JP3033855B2 - Wavelength conversion element - Google Patents

Wavelength conversion element

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JP3033855B2 JP3133518A JP13351891A JP3033855B2 JP 3033855 B2 JP3033855 B2 JP 3033855B2 JP 3133518 A JP3133518 A JP 3133518A JP 13351891 A JP13351891 A JP 13351891A JP 3033855 B2 JP3033855 B2 JP 3033855B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基本波光としてのレー
ザ光を非線形光学媒質に入射させて、基本波光の波長よ
りも短かい波長の短波長光を発生させる第2高調波発生
素子などの波長変換素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a second harmonic generation element for generating a short-wavelength light having a wavelength shorter than the wavelength of a fundamental wave by making a laser beam as a fundamental wave incident on a nonlinear optical medium. The present invention relates to a wavelength conversion element.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光源からの基本波光を強誘電性の
非線形光学媒質に入射させて基本波光の波長λの半分の
波長(λ/2)の第2高調波光、すなわちSHG光を発
生する第2高調波発生素子が知られており、この場合、
レーザ光源としては、小型化に適した半導体レーザが最
も良く用いられている。
2. Description of the Related Art A fundamental wave light from a laser light source is made incident on a ferroelectric nonlinear optical medium to generate a second harmonic light having a wavelength (λ / 2) half the wavelength λ of the fundamental wave light, that is, an SHG light. Two harmonic generation elements are known, in which case
As a laser light source, a semiconductor laser suitable for miniaturization is most often used.

【0003】ところで、半導体レーザの出力は、ガスレ
ーザに比べて低いため、SHG光を効率良く発生させる
ためには、非線形光学媒質内の各地点で発生するSHG
光の総体的な強度を減少させないよう、SHG光同士の
位相を整合させる必要がある。すなわち、一般に非線形
光学媒質内においては、基本波光の屈折率とSHG光と
の屈折率は相違しているので、基本波光とSHG光との
位相は整合したものとなっておらず、これにより、各地
点で発生するSHG光同士の位相は整合したものとなっ
ていない。図9はこの様子を概略的に示す図であり、非
線形光学媒質71内の例えば地点Aにおける基本波光に
より地点Aで発生したSHG光が例えば地点Bに到達し
たときに、地点Bでの基本波光との位相が180°反転
しているときには、地点Aから伝搬したSHG光と地点
Bにおいて新たに発生するSHG光との位相は180°
相違したものとなり、これらのSHG光が重ね合わさる
と強度が互いに打消しあい、SHG光の総体的な強度は
減少する。図10の符号P1は、非線形光学媒質内のS
HG光伝搬方向位置におけるSHG光の強度変化を概略
的に示す図であり、位相整合がなされていない場合にお
けるSHG光の総体的な強度は、干渉距離(コヒーレン
ス長)lcごとに極大極小を繰返し、非線形光学媒質か
ら出射される時点においてもSHG光の総体的な強度
は、非常に小さなものであるので、SHG光を効率良く
出射させることはできない。従って、SHG光を効率良
く出射させるためには、SHG光の総体的な強度が図1
0に符号P2で示すようなものとなるよう何らかの仕方
で位相を整合させる必要がある。
Since the output of a semiconductor laser is lower than that of a gas laser, in order to generate SHG light efficiently, SHG generated at each point in a nonlinear optical medium is required.
It is necessary to match the phases of the SHG lights so as not to reduce the overall light intensity. That is, in general, the refractive index of the fundamental wave light and the refractive index of the SHG light are different in the nonlinear optical medium, so that the phases of the fundamental wave light and the SHG light are not matched with each other. The phases of the SHG lights generated at each point are not matched. FIG. 9 is a diagram schematically showing this state. When the SHG light generated at the point A by the fundamental wave light at the point A in the nonlinear optical medium 71 reaches the point B, for example, the fundamental wave light at the point B is obtained. Is inverted by 180 °, the phase of the SHG light propagated from the point A and the phase of the SHG light newly generated at the point B are 180 °.
When these SHG lights are superimposed on each other, the intensities cancel each other, and the overall intensity of the SHG lights decreases. The symbol P1 in FIG. 10 represents S in the nonlinear optical medium.
It is a figure which shows roughly the change of the intensity | strength of SHG light in the HG light propagation direction position, and the total intensity | strength of SHG light in the case where phase matching is not performed repeats the local minimum for every interference distance (coherence length) lc. Since the overall intensity of the SHG light is very small even at the time when the light is emitted from the nonlinear optical medium, the SHG light cannot be efficiently emitted. Therefore, in order to emit the SHG light efficiently, the overall intensity of the SHG light must be as shown in FIG.
It is necessary to match the phase in some way so that it is as shown by the symbol P2 to 0.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、位相を
整合させることができたとしても、SHG光の効率は、
基本波光の波長が変化すると、これに伴って著しく変化
してしまうという問題があった。
However, even if the phases can be matched, the efficiency of the SHG light is
When the wavelength of the fundamental light changes, there is a problem that the wavelength significantly changes.

【0005】すなわち、半導体レーザからの基本波光の
波長は、温度によって大きく変化し、環境温度が例えば
20℃程度変化すると、波長は約5nm程度も変化す
る。図11は半導体レーザからの基本波光の波長が81
0nm(設計波長)である場合に位相整合の条件が満た
されるよう設計された非線形光学媒質に、種々の波長の
基本波光を入射させたときのSHG光の強度変化予想を
示す図である。図11からわかるように、環境温度がほ
んの数℃変化し、この結果、基本波光の波長が設計波長
810nmから例えば809nmと僅か1nm変化した
だけで、810nmでは効率良く得られたSHG光が8
09nmでは効率良く得ることができなくなってしまう
という欠点があった。
That is, the wavelength of the fundamental wave light from the semiconductor laser greatly changes depending on the temperature. For example, when the ambient temperature changes by about 20 ° C., the wavelength changes by about 5 nm. FIG. 11 shows that the wavelength of the fundamental wave light from the semiconductor laser is 81.
FIG. 9 is a diagram showing an expected change in the intensity of SHG light when a fundamental wave light of various wavelengths is incident on a nonlinear optical medium designed to satisfy the condition of phase matching when the wavelength is 0 nm (design wavelength). As can be seen from FIG. 11, the environmental temperature changes by only a few degrees Celsius, and as a result, the SHG light efficiently obtained at 810 nm changes by only 1 nm from the design wavelength of 810 nm to, for example, 809 nm.
If the thickness is 09 nm, there is a disadvantage that it cannot be obtained efficiently.

【0006】このような欠点を解決するためには、半導
体レーザの温度が常に一定のものとなるよう、例えば温
度制御装置等により厳密に制御することが考えられる
が、温度安定化の装置を設けると、小型化に支障が生じ
る。また、たとえ温度を安定化させても、半導体レーザ
自体の特性が経時変化すると(例えば劣化すると)、波
長が変化し、SHG光を効率良く得ることができないと
いう問題があった。
In order to solve such a drawback, it is conceivable to strictly control the temperature of the semiconductor laser so that the temperature of the semiconductor laser is always constant, for example, by using a temperature control device or the like. This hinders miniaturization. Further, even if the temperature is stabilized, if the characteristics of the semiconductor laser itself change with time (for example, if the temperature is deteriorated), the wavelength changes, and there is a problem that SHG light cannot be obtained efficiently.

【0007】本発明は、基本波光の波長が多少変化した
場合であっても短波長光を効率良く発生させることの可
能な波長変換素子を提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a wavelength conversion element capable of efficiently generating short-wavelength light even when the wavelength of fundamental light slightly changes.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の波長変換素子は、非線形光学媒質が、強誘電
性のものであって、短波長光のコヒーレンス長の奇数倍
のピッチの複数のドメインから構成されており、各ドメ
インはその分極方向が基本的には交互に反転している
が、各ドメインのうちの少なくとも1つは、隣接する1
つのドメインと同じ分極方向をもち、該ドメインのとこ
ろでドメインの位相を逆転させるよう形成されている。
In order to achieve the above object, a wavelength conversion element according to the present invention is characterized in that the nonlinear optical medium is ferroelectric and has a pitch which is an odd multiple of the coherence length of short wavelength light. The domain is composed of a plurality of domains, and the polarization direction of each domain is basically alternately inverted, but at least one of the domains is adjacent to one of the domains.
One of have the same polarization direction as the domain, that is formed so as to reverse the domain of the phase at the said domain.

【0009】さらに、該ドメインよりも前に位置する各
ドメインは、短波長光のあるコヒーレンス長の奇数倍の
ピッチを有し、該ドメインよりも後に位置する各ドメイ
ンは、前記コヒーレンス長とは異なる短波長光のコヒー
レンス長の奇数倍のピッチを有していることを特徴とし
ている。
Further, each domain located before the domain has a pitch that is an odd multiple of a certain coherence length of the short wavelength light, and each domain located after the domain is different from the coherence length. It is characterized by having a pitch which is an odd multiple of the coherence length of short wavelength light.

【0010】さらに、隣接する1つのドメインと同じ分
極方向をもつ前記ドメインは、最終的なドメインから出
射される短波長光の総体的な強度を差程低下させず、な
おかつ、基本波光の波長が多少変化しても短波長光の総
体的な強度を同程度のものにすることができるような位
置に配置されることを特徴としている。
Further, the domain having the same polarization direction as one adjacent domain does not significantly reduce the overall intensity of the short-wavelength light emitted from the final domain, and the wavelength of the fundamental light is reduced. It is characterized in that it is arranged at a position where the overall intensity of the short-wavelength light can be made the same even if it slightly changes.

【0011】[0011]

【作用】上記のような構成の波長変換素子では、短波長
光のコヒーレンス長の奇数倍の長さをもち、分極方向が
基本的に交互に反転している複数のドメインをもつ非線
形光学媒質に基本波光を入射させると、基本波光に基づ
き各地点で発生する短波長光は位相が整合し、その総体
的な強度が増加する。この場合には、短波長光の総体的
な強度を増加させることはできるものの、基本波光の波
長が変化すると、これに伴ない短波長光の強度も大きく
変化してしまう。しかしながら、この波長変換素子で
は、隣接する1つのドメインと同じ分極方向をもつドメ
インが少なくとも1つ形成され、このドメインのところ
からはドメインの位相が逆転するので、上記のように増
加した短波長光の強度はこのドメインを境に低下し、最
終的には、基本波光の波長が変化する場合にも、短波長
光の出射強度は、波長変化によらず同程度のものとな
る。
In the wavelength conversion element having the above-described structure, a nonlinear optical medium having a plurality of domains having an odd multiple of the coherence length of the short-wavelength light and having polarization directions basically alternately inverted is provided. When the fundamental wave light is incident, the short-wavelength light generated at each point based on the fundamental wave light has a phase matching, and the overall intensity increases. In this case, although the overall intensity of the short-wavelength light can be increased, if the wavelength of the fundamental light changes, the intensity of the short-wavelength light also changes greatly. However, in this wavelength conversion element, at least one domain having the same polarization direction as one adjacent domain is formed, and the phase of the domain is reversed from this domain. Of the short-wavelength light becomes the same regardless of the wavelength change even when the wavelength of the fundamental light changes.

【0012】また、隣接する1つのドメインと同じ分極
方向をもつドメインよりも前に位置する各ドメインが短
波長光のあるコヒーレンス長の奇数倍の長さを有し、こ
のドメインよりも後に位置する各ドメインが上記コヒー
レンス長とは異なるコヒーレンス長の奇数倍の長さをも
つようにドメインを構成する場合には、基本波のある波
長に基づく短波長光の総体的な強度を前部のドメインで
は増加させ、後部のドメインでは減少させる一方、上記
波長からずれた波長の基本波光に基づく総体的な強度を
前部のドメインでは減少させ、後部のドメインでは増加
させることができ、これにより、基本波光の波長が変化
する場合にも、短波長光の強度を最終的には同程度のも
のにすることができる。
Further, each domain located before a domain having the same polarization direction as one adjacent domain has an odd multiple of a certain coherence length of short-wavelength light, and is located behind this domain. When domains are configured so that each domain has an odd multiple of the coherence length different from the above coherence length, the overall intensity of short wavelength light based on a certain wavelength of the fundamental wave is reduced in the front domain. While increasing and decreasing in the rear domain, the overall intensity based on the fundamental light having a wavelength deviated from the above wavelength can be reduced in the front domain and increased in the rear domain, thereby increasing the fundamental light. , The intensity of the short-wavelength light can be finally made substantially the same.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明に係る波長変換素子の第1の実施
例の構成図である。図1の波長変換素子では、LiNb
3 などの強誘電性の非線形光学媒質からなる長さLの
導波路2が基板1上に形成されている。この導波路2
は、これに半導体レーザ(図示せず)からの基本波光を
入射させて、この基本波光に基づきこの基本波光の波長
よりも短かい波長の短波長光(以下ではSHG光とす
る)を発生させるために設けられており、この第1の実
施例では、導波路2は特に、図2に詳細に示すようなド
メイン構造を有している。なお図2において、矢印は強
誘電性の非線形光学媒質の分極方向を示している。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the wavelength conversion element according to the present invention. In the wavelength conversion element of FIG.
A waveguide 2 having a length L made of a ferroelectric nonlinear optical medium such as O 3 is formed on a substrate 1. This waveguide 2
Makes a fundamental wave light from a semiconductor laser (not shown) incident thereon, and generates short-wavelength light (hereinafter referred to as SHG light) having a wavelength shorter than the wavelength of the fundamental wave light based on the fundamental wave light. In this first embodiment, the waveguide 2 has, in particular, a domain structure as shown in detail in FIG. In FIG. 2, arrows indicate the polarization direction of the ferroelectric nonlinear optical medium.

【0014】図2を参照すると、導波路2に形成された
各ドメインD1 〜Dn は所定のピッチFを有しており、
隣接するドメイン同士、例えばD1 とD2 とは基本的に
は分極方向が互いに反転したものとなっているが、各ド
メインD1 〜Dn のうちの少なくとも1つのドメイン、
例えばDi の分極方向は、その1つ前のドメインDi-1
の分極方向に対し反転しておらず、同じ分極方向となっ
ている。
Referring to FIG. 2, each domain D 1 to D n formed in the waveguide 2 has a predetermined pitch F,
Adjacent domains together, for example, the D 1 and D 2 are basically has assumed that the polarization direction is inverted with respect to each other, at least one domain of the domain D 1 to D n,
For example the polarization direction of D i is the one before the domain D i-1
Are not inverted with respect to the polarization direction, and have the same polarization direction.

【0015】すなわち、このようなドメインDi を少な
くとも1箇所設けることにより、ドメインD1 〜Di-1
までのドメインの位相と、ドメインDi 〜Dn までのド
メインの位相とを逆転させるようにしている。
That is, by providing at least one such domain D i , the domains D 1 to D i−1
, And the phases of the domains D i to D n are reversed.

【0016】導波路2がドメイン構造を何ら有していな
いときには、前述したように、導波路2内を伝搬する基
本波光に基づき発生するSHG光は、基本波光との屈折
率差により、基本波光と位相が整合せず、従って、ある
地点Aで発生するSHG光と他の地点Bで発生するSH
G光とは位相が180°反転し、総体的な強度が相殺し
合って、その結果総体的な強度は、図10に符号P1で
示したように、次式で与えられるコヒーレンス長lcご
とに極大極小を繰り返すことになる。
When the waveguide 2 does not have any domain structure, as described above, the SHG light generated based on the fundamental light propagating in the waveguide 2 generates a fundamental wave light due to a difference in refractive index from the fundamental light. And the SHG light generated at one point A and the SH generated at another point B
The phase of the G light is inverted by 180 °, and the overall intensities cancel each other. As a result, as shown by a symbol P1 in FIG. 10, the overall intensity is changed for each coherence length lc given by the following equation. The maximum and minimum will be repeated.

【0017】[0017]

【数1】 lc=λ/(4・δN) δN=|N1 −N2 Lc = λ / (4 · δN) δN = | N 1 −N 2 |

【0018】なお、上式において、λは基本波光の波
長、N1 は基本波光の屈折率、N2 はSHG光の屈折率
である。
In the above equation, λ is the wavelength of the fundamental light, N 1 is the refractive index of the fundamental light, and N 2 is the refractive index of the SHG light.

【0019】このようなSHG光の総体的な強度の減少
を防止するためには、各地点で発生するSHG光の位相
を整合させる必要があり、SHG光の位相を整合させる
のに、従来では、導波路2の複屈折を利用する技術や、
分極方向が交互に反転するドメイン構造を導波路2内に
形成する技術などが知られている。
In order to prevent such a decrease in the overall intensity of the SHG light, it is necessary to match the phase of the SHG light generated at each point. Conventionally, to match the phase of the SHG light, , A technique utilizing the birefringence of the waveguide 2,
A technique of forming a domain structure in which the polarization direction is alternately inverted in the waveguide 2 is known.

【0020】本願の発明者は、このような種々の位相整
合技術のうちで、後述のように基本波光の波長が温度変
化等によって変化した場合にもSHG光の効率変動を抑
えることを実現するのに、導波路2内にドメイン構造を
形成する技術が最も適したものであることを見出し、こ
れを選択し利用することにした。この技術はドメイン周
期を調整することにより、見かけ上の位相整合をとるも
ので、準位相整合技術(QPM)として知られている。
The inventor of the present application realizes, among such various phase matching techniques, to suppress the fluctuation of the efficiency of the SHG light even when the wavelength of the fundamental light changes due to a temperature change or the like as described later. However, it has been found that a technique for forming a domain structure in the waveguide 2 is the most suitable technique, and the technique is selected and used. This technique achieves apparent phase matching by adjusting the domain period, and is known as a quasi-phase matching technique (QPM).

【0021】例えば、基本波光としてその電界振幅EX
がX方向に偏光したものを用い、この基本波光を非線形
光学媒質に入射させ、非線形光学媒質のテンソル成分d
ZXによってZ方向に偏光した電界振幅EZ をもつSHG
光を発生させる場合、SHG光の電界振幅EZ の進行方
向Zに沿う微小増加分(dEZ /dZ)のフェーザ表示
は次式により表わされる。
[0021] For example, the electric field amplitude E X as the fundamental wave light
Is polarized in the X direction, and the fundamental wave light is incident on the nonlinear optical medium, and the tensor component d of the nonlinear optical medium is used.
SHG having an electric field amplitude E Z polarized in the Z direction by ZX
When generating light, phasor of small increment along the traveling direction Z of the electric field amplitude E Z of the SHG light (dE Z / dZ) is expressed by the following equation.

【0022】[0022]

【数2】 dEZ /dZ=-iω(μ0/ε)1/2・〔τ・D〕〔Ex (Z) 〕2 ・exp(i・δk・Z)[Number 2] dE Z / dZ = -iω (μ 0 / ε) 1/2 · [tau · D] [E x (Z)] 2 · exp (i · δk · Z)

【0023】また、SHG光の電界振幅EZ は次式によ
り与えられる。
Further, the electric field amplitude E Z of the SHG light is given by the following equation.

【0024】[0024]

【数3】 EZ (Z)=∫τ・(dEz /dZ)・dZ[Equation 3] E Z (Z) = ∫τ · (dE z / dZ) · dZ

【0025】数2、数3においてωは基本波光の角周波
数、μ0 は真空中での透磁率、εは誘電率、Dは非線形
光学係数、δkは位相不整合量である。また、τは非線
形光学係数の符号を表わし、(+1)、または(−1)
の値をとる。
In Equations 2 and 3, ω is the angular frequency of the fundamental light, μ 0 is the magnetic permeability in vacuum, ε is the dielectric constant, D is the nonlinear optical coefficient, and δk is the amount of phase mismatch. Τ represents the sign of the nonlinear optical coefficient, and is (+1) or (−1)
Take the value of

【0026】準位相整合技術においては、ドメインが反
転すると、非線形光学係数Dの符号、すなわちτが反転
し、この場合に数3において、SHG光の電界振幅EZ
の符号が反転することを利用している。
[0026] In quasi-phase matching techniques, the domains are inverted, the sign of the nonlinear optical coefficient D, i.e. τ is inverted, the number 3 in this case, the SHG light field amplitude E Z
The sign is inverted.

【0027】すなわち、図1の例において、導波路2が
ドメイン構造を有していないときには、コヒーレント長
C のところで、SHG光の電界振幅の微小増加分(d
Z/dZ)は負となり、電界振幅EZ は減少方向に向
かうが、このときに符号τを反転させれば、電界振幅E
Z を増加方向に向かわせることができる。このことは、
分極方向が交互に反転しているドメイン構造を非線形光
学媒質にもたせることにより可能となり、この際、ドメ
インD1 ,D2 のピッチFを次式に示すようにコヒーレ
ント長lC の奇数倍に設定すれば、SHG光の総体的な
強度を減少させず、SHG光を効率良く発生させること
ができる。
That is, in the example of FIG. 1, when the waveguide 2 has no domain structure, a small increase (d) in the electric field amplitude of the SHG light at the coherent length l C.
E Z / dZ) is negative, but field amplitude E Z goes to the decreasing direction, by reversing the sign τ in this case, the electric field amplitude E
Z can be moved in the increasing direction. This means
This can be achieved by providing a domain structure in which the polarization directions are alternately inverted to a nonlinear optical medium. At this time, the pitch F of the domains D 1 and D 2 is set to an odd multiple of the coherent length l C as shown in the following equation. Then, the SHG light can be efficiently generated without reducing the overall intensity of the SHG light.

【0028】[0028]

【数4】 F=(2m+1)・lC =(2m+1)・λ/(4・δN)F = (2m + 1) · l C = (2m + 1) · λ / (4 · δN)

【0029】なお、数4において、mは整数であり、ド
メインの次数とみなすことができる。図3は各ドメイン
1 〜Dn を数4のピッチFで形成し、これらのドメイ
ンD1 〜Dn の分極方向が交互に反転したものとなって
いる場合におけるSHG光の総体的な強度の計算例を比
較のため示した図である。図3において、符号Q1はド
メイン構造を有していない場合のSHG光の総体的な強
度を示しており、また、符号Q2,Q3はドメインの次
数mがそれぞれ“0”,“1”の場合のSHG光の総体
的な強度を示しており、また符号Q4は同一の非線形光
学係数の下で完全な位相整合条件が満足されたとした場
合(実現不可)のSHG光の総体的な強度を示してい
る。いま、δNが0.025であるとすると、mが
“0”の場合のドメインのピッチFは、基本波光の波長
λの10倍にする必要があり、mが“1”の場合のドメ
インのピッチFは、mが“0”の場合のピッチの3倍に
する必要がある。
In Equation 4, m is an integer and can be regarded as the order of the domain. 3 forming each domain D 1 to D n by the number 4 in the pitch F, the overall intensity of the SHG light when the polarization direction is assumed to have reversed alternately in these domains D 1 to D n FIG. 6 is a diagram showing a calculation example of the above for comparison. In FIG. 3, reference numeral Q1 indicates the overall intensity of the SHG light in the case where the domain structure is not provided, and reference numerals Q2 and Q3 indicate the case where the order m of the domain is “0” and “1”, respectively. Indicates the overall intensity of the SHG light, and the symbol Q4 indicates the overall intensity of the SHG light when the perfect phase matching condition is satisfied (unrealizable) under the same nonlinear optical coefficient. ing. Now, assuming that δN is 0.025, the domain pitch F when m is “0” needs to be 10 times the wavelength λ of the fundamental light, and the domain pitch F when m is “1”. The pitch F needs to be three times the pitch when m is "0".

【0030】このように導波路2にドメイン構造をもた
せることにより、SHG光を効率良く発生させることは
できるが、ドメインD1 〜Dn の分極方向を単に交互に
反転させただけでは、導波路2から最終的に出射される
SHG光の総体的な強度は、図11に示したように、基
本波光の波長変化に応じて大きく変動し、基本波光の波
長が設計波長から少しでもずれると、SHG光を効率良
く得ることができなくなる。すなわち、基本波光の波長
が設計波長であるときには、SHG光のコヒーレンス長
C がドメインのピッチFと一致し(簡単のためm=
“0”とする)、各地点で発生するSHG光の位相が見
かけ上整合して、各SHG光はその強度を増加させる方
向に重ね合って、効率良く出射されるが、基本波光の波
長が設計波長からずれると、SHG光のコヒーレンス長
C がドメインのピッチFと一致しなくなり、各地点で
発生するSHG光の位相が整合しなくなって、効率が低
下する。
By providing the waveguide 2 with the domain structure as described above, SHG light can be efficiently generated. However, the waveguide D can be generated simply by alternately inverting the polarization directions of the domains D 1 to D n. As shown in FIG. 11, the overall intensity of the SHG light finally emitted from 2 greatly changes according to the change in the wavelength of the fundamental light, and if the wavelength of the fundamental light deviates even slightly from the design wavelength, SHG light cannot be obtained efficiently. That is, when the wavelength of the fundamental light is the design wavelength, the coherence length l C of the SHG light matches the pitch F of the domain (for simplicity, m =
“0”), the phases of the SHG lights generated at each point are apparently matched, and the respective SHG lights are superposed in a direction of increasing the intensity thereof, and are efficiently emitted. If the wavelength deviates from the design wavelength, the coherence length l C of the SHG light will not match the pitch F of the domain, the phase of the SHG light generated at each point will not match, and the efficiency will decrease.

【0031】本願の発明者は、設計波長におけるSHG
光の最大効率を多少犠牲にしても、基本波光の波長変化
にするSHG光の効率変化を有効に防止するため、図
1、図2に示すように、基本的には交互に反転している
ドメインD1 〜Dn の少なくとも1つ、例えばDi の分
極方向をその前のドメインDi-1 と同じ分極方向のもの
にし、ドメインDi 〜Dn の位相をドメインD1 〜D
i-1 の位相と逆転させるようにした。
The inventor of the present application has found that SHG at the design wavelength
Even if the maximum efficiency of the light is somewhat sacrificed, in order to effectively prevent the change in the efficiency of the SHG light that changes the wavelength of the fundamental light, the light is basically alternately inverted as shown in FIGS. The polarization direction of at least one of the domains D 1 to D n , for example, D i is the same as that of the preceding domain D i−1, and the phases of the domains D i to D n are changed to the domains D 1 to D n.
Reversed the phase of i-1 .

【0032】図1、図2の波長変換素子は、具体的に
は、例えば、以下の製造工程によって作成される。すな
わち、基板1として強誘電性の非線形光学媒質、例えば
LiNbO3 結晶の+C面にTiの周期パターンを作
り、LiNbO3 のキュリー温度Tcよりも僅かに低い
温度(1035℃程度)で約1時間熱処理後、急冷す
る。LiNbO3 結晶では、強誘電性のドメイン構造が
C軸方向に180°反転領域をもち、特に+C面では、
種々の外部要因によって反転を生じるので、上記の急冷
によって分極反転のパターン、すなわちドメイン構造を
基板1の表面から厚さ約2μm程度に形成することがで
きる。なお、導波路2はプロトン交換法により低温で作
成され、また、その際の分極反転のパターニングは、図
4に示すようなマスクを用いれば良い。図4に示すマス
クは、ポジレジストを想定しての穴あきマスクであり、
レジストのタイプに応じたマスクを用いれば良い。
The wavelength conversion element shown in FIGS. 1 and 2 is specifically manufactured by, for example, the following manufacturing process. That is, a periodic pattern of Ti is formed on the + C plane of a ferroelectric nonlinear optical medium, for example, LiNbO 3 crystal as the substrate 1, and heat-treated at a temperature slightly lower than the Curie temperature Tc of LiNbO 3 (about 1035 ° C.) for about 1 hour. Then, quench. In the LiNbO 3 crystal, the ferroelectric domain structure has a 180 ° inversion region in the C-axis direction.
Since inversion is caused by various external factors, the above-described rapid cooling can form a domain inversion pattern, that is, a domain structure with a thickness of about 2 μm from the surface of the substrate 1. The waveguide 2 is formed at a low temperature by a proton exchange method, and the patterning of the polarization inversion at this time may be performed using a mask as shown in FIG. The mask shown in FIG. 4 is a perforated mask assuming a positive resist,
A mask corresponding to the type of the resist may be used.

【0033】次にこのような構成の第1の実施例の波長
変換素子の動作について説明する。いま、図5(a)に
示すようなドメイン構造(図2と同じ)をもつ非線形光
学媒質に、半導体レーザからの基本波光を入射させる
と、非線形光学媒質の各地点からは、この基本波光に基
づきSHG光が発生する。
Next, the operation of the wavelength conversion element of the first embodiment having such a configuration will be described. Now, when a fundamental wave light from a semiconductor laser is incident on a nonlinear optical medium having a domain structure as shown in FIG. 5A (same as FIG. 2), from each point of the nonlinear optical medium, the fundamental wave light The SHG light is generated based on the SHG light.

【0034】ところで、ドメインD1 〜Di-1 までの間
では、図3に示したと同様に、SHG光の総体的な強度
(重ね合せのなされた強度)は、基本波光の波長変化に
応じて大きく変化する。すなわち、基本波光の波長が設
計波長λの場合には、SHG光のコヒーレンス長lC
ドメインのピッチFとが一致し(簡単のためmを“0”
とする)、見かけ上の位相整合がとれるので、SHG光
の総体的な強度は最も大きいが、基本波光の波長が設計
波長λからδλだけずれると、SHG光のコヒーレンス
長lC がドメインのピッチFと一致せず、位相整合の条
件を満たさなくなるため、SHG光の総体的な強度は、
設計波長の場合に比べて低下する。但し、この場合で
も、設計波長からのずれが数nmと小さい場合には、ドメ
イン構造を有しない場合に比べて、SHG光の総体的な
強度は非常に大きい。
By the way, in the domain D 1 to D i -1 , as shown in FIG. 3, the overall intensity of the SHG light (the superimposed intensity) depends on the wavelength change of the fundamental light. Change greatly. That is, when the wavelength of the fundamental light is the design wavelength λ, the coherence length l C of the SHG light matches the pitch F of the domain (m is set to “0” for simplicity).
), The apparent phase matching can be achieved, so that the overall intensity of the SHG light is the highest. However, if the wavelength of the fundamental light deviates from the design wavelength λ by δλ, the coherence length l C of the SHG light becomes the pitch of the domain. F does not match, and the condition of phase matching is not satisfied, so that the overall intensity of the SHG light is
It is lower than the case of the design wavelength. However, even in this case, when the deviation from the design wavelength is as small as several nm, the overall intensity of the SHG light is very large as compared with the case where the domain structure is not provided.

【0035】このように、ドメインD1 〜Di-1 までの
間は、基本波長の波長が環境の温度変化等によって変化
すると、これに伴ない、SHG光の総体的な強度も変化
する。しかしながら、ドメインDi 〜Dn においては、
その位相がドメインD1 〜Di-1 の位相に対し逆転して
いるので、このドメインDi 〜Dn において発生するS
HG光の位相は、ドメインD1 〜Di-1 において発生し
たSHG光の位相と180°と反転したものとなる。こ
の結果、ドメインD1 〜Di-1 において発生したSHG
光の総体的な強度は、ドメインDi 〜Dn において発生
するSHG光の強度により相殺され、低下する。特に、
基本波光の波長が設計波長λであるときには、ドメイン
1 〜Di-1 で位相整合のとれていた分、ドメインDi
〜Dn では位相整合がとれなくなり、基本波光の波長が
設計波長からずれている場合に比べてSHG光の総体的
な強度の低下の度合いは大きい。これにより、ドメイン
i-1 時には基本波光の波長変化により大きく相違して
いたSHG光の総体的な強度は、ドメインDi 〜Dn
進むにつれて相違が少なくなり、ドメインDn 時には、
基本波光の波長変化によらずほぼ同程度のものとなる。
As described above, when the wavelength of the fundamental wavelength changes due to a change in the temperature of the environment or the like, the overall intensity of the SHG light also changes between the domains D 1 to D i-1 . However, in domains D i -D n ,
Since the phase is inverted with respect to the domain D 1 ~D i-1 phase, S occurring in the domain D i to D n
The phase of the HG light is 180 ° inverted from the phase of the SHG light generated in the domains D 1 to D i-1 . As a result, SHG generated in domains D 1 to D i-1
Overall intensity of the light is canceled out by the intensity of the SHG light generated in the domain D i to D n, decreases. In particular,
When the wavelength of the fundamental light is the design wavelength λ, the partial had well-phase matching in domain D 1 ~D i-1, domain D i
At ~ D n , phase matching cannot be achieved, and the degree of reduction in the overall intensity of the SHG light is greater than in the case where the wavelength of the fundamental light deviates from the design wavelength. As a result, the overall intensity of the SHG light, which greatly differs due to the wavelength change of the fundamental light at the time of the domain D i−1 , becomes smaller as it progresses to the domains D i to D n, and at the time of the domain D n ,
It is almost the same regardless of the wavelength change of the fundamental light.

【0036】図5(b)はドメイン構造が図5(a)の
ようになっている場合に基本波光の波長がそれぞれ設計
波長λ(=810nm)、設計波長から±1nmだけずれた
波長(809nm、811nm)であるときのSHG光の総
体的な強度の計算結果を示す図である。図5(b)から
わかるように、ドメイン構造を図5(a)のようにすれ
ば、基本波の波長が設計波長(810nm)から1nm程度
変化し、809nm、あるいは811nmとなっても、この
ときにドメインDn から最終的に出射されるSHG光の
強度を基本波の波長が810nmである場合とほぼ同程度
のものにすることができる。なお、この場合に、SHG
光の強度は、ドメインDi-1 時の強度に比べれば低下し
ているが、ドメイン構造を有しない場合に比べれば大き
なものに維持でき、SHG光を効率良く得ることができ
る。このようにして、基本波光の波長が多少変化した場
合であってもSHG光を効率良く出射させることができ
る。
FIG. 5B shows the case where the wavelength of the fundamental light is the design wavelength λ (= 810 nm) and the wavelength shifted from the design wavelength by ± 1 nm (809 nm) when the domain structure is as shown in FIG. , 811 nm) is a diagram showing calculation results of the overall intensity of SHG light. As can be seen from FIG. 5B, if the domain structure is as shown in FIG. 5A, even if the wavelength of the fundamental wave changes by about 1 nm from the design wavelength (810 nm) and reaches 809 nm or 811 nm, it can be wavelength of the fundamental wave the intensity of the SHG light is finally emitted to the ones substantially the same as the case of the 810nm from the domain D n when. In this case, SHG
Although the light intensity is lower than the intensity at the time of the domain D i−1 , the light intensity can be maintained higher than the case without the domain structure, and the SHG light can be obtained efficiently. In this way, SHG light can be efficiently emitted even when the wavelength of the fundamental light slightly changes.

【0037】ドメインDi を設ける位置は、最終的なド
メインDn から出射されるSHG光の総体的な強度を差
程低下させず、なおかつ、基本波光の波長が多少変化し
ても総体的な強度を同程度のものにすることができるよ
うな位置であれば良く、図5(b)の例では、ドメイン
1 からドメインDn までの長さ、すなわち導波路2の
長さLを相対的に“1”としたときに、ドメインD1
ら“0.84”の地点にドメインDi を設けた場合が示
されている。また、この場合に、導波路2の長さをLよ
りもさらに長くし、さらに多くのドメインを設けると、
位相整合が再びとれ始めて、図5(b)に破線で示すよ
うに、SHG光の総体的な強度は再び増加し、基本波光
の波長の変化に応じSHG光の総体的な強度も変化して
しまうので、導波路2の長さは上記条件を満たす長さL
に設定するのが良い。
The position where the domain D i is provided does not significantly reduce the overall intensity of the SHG light emitted from the final domain D n , and furthermore, even if the wavelength of the fundamental light slightly changes. the intensity may be any position that can be of the same degree, in the example of FIG. 5 (b), the length of the domain D 1 until the domain D n, i.e. the relative length L of the waveguide 2 The case where a domain D i is provided at a point “0.84” from the domain D 1 when “1” is specifically set is shown. In this case, if the length of the waveguide 2 is made longer than L and more domains are provided,
As shown by the broken line in FIG. 5B, the overall intensity of the SHG light increases again, and the overall intensity of the SHG light also changes according to the change in the wavelength of the fundamental light, as shown by the broken line in FIG. Therefore, the length of the waveguide 2 is a length L satisfying the above condition.
It is good to set.

【0038】図6は本発明に係る波長変換素子の第2の
実施例の構成図、図7は図6の波長変換素子の導波路に
形成されているドメイン構造を示す図である。図6,図
7の波長変換素子は、図1,図2に示した波長変換素子
と同様に、LiNbO3 などの強誘電性の非線形光学媒
質からなりドメイン構造を有する長さLの導波路12が
基板11上に形成され、導波路12に形成されたドメイ
ンE1 〜En の分極方向は基本的には交互に反転したも
のとなっているが、各ドメインE1 〜En のうちの少な
くとも1つのドメイン、例えばEi の分極方向は、その
1つ前のドメインEi-1 の分極方向に対し反転しておら
ず、同じ分極方向となっている。
FIG. 6 is a block diagram of a second embodiment of the wavelength conversion element according to the present invention, and FIG. 7 is a view showing a domain structure formed in the waveguide of the wavelength conversion element of FIG. The wavelength conversion element shown in FIGS. 6 and 7 is, like the wavelength conversion element shown in FIGS. 1 and 2, made of a ferroelectric nonlinear optical medium such as LiNbO 3 and has a length L of a waveguide 12 having a domain structure. There are formed on the substrate 11, the polarization direction of the waveguide 12 to form domains E 1 to E n are fundamentally as inverted alternately, but out of the domain E 1 to E n The polarization direction of at least one domain, for example, E i is not inverted with respect to the polarization direction of the immediately preceding domain E i−1 , and has the same polarization direction.

【0039】ところで、この第2の実施例では、さら
に、ドメインE1 〜Ei-1 のピッチF1 とドメインEi
〜En のピッチF2 とを相違させている。すなわち、ド
メインE1 〜Ei-1 のピッチF1 を基本波光の設計波長
λに基づくSHG光のコヒーレンス長lc(λ)に合わ
せ、ドメインE1 〜Ei-1 においては、その各地点で波
長λの基本波光に基づき発生するSHG光の位相が整合
するようにする一方、ドメインEi 〜En のピッチF2
を上記波長λに対しδλだけずれた基本波光に基づくS
HG光のコヒーレンス長lc(λ+δλ)に合わせ、ド
メインEi 〜Enにおいては、その各地点で波長(λ+
δλ)の基本波光に基づき発生するSHG光の位相が整
合するようにしている。なお、位相整合をとるために
は、ドメインのピッチはSHG光のコヒーレンス長の奇
数倍であれば良く、上記の例では説明を簡単にするた
め、ドメインのピッチとSHG光のコヒーレンス長とを
一致させている。
[0039] Incidentally, in this second embodiment, further, the domain E 1 ~E i-1 of the pitch F 1 and Domain E i
EE n from the pitch F 2 . That, combined pitch F 1 domain E 1 ~E i-1 to the coherence length lc of the SHG light based on the design wavelength of the fundamental wave light lambda (lambda), in the domain E 1 ~E i-1, in that each point while SHG light phase generated on the basis of the fundamental wave light of the wavelength λ is so aligned, the pitch F 2 domains E i to E n
Based on the fundamental light shifted from the wavelength λ by δλ.
Suit HG coherence length of the light lc (λ + δλ), in the domain E i to E n, in that each point wavelength (lambda +
The phase of the SHG light generated based on the fundamental light of δλ) is matched. In order to achieve phase matching, it is sufficient that the domain pitch is an odd multiple of the coherence length of the SHG light. In the above example, the domain pitch and the coherence length of the SHG light match each other for simplicity. Let me.

【0040】次にこのような構成の第2の実施例の動作
について説明する。いま、図8(a)に示すようなドメ
イン構造(図7と同じ)をもつ非線形光学媒質に、半導
体レーザからの基本波光を入射させると、非線形光学媒
質の各地点からは、この基本波光に基づきSHG光が発
生する。
Next, the operation of the second embodiment having such a configuration will be described. Now, when a fundamental wave light from a semiconductor laser is incident on a nonlinear optical medium having a domain structure as shown in FIG. 8A (same as FIG. 7), from each point of the nonlinear optical medium, the fundamental wave light The SHG light is generated based on the SHG light.

【0041】ところで、この第2の実施例では、基本波
光の波長がλの場合には、ドメインE1 〜Ei-1 の各地
点において発生するSHG光は位相が見かけ上整合して
いるので、ドメインEi-1 時にはその総体的な強度は重
ね合わせの結果、大きく増加する。しかしながら、ドメ
インEi 〜En においては位相整合がとれないので、ド
メインEi-1 時において最大であったSHG光の総体的
な強度は、ドメインEi 〜En において低下する。
In the second embodiment, when the wavelength of the fundamental light is λ, the phases of the SHG lights generated at the respective points in the domains E 1 to E i−1 are apparently matched. In the case of the domain E i−1, the overall intensity greatly increases as a result of the superposition. However, in the domain E i to E n does not take a phase matching, the overall intensity of the SHG light was greatest in time domain E i-1 is reduced in the domain E i to E n.

【0042】また、基本波光の波長が(λ+δλ)の場
合には、上記と反対に、ドメインE1 〜Ei-1 の各地点
において発生するSHG光は位相が整合していないの
で、ドメインEi-1 時にはその総体的な強度は低いもの
となっている。しかしながら、ドメインEi 〜En にお
いては位相整合がとれるので、ドメインEi-1 時におけ
るSHG光の総体的な強度は、ドメインEi 〜En にお
いて増加し、最終的なドメインEn では、その総体的な
強度を基本波光の波長がλの場合と同程度のものにする
ことができる。
When the wavelength of the fundamental wave light is (λ + δλ), on the contrary, the SHG light generated at each point in the domains E 1 to E i-1 does not have the same phase, so that the domain E At i-1, its overall strength is low. However, since the phase matching take in Domain E i to E n, overall intensity of the SHG light in time domain E i-1, increased in the domain E i to E n, in the final domain E n, The overall intensity can be made similar to the case where the wavelength of the fundamental light is λ.

【0043】図8(b)はドメインの構造が図8(a)
のようになっている場合に基本波光の波長がそれぞれ設
計波長λ(=810nm)、設計波長から±1nmだけ
ずれた波長(809nm,811nm)であるときのS
HG光の総体的な強度の計算結果を示す図である。図8
(b)からわかるように、基本波の波長が設計波長(8
10nm)から1nm程度変化し、809nm,あるい
は811nmとなっても、このときにドメインDn から
最終的に出射されるSHG光の強度を基本波光の波長が
810nmである場合とほぼ同程度のものにすることが
できる。なお、この場合に、SHG光の強度は、基本波
光の波長が設計波長である場合のドメインDi-1 時の最
大強度に比べれば低下しているが、ドメイン構造を有し
ていない場合に比べれば大きなものに維持でき、SHG
光を効率良く得ることができる。このようにして、基本
波光の波長が多少変化した場合であってもSHG光を効
率良く出射させることができる。
FIG. 8B shows the domain structure shown in FIG.
When the wavelength of the fundamental light is the design wavelength λ (= 810 nm) and the wavelength (809 nm, 811 nm) shifted from the design wavelength by ± 1 nm, respectively,
It is a figure showing the calculation result of the total intensity of HG light. FIG.
As can be seen from (b), the wavelength of the fundamental wave is the design wavelength (8
10 nm) from the change about 1 nm, 809 nm or even a 811 nm, that wavelength of the fundamental wave light intensity of the SHG light is finally emitted from the domain D n at this time is approximately the same as the case of 810 nm, Can be In this case, the intensity of the SHG light is lower than the maximum intensity at the time of the domain Di-1 when the wavelength of the fundamental light is the design wavelength. SHG
Light can be obtained efficiently. In this way, SHG light can be efficiently emitted even when the wavelength of the fundamental light slightly changes.

【0044】ドメインEi を設ける位置は、第1の実施
例と同様に、最終的なドメインEnから出射されるSH
G光の総体的な強度を差程低下させず、なおかつ、基本
波光の波長が多少変化しても総体的な強度を同程度のも
のにすることができるような位置であれば良い。
The provision of the domain E i positions, as in the first embodiment, SH emitted from the final domain E n
Any position may be used as long as the overall intensity of the G light is not reduced so much and the overall intensity can be made the same even if the wavelength of the fundamental light slightly changes.

【0045】なお、上述した各実施例では、非線形光学
媒質としてLiNbO3 を用いたが、LiNbO3 のか
わりに、LiTaO3 またはKTP等を用いることも可
能である。また、上述の各実施例の波長変換素子は、基
板上に導波路を形成した導波路型のものとなっている
が、バルク型のものにも本発明を同様に適用することが
できる。
Although LiNbO 3 is used as the nonlinear optical medium in each of the above embodiments, LiTaO 3 or KTP may be used instead of LiNbO 3 . Further, the wavelength conversion element of each of the above-described embodiments is of a waveguide type in which a waveguide is formed on a substrate, but the present invention can be similarly applied to a bulk type.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
非線形光学媒質が、強誘電性のものであって、短波長光
のコヒーレンス長の奇数倍のピッチの複数のドメインか
ら構成されており、各ドメインはその分極方向が基本的
には交互に反転しているが、各ドメインのうちの少なく
とも1つのドメインは、隣接する1つのドメインと同じ
分極方向をもち、ドメインが該ドメインのところでドメ
インの位相を逆転させるよう形成されているので、基本
波光の波長が多少変化した場合であっても短波長光を効
率良く発生させることができる。
According to the present invention as described above,
The nonlinear optical medium is ferroelectric and is composed of a plurality of domains having a pitch of an odd multiple of the coherence length of short-wavelength light, and the polarization direction of each domain is basically alternately inverted. However, since at least one of the domains has the same polarization direction as one of the adjacent domains and the domains are formed so as to reverse the phase of the domain at the domain, the wavelength of the fundamental light Can be generated efficiently even when the light amount slightly changes.

【0047】また、各ドメインのうちの少なくとも1つ
のドメインが、隣接する1つのドメインと同じ分極方向
をもち、該ドメインのところでドメインの位相を逆転さ
せるよう形成されていて、さらに該ドメインよりも前に
位置する各ドメインは、短波長光のあるコヒーレンス長
の奇数倍のピッチを有し、該ドメインよりも後に位置す
る各ドメインは、短波長光の前記コヒーレンス長とは異
なるコヒーレンス長の奇数倍のピッチを有しているとき
にも、基本波光の多少の波長変化によらずに、短波長光
を効率良く発生させることができる。
In addition, at least one of the domains has the same polarization direction as one of the adjacent domains, is formed so as to reverse the phase of the domain at the domain, and is further formed before the domain. Have a pitch that is an odd multiple of a certain coherence length of the short wavelength light, and each domain located after the domain has an odd multiple of a coherence length different from the coherence length of the short wavelength light. Even when there is a pitch, short-wavelength light can be generated efficiently regardless of a slight change in the wavelength of the fundamental light.

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

【図1】本発明に係る波長変換素子の第1の実施例の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a wavelength conversion element according to the present invention.

【図2】図1の波長変換素子の導波路に形成されている
ドメイン構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a domain structure formed in a waveguide of the wavelength conversion element in FIG. 1;

【図3】ドメインの分極方向が交互に反転したものとな
っているとしたときのSHG光の総体的な強度を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the overall intensity of SHG light when the polarization directions of domains are alternately inverted.

【図4】図2のドメイン構造を作成するのに用いられる
マスクの一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a mask used to create the domain structure of FIG. 2;

【図5】(a),(b)は図1の波長変換素子における
SHG光の総体的な強度を説明するための図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the overall intensity of SHG light in the wavelength conversion element of FIG. 1;

【図6】本発明に係る波長変換素子の第2の実施例の構
成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a second embodiment of the wavelength conversion element according to the present invention.

【図7】図6の波長変換素子の導波路に形成されている
ドメイン構造を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a domain structure formed in a waveguide of the wavelength conversion element in FIG. 6;

【図8】(a),(b)は図6の波長変換素子における
SHG光の総体的な強度を説明するための図である。
FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the overall intensity of SHG light in the wavelength conversion element of FIG.

【図9】非線形光学媒質においてSHG光の位相整合が
とれない現象を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a phenomenon in which SHG light cannot be phase-matched in a nonlinear optical medium.

【図10】SHG光の位相整合がとれたときと位相整合
がとれないときとのSHG光の強度を比較するための図
である。
FIG. 10 is a diagram for comparing the intensity of SHG light when the phase matching of SHG light is achieved and when the phase matching is not achieved.

【図11】位相整合の条件が満たされた非線形光学媒質
に程々の波長の基本波光を入射させたときのSHG光の
強度変化予想を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an expected change in the intensity of SHG light when a fundamental wave light having a moderate wavelength is incident on a nonlinear optical medium satisfying the condition of phase matching.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 導波路 11 基板 12 導波路 D1 〜Dn ドメイン E1 〜En ドメイン1 substrate 2 waveguide 11 substrate 12 waveguide D 1 to D n domain E 1 to E n domain

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−98227(JP,A) 特開 平2−63026(JP,A) Optics Letters,Vo l.16 No.6(March 15, 1991)pp.375−377 IEEE Journal of Q uantum Electronic s,Vol.26 No.7(July 1990)pp.1265−1276 Applied Physics L etters,Vol.56 No.18 (30 April 1990)pp.1725− 1727 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/35 - 1/39 H01S 3/108 - 3/109 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-98227 (JP, A) JP-A-2-63026 (JP, A) Optics Letters, Vol. 16 No. 6 (March 15, 1991) pp. 375-377 IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 26 No. 7 (July 1990) pp. 1265-1276 Applied Physics Letters, Vol. 56 No. 18 (30 April 1990) pp. 1725-1727 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/35-1/39 H01S 3/108-3/109

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基本波光を非線形光学媒質に入射させ、
非線形光学媒質において、基本波光に基づき基本波光の
波長よりも短かい波長の短波長光を発生させるようにな
っている波長変換素子において、前記非線形光学媒質
は、強誘電性のものであって、複数のドメインから構成
されており、各ドメインはその分極方向が基本的には交
互に反転しているが、各ドメインのうちの少なくとも1
つのドメインは、隣接する1つのドメインと同じ分極方
向をもち、該ドメインのところでドメインの位相を逆転
させるよう形成され、該ドメインよりも前に位置するド
メインは、短波長光のあるコヒーレンス長の奇数倍のピ
ッチを有し、該ドメインよりも後に位置するドメイン
は、前記コヒーレンス長とは異なる短波長光のコヒーレ
ンス長の奇数倍のピッチを有していることを特徴とする
波長変換素子。
1. A fundamental wave light is made incident on a nonlinear optical medium,
In the nonlinear optical medium, in a wavelength conversion element adapted to generate a short-wavelength light having a shorter wavelength than the wavelength of the fundamental wave light based on the fundamental wave light, the nonlinear optical medium is ferroelectric, The domain is composed of a plurality of domains, and the polarization direction of each domain is basically alternately reversed.
One domain has the same polarization direction as one adjacent domain and is formed to reverse the phase of the domain at the domain, and the domain located before the domain is an odd number of coherence lengths of short wavelength light. A wavelength conversion element having a double pitch and a domain located after the domain having an odd multiple of a coherence length of short-wavelength light different from the coherence length.
【請求項2】 隣接する1つのドメインと同じ分極方向
をもつ前記ドメインは、最終的なドメインから出射され
る短波長光の総体的な強度を差程低下させず、なおか
つ、基本波光の波長が多少変化しても短波長光の総体的
な強度を同程度のものにすることができるような位置に
配置されることを特徴とする請求項1記載の波長変換素
子。
2. The domain having the same polarization direction as one adjacent domain does not significantly reduce the overall intensity of the short-wavelength light emitted from the final domain, and the wavelength of the fundamental light is reduced. the wavelength conversion element according to claim 1 Symbol mounting characterized by being arranged more or less the overall strength of the short-wavelength light be varied in a position such that can be of the same degree.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Applied Physics Letters,Vol.56 No.18(30 April 1990)pp.1725−1727
IEEE Journal of Quantum Electronics,Vol.26 No.7(July 1990)pp.1265−1276
Optics Letters,Vol.16 No.6(March 15,1991)pp.375−377

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