JP3010766B2 - 光第2高調波発生装置 - Google Patents

光第2高調波発生装置

Info

Publication number
JP3010766B2
JP3010766B2 JP3063472A JP6347291A JP3010766B2 JP 3010766 B2 JP3010766 B2 JP 3010766B2 JP 3063472 A JP3063472 A JP 3063472A JP 6347291 A JP6347291 A JP 6347291A JP 3010766 B2 JP3010766 B2 JP 3010766B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
wavelength
semiconductor laser
optical
shg
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 - Fee Related
Application number
JP3063472A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04296830A (ja
Inventor
直司 名田
歩 田口
公一朗 木島
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP3063472A priority Critical patent/JP3010766B2/ja
Publication of JPH04296830A publication Critical patent/JPH04296830A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3010766B2 publication Critical patent/JP3010766B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/377Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
    • G02F1/3775Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/353Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3544Particular phase matching techniques
    • G02F1/3548Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基本波光源としての半
導体レーザと、これよりの光を短波長化する光第2高調
波素子(SHG素子という)を有する光第2高調波発生
装置(SHG装置という)に係わる。
【0002】
【従来の技術】光ディスク、光磁気ディスク等の高密度
記録、高解像度再生等の目的から短波長光の必要性が高
まっている。
【0003】この短波長光を取出すことのできる光デバ
イスとして非線形光学結晶を用いたSHG素子に対して
波長λ0 例えば840nm程度の半導体レーザ光を基本
波光として導入してこの基本波光の第2高調波による例
えば波長420nmの色光に変換するSHG装置が注
目されている。このSHG装置は、例えば図1に示すよ
うに非線形光学結晶4の一主面4a側に光導波路5を例
えばストライプ状に例えば選択的にプロトン交換を行っ
て高屈折率の領域を形成することによって構成してい
る。
【0004】そして、この光導波路5の一端部5aから
半導体レーザ3からの波長λ0 のレーザ光を入射し、他
方の端部5bから2次高調波のλ0 /2を有する短波長
光を例えば基本波光と共に取出し、この出力光をフィル
ター(図示せず)を通ずることによって短波長光のみを
取出すという構成が採られる。
【0005】このような導波路型SHG素子を用いる場
合、高SHG出力を得るには、その光導波路5における
基本波と第2高調波とが位相整合することが必要とな
る。
【0006】ところが、非線形光学結晶4としてその非
線形光学定数d33が高いことから、この種のSHG素子
として用いて好適な例えばLiNbO3 (LNという)
を用いる場合、その高出力が得られる基本波は、例えば
通常の一般的な半導体レーザの発振波長780〜900
nmより長い波長の例えば1000nm程度で位相整合
がとられることから基本波光源として半導体レーザを用
いるに不適当である。このため、この種SHG素子にお
いては、その光導波路5の形成部に擬似位相整合をとる
ための位相整合手段1が設けられる。
【0007】この位相整合手段1は、例えば図1に矢印
aに示すようにその分極が単分域化された非線形光学結
晶4の主面4a側に、光導波路5に沿って周期的に例え
ば選択的にTiドープしてその分極方向を周期的に反転
させるかあるいはその屈折率が周期的に変化するように
した位相整合手段1を形成し、その周期分極反転あるい
は屈折率変化による位相整合手段1によって所要の入力
基本波の波長とその2次高調波の整合を採らしめるよう
にする構成が採られる。
【0008】ところが、このような位相整合手段1は、
実際上温度依存性を有するものであり、一方その入力の
基本波光の光源としての半導体レーザ3についてもその
発振波長が温度依存性を有することから、位相整合手段
1の構造すなわち周期等を目的とする入力基本波波長に
応じて設定してもその外囲温度、あるいは動作時の温度
等によってその整合波長が変動することによって本来の
位相整合の機能が阻害され、高SHG出力が得られない
という問題が生じてくる。
【0009】すなわち、図5にそのSHG出力の温度に
対する依存性及び波長依存性を模式的に示すように、あ
る温度T0 においてある波長λでピーク値を示す。
【0010】今、図1の構成において、プロトン交換導
波路構成をとり、擬似位相整合により第2高調波を発生
させる場合において、その導波路長を8mmとすると
き、図5のSHG出力の波長半径幅Δλは、約1〜2
Å、温度の半値幅ΔTは約1℃であった。
【0011】このため、光源3の波長及び温度のゆらぎ
に対してSHG出力は大きく変動する。
【0012】この変動を抑制するには、光源としての半
導体レーザ及びSHG素子をペルチェ素子等の電子温度
制御素子等を用いてそれぞれ個々に温度制御を精密に行
う必要が生じ、その構成、製造は極めて煩雑なものとな
る。
【0013】例えば、図1において半導体レーザ3と位
相整合手段1の温度特性がそれぞれ図6の特性曲線6L
Dあるいは6PMに示すように、その両特性が所定の温
度T 0 の1点で交わる場合、高SHG出力を得るために
は、この温度T0 に半導体レーザ及びSHG素子を保持
することになる。
【0014】また、図7に示すように、その半導体レー
ザの温度特性7LDと位相整合の温度特性7PMに示す
ように、互いにその動作温度で交わることがない場合
は、それぞれ一定の波長を示す温度TLD及びTPMに
それぞれ異なる温度に保持する必要があることになる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した位
相整合手段を有するSHG素子と、これに対する基本波
光の光源としての半導体レーザを有するSHG装置にお
いて、安定してまた特段の温度制御手段を設けることな
く、高SHG出力が得られるようにする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1で説明し
たように位相整合手段1すなわち屈折率周期パターンあ
るいはドメイン反転周期パターンを有する光第2高調波
発生素子すなわちSHG素子2とその基本波光源の半導
体レーザ3とを有してなる光第2高調波発生装置におい
て、そのSHG素子2の位相整合波長の温度特性と、半
導体レーザ3の発振波長の温度特性は、図2及び図3に
それぞれ示すように所定の動作温度領域の温度すなわち
温度T1 〜T2 の例えば10°〜60°において同一の
温度特性を有するようにほぼ一致するように構成する。
【0017】
【作用】上述の本発明構成によれば、所要の動作温度T
1 〜T2において図2及び図3に示すように位相整合波
長の温度特性と半導体レーザの波長の温度特性とが一致
するようにしたので、この温度T1 〜T2 における基本
波すなわち半導体レーザ3からの入射光がλ1 〜λ2
変化する場合、その位相整合波長もまたλ1 〜λ 2 にお
いて同一勾配をもって変化することから常時この温度T
1 〜T2 において温度に依存することなく位相整合が確
実になされることになる。
【0018】したがって、温度に依存することなく所定
の波長λの高SHG出力が保持されるようにすることが
できる。
【0019】
【実施例】図1を参照して本発明によるSHG装置を説
明する。
【0020】本発明においては、例えば矢印aで示す単
分域化されたLNのZ板よりなる非線形光学結晶4の例
えば1主面4aに例えば選択的にTi等の拡散を行うこ
とによって、あるいはLiの外拡散法等の周知の技術に
よって周期分極反転による位相整合手段4を形成する。
或いは単分域化されたLN結晶基板に電圧印加、電子照
射等による局部的電界形成によってその分極を反転させ
て分極反転周期パターンによる位相整合手段1を形成す
る。その後、周知の技術例えばプロトン交換法によって
所要のストライプ状の光導波路5を形成する。このプロ
トン交換法としては、例えば非線形光学結晶4の1主面
4a上の光導波路5を形成すべき以外の部分を例えば2
00ÅのTa等よりなるマスクをレジストを用いたリフ
トオフ法によって光導波路を形成すべき部分のみにスト
ライプ状の窓開けを行って形成し、これを例えば220
℃の熱りん酸中に13分間浸漬し、その後大気中350
℃2時間程度の熱処理を行うことによって目的とする例
えばその相互作用長すなわち導波路長が8mmのストラ
イプ状の光導波路5を形成する。
【0021】そして、このSHG素子の光導波路5の一
端部5aに対向して半導体レーザ例えば波長λ0 が84
0nmのレーザ光を発振する半導体レーザ3の光出射端
を対向させて光導波路5に波長λ0 の基本波光を導入す
る。
【0022】そして、光導波路5の他端5b側から基本
波と共に、その第2高調波の短波長光を取出し、図示し
ないがこれをフィルターを通ずることによってこれより
目的とする2次高調波による短波長光を取出す。
【0023】そして、特に本発明においては、図3にそ
の半導体レーザ波長の温度依存性の一例を示すように、
例えばこのSHG装置の一般的動作温度領域例えばT1
=10°〜T2 =60°程度の温度範囲によって例えば
温度TすなわちT1 ≦T≦T 2 の範囲でその発振波長
が、各温度T1 ,TR ,T2 における波長λ1 ,λR
λ2 とするとき(λ2 −λ1 )/(T2 −T1 )の傾き
をもつ半導体レーザを用い、一方図2に示すように上述
の傾きと同程度の温度T1 〜T2 においてそれぞれその
温度勾配が図3の半導体レーザ波長の温度依存性と同様
の特性を示す温度依存性を有する位相整合手段1とす
る。
【0024】実際上、例えば半導体レーザとして80m
Wのシングルモードの発振をなし、30℃で波長839
nmの半導体レーザにおける25℃〜50℃の温度範囲
の温度特性の勾配は0.06nm/degであり、一方
上述したようにプロトン交換によって導波路を形成し、
ドメイン反転周期パターンによって位相整合手段1を構
成した場合の温度依存性もこれとほぼ一致させることが
できる。
【0025】上述したように本発明によれば、基本波光
源としての半導体レーザ3の温度依存性とSHG素子2
の位相整合波長の温度依存性を一致させるようにしたこ
とによって、何等温度制御手段あるいは温度設定手段等
を設けることなく確実にこの温度範囲において高SHG
出力を安定に得ることができる。
【0026】図1で説明した例においては、SHG素子
2に半導体レーザ3からの出射光を直接的に導入するよ
うにした場合であるが、ある場合は図4に示すように光
学系10を配置を介して導入することができる。
【0027】この光学系10としては、例えば、コリメ
ートレンズ11と集光レンズ12との組合せ等種々の構
成を採り得る。
【0028】上述した例においては、LNのZ板よりな
る非線形光学結晶によるSHG素子2を用いた場合であ
るが、KTP(KTiOPO4 )等による光導波路SH
G素子あるいは非線形光学結晶4上に線形光学結晶の光
導波路を設けてかつ上述したような位相整合手段を具備
するチェレンコフ放射型SHG素子を用いる場合等種々
のSHG素子とその基本波光源として半導体レーザを用
いる場合に本発明を適用することができる。
【0029】
【発明の効果】上述したように、本発明においては位相
整合手段1を有するSHG素子2のその位相整合の温度
特性とその基本波光源としての半導体レーザ3の温度特
性を所要の範囲でほぼ一致させるようにしたことによっ
て、何等特段の温度制御手段を設けることなく常に高S
HG出力を取出すことのできる光第2高調波発生装置S
HG装置を得ることができる。
【0030】したがって、光ディスク、光磁気ディスク
短波長光源として用いて好適な光第2高調波発生装置を
構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の説明に供する構成図である。
【図2】SHG素子の位相整合波長の温度依存性を示す
特性曲線図である。
【図3】半導体レーザ波長の温度依存性を示す特性曲線
図である。
【図4】本発明装置の他の例の構成図である。
【図5】SHG出力の温度及び波長依存性を示す特性曲
線図である。
【図6】半導体レーザとSHG素子の位相整合の温度特
性曲線図である。
【図7】半導体レーザと位相整合の温度特性曲線図であ
る。
【符号の説明】
1 位相整合手段 2 光第2高調波発生素子(SHG素子) 3 半導体レーザ 4 非線形光学結晶 5 光導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/35 - 1/39 H01S 3/108 - 3/109

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 位相整合手段を有する光第2高調波発生
    素子と、その基本波光源の半導体レーザとを有してなる
    光第2高調波発生装置において、上記位相整合波長の温
    度特性と上記半導体レーザの発振波長の温度特性とが、
    所要の動作温度範囲においてほぼ一致するようにしたこ
    とを特徴とする光第2高調波発生装置。
JP3063472A 1991-03-27 1991-03-27 光第2高調波発生装置 Expired - Fee Related JP3010766B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3063472A JP3010766B2 (ja) 1991-03-27 1991-03-27 光第2高調波発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3063472A JP3010766B2 (ja) 1991-03-27 1991-03-27 光第2高調波発生装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04296830A JPH04296830A (ja) 1992-10-21
JP3010766B2 true JP3010766B2 (ja) 2000-02-21

Family

ID=13230210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3063472A Expired - Fee Related JP3010766B2 (ja) 1991-03-27 1991-03-27 光第2高調波発生装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3010766B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010855A1 (en) * 1994-10-03 1996-04-11 Sdl, Inc. Tunable blue laser diode
US9859676B2 (en) * 2015-12-18 2018-01-02 Sharp Kabushiki Kaisha Light source configured for stabilization relative to external operating conditions

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04296830A (ja) 1992-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3460840B2 (ja) 光素子、レーザ光源及びレーザ装置並びに光素子の製造方法
US5787102A (en) Light generating device and method using a periodically structured non-linear material and orthogonal optical interaction
US20110043895A1 (en) Wavelength converting device, laser, and method to stabilize the wavelength conversion efficiency
JP4545380B2 (ja) 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置
US5253259A (en) Frequency doubler and visible laser source having a heater
EP0491857A1 (en) Polymeric waveguide device for phase matched second harmonic generation
US5504616A (en) Wavelength conversion device
JP3036255B2 (ja) 光波長変換素子およびそれを用いた短波長レーザ光源および短波長レーザ光源を用いた光情報処理装置および光波長変換素子の製造方法
JP3010766B2 (ja) 光第2高調波発生装置
WO1992007288A1 (en) Thickness variation insensitive frequency doubling polymeric waveguide
JP3006309B2 (ja) 光波長変換素子および短波長レーザ光源
JP2910370B2 (ja) 光波長変換素子およびそれを用いた短波長レーザ光源
JP3049986B2 (ja) 光波長変換素子
JPH0566440A (ja) レーザ光源
JPH0651359A (ja) 波長変換素子、短波長レーザ装置および波長可変レーザ装置
JPH02187735A (ja) 非線形強誘電体光学材料に対するドメイン制御方法
JP4156644B2 (ja) レーザ装置
JPH0643513A (ja) 波長変換素子
JP3884401B2 (ja) レーザ光源および光ディスク装置
Lim Quasi-phasematching for guided-wave nonlinear optics in lithium niobate
JP3038955B2 (ja) 強誘電体の分極反転構造の形成方法
JP3178849B2 (ja) 導波路型shg素子
JP3310024B2 (ja) 変調機能付高調波発生装置
JP2982366B2 (ja) 導波路型波長変換素子
Canalias et al. Highly efficient periodically poled KTP-isomorphs with large apertures and extreme domain aspect-ratios

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees