JP5428132B2 - Optical element manufacturing method and optical element - Google Patents

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Description

本発明は、光学素子の製造方法および光学素子に関し、さらに詳しくは、端面が凸面の複数個の光学素子を一括して製造できる光学素子の製造方法および光学素子に関する。   The present invention relates to an optical element manufacturing method and an optical element, and more particularly, to an optical element manufacturing method and an optical element that can collectively manufacture a plurality of optical elements whose end surfaces are convex.

レーザ結晶の大型基板に無反射コート膜およびミラー膜を形成した後、切断分離することにより、複数のLD励起固体レーザ素子を製造する方法が知られている(特許文献1参照。)。
また、レーザ結晶のレーザ光入射面と反対側の面を凸面に形成した後、ミラー膜を形成したレーザ共鳴器が知られている(特許文献2、3参照。)。
特公平6−58982号公報 特開平5−173003号公報 特開平6−275891号公報
A method of manufacturing a plurality of LD-pumped solid-state laser elements by forming a non-reflective coating film and a mirror film on a large-sized laser crystal substrate and then cutting and separating is known (see Patent Document 1).
Further, there is known a laser resonator in which a mirror film is formed after a surface opposite to a laser light incident surface of a laser crystal is formed as a convex surface (see Patent Documents 2 and 3).
Japanese Patent Publication No. 6-58982 JP-A-5-173003 JP-A-6-275891

上記従来のLD励起固体レーザ素子の製造方法では、複数個の光学素子を一括して製造できるが、個々の光学素子は、その端面が平面になり、凸面にならない。また、複数に切断分離する場合、ミラー膜の施された面を傷つける可能性もある。
他方、上記従来のレーザ共鳴器では、光学素子の端面が凸面になるが、複数個の光学素子を一括して製造することは出来ない。
そこで、本発明の目的は、端面が凸面の複数個の光学素子を一括して製造できる光学素子の製造方法および光学素子を提供することにある。
In the conventional method for manufacturing an LD-pumped solid-state laser element, a plurality of optical elements can be manufactured in a lump, but each optical element has a flat end surface and does not become a convex surface. Further, when cutting and separating into a plurality of parts, there is a possibility that the surface on which the mirror film is applied is damaged.
On the other hand, in the conventional laser resonator, the end face of the optical element is convex, but a plurality of optical elements cannot be manufactured in a lump.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical element manufacturing method and an optical element that can collectively manufacture a plurality of optical elements whose end surfaces are convex.

第1の観点では、本発明は、光学材料を含む板状体の表面に溝を入れる溝形成ステップと、前記溝のエッジ部で面ダレを起こすように前記表面を研磨する研磨ステップと、前記溝で切断分離して複数の光学素子を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
一般的に面ダレとは、平面を研磨する場合に、被研磨物の中心部よりエッジ部で著しく平面度が悪化する現象を言う。この原因は、表面を研磨する場合に、エッジに近い部分の研磨量が、エッジから遠い部分の研磨量より多くなることや、研磨パッドを使用した場合に、エッジ部で研磨パットが復元するために発生する。
面ダレは、本来は避けるべき現象であるが、上記第1の観点による光学素子の製造方法ではこれを逆に利用する。すなわち、光学材料を含む板状体の表面を研磨する前に表面に溝を入れておく。このような溝があると、溝のエッジに近い部分の研磨量が遠い部分の研磨量より多くなる面ダレを起こすことが出来る。そして、面ダレにより、溝に囲まれた領域が凸面になる。よって、研磨後に溝で切断分離すれば、端面が凸面の複数個の光学素子を一括して得ることが出来る。この場合、予め溝形成がなされておるため、切断分離する場合に研磨表面を傷つけることを避ける事ができる。
In a first aspect, the present invention provides a groove forming step for forming a groove in the surface of a plate-like body containing an optical material, a polishing step for polishing the surface so as to cause surface sag at the edge portion of the groove, And a separation step of obtaining a plurality of optical elements by cutting and separating with a groove.
In general, surface sagging refers to a phenomenon in which flatness is significantly deteriorated at the edge portion rather than the center portion of the object to be polished when the flat surface is polished. This is because when polishing the surface, the amount of polishing near the edge is greater than the amount of polishing away from the edge, or when the polishing pad is used, the polishing pad is restored at the edge. Occurs.
Although the sagging is a phenomenon that should be avoided originally, the optical element manufacturing method according to the first aspect uses this in reverse. That is, a groove is formed in the surface before polishing the surface of the plate-like body containing the optical material. When such a groove is present, surface sagging can be caused in which the amount of polishing near the edge of the groove is greater than the amount of polishing at a distant portion. And the area | region enclosed by the groove | channel becomes a convex surface by surface sagging. Therefore, if it cuts and isolate | separates with a groove | channel after grinding | polishing, the some optical element whose end surface is convex can be obtained collectively. In this case, since the grooves are formed in advance, it is possible to avoid damaging the polished surface when cutting and separating.

第2の観点では、本発明は、前記第1の観点による光学素子の製造方法において、前記溝形成ステップでは、正方形または略正方形の格子状、或いは複数の円形状に切込みを入れることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第2の観点による光学素子の製造方法では、正方形または略正方形の格子状、或いは複数の円形状に切込みを入れるので、光軸付近では対称な凸面を形成することが出来る。
In a second aspect, the present invention is characterized in that, in the optical element manufacturing method according to the first aspect, in the groove forming step, a square or substantially square lattice shape or a plurality of circular shapes are cut. A method for manufacturing an optical element is provided.
In the method for manufacturing an optical element according to the second aspect, since a cut is made in a square or substantially square lattice shape or a plurality of circular shapes, a symmetrical convex surface can be formed in the vicinity of the optical axis.

第3の観点では、本発明は、前記第1または前記第2の観点による光学素子の製造方法において、前記研磨ステップでは、弾力のある研磨パッドを用いて前記表面を研磨することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第3の観点による光学素子の製造方法では、弾力のある研磨パッドを用いて表面を研磨することにより、好適に面ダレを起こすことが出来る。ここで言う、弾力のある研磨パッドは、表面に綿布や化学繊維、または発泡層を具備した研磨パッドを意味する。
In a third aspect, the present invention provides the method for manufacturing an optical element according to the first or second aspect, wherein in the polishing step, the surface is polished using a resilient polishing pad. A method for manufacturing an optical element is provided.
In the method for manufacturing an optical element according to the third aspect, surface sagging can be preferably caused by polishing the surface using a resilient polishing pad. The elastic polishing pad as used herein means a polishing pad having a cotton cloth, chemical fiber, or foam layer on the surface.

第4の観点では、本発明は、前記第1から前記第3のいずれかの観点による光学素子の製造方法において、前記光学材料が、ガラス、レーザ結晶または波長変換結晶であることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第4の観点による光学素子の製造方法では、端面が凸面のレンズ、固体レーザ素子、波長変換素子を得ることが出来る。
In a fourth aspect, the present invention provides the method for producing an optical element according to any one of the first to third aspects, wherein the optical material is glass, a laser crystal, or a wavelength conversion crystal. A method for manufacturing an optical element is provided.
In the optical element manufacturing method according to the fourth aspect, a lens having a convex end surface, a solid-state laser element, and a wavelength conversion element can be obtained.

第5の観点では、本発明は、板状体であってその一面がレーザ光入射面(12i)である波長変換結晶基板(12)の前記レーザ光入射面(12i)以外の一面(12a)または該一面(12a)およびそれに対向する一面(12a)に板状体のダミー材基板(13)を貼り付けて第1複合基板(21)とする第1複合基板作製ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)と反対側の表面に格子状、或いは複数の円形状に切込み(K)を入れる切込みステップと、前記切込み(K)のエッジ部で面ダレを起こすように前記表面を研磨する研磨ステップと、前記切込み(K)で切断分離して複数の光学素子(9)を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第5の観点による光学素子の製造方法では、第1複合基板(21)の表面を研磨する前に表面に切込み(K)を入れておく。このような切込み(K)があると、切込み(K)のエッジに近い部分の研磨量が遠い部分の研磨量より多くなる等の理由により面ダレを起こすことが出来る。そして、面ダレにより、切込み(K)に囲まれた領域が凸面になる。よって、研磨後に切込み(K)で切断分離すれば、端面が凸面になった複数個の波長変換素子(9)を一括して得ることが出来る。
In a fifth aspect, the present invention is a plate-like body, and one surface (12a) other than the laser light incident surface (12i) of the wavelength conversion crystal substrate (12) whose one surface is the laser light incident surface (12i). Alternatively, a first composite substrate manufacturing step of attaching a plate-like dummy material substrate (13) to the one surface (12a) and the one surface (12a) opposite thereto to form a first composite substrate (21), and the first composite A notch step of making incisions (K) in a lattice shape or a plurality of circular shapes on the surface of the substrate (21) opposite to the laser light incident surface (12i), and surface sagging at the edge portion of the notches (K). There is provided a method for manufacturing an optical element, comprising: a polishing step for polishing the surface so as to wake up; and a separation step for cutting and separating by the notch (K) to obtain a plurality of optical elements (9).
In the method for manufacturing an optical element according to the fifth aspect, a notch (K) is made in the surface before polishing the surface of the first composite substrate (21). If there is such a cut (K), surface sagging can occur due to reasons such as the amount of polishing near the edge of the cut (K) being greater than the amount of polishing at a distant portion. And the area | region enclosed by the notch | incision (K) becomes a convex surface by surface sagging. Therefore, if it cut | disconnects by cutting | disconnection (K) after grinding | polishing, the several wavelength conversion element (9) by which the end surface became the convex surface can be obtained collectively.

第6の観点では、本発明は、板状体であってその一面がレーザ光入射面(12i)である波長変換結晶基板(12)の前記レーザ光入射面(12i)以外の一面(12a)または該一面(12a)およびそれに対向する一面(12a)に板状体のダミー材基板(13)を貼り付けて第1複合基板(21)とする第1複合基板作製ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)と反対側の表面に格子状、或いは複数の円形状に切込み(K)を入れる切込みステップと、前記切込み(K)のエッジ部で面ダレを起こすように前記表面を研磨する研磨ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)がある面と板状体であってその一面がレーザ光出射面(11o)であるレーザ結晶基板(11)の前記レーザ光出射面(11o)がある面とを貼り付けて第2複合基板(22)とする第2複合基板作製ステップと、前記切込み(K)で切断分離して複数の光学素子(10)を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第6の観点による光学素子の製造方法では、第1複合基板(21)の表面を研磨する前に表面に切込み(K)を入れておく。このような切込み(K)があると、切込み(K)のエッジ部分より面ダレを起こすことが出来る。そして、面ダレにより、切込み(K)に囲まれた領域が凸面になる。よって、これをレーザ結晶基板(11)に貼り付けてから切込み(K)で切断分離すれば、端面が凸面になった複数個の光学素子(10)を一括して得ることが出来る。
In a sixth aspect, the present invention is a plate-like body, and one surface (12a) other than the laser light incident surface (12i) of the wavelength conversion crystal substrate (12) whose one surface is the laser light incident surface (12i). Alternatively, a first composite substrate manufacturing step of attaching a plate-like dummy material substrate (13) to the one surface (12a) and the one surface (12a) opposite thereto to form a first composite substrate (21), and the first composite A notch step of making incisions (K) in a lattice shape or a plurality of circular shapes on the surface of the substrate (21) opposite to the laser light incident surface (12i), and surface sagging at the edge portion of the notches (K). A polishing step for polishing the surface so as to occur, a surface of the first composite substrate (21) with the laser light incident surface (12i) and a plate-like body, one surface of which is a laser light emitting surface (11o) Of a laser crystal substrate (11) A second composite substrate manufacturing step in which the laser light emitting surface (11o) is attached to the second composite substrate (22), and a plurality of optical elements (10) cut and separated by the cut (K). And a separation step for obtaining an optical element.
In the method for manufacturing an optical element according to the sixth aspect, a cut (K) is made in the surface before polishing the surface of the first composite substrate (21). If there is such a cut (K), surface sag can occur from the edge portion of the cut (K). And the area | region enclosed by the notch | incision (K) becomes a convex surface by surface sagging. Therefore, if this is attached to the laser crystal substrate (11) and then cut and separated by cutting (K), a plurality of optical elements (10) whose end surfaces are convex can be obtained in a lump.

第7の観点では、本発明は、板状体であってその一面がレーザ光入射面(12i)である波長変換結晶基板(12)の前記レーザ光入射面(12i)以外の一面(12a)または該一面(12a)およびそれに対向する一面(12a)に板状体のダミー材基板(13)を貼り付けて第1複合基板(21)とする第1複合基板作製ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)がある面と板状体であってその一面がレーザ光出射面(11o)であるレーザ結晶基板(11)の前記レーザ光出射面(11o)がある面とを貼り付けて第2複合基板(22)とする第2複合基板作製ステップと、前記第2複合基板(22)の前記レーザ結晶基板(11)の貼付面と反対側の表面に格子状、或いは複数の円形状に切込み(K)を入れる切込みステップと、前記切込み(K)のエッジ部で面ダレを起こすように前記表面を研磨する研磨ステップと、前記切込み(K)で切断分離して複数の光学素子(10)を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
上記第7の観点による光学素子の製造方法では、第2複合基板(22)の表面を研磨する前に表面に切込み(K)を入れておく。このような切込み(K)があると、切込み(K)のエッジ部分より面ダレを起こすことが出来る。そして、面ダレにより、切込み(K)に囲まれた領域が凸面になる。よって、切込み(K)で切断分離すれば、端面が凸面になった複数個の光学素子(10)を一括して得ることが出来る。
In a seventh aspect, the present invention is a plate-like body, and one surface (12a) other than the laser light incident surface (12i) of the wavelength conversion crystal substrate (12) whose one surface is the laser light incident surface (12i). Alternatively, a first composite substrate manufacturing step of attaching a plate-like dummy material substrate (13) to the one surface (12a) and the one surface (12a) opposite thereto to form a first composite substrate (21), and the first composite The laser light emitting surface (11o) of the laser crystal substrate (11), which is a plate-like body and a surface having the laser light incident surface (12i) of the substrate (21), and one surface thereof is the laser light emitting surface (11o). A second composite substrate manufacturing step of attaching a surface to the second composite substrate (22), and a surface of the second composite substrate (22) opposite to the attachment surface of the laser crystal substrate (11). Cut into a grid or multiple circles (K An incision step for cutting, a polishing step for polishing the surface so as to cause surface sag at the edge of the incision (K), and separation to obtain a plurality of optical elements (10) by cutting and separating at the incision (K) And a method for manufacturing an optical element.
In the method for manufacturing an optical element according to the seventh aspect, a notch (K) is made in the surface before polishing the surface of the second composite substrate (22). If there is such a cut (K), surface sag can occur from the edge portion of the cut (K). And the area | region enclosed by the notch | incision (K) becomes a convex surface by surface sagging. Therefore, if it cut-separates by cutting (K), the several optical element (10) by which the end surface became the convex surface can be obtained collectively.

第8の観点では、本発明は、前記第6または前記第7の観点による光学素子の製造方法において、前記第1複合基板(3)と前記レーザ結晶基板(11)の間にスペーサ(5)を挟むと共に前記スペーサ(5)と同じか略同じ屈折率の接着剤により前記前記第1複合基板(3)と前記スペーサ(5)および前記スペーサ(5)と前記レーザ結晶基板(11)を貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
接着剤だけで貼り付ければ、接着剤の厚さがほぼ決まってしまい、エタロン効果を生じることがある。
そこで、上記第8の観点による光学素子の製造方法では、スペーサ(5)を挟むことにより光路長を調整し、エタロン効果を制御できる。
In an eighth aspect, the present invention provides a method for producing an optical element according to the sixth or seventh aspect, wherein a spacer (5) is provided between the first composite substrate (3) and the laser crystal substrate (11). The first composite substrate (3), the spacer (5), the spacer (5), and the laser crystal substrate (11) are bonded with an adhesive having the same or substantially the same refractive index as that of the spacer (5). An optical element manufacturing method is provided.
If only the adhesive is applied, the thickness of the adhesive is almost determined and an etalon effect may occur.
Therefore, in the optical element manufacturing method according to the eighth aspect, the optical path length can be adjusted by sandwiching the spacer (5), and the etalon effect can be controlled.

第9の観点では、本発明は、板状体であってその一面がレーザ光入射面(2i)である波長変換結晶(2)と、板状体であってその一面(3e)が前記波長変換結晶(2)の前記レーザ光入射面(2i)以外の一面(2a)に貼り付けられたダミー材(3)とを具備し、前記波長変換結晶(2)のレーザ光出射面(2o)が凸面であることを特徴とする光学素子(9)を提供する。
上記第9の観点による光学素子(9)では、ダミー材(3)を波長変換結晶(2)に貼り付ける構造であるため、ダミー材(3)の放熱機能を利用することが出来ると共に全体を小型化できる。また、波長変換結晶(2)のレーザ光出射面(2o)が凸面であるため、レーザ用コーティングを施すことにより、安定した単一共振器モードが得られるレーザ共振器を構成することが出来る。
In a ninth aspect, the present invention relates to a wavelength conversion crystal (2), which is a plate-like body and one surface of which is a laser light incident surface (2i), and a plate-like body, the one surface (3e) of which has the wavelength. A dummy material (3) affixed to one surface (2a) other than the laser light incident surface (2i) of the conversion crystal (2), and a laser light emission surface (2o) of the wavelength conversion crystal (2) An optical element (9) characterized in that is a convex surface.
Since the optical element (9) according to the ninth aspect has a structure in which the dummy material (3) is attached to the wavelength conversion crystal (2), the heat dissipation function of the dummy material (3) can be used and the entire structure can be used. Can be downsized. Further, since the laser light emission surface (2o) of the wavelength conversion crystal (2) is a convex surface, a laser resonator capable of obtaining a stable single resonator mode can be configured by applying a laser coating.

第10の観点では、本発明は、板状体であってその一面がレーザ光出射面(1o)であるレーザ結晶(1)と、板状体であってその一面がレーザ光入射面(2i)であり且つ該レーザ光入射面(2i)が前記レーザ光出射面(1o)の一部に貼り付けられた波長変換結晶(2)と、板状体であってその一面(3d)が前記レーザ光出射面(1o)の一部に貼り付けられ且つ別の一面(3e)が前記波長変換結晶(2)の前記レーザ光入射面(2i)以外の一面(2a)に貼り付けられたダミー材(3)とを具備し、前記波長変換結晶(2)のレーザ光出射面(2o)が凸面であることを特徴とする光学素子(10)を提供する。
上記第10の観点による光学素子(10)では、波長変換結晶(2)とダミー材(3)とを貼り合わせた後、レーザ結晶(1)に貼り付けるといった製造方法を採ることが出来る。ここで、周期的分極反転構造の分極反転の周期と分極方向の結晶厚のアスペクト比の制約がレーザ光入射面(2i)以外の一面(2a)にはないため、波長変換結晶(2)とダミー材(3)の貼り合わせ面積を大きくすることができ、この貼り合わせ作業は容易である。また、波長変換結晶(2)とダミー材(3)とを貼り合わせた物をレーザ結晶(1)に貼り合わせるが、貼り合わせ面積が波長変換結晶(2)とダミー材(3)とを合わせた面積になるため、波長変換結晶(2)だけをレーザ結晶(1)に貼り合わせる作業に比べて、ずっと貼り合わせ作業が容易になる。よって、製造の作業効率を向上することが出来る。さらに、安定した品質で貼り合わせることが出来るため、貼り合わせた面内の場所によって特性が異なったり、光学素子間で特性がばらついたりする問題点がなくなり、安定した特性が得られる。また、波長変換結晶(2)のレーザ光出射面(2o)が凸面であるため、光学素子(10)の両面にレーザ用コーティングを施すことにより、安定した単一共振器モードが得られるレーザ共振器を素子単独で構成することが出来る。
In a tenth aspect, the present invention relates to a laser crystal (1), which is a plate-like body, one surface of which is a laser light emitting surface (1o), and a plate-like body, the one surface of which is a laser light incident surface (2i). ) And the laser beam incident surface (2i) is affixed to a part of the laser beam emitting surface (1o), and a plate-like body whose one surface (3d) is the A dummy attached to a part of the laser light emitting surface (1o) and another surface (3e) attached to one surface (2a) other than the laser light incident surface (2i) of the wavelength conversion crystal (2). There is provided an optical element (10) comprising a material (3), wherein the laser beam emission surface (2o) of the wavelength conversion crystal (2) is a convex surface.
In the optical element (10) according to the tenth aspect, it is possible to adopt a manufacturing method in which the wavelength conversion crystal (2) and the dummy material (3) are bonded together and then bonded to the laser crystal (1). Here, since there is no restriction on the aspect ratio of the polarization reversal period and the crystal thickness in the polarization direction of the periodic polarization reversal structure on one surface (2a) other than the laser light incident surface (2i), the wavelength conversion crystal (2) and The bonding area of the dummy material (3) can be increased, and this bonding operation is easy. In addition, the product obtained by bonding the wavelength conversion crystal (2) and the dummy material (3) is bonded to the laser crystal (1), but the bonded area is the same as the wavelength conversion crystal (2) and the dummy material (3). Therefore, the bonding operation becomes much easier than the operation of bonding only the wavelength conversion crystal (2) to the laser crystal (1). Therefore, the work efficiency of manufacture can be improved. Furthermore, since it can be bonded with a stable quality, there is no problem that the characteristics differ depending on the location within the bonded surface or the characteristics vary between optical elements, and stable characteristics can be obtained. In addition, since the laser light emission surface (2o) of the wavelength conversion crystal (2) is a convex surface, laser resonance can provide a stable single resonator mode by applying a laser coating on both surfaces of the optical element (10). The device can be composed of a single element.

第11の観点では、本発明は、前記第10の観点による光学素子(10)において、前記レーザ結晶(1)に前記波長変換結晶(2)および前記ダミー材(3)を接着剤とほぼ同じ屈折率のスペーサ(5)を挟んで前記接着剤により貼り付けたことを特徴とする光学素子(10)を提供する。
接着剤だけであれば、接着剤の厚さがほぼ決まってしまい、エタロン効果を生じることがある。
そこで、上記第11の観点による光学素子(10)では、スペーサ(5)を挟んで光路長を調整し、エタロン効果を制御する。
In an eleventh aspect, the present invention provides the optical element (10) according to the tenth aspect, wherein the laser crystal (1) includes the wavelength conversion crystal (2) and the dummy material (3) substantially the same as an adhesive. Provided is an optical element (10) characterized in that the optical element (10) is pasted with the adhesive with a refractive index spacer (5) interposed therebetween.
If only the adhesive is used, the thickness of the adhesive is almost determined, and an etalon effect may occur.
Therefore, in the optical element (10) according to the eleventh aspect, the optical path length is adjusted with the spacer (5) interposed therebetween to control the etalon effect.

第12の観点では、本発明は、前記第10または前記第11の観点による光学素子(10)において、前記レーザ結晶(1)に前記波長変換結晶(2)および前記ダミー材(3)をオプチカルコンタクトにより貼り付けたことを特徴とする光学素子(10)を提供する。
上記第12の観点による光学素子(10)では、オプチカルコンタクトを用いるため、接着剤層が無くなるためエタロン効果を生じなくなる。
In a twelfth aspect, the present invention provides an optical element (10) according to the tenth or eleventh aspect, wherein the wavelength conversion crystal (2) and the dummy material (3) are optically connected to the laser crystal (1). Provided is an optical element (10) characterized by being attached by contact.
In the optical element (10) according to the twelfth aspect, since the optical contact is used, the adhesive layer is eliminated, so that the etalon effect does not occur.

第13の観点では、本発明は、前記第9から前記第12のいずれかの観点による光学素子(9,10)において、前記波長変換結晶(2)が、内部に周期的分極反転構造を有する強誘電体結晶であることを特徴とする光学素子(9,10)を提供する。
上記第13の観点による光学素子(9,10)では、内部に周期的分極反転構造を有する強誘電体結晶を波長変換結晶(2)とするので、周期的分極反転構造の分極反転の周期と分極方向の結晶厚のアスペクト比の制約を受ける。従って、本発明が特に有用になる。
In a thirteenth aspect, the present invention provides the optical element (9, 10) according to any one of the ninth to twelfth aspects, wherein the wavelength conversion crystal (2) has a periodic polarization inversion structure therein. Provided is an optical element (9, 10) characterized by being a ferroelectric crystal.
In the optical element (9, 10) according to the thirteenth aspect, since the ferroelectric crystal having the periodic polarization inversion structure is used as the wavelength conversion crystal (2), the polarization inversion period of the periodic polarization inversion structure is Limited by the aspect ratio of the crystal thickness in the polarization direction. Therefore, the present invention is particularly useful.

第14の観点では、本発明は、前記第13の観点による光学素子(9,10)において、前記強誘電体結晶が、定比組成(ストイキオメトリ)または定比組成に近いタンタル酸リチウムであることを特徴とする光学素子(9,10)を提供する。
上記第14の観点による光学素子(9,10)では、定比組成(ストイキオメトリ)または定比組成に近いタンタル酸リチウムを用いるので、周期的分極反転構造の形成が容易になる。
According to a fourteenth aspect, the present invention provides the optical element (9, 10) according to the thirteenth aspect, wherein the ferroelectric crystal is a stoichiometric composition or a lithium tantalate close to the stoichiometric composition. An optical element (9, 10) is provided.
In the optical element (9, 10) according to the fourteenth aspect, since the lithium tantalate close to the stoichiometric composition (stoichiometry) or the stoichiometric composition is used, it is easy to form a periodically poled structure.

第15の観点では、本発明は、前記第14の観点による光学素子(9,10)において、前記タンタル酸リチウムのモル分率Li2O/(Ta2O5+Li2O)が0.490以上0.500未満であることを特徴とする光学素子(9,10)を提供する。
上記第15の観点による光学素子(9,10)では、モル分率Li2O/(Ta2O5+Li2O)が0.490以上0.500未満のタンタル酸リチウムを用いるので、周期的分極反転構造の形成が容易になる。
In a fifteenth aspect, the present invention provides the optical element (9, 10) according to the fourteenth aspect, wherein the lithium tantalate molar fraction Li2O / (Ta2O5 + Li2O) is 0.490 or more and less than 0.500. An optical element (9, 10) is provided.
In the optical element (9, 10) according to the fifteenth aspect, since the lithium tantalate having a molar fraction Li2O / (Ta2O5 + Li2O) of 0.490 or more and less than 0.500 is used, it is easy to form a periodically poled structure. Become.

第16の観点では、本発明は、前記第14または前記第15の観点による光学素子(9,10)において、前記タンタル酸リチウムが、Mg,Zn,Sc,Inの少なくとも一種類をドープされたものであることを特徴とする光学素子(9,10)を提供する。
上記第16の観点による光学素子(9,10)では、周期的分極反転構造の形成が容易になる。
In a sixteenth aspect, the present invention provides the optical element (9, 10) according to the fourteenth or fifteenth aspect, wherein the lithium tantalate is doped with at least one of Mg, Zn, Sc, and In An optical element (9, 10) is provided.
In the optical element (9, 10) according to the sixteenth aspect, it is easy to form a periodic domain-inverted structure.

第17の観点では、本発明は、前記第9から前記第16のいずれかの観点による光学素子(9,10)において、前記ダミー材(3)の熱伝導率が、ガラスの熱伝導率よりも大きいことを特徴とする光学素子(9,10)を提供する。
上記第17の観点による光学素子(9,10)では、ダミー材(3)がヒートシンクとして好適に機能する。
In a seventeenth aspect, the present invention provides the optical element (9, 10) according to any one of the ninth to sixteenth aspects, wherein the thermal conductivity of the dummy material (3) is greater than the thermal conductivity of glass. An optical element (9, 10) is also provided.
In the optical element (9, 10) according to the seventeenth aspect, the dummy material (3) preferably functions as a heat sink.

第18の観点では、本発明は、前記第9から前記第17のいずれかの観点による光学素子(9,10)において、前記波長変換結晶(2)と前記ダミー材(3)とを接着剤(7)により貼り付けたことを特徴とする光学素子(9,10)を提供する。
上記第18の観点による光学素子(9,10)では、接着剤を用いるため、オプチカルコンタクト(7)を用いる場合より、作業が容易になる。
In an eighteenth aspect, the present invention relates to the optical element (9, 10) according to any one of the ninth to seventeenth aspects, wherein the wavelength conversion crystal (2) and the dummy material (3) are bonded to each other. Provided is an optical element (9, 10) that is affixed by (7).
In the optical element (9, 10) according to the eighteenth aspect, since the adhesive is used, the operation becomes easier than in the case where the optical contact (7) is used.

本発明の光学素子の製造方法および光学素子によれば、端面が凸面の複数個の光学素子を一括して製造できる。   According to the optical element manufacturing method and the optical element of the present invention, it is possible to manufacture a plurality of optical elements whose end surfaces are convex.

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.

図1は、実施例1に係る光学素子9を示す斜視図である。
この光学素子9は、基本波レーザ光Lmの高調波である波長変換レーザ光Lo(SHG光)を出す波長変換結晶2と、波長変換結晶2をサンドイッチ状に挟むように波長変換結晶2に貼り付けられたダミー材3とを具備しており、波長変換結晶2のレーザ光入射面2iとダミー材3の一面3dとは同一平面上にある。
光学素子9の波長変換レーザ光Loのレーザ光出射面2oは、凸面になっている。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an optical element 9 according to the first embodiment.
The optical element 9 is attached to the wavelength conversion crystal 2 so as to sandwich the wavelength conversion crystal 2 that sandwiches the wavelength conversion crystal 2 that emits the wavelength conversion laser light Lo (SHG light) that is a harmonic of the fundamental laser light Lm. The dummy material 3 is provided, and the laser light incident surface 2i of the wavelength conversion crystal 2 and one surface 3d of the dummy material 3 are on the same plane.
The laser beam emission surface 2o of the wavelength conversion laser beam Lo of the optical element 9 is a convex surface.

図2は、光学素子9の分解斜視図である。
板状体の波長変換結晶2のレーザ光入射面2iでない面2aに、板状体のダミー材3の面3eが貼り付けられる。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the optical element 9.
The surface 3e of the plate-like dummy material 3 is attached to the surface 2a of the plate-like wavelength conversion crystal 2 that is not the laser light incident surface 2i.

図3は、光学素子9の製造手順を示すフロー図である。
ステップS1では、図4に示すごとき波長変換結晶大基板32を作製する。
波長変換結晶大基板32は、例えば特開2005−208197号公報に記載の製造方法により製造できる。すなわち、所定サイズの強誘電体結晶大基板32aの対向面に周期電極32bとベタ電極32cを形成し、電極間に電圧を印加し、強誘電体結晶大基板32aの内部に周期的分極反転構造を形成する。電極の対向方向が分極方向Dpになり、周期電極32bの形状の周期パターン方向が分極反転方向Drになる。電極は、そのまま残しておいてもよいし、除去してもよい。ダミー材との接着にオプチカルコンタクトを利用する場合には除去する。
FIG. 3 is a flowchart showing the manufacturing procedure of the optical element 9.
In step S1, a wavelength conversion crystal large substrate 32 as shown in FIG. 4 is produced.
The wavelength conversion crystal large substrate 32 can be manufactured by, for example, a manufacturing method described in JP-A-2005-208197. That is, the periodic electrode 32b and the solid electrode 32c are formed on the opposing surfaces of the ferroelectric crystal large substrate 32a having a predetermined size, a voltage is applied between the electrodes, and the periodic polarization inversion structure is formed inside the ferroelectric crystal large substrate 32a. Form. The opposing direction of the electrodes is the polarization direction Dp, and the periodic pattern direction of the shape of the periodic electrode 32b is the polarization inversion direction Dr. The electrode may be left as it is or may be removed. If optical contact is used for bonding with the dummy material, remove it.

強誘電体結晶大基板32aは、例えば、MgOをドープした、定比組成(ストイキオメトリ)または定比組成に近いタンタル酸リチウム基板(MgOドープ定比組成タンタル酸リチウムj基板)であり、そのモル分率Li2O/(Ta2O5+Li2O)は0.49以上0.5未満である。   The ferroelectric crystal large substrate 32a is, for example, a MgO-doped, stoichiometric composition or a lithium tantalate substrate close to the stoichiometric composition (MgO-doped stoichiometric lithium tantalate j substrate). The molar fraction Li2O / (Ta2O5 + Li2O) is 0.49 or more and less than 0.5.

ステップS2では、分極反転方向Drの幅が所定の作用長Lになるように波長変換結晶大基板32をダイシング装置で切断し、図5に示すごとき波長変換結晶基板12を複数得る。例えば、波長変換結晶基板12の作用長Lは2mm、厚さdは0.4mm、分極方向Dpおよび分極反転方向Drに交差する方向の長さGは6mmである。
そして、ステップS5へ進む。
In step S2, the wavelength conversion crystal large substrate 32 is cut with a dicing device so that the width of the polarization reversal direction Dr becomes a predetermined working length L, thereby obtaining a plurality of wavelength conversion crystal substrates 12 as shown in FIG. For example, the action length L of the wavelength conversion crystal substrate 12 is 2 mm, the thickness d is 0.4 mm, and the length G in the direction intersecting the polarization direction Dp and the polarization inversion direction Dr is 6 mm.
Then, the process proceeds to step S5.

一方、ステップS3では、厚さWのダミー材大基板と厚さwのダミー材大基板とを作製する。
ステップS4では、波長変換結晶基板12の作用長Lと長さGに合わせたサイズにダミー材大基板を切断し、図6に示すごときダミー材基板13−1および13−2を複数得る。例えば、ダミー材基板13−1の厚さWは1mm、ダミー材基板13−2の厚さwは0.5mmである。
そして、ステップS5へ進む。
On the other hand, in step S3, a dummy material large substrate having a thickness W and a dummy material large substrate having a thickness w are manufactured.
In step S4, the dummy material large substrate is cut into a size that matches the working length L and length G of the wavelength conversion crystal substrate 12 to obtain a plurality of dummy material substrates 13-1 and 13-2 as shown in FIG. For example, the thickness W of the dummy material substrate 13-1 is 1 mm, and the thickness w of the dummy material substrate 13-2 is 0.5 mm.
Then, the process proceeds to step S5.

ダミー材は、ヒートシンクとして好適に機能するように、ガラスの熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する材料製とすることが好ましい。また、熱膨張した時の悪影響を抑制するため、熱膨張係数がレーザ結晶1や波長変換結晶2と同程度の材料とするのが好ましい。例えばLT基板、CLT基板である。   The dummy material is preferably made of a material having a thermal conductivity larger than that of the glass so as to function suitably as a heat sink. Further, in order to suppress adverse effects when thermally expanded, it is preferable to use a material having a thermal expansion coefficient comparable to that of the laser crystal 1 and the wavelength conversion crystal 2. For example, an LT substrate or a CLT substrate.

ステップS5では、図7に示すように波長変換結晶基板12とダミー材基板13−1とを交互に貼り合わせ、両端にはダミー材基板13−2を貼り合わせ、第1複合基板21を作製する。貼り合わせた方向の第1複合基板21の幅Zは例えば7mmである。
貼り合わせの方法は、接着剤を用いてもよいし、オプチカルコンタクトを用いてもよい。
In step S5, as shown in FIG. 7, the wavelength conversion crystal substrate 12 and the dummy material substrate 13-1 are alternately bonded, and the dummy material substrate 13-2 is bonded to both ends, thereby producing the first composite substrate 21. . The width Z of the first composite substrate 21 in the bonded direction is, for example, 7 mm.
As the bonding method, an adhesive may be used, or an optical contact may be used.

ステップS6では、図8に示すように、第1複合基板21の表面に正方形または略正方形の格子状に切込みKを入れ、第1複合基板21’とする。
ステップS7では、切込みKのエッジ部より面ダレを起こすように、研磨剤と弾力のある研磨パッドを用いて第1複合基板21’の表面を研磨する。これにより、図9に示すように、切込みKで囲まれた各表面が凸面になる。これを第1複合基板21”とする。
In step S6, as shown in FIG. 8, the surface of the first composite substrate 21 is cut into a square or substantially square lattice K to form a first composite substrate 21 ′.
In step S7, the surface of the first composite substrate 21 ′ is polished using an abrasive and an elastic polishing pad so as to cause surface sag from the edge portion of the cut K. Thereby, as shown in FIG. 9, each surface surrounded by the cut K becomes a convex surface. This is referred to as a first composite substrate 21 ″.

ステップS8では、分極反転方向Drに対向する第1複合基板21”の2面に光学研磨を施し、必要なAR膜あるいはHR膜を成膜する。例えば、2面の一方に基本波に対するAR膜を成膜し、他方にHR膜を成膜する。   In step S8, two surfaces of the first composite substrate 21 ″ facing the polarization reversal direction Dr are optically polished to form a necessary AR film or HR film. For example, an AR film for the fundamental wave is formed on one of the two surfaces. The HR film is formed on the other side.

ステップS9では、図10に示すように切断線Cで第1複合基板21”を切断し、複数の光学素子9を得る。   In step S9, the first composite substrate 21 "is cut along the cutting line C as shown in FIG.

実施例1によれば次の効果が得られる。
(1)端面が凸面の複数個の光学素子9を一括して製造できる。
(2)波長変換結晶基板12とダミー材基板13−1および波長変換結晶基板12とダミー材基板13−2の貼り合わせ面積が大きい(例えば2mm×7mm)ので、貼り合わせ作業が容易になる。よって、製造の作業効率を向上することが出来る。また、安定した品質で貼り合わせることが出来るため、貼り合わせた面内の場所によって特性が異なったり、光学素子間で特性がばらついたりする問題点がなくなり、安定した特性が得られる。
(3)ダミー材3として、ガラスより熱伝導のよい材料を用いれば、ヒートシンクとして好適に機能する。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A plurality of optical elements 9 whose end surfaces are convex can be manufactured together.
(2) Since the bonded areas of the wavelength conversion crystal substrate 12 and the dummy material substrate 13-1 and the wavelength conversion crystal substrate 12 and the dummy material substrate 13-2 are large (for example, 2 mm × 7 mm), the bonding operation is facilitated. Therefore, the work efficiency of manufacture can be improved. In addition, since it can be bonded with a stable quality, there is no problem that the characteristics differ depending on the location within the bonded surface or the characteristics vary between optical elements, and stable characteristics can be obtained.
(3) If a material having better thermal conductivity than glass is used as the dummy material 3, it functions suitably as a heat sink.

図11は、実施例2に係る光学素子10を示す斜視図である。
この光学素子10は、半導体レーザからの励起レーザ光Liにより励起されて基本波レーザ光を出すレーザ結晶1と、基本波レーザ光の高調波である波長変換レーザ光Loを出す波長変換結晶2と、波長変換結晶2をサンドイッチ状に挟むダミー材3とを具備している。
光学素子10の波長変換レーザ光Loのレーザ光出射面2oは、凸面になっている。
FIG. 11 is a perspective view illustrating the optical element 10 according to the second embodiment.
The optical element 10 includes a laser crystal 1 that emits a fundamental laser beam by being excited by excitation laser light Li from a semiconductor laser, and a wavelength conversion crystal 2 that emits a wavelength conversion laser beam Lo that is a harmonic of the fundamental laser beam. And a dummy material 3 sandwiching the wavelength conversion crystal 2 in a sandwich shape.
The laser beam emission surface 2o of the wavelength conversion laser beam Lo of the optical element 10 is a convex surface.

図12は、光学素子10の分解斜視図である。
板状体のレーザ結晶1のレーザ光出射面1oの一部に、板状体の波長変換結晶2のレーザ光入射面2iが貼り付けられる。また、レーザ結晶1のレーザ光出射面1oの別の一部に、板状体のダミー材3の一面3dが貼り付けられ且つダミー材3の別の一面3eが波長変換結晶2のレーザ光入射面2i以外の一面2aに貼り付けられる。
FIG. 12 is an exploded perspective view of the optical element 10.
The laser beam incident surface 2i of the plate-shaped wavelength conversion crystal 2 is attached to a part of the laser beam emitting surface 1o of the plate-shaped laser crystal 1. Further, one surface 3d of the plate-like dummy material 3 is attached to another part of the laser light emitting surface 1o of the laser crystal 1, and the other surface 3e of the dummy material 3 is incident on the laser light of the wavelength conversion crystal 2. Affixed to one surface 2a other than the surface 2i.

図13は、光学素子10の製造手順を示すフロー図である。
ステップS1〜S8は、実施例1と同様である。ステップS8の後、ステップS13へ進む。
FIG. 13 is a flowchart showing the manufacturing procedure of the optical element 10.
Steps S1 to S8 are the same as in the first embodiment. After step S8, the process proceeds to step S13.

一方、ステップS10では、所定の厚さhを持つレーザ結晶大基板を作製する。
ステップS11では、第1複合基板21の長さGと幅Zに合わせたサイズにレーザ結晶大基板を切断し、図14に示すごときレーザ結晶基板11を得る。例えば、レーザ結晶基板11の厚さhは1mmである。
レーザ結晶大基板は、例えばYAG結晶大基板である。
On the other hand, in step S10, a laser crystal large substrate having a predetermined thickness h is produced.
In step S11, the large laser crystal substrate is cut into a size matching the length G and width Z of the first composite substrate 21 to obtain the laser crystal substrate 11 as shown in FIG. For example, the thickness h of the laser crystal substrate 11 is 1 mm.
The laser crystal large substrate is, for example, a YAG crystal large substrate.

ステップS12では、レーザ光が入射または出射するレーザ結晶基板11の2面に光学研磨を施し、必要なAR膜あるいはHR膜を成膜する。例えば、2面の一方に基本波に対するAR膜を成膜し、他方にHR膜を成膜する。
そして、ステップS13へ進む。
In step S12, the two surfaces of the laser crystal substrate 11 on which the laser beam is incident or emitted are optically polished to form a necessary AR film or HR film. For example, an AR film for the fundamental wave is formed on one of the two surfaces, and an HR film is formed on the other.
Then, the process proceeds to step S13.

ステップS13では、図14に示すように第1複合基板21のAR膜を成膜した面12iとレーザ結晶基板11のAR膜を成膜した面すなわちレーザ光出射面11oとを貼り合わせて図15に示すような第2複合基板22”を作製する。
貼り合わせの方法は、接着剤を用いてもよいし、オプチカルコンタクトを用いてもよい。
In step S13, as shown in FIG. 14, the surface 12i of the first composite substrate 21 on which the AR film is formed and the surface of the laser crystal substrate 11 on which the AR film is formed, that is, the laser light emitting surface 11o are bonded together. A second composite substrate 22 ″ as shown in FIG.
As the bonding method, an adhesive may be used, or an optical contact may be used.

ステップS17では、図15に示すように切断線Cで第2複合基板22”を切断し、複数の光学素子10を得る。   In step S17, the second composite substrate 22 ″ is cut along the cutting line C as shown in FIG.

実施例2によれば、端面が凸面の複数個の光学素子10を一括して製造できる。また、波長変換結晶2とダミー材3とを貼り合わせた後、レーザ結晶1に貼り付けるといった製造方法を採ることが出来るので、レーザ結晶1への貼り合わせ面積が波長変換結晶2とダミー材3とを合わせた面積になる。このため、貼り合わせ作業が容易になり、製造の作業効率を向上することが出来る。また、安定した品質で貼り合わせることが出来るため、貼り合わせた面内の場所によって特性が異なったり、光学素子間で特性がばらついたりする問題点がなくなり、安定した特性が得られる。また、ダミー材3として、レーザ結晶1や波長変換結晶2よりも熱伝導のよい材料を用いれば、ダミー材3がない場合より温度制御がしやすくなる。   According to the second embodiment, a plurality of optical elements 10 whose end surfaces are convex can be manufactured together. In addition, since the wavelength conversion crystal 2 and the dummy material 3 are bonded together and then a manufacturing method of bonding to the laser crystal 1 can be adopted, the bonding area to the laser crystal 1 is the wavelength conversion crystal 2 and the dummy material 3. And the combined area. For this reason, the bonding operation is facilitated, and the manufacturing work efficiency can be improved. In addition, since it can be bonded with a stable quality, there is no problem that the characteristics differ depending on the location within the bonded surface or the characteristics vary between optical elements, and stable characteristics can be obtained. Further, if a material having better thermal conductivity than the laser crystal 1 and the wavelength conversion crystal 2 is used as the dummy material 3, temperature control becomes easier than when the dummy material 3 is not provided.

図16は、実施例3に係る光学素子10の製造手順を示すフロー図である。
ステップS1〜S6は実施例1と同様である。ステップS6の後、ステップS13へ進む。
また、ステップS10〜S12は実施例2と同様である。ステップS12の後、ステップS13へ進む。
FIG. 16 is a flowchart illustrating the manufacturing procedure of the optical element 10 according to the third embodiment.
Steps S1 to S6 are the same as those in the first embodiment. After step S6, the process proceeds to step S13.
Steps S10 to S12 are the same as those in the second embodiment. After step S12, the process proceeds to step S13.

ステップS13では、図17に示すように第1複合基板21のAR膜を成膜した面12iとレーザ結晶基板11のAR膜を成膜した面すなわちレーザ光出射面11oとを貼り合わせて図18に示すような第2複合基板22を作製する。
貼り合わせの方法は、接着剤を用いてもよいし、オプチカルコンタクトを用いてもよい。
In step S13, as shown in FIG. 17, the surface 12i of the first composite substrate 21 on which the AR film is formed and the surface of the laser crystal substrate 11 on which the AR film is formed, that is, the laser light emitting surface 11o are bonded together. A second composite substrate 22 as shown in FIG.
As the bonding method, an adhesive may be used, or an optical contact may be used.

ステップS14では、図19に示すように、第2複合基板22の第1複合基板21側の表面に正方形または略正方形の格子状に切込みKを入れ、第2複合基板22’とする。
ステップS15では、切込みKのエッジ部より面ダレを起こすように、研磨剤と弾力のある研磨パッド方を用いて第2複合基板22’の表面を研磨する。これにより、図15に示すように、切込みKで囲まれた各表面が凸面になる。これを第2複合基板22”とする。
In step S14, as shown in FIG. 19, incisions K are made in a square or substantially square lattice shape on the surface of the second composite substrate 22 on the first composite substrate 21 side to form a second composite substrate 22 ′.
In step S15, the surface of the second composite substrate 22 ′ is polished by using an abrasive and an elastic polishing pad so as to cause surface sag from the edge portion of the cut K. Thereby, as shown in FIG. 15, each surface surrounded by the cut K becomes a convex surface. This is referred to as a second composite substrate 22 ″.

ステップS16では、分極反転方向Drに対向する第2複合基板22”の2面に光学研磨を施し、必要なAR膜あるいはHR膜を成膜する。例えば、2面の一方に基本波に対するAR膜を成膜し、他方にHR膜を成膜する。   In step S16, the required AR film or HR film is formed on the two surfaces of the second composite substrate 22 "facing the polarization reversal direction Dr. For example, the AR film for the fundamental wave is formed on one of the two surfaces. The HR film is formed on the other side.

ステップS17では、図15に示すように切断線Cで第2複合基板22”を切断し、複数の光学素子10を得る。   In step S17, the second composite substrate 22 ″ is cut along the cutting line C as shown in FIG.

実施例3によれば、端面が凸面の複数個の光学素子10を一括して製造できる。また、波長変換結晶2とダミー材3とを貼り合わせた後、レーザ結晶1に貼り付けるといった製造方法を採ることが出来るので、レーザ結晶1への貼り合わせ面積が波長変換結晶2とダミー材3とを合わせた面積になる。このため、貼り合わせ作業が容易になり、製造の作業効率を向上することが出来る。また、安定した品質で貼り合わせることが出来るため、貼り合わせた面内の場所によって特性が異なったり、光学素子間で特性がばらついたりする問題点がなくなり、安定した特性が得られる。また、ダミー材3として、レーザ結晶1や波長変換結晶2よりも熱伝導のよい材料を用いれば、ダミー材3がない場合より温度制御がしやすくなる。   According to the third embodiment, it is possible to manufacture a plurality of optical elements 10 whose end faces are convex. In addition, since the wavelength conversion crystal 2 and the dummy material 3 are bonded together and then a manufacturing method of bonding to the laser crystal 1 can be adopted, the bonding area to the laser crystal 1 is the wavelength conversion crystal 2 and the dummy material 3. And the combined area. For this reason, the bonding operation is facilitated, and the manufacturing work efficiency can be improved. In addition, since it can be bonded with a stable quality, there is no problem that the characteristics differ depending on the location within the bonded surface or the characteristics vary between optical elements, and stable characteristics can be obtained. Further, if a material having better thermal conductivity than the laser crystal 1 and the wavelength conversion crystal 2 is used as the dummy material 3, temperature control becomes easier than when the dummy material 3 is not provided.

図20および図21に示すように、レーザ結晶1のレーザ出射面1oと、波長変換結晶2のレーザ光入射面2iおよびダミー材3の面3dとの間に、スペーサ5を挟んでもよい。
スペーサ5は、基本波レーザ光を通し且つレーザ結晶1と同程度の熱膨張率を持つ材料とするのが好ましい。
As shown in FIGS. 20 and 21, a spacer 5 may be sandwiched between the laser emission surface 1 o of the laser crystal 1, the laser light incident surface 2 i of the wavelength conversion crystal 2, and the surface 3 d of the dummy material 3.
The spacer 5 is preferably made of a material that transmits fundamental laser light and has a thermal expansion coefficient comparable to that of the laser crystal 1.

実施例4に係る光学素子10によれば、スペーサ5の厚さを適切にすることで、接着剤によるエタロン効果を制御することが出来る。   According to the optical element 10 according to Example 4, the etalon effect by the adhesive can be controlled by making the thickness of the spacer 5 appropriate.

図3および図13の溝形成ステップS6や図16の溝形成ステップS14において、図22に示すように、複数の円形状に切込みKを入れてもよい。この場合、図3の切断ステップS9や図13および図16の切断ステップS17において、図23に示すように、切断線Cで切り離せばよい。   In the groove forming step S6 in FIGS. 3 and 13 and the groove forming step S14 in FIG. 16, the cuts K may be made in a plurality of circular shapes as shown in FIG. In this case, in the cutting step S9 in FIG. 3 and the cutting step S17 in FIG. 13 and FIG. 16, the cutting line C may be cut off as shown in FIG.

(1)波長変換結晶大基板32として、内部に周期的分極構造を有したLT基板やLN基板、MgOをドープしたLT基板やLN基板、KTP基板も使用できる。
(2)ダミー材大基板として、波長変換結晶2と同じ材料(周期的分極反転構造は必要ない)や、石英ガラス、BK−7なども使用できる。
(3)ダミー基板3を波長変換結晶2の片面だけに貼り合わせてもよい。
(1) As the wavelength conversion crystal large substrate 32, an LT substrate or LN substrate having a periodic polarization structure therein, an LT substrate or LN substrate doped with MgO, or a KTP substrate can also be used.
(2) As the dummy material large substrate, the same material as the wavelength conversion crystal 2 (periodic polarization inversion structure is not required), quartz glass, BK-7, or the like can be used.
(3) The dummy substrate 3 may be bonded to only one side of the wavelength conversion crystal 2.

図24に示すように、本発明の光学素子10を、ベースBに載せ、ストッパSに当てて位置決めし、ベースBに固定する。このとき、凸面の周りに切込みKの底の平坦部Pkが残っているため、この平坦部PkがストッパSの平面に当たることで好適に位置決めが出来る。
なお、凸面の周りに平坦部Pkがないと、凸面がストッパSに当たることになる。その場合、ストッパSの当接面が平面だと、点接触になり、位置決めが難しくなる。他方、ストッパSを凹面に加工すれば面接触なりうるが、そのような加工は難しい。
As shown in FIG. 24, the optical element 10 of the present invention is placed on the base B, positioned against the stopper S, and fixed to the base B. At this time, since the flat portion Pk at the bottom of the cut K remains around the convex surface, the flat portion Pk hits the plane of the stopper S, so that positioning can be suitably performed.
If there is no flat portion Pk around the convex surface, the convex surface hits the stopper S. In that case, if the contact surface of the stopper S is a flat surface, it becomes point contact and positioning becomes difficult. On the other hand, if the stopper S is processed into a concave surface, surface contact can be made, but such processing is difficult.

レーザ結晶や光学ガラス等に溝加工を施して切込みを入れてから研磨し、面ダレを起こさせて、表面が凸面の光学素子を作製してもよい。   An optical element having a convex surface may be produced by performing groove processing on a laser crystal, optical glass, or the like to make a cut, and then polishing to cause surface sagging.

本発明の光学素子の製造方法および光学素子は、例えばSHG波長変換技術を用いた半導体励起固体レーザ等に利用できる。   The optical element manufacturing method and the optical element of the present invention can be used for, for example, a semiconductor excitation solid-state laser using SHG wavelength conversion technology.

実施例1に係る光学素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an optical element according to Example 1. FIG. 実施例1に係る光学素子を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing an optical element according to Example 1. FIG. 実施例1に係る光学素子の製造手順を示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the optical element according to Example 1. 波長変換結晶大基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a wavelength conversion crystal large substrate. 波長変換結晶基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a wavelength conversion crystal substrate. ダミー材基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a dummy material board | substrate. 第1複合基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a 1st composite substrate. 切込みを入れた第1複合基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st composite substrate which cut | notched. 面ダレを起こすように研磨した第1複合基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st composite substrate grind | polished so that a surface sagging may occur. 第1複合基板の切断を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cutting | disconnection of a 1st composite substrate. 実施例2に係る光学素子を示す斜視図である。6 is a perspective view showing an optical element according to Example 2. FIG. 実施例2に係る光学素子を示す分解斜視図である。6 is an exploded perspective view showing an optical element according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係る光学素子の製造手順を示すフロー図である。FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing procedure of an optical element according to Example 2. 実施例2に係る第1複合基板とレーザ結晶基板の貼り合わせ工程を示す斜視図である。6 is a perspective view showing a bonding process of a first composite substrate and a laser crystal substrate according to Example 2. FIG. 第2複合基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a 2nd composite substrate. 実施例3に係る光学素子の製造手順を示すフロー図である。FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing procedure of an optical element according to Example 3. 実施例3に係る第1複合基板とレーザ結晶基板の貼り合わせ工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the bonding process of the 1st composite substrate based on Example 3, and a laser crystal substrate. 実施例3に係る第2複合基板を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a second composite substrate according to Example 3. FIG. 切込みを入れた第2複合基板を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 2nd composite board | substrate which cut | notched. 実施例4に係る光学素子を示す斜視図である。10 is a perspective view showing an optical element according to Example 4. FIG. 実施例4に係る光学素子を示す分解斜視図である。10 is an exploded perspective view showing an optical element according to Example 4. FIG. 実施例5に係る複数の円形状の切込みを示す上面図である。10 is a top view showing a plurality of circular cuts according to Embodiment 5. FIG. 実施例5に係る切断線を示す上面図である。FIG. 10 is a top view illustrating a cutting line according to a fifth embodiment. 実施例7に係る光学素子の固定方法を示す側面図である。10 is a side view showing a method for fixing an optical element according to Embodiment 7. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ結晶
1o レーザ光出射面
2 波長変換結晶
2i レーザ光入射面
3 ダミー材
5 スペーサ
9,10 光学素子
21 第1複合基板
22 第2複合基板
K 切込み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser crystal 1o Laser beam emission surface 2 Wavelength conversion crystal 2i Laser beam incident surface 3 Dummy material 5 Spacer 9,10 Optical element 21 First composite substrate 22 Second composite substrate K Notch

Claims (6)

光学材料を含む板状体の表面に正方形または略正方形の格子状、或いは複数の円形状に溝を入れる溝形成ステップと、弾力のある研磨パッドを用いて前記板状体の表面全体を研磨することにより、前記溝のエッジ部より面ダレを起こすように前記表面全体を研磨する研磨ステップと、前記溝で切断分離して複数の光学素子を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法。 Polishing the entire surface of the plate-like body using a groove-forming step of forming grooves in a square or substantially square lattice shape or a plurality of circular shapes on the surface of the plate-like body containing the optical material, and a resilient polishing pad it, the optical element characterized by having a polishing step of polishing the entire surface than to undergo dullness edge portion of the groove, and a separation step of obtaining a plurality of optical elements by cutting separated by the groove Manufacturing method. 請求項1に記載の光学素子の製造方法において、前記光学材料が、ガラス、レーザ結晶または波長変換結晶であることを特徴とする光学素子の製造方法。 2. The method of manufacturing an optical element according to claim 1, wherein the optical material is glass, a laser crystal, or a wavelength conversion crystal . 板状体であってその一面がレーザ光入射面(12i)である波長変換結晶基板(12)の前記レーザ光入射面(12i)以外の一面(12a)または該一面(12a)およびそれに対向する一面(12a)に板状体のダミー材基板(13)を貼り付けて第1複合基板(21)とする第1複合基板作製ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)と反対側の表面に格子状、或いは複数の円形状に切込み(K)を入れる切込みステップと、弾力のある研磨パッドを用いて前記レーザ光入射面(12i)と反対側の表面全体を研磨することにより、前記切込み(K)のエッジ部で面ダレを起こすように前記表面全体を研磨する研磨ステップと、前記切込み(K)で切断分離して複数の光学素子(9)を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法。 One surface (12a) other than the laser light incident surface (12i) of the wavelength conversion crystal substrate (12), one surface of which is a laser light incident surface (12i), or the one surface (12a) and the one surface (12a). A first composite substrate manufacturing step of attaching a plate-like dummy material substrate (13) to one surface (12a) to form a first composite substrate (21), and the laser light incident surface of the first composite substrate (21) The entire surface opposite to the laser light incident surface (12i) by using a cutting step for making incisions (K) into a lattice shape or a plurality of circular shapes on the surface opposite to (12i) and a resilient polishing pad A plurality of optical elements (9) are obtained by polishing the entire surface so as to cause surface sag at the edge of the cut (K), and cutting and separating the cut (K). Separation step The method for manufacturing an optical element characterized by having a. 板状体であってその一面がレーザ光入射面(12i)である波長変換結晶基板(12)の前記レーザ光入射面(12i)以外の一面(12a)または該一面(12a)およびそれに対向する一面(12a)に板状体のダミー材基板(13)を貼り付けて第1複合基板(21)とする第1複合基板作製ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)と反対側の表面に格子状、或いは複数の円形状に切込み(K)を入れる切込みステップと、弾力のある研磨パッドを用いて前記レーザ光入射面(12i)と反対側の表面全体を研磨することにより、前記切込み(K)のエッジ部で面ダレを起こすように前記表面全体を研磨する研磨ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)がある面と板状体であってその一面がレーザ光出射面(11o)であるレーザ結晶基板(11)の前記レーザ光出射面(11o)がある面とを貼り付けて第2複合基板(22)とする第2複合基板作製ステップと、前記切込み(K)で切断分離して複数の光学素子(10)を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法。 One surface (12a) other than the laser light incident surface (12i) of the wavelength conversion crystal substrate (12), one surface of which is a laser light incident surface (12i), or the one surface (12a) and the one surface (12a). A first composite substrate manufacturing step of attaching a plate-like dummy material substrate (13) to one surface (12a) to form a first composite substrate (21), and the laser light incident surface of the first composite substrate (21) The entire surface opposite to the laser light incident surface (12i) by using a cutting step for making incisions (K) into a lattice shape or a plurality of circular shapes on the surface opposite to (12i) and a resilient polishing pad There is a polishing step for polishing the entire surface so as to cause surface sag at the edge portion of the notch (K), and the laser light incident surface (12i) of the first composite substrate (21). Surface and plate shape The second composite substrate (22) is formed by attaching the laser crystal emission surface (11o) of the laser crystal emission surface (11o) to the surface having the laser light emission surface (11o). A method of manufacturing an optical element , comprising: a substrate manufacturing step; and a separation step of obtaining a plurality of optical elements (10) by cutting and separating with the cut (K) . 板状体であってその一面がレーザ光入射面(12i)である波長変換結晶基板(12)の前記レーザ光入射面(12i)以外の一面(12a)または該一面(12a)およびそれに対向する一面(12a)に板状体のダミー材基板(13)を貼り付けて第1複合基板(21)とする第1複合基板作製ステップと、前記第1複合基板(21)の前記レーザ光入射面(12i)がある面と板状体であってその一面がレーザ光出射面(11o)であるレーザ結晶基板(11)の前記レーザ光出射面(11o)がある面とを貼り付けて第2複合基板(22)とする第2複合基板作製ステップと、前記第2複合基板(22)の前記レーザ結晶基板(11)の貼付面と反対側の表面に格子状、或いは複数の円形状に切込み(K)を入れる切込みステップと、弾力のある研磨パッドを用いて前記レーザ結晶基板(11)の貼付面と反対側の表面全体を研磨することにより、前記切込み(K)のエッジ部で面ダレを起こすように前記表面全体を研磨する研磨ステップと、前記切込み(K)で切断分離して複数の光学素子(10)を得る分離ステップとを有することを特徴とする光学素子の製造方法。 One surface (12a) other than the laser light incident surface (12i) of the wavelength conversion crystal substrate (12), one surface of which is a laser light incident surface (12i), or the one surface (12a) and the one surface (12a). A first composite substrate manufacturing step of attaching a plate-like dummy material substrate (13) to one surface (12a) to form a first composite substrate (21), and the laser light incident surface of the first composite substrate (21) A surface having (12i) and a surface of the laser crystal substrate (11), which is a plate-like body and one surface of which is the laser light emitting surface (11o), are attached to the second surface. A second composite substrate manufacturing step as a composite substrate (22), and a surface of the second composite substrate (22) opposite to the laser crystal substrate (11) attachment surface are cut into a lattice shape or a plurality of circular shapes. Cutting step to insert (K) and The entire surface of the laser crystal substrate (11) opposite to the application surface is polished by using an elastic polishing pad, so that the entire surface is polished so as to cause surface sag at the edge of the cut (K). And a separation step of obtaining a plurality of optical elements by cutting and separating at the cut (K) . 請求項4または請求項5に記載の光学素子の製造方法において、前記第1複合基板(3)と前記レーザ結晶基板(11)の間にスペーサ(5)を挟むと共に前記スペーサ(5)と同じか略同じ屈折率の接着剤により前記前記第1複合基板(3)と前記スペーサ(5)および前記スペーサ(5)と前記レーザ結晶基板(11)を貼り付けることを特徴とする光学素子の製造方法。 The optical element manufacturing method according to claim 4 or 5, wherein a spacer (5) is sandwiched between the first composite substrate (3) and the laser crystal substrate (11), and the same as the spacer (5). The first composite substrate (3), the spacer (5), the spacer (5), and the laser crystal substrate (11) are bonded to each other with an adhesive having substantially the same refractive index. Method.
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