JP3200484B2 - 自己倍周波レーザー素子 - Google Patents
自己倍周波レーザー素子Info
- Publication number
- JP3200484B2 JP3200484B2 JP35021492A JP35021492A JP3200484B2 JP 3200484 B2 JP3200484 B2 JP 3200484B2 JP 35021492 A JP35021492 A JP 35021492A JP 35021492 A JP35021492 A JP 35021492A JP 3200484 B2 JP3200484 B2 JP 3200484B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- grating
- insulating substrate
- transparent insulating
- laser
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
- H01S3/1095—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation self doubling, e.g. lasing and frequency doubling by the same active medium
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザー励起光を出
射するレーザー発振機能と、このレーザー励起光により
生起したレーザー基本波をその１／２波長の第２高調波
に変換して出射する波長変換機能とを有する自己倍周波
レーザー素子に関する。
射するレーザー発振機能と、このレーザー励起光により
生起したレーザー基本波をその１／２波長の第２高調波
に変換して出射する波長変換機能とを有する自己倍周波
レーザー素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりレーザー光を短波長かする試み
がなされており、その目的でレーザー光の波長変換を行
う幾つかの光波長変換素子が提案されている。例えば、
A. Yarlv著、多田邦雄・神谷武志訳、丸善（株）発行の
「光エレクトロニクスの基礎」第２００〜２０４頁には
バルク結晶型のものが紹介されている。しかしながら、
このバルク結晶型の光波長変換素子においては、非線形
光学材料中に生じた第２高調波の位相が揃って強めあう
条件、すなわち位相整合条件が成立することが必須であ
り、そのために結晶の複屈折を利用する必要が生じ、た
とえ分子レベルでの非線形性が大きくても複屈折性がな
い材料やこの複屈折性の少ない材料はそのままでは利用
できないという問題がある。そこで、このような問題を
解決できる光波長変換素子として、例えば、O. Sugiura
et al., Extended Abstracts, Physical Concepts of
Materials for Novel Optoelectronic Device Applicat
ions, SPIE, Vol.1361, p599 (1990) には、三次元光導
波路型の光波長変換素子が提案されている。この三次元
光導波路を利用した第２高調波の位相整合方法として
は、代表的には、膜厚制御による基本波と第２高調波
のモード間の位相整合を行う方法と、基本波の導波モ
ードと第２高調波の基底部への放射モードとの間で位相
整合を行う方法とが知られており、特にの方法は伝搬
長の２乗に比例した出力が得られることから有望である
とされている。
がなされており、その目的でレーザー光の波長変換を行
う幾つかの光波長変換素子が提案されている。例えば、
A. Yarlv著、多田邦雄・神谷武志訳、丸善（株）発行の
「光エレクトロニクスの基礎」第２００〜２０４頁には
バルク結晶型のものが紹介されている。しかしながら、
このバルク結晶型の光波長変換素子においては、非線形
光学材料中に生じた第２高調波の位相が揃って強めあう
条件、すなわち位相整合条件が成立することが必須であ
り、そのために結晶の複屈折を利用する必要が生じ、た
とえ分子レベルでの非線形性が大きくても複屈折性がな
い材料やこの複屈折性の少ない材料はそのままでは利用
できないという問題がある。そこで、このような問題を
解決できる光波長変換素子として、例えば、O. Sugiura
et al., Extended Abstracts, Physical Concepts of
Materials for Novel Optoelectronic Device Applicat
ions, SPIE, Vol.1361, p599 (1990) には、三次元光導
波路型の光波長変換素子が提案されている。この三次元
光導波路を利用した第２高調波の位相整合方法として
は、代表的には、膜厚制御による基本波と第２高調波
のモード間の位相整合を行う方法と、基本波の導波モ
ードと第２高調波の基底部への放射モードとの間で位相
整合を行う方法とが知られており、特にの方法は伝搬
長の２乗に比例した出力が得られることから有望である
とされている。
【０００３】そして、この種の光波長変換素子について
は、無機非線形光学材料よりもその非線形性が大きく、
応答速度が速い有機非線形光学材料を用いたものの研究
が盛んに行われており、また、このような光波長変換素
子とレーザー装置とを組み合わせて可視領域のレーザー
装置を開発する試みもなされている。しかしながら、基
本波としてＮｄ3+ＹＡＧレーザーを用いて光学系を組む
と、キセノンランプ等の光源を励起光としているため、
レーザーの外形が大きくなり、コンパクトな装置とする
ことができない。そこで、基本波として半導体レーザー
を用いて装置のコンパクト化の試みも行われているが、
この半導体レーザーを光学系に用いた場合は、内部共振
型レーザーとなるが、現在の技術レベルでは有機結晶の
加工性が悪くて透明性に欠けるため、十分なパワーを出
すことが困難であるという問題がある。
は、無機非線形光学材料よりもその非線形性が大きく、
応答速度が速い有機非線形光学材料を用いたものの研究
が盛んに行われており、また、このような光波長変換素
子とレーザー装置とを組み合わせて可視領域のレーザー
装置を開発する試みもなされている。しかしながら、基
本波としてＮｄ3+ＹＡＧレーザーを用いて光学系を組む
と、キセノンランプ等の光源を励起光としているため、
レーザーの外形が大きくなり、コンパクトな装置とする
ことができない。そこで、基本波として半導体レーザー
を用いて装置のコンパクト化の試みも行われているが、
この半導体レーザーを光学系に用いた場合は、内部共振
型レーザーとなるが、現在の技術レベルでは有機結晶の
加工性が悪くて透明性に欠けるため、十分なパワーを出
すことが困難であるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、光波長変換素子の変換効率を高め、光学系に半導体
レーザーを組み込んで使用できるコンパクトなサイズの
可視領域のレーザー装置を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、ＤＦＢグレーティング及びグレーティング反射器
を有する第１透明絶縁基板と、その上に積層され、Ｎｄ
3+イオンがドープされたガラス薄膜と、その上に積層さ
れ、非線形光学材料がドープ若しくは側鎖に導入された
高分子又は結晶製の非線形光学薄膜と、その上に積層さ
れた第２透明絶縁基板と、その上部に設けられ、特定波
長領域の光を反射する光反射薄膜とからなり、上記第１
透明絶縁基板、ガラス薄膜、非線形光学薄膜及び第２透
明絶縁基板における屈折率を所定の条件で設定した三次
元光導波路を使用し、半導体レーザーからガラス薄膜に
導かれたレーザー光を有効に利用すると共に、この三次
元光導波路内での波長の変換効率を高め、これによって
十分なパワーを出力できるだけでなく、装置のコンパク
ト化を達成できることを見出し、本発明を完成した。従
って、本発明の目的は、半導体レーザーを組み込んで装
置をコンパクト化することができ、しかも、高い出力で
可視領域のレーザー光を出射することができる自己倍周
波レーザー素子を提供することにある。
は、光波長変換素子の変換効率を高め、光学系に半導体
レーザーを組み込んで使用できるコンパクトなサイズの
可視領域のレーザー装置を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、ＤＦＢグレーティング及びグレーティング反射器
を有する第１透明絶縁基板と、その上に積層され、Ｎｄ
3+イオンがドープされたガラス薄膜と、その上に積層さ
れ、非線形光学材料がドープ若しくは側鎖に導入された
高分子又は結晶製の非線形光学薄膜と、その上に積層さ
れた第２透明絶縁基板と、その上部に設けられ、特定波
長領域の光を反射する光反射薄膜とからなり、上記第１
透明絶縁基板、ガラス薄膜、非線形光学薄膜及び第２透
明絶縁基板における屈折率を所定の条件で設定した三次
元光導波路を使用し、半導体レーザーからガラス薄膜に
導かれたレーザー光を有効に利用すると共に、この三次
元光導波路内での波長の変換効率を高め、これによって
十分なパワーを出力できるだけでなく、装置のコンパク
ト化を達成できることを見出し、本発明を完成した。従
って、本発明の目的は、半導体レーザーを組み込んで装
置をコンパクト化することができ、しかも、高い出力で
可視領域のレーザー光を出射することができる自己倍周
波レーザー素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、１
つのＤＦＢグレーティングとこのＤＦＢグレーティング
の一方側に形成された１つのグレーティング反射器とを
有する第１透明絶縁基板と、この第１透明絶縁基板上に
積層され、Ｎｄ3+イオンがドープされたガラス薄膜と、
このガラス薄膜上に積層され、非線形光学材料がドープ
若しくは側鎖に導入された高分子又は結晶製の非線形光
学薄膜と、これらガラス薄膜又は非線形光学薄膜上に積
層された第２透明絶縁基板と、この第２透明絶縁基板の
上部に設けられ、特定波長領域の光を反射する光反射薄
膜とからなり、下記の屈折率条件 ｎf −ｎg ＝０．０１〜０．０５及びｎf ，ｎg ＞
ｎs ，ｎc （但し、式中ｎs は第１透明絶縁基板の屈折率を示し、
ｎg はガラス薄膜の屈折率を示し、ｎf は非線形光学薄
膜の屈折率を示し、また、ｎc は第２透明絶縁基板の屈
折率を示す。）を満たす三次元光導波路を備えており、
半導体レーザーからのレーザー励起光を照射した際に、
このレーザー励起光でガラス薄膜中のＮｄ3+イオンが励
起して上記第１透明絶縁基板のＤＦＢグレーティング内
に所定波長のレーザー基本波が生起し、このＤＦＢグレ
ーティングとグレーティング反射器との間の上部に位置
する非線形光学薄膜内で上記レーザー基本波が１／２短
波長の第２高調波に変換され、発生した第２高調波が三
次元光導波路内で導波され、また、上記ＤＦＢグレーテ
ィングの一方側のグレーティング反射器で反射され、こ
のＤＦＢグレーティングの他側方よりこの第２高調波が
出射される自己倍周波レーザー素子である。
つのＤＦＢグレーティングとこのＤＦＢグレーティング
の一方側に形成された１つのグレーティング反射器とを
有する第１透明絶縁基板と、この第１透明絶縁基板上に
積層され、Ｎｄ3+イオンがドープされたガラス薄膜と、
このガラス薄膜上に積層され、非線形光学材料がドープ
若しくは側鎖に導入された高分子又は結晶製の非線形光
学薄膜と、これらガラス薄膜又は非線形光学薄膜上に積
層された第２透明絶縁基板と、この第２透明絶縁基板の
上部に設けられ、特定波長領域の光を反射する光反射薄
膜とからなり、下記の屈折率条件 ｎf −ｎg ＝０．０１〜０．０５及びｎf ，ｎg ＞
ｎs ，ｎc （但し、式中ｎs は第１透明絶縁基板の屈折率を示し、
ｎg はガラス薄膜の屈折率を示し、ｎf は非線形光学薄
膜の屈折率を示し、また、ｎc は第２透明絶縁基板の屈
折率を示す。）を満たす三次元光導波路を備えており、
半導体レーザーからのレーザー励起光を照射した際に、
このレーザー励起光でガラス薄膜中のＮｄ3+イオンが励
起して上記第１透明絶縁基板のＤＦＢグレーティング内
に所定波長のレーザー基本波が生起し、このＤＦＢグレ
ーティングとグレーティング反射器との間の上部に位置
する非線形光学薄膜内で上記レーザー基本波が１／２短
波長の第２高調波に変換され、発生した第２高調波が三
次元光導波路内で導波され、また、上記ＤＦＢグレーテ
ィングの一方側のグレーティング反射器で反射され、こ
のＤＦＢグレーティングの他側方よりこの第２高調波が
出射される自己倍周波レーザー素子である。
【０００６】本発明において、光波長変換素子としての
三次元光導波路の第１透明絶縁基板については、基本的
には平板状であって第２高調波の領域に吸収がなく、そ
の屈折率ｎs がその上に積層されるガラス薄膜の屈折率
ｎg や非線形光学薄膜の屈折率ｎf より小さいものであ
ればよく、例えば、石英ガラス、パイレックスガラス等
が使用される。この第１透明絶縁基板の厚さは、通常、
０．０５〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．１〜２ｍｍ程
度であり、薄すぎると基板側の電解が基板外に形成され
るという問題が生じ、また、厚すぎるとデバイスの形状
が大きくなってしまうという問題が生じる。そして、こ
の第１透明絶縁基板に形成されるＤＦＢグレーティング
の設計は、その長さについては例えば西原浩、春名正
光、楢原敏明著、オーム社発行の「光集積回路」に記載
の方法に従って、また、その周期と間隔については例え
ばAmnon Yariv 著、Holt-Saunders International Edit
ions社発行の「Optical Electronics 」に記載の方法に
従って、それぞれ行うことができる。
三次元光導波路の第１透明絶縁基板については、基本的
には平板状であって第２高調波の領域に吸収がなく、そ
の屈折率ｎs がその上に積層されるガラス薄膜の屈折率
ｎg や非線形光学薄膜の屈折率ｎf より小さいものであ
ればよく、例えば、石英ガラス、パイレックスガラス等
が使用される。この第１透明絶縁基板の厚さは、通常、
０．０５〜１０ｍｍ程度、好ましくは０．１〜２ｍｍ程
度であり、薄すぎると基板側の電解が基板外に形成され
るという問題が生じ、また、厚すぎるとデバイスの形状
が大きくなってしまうという問題が生じる。そして、こ
の第１透明絶縁基板に形成されるＤＦＢグレーティング
の設計は、その長さについては例えば西原浩、春名正
光、楢原敏明著、オーム社発行の「光集積回路」に記載
の方法に従って、また、その周期と間隔については例え
ばAmnon Yariv 著、Holt-Saunders International Edit
ions社発行の「Optical Electronics 」に記載の方法に
従って、それぞれ行うことができる。
【０００７】すなわち、ＤＦＢグレーティングの長さの
設計は、図５に示すように、導波路内を進行する伝搬ベ
クトルβa の前進波Ａ（０）がグレーティング領域（Ｚ
＝０〜Ｌ）に入り、そこで徐々に反射されつつ前進する
前進波Ａ（Ｚ）とそこで反射されて戻るエネルギーレベ
ルが降下した後退波Ｂ（Ｚ）となり、この後退波Ｂ
（Ｚ）はこのグレーティング領域（Ｚ＝０〜Ｌ）から出
て再び導波路内を後退する伝搬ベクトルβb の前進波Ｂ
（０）となり、また、上記エネルギーレベルの降下した
ロス分として前進波Ａ（Ｌ）がグレーティング領域（Ｚ
＝０〜Ｌ）を通過する場合、モード結合方程式は、 ＋ｄＡ（Ｚ）／ｄｚ ＝−ｊｘ* Ｂ（Ｚ）ｅｘｐ（−２ｊΔＺ）（βa ＞０） （１） −ｄＢ（Ｚ）／ｄｚ ＝−ｊｘ* Ａ（Ｚ）ｅｘｐ（＋２ｊΔＺ）（βa ＜０） （２） 〔但し、式中、ｘ＝ｘｂａ（ｑ）は結合係数を示し、Δ
＝βb −（βa ＋ｑＫ）は位相整合条件からのずれの程
度を示し、ｑは結合次数を示す。〕で表される。
設計は、図５に示すように、導波路内を進行する伝搬ベ
クトルβa の前進波Ａ（０）がグレーティング領域（Ｚ
＝０〜Ｌ）に入り、そこで徐々に反射されつつ前進する
前進波Ａ（Ｚ）とそこで反射されて戻るエネルギーレベ
ルが降下した後退波Ｂ（Ｚ）となり、この後退波Ｂ
（Ｚ）はこのグレーティング領域（Ｚ＝０〜Ｌ）から出
て再び導波路内を後退する伝搬ベクトルβb の前進波Ｂ
（０）となり、また、上記エネルギーレベルの降下した
ロス分として前進波Ａ（Ｌ）がグレーティング領域（Ｚ
＝０〜Ｌ）を通過する場合、モード結合方程式は、 ＋ｄＡ（Ｚ）／ｄｚ ＝−ｊｘ* Ｂ（Ｚ）ｅｘｐ（−２ｊΔＺ）（βa ＞０） （１） −ｄＢ（Ｚ）／ｄｚ ＝−ｊｘ* Ａ（Ｚ）ｅｘｐ（＋２ｊΔＺ）（βa ＜０） （２） 〔但し、式中、ｘ＝ｘｂａ（ｑ）は結合係数を示し、Δ
＝βb −（βa ＋ｑＫ）は位相整合条件からのずれの程
度を示し、ｑは結合次数を示す。〕で表される。
【０００８】ここで、グレーティングの長さをＬとして
前進波Ａ（０）が入射する場合において、Ａ（０）＝
１、Ｂ（Ｌ）＝０の境界条件で解いてパワー移行率
（η）を求めると、次式 η＝｜Ｂ（０）｜2 ／｜Ａ（０）｜2 ＝〔（１＋（１−
Δ2 ／｜ｘ｜2 ）／（sin ｈ2 ｛（｜ｘ｜−Δ2 ）1/2
Ｌ｝〕-1 そして、｜Δ｜＜｜ｘ｜である限り、Ｌ→∞とすると、
｜Ｂ（０）｜2 →１、すなわち完全なパワー移行が起こ
り、特に、Δ＝０の場合には、η＝η0 ＝tanｈ2 （｜
ｘ｜Ｌ）となる。従って、Ｌ≧Ｌc のときにη0 ≧０．
８４となり、大部分のパワーが移行することになる。す
なわち、Ｌは長いほどパワー移行率（η）が向上する
が、伝搬損失によるパワーの減少を考慮すると、我々の
実験結果によれば、Ｌ＝２〜１０ｍｍの範囲で可能であ
るが、好ましくはＬ＝４〜６ｍｍ、より好ましくはＬ＝
５ｍｍ程度が適当である。
前進波Ａ（０）が入射する場合において、Ａ（０）＝
１、Ｂ（Ｌ）＝０の境界条件で解いてパワー移行率
（η）を求めると、次式 η＝｜Ｂ（０）｜2 ／｜Ａ（０）｜2 ＝〔（１＋（１−
Δ2 ／｜ｘ｜2 ）／（sin ｈ2 ｛（｜ｘ｜−Δ2 ）1/2
Ｌ｝〕-1 そして、｜Δ｜＜｜ｘ｜である限り、Ｌ→∞とすると、
｜Ｂ（０）｜2 →１、すなわち完全なパワー移行が起こ
り、特に、Δ＝０の場合には、η＝η0 ＝tanｈ2 （｜
ｘ｜Ｌ）となる。従って、Ｌ≧Ｌc のときにη0 ≧０．
８４となり、大部分のパワーが移行することになる。す
なわち、Ｌは長いほどパワー移行率（η）が向上する
が、伝搬損失によるパワーの減少を考慮すると、我々の
実験結果によれば、Ｌ＝２〜１０ｍｍの範囲で可能であ
るが、好ましくはＬ＝４〜６ｍｍ、より好ましくはＬ＝
５ｍｍ程度が適当である。
【０００９】また、ＤＦＢグレーティングの周期と間隔
の設計は次のようにして行われる。すなわち、図６に示
すグレーティング領域（Ｚ＝０〜Ｌ）内での伝搬定数は
次のように表される。 β’＝β0 ±ｊＳ＝β0 ±ｊ｛ｘ2 −（Δβ
（ω））2 ｝1/2 （但し、β0 ＝ｌπ／Λ、Δβ＝β（ω）−β0 であ
る。） ここで、β（ω）をブラッグ条件（ｌπ／Λ）近傍にお
いて、β（ω）≒ｋ0Ｎeff （ｋ0 ＝２π／λ）とす
る。なお、Λはグレーティングの周期を示す。そして、
グレーティングのある導波路では、ブラッグ条件近傍の
角周波数の光波に対して高い反射率を示す。従って、位
相整合条件の下でのグレーティングの周期は、理論計算
上１．６４ｎｍにおいて３５８ｎｍとなる。なお、図６
においては、間隔を決定する係数αを１／２とし、高さ
ｈを３００ｎｍとした。我々の実験結果によれば、この
ＤＦＢグレーティングの周期（Λ）は３５３〜３６３ｎ
ｍ、好ましくは３５５〜３６１ｎｍであり、間隔（α
Λ）は１０１．４〜２５０．６ｎｍ、好ましくは１４
３．２〜２１４．８ｎｍである。なお、高さｈについて
は、通常２０〜７００ｎｍ、好ましくは３００〜５００
ｎｍとするのがよい。
の設計は次のようにして行われる。すなわち、図６に示
すグレーティング領域（Ｚ＝０〜Ｌ）内での伝搬定数は
次のように表される。 β’＝β0 ±ｊＳ＝β0 ±ｊ｛ｘ2 −（Δβ
（ω））2 ｝1/2 （但し、β0 ＝ｌπ／Λ、Δβ＝β（ω）−β0 であ
る。） ここで、β（ω）をブラッグ条件（ｌπ／Λ）近傍にお
いて、β（ω）≒ｋ0Ｎeff （ｋ0 ＝２π／λ）とす
る。なお、Λはグレーティングの周期を示す。そして、
グレーティングのある導波路では、ブラッグ条件近傍の
角周波数の光波に対して高い反射率を示す。従って、位
相整合条件の下でのグレーティングの周期は、理論計算
上１．６４ｎｍにおいて３５８ｎｍとなる。なお、図６
においては、間隔を決定する係数αを１／２とし、高さ
ｈを３００ｎｍとした。我々の実験結果によれば、この
ＤＦＢグレーティングの周期（Λ）は３５３〜３６３ｎ
ｍ、好ましくは３５５〜３６１ｎｍであり、間隔（α
Λ）は１０１．４〜２５０．６ｎｍ、好ましくは１４
３．２〜２１４．８ｎｍである。なお、高さｈについて
は、通常２０〜７００ｎｍ、好ましくは３００〜５００
ｎｍとするのがよい。
【００１０】また、上記第１透明絶縁基板に形成される
グレーティング反射器の設計は、同様に、上記文献より
５３２ｎｍにおいて、グレーティング周期（Λ）は１７
５〜１８３ｎｍ、好ましくは１７７〜１８１ｎｍであ
る。間隔（αΛ）は５４〜１２５ｎｍ、好ましくは７
１．６〜１０７．４ｎｍである。なお、高さｈについて
は、通常２０〜７００ｎｍ、好ましくは３００〜５００
ｎｍである。
グレーティング反射器の設計は、同様に、上記文献より
５３２ｎｍにおいて、グレーティング周期（Λ）は１７
５〜１８３ｎｍ、好ましくは１７７〜１８１ｎｍであ
る。間隔（αΛ）は５４〜１２５ｎｍ、好ましくは７
１．６〜１０７．４ｎｍである。なお、高さｈについて
は、通常２０〜７００ｎｍ、好ましくは３００〜５００
ｎｍである。
【００１１】本発明において、上記第１透明絶縁基板の
上には、Ｎｄ3+イオンがドープされたガラス薄膜と、非
線形光学材料がドープ若しくは側鎖に導入された高分子
又は結晶製の非線形光学薄膜とがその何れかを先にして
順次積層される。ここで積層されるガラス薄膜について
はＮｄ3+イオンがドープされていることが必要である。
ここで用いるガラス薄膜の材質については、非線形光学
薄膜とほぼ等しい屈折率を有し、第１透明絶縁基板より
も高い屈折率を有することが必要であり、例えば、珪酸
塩ガラス、コーニング７０５９等が使用される。このガ
ラス薄膜は、通常、スパッタ法、ゾルゲル法等の方法で
ＤＦＢグレーティングやグレーティング反射器が形成さ
れた第１透明絶縁基板の上に積層され、その際にＮｄ3+
イオンを含有させることにより作製されたガラス薄膜中
にこのＮｄ3+イオンをドープする。作製されるガラス薄
膜の膜厚は、通常、０．０５〜０．３μｍ、好ましくは
０．１〜０．２μｍの範囲であり、また、このガラス薄
膜中にドープされるＮｄ3+イオンの量は、通常、０．１
〜５％、好ましくは０．５〜０．９％の範囲である。こ
のガラス薄膜の膜厚が０．０５μｍより薄いとＮｄ3+イ
オンのドープ量が少なすぎて発振しなくなるという問題
があり、また、０．３μｍより厚いとガラス薄膜の屈折
率を正確に制御しなければならないという問題が生じ
る。また、ガラス薄膜中にドープされるＮｄ3+イオンの
量が０．１％より少ないとｓ＠￥２〔料が少なくて発振
しなくなるという問題が生じ、また、５％より多いとア
モルファス薄膜中で結晶化が起こるという問題が生じ
る。
上には、Ｎｄ3+イオンがドープされたガラス薄膜と、非
線形光学材料がドープ若しくは側鎖に導入された高分子
又は結晶製の非線形光学薄膜とがその何れかを先にして
順次積層される。ここで積層されるガラス薄膜について
はＮｄ3+イオンがドープされていることが必要である。
ここで用いるガラス薄膜の材質については、非線形光学
薄膜とほぼ等しい屈折率を有し、第１透明絶縁基板より
も高い屈折率を有することが必要であり、例えば、珪酸
塩ガラス、コーニング７０５９等が使用される。このガ
ラス薄膜は、通常、スパッタ法、ゾルゲル法等の方法で
ＤＦＢグレーティングやグレーティング反射器が形成さ
れた第１透明絶縁基板の上に積層され、その際にＮｄ3+
イオンを含有させることにより作製されたガラス薄膜中
にこのＮｄ3+イオンをドープする。作製されるガラス薄
膜の膜厚は、通常、０．０５〜０．３μｍ、好ましくは
０．１〜０．２μｍの範囲であり、また、このガラス薄
膜中にドープされるＮｄ3+イオンの量は、通常、０．１
〜５％、好ましくは０．５〜０．９％の範囲である。こ
のガラス薄膜の膜厚が０．０５μｍより薄いとＮｄ3+イ
オンのドープ量が少なすぎて発振しなくなるという問題
があり、また、０．３μｍより厚いとガラス薄膜の屈折
率を正確に制御しなければならないという問題が生じ
る。また、ガラス薄膜中にドープされるＮｄ3+イオンの
量が０．１％より少ないとｓ＠￥２〔料が少なくて発振
しなくなるという問題が生じ、また、５％より多いとア
モルファス薄膜中で結晶化が起こるという問題が生じ
る。
【００１２】また、上記ガラス薄膜の上に、あるいは、
このガラス薄膜に先駆けて上記第１透明絶縁基板の上に
積層される非線形光学薄膜は、非線形光学材料がドープ
若しくは側鎖に導入された高分子又は結晶製の薄膜であ
る。この非線形光学薄膜については、透明な結晶性無機
質材料中に分散させた無機系の非線形光学薄膜や、色素
等からなる有機非線形光学材料を高分子材料中にドープ
したり、あるいは、この高分子材料の側鎖に導入して得
られた有機系の非線形光学薄膜の何れも使用可能である
が、光波長の変換効率の点から、好ましくは有機系の非
線形光学薄膜である。
このガラス薄膜に先駆けて上記第１透明絶縁基板の上に
積層される非線形光学薄膜は、非線形光学材料がドープ
若しくは側鎖に導入された高分子又は結晶製の薄膜であ
る。この非線形光学薄膜については、透明な結晶性無機
質材料中に分散させた無機系の非線形光学薄膜や、色素
等からなる有機非線形光学材料を高分子材料中にドープ
したり、あるいは、この高分子材料の側鎖に導入して得
られた有機系の非線形光学薄膜の何れも使用可能である
が、光波長の変換効率の点から、好ましくは有機系の非
線形光学薄膜である。
【００１３】このような有機系の非線形光学薄膜を形成
するための有機非線形光学材料としては、具体的には梅
垣真祐著「有機非線形材料」第２５〜５４頁で紹介され
ている種々の単核芳香族誘導体、オルソ位２置換ベンゼ
ン、メタ位２置換ベンゼン、パラ位２置換ベンゼン、３
置換ベンゼン、Ｒ，Ｒ’置換複核芳香族、シアニン及び
メロシアニン色素、ピリジン誘導体、尿素誘導体等を挙
げることができるほか、中西、小林、中村、梅垣著「新
素材シリーズ、新・有機非線形光学材料Ｉ、材料開発の
最先端」第５０〜６０頁や先に本願出願人が出願した特
願平４−８６，５５１号発明「メタクロイル基含有シク
ロブテンジオン誘導体、その単独又は共重合体、および
それらの製造方法」等に開示されている種々のシクロブ
テンジオン誘導体が挙げられる。また、この有機非線形
光学材料の担持体となる高分子材料としては、基本的に
はそれが非晶質であって光学的に透明であり、沸点３０
〜２５０℃、好ましくは６０〜１５０℃の溶剤に１重量
％以上の濃度で溶解し、かつ、熱分解開始温度がガラス
転移温度より５℃以上高い、という条件を満たすもので
あればよく、具体的にはポリメタクリル酸メチル、ポリ
スチレンのような付加系高分子材料や、スチレン・アク
リロニトリル共重合体のような付加系共重合体や、ポリ
カーボネート、芳香族ポリエステル、芳香族ポリエーテ
ルスルホン等の縮合系高分子材料等が挙げられる。
するための有機非線形光学材料としては、具体的には梅
垣真祐著「有機非線形材料」第２５〜５４頁で紹介され
ている種々の単核芳香族誘導体、オルソ位２置換ベンゼ
ン、メタ位２置換ベンゼン、パラ位２置換ベンゼン、３
置換ベンゼン、Ｒ，Ｒ’置換複核芳香族、シアニン及び
メロシアニン色素、ピリジン誘導体、尿素誘導体等を挙
げることができるほか、中西、小林、中村、梅垣著「新
素材シリーズ、新・有機非線形光学材料Ｉ、材料開発の
最先端」第５０〜６０頁や先に本願出願人が出願した特
願平４−８６，５５１号発明「メタクロイル基含有シク
ロブテンジオン誘導体、その単独又は共重合体、および
それらの製造方法」等に開示されている種々のシクロブ
テンジオン誘導体が挙げられる。また、この有機非線形
光学材料の担持体となる高分子材料としては、基本的に
はそれが非晶質であって光学的に透明であり、沸点３０
〜２５０℃、好ましくは６０〜１５０℃の溶剤に１重量
％以上の濃度で溶解し、かつ、熱分解開始温度がガラス
転移温度より５℃以上高い、という条件を満たすもので
あればよく、具体的にはポリメタクリル酸メチル、ポリ
スチレンのような付加系高分子材料や、スチレン・アク
リロニトリル共重合体のような付加系共重合体や、ポリ
カーボネート、芳香族ポリエステル、芳香族ポリエーテ
ルスルホン等の縮合系高分子材料等が挙げられる。
【００１４】ここで形成される非線形光学薄膜について
は、それが効率良く光波長変換機能を発揮するように、
使用する非線形光学材料の種類やその担持体となる無機
あるいは有機の材料に応じて、位相整合条件を満たすよ
うに作製される必要がある。非線形光学薄膜の作製方法
については、具体的には、ポールドポリマー用としては
スピンコート法、ディップコート法が考えられ、また、
結晶についてはブリッジマン法等の方法がある。
は、それが効率良く光波長変換機能を発揮するように、
使用する非線形光学材料の種類やその担持体となる無機
あるいは有機の材料に応じて、位相整合条件を満たすよ
うに作製される必要がある。非線形光学薄膜の作製方法
については、具体的には、ポールドポリマー用としては
スピンコート法、ディップコート法が考えられ、また、
結晶についてはブリッジマン法等の方法がある。
【００１５】更に、上記非線形光学薄膜の上には、第２
透明絶縁基板が積層される。この第２透明絶縁基板は、
導波層（ガラス薄膜層、非線形光学薄膜層）内に光を閉
じ込める目的で積層されるものであり、上記第１透明絶
縁基板と同様に、第２高調波の領域に吸収がなく、その
屈折率ｎs がその上に積層されるガラス薄膜の屈折率ｎ
g や非線形光学薄膜の屈折率ｎf より小さいものであれ
ばよく、例えば、石英ガラス、パイレックスガラス等が
使用される。また、その厚さも、通常、０．０５〜１０
ｍｍ程度、好ましくは０．１〜２ｍｍ程度であり、薄す
ぎると基板内の電解が基板外に形成されるという問題が
生じ、また、厚すぎるとデバイスの形状が大きくなって
しまうという問題が生じる。
透明絶縁基板が積層される。この第２透明絶縁基板は、
導波層（ガラス薄膜層、非線形光学薄膜層）内に光を閉
じ込める目的で積層されるものであり、上記第１透明絶
縁基板と同様に、第２高調波の領域に吸収がなく、その
屈折率ｎs がその上に積層されるガラス薄膜の屈折率ｎ
g や非線形光学薄膜の屈折率ｎf より小さいものであれ
ばよく、例えば、石英ガラス、パイレックスガラス等が
使用される。また、その厚さも、通常、０．０５〜１０
ｍｍ程度、好ましくは０．１〜２ｍｍ程度であり、薄す
ぎると基板内の電解が基板外に形成されるという問題が
生じ、また、厚すぎるとデバイスの形状が大きくなって
しまうという問題が生じる。
【００１６】本発明においては、上記第２透明絶縁基板
の上に特定波長領域の光を反射するための光反射薄膜が
設けられる。この光反射薄膜は、半導体レーザーから出
射されて第１透明絶縁基板を通過し、次いでガラス薄膜
や非線形光学薄膜を通過し、更に第２透明絶縁基板を通
過して来たレーザー励起光を反射してこのレーザー励起
光を有効に利用するためのものであり、これによってＤ
ＦＢグレーティングでのレーザー基本波の発生量を、ひ
いては非線形光学薄膜内で変換されて生成する１／２波
長の第２高調波の発生量を多くするためのものであり、
従って通常は、短波長化が行われるＤＦＢグレーティン
グが存在する領域の上方位置に設けられ、レーザー励起
光を反射する材料で誘電体多層膜として形成される。
の上に特定波長領域の光を反射するための光反射薄膜が
設けられる。この光反射薄膜は、半導体レーザーから出
射されて第１透明絶縁基板を通過し、次いでガラス薄膜
や非線形光学薄膜を通過し、更に第２透明絶縁基板を通
過して来たレーザー励起光を反射してこのレーザー励起
光を有効に利用するためのものであり、これによってＤ
ＦＢグレーティングでのレーザー基本波の発生量を、ひ
いては非線形光学薄膜内で変換されて生成する１／２波
長の第２高調波の発生量を多くするためのものであり、
従って通常は、短波長化が行われるＤＦＢグレーティン
グが存在する領域の上方位置に設けられ、レーザー励起
光を反射する材料で誘電体多層膜として形成される。
【００１７】また、本発明においては、三次元光導波路
を構成する第１透明絶縁基板、ガラス薄膜、非線形光学
薄膜及び第２透明絶縁基板のの間に、次のような屈折率
条件 ｎf −ｎg ＝０．０１〜０．０５及びｎf ，ｎg ＞
ｎs ，ｎc （但し、式中ｎs は第１透明絶縁基板の屈折率を示し、
ｎg はガラス薄膜の屈折率を示し、ｎf は非線形光学薄
膜の屈折率を示し、また、ｎc は第２透明絶縁基板の屈
折率を示す。）が存在することが必要である。この屈折
率条件が崩れると、レーザー基本波と第２高調波の導波
路内の閉じ込めがうまくいかないという問題が生じる。
を構成する第１透明絶縁基板、ガラス薄膜、非線形光学
薄膜及び第２透明絶縁基板のの間に、次のような屈折率
条件 ｎf −ｎg ＝０．０１〜０．０５及びｎf ，ｎg ＞
ｎs ，ｎc （但し、式中ｎs は第１透明絶縁基板の屈折率を示し、
ｎg はガラス薄膜の屈折率を示し、ｎf は非線形光学薄
膜の屈折率を示し、また、ｎc は第２透明絶縁基板の屈
折率を示す。）が存在することが必要である。この屈折
率条件が崩れると、レーザー基本波と第２高調波の導波
路内の閉じ込めがうまくいかないという問題が生じる。
【００１８】
【作用】本発明においては、ガラス薄膜にＮｄ3+イオン
がドープされるので、半導体レーザーからのレーザー励
起光（波長０．８１μｍ）によりこのＮｄ3+イオンが励
起されて生成する光の波長は１．０６４μｍ、０．９μ
ｍ又は１．３μｍであり、これらの波長の光をＤＦＢグ
レーティング内でレーザー基本波として共振させ、この
ＤＦＢグレーティング内でこのレーザー基本波が共振し
ている間に非線形光学薄膜内の非線形光学材料により１
／２短波長化し、これによって生成した波長０．５３２
μｍ、０．４５μｍ又は０．６５μｍの第２高調波を三
次元光導波路から出射させるものであり、ＤＦＢグレー
ティング内でレーザー基本波が共振している間に非線形
光学材料で１／２短波長化するのでその変換効率が高く
なり、また、光反射薄膜を用いてレーザー励起光を効率
良く利用でき、３原色を生成することができる。また、
このように半導体レーザーを利用しているため、容易に
装置のコンパクト化を図ることができる。
がドープされるので、半導体レーザーからのレーザー励
起光（波長０．８１μｍ）によりこのＮｄ3+イオンが励
起されて生成する光の波長は１．０６４μｍ、０．９μ
ｍ又は１．３μｍであり、これらの波長の光をＤＦＢグ
レーティング内でレーザー基本波として共振させ、この
ＤＦＢグレーティング内でこのレーザー基本波が共振し
ている間に非線形光学薄膜内の非線形光学材料により１
／２短波長化し、これによって生成した波長０．５３２
μｍ、０．４５μｍ又は０．６５μｍの第２高調波を三
次元光導波路から出射させるものであり、ＤＦＢグレー
ティング内でレーザー基本波が共振している間に非線形
光学材料で１／２短波長化するのでその変換効率が高く
なり、また、光反射薄膜を用いてレーザー励起光を効率
良く利用でき、３原色を生成することができる。また、
このように半導体レーザーを利用しているため、容易に
装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。 実施例１ この実施例１においては、図１〜３に示すような構造を
有し、０．５３２μｍのグリーン光を出射する用に設計
された自己倍周波レーザー素子を作製した。
説明する。 実施例１ この実施例１においては、図１〜３に示すような構造を
有し、０．５３２μｍのグリーン光を出射する用に設計
された自己倍周波レーザー素子を作製した。
【００２０】すなわち、第１透明絶縁基板として厚さ１
ｍｍのパイレックスガラス基板１を使用し、その上に１
０６４ｎｍのＤＦＢグレーティング２を作製し、次いで
５３２ｎｍのグレーティング反射器３を作製した。ＤＦ
Ｂグレーティング２については、その周期を３５８ｎ
ｍ、αの値を０．５、ブレーズの高さｈを３００ｎｍ、
また、グレーティング領域Ｌを５ｍｍと設計して作製し
た。また、グレーティング反射器３については、その周
期を１７９ｎｍ、αの値を０．５、ブレーズの高さｈを
３００ｎｍ、また、グレーティング領域を５ｍｍと設計
して作製した。これらのグレーティングの作製は、フォ
トレジストとしてポジ型レジストをガラス基板１上にス
ピンコートし、Ａｒイオンレーザー光（波長４８８ｎ
ｍ）を光源とする２光束干渉法で露光し、現像はドライ
エッチング法で行った。作製されたグレーティングの周
期は回折角の測定の結果、ほぼ設計通りになっているこ
とを確認した。このようにしてガラス基板１の上にグレ
ーティングを作製したのち、その上にゾルゲル法により
Ｎｄ3+イオン３．５重量％を含有する珪酸ガラスを膜厚
０．１μｍでスピンコートして加熱乾固させることによ
りガラス薄膜４とし、更にその上に、特願平４−８６，
５５１号に記載の方法に従ってスピンコート法により、
有機非線形光学材料としてシクロブテンジオン誘導体を
ＰＭＭＡ樹脂中に１０重量％含む厚さ２．４２μｍの非
線形光学薄膜５を積層した。更に、上記非線形光学薄膜
５の上には、少なくともＤＦＢグレーティング２の上方
に位置するように厚さ０．５μｍの誘電体多層膜７が予
め設けられた厚さ０．１ｍｍのパイレックスガラス基板
６を積層し、このパイレックスガラス基板６を第２透明
絶縁基板とし、また、誘電体多層膜７を光反射薄膜とし
た。
ｍｍのパイレックスガラス基板１を使用し、その上に１
０６４ｎｍのＤＦＢグレーティング２を作製し、次いで
５３２ｎｍのグレーティング反射器３を作製した。ＤＦ
Ｂグレーティング２については、その周期を３５８ｎ
ｍ、αの値を０．５、ブレーズの高さｈを３００ｎｍ、
また、グレーティング領域Ｌを５ｍｍと設計して作製し
た。また、グレーティング反射器３については、その周
期を１７９ｎｍ、αの値を０．５、ブレーズの高さｈを
３００ｎｍ、また、グレーティング領域を５ｍｍと設計
して作製した。これらのグレーティングの作製は、フォ
トレジストとしてポジ型レジストをガラス基板１上にス
ピンコートし、Ａｒイオンレーザー光（波長４８８ｎ
ｍ）を光源とする２光束干渉法で露光し、現像はドライ
エッチング法で行った。作製されたグレーティングの周
期は回折角の測定の結果、ほぼ設計通りになっているこ
とを確認した。このようにしてガラス基板１の上にグレ
ーティングを作製したのち、その上にゾルゲル法により
Ｎｄ3+イオン３．５重量％を含有する珪酸ガラスを膜厚
０．１μｍでスピンコートして加熱乾固させることによ
りガラス薄膜４とし、更にその上に、特願平４−８６，
５５１号に記載の方法に従ってスピンコート法により、
有機非線形光学材料としてシクロブテンジオン誘導体を
ＰＭＭＡ樹脂中に１０重量％含む厚さ２．４２μｍの非
線形光学薄膜５を積層した。更に、上記非線形光学薄膜
５の上には、少なくともＤＦＢグレーティング２の上方
に位置するように厚さ０．５μｍの誘電体多層膜７が予
め設けられた厚さ０．１ｍｍのパイレックスガラス基板
６を積層し、このパイレックスガラス基板６を第２透明
絶縁基板とし、また、誘電体多層膜７を光反射薄膜とし
た。
【００２１】このようにして作製したデバイスをオーブ
ン中に入れ、非線形光学薄膜５を構成するＰＭＭＡ樹脂
のガラス転位温度（１３０℃）に加熱し、５ｋＶ／ｃｍ
の電界でコロナポーリング処理し、実施例１の自己倍周
波レーザー素子を作製した。
ン中に入れ、非線形光学薄膜５を構成するＰＭＭＡ樹脂
のガラス転位温度（１３０℃）に加熱し、５ｋＶ／ｃｍ
の電界でコロナポーリング処理し、実施例１の自己倍周
波レーザー素子を作製した。
【００２２】この実施例１で作製された自己倍周波レー
ザー素子の数は１００個であり、そのうちほぼ設計通り
に作製されたものは３個であった。この３個の自己倍周
波レーザー素子について、７６０ｍＷの半導体レーザー
８をその出射面を自己倍周波レーザー素子の第１透明絶
縁基板の裏面側に密着させて設置し、半導体レーザー８
から波長０．８１μｍのレーザー励起光１０を照射した
結果、自己倍周波レーザー素子の出射面から波長０．５
３２μｍのグリーン光１１が出射した。
ザー素子の数は１００個であり、そのうちほぼ設計通り
に作製されたものは３個であった。この３個の自己倍周
波レーザー素子について、７６０ｍＷの半導体レーザー
８をその出射面を自己倍周波レーザー素子の第１透明絶
縁基板の裏面側に密着させて設置し、半導体レーザー８
から波長０．８１μｍのレーザー励起光１０を照射した
結果、自己倍周波レーザー素子の出射面から波長０．５
３２μｍのグリーン光１１が出射した。
【００２３】実施例２ ＤＦＢグレーティング２の周期を３０２．８ｎｍに、ま
た、グレーティング反射器３の周期を１５１．４ｎｍに
設計し、更に、非線形光学薄膜５の膜厚を２．３８μｍ
とした以外は、実施例１と同様にして自己倍周波レーザ
ー素子を作製した。得られた自己倍周波レーザー素子に
ついて、実施例１と同様に半導体レーザー８から波長
０．８１μｍのレーザー励起光１０を照射した結果、自
己倍周波レーザー素子の出射面から波長０．４５μｍの
ブルー光１１が出射した。
た、グレーティング反射器３の周期を１５１．４ｎｍに
設計し、更に、非線形光学薄膜５の膜厚を２．３８μｍ
とした以外は、実施例１と同様にして自己倍周波レーザ
ー素子を作製した。得られた自己倍周波レーザー素子に
ついて、実施例１と同様に半導体レーザー８から波長
０．８１μｍのレーザー励起光１０を照射した結果、自
己倍周波レーザー素子の出射面から波長０．４５μｍの
ブルー光１１が出射した。
【００２４】実施例３ ＤＦＢグレーティング２の周期を４３７ｎｍに、また、
グレーティング反射器３の周期を２１９ｎｍに設計し、
更に、非線形光学薄膜５の膜厚を２．４８μｍとした以
外は、実施例１と同様にして自己倍周波レーザー素子を
作製した。得られた自己倍周波レーザー素子について、
実施例１と同様に半導体レーザー８から波長０．８１μ
ｍのレーザー励起光１０を照射した結果、自己倍周波レ
ーザー素子の出射面から波長０．６５μｍのレッド光１
１が出射した。
グレーティング反射器３の周期を２１９ｎｍに設計し、
更に、非線形光学薄膜５の膜厚を２．４８μｍとした以
外は、実施例１と同様にして自己倍周波レーザー素子を
作製した。得られた自己倍周波レーザー素子について、
実施例１と同様に半導体レーザー８から波長０．８１μ
ｍのレーザー励起光１０を照射した結果、自己倍周波レ
ーザー素子の出射面から波長０．６５μｍのレッド光１
１が出射した。
【００２５】実施例４ 図４に示すように、ＤＦＢグレーティング２として、周
期４３７ｎｍのグレーティング２ａ、周期３５８ｎｍの
グレーティング２ｂ及び周期３０２ｎｍのグレーティン
グ２ｃを形成し、また、グレーティング反射器３とし
て、周期２１９ｎｍのグレーティング３ａ、周期１７９
ｎｍのグレーティング３ｂ及び周期１５１．４ｎｍのグ
レーティング３ｃを形成し、これらのグレーティング２
ａ及び３ａ、グレーティング２ｂ及び３ｂ及びグレーテ
ィング２ｃ及び３ｃに対応する位置において、それぞれ
その膜厚が２．４８μｍ、２．４２μｍ及び２．３８μ
ｍとなるように、膜厚が２．２μｍから２．６μｍに傾
斜する非線形光学薄膜５を形成した以外は、実施例１と
同様にして非線形光学薄膜て自己倍周波レーザー素子を
作製する。このようにして得られる自己倍周波レーザー
素子については、実施例１と同様に半導体レーザーから
波長０．８１μｍのレーザー励起光を照射することによ
り、自己倍周波レーザー素子の出射面からそれぞれ波長
０．６５μｍのレッド光、波長０．５３２μｍのグリー
ン光及び波長０．４５μｍのブルー光を出射させること
ができる。
期４３７ｎｍのグレーティング２ａ、周期３５８ｎｍの
グレーティング２ｂ及び周期３０２ｎｍのグレーティン
グ２ｃを形成し、また、グレーティング反射器３とし
て、周期２１９ｎｍのグレーティング３ａ、周期１７９
ｎｍのグレーティング３ｂ及び周期１５１．４ｎｍのグ
レーティング３ｃを形成し、これらのグレーティング２
ａ及び３ａ、グレーティング２ｂ及び３ｂ及びグレーテ
ィング２ｃ及び３ｃに対応する位置において、それぞれ
その膜厚が２．４８μｍ、２．４２μｍ及び２．３８μ
ｍとなるように、膜厚が２．２μｍから２．６μｍに傾
斜する非線形光学薄膜５を形成した以外は、実施例１と
同様にして非線形光学薄膜て自己倍周波レーザー素子を
作製する。このようにして得られる自己倍周波レーザー
素子については、実施例１と同様に半導体レーザーから
波長０．８１μｍのレーザー励起光を照射することによ
り、自己倍周波レーザー素子の出射面からそれぞれ波長
０．６５μｍのレッド光、波長０．５３２μｍのグリー
ン光及び波長０．４５μｍのブルー光を出射させること
ができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の自己倍周波レーザー素子は、例
えば、精密走査を行う光走査記録装置、光走査読み取り
装置、光通信用光源等の用途において好適に応用でき
る。
えば、精密走査を行う光走査記録装置、光走査読み取り
装置、光通信用光源等の用途において好適に応用でき
る。
【図１】 図１は、本発明の実施例１に係る自己倍周波
レーザー素子の構造を示す断面説明図である。
レーザー素子の構造を示す断面説明図である。
【図２】 図２は、図１の斜視説明図である。
【図３】 図３は、図１の自己倍周波レーザー素子と半
導体レーザーを用いて第２高調波を出射する状態を示す
説明図である。
導体レーザーを用いて第２高調波を出射する状態を示す
説明図である。
【図４】 図４は、実施例４の自己倍周波レーザー素子
におけるＤＦＢグレーティングとグレーティング反射器
を形成した状態を示す部分斜視説明図である。
におけるＤＦＢグレーティングとグレーティング反射器
を形成した状態を示す部分斜視説明図である。
【図５】 図５は、グレーティングの長さを設計する際
の方法を説明するための説明図である。
の方法を説明するための説明図である。
【図６】 図６は、グレーティングの周期と間隔を設計
する際の方法を説明するための説明図である。
する際の方法を説明するための説明図である。
１…パイレックスガラス基板（第１透明絶縁基板）、
２、２ａ、２ｂ、２ｃ…ＤＦＢグレーティング、３、３
ａ、３ｂ、３ｃ…グレーティング反射器、４…ガラス薄
膜、５…非線形光学薄膜、６…パイレックスガラス基板
（第２透明絶縁基板）、７…誘電体多層膜（光反射薄
膜）、８…半導体レーザー、１０…レーザー励起光、１
１…グリーン光、ブルー光又はレッド光（第２高調
波）。
２、２ａ、２ｂ、２ｃ…ＤＦＢグレーティング、３、３
ａ、３ｂ、３ｃ…グレーティング反射器、４…ガラス薄
膜、５…非線形光学薄膜、６…パイレックスガラス基板
（第２透明絶縁基板）、７…誘電体多層膜（光反射薄
膜）、８…半導体レーザー、１０…レーザー励起光、１
１…グリーン光、ブルー光又はレッド光（第２高調
波）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 夫 龍淳 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼ ロックス株式会社内 (72)発明者 佐々木 敬介 東京都江戸川区南篠崎町五丁目４番９号 (56)参考文献 特開 平５−66439（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−303984（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−287389（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−6080（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−313980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−90427（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/37 H01S 3/109
Claims (2)
- 【請求項１】 １つのＤＦＢグレーティングとこのＤＦ
Ｂグレーティングの一方側に形成された１つのグレーテ
ィング反射器とを有する第１透明絶縁基板と、この第１
透明絶縁基板上に積層された、Ｎｄ3+イオンがドープさ
れたガラス薄膜及び非線形光学材料がドープ若しくは側
鎖に導入された高分子又は結晶製の非線形光学薄膜と、
これらガラス薄膜又は非線形光学薄膜上に積層された第
２透明絶縁基板と、この第２透明絶縁基板の上部に設け
られ、特定波長領域の光を反射する光反射薄膜とからな
り、下記の屈折率条件 ｎf −ｎg ＝０．０１〜０．０５及びｎf ，ｎg ＞
ｎs ，ｎc （但し、式中ｎs は第１透明絶縁基板の屈折率を示し、
ｎg はガラス薄膜の屈折率を示し、ｎf は非線形光学薄
膜の屈折率を示し、また、ｎc は第２透明絶縁基板の屈
折率を示す。）を満たす三次元光導波路を備えており、
半導体レーザーからのレーザー励起光を照射した際に、
このレーザー励起光でガラス薄膜中のＮｄ3+イオンが励
起して上記第１透明絶縁基板のＤＦＢグレーティング内
に所定波長のレーザー基本波が生起し、このＤＦＢグレ
ーティングの上部に位置する非線形光学薄膜内で上記レ
ーザー基本波が１／２短波長の第２高調波に変換され、
発生した第２高調波が三次元光導波路内で導波され、ま
た、上記ＤＦＢグレーティングの外側のグレーティング
反射器で反射され、このＤＦＢグレーティングの他方側
よりこの第２高調波が出射されることを特徴とする自己
倍周波レーザー素子。 - 【請求項２】 第１透明絶縁基板のＤＦＢグレーティン
グ内に励起されるレーザー基本波の波長が１．０６４μ
ｍ、０．９μｍ又は１．３μｍに設計されており、三次
元光導波路から出射される第２高調波の波長がそれぞれ
０．５３２μｍ、０．４５μｍ又は０．６５μｍである
請求項１記載の自己倍周波レーザー素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35021492A JP3200484B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 自己倍周波レーザー素子 |
| US08/160,868 US5390201A (en) | 1992-12-04 | 1993-12-03 | Self-frequency-doubler laser element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35021492A JP3200484B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 自己倍周波レーザー素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06175178A JPH06175178A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3200484B2 true JP3200484B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=18408993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35021492A Expired - Fee Related JP3200484B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 自己倍周波レーザー素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5390201A (ja) |
| JP (1) | JP3200484B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102280808A (zh) * | 2011-06-20 | 2011-12-14 | 青岛镭创光电技术有限公司 | 一种自倍频激光器 |
| KR101809423B1 (ko) | 2017-10-25 | 2018-01-18 | 정석훈 | 반려동물을 위한 차량용 복합시트 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2887833B2 (ja) * | 1994-05-20 | 1999-05-10 | 富士ゼロックス株式会社 | シクロブテンジオン誘導体及びその製造方法並びにこれを用いた非線形光学素子 |
| JP2836485B2 (ja) * | 1994-05-20 | 1998-12-14 | 富士ゼロックス株式会社 | シクロブテンジオン誘導体及びその製造方法並びにこれを用いた非線形光学素子 |
| JPH08119914A (ja) * | 1994-10-19 | 1996-05-14 | Fuji Xerox Co Ltd | シクロブテンジオン誘導体及びその製造方法並びにこれを用いた非線形光学素子 |
| US6036772A (en) * | 1996-12-30 | 2000-03-14 | Sony Corporation | Method for making semiconductor device |
| US6456756B1 (en) | 1999-10-25 | 2002-09-24 | Aculight Corporation | Fiber raman amplifier pumped by an incoherently beam combined diode laser |
| US6538817B1 (en) | 1999-10-25 | 2003-03-25 | Aculight Corporation | Method and apparatus for optical coherence tomography with a multispectral laser source |
| US6501782B1 (en) | 1999-10-25 | 2002-12-31 | Aculight Corporation | Compact laser apparatus |
| US6529542B1 (en) | 2000-04-04 | 2003-03-04 | Aculight Corporation | Incoherent beam combined optical system utilizing a lens array |
| US7442629B2 (en) | 2004-09-24 | 2008-10-28 | President & Fellows Of Harvard College | Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate |
| US7057256B2 (en) | 2001-05-25 | 2006-06-06 | President & Fellows Of Harvard College | Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices |
| US7218817B2 (en) * | 2003-06-02 | 2007-05-15 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Nonlinear optical guided mode resonance filter |
| US8212327B2 (en) * | 2008-03-06 | 2012-07-03 | Sionyx, Inc. | High fill-factor laser-treated semiconductor device on bulk material with single side contact scheme |
| US9673243B2 (en) | 2009-09-17 | 2017-06-06 | Sionyx, Llc | Photosensitive imaging devices and associated methods |
| US9911781B2 (en) | 2009-09-17 | 2018-03-06 | Sionyx, Llc | Photosensitive imaging devices and associated methods |
| US8692198B2 (en) | 2010-04-21 | 2014-04-08 | Sionyx, Inc. | Photosensitive imaging devices and associated methods |
| US20120146172A1 (en) | 2010-06-18 | 2012-06-14 | Sionyx, Inc. | High Speed Photosensitive Devices and Associated Methods |
| US9496308B2 (en) | 2011-06-09 | 2016-11-15 | Sionyx, Llc | Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods |
| US20130016203A1 (en) | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Saylor Stephen D | Biometric imaging devices and associated methods |
| US9064764B2 (en) | 2012-03-22 | 2015-06-23 | Sionyx, Inc. | Pixel isolation elements, devices, and associated methods |
| KR20150130303A (ko) | 2013-02-15 | 2015-11-23 | 사이오닉스, 아이엔씨. | 안티 블루밍 특성 및 관련 방법을 가지는 높은 동적 범위의 cmos 이미지 센서 |
| WO2014151093A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Sionyx, Inc. | Three dimensional imaging utilizing stacked imager devices and associated methods |
| WO2014209421A1 (en) | 2013-06-29 | 2014-12-31 | Sionyx, Inc. | Shallow trench textured regions and associated methods |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5947288A (ja) * | 1982-09-10 | 1984-03-16 | Toshiba Corp | 螢光体 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP35021492A patent/JP3200484B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-12-03 US US08/160,868 patent/US5390201A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102280808A (zh) * | 2011-06-20 | 2011-12-14 | 青岛镭创光电技术有限公司 | 一种自倍频激光器 |
| KR101809423B1 (ko) | 2017-10-25 | 2018-01-18 | 정석훈 | 반려동물을 위한 차량용 복합시트 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5390201A (en) | 1995-02-14 |
| JPH06175178A (ja) | 1994-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3200484B2 (ja) | 自己倍周波レーザー素子 | |
| US4865406A (en) | Frequency doubling polymeric waveguide | |
| US5541039A (en) | Method for forming optically active waveguides | |
| JP3140047B2 (ja) | 位相マッチングされた二次高調波生成用ポリマー導波デバイス | |
| WO1991019220A1 (en) | Optical parametric amplifier | |
| Shuto et al. | Quasi-phase-matched second-harmonic generation in diazo-dye-substituted polymer channel waveguides | |
| US5131068A (en) | Thickness variation insensitive frequency doubling polymeric waveguide | |
| JP3507659B2 (ja) | 光機能素子 | |
| JP3264080B2 (ja) | 短波長光発生装置 | |
| Rikken et al. | Poled polymers for frequency doubling of diode lasers | |
| Dai et al. | Anomalous-dispersion phase-matched second-harmonic generation in polymer waveguides: chromophores for increased efficiency and ultraviolet stability | |
| JP2921207B2 (ja) | 光波長変換素子およびその製造方法 | |
| Beeson et al. | Polymeric materials for guided wave devices | |
| WO1992002856A1 (en) | Production of polymeric optical waveguides | |
| JPH0728112A (ja) | 導波路型第２高調波発生光源 | |
| Zhang et al. | Nonlinear optical and electro-optic properties of organic-inorganic hybrid sol-gels doped with chromophores | |
| Canva et al. | Quadratic parametric interactions in organic waveguides | |
| JP2738155B2 (ja) | 導波路型波長変換素子 | |
| JP2704110B2 (ja) | 非線形光学材料およびそれを用いた非線形光学素子 | |
| Beeson et al. | All-optical switching by organic nonlinearly absorbing molecules | |
| Buritskiĭ et al. | Estimate of the optical strength of diffused planar Rb: KTP waveguides | |
| Jung et al. | Nonlinear optical properties of poly [(4′-acetylphenylaminoformyloxy-4-styrene)-co-(4-hydroxystyrene)] and guided mode-mode second-harmonic generation in waveguide | |
| Sugihara et al. | Second Harmonic Generation in Poled Polymer Films Doped with α-Cyano Unsaturated Carboxylic Acids | |
| Tan | Studies of selected organic nonlinear optical and light-emitting materials | |
| Avetisyan et al. | Approach for THz-wave difference frequency generation in surface emitting geometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |