JPH02205828A - Fiber type light wavelength converting device - Google Patents

Fiber type light wavelength converting device

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Publication number
JPH02205828A
JPH02205828A JP2647789A JP2647789A JPH02205828A JP H02205828 A JPH02205828 A JP H02205828A JP 2647789 A JP2647789 A JP 2647789A JP 2647789 A JP2647789 A JP 2647789A JP H02205828 A JPH02205828 A JP H02205828A
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JP
Japan
Prior art keywords
holographic element
light
fiber
wavelength conversion
fiber type
Prior art date
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Pending
Application number
JP2647789A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Osawa
誠一 大沢
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.)
Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
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Priority to US07/397,912 priority patent/US4919511A/en
Publication of JPH02205828A publication Critical patent/JPH02205828A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the fiber type light wavelength converting device which is easily manufactured and superior in mass-productivity by using a holographic element which varies in complex transmissivity periodically with the distance from the optical axis as a means which converting liquid into parallel light. CONSTITUTION:Secondary light which has a conic wave front as an SH wave emitted by a fiber type SHG10 is made incident on the holographic element 30. The holographic element 30 has rings 32 made of opaque films on one surface of a transparent substrate 31 of glass or plastic concentrically at constant pitch around the optical axis. This holographic element 30 varies in complex transmissivity periodically with the distance (r) from the optical axis, as to pitch of the rings 32 is set properly to convert the incident secondary liquid with the conic wave front into parallel light having a lane equiphase plane. Thus, the holographic element 30 is used as the means for converting the secondary light into the parallel light to facilitate the manufacture, improve the mass-productivity, and reduce the cost of the device.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ファイバー型光波長変換装置に関する。[Detailed description of the invention] Technical field The present invention relates to a fiber type optical wavelength conversion device.

背景技術 光波長変換素子を用いてレーザ光源から発せられるレー
ザ光ビームの波長を半分に変換することにより、ディス
クに対する情報の書込み及び読取りをより高密度にて行
ない得るようにした光ピツクアップが知られている(特
開昭61−50122号公報参照)。
BACKGROUND ART An optical pickup is known in which the wavelength of a laser beam emitted from a laser light source is halved using an optical wavelength conversion element, thereby making it possible to write and read information to and from a disk at higher density. (Refer to Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-50122).

この光波長変換素子として、2次の非線形光学効果を用
いた光フアイバー型S HG (Second Mar
sonlcs Generator ;第2高調波発生
素子)がある。
As this optical wavelength conversion element, an optical fiber type SHG (Second Mar
sonlcs Generator (second harmonic generation element).

光フアイバー型SHGはチェレンコフ放射方式の位相整
合を採用している。この方式では、はとんど自動的に位
相整合のとれた第2高調波(以下、SH波と略称する)
の発生が可能である。第8図はその概念図である。
The optical fiber type SHG employs phase matching based on the Cerenkov radiation method. In this method, the second harmonic (hereinafter abbreviated as SH wave) is automatically phase-matched.
is possible. FIG. 8 is a conceptual diagram thereof.

第8図(a)において、基本波モードが実効屈折率N(
ω)をもってコア中を伝播すると、SH波を発生する非
線形分極波も同一の位相速度C/N(ω)(C:光速)
をもって伝播する。この非線形分極波が図のA点で導波
方向とθの角度をなす方向にSH波を発生し、単位時間
後、B点で前と同様に、θ方向に再びSH波を発生した
とする。
In FIG. 8(a), the fundamental mode has an effective refractive index N(
ω), the nonlinear polarization wave that generates the SH wave also has the same phase velocity C/N(ω) (C: speed of light)
propagate with Assume that this nonlinear polarization wave generates an SH wave at point A in the figure in a direction that makes an angle of θ with the waveguide direction, and after a unit time, it generates an SH wave again in the θ direction at point B as before. .

A点で発生したSH波が例えばクラッド中を伝播して単
位時間後C点に達し、θがACとBCの直交するような
角度であれば、非線形分極波がAB間で発生したSH波
の波面はBCとなり、結局、コヒーレントなSH波が生
成されたことになる。
For example, if the SH wave generated at point A propagates through the cladding and reaches point C after a unit time, and θ is an angle such that AC and BC are orthogonal, then the nonlinear polarization wave will cause the SH wave generated between AB to reach point C. The wavefront becomes BC, and in the end, a coherent SH wave is generated.

クラッドのSH波長に対する屈折率をn。1□(2ω)
とすると、この位相整合条件は、図を参照して N (ω) ”nc+y (2(IJ)  eO8θ 
−−−−−・(1)となる。すなわち、 N (ω) < n −Iha (2ω)     −
−(2)でありさえすれば、SH波は自動的に位相整合
のとれたθ方向に発生されるのである。一般に、基本波
に対するクラッドおよびコアの屈折率をnclad(ω
)およびn(ω)、オーバーレイヤは空気とすると、基
本波がモードとしてコア内を伝播する条件は、 ”clan(ω)くN(ω)くn(ω) ・・・(3)
である。また、クラッドの屈折率の波長分散を考えると
、nclad(ω) < n clad (2ω)であ
る故、n glad ((IJ) < n ((L))
 < n elmd (2CIJ)・・・(4) の条件が満たされれば、どのようなコア径でもすべての
基本波モードに対して(2)式が満たされる。また、仮
に nclad ((IJ) <nclad (2ω) <
n ((IJ)であっても、ある範囲の膜厚で(2)式
を満たす基本波モードが存在する。
The refractive index of the cladding for the SH wavelength is n. 1□ (2ω)
Then, this phase matching condition is N (ω) ”nc+y (2(IJ) eO8θ
------・(1). That is, N (ω) < n −Iha (2ω) −
-(2), the SH wave is automatically generated in the θ direction with phase matching. In general, the refractive index of the cladding and core for the fundamental wave is nclad(ω
) and n(ω), and assuming that the overlayer is air, the conditions for the fundamental wave to propagate in the core as a mode are ``clan(ω)×N(ω)×n(ω)...(3)
It is. Also, considering the wavelength dispersion of the refractive index of the cladding, n clad (ω) < n clad (2ω), so n glad ((IJ) < n ((L))
< n elmd (2CIJ)...If the condition (4) is satisfied, then the equation (2) is satisfied for all fundamental modes no matter what the core diameter. Also, suppose nclad ((IJ) < nclad (2ω) <
n ((IJ), there is a fundamental mode that satisfies equation (2) within a certain range of film thickness.

このようにして発生したSH波は、第8図(b)に示す
ようにクラッドと空気の境界で全反射を繰り返すクラッ
ド・モードとして伝播し、ファイバ一端面から角度θで
決まる方向に円錐状に出射される。また、このようにし
て出射されたSH波の出射波面の等位相面はファイバー
の中心軸を軸とした円錐状になっている。
The SH waves generated in this way propagate as a cladding mode that undergoes repeated total reflection at the boundary between the cladding and air, as shown in Figure 8(b), and form a conical shape from one end of the fiber in the direction determined by the angle θ. It is emitted. Further, the equiphase front of the output wavefront of the SH wave outputted in this manner has a conical shape with the central axis of the fiber as its axis.

このSH波を例えば先述した如く光ディスクに対する情
報の書込み/読取りをなす光ピツクアップにおいてその
光ビームとして用いるためには、コア’0<−型sHG
の出射光ビームをディスクの情報記録面上にビームスポ
ットとして集光する必要がある。ところが、ファイバー
型SHGの出射光ビームを集光するにしても、出射光の
等位相面が円錐状であるため、従来の球面レンズあるい
は非球面レンズからなる集光レンズで回折限界程度まで
集光することは不可能である。
For example, in order to use this SH wave as a light beam in an optical pickup for writing/reading information on an optical disk as described above, it is necessary to use a core '0 <- type sHG.
It is necessary to focus the emitted light beam on the information recording surface of the disk as a beam spot. However, even when condensing the emitted light beam from a fiber-type SHG, since the equiphase plane of the emitted light is conical, it is difficult to condense the light to the diffraction limit using a conventional condensing lens made of a spherical or aspherical lens. It is impossible to do so.

そこで、第9図に示すように、ファイバー型5HG10
のビーム出射後の光路中に円錐面を有する円錐プリズム
20を配置し、この円錐プリズム20の作用によってS
H波をコリメートシ(平行平面波に変換し)、円錐状の
等位相面を平面状にすれば、従来の集光レンズによって
回折限界程度まで集光することが可能となる。
Therefore, as shown in Fig. 9, fiber type 5HG10
A conical prism 20 having a conical surface is disposed in the optical path after the beam exits, and by the action of this conical prism 20, S
By collimating the H wave (converting it into a parallel plane wave) and making the conical equiphase surface plane, it becomes possible to condense the light up to the diffraction limit using a conventional condensing lens.

しかしながら、円錐プリズム20は円錐形であるが故に
その製造が難しく、量産性に劣るため、低コスト化を図
る上で不利である。
However, since the conical prism 20 has a conical shape, it is difficult to manufacture and has poor mass productivity, which is disadvantageous in terms of cost reduction.

発明の概要 そこで、本発明は、製造が簡単で量産性に優れれかつ安
価に得られる光学素子によってSH波をコリメートし得
るようにしたファイバー形光波長変換装置を提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a fiber-type optical wavelength conversion device that can collimate SH waves using an optical element that is easy to manufacture, has excellent mass productivity, and can be obtained at low cost.

本発明によるファイバー形光波長変換装置においては、
ファイバー型SHGによって波長変換された光を平行光
に変換する手段として、複素透過率が光軸からの距離に
対して周期的に変化するホログラフィック素子を用いた
構成となっている。
In the fiber type optical wavelength conversion device according to the present invention,
As a means for converting the light wavelength-converted by the fiber-type SHG into parallel light, a holographic element whose complex transmittance changes periodically with respect to the distance from the optical axis is used.

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。Example Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

本発明の一実施例を示す第1図において、ファイバー型
5HGIOから出射されるSH波である円錐状波面の2
次光はホログラフィック素子30に入射する。ホログラ
フィック素子30は、第2図(ω、山)に示すように、
ガラス又はプラスチック等の透明基板31の一面に、不
透明膜からなる複数の輪帯32が一定ピッチで光軸を中
心として同心円状に配された構成となっている。このホ
ログラフィック素子30においては、第3図に示す如く
複素透過率が光軸からの距離iに対して周期的に変化す
ることから、入射波に対し距離rに関して周期的な振幅
の変化を生じせしめるため、輪帯32のピッチを適当に
設定することにより、入射した円錐状波面の2次光を等
位相面が平面状の平行光に変換できることになる。
In FIG. 1 showing an embodiment of the present invention, two conical wavefronts, which are SH waves emitted from a fiber type 5HGIO, are shown.
The secondary light is incident on the holographic element 30. The holographic element 30, as shown in FIG. 2 (ω, mountain),
A plurality of annular zones 32 made of an opaque film are arranged concentrically around the optical axis at a constant pitch on one surface of a transparent substrate 31 made of glass or plastic. In this holographic element 30, since the complex transmittance changes periodically with respect to the distance i from the optical axis as shown in FIG. 3, a periodic amplitude change occurs with respect to the distance r for the incident wave. By appropriately setting the pitch of the annular zone 32, the incident secondary light having a conical wavefront can be converted into parallel light having a flat equiphase surface.

このように、2次光を平行光に変換する手段としてホロ
グラフィック素子30を用いることにより、ホログラフ
ィック素子30は従来用いられていた円錐プリズムに比
して製造が簡単で量産性に優れているため、装置の低コ
スト化が図れることになる。
In this way, by using the holographic element 30 as a means for converting secondary light into parallel light, the holographic element 30 is easier to manufacture and superior in mass production than conventionally used conical prisms. Therefore, the cost of the device can be reduced.

なお、上記実施例では、2次光を平行光に変換する手段
として、一定ピッチで同心円状に配された不透明膜から
なる複数の輪帯32をその一面に有する透明基板31か
らなるホログラフィック素子30を用いた場合について
説明したが、第4図(a)、φ)に示すように、一定ピ
ッチで同心円状に配された断面矩形状の複数の輪帯33
、すなわち凹凸をその一面に有する透明基板34からな
るホログラフィック素子や、第6図(ω、山)に示すよ
うに、一定ピッチで同心円状に配された断面鋸歯状の輪
帯35をその一面に有する透明基板36からなるホログ
ラフィック素子等を用いても良く、要は、複素透過率が
光軸からの距離rに対して周期的に変化することにより
、入射波に対し距離「に関して周期的な振幅又は位相の
変化を生じせしめる構成のものであれば良いのである。
In the above embodiment, as a means for converting secondary light into parallel light, a holographic element consisting of a transparent substrate 31 having on one surface thereof a plurality of annular zones 32 consisting of opaque films arranged concentrically at a constant pitch is used. 30, as shown in FIG. 4(a), φ), a plurality of annular zones 33 with a rectangular cross section arranged concentrically at a constant pitch.
That is, a holographic element consisting of a transparent substrate 34 having unevenness on one surface, and an annular zone 35 having a sawtooth cross section arranged concentrically at a constant pitch as shown in FIG. 6 (ω, mountain) on one surface. A holographic element or the like consisting of a transparent substrate 36 having a transparent substrate 36 may be used.The point is that the complex transmittance changes periodically with respect to the distance r from the optical axis. Any configuration that can cause a change in amplitude or phase is sufficient.

第4図〈ω9曲のホログラフィック素子の位相特性を第
5図に、第6図(a)、山)のホログラフィック素子の
位相特性を第7図にそれぞれ示す。
FIG. 5 shows the phase characteristics of the holographic element in FIG. 4 (ω9 song), and FIG. 7 shows the phase characteristics of the holographic element in FIG. 6(a) (mountain).

発明の詳細 な説明したように、本発明によるファイバー型光波長変
換装置においては、2次光を平行光に変換する手段とし
て、複素透過率が光軸からの距離に対して周期的に変化
するホログラフィック素子を用いた構成となっており、
このホログラフィック素子は従来用いられていた円錐プ
リズムに比して製造が簡単であり、特に表面が凹凸のい
わゆるレリーフタイプのものはプレス加工が可能である
ことから量産性に優れているだめ、装置の低コスト化が
図れることになる。
As described in detail of the invention, in the fiber-type optical wavelength conversion device according to the present invention, as a means for converting secondary light into parallel light, the complex transmittance changes periodically with respect to the distance from the optical axis. It has a configuration using holographic elements,
This holographic element is easier to manufacture than conventionally used conical prisms, and the so-called relief type with an uneven surface can be pressed, making it suitable for mass production. This will result in lower costs.

【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を示す構成図、第2図はホロ
グラフィック素子の一例を示す平面図(a)及び側断面
図中)、第3図は第2図のホログラフィック素子の透過
率特性を示す図、第4図は光学素子の他の例を示す平面
図(ω及び側断面図中)、第5図は第4図のホログラフ
ィック素子の位相特性を示す図、第6図はホログラフィ
ック素子の更に他の例を示す平面図(a)および側断面
図(b)、第7図は第6図のホログラフィック素子の位
相特性を示す図、第8図はチェレンコフ放射方式位相整
合SHGの概念図、第9図は円錐プリズムを用いた従来
例を示す構成図である。 主要部分の符号の説明 10・・・・・・ファイバー型光波長変換素子20・・
・・・・円錐プリズム 30・・・・・・ホログラフィック素子32.33.3
5・・・・・・輪帯 出願人   パイオニア株式会社
Fig. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan view (a) and side sectional view showing an example of a holographic element), and Fig. 3 is a block diagram of the holographic element shown in Fig. 2. A diagram showing the transmittance characteristics, FIG. 4 is a plan view (ω and side sectional view) showing another example of the optical element, FIG. 5 is a diagram showing the phase characteristics of the holographic element in FIG. 4, and FIG. The figure shows a plan view (a) and a side sectional view (b) showing still another example of a holographic element, Fig. 7 shows a phase characteristic of the holographic element shown in Fig. 6, and Fig. 8 shows a Cherenkov radiation method. A conceptual diagram of a phase matching SHG, FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional example using a conical prism. Explanation of symbols of main parts 10... Fiber type optical wavelength conversion element 20...
... Conical prism 30 ... Holographic element 32.33.3
5... Ring applicant Pioneer Corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入射光の波長を変換するファイバー型光波長変換
素子と、前記光波長変換素子によって波長変換された光
を平行光に変換する変換手段とを備え、前記変換手段と
して複素透過率が光軸からの距離に対して周期的に変化
するホログラフィック素子を用いたことを特徴とするフ
ァイバー形光波長変換装置。
(1) A fiber-type optical wavelength conversion element that converts the wavelength of incident light, and a conversion means that converts the light wavelength-converted by the optical wavelength conversion element into parallel light, and the conversion means has a complex transmittance. A fiber-type optical wavelength conversion device characterized by using a holographic element that changes periodically with respect to the distance from the axis.
(2)前記ホログラフィック素子は、一定ピッチで同心
円状に配された不透明膜からなる複数の輪帯をその一面
に有する透明基板からなることを特徴とする請求項1記
載のファイバー型光波長変換装置。
(2) The fiber-type optical wavelength conversion according to claim 1, wherein the holographic element is made of a transparent substrate having on one surface thereof a plurality of annular zones made of opaque films arranged concentrically at a constant pitch. Device.
(3)前記ホログラフィック素子は、一定ピッチで同心
円状に配された断面矩形状の複数の輪帯をその一面に有
する透明基板からなることを特徴とする請求項1記載の
ファイバー形光波長変換装置。
(3) The fiber-type optical wavelength conversion according to claim 1, wherein the holographic element comprises a transparent substrate having on one surface thereof a plurality of annular zones having a rectangular cross section arranged concentrically at a constant pitch. Device.
(4)前記ホログラフィック素子は、一定ピッチで同心
円状に配された断面鋸歯状の複数の輪帯をその一面に有
する透明基板からなることを特徴とする請求項1記載の
ファイバー型光波長変換装置。
(4) The fiber-type optical wavelength conversion according to claim 1, wherein the holographic element comprises a transparent substrate having on one surface thereof a plurality of annular zones having a sawtooth cross section arranged concentrically at a constant pitch. Device.
JP2647789A 1989-02-03 1989-02-03 Fiber type light wavelength converting device Pending JPH02205828A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2647789A JPH02205828A (en) 1989-02-03 1989-02-03 Fiber type light wavelength converting device
US07/397,912 US4919511A (en) 1989-02-03 1989-08-24 Fibre-type light conversion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2647789A JPH02205828A (en) 1989-02-03 1989-02-03 Fiber type light wavelength converting device

Publications (1)

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JPH02205828A true JPH02205828A (en) 1990-08-15

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JP (1) JPH02205828A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002048980A (en) * 2000-06-17 2002-02-15 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Canning microscope

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