
がり角度が、基板11に沿った方向への広がり角度よりも
大きい楕円形であったが、軸対称パターンになってお
り、集光性は良好であった。
のレーザ光は単一モードのみが伝播した。そして、波長
1.1μｍのレーザ光は、第１の疑似位相整合部11bにより
550nmの第２高調波に変換され、また、波長850nmのレー
ザ光は第２の疑似位相整合部11cにより、波長425nmの第
２高調波に変換された。波長680nmのレーザ光は、それ
ぞれの疑似位相整合部11bおよび11cにより、第２高調波
に変換されることなく、光導波路12内を伝播した。ま
た、波長1.1μｍのレーザ光は、チェレンコフ放射によ
る第２高調波への変換のために、一部損失が生じた。そ
して、基板11の端面11aに位置する光導波路12の出射側
端面12cからは、これら３つの波長のレーザ光が混合さ
れた白色のレーザ光が出射された。この出射されたレー
ザ光は、遠視野像が基板11に対して直交する方向への広
がり角度が、基板11に沿った方向への広がり角度よりも
大きい楕円形であったが、軸対称パターンになってお
り、集光性は良好であった。
本実施例では、チェレンコフ放射による位相整合法で
はなく、疑似位相整合法により所定波長のレーザ光を第
２高調波に変換している。チェレンコフ放射による位相
整合法では、波長の異なる複数の第２高調波の光導波路
12の出射側端面12cからの出射角度がそれぞれ異なると
いう問題があるが、疑似位相整合法ではこのようなおそ
れがなく、波長の異なる全ての波長のレーザ光が同一方
向に出射される。従って、波長の異なる複数のレーザ光
が、同一方向に一体的に出射されるために、カラー表示
装置等に容易に適用できる。
はなく、疑似位相整合法により所定波長のレーザ光を第
２高調波に変換している。チェレンコフ放射による位相
整合法では、波長の異なる複数の第２高調波の光導波路
12の出射側端面12cからの出射角度がそれぞれ異なると
いう問題があるが、疑似位相整合法ではこのようなおそ
れがなく、波長の異なる全ての波長のレーザ光が同一方
向に出射される。従って、波長の異なる複数のレーザ光
が、同一方向に一体的に出射されるために、カラー表示
装置等に容易に適用できる。
また、光導波路に入射される複数の半導体レーザ光を
すべて第２高調波に変換するのではなく、そのうちの１
つの半導体レーザ光については基本波がそのまま光導波
路から出射されるようにしているので、第２高調波への
変換による損失を抑えて出射レーザ光のパワー低下を低
減することができる。
すべて第２高調波に変換するのではなく、そのうちの１
つの半導体レーザ光については基本波がそのまま光導波
路から出射されるようにしているので、第２高調波への
変換による損失を抑えて出射レーザ光のパワー低下を低
減することができる。
さらには、光結合部として回折格子光結合器を用いて
いるため、波長の異なる複数のレーザ光を、光導波路に
より結合する構成を有するレーザ光発振装置において、
それぞれの波長のレーザ光を、非常に簡単な構成により
光導波路に導入することができる。
いるため、波長の異なる複数のレーザ光を、光導波路に
より結合する構成を有するレーザ光発振装置において、
それぞれの波長のレーザ光を、非常に簡単な構成により
光導波路に導入することができる。
なお、本実施例では、基板としてLiNbO3を使用した
が、これに限るものではなく、非線形光学効果を有して
いて光導波路が形成でき、しかも疑似位相整合が可能な
物質であれば、どのような物質であってもよい。
が、これに限るものではなく、非線形光学効果を有して
いて光導波路が形成でき、しかも疑似位相整合が可能な
物質であれば、どのような物質であってもよい。
＜実施例２＞ 第２図は本発明のレーザ光発振装置の他の例を示して
いる。本実施例では、基板11として、ｘカットLiNbO3を
使用している。基板11上の光導波路12は、伝播部12a
が、湾曲した状態になっており、長手方向に延びる側面
に光導波路12の出射側端面12cが位置している。また、
各半導体レーザ発振器21、22、23として、波長1.3μｍ
のレーザ光が発振されるInGaAsP/InP系半導体レーザ発
振器、波長1.1μｍのレーザ光が発振されるInGaAsP/InP
系半導体レーザ発振器、波長0.85μｍのレーザ光が発振
されるGaAlAs/GaAs系半導体レーザ発振器がそれぞれ使
用されている。本実施例では、基板11には、疑似位相整
合部11bおよび11cは、設けられていない。その他の構成
は、前記実施例１と同様である。
いる。本実施例では、基板11として、ｘカットLiNbO3を
使用している。基板11上の光導波路12は、伝播部12a
が、湾曲した状態になっており、長手方向に延びる側面
に光導波路12の出射側端面12cが位置している。また、
各半導体レーザ発振器21、22、23として、波長1.3μｍ
のレーザ光が発振されるInGaAsP/InP系半導体レーザ発
振器、波長1.1μｍのレーザ光が発振されるInGaAsP/InP
系半導体レーザ発振器、波長0.85μｍのレーザ光が発振
されるGaAlAs/GaAs系半導体レーザ発振器がそれぞれ使
用されている。本実施例では、基板11には、疑似位相整
合部11bおよび11cは、設けられていない。その他の構成
は、前記実施例１と同様である。
このようなレーザ光発振装置では、基板11の複屈折性
により、光導波路12内を伝播する基本波のTMモードに対
する屈折率と、第２高調波のTEモードに対する屈折率と
が、ｚ軸に対して所定の角度で一致する。その結果、光
導波路12内を伝播する基本波は、角度位相整合法により
第２高調波に変換される。従って、光導波路12の出射側
端面12cからは、波長650nmの赤色光、波長550nmの緑色
光、波長425nmの青色光が混合された白色光が出射され
る。
により、光導波路12内を伝播する基本波のTMモードに対
する屈折率と、第２高調波のTEモードに対する屈折率と
が、ｚ軸に対して所定の角度で一致する。その結果、光
導波路12内を伝播する基本波は、角度位相整合法により
第２高調波に変換される。従って、光導波路12の出射側
端面12cからは、波長650nmの赤色光、波長550nmの緑色
光、波長425nmの青色光が混合された白色光が出射され
る。
このように本実施例２では、半導体レーザ光を角度位
相整合により第２高調波に変換しているので、１つの光
波長変換装置から、波長の異なる複数のレーザ光の第２
高調波を、同一方向に一体的に出射可能となる。また、
光結合部として回折格子光結合器を用いているため、上
記実施例１と同様、波長の異なる複数のレーザ光を、非
常に簡単な構成により光導波路に導入することができ
る。
相整合により第２高調波に変換しているので、１つの光
波長変換装置から、波長の異なる複数のレーザ光の第２
高調波を、同一方向に一体的に出射可能となる。また、
光結合部として回折格子光結合器を用いているため、上
記実施例１と同様、波長の異なる複数のレーザ光を、非
常に簡単な構成により光導波路に導入することができ
る。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、光導波路に疑似位相整
合部を設け、該光導波路に入射される複数の半導体レー
ザ光を、そのうち１つを除いて疑似位相整合により第２
高調波に変換しているので、１つの光波長変換装置か
ら、基本波及び第２高調波を含む波長の異なる複数の半
導体レーザ光を、同一方向に一体的に出射可能となると
いう効果がある。
合部を設け、該光導波路に入射される複数の半導体レー
ザ光を、そのうち１つを除いて疑似位相整合により第２
高調波に変換しているので、１つの光波長変換装置か
ら、基本波及び第２高調波を含む波長の異なる複数の半
導体レーザ光を、同一方向に一体的に出射可能となると
いう効果がある。
また、光導波路に入射される複数の半導体レーザ光の
１つについては基本波がそのまま光導波路から出射され
るようにしているので、第２高調波への変換による損失
を抑えて出射レーザ光のパワー低下を少なくすることが
できる。
１つについては基本波がそのまま光導波路から出射され
るようにしているので、第２高調波への変換による損失
を抑えて出射レーザ光のパワー低下を少なくすることが
できる。
さらには、光結合部として回折格子光結合器を用いて
いるため、波長の異なる複数のレーザ光を、非常に簡単
な構成により光導波路に導入することができるという効
果もある。
いるため、波長の異なる複数のレーザ光を、非常に簡単
な構成により光導波路に導入することができるという効
果もある。
また、本発明に係るレーザ光発振装置によれば、半導
体レーザ光を光導波路にて角度位相整合により第２高調
波に変換しているので、１つの光波長変換装置から、波
長の異なる複数のレーザ光の第２高調波を、同一方向に
一体的に出射可能とでき、また、光結合部として回折格
子光結合器を用いているため、上記発明と同様、波長の
異なる複数のレーザ光を、非常に簡単な構成により光導
波路に導入することができる効果がある。
体レーザ光を光導波路にて角度位相整合により第２高調
波に変換しているので、１つの光波長変換装置から、波
長の異なる複数のレーザ光の第２高調波を、同一方向に
一体的に出射可能とでき、また、光結合部として回折格
子光結合器を用いているため、上記発明と同様、波長の
異なる複数のレーザ光を、非常に簡単な構成により光導
波路に導入することができる効果がある。
このように本発明は、波長の異なる複数のレーザ光を
同一方向に出射可能なレーザ光発振装置を、複数の光波
長変換装置あるいはガスレーザ装置を用いたものに比べ
て小型にでき、しかも、ガスレーザ装置を用いたものに
比べて寿命を長くでき、上記レーザ光発振装置がカラー
表示装置等に容易に適用可能なものとできるものであ
る。
同一方向に出射可能なレーザ光発振装置を、複数の光波
長変換装置あるいはガスレーザ装置を用いたものに比べ
て小型にでき、しかも、ガスレーザ装置を用いたものに
比べて寿命を長くでき、上記レーザ光発振装置がカラー
表示装置等に容易に適用可能なものとできるものであ
る。
第１図は本発明の実施例１によるレーザ光発振装置の構
成を説明するための図、第２図は本発明の実施例２によ
るレーザ光発振装置の構成を説明するための図である。 11……基板、11a……端面、11b……疑似位相整合部、12
……光導波路、12a……伝播部、12b……入射部、13……
回折格子光結合器、21〜23……半導体レーザ発振器。
成を説明するための図、第２図は本発明の実施例２によ
るレーザ光発振装置の構成を説明するための図である。 11……基板、11a……端面、11b……疑似位相整合部、12
……光導波路、12a……伝播部、12b……入射部、13……
回折格子光結合器、21〜23……半導体レーザ発振器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−172934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−316020（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−24235（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−26706（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】波長の異なる半導体レーザ光がそれぞれ発
振される複数の半導体レーザ発振器と、 各半導体レーザ発振器から発振されるそれぞれの半導体
レーザ光が内部を伝播するように基板上に形成されてお
り、その出射側端面から各半導体レーザ光が同一方向に
出射される光導波路と、 各半導体レーザ発振器から発振される各半導体レーザ光
が該光導波路内に進入するように、該基板上に該光導波
路と一体に設けられた回折格子光結合器と、を具備し、 前記光導波路は、半導体レーザ光を第２高調波に変換す
る疑似位相整合部を有し、かつ該各半導体レーザ発振器
からの複数の半導体レーザ光のうちの１つが第２高調波
に変換されずに基本波のまま出射するよう構成されてお
り、 前記各半導体レーザ発振器から同時に発振される各半導
体レーザ光が、前記光結合器から光導波路内に同時に進
入するように、各半導体レーザ発振器が該光結合器に対
してそれぞれ所定の位置に設けられていることを特徴と
するレーザ光発振装置。 - 【請求項２】請求項１記載のレーザ光発振装置におい
て、 前記光導波路は、前記疑似位相整合部を、第２高調波に
変換される半導体レーザ光の光源である半導体レーザ発
振器の数と同一の数だけ有するものであることを特徴と
するレザー光発振装置。 - 【請求項３】波長の異なる半導体レーザ光がそれぞれ発
振される複数の半導体レーザ発振器と、 各半導体レーザ発振器から発振されるそれぞれの半導体
レーザ光が内部を伝播するように基板上に形成されてお
り、その出射側端面から各半導体レーザ光が同一方向に
出射される光導波路と、 各半導体レーザ発振器から発振される各半導体レーザ光
が該光導波路内に進入するように、該基板上に該光導波
路と一体に設けられた回折格子光結合器と、を具備し、 前記光導波路は、これに導入された半導体レーザ光が角
度位相整合により第２高調波に変換されるよう一部を湾
曲させて形成したものであり、 前記各半導体レーザ発振器から同時に発振される各半導
体レーザ光が、前記光結合器から光導波路内に同時に進
入するように、各半導体レーザ発振器が該光結合器に対
してそれぞれ所定の位置に設けられていることを特徴と
するレーザ光発振装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022956A JP2542444B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | レ―ザ光発振装置 |
| US07/647,022 US5144636A (en) | 1990-01-31 | 1991-01-29 | Laser beam oscillating apparatus |
| DE69118563T DE69118563T2 (de) | 1990-01-31 | 1991-01-31 | Laservorrichtung |
| EP91300794A EP0440485B1 (en) | 1990-01-31 | 1991-01-31 | A laser beam emitting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022956A JP2542444B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | レ―ザ光発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03226704A JPH03226704A (ja) | 1991-10-07 |
| JP2542444B2 true JP2542444B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=12097061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022956A Expired - Lifetime JP2542444B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | レ―ザ光発振装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5144636A (ja) |
| EP (1) | EP0440485B1 (ja) |
| JP (1) | JP2542444B2 (ja) |
| DE (1) | DE69118563T2 (ja) |
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| GB9126652D0 (en) * | 1991-12-16 | 1992-02-12 | Marconi Gec Ltd | Optical delay lines |
| US5208685A (en) * | 1992-01-14 | 1993-05-04 | Environmental Research Institute Of Michigan | Compact optical processor |
| JPH05333395A (ja) * | 1992-04-03 | 1993-12-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光波長変換装置 |
| EP0588637B1 (en) * | 1992-09-17 | 1996-12-18 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical converter |
| JP2877125B2 (ja) * | 1997-02-14 | 1999-03-31 | 日本電気株式会社 | 導波型光アレスター |
| US6538817B1 (en) | 1999-10-25 | 2003-03-25 | Aculight Corporation | Method and apparatus for optical coherence tomography with a multispectral laser source |
| US6501782B1 (en) | 1999-10-25 | 2002-12-31 | Aculight Corporation | Compact laser apparatus |
| US6456756B1 (en) | 1999-10-25 | 2002-09-24 | Aculight Corporation | Fiber raman amplifier pumped by an incoherently beam combined diode laser |
| DE10006286C1 (de) * | 2000-02-14 | 2001-10-18 | 3M Espe Ag | Lichtwellenkonvertervorrichtung und deren Verwendung im Dentalbereich |
| US7034739B2 (en) * | 2002-04-05 | 2006-04-25 | Osepchuk John M | Delivery of quasi-periodic pulses of EM energy utilizing the principle of beating-wave amplification |
| JP2007173769A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-07-05 | Nichia Chem Ind Ltd | レーザ装置 |
| JP2009251005A (ja) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Seiko Epson Corp | 光源装置及びプロジェクタ |
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| JPS6424235A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Canon Kk | Waveguide type second higher harmonic generating device |
| FR2622706B1 (fr) * | 1987-11-03 | 1992-01-17 | Thomson Csf | Dispositif d'interconnexion optique dynamique pour circuits integres |
| JPH01172934A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非線形光学素子 |
| JPH02179626A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-12 | Sharp Corp | 光波長変換装置 |
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| JPH02271586A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2022956A patent/JP2542444B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-01-29 US US07/647,022 patent/US5144636A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-31 DE DE69118563T patent/DE69118563T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-31 EP EP91300794A patent/EP0440485B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0440485B1 (en) | 1996-04-10 |
| DE69118563T2 (de) | 1996-09-26 |
| EP0440485A3 (en) | 1992-06-24 |
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