JP2897366B2 - Optical waveguide device - Google Patents

Optical waveguide device

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JP2897366B2
JP2897366B2 JP20173190A JP20173190A JP2897366B2 JP 2897366 B2 JP2897366 B2 JP 2897366B2 JP 20173190 A JP20173190 A JP 20173190A JP 20173190 A JP20173190 A JP 20173190A JP 2897366 B2 JP2897366 B2 JP 2897366B2
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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、光導波路装置に関し、特に、チェレンコフ
(Cherenkov)放射による光第2高調波発生(second ha
rmonic generation,SHG)に適用して好適なものであ
る。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an optical waveguide device, and more particularly to optical second harmonic generation (second ha) by Cherenkov radiation.
rmonic generation, SHG).

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、光導波路装置において、非線形光学結晶基
板と、非線形光学結晶基板上に形成された、少なくとも
角周波数ωの光に対して透明でかつ非線形光学結晶基板
よりも屈折率が大きい誘電体薄膜から成る光導波路とを
具備し、光導波路の一端に角周波数ωの光を入射させた
とき、角周波数2ωのチェレンコフ放射第2高調波光が
1゜以下のチェレンコフ放射角で出射され、チェレンコ
フ放射角の広がり及び光導波路の幅方向のチェレンコフ
放射第2高調波光の発散角がチェレンコフ放射角と同程
度である。これによって、チェレンコフ放射第2高調波
光の集光特性を著しく向上させることができる。
The present invention relates to an optical waveguide device, comprising: a nonlinear optical crystal substrate; and a dielectric thin film formed on the nonlinear optical crystal substrate, the dielectric thin film being transparent to at least light having an angular frequency ω and having a larger refractive index than the nonlinear optical crystal substrate. When light of angular frequency ω is incident on one end of the optical waveguide, the second harmonic light of Cerenkov radiation of angular frequency 2ω is emitted at a Cerenkov radiation angle of 1 ° or less, and the Cherenkov radiation angle And the divergence angle of the Cerenkov radiated second harmonic light in the width direction of the optical waveguide is about the same as the Cherenkov radiation angle. As a result, it is possible to remarkably improve the light collection characteristics of the Cherenkov radiated second harmonic light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

チェレンコフ放射光SHGは、角周波数ωの光(基本
波)の導入により角周波数2ωの光、すなわちSHG光を
チェレンコフ放射モードで発生させるものである。この
チェレンコフ放射光SHGは、位相整合条件が常に満足さ
れているため、極めて実用的であり、近年注目されてい
る。
The Cherenkov radiation light SHG generates light having an angular frequency of 2ω, that is, SHG light in a Cherenkov radiation mode by introducing light (fundamental wave) having an angular frequency ω. The Cherenkov synchrotron radiation SHG is extremely practical since the phase matching condition is always satisfied, and has attracted attention in recent years.

従来、このチェレンコフ放射光SHG装置として、第7
図に示すように、LiNbO3単結晶z板(板面が結晶のc軸
に直交する単結晶板)から成る基板101上にプロトン交
換LiNbO3光導波路102を形成したものが知られている
(例えば、特開昭61−18952号公報、第48回応用物
理学会学術講演会講演予稿集、講演番号19p−ZG−1,2,
3,4)。
Conventionally, this Cherenkov synchrotron radiation SHG device
As shown in the figure, a substrate is known in which a proton-exchanged LiNbO 3 optical waveguide 102 is formed on a substrate 101 composed of a LiNbO 3 single crystal z-plate (a single crystal plate whose plane is orthogonal to the c-axis of the crystal) ( For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-18952, 48th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics, Proceedings, 19p-ZG-1,2,
3,4).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上述の第7図に示す従来のチェレンコ
フ放射光SHG装置においては、チェレンコフ角はθは約1
6゜と大きい。そして、この場合には、出射されるSHG光
は基板101の厚さ方向にはコリメートされているもの
の、基板101の厚さ方向に垂直な方向(光導波路102の幅
方向)の発散角(以下、横方向発散角という)はチェレ
ンコフ放射角θと同程度、すなわち16゜程度と大きい。
ところで、チェレンコフ放射光SHG装置の出射側には出
射されるSHG光を集光するための集光光学系が設けられ
るが、この出射されるSHG光の横方向発散角は上述のよ
うに16゜程度と大きいので、このSHG光の集光特性は悪
い。このため、出射されるSHG光を回折限界まで集光し
ようとするときには、特殊な円錐レンズが必要となるな
ど、集光光学系が複雑になるという問題があった。
However, in the conventional Cherenkov synchrotron radiation SHG device shown in FIG. 7, the Cherenkov angle θ is about 1
It is as large as 6 ゜. In this case, although the emitted SHG light is collimated in the thickness direction of the substrate 101, the divergence angle (hereinafter, the width direction of the optical waveguide 102) in the direction perpendicular to the thickness direction of the substrate 101 (hereinafter, the width direction of the optical waveguide 102). , The lateral divergence angle) is about the same as the Cherenkov radiation angle θ, that is, as large as about 16 °.
By the way, a condensing optical system for condensing the emitted SHG light is provided on the output side of the Cherenkov radiation light SHG device, and the lateral divergence angle of the emitted SHG light is 16 ° as described above. Since it is as large as this, the SHG light condensing characteristics are poor. For this reason, there is a problem in that the condensing optical system becomes complicated, such as when a special conical lens is required to condense the emitted SHG light to the diffraction limit.

従って本発明の目的は、チェレンコフ放射第2高調波
光の集光特性を著しく向上させることができる光導波路
装置を提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical waveguide device capable of significantly improving the light-gathering characteristics of the second harmonic light radiated by Cherenkov radiation.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明は、光導波路装置
において、非線形光学結晶基板(1)と、非線形光学結
晶基板(1)上に形成された、少なくとも角周波数ωの
光に対して透明でかつ非線形光学結晶基板(1)よりも
屈折率が大きい誘電体薄膜から成る光導波路(2)とを
具備し、光導波路(2)の一端に角周波数ωの光(a)
を入射させたとき、角周波数2ωのチェレンコフ放射第
2高調波光(b)が1゜以下のチェレンコフ放射角で出
射され、チェレンコフ放射角の広がり及び光導波路
(2)の幅方向のチェレンコフ放射第2高調波光(b)
の発散角がチェレンコフ放射角と同程度である。
In order to achieve the above object, the present invention provides an optical waveguide device, comprising: a non-linear optical crystal substrate (1); and at least a light having an angular frequency ω formed on the non-linear optical crystal substrate (1). And an optical waveguide (2) made of a dielectric thin film having a refractive index larger than that of the nonlinear optical crystal substrate (1), and light (a) having an angular frequency ω is provided at one end of the optical waveguide (2).
Is incident, the Cerenkov radiation second harmonic light (b) having an angular frequency of 2ω is emitted at a Cherenkov radiation angle of 1 ° or less, and the spread of the Cherenkov radiation angle and the Cherenkov radiation second width in the width direction of the optical waveguide (2). Harmonic light (b)
Is about the same as the Cherenkov radiation angle.

ここで、光導波路(2)は、好適には角周波数2ωの
チェレンコフ放射第2高調波光(b)に対しても透明と
される。
Here, the optical waveguide (2) is preferably transparent also to the Cerenkov-radiated second harmonic light (b) having an angular frequency of 2ω.

また、光閉じ込めを有効に行い、SHG効率を向上させ
るために、好適には光導波路(2)の上にクラッド層が
形成される。
In order to effectively confine light and improve SHG efficiency, a cladding layer is preferably formed on the optical waveguide (2).

〔作用〕[Action]

上述のように構成された本発明の光導波路装置によれ
ば、チェレンコフ放射角が1゜以下であることから、光
導波路(2)の幅方向のチェレンコフ放射第2高調波光
(b)の発散角、すなわち横方向発散角はチェレンコフ
放射角と同程度、すなわち1゜程度以下と極めて小さく
なる。また、チェレンコフ放射角の広がりも1゜程度以
下である。このため、このチェレンコフ放射第2高調波
光(b)のスポットは、ほぼ円形に近い形状となる。こ
れによって、チェレンコフ放射第2高調波光(b)の集
光特性を著しく向上させることができる。そして、従来
必要であった円錐レンズは不要となり、集光光学系を簡
単化することができる。
According to the optical waveguide device of the present invention configured as described above, since the Cherenkov radiation angle is 1 ° or less, the divergence angle of the Cherenkov-radiated second harmonic light (b) in the width direction of the optical waveguide (2). That is, the lateral divergence angle is as small as about the Cherenkov radiation angle, that is, about 1 ° or less. Also, the spread of the Cherenkov radiation angle is about 1 ° or less. For this reason, the spot of the Cherenkov radiated second harmonic light (b) has a substantially circular shape. As a result, it is possible to remarkably improve the light-collecting characteristics of the Cherenkov-emitted second harmonic light (b). In addition, the conical lens which has been required conventionally becomes unnecessary, and the light collecting optical system can be simplified.

ところで、一般に、角周波数2ωの第2高調波光に対
する非線形光学結晶基板の屈折率を 周波数ωの光(基本波)に対する光導波路の実効屈折率
をNω、チェレンコフ放射角θとすると、次のような関
係が成立する。
In general, the refractive index of the nonlinear optical crystal substrate for the second harmonic light having an angular frequency of 2ω is Assuming that the effective refractive index of the optical waveguide with respect to the light having the frequency ω (fundamental wave) is N ω and the Cherenkov radiation angle θ, the following relationship is established.

(2)式より、上述のようにθが1゜以下であること
は、 であることに相当する。すなわち、この場合には は1に非常に近い値であることがわかる。なお、(1)
式より は1を超えることはない。
From equation (2), that θ is 1 ° or less as described above means that Is equivalent to That is, in this case Is very close to 1. (1)
From the formula Does not exceed 1.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例によるチェレンコフ放射光
SHG装置を示す斜視図であり、第2図は本発明の一実施
例によるチェレンコフ放射光SHG装置の光導波路に沿う
方向の断面図である。
FIG. 1 shows Cerenkov radiation according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the SHG device, and FIG. 2 is a cross-sectional view along the optical waveguide of the Cherenkov radiation light SHG device according to one embodiment of the present invention.

第1図及び第2図に示すように、この実施例によるチ
ェレンコフ放射光SHG装置においては、例えばKTiOPO
4(KTP)単結晶a板(板面が結晶のa軸に直交する単結
晶板)から成る基板1上に、例えばTa2O5膜から成るス
トライプ状のチャンネル光導波路2が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the Cherenkov synchrotron radiation SHG device according to this embodiment, for example, KTiOPO
4 A striped channel optical waveguide 2 made of, for example, a Ta 2 O 5 film is formed on a substrate 1 made of a 4 (KTP) single crystal a plate (a single crystal plate whose plane is orthogonal to the a axis of the crystal). .

この場合、Ta2O5膜から成るチャンネル光導波路2の
幅W、厚さh及び長さLは、チェレンコフ放射角θが1
゜以下となるように最適化されている。具体的には、チ
ャンネル光導波路2の幅Wは例えば5μm、厚さhは例
えば2380Å、長さLは例えば2.5mmである。
In this case, the width W, the thickness h, and the length L of the channel optical waveguide 2 made of a Ta 2 O 5 film are such that the Cherenkov radiation angle θ is 1
さ れ Optimized to be: Specifically, the width W of the channel optical waveguide 2 is, for example, 5 μm, the thickness h is, for example, 2380 °, and the length L is, for example, 2.5 mm.

次に、上述のように構成された本実施例によるチェレ
ンコフ放射光SHG装置の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the Cherenkov radiation SHG device according to the present embodiment configured as described above will be described.

まず、例えばタンタルペンタエトキシドTa(OC2H5
を原料ガスとして用いたCVD法により、KTP単結晶a板
から成る基板1上に例えばアモルファスのTa2O5膜を形
成する。次に、このTa2O5膜上にリソグラフィーにより
光導波路の形状に対応した形状のレジストパターンを形
成し、このレジストパターンをマスクとしてTa2O5膜を
例えば反応性イオンエッチング(RIE)法によりエッチ
ングする。これによって、Ta2O5膜から成るチャンネル
光導波路2が形成される。
First, for example, tantalum pentaethoxide Ta (OC 2 H 5 )
For example, an amorphous Ta 2 O 5 film is formed on the substrate 1 made of a KTP single crystal a plate by a CVD method using 5 as a source gas. Next, a resist pattern having a shape corresponding to the shape of the optical waveguide by photolithography to this the Ta 2 O 5 film on, by the resist pattern the Ta 2 O 5 film, for example, reactive ion etching as a mask (RIE) method Etch. Thus, the channel optical waveguide 2 made of the Ta 2 O 5 film is formed.

上述のように構成された本実施例によるチェレンコフ
放射光SHG装置のチャンネル光導波路2の一端に図示省
略した光学系を介して第2図に示すように波長865nmのT
Eモードのレーザ光aを入射させた所、波長432.5(=86
5/2)nmのSHG光bが約0.6゜(中心値)のチェレンコフ
放射角で発生した。このSHG光bを開口数NA=0.80の顕
微鏡用対物レンズで集光した所、約0.6μmの円形スポ
ットになった。なお、第2図中、cはチャンネル光導波
路2内を進行する光を示す。
As shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, a 865 nm wavelength T optical waveguide is connected to one end of the channel optical waveguide 2 of the Cherenkov radiation light SHG device according to the present embodiment constructed as described above.
When the E-mode laser beam a was incident, the wavelength was 432.5 (= 86
5/2) nm SHG light b was generated at a Cerenkov radiation angle of about 0.6 ° (center value). When this SHG light b was condensed by a microscope objective lens having a numerical aperture of NA = 0.80, a circular spot of about 0.6 μm was formed. In FIG. 2, c indicates light traveling in the channel optical waveguide 2.

上述のようにこの場合のチェレンコフ放射角の中心値
は約0.6゜であるが、その広がりも1゜弱程度存在す
る。一方、SHG光の横方向発散角も1゜弱程度である。
As described above, the central value of the Cherenkov radiation angle in this case is about 0.6 °, but its spread also exists about 1 ° or less. On the other hand, the lateral divergence angle of the SHG light is also less than 1 °.

この状況におけるSHG光のファーフィールドパターン
は第3図に示すようになる。第3図においては、比較の
ために、チェレンコフ放射角が約16゜の場合のファーフ
ィールドパターン(一点鎖線)も示す。第3図より、本
実施例によるチェレンコフ放射光SHG装置により発生さ
れるSHG光のファーフィールドパターンはサイズの小さ
いほぼ円形の形状を有することがわかる。これに対し
て、チェレンコフ放射角が16゜の場合のファーフィール
ドパターンは偏平な三日月形の形状となり、その横方向
の広がりは極めて大きい。
In this situation, the far field pattern of the SHG light is as shown in FIG. FIG. 3 also shows, for comparison, a far-field pattern (dashed-dotted line) when the Cherenkov radiation angle is about 16 °. From FIG. 3, it can be seen that the far field pattern of the SHG light generated by the Cherenkov radiation SHG device according to the present embodiment has an almost circular shape with a small size. On the other hand, when the Cherenkov radiation angle is 16 °, the far field pattern has a flat crescent shape, and its lateral spread is extremely large.

このように、この実施例によれば、KTP単結晶a板か
ら成る基板1上にTa2O5膜から成るストライプ状のチャ
ンネル光導波路2を形成した構造とし、さらにこのチャ
ンネル光導波路2の幅W、厚さhなどを最適化すること
により、チェレンコフ放射角を0.6゜程度と極めて小さ
くすることができる。そして、これによって、チェレン
コフ放射角の広がり及びSHG光の横方向発散角をチェレ
ンコフ放射角、すなわち0.6゜と同程度に小さくするこ
とができる。このため、SHG光のファーフィールドパタ
ーンは第3図に示すようにほぼ円形に近い形状となり、
従って従来に比べてSHG光の集光特性を著しく向上させ
ることができる。このため、従来のようにSHG光を集光
するために円錐レンズを用いる必要がなくなり、凸レン
ズなどの通常のレンズでSHG光を回折限界程度まで十分
に集光することができる。
As described above, according to this embodiment, a striped channel optical waveguide 2 made of a Ta 2 O 5 film is formed on a substrate 1 made of a KTP single crystal a plate, and the width of the channel optical waveguide 2 is further increased. By optimizing W, thickness h, and the like, the Cherenkov radiation angle can be extremely reduced to about 0.6 °. Thus, the spread of the Cherenkov radiation angle and the lateral divergence angle of the SHG light can be reduced to approximately the same level as the Cherenkov radiation angle, that is, 0.6 °. For this reason, the far field pattern of the SHG light has a substantially circular shape as shown in FIG.
Therefore, the SHG light collecting characteristics can be significantly improved as compared with the related art. For this reason, it is not necessary to use a conical lens to collect the SHG light as in the related art, and it is possible to sufficiently collect the SHG light to the diffraction limit with a normal lens such as a convex lens.

なお、SHG光の横方向発散角は、チャンネル光導波路
2の幅Wで一義的に決まるという報告もあるが、上述の
結果は、SHG光の横方向発散角はこのチャンネル光導波
路2の幅W以外のパラメータ、例えばこのチャンネル光
導波路2の厚さhや屈折率などによっても変わり、チャ
ンネル光導波路2の幅Wだけでは決まらないことがわか
る。
Although there is a report that the lateral divergence angle of the SHG light is uniquely determined by the width W of the channel optical waveguide 2, the above result shows that the lateral divergence angle of the SHG light is determined by the width W of the channel optical waveguide 2. It can be seen that it varies depending on other parameters, for example, the thickness h and the refractive index of the channel optical waveguide 2 and cannot be determined only by the width W of the channel optical waveguide 2.

また、以上は入射レーザ光の波長が865nmである場合
についてであるが、チャンネル光導波路2の幅Wや厚さ
hを種々に変化させることにより、他の波長においても
0.6゜程度のチェレンコフ放射角を実現することが可能
である。
Although the above description is for the case where the wavelength of the incident laser light is 865 nm, by changing the width W and the thickness h of the channel optical waveguide 2 variously, other wavelengths can be used.
It is possible to achieve a Cherenkov radiation angle of about 0.6 °.

第4図は本実施例によるチェレンコフ放射光SHG装置
により0.6゜程度のチェレンコフ放射角θで発生されたS
HG光のパワーとθとの関係の一例を示す。ここで、θ
は第6図に示すように定義され、いわばチェレンコフ
放射角θを光導波路2の面に平行なy−z面に投影した
ものである。なお、第6図中、OC方向がSHG光の進行方
向を示す。また、比較のため、チェレンコフ放射角θが
16゜程度である、第7図に示すようなLiNbO3単結晶z板
から成る基板101上にプロトン交換LiNbO3光導波路102を
形成した従来のチェレンコフ放射光SHG装置により発生
されたSHG光のパワーとθとの関係の一例を第5図に
示す。
FIG. 4 shows S generated at a Cherenkov radiation angle θ of about 0.6 ° by the Cherenkov radiation SHG device according to the present embodiment.
Shows an example of the relationship between power and theta c of HG light. Where θ
c is defined as shown in FIG. 6, and is a projection of the Cherenkov radiation angle θ onto a yz plane parallel to the plane of the optical waveguide 2. In FIG. 6, the OC direction indicates the traveling direction of the SHG light. For comparison, the Cherenkov radiation angle θ is
The power of SHG light generated by a conventional Cherenkov radiation SHG device having a proton exchanged LiNbO 3 optical waveguide 102 formed on a substrate 101 made of a LiNbO 3 single crystal z-plate as shown in FIG. an example of the relationship between the theta c shown in Figure 5.

第4図に示すように、本実施例のチェレンコフ放射光
SHG装置により0.6゜程度のチェレンコフ放射角で発生さ
れるSHG光のパワーは、θが小さい範囲内に集中して
おり、従ってSHG光の輝度が極めて高いことがわかる。
これに対して、第5図に示すように、従来のチェレンコ
フ放射光SHG装置による16゜程度のチェレンコフ放射角
で発生されるSHG光のパワーは、大きなθまで広範囲
に広がっており、従ってSHG光の輝度は本実施例に比べ
て極めて低いことがわかる。
As shown in FIG. 4, the Cherenkov radiation of the present embodiment
It can be seen that the power of the SHG light generated by the SHG device at a Cherenkov radiation angle of about 0.6 ° is concentrated in a range where θc is small, and thus the brightness of the SHG light is extremely high.
On the other hand, as shown in FIG. 5, the power of the SHG light generated at a Cherenkov radiation angle of about 16 ° by the conventional Cherenkov radiation light SHG device is widely spread up to a large θ c , It can be seen that the brightness of the light is much lower than in this embodiment.

一方、KTP単結晶a板から成る基板1及びTa2O5膜から
成るチャンネル光導波路2の例えば波長840nmの光に対
する屈折率ns,nfはそれぞれ約1.84,2.18であり、nf>ns
の関係が満たされていることがわかる。この場合、屈折
率差Δn=nf−ns=2.18−1.84=0.34であり、極めて大
きな値となる。このため、光閉じ込め作用が大きく、高
いSHG効率を得ることができる。ちなみに、第7図に示
すLiNbO3単結晶z板から成る基板101上にプロトン交換L
iNbO3光導波路102を形成した従来のチェレンコフ放射光
SHG装置の場合には、LiNbO3単結晶z板から成る基板101
及びプロトン交換LiNbO3光導波路102の波長840nmの光に
対する屈折率ns,nfはそれぞれ2.175,2.315であり、屈折
率差はΔn=2.315−2.175=0.14と小さい。従って、こ
の場合には光閉じ込め作用が小さく、SHG効率は低い。
On the other hand, the refractive indices n s and n f of the substrate 1 made of the KTP single crystal a plate and the channel optical waveguide 2 made of the Ta 2 O 5 film with respect to, for example, light having a wavelength of 840 nm are about 1.84 and 2.18, respectively, and n f > n s
It can be seen that the relationship is satisfied. In this case, the refractive index difference Δn = n f -n s = 2.18-1.84 = 0.34, an extremely large value. Therefore, the effect of confining light is large, and high SHG efficiency can be obtained. Incidentally, the proton-exchanged L was placed on the substrate 101 made of a LiNbO 3 single crystal z-plate shown in FIG.
conventional Cherenkov radiation to form the LiNbO 3 optical waveguide 102
In the case of an SHG device, a substrate 101 made of a LiNbO 3 single crystal z-plate is used.
The refractive indexes n s and n f of the proton-exchanged LiNbO 3 optical waveguide 102 with respect to light having a wavelength of 840 nm are 2.175 and 2.315, respectively, and the difference in refractive index is as small as Δn = 2.315−2.175 = 0.14. Therefore, in this case, the light confinement effect is small, and the SHG efficiency is low.

なお、チャンネル光導波路2を構成するTa2O5膜に
は、例えばTiO2をドープしてもよく、このようにTiO2
ドープした場合には屈折率差Δをより大きくすることが
でき、SHG効率をさらに高くすることができる。この場
合、このTiO2ドープTa2O5膜中のTi原子数とTa原子数と
の和に対するTi原子数の比をTi/(Ti+Ta)とすると
き、例えば0≦Ti/(Ti+Ta)≦60%とする。
Note that the Ta 2 O 5 film constituting the channel optical waveguide 2, for example, be doped with TiO 2, thus when doped with TiO 2 can be increased more the difference in the refractive index delta, SHG efficiency can be further improved. In this case, when the ratio of the number of Ti atoms to the sum of the number of Ti atoms and the number of Ta atoms in the TiO 2 -doped Ta 2 O 5 film is Ti / (Ti + Ta), for example, 0 ≦ Ti / (Ti + Ta) ≦ 60 %.

また、SHG効率をさらに高くするために、本実施例に
よるチェレンコフ放射光SHG装置のチャンネル光導波路
2上にクラッド層を形成するようにしてもよい。このよ
うにクラッド層を形成する場合には、このクラッド層の
屈折率の最適化により、十分に高いSHG効率を得ること
ができる。このクラッド層としては、具体的には、例え
ばスパッタ法により形成された(SiO21-x(Ta2O5
膜などを用いることができる。なお、このクラッド層
は、チャンネル光導波路2を保護する役割も果たす。
In order to further increase the SHG efficiency, a cladding layer may be formed on the channel optical waveguide 2 of the Cherenkov radiation SHG device according to the present embodiment. When the clad layer is formed in this manner, a sufficiently high SHG efficiency can be obtained by optimizing the refractive index of the clad layer. Specifically, the cladding layer is (SiO 2 ) 1-x (Ta 2 O 5 ) x formed by, for example, a sputtering method.
A film or the like can be used. The cladding layer also plays a role of protecting the channel optical waveguide 2.

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

例えば、非線形光学結晶基板としてKTP単結晶a板以
外のものを用いることも可能であり、光導波路としてTa
2O5膜以外のものを用いることも可能である。
For example, it is possible to use a substrate other than a KTP single crystal a plate as a nonlinear optical crystal substrate, and to use Ta as an optical waveguide.
It is also possible to use a film other than the 2 O 5 film.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明によれば、チェレンコフ放
射角の広がり及び光導波路の幅方向のチェレンコフ放射
第2高調波光の発散角がチェレンコフ放射角と同程度で
あるので、チェレンコフ放射第2高調波光の集光特性を
著しく向上させることができる。
As described above, according to the present invention, since the spread of the Cherenkov radiation angle and the divergence angle of the Cerenkov radiation second harmonic light in the width direction of the optical waveguide are substantially equal to the Cherenkov radiation angle, the Cherenkov radiation second harmonic light Can be significantly improved.

【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チェレンコフ放射光SH
G装置を示す斜視図、第2図は本発明の一実施例による
チェレンコフ放射光SHG装置の光導波路に沿う方向の断
面図、第3図は本発明の一実施例によるチェレンコフ放
射光SHG装置により発生されるSHG光のファーフィールド
パターンを示す図、第4図は本発明の一実施例によるチ
ェレンコフ放射光SHG装置により発生されるSHG光のパワ
ーとθとの関係の一例を示すグラフ、第5図は従来の
チェレンコフ放射光SHG装置により発生されるSHG光のパ
ワーとθとの関係の一例を示すグラフ、第6図はθ
の定義を説明するための説明図、第7図は従来のチェレ
ンコフ放射光SHG装置を示す断面図である。 図面における主要な符号の説明 1:KTP単結晶a板から成る基板、 2:Ta2O5膜から成るチャンネル光導波路。
FIG. 1 shows a Cherenkov radiation SH according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the G device, FIG. 2 is a cross-sectional view along the optical waveguide of the Cerenkov radiation light SHG device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the Cherenkov radiation light SHG device according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing a far-field pattern of the generated SHG light, and FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the power of the SHG light generated by the Cherenkov radiation light SHG device according to one embodiment of the present invention and θ c . FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the power of SHG light generated by the conventional Cherenkov radiation light SHG device and θ c, and FIG. 6 is θ c.
FIG. 7 is a sectional view showing a conventional Cherenkov radiation light SHG device. Description of main reference numerals in the drawings: 1: substrate composed of KTP single crystal a-plate, 2: channel optical waveguide composed of Ta 2 O 5 film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】非線形光学結晶基板と、 上記非線形光学結晶基板上に形成された、少なくとも角
周波数のωの光に対して透明でかつ上記非線形光学結晶
基板よりも屈折率が大きい誘電体薄膜から成る光導波路
とを具備し、 上記光導波路の一端に角周波数ωの光を入射させたと
き、角周波数2ωのチェレンコフ放射第2高調波光が1
゜以下のチャレンコフ放射角で出射され、 上記チェレンコフ放射角の広がり及び上記光導波路の幅
方向の上記チェレンコフ放射第2高調波光の発散角が上
記チェレンコフ放射角と同程度であることを特徴とする
光導波路装置。
1. A nonlinear optical crystal substrate, comprising: a dielectric thin film formed on the nonlinear optical crystal substrate and transparent to at least light having an angular frequency of ω and having a larger refractive index than the nonlinear optical crystal substrate. When light having an angular frequency ω is incident on one end of the optical waveguide, the second harmonic light of Cerenkov radiation having an angular frequency of 2ω is 1
光 The light guide is characterized in that the light is emitted with the following Cherenkov radiation angle, and the spread of the Cherenkov radiation angle and the divergence angle of the Cherenkov radiation second harmonic light in the width direction of the optical waveguide are substantially the same as the Cherenkov radiation angle. Wave device.
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