JPH01172934A - 非線形光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザを応用した光情報処理、光加工及び光
応用計測制御分野に使用する非線形光学素子に関するも
のである。

従来の技術 従来の非線形光学素子としては、例えば、浅見義弘二　
″レーザ工学”　、電機大出版局Ｐ３１１〜Ｐ３１６に
示されている。

第４図はこの従来の非線形光学素子の基本的構成図を示
すものであり、１，２はレーザ光源、３は反射鏡、４は
レーザ光源１，２からの出射光を合波する半透明鏡、６
は非線形光学結晶である。

以上のように構成された従来の非線形光学素子において
は、レーザ光源１，２から出射された光を半透明鏡４に
よって合波し、非線形光学結晶６内を透過させる。非線
形光学結晶６は、２つのレーザ光が入射されると、光の
電磁界成分によって非線形光学効果を起し、和周波を発
生する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、非線形光学効果を
起こすには、光波の位相整合をとる必要があるため、非
線形光学結晶６の温度を制御する必要があり安定性に欠
る。非線形光学結晶６内を通る光波のエネルギー密度を
上げることができないため、和周波の発生効率を高くで
きない。和周波の発生効率が低いため、高出力のレーザ
光源１゜２が必要となり、非線形光学素子の小型化が図
れない等の問題点を有していた。

本発明はかかる点に鑑み、小型、安定でかつ高効率の非
線形光学素子を提供することを目的とする０ 問題点を解決するための手段 本発明は非線形光学効果をもつ基板上に形成されたＹ分
岐導波路と波長の異なる複数のレーザ光源を備えた非線
形光学素子である。

作用 本発明は前述した構成によフ、波長の異なる複数のレー
ザ光源からの光波を！分岐導波路によって合波する。合
波された光波は、その電磁界によって基板及び導波路内
に非線形光学効果を誘起し、基板側よりそれぞれの光波
の第２高調波、及び、和周波を発生する。導波路を用い
ると、光波の位相整合をとる必要がなく、素子は安定に
動作する。

また導波路によフ伝搬する光波のエネルギー密度を上げ
ることが可能となり、素子の高効率化、及び小型化が可
能になる。

実施例 第１図は、第１の実施例における非線形光学素子の構成
図を示すものである。

第１図において、１０は波長ｏ、８４μｍの半導体レー
ザ、１１は波長１．３μｍの半導体レーザ、１２はレン
ズを２枚組み合わせた集光光学系、１３は非線形光学効
果をもつＬｉＮｂＯ３基板、１４はプロトン交換により
作成したＹ分岐導波路、１５は出射光である。

以上のように構成された本実施例の非線形光学素子につ
いて、以下その動作を説明する。波長０．８４μｍの半
導体レーザ１０及び波長１．３μｍの半導体レーザ１１
は供に集光光学系１２によって、Ｙ分岐導波路１４の導
波路端面に集光して、波長０．８４μｍの導波光と１．
３μ縛導波光をそれぞれ励起する。２つの導波光は導波
路の分岐部分で合波し、−本の導波路を伝搬する。伝搬
する光波は、その電磁界によυ導波路及び基板において
非線形光学効果を誘起し、それぞれの導波光の第２高調
波である波長ｏ、４２μｍと０．６６μｍの光を発生す
る。さらに２つの導波光の和周波である波長ｏ、５１μ
ｍの光も発生する。第２図に入射光と出射光のスペクト
ルを示す。これらの変換効率は波長０．８４　、ｃｚｌ
ｌｌの１．３μｍ１の入射光バ’７−３０ｍＷ。

４０１１１Ｗに対し、第２高調波の出力１〜１．５チ和
周波の出力は約Ｑ２％であった。また温度変化１０°Ｃ
〜６０℃に対する出力光強度の変化は８チ以下であった
。

以上のように本実施例によれば、非線形光学効果をもっ
ＬｉＮｂ０５基板上にプロトン交換により！分岐導波路
を設けることにより、非線形光学効果による和周波発生
の高効率化及び素子の安定化を行うことができた。

第３図は本発明第２の実施例を示す非線形光学素子の構
成図である。同図において、１３はＬｉＮｂＯ３，１ａ
はＹ分岐導波路、１６は出射光で以上は第１図の構成と
同様のものである。第１図の構成と異なるのは、光源の
波長０．８４μｍの半導体レーザ１０と、波長１．３μ
ｍの半導体レーザ１１を前記のＹ分岐導波路の端面に直
接接続した点である。

前記のように構成された第２の実施例の非線形光学素子
について、以下その動作を説明する。

半導体レーザ１０，１１をＹ分岐導波路の端面に直接接
続して、導波光を励起した。導波路と半導体レーザとの
結合効率は１０チ程度であった。

以上のように、本実施例によれば、レーザ光源を直接Ｙ
分岐導波路端面に接続することにより、素子を小型にす
ることができた。

第３の実施例は、第１図、第３図のレーザに強度変調の
機能を持たせたものである。

前記のように構成された第３の実施例の非線形光学素子
について、以下その動作について説明する０ 波長０．８４μｍの半導体レーザ１０と、波長１．３μ
ｍの半導体レーザ１１の強度変調を行った。

その結果、１０の半導体レーザを点灯、１１の半導体レ
ーザを消灯すると波長０．４２μｍの青色の光波が、ま
た半導体レーザ１１を点灯、半導体レーザ１０ｉ消灯す
ると、波長０８５μｍの赤色の光波が、さらに半導体レ
ーザを両方点灯すると波長０．６１μｍの緑色の光波が
観測された２つの半導体レーザの強度を変調すると、赤
から青まで、出射光の色度を連続的に変えることができ
た。

以上のように、本実施例によれば、半導体レーザ１０，
１１に強度変調の機能をもたせることにより、出射光の
色度を連続的に変えることができた。

なお、第１．第２．第３の実施例において、基板１４は
ＬｉＮｂ０５としたが、基板１４は他の非線形材質でも
よい。

なお、第１．第２．第３の実施例において、！分岐導波
路１３は、プロトン交換導波路とした力（Ｙ分岐導波路
１３は他の薄膜導波路作成方法により作成してもよい。

なお、第１．第３の実施例において、レーザ光源１０．
１１は波長が０．８４μｍと１．３μｍの半導体レーザ
としたが、レーザ光源１０．１１は他のレーザでもよい
。

なお、第１．第２．第３の実施例において、！分岐導波
路１０は方向性結合器でもよい。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、波長の異なる複数
のレーザ光源と、非線形光学効果を持つ基板上のＹ分岐
導波路により、レーザの出力光を３つ以上の波長に変換
できる素子が作成でき、しかも素子は、小型、安定で、
かつ高い変換効率をもつため、その実用効果は大きい０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における非線形光学素子の斜
視図、第２図は入射光と出射光のスペクトルを示す図、
第３図は本発明の他の実施例の同素子の斜視図、第４図
は従来の非線形光学素子の基本構成図である。 １ｏ・・・・・・レーザ光源、１１・・・・・・レーザ
光源、１２・・・・・・集光光学系、１３・・・・・・
非線形光学効果をもつ基板、１４・・・・・・Ｙ分岐導
波路、１６・・・・・・出射光０代理人の氏名　弁理士
　中　尾　敏　男　ほか１名ｒＤ、Ｉｊ−−−１−ザ九
、冴、 ＋４−−− ｓ−一− 第２図 人的“光ρＺ１°りＬｉし 刊しに 比重Ｔた一ズヘ゛フトル 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）非線形光学効果をもつ基板上に形成されたＹ分岐
   導波路と、前記Ｙ分岐導波路の２つの導波路に導波光を
   励起する集光光学系と、波長の異なる複数のレーザ光源
   を備えてなる非線形光学素子。
2. （２）導波路端面に、直接、半導体レーザを接続する特
   許請求の範囲第１項記載の非線形光学素子。
3. （３）光源が強度変調機能をもつ特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の非線形光学素子。