JPH02189527A - Waveguide type wavelength converting element - Google Patents

Waveguide type wavelength converting element

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JPH02189527A
JPH02189527A JP1069689A JP1069689A JPH02189527A JP H02189527 A JPH02189527 A JP H02189527A JP 1069689 A JP1069689 A JP 1069689A JP 1069689 A JP1069689 A JP 1069689A JP H02189527 A JPH02189527 A JP H02189527A
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JP
Japan
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light
waveguide
plane
crystal
refractive index
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JP1069689A
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Japanese (ja)
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Yoshinori Ota
太田 義徳
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the wave front aberrations of output light and to stabilize the output light by providing a plane waveguide having periodic gratings on either one of left and right crystal planes between which the channel light guide progressing in the direction nearly orthogonal with the Z-axis on the crystal plane of lithium niobate is inserted. CONSTITUTION:An X-plate is used as the crystal substrate 1 of the lithium niobate (LiNbO3) and the channel light guide 2 progressing in the direction nearly orthogonal with the Z-axis on the crystal plane thereof is formed. The plane waveguide 3 having the periodic gratings 4 of an equivalent refractive index is provided on either one of the crystal planes between which the channel light guide 2 is inserted. The output light subjected to the wavelength conversion to have the wavelength different from the wavelength of a basic wave is, therefore, obtd. as the plane guided light from the plane waveguide 3 having the periodic gratings of the equivalent refractive index by injecting the basic wave into the channel light guide 2. The output light is taken out as the light having no wave front aberrations in this way and the need for using a high-grade lens for correcting the aberrations is eliminated. The direct connection to a semiconductor laser 10 is possible.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導波路型波長変換素子に関し、特にコヒーレ
ントな短波長小型光源の実現を可能にする半導体レーザ
用に好適な導波路型波長変換素子に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a waveguide-type wavelength conversion element, and in particular, a waveguide-type wavelength conversion device suitable for a semiconductor laser that enables the realization of a coherent short-wavelength compact light source. Regarding elements.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

波長変換素子、特に第2次高調波発生(S i(G :
 5econd Harmonic Generati
on)素子は、エキシマレーザなどでは得にくいコヒー
レントな短波長光を得るデバイスとして産業上極めて重
要である。
Wavelength conversion elements, especially second harmonic generation (S i (G:
5econd Harmonic Generation
on) elements are extremely important industrially as devices that obtain coherent short wavelength light that is difficult to obtain with excimer lasers and the like.

波長変換素子の有用性は、使用光源が半導体レーザの場
合には、既存の波長光の半導体レーザを用いても、波長
変換によって所望の短波長光を取り出せる光源を構成で
きる点にある。
The usefulness of the wavelength conversion element is that when the light source used is a semiconductor laser, it is possible to construct a light source that can extract a desired short wavelength light by wavelength conversion even if a semiconductor laser of an existing wavelength is used.

すなわち、一般に、半導体レーザは、小型で高出力のコ
ヒーレントレーザ光源として各種の光通信機器や光情報
機器に使用されているが、現在、この半導体レーザから
得られる光の波長は、0.78μm〜1.55μmの近
赤外領域の波長である。
That is, semiconductor lasers are generally used as small, high-output coherent laser light sources in various optical communication devices and optical information devices, but currently, the wavelength of light obtained from semiconductor lasers is 0.78 μm ~ The wavelength is 1.55 μm in the near-infrared region.

このような半導体レーザをデイスプレィ等、さらに広く
機器に応用するために、赤色、緑色、青色等、より短波
長の光が得られる半導体レーザが求められているが、現
在の技術では、この種の半導体レーザ、すなわち1.半
導体レーザ自体として短波長光が得られるものをにわか
に実現するのは難しい。
In order to apply such semiconductor lasers to a wider range of devices such as displays, there is a need for semiconductor lasers that can emit light of shorter wavelengths such as red, green, and blue. Semiconductor laser, namely 1. It is difficult to suddenly create a semiconductor laser that can produce short wavelength light.

従って、波長変換素子、特に半導体レーザの出力程度で
も効率よく波長変換できる波長変換素子が実現できれば
、その効果は甚大なものとなるのである。
Therefore, if a wavelength conversion element, especially a wavelength conversion element that can efficiently convert wavelength even with the output of a semiconductor laser, could be realized, the effect would be enormous.

そこで、半導体レーザ用波長変換素子の研究、開発が進
められており、近年、半導体レーザの製作技術の発達に
伴い従来にも増して高出力の特性のものが得られるよう
になってきたため、波長変換素子として導波路型SHG
素子が注目されてきている。
Therefore, research and development of wavelength conversion elements for semiconductor lasers is progressing, and in recent years, with the development of semiconductor laser manufacturing technology, it has become possible to obtain products with higher output characteristics than before. Waveguide type SHG as a conversion element
elements are attracting attention.

すなわち、光導波路型のSHG素子を構成すれば、光の
回折によるエネルギ密度の減少を回避でき、半導体レー
ザ程度の光強度でも比較的高い変換効率で波長変換素子
を実現できる可能性がある。
That is, by configuring an optical waveguide type SHG element, it is possible to avoid a decrease in energy density due to light diffraction, and it is possible to realize a wavelength conversion element with relatively high conversion efficiency even with a light intensity comparable to that of a semiconductor laser.

従来、このような観点からの導波路型波長変換素子の例
として、ニオブ酸リチウム(LiNb03)結晶に光導
波路を形成し、この光導波路に近赤外光を透過し、これ
から結晶基板中に放射(チェレンコフ輻射)される第2
次高調波を得る方式のSHG素子の技術が提案されてい
る(特開昭60〜14222号公報、特開昭61−94
031号公報)。
Conventionally, as an example of a waveguide-type wavelength conversion element from this point of view, an optical waveguide is formed in a lithium niobate (LiNb03) crystal, near-infrared light is transmitted through this optical waveguide, and then radiated into the crystal substrate. (Cherenkov radiation) second
Techniques for SHG elements that obtain harmonics have been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 14222-14222, Japanese Patent Laid-open No. 61-94
Publication No. 031).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、かかる方式によるSHG素子にあっては、次の
ような波面収差などの点では、なお改善の余地がある。
However, in the SHG element using this method, there is still room for improvement in terms of wavefront aberrations as described below.

すなわち、上述の従来の方式のSHG素子は、基本波と
SHG波との位相整合条件が自動的に取れているため、
精密な温度調節が必要ないという特長をもつ反面、5r
(G出力が基板放射光であるため波面が特異で、収差の
きつい、あたかも「細い眉毛」の様な強度分布の光が基
板の端面から出てくる。このため、この光をガウス状強
度分布の通常の使い易いビームに変換するには、この収
差を補正する高級なレンズを必要とする。
In other words, in the conventional SHG element described above, the phase matching condition between the fundamental wave and the SHG wave is automatically established.
Although it has the advantage of not requiring precise temperature control, 5R
(Since the G output is substrate radiation, light with a unique wavefront, severe aberrations, and an intensity distribution similar to "thin eyebrows" comes out from the edge of the substrate. Therefore, this light has a Gaussian intensity distribution. converting it into a normal, usable beam requires a high-grade lens that corrects this aberration.

本発明の目的は、上述のような従来の導波路型波長変換
素子の持つ難点を除去することができ、出力光に波面収
差のない導波路型波長変換素子を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a waveguide-type wavelength conversion element that can eliminate the drawbacks of the conventional waveguide-type wavelength conversion element as described above and has no wavefront aberration in output light.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の導波路型波長変換素子は、 X仮またはY板ニオブ酸リチウム結晶面上のZ軸にほぼ
直交する方向に進むチャンネル光導波路と、 このチャンネル光導波路を形成した同一の結晶面上にお
ける当該チャンネル光導波路を挟んだ左右いずれか一方
の結晶面上に形成された等側屈折率の周期格子を有する
平面導波路とを有することを特徴としている。
The waveguide-type wavelength conversion element of the present invention has a channel optical waveguide propagating in a direction substantially perpendicular to the Z axis on an X temporary or Y plate lithium niobate crystal plane, and a channel optical waveguide propagating in a direction substantially perpendicular to the Z axis on an X temporary or Y plate lithium niobate crystal plane; It is characterized by having a planar waveguide having a periodic grating with an equal refractive index formed on either the left or right crystal plane with the channel optical waveguide in between.

〔作用〕[Effect]

本発明では、X板またはY板ニオブ酸リチウム結晶面上
のZ軸にほぼ直交する方向に進むチャンネル光導波路に
基本波を注入すれば、等側屈折率の周期格子を有する平
面導波路から上記基本波と波長を異にする波長変換され
た出力光が平面導波光として得られる。
In the present invention, if a fundamental wave is injected into a channel optical waveguide that travels in a direction substantially perpendicular to the Z axis on an X-plate or Y-plate lithium niobate crystal plane, it is possible to Wavelength-converted output light having a different wavelength from the fundamental wave is obtained as planar waveguide light.

この出力光は波面収差のないものとして取り出され、従
って従来のように収差補正に高級なレンズを使用しない
でも済む。また、X板またはY板の使用は、半導体レー
ザと組み合わせて光源を構成する場合でも、半導体レー
ザとの直接的な接続を可能ならしめる。
This output light is extracted as having no wavefront aberration, so there is no need to use a high-grade lens for aberration correction as in the conventional case. Further, the use of an X plate or a Y plate enables direct connection with a semiconductor laser even when a light source is configured in combination with a semiconductor laser.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例である導波路型波長変換素子
の構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a waveguide type wavelength conversion element which is an embodiment of the present invention.

本実施例では、ニオブ酸リチウム(L i N b O
z)結晶基板としてX板を用いており、これにチャンネ
ル光導波路と、等側屈折率の周期格子を有する平面導波
路との2つの光導波路を形成する構成を採っている。
In this example, lithium niobate (L i N b O
z) An X plate is used as the crystal substrate, and a configuration is adopted in which two optical waveguides, a channel optical waveguide and a planar waveguide having a periodic grating with an equal refractive index, are formed therein.

すなわち、第1図において、参照符号1はLiN b 
Ox結晶板であり、基板方位はX板(すなわち、基板に
立てた法線はX軸)である。この結晶面上に、Z軸にほ
ぼ直交する方向(従って、本実施例ではY方向)に進む
チャンネル光導波路2が形成されている。そして、この
チャンネル光導波路2を形成した同一の結晶面上の、チ
ャンネル光導波路2を挟んだどちらか一方の結晶面上に
等側屈折率の周期格子4を有する平面導波路3が設けら
れている。
That is, in FIG. 1, reference numeral 1 indicates LiN b
It is an Ox crystal plate, and the substrate orientation is the X plate (that is, the normal line to the substrate is the X axis). A channel optical waveguide 2 is formed on this crystal plane, which extends in a direction substantially perpendicular to the Z axis (therefore, in the Y direction in this embodiment). Then, a planar waveguide 3 having a periodic grating 4 with an equal refractive index is provided on either one of the crystal planes sandwiching the channel optical waveguide 2 on the same crystal plane on which the channel optical waveguide 2 is formed. There is.

チャンネル光導波路2の一方の端面側には光源としての
半導体レーザ10が、また平面導波路3の出射端面側に
は図示の例では円筒レンズ11が、それぞれ配置されて
いる。
A semiconductor laser 10 as a light source is disposed on one end surface side of the channel optical waveguide 2, and a cylindrical lens 11 in the illustrated example is disposed on the output end surface side of the planar waveguide 3.

第1図に示した波長変換素子では、使用半導体レーザ1
0からの出力光をチャンネル光導波路2に入射させるこ
とによって波長変換し、平面導波路3を介し平面導波光
として取り出し、これをSHG出力光として円筒レンズ
】1に与えるようになっている。
In the wavelength conversion element shown in FIG.
The output light from 0 is wavelength-converted by inputting it into the channel optical waveguide 2, and is taken out as planar waveguide light through the planar waveguide 3, which is then given to the cylindrical lens 1 as the SHG output light.

SHG出力光、すなわち波長が1/2の第2次高調波を
得るのに際し、これを平面導波光として取り出すことが
できるので、従来のように収差を(m圧するべく高級な
レンズを使用しないでも済み、SHG出力光に波面収差
のない、安定な導波路型波長変換素子を構成することが
できる。
When obtaining the SHG output light, that is, the second harmonic with a wavelength of 1/2, it can be extracted as plane waveguide light, so it is not necessary to use a high-grade lens to reduce aberrations (m) as in the conventional method. Therefore, it is possible to construct a stable waveguide type wavelength conversion element in which the SHG output light has no wavefront aberration.

前述したように、従来のものでは、SHG出力に波面が
特異で収差のきつい光が出てくるためガウス状強度分布
の使い易いビームに変換するのに収差補正用の高級なレ
ンズが必要とされるのに対し、SHO出力光も使用半導
体レーザの出射光と同じようにチャンネル導波光であれ
ば、または、そうでなくても少なくとも1次元方向には
導波された平面導波光であれば、円レンズないしは本実
施例の如(円筒レンズ11を用いて容易に平行ビーム、
すなわちコリメートS HG光12に変換することがで
き、従来のような不便は生じない。従って、前述の従来
の導波型SHG素子の持つ難点を取り除(ことができ、
SHG出力光が平面導波光となる構造の導波路型波長変
換素子を得ることができる。
As mentioned above, with conventional systems, the SHG output produces light with a unique wavefront and severe aberrations, so a high-grade lens for aberration correction is required to convert it into an easy-to-use beam with a Gaussian intensity distribution. On the other hand, if the SHO output light is channel waveguided light like the output light of the semiconductor laser used, or even if not, if it is plane waveguided light that is guided in at least one dimension, A circular lens or a cylindrical lens like this example (cylindrical lens 11) can be used to easily generate parallel beams,
That is, it can be converted into collimated SHG light 12, and the inconveniences of the conventional method do not occur. Therefore, it is possible to eliminate the drawbacks of the conventional waveguide type SHG element mentioned above.
A waveguide type wavelength conversion element having a structure in which SHG output light becomes planar waveguide light can be obtained.

また、第1図の構成では、前述の従来例と異なって、既
述の如く使用結晶板にX板を用いており、Z板を用いて
いないために、半導体レーザ10を直接導波路端面に接
続できる。具体的には半導体レーザエOの出力光をレン
ズを介し、または直接に結合させることができ、Z板を
使用する場合のように半波長板を介したり、使用半導体
レーザチップを90度傾けたりする必要もない。
Furthermore, in the configuration shown in FIG. 1, unlike the conventional example described above, as mentioned above, the X plate is used as the crystal plate used, and the Z plate is not used, so the semiconductor laser 10 is directly attached to the end face of the waveguide. Can be connected. Specifically, the output light of the semiconductor laser can be coupled directly or via a lens, via a half-wave plate as in the case of using a Z plate, or by tilting the semiconductor laser chip used by 90 degrees. There's no need.

このように、本発明に従う導波路型波長変換素子は、x
板またはY板ニオブ酸リチウム結晶面上のZ軸にほぼ直
交する方向に進むチャンネル光導波路2と、チャンネル
光導波路2を形成した同一の結晶面上の、チャンネル光
導波路2を挟んで左右いずれか一方の結晶面上に形成さ
れた等側屈折率の周期格子4を有する平面導波路3から
なるものであり、かかる構成によれば、光源として半導
体レーザlOを使用し波長変換によってSMC光を得る
場合には、チャンネル光導波路2に基本波(周波数ω)
を注入し、前記等価屈折率の周期格子4を有する平面導
波路3から前記基本波の第2高調波を得るように前記チ
ャンネル、平面の画光導波路2.3を設けることによっ
て、SHG出力光に波面収差のない導波路型波長変換素
子を得ることができる。
In this way, the waveguide type wavelength conversion element according to the present invention has x
A channel optical waveguide 2 traveling in a direction almost perpendicular to the Z axis on a plate or Y plate lithium niobate crystal plane, and either the left or right side of the channel optical waveguide 2 on the same crystal plane that formed the channel optical waveguide 2. It consists of a planar waveguide 3 having a periodic grating 4 of equal refractive index formed on one crystal plane, and with this configuration, a semiconductor laser IO is used as a light source and SMC light is obtained by wavelength conversion. In this case, the fundamental wave (frequency ω) is applied to the channel optical waveguide 2.
The SHG output light is A waveguide type wavelength conversion element without wavefront aberration can be obtained.

以下、数値例をも含めて第1図の導波路型波長変換素子
について更に具体的に説明する。
The waveguide type wavelength conversion element shown in FIG. 1 will be described in more detail below, including numerical examples.

第1図において、半導体レーザ10と波長変換素子は、
コヒーレントな短波長小型光源を構成しており、半導体
レーザ10は例えば波長0.83μmで発振する半導体
レーザであり、その出力光は、チャンネル光導波路20
片端面からレンズを介し、または直接に結合される。こ
の光がチャンネル光導波路2を進むにつれ結晶の持つ非
線形光学定数ariffを介して波長0.415μmの
S HG光を発生する。このSMC光は平面導波光とし
て平面導波路3中に放射される。平面導波路3を出た光
は、円筒レンズ11によって円形の平行コリメートビー
ム、すなわちコリメートSHG光12に変換される。
In FIG. 1, the semiconductor laser 10 and the wavelength conversion element are
The semiconductor laser 10 is a semiconductor laser that oscillates at a wavelength of 0.83 μm, for example, and its output light is transmitted through a channel optical waveguide 20.
Connected directly or through a lens from one end surface. As this light travels through the channel optical waveguide 2, SHG light with a wavelength of 0.415 μm is generated via the nonlinear optical constant ariff of the crystal. This SMC light is radiated into the planar waveguide 3 as planar waveguide light. The light exiting the planar waveguide 3 is converted into a circular parallel collimated beam, ie, collimated SHG light 12, by a cylindrical lens 11.

上記の2つの光導波路は、より詳細には以下のような構
造をしている。
The above two optical waveguides have the following structures in more detail.

入射光であり結晶基板1のX面に、Z軸に平行な電界成
分をもつTE波の基本波を保持するチャンネル光導波路
2は、通常よく使われる方法である金属チタン(Ti)
を熱拡散するごとによって形成されており、その厚さは
、基本波の波長0.83μmの半導体レーザ光に対して
単一モード導波路となるように設定しである。基本波と
同じ偏波のTE波であるS HG平面導波光を保持する
導波路3は、導波路2と同一の結晶面上に形成されてお
リ、上記のTt熱拡散法やプロトン(H゛)交換法によ
って設けられている。そして、この導波路3はSMC光
である波長0.415μmの光に対しては、単一モード
導波路となっており、基本波の0゜83μm光に対して
は、はぼカットオフとなるようにその厚さが設定されて
いる。さらに、等偏屈折率の周期を形成するために、こ
こでは、平面導波路3の表面に、例えばSin、膜の格
子4が設けである。
The channel optical waveguide 2 that holds the fundamental wave of the TE wave, which is incident light and has an electric field component parallel to the Z axis on the X plane of the crystal substrate 1, is made of metal titanium (Ti), which is a commonly used method.
The thickness is set so as to form a single mode waveguide for semiconductor laser light having a fundamental wave wavelength of 0.83 μm. The waveguide 3 that holds the SHG planar waveguide light, which is a TE wave with the same polarization as the fundamental wave, is formed on the same crystal plane as the waveguide 2.゛) Provided by the exchange method. This waveguide 3 is a single mode waveguide for light with a wavelength of 0.415 μm, which is SMC light, and has a roughly cutoff for light of 0°83 μm, which is the fundamental wave. Its thickness is set as follows. Furthermore, in order to form a period of equal polarized refractive index, here, a grating 4 made of, for example, a film of Sin is provided on the surface of the planar waveguide 3.

基本波とSMC光との位相整合は、次のようにして実現
しており、また、後述のようにして効率のよい変換も行
うことができる。
Phase matching between the fundamental wave and the SMC light is achieved as follows, and efficient conversion can also be performed as described below.

まず、基本波が伝搬するTi拡散チャンネル光導波路2
の波長0.83μm基本波に対する等偏屈折率n−1は
2.17程度であり、平面導波路3が等偏屈折率の周期
格子を持たない場合の基本波と同一方向(即ちY方向)
に伝搬する波長0.415pmTE波に対する等偏屈折
率nHd)は2.32程度である。
First, a Ti diffusion channel optical waveguide 2 through which the fundamental wave propagates.
The equipolarized refractive index n-1 for a fundamental wave with a wavelength of 0.83 μm is about 2.17, and the direction is the same as that of the fundamental wave when the planar waveguide 3 does not have a periodic grating with an equipolarized refractive index (i.e., the Y direction).
The equipolarized refractive index (nHd) for a TE wave with a wavelength of 0.415 pm propagating to is about 2.32.

このため、2つの波の位相定数に差があるため同一伝搬
方向では基本波からSMC光への変換は生しない。
Therefore, since there is a difference in the phase constants of the two waves, conversion from the fundamental wave to SMC light does not occur in the same propagation direction.

しかるに、SMC光の波面伝搬方向がY方向からZ方向
に回転すると、等偏屈折率は増大する。
However, when the wavefront propagation direction of the SMC light is rotated from the Y direction to the Z direction, the equipolarized refractive index increases.

例えば、Y軸から20〜25度程度振種変と、平面導波
路の0.415pmTE波に対する等偏屈折率n(2)
は、前述のチャンネル光導波路2をY方向に伝搬する基
本波に対する等偏屈折率と等しくなるため、原理的には
この方向にSMC光が放射されるはずである。しかしな
がら、基本波はY方向に伝搬する平面波に近い波であり
、SMC光はY軸から20〜25度程度振種変方向に伝
搬する平面波に近い波である。基本波とSMC光とでは
波面の方向が20〜25度と大きく異なるため変換の効
率はきわめて小さい。
For example, with a variation of about 20 to 25 degrees from the Y axis and an equipolarized refractive index n(2) for the 0.415 pm TE wave of a planar waveguide.
is equal to the equipolarized refractive index with respect to the fundamental wave propagating in the Y direction in the channel optical waveguide 2, so in principle, the SMC light should be emitted in this direction. However, the fundamental wave is a wave that is close to a plane wave that propagates in the Y direction, and the SMC light is a wave that is close to a plane wave that propagates in the vibration direction by about 20 to 25 degrees from the Y axis. Since the wavefront directions of the fundamental wave and the SMC light differ greatly by 20 to 25 degrees, the conversion efficiency is extremely low.

従って、変換の効率を大きくするためには、基本波とS
MC光とは、伝搬方向が僅かな角度βの差であることが
望ましい。そこで、いま、β(mal)  2β(W)
 2 2π/Δすなわち、 n(2t+J) −nllall z 9.415 /
Δの関係を満たす周期Δμmの屈折率の変化の周期を、
周期のベクトルをY軸方向から掻く僅かの角度(0,5
〜1度程種変ずらして設けておけば、チャンネル光の基
本波から平面導波光のSMC光へ効率のよい変換が行わ
れる。
Therefore, in order to increase conversion efficiency, the fundamental wave and S
It is desirable that the propagation direction differs by a slight angle β from the MC light. Therefore, now β(mal) 2β(W)
2 2π/Δ, that is, n(2t+J) −nllall z 9.415 /
The period of change in refractive index with a period Δμm that satisfies the relationship of Δ is
A small angle (0,5
If they are provided with a difference of about 1 degree, efficient conversion from the fundamental wave of the channel light to the SMC light of the planar waveguide light will be performed.

具体的には、周期格子4の形成については、上記の等偏
屈折率の値の場合、その周期Δは、2μm程度となり、
これは通常のリソグラフィー技術を用いてパターンは形
成することが出来る。
Specifically, regarding the formation of the periodic grating 4, in the case of the above equipolarized refractive index value, the period Δ is about 2 μm,
This pattern can be formed using normal lithography technology.

また、導波路3の厚さや結晶屈折率などにゆらぎや温度
変化があると、導波路3の等偏屈折率は変化し、上式が
満たされなくなり、SHG変換は極めて不安定になるが
、これを避けるために、導波路3上に設けた誘電体の周
期、すなわち格子の周期を、光透過方向に徐々に変化さ
せるようにすれば、これによって、等偏屈折率のゆらぎ
や温度変化を吸収して安定なSHG変換を実現すること
も出来る。
Furthermore, if there are fluctuations or temperature changes in the thickness or crystal refractive index of the waveguide 3, the equipolarized refractive index of the waveguide 3 will change, the above equation will no longer be satisfied, and the SHG conversion will become extremely unstable. In order to avoid this, if the period of the dielectric material provided on the waveguide 3, that is, the period of the grating, is gradually changed in the light transmission direction, fluctuations in the equipolarized refractive index and temperature changes can be suppressed. It is also possible to realize stable SHG conversion by absorption.

なお、上記の実施例において、平面導波路3が、Ti拡
散法やイオン交換法等の単一プロセスで形成されていて
、結晶端面から放射されるSMC先の導波路垂直方向へ
の強度分布に非対称が生じ、円筒レンズ11で変換され
たコリメートSHG光12が、ガウス状円形ビームから
形状が隔たる場合には、チャンネル光導波路2を埋め込
み構造にして、放射光強度分布を対称化することも可能
である。
In the above embodiment, the planar waveguide 3 is formed by a single process such as Ti diffusion method or ion exchange method, and the intensity distribution in the vertical direction of the waveguide at the end of the SMC emitted from the crystal end face is If asymmetry occurs and the collimated SHG light 12 converted by the cylindrical lens 11 is separated from the Gaussian circular beam in shape, the channel optical waveguide 2 may be made into an embedded structure to make the emitted light intensity distribution symmetrical. It is possible.

これは、上記のプロセスの後、マグネシウム等の屈折率
を低下させる原子を熱拡散法等で、追拡散させるという
公知の技術を用いることで実現される。
This is achieved by using a known technique of additionally diffusing atoms that lower the refractive index, such as magnesium, by thermal diffusion or the like after the above process.

また、上記の実施例では、等偏屈折率の周期を形成する
のに、平面導波路3の上に誘電体の格子を設ける場合を
述べたが、これに限らず、導波路を形成するTi拡拡散
中プロトン交換厚を周期状に変えることでも可能である
In addition, in the above embodiment, a case was described in which a dielectric grating was provided on the planar waveguide 3 to form a period with an equal polarized refractive index, but the present invention is not limited to this. It is also possible to periodically change the proton exchange thickness during diffusion.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、出力光に波面収
差のない安定な導波路型波長変換素子が得られる。
As described above, according to the present invention, a stable waveguide type wavelength conversion element without wavefront aberration in output light can be obtained.

しかも、従来例と異なってX板ないしはY板を用いてお
り、Z板を用いていないために、半導体レーザを光源と
して用いる場合においてその半導体レーザを直接導波路
端面に接続でき、Z板の場合のように半波長板を介した
り、半導体レーザチップを90度傾けたりする必要もな
く、実装上極めて好都合であり、特に半導体レーザ用波
長変換素子として適している。
Moreover, unlike the conventional example, an X plate or a Y plate is used, and a Z plate is not used, so when a semiconductor laser is used as a light source, the semiconductor laser can be directly connected to the end face of the waveguide. There is no need to use a half-wave plate or to tilt the semiconductor laser chip by 90 degrees as in the above, and this is extremely convenient for mounting, and is particularly suitable as a wavelength conversion element for semiconductor lasers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の導波路型波長変換素子の構
造を説明する斜視図である。 1・・・・・ニオブ酸リチウム(LiNb03)結晶板 2・・・・・Ti拡散チャンネル光導波路3・・・・・
平面導波路 4・・・・・等偏屈折率周期格子 10・・・・・半導体レーザ 11・・・・・円筒レンズ 12・・・・・コリメートS HG光 代理人 弁理士  岩 佐  義 幸
FIG. 1 is a perspective view illustrating the structure of a waveguide type wavelength conversion element according to an embodiment of the present invention. 1...Lithium niobate (LiNb03) crystal plate 2...Ti diffusion channel optical waveguide 3...
Planar waveguide 4... Equal polarized refractive index periodic grating 10... Semiconductor laser 11... Cylindrical lens 12... Collimator S HG optical agent Patent attorney Yoshiyuki Iwasa

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)X板またはY板ニオブ酸リチウム結晶面上のZ軸
にほぼ直交する方向に進むチャンネル光導波路と、 このチャンネル光導波路を形成した同一の結晶面上にお
ける当該チャンネル光導波路を挟んだ左右いずれか一方
の結晶面上に形成された等価屈折率の周期格子を有する
平面導波路とを有することを特徴とする導波路型波長変
換素子。
(1) A channel optical waveguide that travels in a direction almost perpendicular to the Z axis on an X-plate or Y-plate lithium niobate crystal plane, and the left and right sides of the channel optical waveguide on the same crystal plane that formed this channel optical waveguide. A waveguide-type wavelength conversion element comprising: a planar waveguide having a periodic grating of equivalent refractive index formed on one of the crystal planes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5339190A (en) * 1992-04-16 1994-08-16 Nippon Steel Corporation Optical waveguide second harmonic generating element and method of making the same

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