JP3509113B2 - 非線形光学材料 - Google Patents
非線形光学材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から発せら
れる基本波を、その基本波の波長に対し短い波長である
第２〜第３の高調波に変換する高調波発生装置等に用い
られる非線形光学材料に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体レーザ等から出射される基
本波を非線形光学材料に通して波長変換された第２高調
波や第３高調波を得る装置が種々提案されている。これ
らの装置では、複数の反射面で構成される共振器内に非
線形光学材料を配置し、基本波を共振器内に閉じ込めて
増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように
している。 【０００３】そして、共振器としては、非線形光学材料
を加工し、その端面に反射膜を設けて、その内部で共振
させるモノリシック型共振器と、複数のミラーを配置し
て共振器を構成し、この共振器内に非線形光学材料を配
置したディスクリート型共振器とが知られている。最近
では、装置の小型化及び高調波への変換効率の向上を図
るために、ディスクリート型共振器のものから、非線形
光学材料の内部において基本波を共振させるモノリシッ
ク型のものへとその主流が移行しつつある。 【０００４】共振器の素材として使用される非線形光学
材料は、無機結晶と有機結晶とに大別される。有機結晶
は非線形光学定数が大きいこと、結晶育成が容易なこ
と、分子設計が可能であることなどの利点を有している
が、長期安定性に劣ることなどから実用レベルには至っ
ていない。これに対し、無機結晶は既にレーザ核融合
や、その他の各種レーザの波長変換等に一部実用化され
ている。そして波長変換におけるその高性能化が、期待
されている。 【０００５】これら無機結晶の中でも、ＫＮｂＯ３はバ
ルクとしては最大級の非線形光学定数を持つこと、室温
近傍において非臨界的な位相整合が可能であり、波長変
換の結果として青色光が得られることなどから注目され
ている材料である。また、ＫＮｂＯ３は他の結晶と比較
して大出力が得られるだけでなく、光損傷にも強いこと
が知られている。 【０００６】次に、純粋ＫＮｂＯ３単結晶の主な特性値
を示す。非線形光学定数はｄ３２＝−１３〜−２１、ま
た出射光の位相整合波長許容幅、位相整合温度許容幅、
位相整合角度許容幅の半値幅はそれぞれ０．０６ｎｍ、
０．３℃、３８ｍｒａｄ・（ｃｍ）０．５である。ただ
し、これらの値はノンクリティカル（非臨界的な）位相
整合の状態での代表値である。 【０００７】図７にＫＮｂＯ３単結晶の屈折率の波長分
散の特性を参考に示す。この図７から読み取れるよう
に、ＫＮｂＯ３単結晶は基本波の進行方向をａ軸とし、
その偏光方向をｂ軸とした場合、ｃ軸に偏光を持った第
２高調波と第１のタイプの位相整合がとれることがわか
る。具体的に説明すると、ＫＮｂＯ３に入射される基本
波であるＥ（ω）が８６０ｎｍであるとすると、その屈
折率はｎｂで示す特性曲線で定まる値となる（対応する
図７に示す値は、２．２８である）。これに対して第２
高調波であるＥ（２ω）は、波長が４３０ｎｍであり、
その屈折率はｎｃで示す特性曲線で定まる。 【０００８】このように基本波と第２高調波のそれぞれ
の屈折率が一致する範囲が、同じ符号の微係数を有する
それぞれの特性曲線の単調に変化する部分に、或る波長
域の範囲で存在していることが望ましい。そして結晶内
で基本波と第２高調波の位相が合致する（ＰＭ＝Ｐｈａ
ｓｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ：位相整合）ことで共振が起こ
る。 【０００９】なお、非臨界的な位相整合となるため、位
相整合が徐々にずれていくウォークオフ現象のない安定
した効率的な波長変換が実現されている。 【００１０】さらにＫＮｂＯ３のＫの一部をＬｉで置換
したＬｉ−ＫＮｂＯ３がある。このＬｉ−ＫＮｂＯ３に
おいては、ＫＮｂＯ３に比して、条件によっては基本波
と高調波との位相整合が改善され安定して動作可能の場
合があることが知られていた。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかし、これらＫＮｂ
Ｏ３またはＬｉ−ＫＮｂＯ３以上に波長変換効率の高
い、つまり、より大きな非線形光学定数を持つ材料が求
められていた。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、ＮａおよびＲ
ｂ、またはＲｂによりＫの一部が置換されてなるＫＮｂ
Ｏ３ を主体とする結晶からなる非線形光学材料を提供
する。 【００１３】 【作用】本発明の非線形光学材料においては、ＫＮｂＯ
３のＫの一部をＮａおよびＲｂ、またはＲｂで置換する
ことによって、結晶構造が変化し、高調波発生の変換特
性が改善される。そして、この（ＮａおよびＲｂ）−Ｋ
ＮｂＯ３またはＲｂ−ＫＮｂＯ３を主体とする非線形光
学材料を用いて非線形光学単結晶を形成すると、良好な
ＳＨＧ特性が得られる。 【００１４】 【実施例】（実施例） 前述した、Ｒｂを用いて、ＫＮｂＯ３のＫの一部を置換
して得られるＫＮｂＯ３を主体とする微結晶からなる粉
末について実験を行った。そして図３、図４に、粉末Ｓ
ＨＧ法を用いて非線形光学材料としての第２高調波出力
を測定した結果を示す。参考例として、Ｎａ、Ａｇ、Ｃ
ｓおよびＬｉについても同様に実験を行い、データをと
った。なお粉末ＳＨＧ法は有機、無機を問わず、ＳＨＧ
特性を簡単かつ迅速に測定する方法として用いられてい
る。 【００１５】本実施例で、基準試料として一般によく用
いられる石英ではなく、ＫＮｂＯ３粉末を用いて、これ
との比較で各試料のＳＨＧ強度を相対的に比較した。 【００１６】試料として、Ｎａ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｌｉ２
ＯまたはＣｓ２Ｏをそれぞれ１モルに対し、Ｋ２Ｏを９
モル、Ｎｂ２Ｏ５を１０モルとなる重量比に調整し、焼
成し、粉砕して形成した粒径約１０μｍのものを用い
た。ＫＮｂＯ３のＫの一部が置換されて、ＫＮｂＯ３と
混在した微結晶粉末となっている。この状態で、もとの
酸化物はほとんど残存していない。 【００１７】図１は、直接透過式でのＳＨＧ粉末法によ
る測定系を示す。サンプル１は、上記の各微結晶粉末を
ガラスなどのセルに封入したものである。高出力レーザ
装置１５から出射された基本波長のレーザ光５が、サン
プル１に入射される。基本波がサンプル１の内部を通過
する際に、第２高調波５０が発生し、サンプル１から出
射される。基本波長のレーザ光５のもれ成分、およびそ
の他のノイズ波長を除去するためにフィルター１９を設
けて、第２高調波５０だけを選択する。 【００１８】そして波長変換され出力された第２高調波
５０を高感度の光検出器２０で検出し、その強度を測定
する。この光検出器２０は、第２高調波５０の波長であ
る４３０ｎｍ付近において、充分な波長分解能と感度を
有しているものを用いる。さらに、基本波長のレーザ光
５は、パルス出力とし、光検出器２０は、それに同期し
て第２高調波５０の測定を行うように設けられる。 【００１９】図２は、反射式でのＳＨＧ粉末法による測
定系を示す。図１の直接透過式と基本的には同様な原理
に基づいているが、この例において、サンプル１はガラ
ス板の表面に設けられている。高出力レーザ装置１５か
らの基本波長のレーザ光５を反射ミラー１８で反射し、
サンプル１に当てる。基本波長のレーザ光５は、その一
部がサンプル１によって波長変換され第２高調波５０が
発生する。この第２高調波５０をフィルター１９で選択
し、高感度の光検出器２０で測定する。 【００２０】図２に示す反射式の粉末法で、上記の各サ
ンプルのＳＨＧ特性の測定を行った。高出力レーザ装置
１５からの基本波のレーザ光５の出力強度を４０ｍＷと
した。基本波の波長として、８６０ｎｍ±１０ｎｍを用
いた。光検出器２０で、波長変換されて出力された第２
高調波５０を、中心周波数４３０ｎｍ±５ｎｍで測定し
た。この場合、サンプル１中の微結晶の粒子径をほぼ一
定とした。また、基本波のレーザ光５のビーム径を、一
定とする条件のもとに行った。 【００２１】図３は、ＮａでＫを一部置換したＮａ−Ｋ
ＮｂＯ３粉末におけるＳＨＧ出力特性の実験結果を参考
のため示す。Ｎａ−ＫＮｂＯ３は、入力波長＝８６０±
１０ｎｍの波長域で、純粋ＫＮｂＯ３粉末の１．１倍以
上のＳＨＧ特性が得られた。ピークで、１．１６倍程度
である。比較例であるＣｓ−ＫＮｂＯ３は、本図に示す
波長域で１．０倍程度、特定の波長で１．０１〜１．０
２倍のＳＨＧ出力特性を示した。 【００２２】図４は、ＲｂでＫを一部置換したＲｂ−Ｋ
ＮｂＯ３粉末におけるＳＨＧ出力特性の実験結果を示
す。Ｒｂ−ＫＮｂＯ３は、広い波長域にわたって、平均
的に１．１倍を上まわっている。つまり入力波長に対す
る許容範囲が広いので極めて望ましい。またそのピーク
は、１．１７倍程度である。比較例であるＬｉ−ＫＮｂ
Ｏ３は、１．０〜１．０５倍の値を示している。 【００２３】図８は、ＡｇでＫの一部を置換したＡｇ−
ＫＮｂＯ３粉末におけるＳＨＧ出力特性の実験結果を参
考のために示す。このＡｇ−ＫＮｂＯ３の場合は、純粋
ＫＮｂＯ３の場合の０．５〜０．６倍のＳＨＧ出力特性
（反射式）を示した。 【００２４】一般に、微結晶からなる粉末ＳＨＧ法での
測定結果に示される傾向は、単結晶の場合にも保存され
ることが知られている。従って本発明の非線形光学材料
を用いて、単結晶を育成した場合、高い変換効率を有す
る非線形光学単結晶が得られるものと考えられる。 【００２５】図５に本発明の非線形光学材料を用いる第
２高調波発生装置１１を参考例として示す。これには、
ＫＮｂＯ３に前記のＮａ，Ｒｂの各酸化物を混合し、焼
成し、粉砕して形成した、ＫＮｂＯ３を主体とした微結
晶粉末を素材とした非線形光学単結晶ブロック１０を用
いる。ＲｂをＭとし、一般式であるＭｘＫ１−ｘＮｂＯ
３で表現した場合、Ｘ＝０．０５〜０．２の範囲が高出
力ＳＨＧ特性を得る上で望ましい。Ｘ＝０．２〜０．５
の範囲では、一応の特性が得られるがＳＨＧ特性がやや
低下する傾向がある。 【００２６】この参考例の第２高調波発生装置１１にお
いては、半導体レーザ１２を光源としている。この半導
体レーザ１２と非線形光学単結晶ブロック１０との間に
は、コリメータレンズやモードマッチングレンズ等を設
けず、光結合系なしで構成している。非線形光学単結晶
ブロック１０は、その両端面を球面状に加工され、さら
に入射面側は、基本波の波長と第２高調波５０の波長を
共に反射せしめる反射ミラー１６が形成されている。 【００２７】出力側の面には、入射される基本波の波長
を反射し、第２高調波５０に対しては透過性であり、第
２高調波５０を出射せしめる球面ミラー１７が設けられ
ている。平面ミラー１８は基本波（および第２高調波５
０）を全反射する。この第２高調波発生装置１１のモノ
リシック型共振器（非線形光学単結晶ブロック１０と球
面ミラー１６と球面ミラー１７とで構成される）の内部
で基本波と同じ波長の共振波３０が３角形状に循環して
リング発振する。そして結晶軸ａの方向（図中、入射点
から出射点に向かう方向である）に共振波３０が進行す
るときに、第２高調波５０が発生し、球面ミラー１７の
出射点から外部に出射される。 【００２８】図６に、ディスクリート型共振器を用いた
場合の第２高調波発生装置２１を参考に示す。基本的な
動作原理は、前述したモノリシック型共振器を用いた場
合と同様である。このディスクリート型共振器では、非
線形光学単結晶ブロック１０の両側に第１平面ミラーと
第２平面ミラーを配置する。第１平面ミラーは、基本波
と第２高調波５０の両方を反射し、第２平面ミラーは基
本波を反射し、第２高調波５０を透過せしめる。なお、
図中で基本のレーザ光を省略している。 【００２９】この例では、半導体レーザ１２を光源とし
ＹＡＧロッドを励起して大きなレーザ光を発生して、第
２高調波５０もそれに応じて大出力をとれるようにして
いる。非線形光学単結晶ブロック１０は、前述したＮａ
およびＲｂ、またはＲｂでＫＮｂＯ３のＫの一部を置換
した材料を用いる。本発明の非線形光学材料は、大出力
の第２高調波を発生するのに適している。 【００３０】 【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ＫＮｂＯ３のＫをＮａおよびＲｂ、またはＲｂでＫ
の一部を置換した非線形光学材料を提供する。この非線
形光学材料は、粉末ＳＨＧ法によって、いずれも純粋Ｋ
ＮｂＯ３のおよそ１１０％以上の第２高調波出力を示し
たので、非線形光学材料として有用であると結論でき
る。また、高い第２高調波変換効率を期待できる。 【００３１】したがって、本発明によって、非線形光学
定数の大きな非線形光学材料を提供できる。例えば、Ｎ
ａおよびＲｂ、またはＲｂでＫの一部を置換したＫＮｂ
Ｏ３粉末を物体に文字または符号をパターニングして設
け、これに光学的に光を当てて、パターニングに応じた
第２高調波を検知すれば高密度、高感度の情報記録媒体
として用いることができる。また、単結晶ブロックを用
いて高出力の高調波発生装置を提供することができる。
れる基本波を、その基本波の波長に対し短い波長である
第２〜第３の高調波に変換する高調波発生装置等に用い
られる非線形光学材料に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、半導体レーザ等から出射される基
本波を非線形光学材料に通して波長変換された第２高調
波や第３高調波を得る装置が種々提案されている。これ
らの装置では、複数の反射面で構成される共振器内に非
線形光学材料を配置し、基本波を共振器内に閉じ込めて
増幅させることで、高調波を効率よく発生させるように
している。 【０００３】そして、共振器としては、非線形光学材料
を加工し、その端面に反射膜を設けて、その内部で共振
させるモノリシック型共振器と、複数のミラーを配置し
て共振器を構成し、この共振器内に非線形光学材料を配
置したディスクリート型共振器とが知られている。最近
では、装置の小型化及び高調波への変換効率の向上を図
るために、ディスクリート型共振器のものから、非線形
光学材料の内部において基本波を共振させるモノリシッ
ク型のものへとその主流が移行しつつある。 【０００４】共振器の素材として使用される非線形光学
材料は、無機結晶と有機結晶とに大別される。有機結晶
は非線形光学定数が大きいこと、結晶育成が容易なこ
と、分子設計が可能であることなどの利点を有している
が、長期安定性に劣ることなどから実用レベルには至っ
ていない。これに対し、無機結晶は既にレーザ核融合
や、その他の各種レーザの波長変換等に一部実用化され
ている。そして波長変換におけるその高性能化が、期待
されている。 【０００５】これら無機結晶の中でも、ＫＮｂＯ３はバ
ルクとしては最大級の非線形光学定数を持つこと、室温
近傍において非臨界的な位相整合が可能であり、波長変
換の結果として青色光が得られることなどから注目され
ている材料である。また、ＫＮｂＯ３は他の結晶と比較
して大出力が得られるだけでなく、光損傷にも強いこと
が知られている。 【０００６】次に、純粋ＫＮｂＯ３単結晶の主な特性値
を示す。非線形光学定数はｄ３２＝−１３〜−２１、ま
た出射光の位相整合波長許容幅、位相整合温度許容幅、
位相整合角度許容幅の半値幅はそれぞれ０．０６ｎｍ、
０．３℃、３８ｍｒａｄ・（ｃｍ）０．５である。ただ
し、これらの値はノンクリティカル（非臨界的な）位相
整合の状態での代表値である。 【０００７】図７にＫＮｂＯ３単結晶の屈折率の波長分
散の特性を参考に示す。この図７から読み取れるよう
に、ＫＮｂＯ３単結晶は基本波の進行方向をａ軸とし、
その偏光方向をｂ軸とした場合、ｃ軸に偏光を持った第
２高調波と第１のタイプの位相整合がとれることがわか
る。具体的に説明すると、ＫＮｂＯ３に入射される基本
波であるＥ（ω）が８６０ｎｍであるとすると、その屈
折率はｎｂで示す特性曲線で定まる値となる（対応する
図７に示す値は、２．２８である）。これに対して第２
高調波であるＥ（２ω）は、波長が４３０ｎｍであり、
その屈折率はｎｃで示す特性曲線で定まる。 【０００８】このように基本波と第２高調波のそれぞれ
の屈折率が一致する範囲が、同じ符号の微係数を有する
それぞれの特性曲線の単調に変化する部分に、或る波長
域の範囲で存在していることが望ましい。そして結晶内
で基本波と第２高調波の位相が合致する（ＰＭ＝Ｐｈａ
ｓｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ：位相整合）ことで共振が起こ
る。 【０００９】なお、非臨界的な位相整合となるため、位
相整合が徐々にずれていくウォークオフ現象のない安定
した効率的な波長変換が実現されている。 【００１０】さらにＫＮｂＯ３のＫの一部をＬｉで置換
したＬｉ−ＫＮｂＯ３がある。このＬｉ−ＫＮｂＯ３に
おいては、ＫＮｂＯ３に比して、条件によっては基本波
と高調波との位相整合が改善され安定して動作可能の場
合があることが知られていた。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかし、これらＫＮｂ
Ｏ３またはＬｉ−ＫＮｂＯ３以上に波長変換効率の高
い、つまり、より大きな非線形光学定数を持つ材料が求
められていた。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明は、ＮａおよびＲ
ｂ、またはＲｂによりＫの一部が置換されてなるＫＮｂ
Ｏ３ を主体とする結晶からなる非線形光学材料を提供
する。 【００１３】 【作用】本発明の非線形光学材料においては、ＫＮｂＯ
３のＫの一部をＮａおよびＲｂ、またはＲｂで置換する
ことによって、結晶構造が変化し、高調波発生の変換特
性が改善される。そして、この（ＮａおよびＲｂ）−Ｋ
ＮｂＯ３またはＲｂ−ＫＮｂＯ３を主体とする非線形光
学材料を用いて非線形光学単結晶を形成すると、良好な
ＳＨＧ特性が得られる。 【００１４】 【実施例】（実施例） 前述した、Ｒｂを用いて、ＫＮｂＯ３のＫの一部を置換
して得られるＫＮｂＯ３を主体とする微結晶からなる粉
末について実験を行った。そして図３、図４に、粉末Ｓ
ＨＧ法を用いて非線形光学材料としての第２高調波出力
を測定した結果を示す。参考例として、Ｎａ、Ａｇ、Ｃ
ｓおよびＬｉについても同様に実験を行い、データをと
った。なお粉末ＳＨＧ法は有機、無機を問わず、ＳＨＧ
特性を簡単かつ迅速に測定する方法として用いられてい
る。 【００１５】本実施例で、基準試料として一般によく用
いられる石英ではなく、ＫＮｂＯ３粉末を用いて、これ
との比較で各試料のＳＨＧ強度を相対的に比較した。 【００１６】試料として、Ｎａ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｌｉ２
ＯまたはＣｓ２Ｏをそれぞれ１モルに対し、Ｋ２Ｏを９
モル、Ｎｂ２Ｏ５を１０モルとなる重量比に調整し、焼
成し、粉砕して形成した粒径約１０μｍのものを用い
た。ＫＮｂＯ３のＫの一部が置換されて、ＫＮｂＯ３と
混在した微結晶粉末となっている。この状態で、もとの
酸化物はほとんど残存していない。 【００１７】図１は、直接透過式でのＳＨＧ粉末法によ
る測定系を示す。サンプル１は、上記の各微結晶粉末を
ガラスなどのセルに封入したものである。高出力レーザ
装置１５から出射された基本波長のレーザ光５が、サン
プル１に入射される。基本波がサンプル１の内部を通過
する際に、第２高調波５０が発生し、サンプル１から出
射される。基本波長のレーザ光５のもれ成分、およびそ
の他のノイズ波長を除去するためにフィルター１９を設
けて、第２高調波５０だけを選択する。 【００１８】そして波長変換され出力された第２高調波
５０を高感度の光検出器２０で検出し、その強度を測定
する。この光検出器２０は、第２高調波５０の波長であ
る４３０ｎｍ付近において、充分な波長分解能と感度を
有しているものを用いる。さらに、基本波長のレーザ光
５は、パルス出力とし、光検出器２０は、それに同期し
て第２高調波５０の測定を行うように設けられる。 【００１９】図２は、反射式でのＳＨＧ粉末法による測
定系を示す。図１の直接透過式と基本的には同様な原理
に基づいているが、この例において、サンプル１はガラ
ス板の表面に設けられている。高出力レーザ装置１５か
らの基本波長のレーザ光５を反射ミラー１８で反射し、
サンプル１に当てる。基本波長のレーザ光５は、その一
部がサンプル１によって波長変換され第２高調波５０が
発生する。この第２高調波５０をフィルター１９で選択
し、高感度の光検出器２０で測定する。 【００２０】図２に示す反射式の粉末法で、上記の各サ
ンプルのＳＨＧ特性の測定を行った。高出力レーザ装置
１５からの基本波のレーザ光５の出力強度を４０ｍＷと
した。基本波の波長として、８６０ｎｍ±１０ｎｍを用
いた。光検出器２０で、波長変換されて出力された第２
高調波５０を、中心周波数４３０ｎｍ±５ｎｍで測定し
た。この場合、サンプル１中の微結晶の粒子径をほぼ一
定とした。また、基本波のレーザ光５のビーム径を、一
定とする条件のもとに行った。 【００２１】図３は、ＮａでＫを一部置換したＮａ−Ｋ
ＮｂＯ３粉末におけるＳＨＧ出力特性の実験結果を参考
のため示す。Ｎａ−ＫＮｂＯ３は、入力波長＝８６０±
１０ｎｍの波長域で、純粋ＫＮｂＯ３粉末の１．１倍以
上のＳＨＧ特性が得られた。ピークで、１．１６倍程度
である。比較例であるＣｓ−ＫＮｂＯ３は、本図に示す
波長域で１．０倍程度、特定の波長で１．０１〜１．０
２倍のＳＨＧ出力特性を示した。 【００２２】図４は、ＲｂでＫを一部置換したＲｂ−Ｋ
ＮｂＯ３粉末におけるＳＨＧ出力特性の実験結果を示
す。Ｒｂ−ＫＮｂＯ３は、広い波長域にわたって、平均
的に１．１倍を上まわっている。つまり入力波長に対す
る許容範囲が広いので極めて望ましい。またそのピーク
は、１．１７倍程度である。比較例であるＬｉ−ＫＮｂ
Ｏ３は、１．０〜１．０５倍の値を示している。 【００２３】図８は、ＡｇでＫの一部を置換したＡｇ−
ＫＮｂＯ３粉末におけるＳＨＧ出力特性の実験結果を参
考のために示す。このＡｇ−ＫＮｂＯ３の場合は、純粋
ＫＮｂＯ３の場合の０．５〜０．６倍のＳＨＧ出力特性
（反射式）を示した。 【００２４】一般に、微結晶からなる粉末ＳＨＧ法での
測定結果に示される傾向は、単結晶の場合にも保存され
ることが知られている。従って本発明の非線形光学材料
を用いて、単結晶を育成した場合、高い変換効率を有す
る非線形光学単結晶が得られるものと考えられる。 【００２５】図５に本発明の非線形光学材料を用いる第
２高調波発生装置１１を参考例として示す。これには、
ＫＮｂＯ３に前記のＮａ，Ｒｂの各酸化物を混合し、焼
成し、粉砕して形成した、ＫＮｂＯ３を主体とした微結
晶粉末を素材とした非線形光学単結晶ブロック１０を用
いる。ＲｂをＭとし、一般式であるＭｘＫ１−ｘＮｂＯ
３で表現した場合、Ｘ＝０．０５〜０．２の範囲が高出
力ＳＨＧ特性を得る上で望ましい。Ｘ＝０．２〜０．５
の範囲では、一応の特性が得られるがＳＨＧ特性がやや
低下する傾向がある。 【００２６】この参考例の第２高調波発生装置１１にお
いては、半導体レーザ１２を光源としている。この半導
体レーザ１２と非線形光学単結晶ブロック１０との間に
は、コリメータレンズやモードマッチングレンズ等を設
けず、光結合系なしで構成している。非線形光学単結晶
ブロック１０は、その両端面を球面状に加工され、さら
に入射面側は、基本波の波長と第２高調波５０の波長を
共に反射せしめる反射ミラー１６が形成されている。 【００２７】出力側の面には、入射される基本波の波長
を反射し、第２高調波５０に対しては透過性であり、第
２高調波５０を出射せしめる球面ミラー１７が設けられ
ている。平面ミラー１８は基本波（および第２高調波５
０）を全反射する。この第２高調波発生装置１１のモノ
リシック型共振器（非線形光学単結晶ブロック１０と球
面ミラー１６と球面ミラー１７とで構成される）の内部
で基本波と同じ波長の共振波３０が３角形状に循環して
リング発振する。そして結晶軸ａの方向（図中、入射点
から出射点に向かう方向である）に共振波３０が進行す
るときに、第２高調波５０が発生し、球面ミラー１７の
出射点から外部に出射される。 【００２８】図６に、ディスクリート型共振器を用いた
場合の第２高調波発生装置２１を参考に示す。基本的な
動作原理は、前述したモノリシック型共振器を用いた場
合と同様である。このディスクリート型共振器では、非
線形光学単結晶ブロック１０の両側に第１平面ミラーと
第２平面ミラーを配置する。第１平面ミラーは、基本波
と第２高調波５０の両方を反射し、第２平面ミラーは基
本波を反射し、第２高調波５０を透過せしめる。なお、
図中で基本のレーザ光を省略している。 【００２９】この例では、半導体レーザ１２を光源とし
ＹＡＧロッドを励起して大きなレーザ光を発生して、第
２高調波５０もそれに応じて大出力をとれるようにして
いる。非線形光学単結晶ブロック１０は、前述したＮａ
およびＲｂ、またはＲｂでＫＮｂＯ３のＫの一部を置換
した材料を用いる。本発明の非線形光学材料は、大出力
の第２高調波を発生するのに適している。 【００３０】 【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、ＫＮｂＯ３のＫをＮａおよびＲｂ、またはＲｂでＫ
の一部を置換した非線形光学材料を提供する。この非線
形光学材料は、粉末ＳＨＧ法によって、いずれも純粋Ｋ
ＮｂＯ３のおよそ１１０％以上の第２高調波出力を示し
たので、非線形光学材料として有用であると結論でき
る。また、高い第２高調波変換効率を期待できる。 【００３１】したがって、本発明によって、非線形光学
定数の大きな非線形光学材料を提供できる。例えば、Ｎ
ａおよびＲｂ、またはＲｂでＫの一部を置換したＫＮｂ
Ｏ３粉末を物体に文字または符号をパターニングして設
け、これに光学的に光を当てて、パターニングに応じた
第２高調波を検知すれば高密度、高感度の情報記録媒体
として用いることができる。また、単結晶ブロックを用
いて高出力の高調波発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直接透過式粉末法によるＳＨＧ出力特性測定の
ブロック図。 【図２】反射式粉末法によるＳＨＧ出力特性測定のブロ
ック図。 【図３】Ｎａ−ＫＮｂＯ３およびＣｓ−ＫＮｂＯ３の反
射式粉末法によるＳＨＧ出力特性測定の結果を示すグラ
フ。 【図４】Ｒｂ−ＫＮｂＯ３およびＬｉ−ＫＮｂＯ３の反
射式粉末法によるＳＨＧ出力特性測定の結果を示すグラ
フ。 【図５】本発明の非線形光学材料を用いるモノリシック
型共振器の側面図。 【図６】本発明の非線形光学材料を用いるディスクリー
ト型共振器の側面図。 【図７】ＫＮｂＯ３の屈折率の特性を示すグラフ。 【図８】Ａｇ−ＫＮｂＯ３の反射式粉末法によるＳＨＧ
出力特性測定の結果を示すグラフ。 【符号の説明】 １：Ｎａ−ＫＮｂＯ３またはＲｂ−ＫＮｂＯ３を主体と
する微結晶粉末 ５：基本波長のレーザ光 １５：高出力レーザ装置 １９：フィルター（第２高調波の成分を透過する） ２０：光検出器 ５０：第２高調波
ブロック図。 【図２】反射式粉末法によるＳＨＧ出力特性測定のブロ
ック図。 【図３】Ｎａ−ＫＮｂＯ３およびＣｓ−ＫＮｂＯ３の反
射式粉末法によるＳＨＧ出力特性測定の結果を示すグラ
フ。 【図４】Ｒｂ−ＫＮｂＯ３およびＬｉ−ＫＮｂＯ３の反
射式粉末法によるＳＨＧ出力特性測定の結果を示すグラ
フ。 【図５】本発明の非線形光学材料を用いるモノリシック
型共振器の側面図。 【図６】本発明の非線形光学材料を用いるディスクリー
ト型共振器の側面図。 【図７】ＫＮｂＯ３の屈折率の特性を示すグラフ。 【図８】Ａｇ−ＫＮｂＯ３の反射式粉末法によるＳＨＧ
出力特性測定の結果を示すグラフ。 【符号の説明】 １：Ｎａ−ＫＮｂＯ３またはＲｂ−ＫＮｂＯ３を主体と
する微結晶粉末 ５：基本波長のレーザ光 １５：高出力レーザ装置 １９：フィルター（第２高調波の成分を透過する） ２０：光検出器 ５０：第２高調波
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−178694（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−76311（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−17381（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−275531（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−317157（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−182147（ＪＰ，Ａ)
特公 昭42−8133（ＪＰ，Ｂ１)
特公 昭46−43624（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01G 1/00 - 57/00
ＣＡ（ＳＴＮ)
ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ＮａおよびＲｂ、またはＲｂによりＫの一
部が置換されてなるＫＮｂＯ３を主体とする結晶からな
る非線形光学材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13579692A JP3509113B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 非線形光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13579692A JP3509113B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 非線形光学材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306123A JPH05306123A (ja) | 1993-11-19 |
| JP3509113B2 true JP3509113B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=15160030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13579692A Expired - Fee Related JP3509113B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | 非線形光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3509113B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3051785A1 (fr) * | 2016-05-25 | 2017-12-01 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de fabrication d'une couche |
-
1992
- 1992-04-28 JP JP13579692A patent/JP3509113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05306123A (ja) | 1993-11-19 |
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