JP2640452B2 - Optical wavelength conversion element - Google Patents

Optical wavelength conversion element

Info

Publication number
JP2640452B2
JP2640452B2 JP61159292A JP15929286A JP2640452B2 JP 2640452 B2 JP2640452 B2 JP 2640452B2 JP 61159292 A JP61159292 A JP 61159292A JP 15929286 A JP15929286 A JP 15929286A JP 2640452 B2 JP2640452 B2 JP 2640452B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength conversion
optical
conversion element
optical waveguide
harmonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61159292A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6315234A (en
Inventor
真祐 梅垣
洋二 岡崎
宏二 神山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP61159292A priority Critical patent/JP2640452B2/en
Priority to EP87109804A priority patent/EP0254921B1/en
Priority to DE87109804T priority patent/DE3788468T2/en
Priority to US07/070,442 priority patent/US4820011A/en
Publication of JPS6315234A publication Critical patent/JPS6315234A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2640452B2 publication Critical patent/JP2640452B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、入射された基本波をその1/2の波長の第2
高調波に変換する光波長変換素子、特に詳細には光導波
路型の光波長変換素子の製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to an incident fundamental wave having a second half wavelength.
The present invention relates to a method for manufacturing an optical wavelength conversion element for converting to a harmonic, and more particularly to a method for manufacturing an optical waveguide type optical wavelength conversion element.

(従来の技術) 従来より、非線形光学材料による第2高調波発生を利
用して、レーザー光を波長変換(短波長化)する試みが
種々なされている。このようにして波長変換を行なう光
波長変換素子として具体的には、例えば特開昭51−2651
号に示されるようなバルク結晶型のもの、あるいは例え
ば特開昭60−14222号に示されるような光導波路型のも
のがよく知られている。バルク結晶型の光波長変換素子
と光導波路型の光波長変換素子とを比較する場合、後者
の方が前者に比べて小さい領域に光を閉じ込めることが
できるのでパワー密度を上げることができ、そのためよ
り高い波長変換効率を得ることができる。
(Prior Art) Conventionally, various attempts have been made to convert the wavelength of laser light (to shorten the wavelength) by using the second harmonic generation by a nonlinear optical material. As an optical wavelength conversion element for performing wavelength conversion in this manner, specifically, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 51-2651
The bulk crystal type and the optical waveguide type as disclosed in, for example, JP-A-60-14222 are well known. When comparing a bulk crystal type optical wavelength conversion element and an optical waveguide type optical wavelength conversion element, the latter can confine light in a smaller area than the former, so that the power density can be increased, and therefore, Higher wavelength conversion efficiency can be obtained.

そこで最近では、光導波路型の光波長変換素子につい
ての研究が盛んになされている。この光導波路型の光波
長変換素子は、相対向するように配された1対の基板
と、該基板よりも高屈折率の非線形光学材料からなりこ
れらの基板の間に形成された光導波路とから構成された
ものである。この光波長変換素子においては例えば、基
本波の光導波路での導波モードと、第2高調波の基板部
への放射モードとの間で位相整合がなされる(いわゆる
チェレンコフ放射の場合)。
Therefore, recently, research on an optical waveguide type optical wavelength conversion element has been actively conducted. This optical waveguide type optical wavelength conversion element comprises a pair of substrates arranged so as to face each other, and an optical waveguide formed of a nonlinear optical material having a higher refractive index than the substrates and formed between these substrates. It is composed of In this optical wavelength conversion element, for example, phase matching is performed between the waveguide mode of the fundamental wave in the optical waveguide and the radiation mode of the second harmonic to the substrate (so-called Cherenkov radiation).

(発明が解決しようとする問題点) ところが従来の光導波路型光波長変換素子にあって
は、基本波の入射と、第2高調波の出射(取出し)が困
難であるという問題があった。すなわち従来は多くの場
合、カプラ−プリズムを前記基板の表面に密着させ、こ
のカプラ−プリズムによっては基本波を光波長変換素子
内に入射させるようにしていたが、上記密着を良好にす
るためカプラ−プリズムを光波長変換素子に(直接的に
は基板に)強く圧接させると、その力によって素子が破
壊することがあった。また第2高調波は光波長変換素子
の端面から出射せしめられるようになっていたが、こう
すると取り出される光ビームの位相がまちまちになり、
そのため、該光ビームを所望のビーム径まで絞ることが
不可能となる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the conventional optical waveguide type optical wavelength conversion element has a problem that it is difficult to input a fundamental wave and to output (extract) a second harmonic. That is, conventionally, in many cases, a coupler prism is closely attached to the surface of the substrate, and the fundamental wave is made to enter the optical wavelength conversion element depending on the coupler prism. -When the prism was strongly pressed against the optical wavelength conversion element (directly on the substrate), the force sometimes destroyed the element. The second harmonic is emitted from the end face of the optical wavelength conversion element. However, the phase of the extracted light beam varies,
Therefore, it becomes impossible to narrow the light beam to a desired beam diameter.

そこで本発明は、上記基本波の入射と第2高調波の出
射が容易に行なわれうる光波長変換素子を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical wavelength conversion element that can easily enter the fundamental wave and emit the second harmonic.

(問題点を解決するための手段) 本発明の光波長変換素子は、前述のような1対の基板
と光導波路とからなり、入射された基本波をチェレンコ
フ放射によって位相整合された第2高調波に変換する光
波長変換素子において、 上記基板の少なくとも一方に、光導波路に接する表面
に基本波入射用の回折格子を設ける一方、この表面と反
対側の表面に第2高調波出射用の回折格子を設けたこと
を特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) An optical wavelength conversion element according to the present invention comprises a pair of substrates and an optical waveguide as described above, and a second harmonic in which an incident fundamental wave is phase-matched by Cherenkov radiation. In a light wavelength conversion element for converting into a wave, at least one of the substrates is provided with a diffraction grating for entering a fundamental wave on a surface in contact with the optical waveguide, and a diffraction grating for emitting a second harmonic is provided on a surface opposite to the surface. A grid is provided.

上述の光導波路を形成する非線形光学材料としては、
LiNbO3、KDP(KH2PO4)等の無機材料に比べて非線形光
学定数が極めて大きい有機非線形光学材料を用いるのが
好ましい。この有機非線形光学材料としては、例えば特
開昭60−250334号に示されるMNA(2−メチル−4−ニ
トロアニリン)、mNA(メタニトロアニリン)、POM(3
−メチル−4−ニトロピリジン−1−オキサイド)、尿
素等が挙げられる。例えばMNAは、無機非線形光学材料
であるLiNbO3に比べると2000倍程度高い波長変換効率を
有するので、この有機非線形光学材料で光導波路を形成
した光波長変換素子を用いれば、一般的な小型かつ低コ
ストの半導体レーザーからの赤外レーザー光を基本波と
して第2高調波を発生させることにより、青領域の短波
長レーザー光を得ることも可能となる。
As the nonlinear optical material forming the optical waveguide described above,
It is preferable to use an organic nonlinear optical material having an extremely large nonlinear optical constant as compared with an inorganic material such as LiNbO 3 or KDP (KH 2 PO 4 ). Examples of the organic nonlinear optical material include MNA (2-methyl-4-nitroaniline), mNA (metanitroaniline), and POM (3) described in JP-A-60-250334.
-Methyl-4-nitropyridine-1-oxide), urea and the like. For example, MNA has a wavelength conversion efficiency about 2000 times higher than that of LiNbO 3 which is an inorganic nonlinear optical material. By generating the second harmonic using infrared laser light from a low-cost semiconductor laser as a fundamental wave, it becomes possible to obtain short-wavelength laser light in the blue region.

(作用) 光導波路に接する基板の表面に回折格子を設けておけ
ば、基本波をこの回折格子に照射することにより、該基
本波は容易に光導波路内に入射せしめられる。一方上記
表面と反対側の基板表面(すなわち基板の外表面)に回
折格子を設けておけば、基板外表面と基板外表面との間
で全反射を繰り返して進行する第2高調波を、この回折
格子で位相を揃えた上で容易に光波長変換素子外に取り
出すことができる。
(Operation) If a diffraction grating is provided on the surface of the substrate in contact with the optical waveguide, the fundamental wave can be easily incident on the optical waveguide by irradiating the diffraction grating with the fundamental wave. On the other hand, if a diffraction grating is provided on the surface of the substrate opposite to the above-mentioned surface (ie, the outer surface of the substrate), the second harmonic that travels by repeating total reflection between the outer surface of the substrate and the outer surface of the substrate can be obtained. After the phases are aligned by the diffraction grating, it can be easily taken out of the light wavelength conversion element.

こうして位相が揃えられた出射ビーム(第2高調波)
は外部レンズを用いて所望のビーム径に絞ることも可能
であるし、あるいは上記第2高調波出射用の回折格子を
集光性回折格子としておけば、該出射ビームを集束させ
て取り出すことも可能となる。
Outgoing beam (second harmonic) whose phase is thus aligned
Can be narrowed down to a desired beam diameter using an external lens, or if the diffraction grating for emitting the second harmonic is used as a condensing grating, the emitted beam can be focused and extracted. It becomes possible.

(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説
明する。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.

第1図は本発明の一実施例による光波長変換素子15を
示すものである。図示されるようにこの光波長変換素子
15は、微小間隙を間において相対向するように配された
1対のガラス基板5a、5bと、これらの基板5a、5bの間に
形成された光導波路9′とから構成されている。この光
導波路9′は一例として、有機非線形光学材料の1つで
ある前述のMNAからなる。一方の基板5bの光導波路9′
に接する側の表面には、基本波入射用の線形回折格子
(Linear Grating Coupler;以下LGCと称する)7が形成
され、それと反対側の表面すなわち外表面には、上記LG
C7と十分に間隔をおいて第2高調波出射用の集光性回折
格子(Focusing Grating Coupler;以下FGCと称する)8
が形成されている。
FIG. 1 shows an optical wavelength conversion element 15 according to an embodiment of the present invention. As shown, this light wavelength conversion element
Reference numeral 15 denotes a pair of glass substrates 5a and 5b arranged so as to face each other with a small gap therebetween, and an optical waveguide 9 'formed between these substrates 5a and 5b. The optical waveguide 9 'is made of, for example, the above-mentioned MNA which is one of the organic nonlinear optical materials. Optical waveguide 9 'of one substrate 5b
A linear diffraction grating (Linear Grating Coupler; hereinafter, referred to as LGC) 7 for incidence of a fundamental wave is formed on the surface on the side in contact with.
Focusing Grating Coupler (hereinafter referred to as FGC) 8 for emitting the second harmonic at a sufficient distance from C7
Are formed.

以下、上記構成の光波長変換素子15の作成方法につい
て、第2、3および4図を参照して説明する。まず第2
図に示されるように、前述のMNAよりも低屈折率の2枚
の平板状ガラス基板5a、5bが用意される。一方のガラス
基板5aの片表面には、公知のフォトリソグラフィ技術に
より、互いに平行な多数本の溝6aが形成されている。こ
れらの溝6aは一例として、間隔0.5mm、深さ5μm程度
に形成され、またガラス基板5aの長手方向A(これは後
述の炉からの引出し方向である)に対して一例として約
50゜の角度で形成されている。また他方のガラス基板5b
の片表面にも上記溝6aと同様の溝6bが形成されている。
これらの溝6bは、後述のように両ガラス基板5a、5bが互
いに対向するように固定されたとき、それぞれ溝6aと整
合するように、該溝6aと同じ間隔、角度で形成されてい
る。また上記他方のガラス基板5bには、溝6bが形成され
た面(第2図の下側の面)の一端部においてLGC7が形成
され、この面と反対側の面(第2図の上側の面)には上
記LGC7と十分に間隔をおいてFGC8が形成されている。こ
れらのLGC7、FGC8も、公知のフォトリソグラフィ技術に
よって形成され、格子開口サイズは一例として2×2mm
程度とされる。
Hereinafter, a method for producing the optical wavelength conversion element 15 having the above configuration will be described with reference to FIGS. First, second
As shown in the figure, two flat glass substrates 5a and 5b having a lower refractive index than the above-mentioned MNA are prepared. On one surface of one glass substrate 5a, a number of parallel grooves 6a are formed by a known photolithography technique. These grooves 6a are formed, for example, with a spacing of about 0.5 mm and a depth of about 5 μm, and are about one example with respect to the longitudinal direction A of the glass substrate 5a (this is a drawing direction from a furnace described later).
It is formed at an angle of 50 °. The other glass substrate 5b
A groove 6b similar to the above-mentioned groove 6a is also formed on one surface of the substrate.
These grooves 6b are formed at the same intervals and at the same angle as the grooves 6a so as to align with the grooves 6a when the glass substrates 5a and 5b are fixed to face each other as described later. On the other glass substrate 5b, an LGC 7 is formed at one end of the surface on which the groove 6b is formed (the lower surface in FIG. 2), and a surface opposite to this surface (the upper surface in FIG. 2). FGC8 is formed on the surface (i.e., the surface) at a sufficient interval from the LGC7. These LGC7 and FGC8 are also formed by a known photolithography technique, and the lattice aperture size is 2 × 2 mm as an example.
Degree.

上述の2枚のガラス基板5a、5bは、第2図図示のよう
に溝6a、6bが形成された面がそれぞれ内側を向くように
して重ね合わせられる。この際、溝6aと溝6bとが互いに
整合するように両基板5a、5bの向きが厳密に揃えられ
る。こうして両ガラス基板5a、5bを重ね合わせた後、両
者が接着される。すると両ガラス基板5a、5bの間には、
0.5〜1.0μm程度の微小間隙が形成される。
The two glass substrates 5a and 5b are overlaid so that the surfaces on which the grooves 6a and 6b are formed face inward as shown in FIG. At this time, the directions of the substrates 5a and 5b are strictly aligned so that the grooves 6a and 6b are aligned with each other. After the two glass substrates 5a and 5b are overlapped in this way, they are bonded to each other. Then, between the two glass substrates 5a and 5b,
A minute gap of about 0.5 to 1.0 μm is formed.

次に上記ガラス基板5a、5bの間の微小間隙内に、結晶
性有機非線形光学材料である前述のMNAが、光導波路を
構成するために充てんされる。このMNAの充てんは、第
3図図示のようにして行なわれる。すなわち炉内等にお
いてMNA9を融液状態に保ち、この融液内に上記ガラス基
板5a、5bの一端部を浸入させる。すると毛細管現象によ
り、融液状態のMNA9が上記間隙S内に進入する。なお該
融液の温度は、MNA9の分解を防止するため、その融点
(132℃)よりも僅かに高い温度とする。その後ガラス
基板5a、5bを急冷させると、上記間隙S内に進入してい
たMNA9が固化する。
Next, the above-mentioned MNA, which is a crystalline organic nonlinear optical material, is filled in the minute gap between the glass substrates 5a and 5b to form an optical waveguide. The filling of the MNA is performed as shown in FIG. That is, the MNA 9 is kept in a molten state in a furnace or the like, and one ends of the glass substrates 5a and 5b are immersed in the molten solution. Then, the MNA 9 in a molten state enters the gap S due to a capillary phenomenon. The temperature of the melt is slightly higher than its melting point (132 ° C.) in order to prevent decomposition of MNA9. Thereafter, when the glass substrates 5a and 5b are rapidly cooled, the MNA 9 that has entered the gap S is solidified.

上述のようにしてガラス基板5a、5b間にMNA9の層が形
成されてなる光導波路素子15は次に炉を入れられ、MNA9
が再溶融される。本実施例においては上記の炉として、
第4図図示のように真ちゅう製のブロック10内に電熱手
段11が埋設されてなる真ちゅう熱浴12が用いられる。こ
の真ちゅう熱浴12の中央部には、四角い断面形状を有す
る細長い穴14が設けられている。そして電熱手段11には
温度制御回路13を介して電流が供給され、上記穴14内の
温度は所望温度に保たれるようになっている。光導波路
素子15は、この穴14内に収められる。
The optical waveguide element 15 in which the layer of the MNA 9 is formed between the glass substrates 5a and 5b as described above is then placed in a furnace, and the MNA 9
Is remelted. In the present embodiment, as the above furnace,
As shown in FIG. 4, a brass heat bath 12 in which an electric heating means 11 is embedded in a brass block 10 is used. At the center of the brass heat bath 12, an elongated hole 14 having a square cross-sectional shape is provided. An electric current is supplied to the electric heating means 11 through a temperature control circuit 13, so that the temperature in the hole 14 is maintained at a desired temperature. The optical waveguide element 15 is housed in the hole 14.

このように光導波路素子15が収められる真ちゅう熱浴
12の温度(正確には穴14内の温度)も、MNA9の融点より
も僅かに高い141℃程度に保たれる。なお、真ちゅう熱
浴12の穴14内に例えばグリースを注入しておけば、真ち
ゅう熱浴12から光導波路素子15への熱伝導が良好にな
り、また後述する引き出しのスピードが一定になって好
ましい。上記穴14は、ブロック10の一端面(第4図の手
前側の端面)に開口しているが、その反対側は閉じられ
ている。この閉じられている部分には、穴14内に連通す
る細孔(図示せず)が設けられており、この細孔には針
金16が挿通される。この針金16はラック17に固定され、
該ラック17にはモータ18によって回転されるピニオン19
が噛合されている。したがってモータ18が駆動されてピ
ニオン19が矢印B方向に回転されると、針金16が矢印C
方向に移動して、穴14内の光導波路素子15をブロック10
外に押し出す。なお真ちゅう熱浴12外の温度は、MNA9の
融点よりも低い温度(例えば室温程度)とされる。
The brass heat bath in which the optical waveguide element 15 is housed as described above
The temperature of 12 (more precisely, the temperature in the hole 14) is also maintained at about 141 ° C., which is slightly higher than the melting point of MNA9. Incidentally, if, for example, grease is injected into the hole 14 of the brass heat bath 12, heat conduction from the brass heat bath 12 to the optical waveguide element 15 becomes good, and the drawing speed described later is constant, which is preferable. . The hole 14 is open at one end face (the end face on the near side in FIG. 4) of the block 10, but the other side is closed. The closed portion is provided with a small hole (not shown) communicating with the inside of the hole 14, and a wire 16 is inserted into the small hole. This wire 16 is fixed to a rack 17,
The rack 17 has a pinion 19 rotated by a motor 18.
Are engaged. Therefore, when the motor 18 is driven and the pinion 19 is rotated in the direction of arrow B, the wire 16
In the direction to block the optical waveguide element 15 in the hole 14
Push out. The temperature outside the brass heat bath 12 is lower than the melting point of the MNA 9 (for example, about room temperature).

上記のように光導波路素子15を真ちゅう熱浴12内に収
めておくことにより、ガラス基板5a、5b間のMNA9は再度
溶融状態となる。そしてこの状態からモータ18を低速回
転させ、針金16を前述のように移動させる。それにより
光導波路素子15は、真ちゅう熱浴12外に徐々に引き出さ
れる。この光導波路素子15の引出し速度は、一例として
1.5〜2.0cm/時間程度に設定する。こうして光導波路素
子15を徐々に真ちゅう熱浴12外に引き出すと、MNA9の液
相と固相の境界面(これは当然ながら真ちゅう熱浴12の
外部に位置する)で少しずつMNA単結晶が成長してい
く。したがって、真ちゅう熱浴12から引き出された光導
波路素子15には、長距離(例えば数cm)に亘って単結晶
状態で結晶方位も一定に揃ったMNA9からなる光導波路
9′が形成される。このMNA単結晶は、前述の溝6a、6b
の間の領域(詳細には溝6aと6aの間でかつ溝6bと6bの間
の領域)単位で形成され、各領域毎に結晶方位は異なる
ようになる。この状態は、光導波路素子15を偏向顕微鏡
の直交ニコル間に配して消光を観察することによっで確
認できる。こうして、単結晶状態のMNAを光導波路9′
として有する光導波路素子15(光波長変換素子)が得ら
れる。
By keeping the optical waveguide element 15 in the brass heat bath 12 as described above, the MNA 9 between the glass substrates 5a and 5b is again in a molten state. Then, from this state, the motor 18 is rotated at a low speed, and the wire 16 is moved as described above. Thereby, the optical waveguide element 15 is gradually drawn out of the brass heat bath 12. The drawing speed of the optical waveguide element 15 is, as an example,
Set to about 1.5 to 2.0 cm / hour. When the optical waveguide element 15 is gradually pulled out of the brass heat bath 12 in this manner, an MNA single crystal grows little by little at the interface between the liquid phase and the solid phase of the MNA 9 (which is naturally located outside the brass heat bath 12). I will do it. Accordingly, in the optical waveguide element 15 drawn out from the brass heat bath 12, an optical waveguide 9 'made of MNA 9 having a single crystal state and a uniform crystal orientation is formed over a long distance (for example, several cm). This MNA single crystal has the grooves 6a, 6b
(Specifically, a region between the grooves 6a and 6a and a region between the grooves 6b and 6b), and the crystal orientation is different for each region. This state can be confirmed by arranging the optical waveguide element 15 between the orthogonal Nicols of the deflection microscope and observing the extinction. In this manner, the MNA in the single crystal state is changed to the optical waveguide 9 '.
The optical waveguide element 15 (optical wavelength conversion element) having the above is obtained.

以下、上述のようにして形成された本実施例の光波長
変換素子15の作用について第1図を参照して説明する。
この実施例の光波長変換素子15は、一例として全長1.2c
mに形成されている。そして基本波発生手段としてQス
イッチYAGレーザー(波長:1.06μm)30を用い、対物レ
ンズ31で集光したレーザー光(基本波)32を前記LGC7の
部分に照射することにより、該レーザー光32を光導波路
9′内に入射させることができる。位相整合は、基本波
の光導波路9′での導波モードによって生成された非線
形分極波から基板部への放射モードとして第2高調波を
発生するチェレンコフ放射である。この第2高調波32′
は、基板5bの外表面に形成されたFGC8から素子15外に取
り出される。この際第2高調波32′は該FGC8によって位
相が揃えられた上で、1点に集束せしめられる。
Hereinafter, the operation of the optical wavelength conversion element 15 of the present embodiment formed as described above will be described with reference to FIG.
The optical wavelength conversion element 15 of this embodiment has an overall length of 1.2 c as an example.
m is formed. Then, a Q-switched YAG laser (wavelength: 1.06 μm) 30 is used as a fundamental wave generating means, and a laser beam (fundamental wave) 32 condensed by an objective lens 31 is applied to the LGC 7 to irradiate the laser beam 32. The light can be incident into the optical waveguide 9 '. The phase matching is Cherenkov radiation that generates a second harmonic as a radiation mode from the nonlinear polarization wave generated by the waveguide mode of the fundamental wave in the optical waveguide 9 ′ to the substrate. This second harmonic 32 '
Is taken out of the element 15 from the FGC 8 formed on the outer surface of the substrate 5b. At this time, the second harmonic wave 32 'is focused on one point after the phase is adjusted by the FGC 8.

以上述べたようにこの光波長変換素子15においては、
基本波(レーザー光32)の入射と、第2高調波32′の取
出しが極めて容易に行なわれうる。そして第2高調波3
2′は、回折格子によって位相を揃えた上で素子外に取
り出されるようになっているから、第2高調波32′を所
望のビーム径に絞ることが可能となる。なお上記実施例
においては第2高調波出射表回折格子としてFGC8を用い
ているが、その代わりにLGCを用いても上述のように第
2高調波32′の位相を揃えて平行ビームとして素子外に
取り出すことが可能であり、こうして位相が揃っていれ
ば、外部レンズによって第2高調波32′を集束させるこ
とも可能である。
As described above, in this optical wavelength conversion element 15,
The incidence of the fundamental wave (laser light 32) and the extraction of the second harmonic 32 'can be performed very easily. And the second harmonic 3
Since the phase of 2 'is taken out of the element after its phase is adjusted by the diffraction grating, it becomes possible to narrow the second harmonic 32' to a desired beam diameter. In the above embodiment, FGC8 is used as the second harmonic emission table diffraction grating. However, even if LGC is used instead, the phase of the second harmonic 32 'is made uniform as described above to form a parallel beam outside the element. If the phases are aligned, the second harmonic 32 'can be focused by an external lens.

本実施例においては、ガラス基板5a、5bに先に述べた
ような溝6a、6bが設けられているので、光導波路9′は
多数の細長い単結晶領域に分けられている。そしてLGC
7、FGC8の大きさは溝6aと6a(6bと6b)の間隔よりも十
分に大きく設定され、したがって各単結晶領域がそれぞ
れLGC7とFGC8とを光学的に結合するようになっているか
ら、所望の結晶方位の光導波路を任意に選択して利用可
能となる。
In this embodiment, since the grooves 6a and 6b as described above are provided in the glass substrates 5a and 5b, the optical waveguide 9 'is divided into a number of elongated single crystal regions. And LGC
7, because the size of FGC8 is set sufficiently larger than the interval between the grooves 6a and 6a (6b and 6b), and therefore each single crystal region optically couples LGC7 and FGC8, respectively. An optical waveguide having a desired crystal orientation can be arbitrarily selected and used.

上記実施例においては、2枚のガラス基板5a、5bの双
方に溝6a、6bを形成しているが、一方の基板のみに溝を
設けても、有機非線形光学材料をある程度良好に単結晶
化させる効果が得られる。一方の基板のみに溝を設ける
場合には、前述のような回折格子が設けられない方の基
板に溝を設ければ、この溝および回折格子の形成が容易
になる。なおこのような溝6a、6bは特に設けられなくて
もよいが、設ければ上述の通り有機非線形光学材料を良
好に単結晶化させることができ、波長変換効率を高める
上で好ましい。
In the above embodiment, the grooves 6a and 6b are formed in both of the two glass substrates 5a and 5b. However, even if the grooves are formed in only one of the substrates, the organic nonlinear optical material can be monocrystallized to some extent satisfactorily. The effect which makes it do is obtained. In the case where a groove is provided only on one of the substrates, the groove and the diffraction grating can be easily formed by providing the groove on the substrate on which the diffraction grating is not provided as described above. Note that such grooves 6a and 6b do not need to be particularly provided. However, if provided, the organic nonlinear optical material can be favorably single-crystallized as described above, which is preferable from the viewpoint of increasing the wavelength conversion efficiency.

また上記実施例では、基本波入射用のLGC7と第2高調
波出射用のFGC8とを設けているが、これらのうちの一方
を省き、その代わりに基板5bの端面から基本波を入射さ
せたり、あるいは第2高調波を出射させるようにしても
よい。
Further, in the above embodiment, the LGC7 for the fundamental wave incidence and the FGC8 for the second harmonic emission are provided, but one of them is omitted and the fundamental wave is incident from the end face of the substrate 5b instead. Alternatively, the second harmonic may be emitted.

なお以上、非線形光学材料として有機光学材料である
MNAを用いた実施例について説明したが、その他の有機
あるいは無機の非線形光学材料を用いて光導波路を形成
することも可能である。
As described above, the organic optical material is used as the nonlinear optical material.
Although the embodiment using the MNA has been described, it is also possible to form the optical waveguide using other organic or inorganic nonlinear optical materials.

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の光波長変換素子にお
いては、基板表面の回折格子によって基本波の入射およ
び第2高調波の出射がなされるから、この入射および出
射は極めて容易かつ確実に行なわれうる。そして上記の
ように第2高調波が光波長変換素子から出射する際に、
該第2高調波は回折格子によって位相が揃えられるの
で、この第2高調波を所望のビーム径まで十分に絞るこ
とができ、したがって本発明の光波長変換素子は広範な
分野において利用可能となる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, in the optical wavelength conversion element of the present invention, the incident and emission of the fundamental wave and the emission of the second harmonic are performed by the diffraction grating on the substrate surface. It can be performed reliably. When the second harmonic is emitted from the optical wavelength conversion element as described above,
Since the phase of the second harmonic is adjusted by the diffraction grating, the second harmonic can be sufficiently narrowed down to a desired beam diameter. Therefore, the optical wavelength conversion device of the present invention can be used in a wide range of fields. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例による光波長変換素子を示す
斜視図、 第2、3および4図は、上記実施例の光波長変換素子を
製造するステップを示す斜視図である。 5a、5b……ガラス基板、6a、6b……基板の溝 7……線形回折格子、8……集光性回折格子 9……MNA、9′……光導波路 15……光導波路素子(光波長変換素子) 32……基本波、32′……第2高調波
FIG. 1 is a perspective view showing an optical wavelength conversion device according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3 and 4 are perspective views showing steps for manufacturing the optical wavelength conversion device of the above embodiment. 5a, 5b: glass substrate, 6a, 6b: groove in substrate 7: linear diffraction grating, 8: condensing diffraction grating 9: MNA, 9 ': optical waveguide 15: optical waveguide element (light Wavelength conversion element) 32: fundamental wave, 32 ': second harmonic

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】相対向するように配された1対の基板と、
これらの基板の間に形成された非線形光学材料からなる
光導波路とから構成され、入射された基本波をチェレン
コフ放射によって位相整合された第2高調波に変換する
光波長変換素子において、 前記基板の少なくとも一方に、前記光導波路に接する表
面に形成された基本波入射用の回折格子および/または
この表面と反対側の表面に形成された第2高調波出射用
の回折格子が設けられていることを特徴とする光波長変
換素子。
A pair of substrates disposed so as to face each other;
An optical waveguide formed of a non-linear optical material formed between these substrates, wherein the optical wavelength conversion element converts an incident fundamental wave into a second harmonic phase-matched by Cherenkov radiation. At least one is provided with a fundamental wave incident diffraction grating formed on a surface in contact with the optical waveguide and / or a second harmonic emission diffraction grating formed on a surface opposite to the surface. An optical wavelength conversion element characterized by the above-mentioned.
【請求項2】前記光導波路が、結晶性有機非線形光学材
料からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光波長変換素子。
2. The optical wavelength conversion device according to claim 1, wherein said optical waveguide is made of a crystalline organic nonlinear optical material.
【請求項3】前記光導波路が前記2つの回折格子の幅方
向に並設された複数の光学材料単結晶からなり、これら
の光学材料単結晶の各々により前記2つの回折格子が光
学的に結合されていることを特徴とする特許請求の範囲
第2項記載の光波長変換素子。
3. An optical waveguide comprising a plurality of optical material single crystals arranged in parallel in a width direction of the two diffraction gratings, and the two diffraction gratings are optically coupled by each of the optical material single crystals. 3. The optical wavelength conversion element according to claim 2, wherein
【請求項4】前記第2高調波出射用の回折格子が、集光
性回折格子であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項から第3項いずれか1項記載の光波長変換素子。
4. The diffraction grating according to claim 1, wherein said diffraction grating for emitting the second harmonic is a light-gathering diffraction grating.
Item 4. The optical wavelength conversion element according to any one of Items 3 to 3.
JP61159292A 1986-07-07 1986-07-07 Optical wavelength conversion element Expired - Lifetime JP2640452B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61159292A JP2640452B2 (en) 1986-07-07 1986-07-07 Optical wavelength conversion element
EP87109804A EP0254921B1 (en) 1986-07-07 1987-07-07 Optical wavelength conversion device, and a method of making the same
DE87109804T DE3788468T2 (en) 1986-07-07 1987-07-07 Optical wavelength conversion device and method for producing the same.
US07/070,442 US4820011A (en) 1986-07-07 1987-07-07 Optical wavelength conversion device, and a method of making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61159292A JP2640452B2 (en) 1986-07-07 1986-07-07 Optical wavelength conversion element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6315234A JPS6315234A (en) 1988-01-22
JP2640452B2 true JP2640452B2 (en) 1997-08-13

Family

ID=15690605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61159292A Expired - Lifetime JP2640452B2 (en) 1986-07-07 1986-07-07 Optical wavelength conversion element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2640452B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63199328A (en) * 1987-02-16 1988-08-17 Fuji Photo Film Co Ltd Optical wavelength converting element
JPH01313980A (en) * 1988-06-14 1989-12-19 Canon Inc Second harmonic wave generating device
WO1989008863A1 (en) * 1988-03-09 1989-09-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Secondary non-linear optical material and non-linear optical element prepared therefrom
JPH0820655B2 (en) * 1988-03-18 1996-03-04 松下電器産業株式会社 Optical wavelength conversion element
JPH0455024U (en) * 1990-09-17 1992-05-12

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2193990B1 (en) * 1972-07-25 1976-01-16 Thomson Csf Fr
JPS52123286A (en) * 1976-04-09 1977-10-17 Hitachi Ltd Neutron detector
JPS6014222A (en) * 1983-07-06 1985-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical wavelength converting element
JPS60250334A (en) * 1984-05-28 1985-12-11 Nippon Sheet Glass Co Ltd Nonlinear optical device
JPS6197606A (en) * 1984-10-18 1986-05-16 Matsushita Electronics Corp Integrated circuit of optical semiconductor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6315234A (en) 1988-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4820011A (en) Optical wavelength conversion device, and a method of making the same
Thomas et al. Laser direct writing: Enabling monolithic and hybrid integrated solutions on the lithium niobate platform
US20080264910A1 (en) Process for Fabricating Optical Waveguides
CN110568694B (en) Frequency converter based on ridge-type lithium niobate single crystal thin film waveguide integrated periodic domain inversion structure and preparation method thereof
JP2640452B2 (en) Optical wavelength conversion element
Baumert et al. KNbO3 electro‐optic induced optical waveguide/cut‐off modulator
US5247601A (en) Arrangement for producing large second-order optical nonlinearities in a waveguide structure including amorphous SiO2
US20030012540A1 (en) Method for producing optical waveguides, optical waveguides and frequency converting devices
JPS6315235A (en) Optical wavelength converting element
JPS6315233A (en) Production of optical wavelength converting element
JP2527338B2 (en) Optical wavelength conversion element
Shi et al. Laser-induced nonlinear crystalline waveguide on glass fiber format and diode-pumped second harmonic generation
Umegaki et al. Crystal Growth Of Organic Material And Optical Second-Harmonic Generation In Optical Fiber
US5744073A (en) Fabrication of ferroelectric domain reversals
JP2967598B2 (en) Wavelength conversion element and manufacturing method
JPH03113428A (en) Optical wavelength converting element and production thereof
EP1433022A2 (en) Non-linear optical stacks
US11693189B2 (en) Fast optical switch and its applications in optical communication
JPS6377035A (en) Nonlinear second order higher harmonic element and its production
Imbrock et al. Nonlinear 3D photonic structures by femtosecond laser lithography
JPH0497232A (en) Production of wavelength conversion element and incidence tapered optical waveguide
Pavel et al. Continuous-wave ultraviolet generation at 354 nm in a periodically poled MgO: LiNbO3
Kintaka et al. Efficient Ultraviolet Light Generation by LiNbO3 Waveguide Quasi-Phase-Matched Second-Harmonic Generation Devices
JPH04275532A (en) Production of wavelength conversion element
JPH04340934A (en) Light wavelength converting element and its manufacture