JPH02101438A - 光波長変換装置 - Google Patents

光波長変換装置

Info

Publication number
JPH02101438A
JPH02101438A JP25512088A JP25512088A JPH02101438A JP H02101438 A JPH02101438 A JP H02101438A JP 25512088 A JP25512088 A JP 25512088A JP 25512088 A JP25512088 A JP 25512088A JP H02101438 A JPH02101438 A JP H02101438A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
conversion element
semiconductor laser
wavelength conversion
substrate
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.)
Granted
Application number
JP25512088A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0454210B2 (ja
Inventor
Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
Tetsuo Yanai
哲夫 谷内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP25512088A priority Critical patent/JPH02101438A/ja
Priority to US07/354,324 priority patent/US4951293A/en
Priority to DE68917785T priority patent/DE68917785T2/de
Priority to EP89109241A priority patent/EP0343591B1/en
Publication of JPH02101438A publication Critical patent/JPH02101438A/ja
Publication of JPH0454210B2 publication Critical patent/JPH0454210B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

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、コヒーレント光を利用する光情報処理分野、
あるいは光応用計測制御分野に使用する光波長変換素子
および短波長レーザ光源に関するものである。
従来の技術 第6図に従来の光波長変換素子の構成図を示す。
以下0.84μmの波長の基本波に対する高調波発生(
波長0.42μm)について図を用いて詳しく述べる。
  [T、Tan1uchl  and  K、Yam
amoto、  ”5econd  harmonlc
 generation by Cherenkov 
radiation Inproton−eXchan
gea LINbOa optical wavegu
ide”。
シーエルイーオ(CLEO) ’8[i、 1lR3,
198ft年、参照コLiNbO5基板1に形成された
埋め込み型光導波路2の入射面5に半導体レーザからの
基本波P1の光を入射すると、基本波の導波モードの実
効屈折率N1と高調波の実効屈折率N2が等しくなるよ
うな条件が満足されるとき、光導波路2からLINb0
3基板!内に基板波内2の光が効率良く放射され、光波
長変換素子として動作する。
このような従来の光波長変換素子は埋め込み型の光導波
路を基本構成要素としていた。この埋め込み型光導波路
の製造方法について説明する。強誘電体基板であるLi
NbO3基板1にCrまたはAI等を蒸着し、フォトプ
ロセスおよびエツチングにより幅数μmのスリットを開
けたものを安息香酸中で熱処理を行い光導波路2となる
高屈折率層(基板との屈折率差ΔNe=0.13程度)
を形成していた。[J、L、Jackel、 C,E、
RIce、and J、J、Veselka、  ”P
roton exchange for hlgh−1
ndex Waveguides In LINbOa
  ”Appl、 Phys、 Lett、 (アプラ
イド フィジックス レター) 、 V’0141. 
N。
7、 pp11i07−808(19B2)コ参照上記
安息香酸処理により作製される光波長変換素子は半導体
レーザからの波長0.84μmの基本波P1に対して導
波路の厚み0.5μmで最大変換効率を示し、導波路の
長さを6mmt  P1=40mWにしたときP2=0
.4mWの高調波が得られていた。この場合の変換効率
Pi/P2は1%である。
発明が解決しようとする課題 上記のような半導体レーザを基本とした光波長変換素子
では光波長変換素子の基本波の入射面および出射面から
の戻り光のため半導体レーザの出力および縦モードが変
動し、そのため発生する高調波の出力が±20%程度の
変動を生じ一定にならないといった問題点があった。特
に出射面よりの戻り光は縦モード変動に大きく寄与して
いた。
そのため短波長レーザ光源の実用レベルである1mW以
上の高調波を安定に得ることが困難であった。
課題を解決するための手段 本発明は、半導体レーザを基本とした光波長変換素子の
構造に新たな工夫を加えることにより高調波出射パワー
の高出力化および安定化を可能とするものである。
そのために本発明の光波長変換素子は光導波路が形成さ
れた非線形光学効果を有する基板と半導体レーザを備え
、なおかつ前記半導体レーザは高周波重畳されるという
手段を用いるものである。
また本発明の光波長変換素子は光導波路が形成された非
線形光学効果を有する基板と半導体レーザを備え、なお
かつ前記光導波路の出射部で半導体レーザからの基本波
を散乱または吸収させるという手段を用いるものである
作用 上記手段により基本波を発生する半導体レーザへ高周波
重畳することで戻り光による変動が生じにくくなり、さ
らに光波長変換素子の入射および出射部、での戻り光に
よる出力および縦モードの変動が防止でき、それによっ
て生じる高調波出力に対しても安定化が図れる。
実施例 実施例の一つとして本発明の光波長変換素子を図を用い
て説明する。本発明の光波長変換素子の第1の実施例の
構造図を第1図に示す。この実施例では光波長変換素子
としてLiNb0a基板1上に作製したプロトン交換光
導波路を用いたもので、第1図(a)は光波長変換素子
の斜視図、(b)は光導波路に平行な面で切った断面図
である。第1図で1は+Z板(Z軸と垂直に切り出され
た基板の+側)のLiNb0a基板、2は燐酸中でのプ
ロトン交換処理により形成された光導波路、3は基本波
P1の入射部、4は基本波の出射部である。
フォーカスレンズにより集光された基本波P1は入射部
3の入射面5よりLiNbO3基板1人る。
プロトン交換光導波路2は入射面5まで到達していない
。絞ることができる基本波P1のスポットサイズは屈折
率の高い物質中では空気中に比べ小さくなる。これによ
り光導波路2との結合効率は向上する。基本波P1の入
射部3より入った半導体レーザ光P1は光導波路2内部
で高調波P2に変換され、LINbQs基板1内に放射
される。このとき高調波P2に変換されずに伝搬してい
った大部分の基本波は出射部4で散乱される。このため
半導体レーザには基本波は戻らないため半導体レーザの
出力および縦モードは安定になる。これに伴い高調波の
出力も安定となる。
次にこの光波長変換素子の製造方法について図を使って
説明する。第2図に本発明の光波長変換素子の製造工程
図を示す。まず入射部3以外の部分をエツチングにより
LiNb0a基板1を2μm程エツチングした。具体的
には入射部3の上部をTaマスクでおおい、ドライエツ
チングによりエツチングを行った。次に同図(a)にお
いてLiNbO3基板1にTaによる保護マスク10を
電子ビーム蒸着により300A蒸着を行った。次に同図
(b)で保護マスク10上に通常のフォトプロセスによ
り厚み0.5μmのフォトレジスト11をパターン化し
た後CFaによりTaによる保護マスク10をドライエ
ツチングした。次にフォトレジスト11を除去した後、
同図(C)でLINbO3基板lに燐基板一種であるピ
ロ燐酸中で230℃、5分間熱処理(プロトン交換処理
)を行い厚み0゜37μmの光導波路2を形成した後、
保護マスク10を除去する。次に光導波路2に垂直な面
を光学研磨し第1図に示される基本波の入射面5および
高調波の出射面6を形成する。しかる後、出射面6のエ
ツジとなる基本波の出射部4を荒研磨で基本波が散乱す
るように荒す。最後に入射面5に基本波に対する反射防
止膜作製(ARコート)、そして出射面6に高調波に対
するARコートを施すことにより光波長変換素子が作製
できる。この入射面5のARコート5゛は半導体レーザ
への戻り光防止のためである。作製されたこの素子の長
さは6mmである。第1図(b)で基本波P1として半
導体レーザ光(波長0.84μm)を入射部3より導波
させたところシングルモード伝搬し、波長0.42μm
の高調波P2が出射面6より基板外部に取り出された。
半導体レーザと光導波路との結合効率は55%と従来め
もの(40%)に比べて大幅に向上した。また、出射面
6が高調波に対してARコートされていることにより高
調波の出力が有効に取り出せ15%のアップが図れた。
基本波40mWの入力で1mWの高調波(波長0゜42
μm)を得た。また反射光が大幅に減らすことができた
ため半導体レーザは安定に動作し高調波出力の変動は±
3%以下であった。さらに半導体レーザに高調波重畳を
行うと高調波出力の変動±1%以下に抑えることができ
た。
なお基本波に対してマルチモード伝搬では高調波の出力
が不安定で実用的ではない。また、0゜65〜1.6μ
mの波長の基本波を用いて本光波長変換素子による高調
波発生を確認した。
次に本発明の短波長レーザ光源の実施例について図を用
いて説明する。第3図に短波長レーザ光源の構成図を示
す。第3図で半導体レーザ21は0.78μmの発振波
長のものでCW電源22より一定電流をまた高周波重畳
回路23よりサイン状の高周波が印加されており平均パ
ワー50mWの基本波P1が出射されている。この基本
波P1がレンズ24.25および半波長板26を用いて
光波長変換素子27に入射し高調波P2が発生する。半
波長板26は半導体レーザ21と光波長変換素子27に
形成された光導波路2との偏光方向を一致させるために
挿入した。また、光導波路2の出射部4はやすりにより
基本波P1が散乱するように荒されている。この光波長
変換素子では1mWの高調波が得られ変換効率は2%で
あった。
また、高調波の安定性は±1%以下であった。第4図に
半導体レーザに対する入射電流波形を示す。
本実施例では同図(a)のように600MHzのサイン
状の波形が重畳されているが同図(b)(C)のような
区形波、三角波などを用いても半導体レーザの安定化が
図れ波形の形状に大きく依存しない。他に同図(d)の
ように高周波のみでも安定動作が可能である。また周波
数はIMHz程度でも安定動作を確認した。また本実施
例ではMgOがドーピングされている基板を用いると短
波長の光に対しても光損傷が防止でき高調波の出力変動
がない。
次に第3の実施例として本発明の短波長レーザ光源を基
本波の波長1.3μmの半導体レーザと波長0. 8μ
mの半導体レーザおよび光波長変換素子により構成した
ものについて説明する。第5図において31は波長1.
3μmの半導体レーザ、32は波長0.86μmの半導
体レーザ、27は光波長変換素子である。この実施例で
はそれぞれの半導体レーザは光波長変換素子に直接結合
されている。つまりレンズを用いない結合を行っている
。入射導波路33.34を伝搬した基本波P1゜P3は
Y分岐35で合波され光導波路2に入りここで変換され
和周波P2(波長0.52μm)として放射される。光
導波路2を伝搬し端部まで達した基本波Pi、P3は出
射部4で散乱され、半導体レーザには戻り光がなく安定
に動作する。出射部4はCO2レーザを用いて基本波が
散乱するように加工を行った。半導体レーザ31,32
のそれぞれに高周波重畳を行うことにより和周波P2が
さらに安定に得られた。このように本構成は和周波発生
にも有効である。
次に第4の実施例として本発明の短波長レーザ光源を光
ディスクの読み取りに応用した例について説明する。こ
の短波長レーザ光源により得られた高調波を整形レンズ
により発散光側を平行光になるようにビーム成形を行い
、両側ともに平行光とする。この平行光にされた高調波
は偏光ビームスプリッタを通過後、フォーカシングレン
ズで集光され光デイスク上に0.6μmのスポットを結
ぶ。この反射信号は再び偏光ビームスプリッタを通過後
、受光器に入射する。波長0.84μm。
出力60mWの半導体レーザを用い1.4mWの高調波
が放射された。
このように本発明の短波長レーザ光源を用いることで従
来使用していた0、  8μm帯の半導体レーザを用い
た光ディスクの読み取り系に比べて半分のスポットに絞
ることができ光ディスクの記録密度を4倍に向上するこ
とができる。
なお、実施例では出射部で基本波を散乱させたが、出射
部に吸収体を塗布するなどにより基本波を吸収すること
も効果的である。また、実施例では非線形光学定数の大
きなLiNbO2を用いたが、他にLiTaO2、KN
bOsなどの強誘電体、MNAなどの有機物質、または
ZnSなどの化合物半導体などの非線形光学定数の大き
な基板であれば用いることができる。
発明の詳細 な説明したように本発明の光波長変換素子によれば、光
波長変換素子に入射する基本波を発生する半導体レーザ
を高周波印加することより安定な高調波パワーが得られ
る。また、光波長変換素子での戻り光を防止するこきに
より半導体レーザの出力および縦モード変化も起こらず
安定になおかつ高出力な高調波が発生できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、  (b)は本発明の光波長変換素子の
斜を断面図、第2図(a)〜(C)は本発明の光波長変
換素子の製造工程図、第3図は本発明の短波長レーザ光
源の構成図、第Aa)〜(d)−1Bは高周波重畳によ
り印加される電流波形図である。第5図は本発明の実施
例の短波長レーザ光源の構成図、第6図(a)、  (
b)は従来の先口 波長変換素子の平〆断面図である。 1・・・LINb03基板、2・・・光導波路、3・・
・入射部、4・・・出射部、21・・・半導体レーザ。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 はか1名第 ■ 図 第 図 (cl) ? 第 図 萬 図 (αン (b〕 (C) とαノ (C) rd) 第 図 第 図

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光導波路が形成された非線形光学効果を有する基
    板と半導体レーザを備え、前記光導波路の出射部で半導
    体レーザからの基本波を散乱または吸収させることを特
    徴とする光波長変換素子。
  2. (2)光導波路が形成された非線形光学効果を有する基
    板と少なくとも1つの半導体レーザを備え、前記半導体
    レーザが高周波重畳されていることを特徴とする短波長
    レーザ光源。
  3. (3)非線形光学効果を有する基板としてLiNb_X
    Ta_1_−_XO_3(0≦X≦1)基板を使用した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光波長変
    換素子または同第2項記載の短波長レーザ光源。
  4. (4)非線形光学効果を有する基板としてMgOがドー
    ピングされたLiNb_XTa_1_−_XO_3(0
    ≦X≦1)基板を使用したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の光波長変換素子または同第2項記載の
    短波長レーザ光源。
  5. (5)光導波路としてプロトン交換光導波路を用いたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光波長変換
    素子または同第2項記載の短波長レーザ光源。
  6. (6)半導体レーザからの基本波が直接光導波路に入射
    する構成となる特許請求の範囲第1項記載の光波長変換
    素子。
  7. (7)プロトン交換光導波路が基本波の入射面に形成さ
    れていないことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の光波長変換素子または同第2項記載の短波長レーザ光
    源。
  8. (8)基本波の入射部に反射防止膜が形成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光波長変換
    素子または同第2項記載の短波長レーザ光源。
JP25512088A 1988-05-26 1988-10-11 光波長変換装置 Granted JPH02101438A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25512088A JPH02101438A (ja) 1988-10-11 1988-10-11 光波長変換装置
US07/354,324 US4951293A (en) 1988-05-26 1989-05-19 Frequency doubled laser apparatus
DE68917785T DE68917785T2 (de) 1988-05-26 1989-05-23 Laserlichtquelle für den sichtbaren Bereich.
EP89109241A EP0343591B1 (en) 1988-05-26 1989-05-23 Visible laser source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25512088A JPH02101438A (ja) 1988-10-11 1988-10-11 光波長変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02101438A true JPH02101438A (ja) 1990-04-13
JPH0454210B2 JPH0454210B2 (ja) 1992-08-28

Family

ID=17274370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25512088A Granted JPH02101438A (ja) 1988-05-26 1988-10-11 光波長変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02101438A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07120799A (ja) * 1993-10-22 1995-05-12 Nec Corp 波長変換器
JP2005294424A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Shimadzu Corp 波長変換レーザ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07120799A (ja) * 1993-10-22 1995-05-12 Nec Corp 波長変換器
JP2005294424A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Shimadzu Corp 波長変換レーザ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0454210B2 (ja) 1992-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0753768B1 (en) Wavelength changing device and laser beam generating apparatus
US4951293A (en) Frequency doubled laser apparatus
US5373575A (en) Frequency doubler and short wave laser source using the same and optical data processing apparatus using the short wave laser source
EP0382462B1 (en) Manufacturing method of frequency doubler
JP2647190B2 (ja) 光波長変換装置
US4946240A (en) Optical harmonic generation device
JPH0523413B2 (ja)
JPH02101438A (ja) 光波長変換装置
US5205904A (en) Method to fabricate frequency doubler devices
JPH06160930A (ja) 第2次高調波発生素子および第2次高調波発生装置ならびにそれらの製造方法
JPH0820655B2 (ja) 光波長変換素子
JP3147412B2 (ja) 入射テーパ光導波路およびそれを用いた波長変換素子
JP3735975B2 (ja) 波長変換素子
JPH02248933A (ja) 短波長レーザ光源および光情報処理装置
JPH03191332A (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
JP2921207B2 (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
JP3052609B2 (ja) 第2次高調波発生素子および第2次高調波発生装置および第2次高調波発生素子の製造方法
JPH04162023A (ja) 光波長変換装置およびレーザ光源
JPH0654369B2 (ja) 光波長変換器
JP2688102B2 (ja) 光波長変換装置
JP2001330744A (ja) 光導波路デバイス、その製造方法、これを用いた光源及びこれを用いた光学システム
JPH02101437A (ja) 光波長変換素子および短波長レーザ光源
JPH0350533A (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
JPH02236505A (ja) 入射テーパ光導波路および波長変換素子および入射テーパ光導波路製造方法
JPH0486815A (ja) 波長変換光学素子

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070828

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828

Year of fee payment: 16

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828

Year of fee payment: 16

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090828

Year of fee payment: 17

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090828

Year of fee payment: 17