JP2973963B2 - 短波長光源 - Google Patents
短波長光源Info
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- JP2973963B2 JP2973963B2 JP9022313A JP2231397A JP2973963B2 JP 2973963 B2 JP2973963 B2 JP 2973963B2 JP 9022313 A JP9022313 A JP 9022313A JP 2231397 A JP2231397 A JP 2231397A JP 2973963 B2 JP2973963 B2 JP 2973963B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コヒーレント光源
を応用した、光情報処理、光応用計測制御分野に使用さ
れる波長変換素子を用いた短波長光源に関するものであ
る。
を応用した、光情報処理、光応用計測制御分野に使用さ
れる波長変換素子を用いた短波長光源に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】誘電体の分極を強制的に反転させる分極
反転は、誘電体に周期的な分極反転層を形成することに
より表面弾性波を利用した光周波数変調器や非線形分極
の分極反転を利用した波長変換素子などに利用される。
特に非線形光学物質の非線形分極を周期的に反転するこ
とが可能になれば非常に変換効率の高い第二高調波発生
素子を作製することができる。これによって半導体レー
ザなどの光を変換すると小型の短波長光源が実現でき、
印刷、光情報処理、光応用計測制御分野などに応用でき
るため盛んに研究が行われている。
反転は、誘電体に周期的な分極反転層を形成することに
より表面弾性波を利用した光周波数変調器や非線形分極
の分極反転を利用した波長変換素子などに利用される。
特に非線形光学物質の非線形分極を周期的に反転するこ
とが可能になれば非常に変換効率の高い第二高調波発生
素子を作製することができる。これによって半導体レー
ザなどの光を変換すると小型の短波長光源が実現でき、
印刷、光情報処理、光応用計測制御分野などに応用でき
るため盛んに研究が行われている。
【０００３】このような分極反転を利用した従来の波長
変換素子としては、例えば、（エレクトロニクスレター
(Electron.Lett.)１９８９年２５号Ｐ７３１の）E.J.Li
m氏による分極反転型の波長変換素子がある。これはＬ
ｉＮｂＯ3基板表面に周期的にＴｉを拡散することによ
りこの部分のキュリー温度を下げて、熱処理によってＬ
ｉＮｂＯ3基板に周期的な分極反転層を形成し、この周
期的な分極反転層を横切るように光導波路を形成して波
長変換素子を構成するものである。
変換素子としては、例えば、（エレクトロニクスレター
(Electron.Lett.)１９８９年２５号Ｐ７３１の）E.J.Li
m氏による分極反転型の波長変換素子がある。これはＬ
ｉＮｂＯ3基板表面に周期的にＴｉを拡散することによ
りこの部分のキュリー温度を下げて、熱処理によってＬ
ｉＮｂＯ3基板に周期的な分極反転層を形成し、この周
期的な分極反転層を横切るように光導波路を形成して波
長変換素子を構成するものである。
【０００４】図８はこの従来の波長変換素子の構成図で
ある。図８（ａ）において２１はＬｉＮｂＯ3基板、２
２はプロトン交換導波路、２３は分極反転層、２４は基
本光、２５は第二高調光（以下ＳＨＧ光とする）であ
る。
ある。図８（ａ）において２１はＬｉＮｂＯ3基板、２
２はプロトン交換導波路、２３は分極反転層、２４は基
本光、２５は第二高調光（以下ＳＨＧ光とする）であ
る。
【０００５】図６（ｂ）は導波路の深さに対する実効屈
折率の依存性を示したものである。図６（ｂ）において
横軸は導波路の深さｄの値で、縦軸は実効屈折率を示し
ている。ｄの値が大きくなるにつれて導波路には０次、
１次、２次モードの光が存在するようになる。ここで導
波路は導波路ロスを低減するため深さを０次モードの光
しか発生しないように１次モードのカットオフ近傍（約
１μｍ）に設定してある。図９はこの波長変換素子から
出射されたＳＨＧ光基本光の波長に対するＳＨＧ出力の
依存性を求めたものである。素子長１ｍｍのとき、ＳＨ
Ｇ変換効率は３７％／Ｗ／ｃｍ2 である。また基本光の
波長依存性は出力が５０％になるところで半値全幅０．
５ｎｍである。この半値全幅は素子長に反比例する。
折率の依存性を示したものである。図６（ｂ）において
横軸は導波路の深さｄの値で、縦軸は実効屈折率を示し
ている。ｄの値が大きくなるにつれて導波路には０次、
１次、２次モードの光が存在するようになる。ここで導
波路は導波路ロスを低減するため深さを０次モードの光
しか発生しないように１次モードのカットオフ近傍（約
１μｍ）に設定してある。図９はこの波長変換素子から
出射されたＳＨＧ光基本光の波長に対するＳＨＧ出力の
依存性を求めたものである。素子長１ｍｍのとき、ＳＨ
Ｇ変換効率は３７％／Ｗ／ｃｍ2 である。また基本光の
波長依存性は出力が５０％になるところで半値全幅０．
５ｎｍである。この半値全幅は素子長に反比例する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長変換素子は
基本光の波長変動が起きると、分極反転周期との整合条
件が崩れて、ＳＨＧの変換効率が極端に低下する。この
ため、波長変換素子の基本光の波長依存性は非常に厳し
く、図９に示したように素子長１ｍｍのとき半値以上の
ＳＨＧ出力を得るには基本光に対して０．５ｎｍ以下の
波長安定性が必要となる。
基本光の波長変動が起きると、分極反転周期との整合条
件が崩れて、ＳＨＧの変換効率が極端に低下する。この
ため、波長変換素子の基本光の波長依存性は非常に厳し
く、図９に示したように素子長１ｍｍのとき半値以上の
ＳＨＧ出力を得るには基本光に対して０．５ｎｍ以下の
波長安定性が必要となる。
【０００７】また変換効率向上のため素子長を１０ｍｍ
程度にすると半値全幅は素子長に反比例するから、波長
許容度は０．０５ｎｍとなる、このため半導体レーザに
より波長変換素子を励起して小型の短波長光源を形成と
すると、半導体レーザの波長安定化のために±０．１℃
以下の温度制御が必要となり、実用上安定性に問題があ
る。
程度にすると半値全幅は素子長に反比例するから、波長
許容度は０．０５ｎｍとなる、このため半導体レーザに
より波長変換素子を励起して小型の短波長光源を形成と
すると、半導体レーザの波長安定化のために±０．１℃
以下の温度制御が必要となり、実用上安定性に問題があ
る。
【０００８】そこで本発明は波長安定性に優れた、波長
変換素子を用いた短波長光源を提供することを目的とす
る。
変換素子を用いた短波長光源を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の短波長光源は、半導体レーザと、前記レー
ザから出射するレーザ光を入射させる波長変換素子とを
有し、前記波長変換素子は、誘電体基板と、前記基板表
面近傍に形成した周期的に非線形分極が反転している分
極反転層と、前記基板表面近傍に形成した光導波路とを
備え、かつ前記光導波路の深さが基本光に対し導波のカ
ットオフ近傍にあることを特徴とする。
め、本発明の短波長光源は、半導体レーザと、前記レー
ザから出射するレーザ光を入射させる波長変換素子とを
有し、前記波長変換素子は、誘電体基板と、前記基板表
面近傍に形成した周期的に非線形分極が反転している分
極反転層と、前記基板表面近傍に形成した光導波路とを
備え、かつ前記光導波路の深さが基本光に対し導波のカ
ットオフ近傍にあることを特徴とする。
【００１０】また、半導体レーザと、前記レーザから出
射するレーザ光を入射させる波長変換素子とを有し、前
記波長変換素子は、誘電体基板と、前記基板表面近傍に
形成した周期的に非線形分極が反転している分極反転層
と、前記基板表面近傍に形成した光導波路とを備え、か
つ前記光導波路の表面に形成した２層以上のクラッド層
を有していることを特徴とする。
射するレーザ光を入射させる波長変換素子とを有し、前
記波長変換素子は、誘電体基板と、前記基板表面近傍に
形成した周期的に非線形分極が反転している分極反転層
と、前記基板表面近傍に形成した光導波路とを備え、か
つ前記光導波路の表面に形成した２層以上のクラッド層
を有していることを特徴とする。
【００１１】図６に導波路深さと波長変換素子の許容度
の関係を示した。導波路内の屈折率の分散関係より基本
波の０次モードのカットオフ近傍に近づくと導波路の屈
折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λの波長に対する変動が少な
くなりＳＨＧ素子の許容度が増加する。これによって波
長変換素子の波長変動に対する許容度を増加することが
できる。以上の結果、波長変動に対する許容度を高め、
高出力でかつ安定な波長変換素子を形成することができ
るので、波長安定性に優れた短波長光源を実現できる。
の関係を示した。導波路内の屈折率の分散関係より基本
波の０次モードのカットオフ近傍に近づくと導波路の屈
折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λの波長に対する変動が少な
くなりＳＨＧ素子の許容度が増加する。これによって波
長変換素子の波長変動に対する許容度を増加することが
できる。以上の結果、波長変動に対する許容度を高め、
高出力でかつ安定な波長変換素子を形成することができ
るので、波長安定性に優れた短波長光源を実現できる。
【００１２】また、本発明は前述した構成により、導波
路上に２層以上のクラッド層を堆積することにより、波
長変換素子の許容度を向上できる。これは図７に示すよ
うに導波路内の基本光とＳＨＧ光の電磁界分布は異なっ
ており、基本波の電界分布の広がりはＳＨＧ光の電界分
布の広がりより大きい。
路上に２層以上のクラッド層を堆積することにより、波
長変換素子の許容度を向上できる。これは図７に示すよ
うに導波路内の基本光とＳＨＧ光の電磁界分布は異なっ
ており、基本波の電界分布の広がりはＳＨＧ光の電界分
布の広がりより大きい。
【００１３】このため第１のクラッド層をＳＨＧの広が
りに、第２のクラッド層をＳＨＧ光の広がり以上基本波
に対してのみ影響するよう第１と第２のクラッド層の厚
みを決定するとＳＨＧ光、基本光の実効屈折率をそれぞ
れ独立に制御することができる。これを利用して導波路
内の屈折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値の波長に対する
変動を抑えることによりＳＨＧ素子の許容度を増加させ
ることができるので、波長安定性に優れた短波長光源を
実現できる。
りに、第２のクラッド層をＳＨＧ光の広がり以上基本波
に対してのみ影響するよう第１と第２のクラッド層の厚
みを決定するとＳＨＧ光、基本光の実効屈折率をそれぞ
れ独立に制御することができる。これを利用して導波路
内の屈折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値の波長に対する
変動を抑えることによりＳＨＧ素子の許容度を増加させ
ることができるので、波長安定性に優れた短波長光源を
実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、第１の実施例における波
長変換素子の構造図を示すものである。ただしカットオ
フとは導波路を光が伝搬可能な最低の深さまたは幅のこ
とであり光の波長、導波路を形成する物質によって異な
る。
長変換素子の構造図を示すものである。ただしカットオ
フとは導波路を光が伝搬可能な最低の深さまたは幅のこ
とであり光の波長、導波路を形成する物質によって異な
る。
【００１５】図１（ａ）において、１はＬｉＴａＯ3基
板、２は分極反転層、３はプロトン交換導波路、４は入
射部、５は出射部である。
板、２は分極反転層、３はプロトン交換導波路、４は入
射部、５は出射部である。
【００１６】図１（ｂ）は導波路の深さｄに対する実効
屈折率の依存性を示すものであって、導波路の深さｄの
値が大きくなるにつれて導波路には０次、１次、２次モ
ードの光が存在するようになる。ここで導波路の深さ
ｄ、幅Ｗとする。以上のように構成された第１の実施例
の波長変換素子について、以下その特性を評価した。プ
ロトン交換導波路はピロ燐酸により熱処理を行い熱処理
時間によって導波路の深さを変えた波長変換素子を作製
した。
屈折率の依存性を示すものであって、導波路の深さｄの
値が大きくなるにつれて導波路には０次、１次、２次モ
ードの光が存在するようになる。ここで導波路の深さ
ｄ、幅Ｗとする。以上のように構成された第１の実施例
の波長変換素子について、以下その特性を評価した。プ
ロトン交換導波路はピロ燐酸により熱処理を行い熱処理
時間によって導波路の深さを変えた波長変換素子を作製
した。
【００１７】Ｔｉ−Ａｌ2０3レーザにより波長を走査
し、基本光の実効屈折率Ｎω、とＳＨＧ光の実効屈折率
Ｎ２ωを求めた。ＳＨＧ出力Ｐ２ωと基本光Ｐωの関係
は以下の式で表せる。
し、基本光の実効屈折率Ｎω、とＳＨＧ光の実効屈折率
Ｎ２ωを求めた。ＳＨＧ出力Ｐ２ωと基本光Ｐωの関係
は以下の式で表せる。
【００１８】
【数１】
【００１９】但し、Ａは定数、Ｌは素子長、λは基本光
の波長、Λは分極反転の周期 Ｎωは基本光の実効屈折率、Ｎ２ωはＳＨＧ光の実効屈
折率 ＳＨＧ出力Ｐ２ωは（数１）の分母である２π・（２
（Ｎ２ω−Ｎω）／λ−１／Λ）・Ｌ／２の値が０とな
る点にピークをもつシンク関数となる。
の波長、Λは分極反転の周期 Ｎωは基本光の実効屈折率、Ｎ２ωはＳＨＧ光の実効屈
折率 ＳＨＧ出力Ｐ２ωは（数１）の分母である２π・（２
（Ｎ２ω−Ｎω）／λ−１／Λ）・Ｌ／２の値が０とな
る点にピークをもつシンク関数となる。
【００２０】このためＳＨＧ出力Ｐ２ωの波長変動に対
する許容度は、（数１）から（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値
（図２からわかるようにＮω，Ｎ２ωともλの関数であ
る。）が波長λの変動による影響が少ないほど増大す
る。そこで、作製した波長変換素子の実効屈折率の波長
依存性をプリズムカップラ法により測定した。ＬｉＴａ
Ｏ3基板の屈折率の分散特性は図２に示すように波長に
よって変化する。またプロトン交換導波路の屈折率と図
２の値より導波路の分散特性を求めると、図１（ｂ）に
なり、これより基本光がカットオフになる導波路の深さ
は０．８μｍであった。そこで導波路深さをカットオフ
深さ近傍の１．５μｍの試料１とカットオフから離れた
２．５μｍの試料２を試作し（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値
の波長λの変動による変化を調べた結果を図３に示す。
する許容度は、（数１）から（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値
（図２からわかるようにＮω，Ｎ２ωともλの関数であ
る。）が波長λの変動による影響が少ないほど増大す
る。そこで、作製した波長変換素子の実効屈折率の波長
依存性をプリズムカップラ法により測定した。ＬｉＴａ
Ｏ3基板の屈折率の分散特性は図２に示すように波長に
よって変化する。またプロトン交換導波路の屈折率と図
２の値より導波路の分散特性を求めると、図１（ｂ）に
なり、これより基本光がカットオフになる導波路の深さ
は０．８μｍであった。そこで導波路深さをカットオフ
深さ近傍の１．５μｍの試料１とカットオフから離れた
２．５μｍの試料２を試作し（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値
の波長λの変動による変化を調べた結果を図３に示す。
【００２１】図３において横軸は基本光の波長λ、縦軸
は屈折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λである。同図からカッ
トオフ近傍の試料１は試料２に比べ波長依存性が少ない
ことがわかる。つまり基本光の波長λが大きく変化して
も、屈折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値の変化小さく、
許容度が大きいということである。さらにこの試料の波
長変動に対する許容度を測定したのが図４である。試料
１の許容度が試料２の約５倍に広がっているのがわか
る。許容度は導波路の深さに依存し、導波路深さがカッ
トオフ深さに近づく程大きくなる。反対にカットオフ深
さから遠ざかるにつれ許容度は小さくなる。
は屈折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λである。同図からカッ
トオフ近傍の試料１は試料２に比べ波長依存性が少ない
ことがわかる。つまり基本光の波長λが大きく変化して
も、屈折率差（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値の変化小さく、
許容度が大きいということである。さらにこの試料の波
長変動に対する許容度を測定したのが図４である。試料
１の許容度が試料２の約５倍に広がっているのがわか
る。許容度は導波路の深さに依存し、導波路深さがカッ
トオフ深さに近づく程大きくなる。反対にカットオフ深
さから遠ざかるにつれ許容度は小さくなる。
【００２２】従来の波長変換素子では図９に示したよう
に素子長１ｍｍで０．５ｎｍ素子長、９ｍｍでは０．０
５ｎｍの波長安定性が必要となる。それに対し、今回作
製した素子は素子長９ｍｍで試料１が０．５ｎｍと従来
の約１０倍にひろがっている。
に素子長１ｍｍで０．５ｎｍ素子長、９ｍｍでは０．０
５ｎｍの波長安定性が必要となる。それに対し、今回作
製した素子は素子長９ｍｍで試料１が０．５ｎｍと従来
の約１０倍にひろがっている。
【００２３】なお、本実施例では基板にＬｉＴａＯ3基
板を用いたが他にＭｇＯをドープしたＬｉＴａＯ3基板
でも同様な素子が作製できる。
板を用いたが他にＭｇＯをドープしたＬｉＴａＯ3基板
でも同様な素子が作製できる。
【００２４】また図５は、第２の実施例における波長変
換素子の構造図を示すものである。図５において、１は
ＬｉＴａＯ3基板、２は分極反転層、３はプロトン交換
導波路、４は入射部、５は出射部、６は第１のクラッド
層、７は第２のクラッド層である。導波路の深さｄ、幅
Ｗとする。
換素子の構造図を示すものである。図５において、１は
ＬｉＴａＯ3基板、２は分極反転層、３はプロトン交換
導波路、４は入射部、５は出射部、６は第１のクラッド
層、７は第２のクラッド層である。導波路の深さｄ、幅
Ｗとする。
【００２５】以上のように構成された第２の実施例の波
長変換素子について、以下その特性を評価した。導波路
を伝搬する光の電界分布は図７に示すように基本光とＳ
ＨＧ光では異なりＳＨＧ光に対し基本光の電界分布の広
がりは大きい。このため第１のクラッド層の厚みをＳＨ
Ｇ光電界分布の広がりより大きく、かつ基本光の電界分
布の広がりより小さくし、第２のクラッド層の厚みを基
本光の電界分布の広がり以上とすると、第１のクラッド
層によりＳＨＧ光の実効屈折率を第２のクラッド層によ
り基本光の実効屈折率をそれぞれ独立に制御できる。
長変換素子について、以下その特性を評価した。導波路
を伝搬する光の電界分布は図７に示すように基本光とＳ
ＨＧ光では異なりＳＨＧ光に対し基本光の電界分布の広
がりは大きい。このため第１のクラッド層の厚みをＳＨ
Ｇ光電界分布の広がりより大きく、かつ基本光の電界分
布の広がりより小さくし、第２のクラッド層の厚みを基
本光の電界分布の広がり以上とすると、第１のクラッド
層によりＳＨＧ光の実効屈折率を第２のクラッド層によ
り基本光の実効屈折率をそれぞれ独立に制御できる。
【００２６】これを利用して第１の実施例で示したよう
に屈折率の波長変動（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値が基本光
波長による変動を抑えることにより波長変換素子の許容
度を上げることができる。
に屈折率の波長変動（Ｎ２ω−Ｎω）／λの値が基本光
波長による変動を抑えることにより波長変換素子の許容
度を上げることができる。
【００２７】この現象を利用し波長変換素子の許容度の
増大を試みた。以下素子の作製方法について図５を参照
して述べる。ＬｉＴａＯ3基板１上に分極反転層２とプ
ロトン交換層３を形成する。この後、スパッタリング法
により、ＳｉＯ2を０．２μｍ堆積する。さらに蒸着に
よりＡｌ膜を０．５μｍ堆積した後、両端面を光学研磨
し波長変換素子を作製した。導波路内の実効屈折率を測
定したところ（Ｎ２ω−Ｎω）／λの波長に対する変動
はクラッド層を有していない波長変換素子の１／１０に
なった。これによって、波長変換素子の波長変動に対す
るＳＨＧ出力変動の許容度は素子長９ｍｍで波長変動１
ｎｍとなり従来の２０倍になり安定な素子を構成するこ
とができた。
増大を試みた。以下素子の作製方法について図５を参照
して述べる。ＬｉＴａＯ3基板１上に分極反転層２とプ
ロトン交換層３を形成する。この後、スパッタリング法
により、ＳｉＯ2を０．２μｍ堆積する。さらに蒸着に
よりＡｌ膜を０．５μｍ堆積した後、両端面を光学研磨
し波長変換素子を作製した。導波路内の実効屈折率を測
定したところ（Ｎ２ω−Ｎω）／λの波長に対する変動
はクラッド層を有していない波長変換素子の１／１０に
なった。これによって、波長変換素子の波長変動に対す
るＳＨＧ出力変動の許容度は素子長９ｍｍで波長変動１
ｎｍとなり従来の２０倍になり安定な素子を構成するこ
とができた。
【００２８】また半導体レーザと波長変換素子を組み合
わせると非常に小型の短波長光源が実現する。今回波長
８３０ｎｍの半導体レーザと集光光学系、および波長変
換素子をモジュール化して小型の短波長光源を実現し
た。作製した光源は３０×１０×１０ｍｍと非常に小型
で発振波長４１５ｎｍ出力０．５ｍＷであった。このよ
うな小型の光源を実現するには、半導体レーザが必要で
あるが現在存在する半導体レーザの波長は６６０ｎｍ〜
８８０ｎｍであるのでこの範囲の波長の半導体レーザを
用いて波長変換素子と組み合わせることは非常に有用で
ある。
わせると非常に小型の短波長光源が実現する。今回波長
８３０ｎｍの半導体レーザと集光光学系、および波長変
換素子をモジュール化して小型の短波長光源を実現し
た。作製した光源は３０×１０×１０ｍｍと非常に小型
で発振波長４１５ｎｍ出力０．５ｍＷであった。このよ
うな小型の光源を実現するには、半導体レーザが必要で
あるが現在存在する半導体レーザの波長は６６０ｎｍ〜
８８０ｎｍであるのでこの範囲の波長の半導体レーザを
用いて波長変換素子と組み合わせることは非常に有用で
ある。
【００２９】なお、本実施例では第１のクラッド層とし
てＳｉＯ2を用いたが、他に光を吸収しない他の誘電体
膜、たとえばＴａ2Ｏ5、ＳｉＮx、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3な
ら用いることができる。
てＳｉＯ2を用いたが、他に光を吸収しない他の誘電体
膜、たとえばＴａ2Ｏ5、ＳｉＮx、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3な
ら用いることができる。
【００３０】なお、本実施例では第２のクラッド層とし
てＡｌを用いたが、他に誘電体、たとえばＴａ2Ｏ5、金
属、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ａｕなどの膜を用いることが
できる。
てＡｌを用いたが、他に誘電体、たとえばＴａ2Ｏ5、金
属、たとえばＡｌ、Ａｇ、Ａｕなどの膜を用いることが
できる。
【００３１】なお、本実施例ではクラッド層として２層
の膜を用いたが、特に２層以上の多層膜を用いる場合に
許容度が大幅に向上できる。
の膜を用いたが、特に２層以上の多層膜を用いる場合に
許容度が大幅に向上できる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、分極反転型の波長
変換素子を構成する場合、この波長変換素子の波長許容
度は、導波路内の基本光の実効屈折率ＮωとＳＨＧ光の
実効屈折率Ｎ２ωと基本光の波長λの関係（Ｎ２ω−Ｎ
ω）／λの値がλの変化に依存する。そこで、本発明の
ように導波路の深さを導波路を基本光がカットオフにな
る近傍にもってくると、導波路内の屈折率の分散関係よ
り（Ｎ２ω−Ｎω）／λのλによる変動を低減すること
ができ、これによって、波長変換素子の波長変動に対す
る許容度を増加することができる。以上の結果、波長変
動に対する許容度を高め、高出力でかつ安定な波長変換
素子を形成することができ、波長安定性に優れた短波長
光源を実現できる。
変換素子を構成する場合、この波長変換素子の波長許容
度は、導波路内の基本光の実効屈折率ＮωとＳＨＧ光の
実効屈折率Ｎ２ωと基本光の波長λの関係（Ｎ２ω−Ｎ
ω）／λの値がλの変化に依存する。そこで、本発明の
ように導波路の深さを導波路を基本光がカットオフにな
る近傍にもってくると、導波路内の屈折率の分散関係よ
り（Ｎ２ω−Ｎω）／λのλによる変動を低減すること
ができ、これによって、波長変換素子の波長変動に対す
る許容度を増加することができる。以上の結果、波長変
動に対する許容度を高め、高出力でかつ安定な波長変換
素子を形成することができ、波長安定性に優れた短波長
光源を実現できる。
【００３３】また、本発明によれば導波路上に２層以上
のクラッド層を堆積することにより、波長変換素子の許
容度を向上させる。これは導波路内の基本光とＳＨＧ光
の電磁界分布は異なっており、導波路上に２層以上のク
ラッド層を設けることによりそれぞれの実効屈折率を制
御することができる。これによって導波路内の（Ｎ２ω
−Ｎω）／λのλによる変動を低減することができ、波
長変換素子の波長変動に対する許容度を増加することが
できる。その結果、安定した波長変換素子が構成でき、
波長安定性に優れた短波長光源を実現できる。
のクラッド層を堆積することにより、波長変換素子の許
容度を向上させる。これは導波路内の基本光とＳＨＧ光
の電磁界分布は異なっており、導波路上に２層以上のク
ラッド層を設けることによりそれぞれの実効屈折率を制
御することができる。これによって導波路内の（Ｎ２ω
−Ｎω）／λのλによる変動を低減することができ、波
長変換素子の波長変動に対する許容度を増加することが
できる。その結果、安定した波長変換素子が構成でき、
波長安定性に優れた短波長光源を実現できる。
【図１】（ａ）本発明の実施例の波長変換素子の構造斜
視図 （ｂ）波長変換素子の導波路深さと実効屈折率の関係を
示す特性図
視図 （ｂ）波長変換素子の導波路深さと実効屈折率の関係を
示す特性図
【図２】波長変換素子の屈折率差の波長変依存性の特性
図
図
【図３】基本光波長に対する屈折率差を示す特性図
【図４】波長変換素子のＳＨＧ出力の波長変動に対する
許容度の特性図
許容度の特性図
【図５】実施例の波長変換素子の構成斜視図
【図６】導波路の深さと許容度の関係を示す特性図
【図７】波長変換素子内での基本光とＳＨＧ光の電界分
布を示す断面図
布を示す断面図
【図８】（ａ）従来の波長変換素子の構造斜視図 （ｂ）従来の波長変換素子の導波路深さと実効屈折率の
関係を示す特性図
関係を示す特性図
【図９】従来の波長変換素子のＳＨＧ出力と基本光の波
長の関係を示す特性図
長の関係を示す特性図
１ ＬｉＴａＯ3基板 ２ 分極反転層 ３ プロトン交換光導波路 ４ 入射部 ５ 出射部 ６ 第１のクラッド層 ７ 第２のクラッド層 ８ ＳＨＧ光 ９ 基本波 １０ 第二高調波 ２１ ＬｉＮｂＯ3基板 ２２ プロトン交換層 ２３ 分極反転層 ２４ 基本光 ２５ ＳＨＧ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷内 哲夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−63026（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/37
Claims (8)
- 【請求項１】誘電体基板と、前記誘電体基板の表面近傍
に形成され周期的に非線型分極が反転した分極反転層
と、前記誘電体基板の表面近傍に形成された光導波路と
を備え、前記光導波路の深さは導波の０次モードのカッ
トオフ近傍にあり、素子長が１０ｍｍ付近であることを
特徴とする波長変換素子。 - 【請求項２】前記光導波路はピロ燐酸により熱処理を行
って形成されていることを特徴とする請求項１記載の波
長変換素子。 - 【請求項３】前記誘電体基板はＬｉＴａＯ 3 基板、ある
いはＭｇＯをドープしたＬｉＴａＯ 3 基板であることを
特徴とする請求項１または２に記載の波長変換素子。 - 【請求項４】半導体レーザと、前記半導体レーザからの
レーザ光を入射し波長変換して出射する波長変換素子と
を有し、 前記波長変換素子は、誘電体基板と、前記誘電
体基板の表面近傍に形成され周期的に非線型分極が反転
した分極反転層と、前記誘電体基板の表面近傍に形成さ
れた光導波路とを備え、前記光導波路の深さは導波の０
次モードのカットオフ近傍にあり、前記波長変換素子の
素子長は１０ｍｍ付近であることを特徴とする短波長光
源。 - 【請求項５】前記光導波路はピロ燐酸により熱処理を行
って形成されていることを特徴とする請求項４記載の短
波長光源。 - 【請求項６】前記誘電体基板はＬｉＴａＯ 3 基板、ある
いはＭｇＯをドープしたＬｉＴａＯ 3 基板であることを
特徴とする請求項４または５に記載の短波長光源。 - 【請求項７】半導体レーザと、前記半導体レーザからの
レーザ光を入射し波長変換して射出する波長変換素子と
を有し、前記波長変換素子は、誘電体基板と、前記誘電
体基板の表面近傍に形成され周期的に非線型分極が反転
する分極反転層と、前記誘電体基板の表面近傍に形成し
た光導波路と、前記光導波路の表面に形成した２層以上
のクラッド層とを備えることを特徴とする短波長光源。 - 【請求項８】前記２層以上のクラッド層は、前記誘電体
基板の上に形成された ＳｉＯ 2 、Ｔａ 2 Ｏ 5 、ＳｉＮ x 、Ｔ
ｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 のうちの１つからなる第１のクラッド
層と、前記第１のクラッド層の上に形成されたＡｌ、Ｔ
ａ 2 Ｏ 5 、Ａｇ、Ａｕのうちの１つからなる第２のクラッ
ド層とを含むことを特徴とする請求項７に記載の短波長
光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9022313A JP2973963B2 (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | 短波長光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9022313A JP2973963B2 (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | 短波長光源 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3038307A Division JPH0812367B2 (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 波長変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09179154A JPH09179154A (ja) | 1997-07-11 |
| JP2973963B2 true JP2973963B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=12079253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9022313A Expired - Fee Related JP2973963B2 (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | 短波長光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2973963B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8325568B2 (en) | 2010-08-02 | 2012-12-04 | Tdk Corporation | Thermally-assisted magnetic recording head comprising characteristic clads |
-
1997
- 1997-02-05 JP JP9022313A patent/JP2973963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09179154A (ja) | 1997-07-11 |
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