JP3006309B2 - 光波長変換素子および短波長レーザ光源 - Google Patents
光波長変換素子および短波長レーザ光源Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒ−レント光を利用
する光情報処理分野、あるいは光応用計測制御分野に使
用する光波長変換素子および短波長レーザ光源に関する
ものである。
する光情報処理分野、あるいは光応用計測制御分野に使
用する光波長変換素子および短波長レーザ光源に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体の分極を強制的に反転させる分
極反転は、強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光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（以下ＳＨＧ素子とする）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。分極反転型のＳＨＧ素子は高効率
の波長変換が可能であり、かつ周期構造を変えることに
より、任意の波長変換が行える。しかしながら、周期構
造を基本としているため、波長依存性が高く基本光の波
長変動に対する出力変動が非常に大きかった。
極反転は、強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光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（以下ＳＨＧ素子とする）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。分極反転型のＳＨＧ素子は高効率
の波長変換が可能であり、かつ周期構造を変えることに
より、任意の波長変換が行える。しかしながら、周期構
造を基本としているため、波長依存性が高く基本光の波
長変動に対する出力変動が非常に大きかった。
【０００３】これを示す例として例えば、光波長変換素
子として擬位相整合（以下、ＱＰＭと記す。）方式の分
極反転光導波路を用いた半導体レーザの波長変換の報告
がある。（山本他、オプティクス・レターズ Optics L
etters Vol.16, No.15, 1156(1991)）。図１２に、半導
体レーザーとＱＰＭ光波長変換素子を用いた短波長光源
の概略構成図を示す。半導体レーザー１０１から放射さ
れた光は、コリメートレンズ１０２により平行ビームに
変換され、λ／２板１０３で偏向方向を回転させ、N.A.
=0.6のフォーカシングレンズ１０４により光導波路の入
射端面５に集光される。そして波長変換されたブルー光
が得られる。半導体レーザーへの戻り光を避けるため入
射端面１０５には無反射コートを施してあるが、端面１
０５から約1%の戻り光が生じる。この結果、半導体レー
ザーの光導波路内への入射光強度35mWに対し1.1mWのブ
ルー光を得た。非線形光学効果を利用しているため、出
力光は入力光強度の２乗に比例した。しかし、ＱＰＭ光
波長変換素子は波長許容度が0.2nmしかなかった。
子として擬位相整合（以下、ＱＰＭと記す。）方式の分
極反転光導波路を用いた半導体レーザの波長変換の報告
がある。（山本他、オプティクス・レターズ Optics L
etters Vol.16, No.15, 1156(1991)）。図１２に、半導
体レーザーとＱＰＭ光波長変換素子を用いた短波長光源
の概略構成図を示す。半導体レーザー１０１から放射さ
れた光は、コリメートレンズ１０２により平行ビームに
変換され、λ／２板１０３で偏向方向を回転させ、N.A.
=0.6のフォーカシングレンズ１０４により光導波路の入
射端面５に集光される。そして波長変換されたブルー光
が得られる。半導体レーザーへの戻り光を避けるため入
射端面１０５には無反射コートを施してあるが、端面１
０５から約1%の戻り光が生じる。この結果、半導体レー
ザーの光導波路内への入射光強度35mWに対し1.1mWのブ
ルー光を得た。非線形光学効果を利用しているため、出
力光は入力光強度の２乗に比例した。しかし、ＱＰＭ光
波長変換素子は波長許容度が0.2nmしかなかった。
【０００４】一方、短波長レーザ光源として、光ディス
ク、レーザプリンタ等に応用するには、光源の出力強度
を変調する必要がある。特に、光ディスクへの記録を行
うには数１００ＭＨｚでの出力強度の変調が必要不可欠
である。従来、短波長レーザ光源の出力強度の変調は、
基本波の半導体レーザの出力の変調によりＳＨＧ出力変
調を行っていた。
ク、レーザプリンタ等に応用するには、光源の出力強度
を変調する必要がある。特に、光ディスクへの記録を行
うには数１００ＭＨｚでの出力強度の変調が必要不可欠
である。従来、短波長レーザ光源の出力強度の変調は、
基本波の半導体レーザの出力の変調によりＳＨＧ出力変
調を行っていた。
【０００５】また、その他の光の強度を変調する方法と
しては、表面弾性波を利用したAO変調器がある。これを
用いて、光波長変換素子から出力された光の強度を変調
することができる。
しては、表面弾性波を利用したAO変調器がある。これを
用いて、光波長変換素子から出力された光の強度を変調
することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の光波長変換素子
においては、素子内に出力光強度を変調する機構がなか
ったため、出力光強度の変調は基本波の半導体レーザの
強度変調で行っていた。基本波の半導体レーザの出力を
変調するには、半導体レーザの駆動電流を変調すること
により行っていたが、出力を変調すると、出力波長の変
動が同時に発生し、出力波長が１ｎｍ以上大きく変動し
ていた。
においては、素子内に出力光強度を変調する機構がなか
ったため、出力光強度の変調は基本波の半導体レーザの
強度変調で行っていた。基本波の半導体レーザの出力を
変調するには、半導体レーザの駆動電流を変調すること
により行っていたが、出力を変調すると、出力波長の変
動が同時に発生し、出力波長が１ｎｍ以上大きく変動し
ていた。
【０００７】ところが、ＳＨＧの変換効率は基本波の波
長依存性が大きく、基本波の波長が数オングストローム
変化すると、変換効率が５０％以上変化していた。その
ため、波長変動にともなう、ＳＨＧ光の出力変動が発生
し、安定した強度変調が難いという問題があった。
長依存性が大きく、基本波の波長が数オングストローム
変化すると、変換効率が５０％以上変化していた。その
ため、波長変動にともなう、ＳＨＧ光の出力変動が発生
し、安定した強度変調が難いという問題があった。
【０００８】また、ＳＨＧ出力は入力光強度の２乗に比
例するため、出力光強度を数段階に直線的に変調するた
めには、入力光強度を複雑に調整する必要があるという
問題があった。
例するため、出力光強度を数段階に直線的に変調するた
めには、入力光強度を複雑に調整する必要があるという
問題があった。
【０００９】またAO変調器を用いて光波長変換素子から
の出力変調を行おうとすると、AO変調器を介して出力を
出すため、出力が減少する。コストが高くなる。モジュ
ールが複雑になり、光源の小型化が困難になるなどの問
題があった。
の出力変調を行おうとすると、AO変調器を介して出力を
出すため、出力が減少する。コストが高くなる。モジュ
ールが複雑になり、光源の小型化が困難になるなどの問
題があった。
【００１０】そこで本発明は、高調波を安定に変調する
光波長変換素子および短波長レーザ光源を提供すること
を目的とする。
光波長変換素子および短波長レーザ光源を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため分極反転構造を基本とした光波長変換素子
に新たな工夫を加えることにより出力の強度を安定に保
ったまま、多段階に変調可能な光波長変換素子を提供す
るものである。
解決するため分極反転構造を基本とした光波長変換素子
に新たな工夫を加えることにより出力の強度を安定に保
ったまま、多段階に変調可能な光波長変換素子を提供す
るものである。
【００１２】
【発明を解決するための手段】 つまり、本発明は、光導
波路と分極反転層と入射部と出射部とを有する非線形物
質からなる基板と前記基板上に形成したｎ個（ｎ≧２）
の電極とを有する光波長変換素子において、前記電極が
前記光導波路の伝搬方向に並んでおり、前記ｎ個の電極
のうち電圧を印加する電極を選択することで、前記電極
下の光導波路における位相整合状態と位相不整合状態を
切り替え、前記光波長変換素子の出力を多段階に変化さ
せることを特徴とする。
波路と分極反転層と入射部と出射部とを有する非線形物
質からなる基板と前記基板上に形成したｎ個（ｎ≧２）
の電極とを有する光波長変換素子において、前記電極が
前記光導波路の伝搬方向に並んでおり、前記ｎ個の電極
のうち電圧を印加する電極を選択することで、前記電極
下の光導波路における位相整合状態と位相不整合状態を
切り替え、前記光波長変換素子の出力を多段階に変化さ
せることを特徴とする。
【００１３】また、光導波路と分極反転層と入射部と出
射部とを有する非線形物質からなる基板と、前記基板上
に形成したｎ個（ｎ≧２）の薄膜ヒータとを有する光波
長変換素子において、前記薄膜ヒータが前記光導波路の
伝搬方向に並んでおり、前記ｎ個の薄膜ヒータのうち温
度を変える薄膜ヒータを選択することで、前記薄膜ヒー
タ下の光導波路における位相整合状態と位相不整合状態
とを切り替え、前記光波長変換素子の出力を多段階に変
化させることを特徴とする。
射部とを有する非線形物質からなる基板と、前記基板上
に形成したｎ個（ｎ≧２）の薄膜ヒータとを有する光波
長変換素子において、前記薄膜ヒータが前記光導波路の
伝搬方向に並んでおり、前記ｎ個の薄膜ヒータのうち温
度を変える薄膜ヒータを選択することで、前記薄膜ヒー
タ下の光導波路における位相整合状態と位相不整合状態
とを切り替え、前記光波長変換素子の出力を多段階に変
化させることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の光波長変換素子は導波路の伝搬方向に
形成した電極により分極反転層における位相整合条件を
制御することによりＳＨＧ出力を制御し、ＳＨＧ出力強
度を多段階変調するものである。光導波路上に形成した
複数の電極により電極下の導波路における位相整合状態
と位相不整合状態を切り替える。電圧を印可する電極を
任意に選択することで、ＳＨＧ出力強度を多段階変調す
ることができ、出力強度変調可能な光波長変換素子を構
成できる。なおかつ、出力変調部を光波長変換素子上に
集積化できるため小型の素子を構成できる。
形成した電極により分極反転層における位相整合条件を
制御することによりＳＨＧ出力を制御し、ＳＨＧ出力強
度を多段階変調するものである。光導波路上に形成した
複数の電極により電極下の導波路における位相整合状態
と位相不整合状態を切り替える。電圧を印可する電極を
任意に選択することで、ＳＨＧ出力強度を多段階変調す
ることができ、出力強度変調可能な光波長変換素子を構
成できる。なおかつ、出力変調部を光波長変換素子上に
集積化できるため小型の素子を構成できる。
【００１５】
【実施例】実施例の一つとして本発明の光波長変換素子
の構成を図を用いて説明する。
の構成を図を用いて説明する。
【００１６】（実施例１）まず、本発明による光波長変
換素子の第１の実施例の構造図を図１に示す。この実施
例では分極反転型の光波長変換素子としてLiTaO3基板１
中にプロトン交換を用いて作製した光導波路２を用いた
ものである。図１で１は−Ｃ板（Ｃ軸と垂直に切り出さ
れた基板の−側）のLiTaO3基板、２は形成された光導波
路、３は分極反転層、１０は基本波Ｐ１の入射部、１２
は高調波Ｐ２の出射部、１５は光導波路上に形成された
櫛形電極である。
換素子の第１の実施例の構造図を図１に示す。この実施
例では分極反転型の光波長変換素子としてLiTaO3基板１
中にプロトン交換を用いて作製した光導波路２を用いた
ものである。図１で１は−Ｃ板（Ｃ軸と垂直に切り出さ
れた基板の−側）のLiTaO3基板、２は形成された光導波
路、３は分極反転層、１０は基本波Ｐ１の入射部、１２
は高調波Ｐ２の出射部、１５は光導波路上に形成された
櫛形電極である。
【００１７】光波長変換素子製造方法の工程を図２を用
いて説明する。 （ａ）−Ｃ板のLiTaO3基板１上にスパッタリング法によ
りTa膜１３を30nm形成する。（ｂ）Ta膜１３上にフォト
レジストを塗布した後、通常のフォトリソグラフィ法に
より周期Λごとに幅Ｗのストライプを１０ｍｍに渡って
基板のＹ伝搬方向に形成した後、ＣＦ4雰囲気中でドラ
イエッチングでＴａマスク１３にレジストのパターンを
転写する。（ｃ）２６０℃のピロ燐酸中で２０分間熱処
理しプロトン交換層を形成する。（ｄ）LiTaO3基板を高
速昇温の加熱炉で加熱する。（ｅ）この基板を４１０℃
で４時間アニール処理して、プロトン交換層を拡散さ
せ、分極反転層と非反転層間の屈折率差を減少させる。
（ｆ）LiTaO3基板１上にスパッタリング法によりTa膜を
形成する。このTa膜上にレジストを塗布した後、フォト
リソグラフィ法により幅４μｍの光導波路ストライプを
基板のＸ伝搬方向に形成する、つぎにＣＦ4雰囲気中で
ドライエッチングを行いTaマスク１３を形成する。
（ｇ）この基板を２３０℃のピロ燐酸で２０分間熱処理
し、非マスク部分のLiTaO3をプロトン交換処理し、プロ
トン交換光導波路６を形成する。（ｈ）Taマスクを除去
した後、光導波路２に垂直な面を光学研磨し入射部１０
および出射部１２を形成した。作製した素子の分極反転
層周期は３．６μｍ、反転層幅１．８μｍ、深さ１．８
μｍ、光導波路は幅４μｍ、深さ１．９μｍであった。
作製した光波長変換素子上に同様のフォトリソグラフィ
プロセスによりアルミの櫛形電極を形成した。上記の工
程により櫛形電極付きの光波長変換素子が作製できた。
いて説明する。 （ａ）−Ｃ板のLiTaO3基板１上にスパッタリング法によ
りTa膜１３を30nm形成する。（ｂ）Ta膜１３上にフォト
レジストを塗布した後、通常のフォトリソグラフィ法に
より周期Λごとに幅Ｗのストライプを１０ｍｍに渡って
基板のＹ伝搬方向に形成した後、ＣＦ4雰囲気中でドラ
イエッチングでＴａマスク１３にレジストのパターンを
転写する。（ｃ）２６０℃のピロ燐酸中で２０分間熱処
理しプロトン交換層を形成する。（ｄ）LiTaO3基板を高
速昇温の加熱炉で加熱する。（ｅ）この基板を４１０℃
で４時間アニール処理して、プロトン交換層を拡散さ
せ、分極反転層と非反転層間の屈折率差を減少させる。
（ｆ）LiTaO3基板１上にスパッタリング法によりTa膜を
形成する。このTa膜上にレジストを塗布した後、フォト
リソグラフィ法により幅４μｍの光導波路ストライプを
基板のＸ伝搬方向に形成する、つぎにＣＦ4雰囲気中で
ドライエッチングを行いTaマスク１３を形成する。
（ｇ）この基板を２３０℃のピロ燐酸で２０分間熱処理
し、非マスク部分のLiTaO3をプロトン交換処理し、プロ
トン交換光導波路６を形成する。（ｈ）Taマスクを除去
した後、光導波路２に垂直な面を光学研磨し入射部１０
および出射部１２を形成した。作製した素子の分極反転
層周期は３．６μｍ、反転層幅１．８μｍ、深さ１．８
μｍ、光導波路は幅４μｍ、深さ１．９μｍであった。
作製した光波長変換素子上に同様のフォトリソグラフィ
プロセスによりアルミの櫛形電極を形成した。上記の工
程により櫛形電極付きの光波長変換素子が作製できた。
【００１８】次に、作製した光波長変換素子の動作原理
について説明する。光導波路２に入った基本波Ｐ１は周
期Λの分極反転層によって位相整合長Λ／２の長さを持
った分極反転層で高調波Ｐ２に変換され、次の同じくΛ
／２の長さを持った非分極反転層で高調波パワーは増す
ことになる。このようにして光導波路２内でパワーを増
した高調波Ｐ２は出射部１２より放射される。
について説明する。光導波路２に入った基本波Ｐ１は周
期Λの分極反転層によって位相整合長Λ／２の長さを持
った分極反転層で高調波Ｐ２に変換され、次の同じくΛ
／２の長さを持った非分極反転層で高調波パワーは増す
ことになる。このようにして光導波路２内でパワーを増
した高調波Ｐ２は出射部１２より放射される。
【００１９】今、波長０．８６μｍの基本波Ｐ１に対し
て分極反転層の周期Λは約３．６μｍとなり、波長変換
された波長０．４３μｍの光Ｐ２が得られる。図３はこ
のとき光導波路の距離とＳＨＧ出力の関係を示してい
る。光導波路を伝搬するに従い、分極反転層により基本
波から高調波に波長変換され、高調波の強度Ｐ２は距離
の２乗に比例して増加していく。また出力Ｐ２は、入射
光強度Ｐ１の二乗に比例する。
て分極反転層の周期Λは約３．６μｍとなり、波長変換
された波長０．４３μｍの光Ｐ２が得られる。図３はこ
のとき光導波路の距離とＳＨＧ出力の関係を示してい
る。光導波路を伝搬するに従い、分極反転層により基本
波から高調波に波長変換され、高調波の強度Ｐ２は距離
の２乗に比例して増加していく。また出力Ｐ２は、入射
光強度Ｐ１の二乗に比例する。
【００２０】次に、電極による出力光強度の制御につい
て説明する。光波長変換素子の断面図を用いて、櫛形電
極による光波長変換素子の位相整合状態の変調方法につ
いて説明する。図４（ａ）において１は−Ｃ板（Ｃ軸と
垂直に切り出された基板の−側）のLiTaO3基板、２は形
成された光導波路、３は分極反転層、１０は基本波Ｐ１
の入射部、１２は高調波Ｐ２の出射部、１５は光導波路
上に形成された櫛形電極である。分極反転層の周期はΛ
である。分極反転層の周期に合わせて櫛形電極を形成す
ると、LiTaO3結晶中の電界は図４（ｂ）に示す様に発生
する。LiTaO3はＣ軸方向に大きなる電気光学定数をもっ
ており、Ｃ軸方向に電圧を印可すると、電気光学効果に
よって屈折率が変化する（図４（ｂ））。分極反転型の
光波長変換素子において、波長変換が効率よく行われる
には位相整合条件を成立させる必要がある。この条件は
Λ＝λ／２（Ｎ2ω−Ｎω）であり、Λは分極反転層の
周期、λは基本波の波長、Ｎ2ωは光導波路内での高調
波の実効屈折率、Ｎωは光導波路内での基本波の実効屈
折率である。櫛形電極により電界を印可すると、分極反
転層、非分極反転層の両方で、分極方向と電界方向の関
係が等しくなるため、どちらの部分でも同じ方向に屈折
率が変化する。例えば、分極反転層で屈折率がΔｎ増加
すれば、非反転層でもΔｎ増加する。そのため、全体の
屈折率がΔｎ増加する。光導波路内の屈折率を変化させ
れば、Ｎ2ω−Ｎωの値が変化するため、位相整合条件
を制御することができ、電界により光波長変換素子の変
換効率を変調する事ができる。図４（ｃ）は櫛形電極の
変わりに平面電極を用いた場合を示す。電界は同方向に
印可されている。この場合、分極反転層では屈折率変化
がΔｎならば、分極方向が異なる非反転層での屈折率変
化は−Δｎとなり、図４（ｄ）に示すように、全体の屈
折率変化の平均は０となってしまい、電界による屈折率
の制御ができず、位相整合状態の制御も不可能となる。
て説明する。光波長変換素子の断面図を用いて、櫛形電
極による光波長変換素子の位相整合状態の変調方法につ
いて説明する。図４（ａ）において１は−Ｃ板（Ｃ軸と
垂直に切り出された基板の−側）のLiTaO3基板、２は形
成された光導波路、３は分極反転層、１０は基本波Ｐ１
の入射部、１２は高調波Ｐ２の出射部、１５は光導波路
上に形成された櫛形電極である。分極反転層の周期はΛ
である。分極反転層の周期に合わせて櫛形電極を形成す
ると、LiTaO3結晶中の電界は図４（ｂ）に示す様に発生
する。LiTaO3はＣ軸方向に大きなる電気光学定数をもっ
ており、Ｃ軸方向に電圧を印可すると、電気光学効果に
よって屈折率が変化する（図４（ｂ））。分極反転型の
光波長変換素子において、波長変換が効率よく行われる
には位相整合条件を成立させる必要がある。この条件は
Λ＝λ／２（Ｎ2ω−Ｎω）であり、Λは分極反転層の
周期、λは基本波の波長、Ｎ2ωは光導波路内での高調
波の実効屈折率、Ｎωは光導波路内での基本波の実効屈
折率である。櫛形電極により電界を印可すると、分極反
転層、非分極反転層の両方で、分極方向と電界方向の関
係が等しくなるため、どちらの部分でも同じ方向に屈折
率が変化する。例えば、分極反転層で屈折率がΔｎ増加
すれば、非反転層でもΔｎ増加する。そのため、全体の
屈折率がΔｎ増加する。光導波路内の屈折率を変化させ
れば、Ｎ2ω−Ｎωの値が変化するため、位相整合条件
を制御することができ、電界により光波長変換素子の変
換効率を変調する事ができる。図４（ｃ）は櫛形電極の
変わりに平面電極を用いた場合を示す。電界は同方向に
印可されている。この場合、分極反転層では屈折率変化
がΔｎならば、分極方向が異なる非反転層での屈折率変
化は−Δｎとなり、図４（ｄ）に示すように、全体の屈
折率変化の平均は０となってしまい、電界による屈折率
の制御ができず、位相整合状態の制御も不可能となる。
【００２１】電気光学効果とは電界を印可することによ
り、屈折率が変化する現象で、電界の方向と大きさに依
存した屈折率変化を起こす。LiTaO3電気光学効果の大き
な材料で、特にＣ軸方向のｒ33という大きな電気光学定
数を持っている。これは、Ｃ軸方向の電界によりＣ軸方
向の屈折率が変化するもので、電界の方向により屈折率
変化Δｎも±の値をとる。例えば、＋Ｃ方向に電界が印
可された場合、分極の反転している部分では屈折率変化
−Δｎは、他の部分のでは屈折率変化は＋Δｎの値を示
す。そこで櫛形電極を用いて、分極反転層部分と、非反
転層部分で逆方向の電界を印可しすると全体の屈折率が
Δｎ変化させることができる。
り、屈折率が変化する現象で、電界の方向と大きさに依
存した屈折率変化を起こす。LiTaO3電気光学効果の大き
な材料で、特にＣ軸方向のｒ33という大きな電気光学定
数を持っている。これは、Ｃ軸方向の電界によりＣ軸方
向の屈折率が変化するもので、電界の方向により屈折率
変化Δｎも±の値をとる。例えば、＋Ｃ方向に電界が印
可された場合、分極の反転している部分では屈折率変化
−Δｎは、他の部分のでは屈折率変化は＋Δｎの値を示
す。そこで櫛形電極を用いて、分極反転層部分と、非反
転層部分で逆方向の電界を印可しすると全体の屈折率が
Δｎ変化させることができる。
【００２２】櫛形電極に印可する電圧とＳＨＧ出力の関
係を示したのが図５であり、印可電圧によりＳＨＧ出力
が変化することがわかる。環境の変化や、基本波の波長
変動が発生しても、ＳＨＧ出力が常に最大になるように
印可電圧を調整すれば、安定な光波長変換素子が構成で
きる。
係を示したのが図５であり、印可電圧によりＳＨＧ出力
が変化することがわかる。環境の変化や、基本波の波長
変動が発生しても、ＳＨＧ出力が常に最大になるように
印可電圧を調整すれば、安定な光波長変換素子が構成で
きる。
【００２３】次に、この素子による出力光強度の変調を
行った。櫛形電極を分割すれば、それぞれの部分で位相
整合状態を独立に制御できる。図３に示したように、光
導波路の伝搬距離とＳＨＧ出力は二乗特性となる。そこ
で、出力を直線的に変化させるために、電極の長さを、
Ｌ0、Ｌ0（２1/2−１1/2）、Ｌ0（３1/2−２1/2）とし
た。図６から分かるように、長さＬ0の部分の位相整合
条件が成立し、他の部分の位相整合がとれていないとき
の出力をＰ0とすると、Ｌ0、Ｌ0（２1/2−１1/2）の位
相整合条件が成立し、他の部分が整合がとれていないと
きの出力は２Ｐ0に、Ｌ0、Ｌ0（２1/2−１1/2）、Ｌ0
（３1/2−２1/2）の位相整合条件が成立したときの出力
３Ｐ0のなり、３段階に直線的にＳＨＧ出力を変調する
ことができる。
行った。櫛形電極を分割すれば、それぞれの部分で位相
整合状態を独立に制御できる。図３に示したように、光
導波路の伝搬距離とＳＨＧ出力は二乗特性となる。そこ
で、出力を直線的に変化させるために、電極の長さを、
Ｌ0、Ｌ0（２1/2−１1/2）、Ｌ0（３1/2−２1/2）とし
た。図６から分かるように、長さＬ0の部分の位相整合
条件が成立し、他の部分の位相整合がとれていないとき
の出力をＰ0とすると、Ｌ0、Ｌ0（２1/2−１1/2）の位
相整合条件が成立し、他の部分が整合がとれていないと
きの出力は２Ｐ0に、Ｌ0、Ｌ0（２1/2−１1/2）、Ｌ0
（３1/2−２1/2）の位相整合条件が成立したときの出力
３Ｐ0のなり、３段階に直線的にＳＨＧ出力を変調する
ことができる。
【００２４】実際作製した素子は、素子長２０ｍｍで波
長に対する許容度は０．８ｎｍであった。半導体レーザ
の波長変動を光波長変換素子上に作製した櫛形電極の電
圧を変化させて補正し高調波が安定に出力されるように
する。半導体レーザの波長変化に対する光波長変換素子
の最適電圧との関係を図７に示す。波長が０．３ｎｍず
れても電圧を１０Ｖ変化させるとまた、高調波出力は最
大になる。高調波出力の安定度は従来の光波長変換素子
に比べ大幅に改善され実用性が増した。半導体レーザは
２０℃程度変化しても高調波出力は安定に得られた。素
子に作製した電極は、入射部から、出射部に向かって長
さＬ1＝１１．５ｍｍ、Ｌ2＝４．８ｍｍ、Ｌ3＝３．７
ｍｍの櫛形電極を形成した。それぞれ電極１、電極２、
電極３とする。半導体レーザにより光導波路に４０ｍＷ
の基本波を入力した。電極に電圧１０Ｖを印可したとき
電極において位相整合条件が成立した。そこで、それぞ
れの電極に印可する電圧とSHG出力の関係を測定した。
長に対する許容度は０．８ｎｍであった。半導体レーザ
の波長変動を光波長変換素子上に作製した櫛形電極の電
圧を変化させて補正し高調波が安定に出力されるように
する。半導体レーザの波長変化に対する光波長変換素子
の最適電圧との関係を図７に示す。波長が０．３ｎｍず
れても電圧を１０Ｖ変化させるとまた、高調波出力は最
大になる。高調波出力の安定度は従来の光波長変換素子
に比べ大幅に改善され実用性が増した。半導体レーザは
２０℃程度変化しても高調波出力は安定に得られた。素
子に作製した電極は、入射部から、出射部に向かって長
さＬ1＝１１．５ｍｍ、Ｌ2＝４．８ｍｍ、Ｌ3＝３．７
ｍｍの櫛形電極を形成した。それぞれ電極１、電極２、
電極３とする。半導体レーザにより光導波路に４０ｍＷ
の基本波を入力した。電極に電圧１０Ｖを印可したとき
電極において位相整合条件が成立した。そこで、それぞ
れの電極に印可する電圧とSHG出力の関係を測定した。
【００２５】
【表１】
【００２６】以上のように、分極反転層に素子の位相整
合状態を制御する電極を形成し、かつこれを分割するこ
とにより、安定なＳＨＧ出力が得られ、またその出力を
多段階に強度変調することができた。さらに、作製した
素子の、高速変調実験を行った。印可電圧±５Ｖ、変調
周波数２００ＭＨｚで変調したところ、Ｓ／Ｎ＝３０ｄ
Ｂ以上と良好な変調特性が得られた。
合状態を制御する電極を形成し、かつこれを分割するこ
とにより、安定なＳＨＧ出力が得られ、またその出力を
多段階に強度変調することができた。さらに、作製した
素子の、高速変調実験を行った。印可電圧±５Ｖ、変調
周波数２００ＭＨｚで変調したところ、Ｓ／Ｎ＝３０ｄ
Ｂ以上と良好な変調特性が得られた。
【００２７】作製した素子は導波ロスが０．２ｄＢ／ｃ
ｍと非常に小さいため、電極の長さは導波ロスを考慮せ
ずに作製できた。しかし、導波ロスの大きな素子の場
合、素子の電極の長さに導波ロスによる損失を考慮する
必要がある。例えば、導波ロスがａｄＢ／ｃｍあると
き、電極の長さは、Ｌ1＝Ｌ0×１０Ｅ（-10aL0）、Ｌ2
＝Ｌ0（２1/2−１1/2）×１０Ｅ（-10aL0√2）、Ｌ3＝
Ｌ0（３1/2−２1/2）×１０Ｅ（-10aL0√3）となり、導
波ロスより計算した値に電極長を補正する必要がある。
ｍと非常に小さいため、電極の長さは導波ロスを考慮せ
ずに作製できた。しかし、導波ロスの大きな素子の場
合、素子の電極の長さに導波ロスによる損失を考慮する
必要がある。例えば、導波ロスがａｄＢ／ｃｍあると
き、電極の長さは、Ｌ1＝Ｌ0×１０Ｅ（-10aL0）、Ｌ2
＝Ｌ0（２1/2−１1/2）×１０Ｅ（-10aL0√2）、Ｌ3＝
Ｌ0（３1/2−２1/2）×１０Ｅ（-10aL0√3）となり、導
波ロスより計算した値に電極長を補正する必要がある。
【００２８】次に本発明の実施例の他の光波長変換素子
の動作原理について説明する。光波長変換素子の位相整
合状態を制御する方法は櫛形電極以外の電極構造によっ
ても実現する。ここでは、図８を用いて構造が簡単で作
製が容易な平面電極を用いた場合について説明する。図
８（ａ）において、１は−Ｃ板（Ｃ軸と垂直に切り出さ
れた基板の−側）のLiTaO3基板、２は形成された光導波
路、３は分極反転層、１６は平面電極である。分極反転
層に電界を印可すると、電気光学効果により屈折率が変
化する。周期的に分極方向が反転している部分に電極１
６を作製し、電圧を印可するとｚ方向の電界が印可され
る。電界により分極反転層と非反転層間に屈折率の差が
生じ、グレーティングとなる。グレーティングの周期を
Λとする。電圧の印可による屈折率変化をΔｎ、反転層
の幅をＷ、周期Λとすると、電極下の平均屈折率変化Δ
Ｎ＝（ΔｎＷ−Δｎ（Λ−Ｗ））／Λとなり、Ｗ≠０．
５Λのとき印可する電界により変化する屈折率Δｎによ
りΔＮを変化させることができる。その結果、作製が容
易な平面電極により、先の実施例と同様に光導波路を伝
搬する基本波と高調波の位相整合条件を制御できる。
の動作原理について説明する。光波長変換素子の位相整
合状態を制御する方法は櫛形電極以外の電極構造によっ
ても実現する。ここでは、図８を用いて構造が簡単で作
製が容易な平面電極を用いた場合について説明する。図
８（ａ）において、１は−Ｃ板（Ｃ軸と垂直に切り出さ
れた基板の−側）のLiTaO3基板、２は形成された光導波
路、３は分極反転層、１６は平面電極である。分極反転
層に電界を印可すると、電気光学効果により屈折率が変
化する。周期的に分極方向が反転している部分に電極１
６を作製し、電圧を印可するとｚ方向の電界が印可され
る。電界により分極反転層と非反転層間に屈折率の差が
生じ、グレーティングとなる。グレーティングの周期を
Λとする。電圧の印可による屈折率変化をΔｎ、反転層
の幅をＷ、周期Λとすると、電極下の平均屈折率変化Δ
Ｎ＝（ΔｎＷ−Δｎ（Λ−Ｗ））／Λとなり、Ｗ≠０．
５Λのとき印可する電界により変化する屈折率Δｎによ
りΔＮを変化させることができる。その結果、作製が容
易な平面電極により、先の実施例と同様に光導波路を伝
搬する基本波と高調波の位相整合条件を制御できる。
【００２９】次に、グレーティングを用いた、半導体レ
ーザの波長安定化と、光波長変換素子の出力変調とを組
み合わせた実施例について説明する。本実施例の図９に
示すようにLiTaO3基板１に光導波路２が形成され、さら
に光導波路２には周期的に分極の反転した層３（分極反
転層）が形成されている。基本波と発生する高調波の伝
搬定数の不整合を分極反転層３の周期構造で補償するこ
とにより高効率に高調波を出すことができる。光導波路
２の入射面に基本波Ｐ１を入射すると、光導波路２から
高調波Ｐ２が効率良く発生され、光波長変換素子として
動作する。出射部近傍に作製したブラッグ反射グレーテ
ィング１８（Disitributed Bragg Reflector以下ＤＢＲ
グレーティングとする）により、素子に基本光を入射す
る半導体レーザの波長を固定していた。半導体レーザの
波長が固定されると、光波長変換素子の出力は環境の変
化に依存せず非常に安定に動作する。
ーザの波長安定化と、光波長変換素子の出力変調とを組
み合わせた実施例について説明する。本実施例の図９に
示すようにLiTaO3基板１に光導波路２が形成され、さら
に光導波路２には周期的に分極の反転した層３（分極反
転層）が形成されている。基本波と発生する高調波の伝
搬定数の不整合を分極反転層３の周期構造で補償するこ
とにより高効率に高調波を出すことができる。光導波路
２の入射面に基本波Ｐ１を入射すると、光導波路２から
高調波Ｐ２が効率良く発生され、光波長変換素子として
動作する。出射部近傍に作製したブラッグ反射グレーテ
ィング１８（Disitributed Bragg Reflector以下ＤＢＲ
グレーティングとする）により、素子に基本光を入射す
る半導体レーザの波長を固定していた。半導体レーザの
波長が固定されると、光波長変換素子の出力は環境の変
化に依存せず非常に安定に動作する。
【００３０】ＤＢＲは波長選択性を有する反射器で特定
波長のみ反射する。ＤＢＲグレーティングにより半導体
レーザに特定の波長を帰還すると、半導体レーザの波長
がＤＢＲの反射波長に固定される。ＱＰＭによる位相整
合波長とＤＢＲの反射波長を一致させれば、半導体レー
ザを用いて、安定な波長変換が行える。従来の実施例で
は、光導波路内に分極反転層を形成し、これをＤＢＲグ
レーティングとしても用いていた。そのため半導体レー
ザから出射された光はファイバーを通って光導波路に結
合するが、ＤＢＲグレーティングによって一部反射され
半導体レーザの発振波長を固定することができる。
波長のみ反射する。ＤＢＲグレーティングにより半導体
レーザに特定の波長を帰還すると、半導体レーザの波長
がＤＢＲの反射波長に固定される。ＱＰＭによる位相整
合波長とＤＢＲの反射波長を一致させれば、半導体レー
ザを用いて、安定な波長変換が行える。従来の実施例で
は、光導波路内に分極反転層を形成し、これをＤＢＲグ
レーティングとしても用いていた。そのため半導体レー
ザから出射された光はファイバーを通って光導波路に結
合するが、ＤＢＲグレーティングによって一部反射され
半導体レーザの発振波長を固定することができる。
【００３１】なお、本実施例では分極反転層の作製方向
をＹ伝搬方向としたがＸ伝搬方向でも同様な素子が作製
できる。
をＹ伝搬方向としたがＸ伝搬方向でも同様な素子が作製
できる。
【００３２】なお、本実施例では、基板に−ｃ板を用い
たが、他にｘ板、ｙ板でも電極による電界の方向をｃ方
向に印可するようにすれば、同様な素子が作製できる。
たが、他にｘ板、ｙ板でも電極による電界の方向をｃ方
向に印可するようにすれば、同様な素子が作製できる。
【００３３】なお、本実施例では基板にLiTaO3基板を用
いたが他にMgO、Nb、NdなどをドープしたLiTaO3基板で
も同様な素子が作製できる。
いたが他にMgO、Nb、NdなどをドープしたLiTaO3基板で
も同様な素子が作製できる。
【００３４】なお、本実施例では、イオン交換にピロ燐
酸を用いたが、他にオルト燐酸、安息香酸、硫酸、など
も用いることができる。
酸を用いたが、他にオルト燐酸、安息香酸、硫酸、など
も用いることができる。
【００３５】なお、本実施例では耐イオン化のマスクと
して、Ｔａ膜を用いたが、他にTa2O 5、Pt、Auなど耐酸
性を有する膜なら用いることができる。
して、Ｔａ膜を用いたが、他にTa2O 5、Pt、Auなど耐酸
性を有する膜なら用いることができる。
【００３６】なお、本実施例では光導波路としてプロト
ン交換導波路を用いたが、他にＴｉ拡散導波路、Ｎｂ拡
散導波路、イオン注入導波路など他の光導波路も用いる
ことができる。
ン交換導波路を用いたが、他にＴｉ拡散導波路、Ｎｂ拡
散導波路、イオン注入導波路など他の光導波路も用いる
ことができる。
【００３７】（実施例２）ここでは温度による位相整合
条件の制御について説明する。
条件の制御について説明する。
【００３８】実施例１で説明した櫛形電極による光波長
変換素子の出力光強度の変調の代わりに、薄膜ヒータに
よる、制御を行った。
変換素子の出力光強度の変調の代わりに、薄膜ヒータに
よる、制御を行った。
【００３９】まず、光波長変換素子上に薄膜ヒータを形
成する方法を説明する。光波長変換素子は実施例１と同
様である。作製した光波長変換素子に、蒸着によりSiO2
を３００ｎｍ付加した後、Ni-Cr層を厚み２００ｎｍ形
成した。このNi-Cr層が薄膜ヒーター１５となる。
成する方法を説明する。光波長変換素子は実施例１と同
様である。作製した光波長変換素子に、蒸着によりSiO2
を３００ｎｍ付加した後、Ni-Cr層を厚み２００ｎｍ形
成した。このNi-Cr層が薄膜ヒーター１５となる。
【００４０】上記のような工程により薄膜ヒーター１５
付き光導波路が製造され、図１０に示される光波長変換
素子が製造できる。この素子の長さは２０ｍｍである。
図１０で基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０．８
６μｍ）を入射部１０より導波させたところシングルモ
ード伝搬し、波長０．４３μｍの高調波Ｐ２が出射部１
２より基板外部に取り出された。光導波路２の伝搬損失
０．２dB/cmと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出され
た。低損失化の原因の１つとして燐酸により均一な光導
波路が形成されたことがある。薄膜ヒーター１７により
加熱を行い光波長変換素子の温度３０℃に制御した。基
本波４０ｍＷの入力で３ｍＷの高調波（波長０．４３μ
ｍ）を得た。この場合の変換効率は７．５％である。光
波長変換素子の波長に対する許容度は０．８ｎｍであ
る。この半導体レーザの波長変動を光波長変換素子の温
度を変化させて補正し高調波が安定に出力されるように
する。半導体レーザの波長変化に対する光波長変換素子
の最適温度との関係を図９に示す。波長が０．８ｎｍず
れても温度を２℃変化させるとまた、高調波出力は最大
になる。高調波出力の安定度は従来の光波長変換素子に
比べ大幅に改善され実用性が増した。半導体レーザは２
０℃程度変化しても高調波出力は安定に得られた。薄膜
ヒーターは消費電力が少なく、しかもμｓ程度の速さで
応答が可能なので波長変動に対して追随させるには効果
的である。
付き光導波路が製造され、図１０に示される光波長変換
素子が製造できる。この素子の長さは２０ｍｍである。
図１０で基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０．８
６μｍ）を入射部１０より導波させたところシングルモ
ード伝搬し、波長０．４３μｍの高調波Ｐ２が出射部１
２より基板外部に取り出された。光導波路２の伝搬損失
０．２dB/cmと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出され
た。低損失化の原因の１つとして燐酸により均一な光導
波路が形成されたことがある。薄膜ヒーター１７により
加熱を行い光波長変換素子の温度３０℃に制御した。基
本波４０ｍＷの入力で３ｍＷの高調波（波長０．４３μ
ｍ）を得た。この場合の変換効率は７．５％である。光
波長変換素子の波長に対する許容度は０．８ｎｍであ
る。この半導体レーザの波長変動を光波長変換素子の温
度を変化させて補正し高調波が安定に出力されるように
する。半導体レーザの波長変化に対する光波長変換素子
の最適温度との関係を図９に示す。波長が０．８ｎｍず
れても温度を２℃変化させるとまた、高調波出力は最大
になる。高調波出力の安定度は従来の光波長変換素子に
比べ大幅に改善され実用性が増した。半導体レーザは２
０℃程度変化しても高調波出力は安定に得られた。薄膜
ヒーターは消費電力が少なく、しかもμｓ程度の速さで
応答が可能なので波長変動に対して追随させるには効果
的である。
【００４１】次に、実施例１と同様に、薄膜ヒータ分割
し、各ヒータにおける位相整合条件を制御した。その結
果、実施例１と同様に、出力を３段階に強度変調するこ
とができた。
し、各ヒータにおける位相整合条件を制御した。その結
果、実施例１と同様に、出力を３段階に強度変調するこ
とができた。
【００４２】なお基本波に対してマルチモード伝搬では
高調波の出力が不安定で実用的ではなくシングルモード
が有効である。
高調波の出力が不安定で実用的ではなくシングルモード
が有効である。
【００４３】次に本発明の短波長レーザ光源の第２の実
施例を説明する。図１１の短波長レーザ光源の構成図を
示す。短波長レーザ光源は基本的には半導体レーザ３１
と光波長変換素子１により構成される。Ａｌ枠３０に固
定された半導体レーザ３１から出射された基本波Ｐ１は
コリメータレンズ３４で平行光にされた後、フォーカス
レンズ３５で光波長変換素子１の光導波路２に導入され
高調波Ｐ２へと変換される。また、３３は石英板であり
断熱のためのものである。ここで光波長変換素子の構成
は実施例１と同様である。この実施例ではこの光波長変
換素子と半導体レーザを組み合わせて短波長レーザ光源
を作製した。出力される高調波出力はビームスプリッタ
３６により分岐され、Ｓｉディテクター２７により検出
され電気処理によりフィードバックがかかり高調波出力
の最大点で電極の電圧が一定に保たれる。この状態で、
電極２８に印可する電圧を変調することにより、短波長
レーザ光源の出力を多段階に変調できる。
施例を説明する。図１１の短波長レーザ光源の構成図を
示す。短波長レーザ光源は基本的には半導体レーザ３１
と光波長変換素子１により構成される。Ａｌ枠３０に固
定された半導体レーザ３１から出射された基本波Ｐ１は
コリメータレンズ３４で平行光にされた後、フォーカス
レンズ３５で光波長変換素子１の光導波路２に導入され
高調波Ｐ２へと変換される。また、３３は石英板であり
断熱のためのものである。ここで光波長変換素子の構成
は実施例１と同様である。この実施例ではこの光波長変
換素子と半導体レーザを組み合わせて短波長レーザ光源
を作製した。出力される高調波出力はビームスプリッタ
３６により分岐され、Ｓｉディテクター２７により検出
され電気処理によりフィードバックがかかり高調波出力
の最大点で電極の電圧が一定に保たれる。この状態で、
電極２８に印可する電圧を変調することにより、短波長
レーザ光源の出力を多段階に変調できる。
【００４４】なお実施例では非線形光学結晶としてLiNb
O3、LiTaO3を用いたがKNbO3、ＫＴＰ等の強誘電体、Ｍ
ＮＡ等の有機材料にも適用可能である。
O3、LiTaO3を用いたがKNbO3、ＫＴＰ等の強誘電体、Ｍ
ＮＡ等の有機材料にも適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光波長変換
素子によれば、分極反転層を持つ光波長変換素子上に、
光導波路の伝搬方向に複数の電極を設けることにより、
光波長変換素子の出力を多段階に直線的の変化させるこ
とができる。しかも、電極により、光波長変換素子の出
力安定化も同時に行えるため、安定な出力も同時に得ら
れる。
素子によれば、分極反転層を持つ光波長変換素子上に、
光導波路の伝搬方向に複数の電極を設けることにより、
光波長変換素子の出力を多段階に直線的の変化させるこ
とができる。しかも、電極により、光波長変換素子の出
力安定化も同時に行えるため、安定な出力も同時に得ら
れる。
【００４６】また、本発明の短波長レーザ光源により、
短波長でかつ、出力変調の可能な光源が実現でき、かつ
出力変調器は素子に集積化されているため、小型の光源
が構成できる。その結果、光ディスク、レーザプリンタ
などの用途の応用が可能になり、その実用的効果は極め
て大きい。
短波長でかつ、出力変調の可能な光源が実現でき、かつ
出力変調器は素子に集積化されているため、小型の光源
が構成できる。その結果、光ディスク、レーザプリンタ
などの用途の応用が可能になり、その実用的効果は極め
て大きい。
【図１】本発明の光波長変換素子の第１の実施例の構造
図
図
【図２】本発明の光波長変換素子の光波長変換素子の製
造工程図
造工程図
【図３】分極反転がた光波長変換素子の第二高調波の出
力を表す特性図
力を表す特性図
【図４】（ａ）は櫛形電極付きの光波長変換素子の断面
図 （ｂ）は櫛形電極付きの光波長変換素子における、電界
分布、電気光学定数、屈折率変化を表す特性図 （ｃ）は平面電極付きの光波長変換素子の断面図 （ｄ）は平面付きの光波長変換素子における、電界分
布、電気光学定数、屈折率変化を表す特性図
図 （ｂ）は櫛形電極付きの光波長変換素子における、電界
分布、電気光学定数、屈折率変化を表す特性図 （ｃ）は平面電極付きの光波長変換素子の断面図 （ｄ）は平面付きの光波長変換素子における、電界分
布、電気光学定数、屈折率変化を表す特性図
【図５】印可電界とＳＨＧ出力の関係を表す特性図
【図６】光波長変換素子の長さとＳＨＧ出力の関係を表
す特性図
す特性図
【図７】印可電圧と位相整合波長の関係を表す特性図
【図８】（ａ）は平面電極付きの光波長変換素子の断面
図 （ｂ）は光波長変換素子における、電界分布、電気光学
定数、屈折率変化を表す特性図
図 （ｂ）は光波長変換素子における、電界分布、電気光学
定数、屈折率変化を表す特性図
【図９】他の実施例の光波長変換素子の構成図
【図１０】本発明の他の実施例の光波長変換素子の構成
図
図
【図１１】本発明の短波長レーザ光源の構成図
【図１２】従来の光波長変換素子の構成図
１ LiNbO3基板 ２ 光導波路 ３ 分極反転層 １０ 入射部 １２ 出射部 １３ Ｔａマスク １４ プロトン交換層 １５ 櫛形電極 １６ 平面電極 １７ 薄膜ヒーター １８ グレーティング Ｐ１ 基本波 Ｐ２ 高調波 ２７ Ｓｉディテクター ２８ 電極 ３０ Ａｌ枠 ３１ 半導体レーザ ３３ 石英板 ３４ コリメータレンズ ３５ フォーカスレンズ ３６ ビームスプリッタ １０１ 半導体レーザ １０２ コリメートレンズ １０３ λ／２板 １０４ フォーカスレンズ １０５ 端面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−142608（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341340（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/39 H01S 3/108 - 3/109
Claims (10)
- 【請求項１】光導波路と分極反転層と入射部と出射部と
を有する非線形物質からなる基板と、 前記基板上に形成したｎ個（ｎ≧２）の電極とを有する
光波長変換素子において、 前記電極が前記光導波路の伝搬方向に並んでおり、 前記ｎ個の電極のうち電圧を印加する電極を選択するこ
とで、前記電極下の光導波路における位相整合状態と位
相不整合状態を切り替え、前記光波長変換素子の出力を
多段階に変化させることを 特徴とする光波長変換素子。 - 【請求項２】光導波路と分極反転層と入射部と出射部と
を有する非線形物質からなる基板と、 前記基板上に形成したｎ個（ｎ≧２）の薄膜ヒータとを
有する光波長変換素子において、 前記薄膜ヒータが前記光導波路の伝搬方向に並んでお
り、 前記ｎ個の薄膜ヒータのうち温度を変える薄膜ヒータを
選択することで、前記薄膜ヒータ下の光導波路における
位相整合状態と位相不整合状態とを切り替え、前記光波
長変換素子の出力を多段階に変化させることを 特徴とす
る光波長変換素子。 - 【請求項３】前記電極の前記光導波路の伝搬方向の長さ
が、入射部近傍から順にＬ０、Ｌ０（２1/2−１1/2）、
Ｌ０（３1/2−２1/2）、・・・Ｌ０（ｎ1/2−（ｎ−
１）1/2）の関係を満足していることを特徴とする請求
項１記載の光波長変換素子。 - 【請求項４】 前記薄膜ヒータの前記光導波路の伝搬方
向の長さが、入射部近傍から順にＬ０、Ｌ０（２1/2−
１1/2）、Ｌ０（３1/2−２1/2）、・・・Ｌ０（ｎ1/2−
（ｎ−１）1/2）の関係を満足していることを特徴とす
る請求項２記載の光波長変換素子。 - 【請求項５】請求項１〜４いずれか記載の光波長変換素
子と半導体レーザとを備えたことを特徴とする短波長レ
ーザ光源。 - 【請求項６】前記非線形物質からなる基板がＬｉＮｂx
Ｔａ(1-x)Ｏ3（０≦ｘ≦１）である請求項１〜４いずれ
か記載の光波長変換素子。 - 【請求項７】前記電極が櫛形電極であることを特徴とす
る請求項１記載の光波長変換素子。 - 【請求項８】前記電極が平行電極であり、前記電極下の
分極反転層の周期Λと分極反転層の幅ＷがＷ≠Λ／２で
あることを特徴とする請求項１記載の光波長変換素子。 - 【請求項９】前記電極が平行電極であり、前記電極下の
分極反転層の深さＤaと前記光導波路の深さＤwがＤw＞
Ｄaであることを特徴とする請求項１記載の光波長変換
素子 - 【請求項１０】前記電極に印加する電圧は、前記光波長
変換素子の要求出力値に応じ、前記光導波路の入射部ま
たは出射部から順番に印加され、かつ引加されているｍ
番目（ｍ≦ｎ）の電極の前記順番の前に位置する電極は
全て電圧が印加される如く累積的印加制御がされること
を特徴とする請求項１記載の光波長変換素子。
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|---|---|---|---|
| JP25258992A JP3006309B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光波長変換素子および短波長レーザ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25258992A JP3006309B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光波長変換素子および短波長レーザ光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH06102553A JPH06102553A (ja) | 1994-04-15 |
| JP3006309B2 true JP3006309B2 (ja) | 2000-02-07 |
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ID=17239478
Family Applications (1)
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| JP25258992A Expired - Fee Related JP3006309B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 光波長変換素子および短波長レーザ光源 |
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-
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