JPH0212136A - 光波長変換器 - Google Patents

光波長変換器

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JPH0212136A
JPH0212136A JP63162066A JP16206688A JPH0212136A JP H0212136 A JPH0212136 A JP H0212136A JP 63162066 A JP63162066 A JP 63162066A JP 16206688 A JP16206688 A JP 16206688A JP H0212136 A JPH0212136 A JP H0212136A
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JP
Japan
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optical waveguide
diffraction
light
optical
laser beam
Prior art date
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Pending
Application number
JP63162066A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Oka
美智雄 岡
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP63162066A priority Critical patent/JPH0212136A/ja
Publication of JPH0212136A publication Critical patent/JPH0212136A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/377Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/372Means for homogenizing the output beam

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】 A産業上の利用分野 本発明は光波長変換器に関し、特に非線形先導波路を用
いて入光されるレーザ光の波長に対して2次高調波光で
なるレーザ光を得る場合に適用して好適なものである。
B発明の概要 本発明は、光波長変換器において、非線形先導波路から
得られる2次高調波光を、所定の回折特性を有する回折
格子を介して出力することにより、波面特性の良い2次
高調波光を得ることができる。
C従来の技術 従来、この種の光波長変換器として、ニオブ酸リチウム
単結晶基板(L i N b Os (リチウムナイオ
ベート))上に、非線形光導波路を形成し、その非線形
光導波路に発生するチェレンコフ(Cherenkov
)放射モードによる放射を利用して、入光されるレーザ
光の波長に対して172倍の波長を有するレーザ光を得
るものが提案されている(特開昭61−239231号
公報)。
すなわち、第3図及び第4図に示すように、この光波長
変換器1は半導体レーザ2、集光レンズ3及び光波長変
換素子4で構成されている。
この光波長変換素子4は、リチウムナイオベート(Li
NbO3)でなる基板4A上にプロトン交換の手法によ
り非線形光導波路4Bが形成されており、この光導波路
4Bに基本波として半導体レーザ2から射出されたレー
ザ光L1を、集光レンズ3を介して入光させることによ
り、光導波路4Bからチェレンコフ放射モードによって
放射された2次高調波でなるレーザ光し工が基板4Aの
入射面に対向する端面から射出される。
この光波長変換素子4の場合、例えば縦横及び高さがそ
れぞれ10〔鶴〕×10(1m〕×2〜3〔鶴〕の直方
体形状を有し、光導波路4Bはその上面にプロトン交換
によって幅5〜6〔μts ) s厚さ1 〔μm〕で
長さ10[m)に亘って形成されている。
なおチェレンコフ放射モードによる放射角αは、基本波
としての基本波レーザ光り、の光導波路4Bでの実効屈
折率をN 、1.l、  とし、放射された2次高調波
でなるレーザ光L2.1の基板4A内の屈折率をn(z
w)とすると、次式、 N <w+ −n (!wl cosα       
・・・・・・(1)で表される。
これにより、波長λ(1)が840 (na+)のレー
ザ光Lwを光導波路4Bに入光させると、この光導波路
4B内でチェレンコフ放射モードの位相整合が発生し、
波長λ、2w、が420 (nm)の2次高調波でなり
コヒーレントなレーザ光L2f+1が光導波路4Bに対
して放射角α=166の角度を持って放射される。
なお実際上この光波長変換器1は、基本波としての基本
波レーザ光り。の出力を50 (mW)に選定したとき
、出力が約1〜5 (mW)のレーザ光L21.lを得
ることができるようになされている。
D発明が解決しようとする問題点 ところがかかる構成の光波長変換器1から得られるレー
ザ光Lzwは、コヒーレントな特性を有する一方波面が
歪んでいるという問題があった。
すなわち、レーザ光L21は光導波路4Bから放射角α
=16’の角度を持って放射されるため、基板4A内を
通過するそれぞれ第1、第2及び第3のレーザ光L2−
(1)・Lx−(1)及びり、賀(3) に光路差が生
じる。
このため、例えば第4図矢印aの方向からレーザ光Li
1Wの放射パターンを見ると、第5図に示すように、第
1のレーザ光し工(1,は回折により光ビームが広く拡
がり、第2及び第3のレーザ光L zw (り及びL 
2k +31に従って光ビームの拡がりが狭くなり、こ
の結果曲率が徐々に変化する歪んだ波面が発生し、回折
限界の良好な光ビームを得ることが困難であった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、先導波路
から得られる2次高調波光として、波面特性の良い2次
高調波光を得ることができる光波長変換器を提案しよう
とするものである。
E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、光学結
晶基板4A上に形成された非線形光導波路4Bを用いて
、入光される基本波光LXl、lの2次高調波光Lx2
I、Iを得るようになされた光波長変換器10において
、非線形光導波路4Bが形成された光学結晶基板4Aの
裏面に、所定の回折特性を有する回折手段5を配し、そ
の回折手段5を介して2次高調波光LXgt=を送出す
るようにした。
F作用 所定の回折特性を有する回折手段5を介して2次高調波
光LXzwを送出するようにしたことにより、波面特性
の良い2次高調波光LXzwxを得ることができる。
G実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
第3図及び第4図との対応部分に同一符号を付して示す
第1図において、10は全体として本発明による光波長
変換器を示し、光波長変換素子4の光導波路4Bが形成
された上面に対する裏面には、所定の回折特性を有する
回折格子5が固着されている。
この回折格子5は、光波長変換素子4を上面がら見たと
き、光導波路4Bに直交する方向に伸長するシリンドリ
カルレンズを複数組み合わせた形状でなり、その各シリ
ンドリカルレンズの間隔、すなわち格子間隔dは、次式
、 a cos Cl = n (Zw)λta、1>  
     ”・・・・(2)で表されるように、回折格
子5全体としての回折角が、チェレンコフ放射モードの
放射角α(=16°)と等しくなる値に選定されている
以上の構成において、光導波路4Bに対して波長λ開が
840 (nm)のレーザ光りいが入光されルト、この
光導波路4B内でチェレンコフ放射モードの位相整合が
発生し、波長λ(!I+11が420 (nm〕の2次
高調波でなるレーザ光LXt、、が光導波路4Bに対し
て放射角α=16°の角度を持って基板4A内に放射さ
れる。
この光導波路4Bの各部から放射された第1、第2及び
第3のレーザ光LXよ(1) 、LXzw(z>及びL
Xよ。、は、それぞれ等しい長さの光路を経て回折格子
5に入光され、これにより所定の回折角(α=16°)
で回折されて、光波長変換素子4を側断面方向から見た
とき、先導波路4Bに直交する方向に出力レーザ光LX
工、として射出される。
なお、このようにして得られる出力レーザ光Lx zw
xは、光波長変換素子4がら射出されるまでの光路長が
等しいことにより波面の整った線形ビームでなり、これ
により光波長変換器1o全体として、光導波路4Bから
得られる2次高調波光LXzWxの波面特性を向上する
ことができる。
以上の構成によれば、半導体レーザ2から射出されたレ
ーザ光LX、を非線形でなる先導波路4Bに入光させ、
この先導波路4Bから放射されて発生した2次高調波光
でなるレーザ光LXt、4を、光導波路4Bからの放射
角に等しい回折角を有する回折格子5を通じて出力する
ことにより、波面特性の良い2次高調波光でなるレーザ
光LXzwxを出力し得る光波長変換器10を実現でき
る。
かくするにつき、従来に比して波長が短くかつ波面特性
の良いコヒーレントなレーザ光LXzw、を得ることが
できることにより、光デイスク装置、レーザプリンタ等
の各種光学機器の光源として用いれば、その分解能を格
段的に向上し得る。
因みにこのような場合、第2図に示すように、光波長変
換器10から射出された線形ビームでなるレーザ光LX
zwxを、シリンドリカルレンズ6を介して出力すれば
、コヒーレントな平面波でなるレーザ光L X I z
wxを得ることができ、全体として有用性を一段と向上
したレーザ光源11を実現できる。
なお上述の実施例においては、光導波路4Bから2次高
調波光でなるレーザ光LXzwを得るにつき、チェレン
コフ放射モードによる放射を利用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、一般の放射を利用して光
導波路から2次高調波光を得る場合にも適用し得る。
また上述の実施例においては、光導波路4Bをリチウム
ナイオベート(L i N b Oz)基板4 A 上
ニ、プロトン交換の手法により形成した場合について述
べたが、基板はこれに限らず、例えばリチウムタンタレ
−) (LiTaOs)等を用いても良く、また光導波
路4Bの形成方法もプロトン交換に限らず、イオン交換
、Ti拡散等他の手法を用いるようにしても良い。
また上述の実施例においては、回折格子5としてシリン
ドリカルレンズを複数組み合わせて構成したものを用い
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、スリ
ットを組み合わせた回折格子、ホログラム素子でなる回
折格子等信の回折格子を広く適用し得る。
また上述の実施例においては、回折格子5の回折角を、
先導波路4Bがらの2次高調波光LX、。
の放射角に等しく選定した場合について述べたが、これ
に代え、例えば回折格子の間隔を対応する先導波路4B
の先端に行くに従って狭くし、これにより順次先端に行
くに従って回折角が大きくなるような回折格子を用いて
も良く、この場合簡易な構成で出力された2次高調波光
を1点に集光することができる。
また上述の実施例においては、光源として半導体レーザ
2から射出されたレーザ光LXwを用いる場合について
述べたが、これに代え、固体レーザ等地のレーザ装置を
用いても良く、さらにレーザ光に代え、一般の光源を用
いるようにしても良い。
H発明の効果 上述のように本発明によれば、光学結晶基板上に形成さ
れた非線形光導波路を用いて、入光される基本波光の2
次高調波光を得るようになされた光波長変換器において
、非線形光導波路が形成された光学結晶基板の裏面に、
所定の回折特性を有する回折手段を配し、その回折手段
を介して2次高調波光を送出するようにしたことにより
、波面特性の良い2次高調波光を得ることができ、かく
するにつき有用性を格段的に向上した光波長変換器を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す路線的断面図、第2図
はその応用例を示す路線的斜視図、第3図は従来の光波
長変換器を示す路線的斜視図、第4図はその側断面図、
第5図は従来の問題点の説明に供する路線図である。 1.10・・・・・・光波長変換器、2・・・・・・半
導体レーザ、3・・・・・・集光レンズ、4・・・・・
・光波長変換素子、4A・・・・・・基板、4B・・・
・・・光導波路、5・・・・・・回折格子、11・・・
・・・レーザ光源、L、、LX、・・・・・・基本波レ
ーザ光、L工、LX工、LX工。・旧・・2次高調波レ
ーザ光。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光学結晶基板上に形成された非線形光導波路を用いて、
    入光される基本波光の2次高調波光を得るようになされ
    た光波長変換器において、 上記非線形光導波路が形成された上記光学結晶基板の裏
    面に、所定の回折特性を有する回折手段を配し、 当該回折手段を介して上記2次高調波光を送出するよう
    にした ことを特徴とする光波長変換器。
JP63162066A 1988-06-29 1988-06-29 光波長変換器 Pending JPH0212136A (ja)

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JP63162066A JPH0212136A (ja) 1988-06-29 1988-06-29 光波長変換器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100403599B1 (ko) * 2001-11-06 2003-10-30 삼성전자주식회사 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100403599B1 (ko) * 2001-11-06 2003-10-30 삼성전자주식회사 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템

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