JPH03126931A - 光波長変換デバイス - Google Patents
光波長変換デバイスInfo
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- JPH03126931A JPH03126931A JP26589989A JP26589989A JPH03126931A JP H03126931 A JPH03126931 A JP H03126931A JP 26589989 A JP26589989 A JP 26589989A JP 26589989 A JP26589989 A JP 26589989A JP H03126931 A JPH03126931 A JP H03126931A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
- H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- 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。
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、半導体レーザと、そこから発せられたレーザ
光を波長変換する光波長変換素子とが一体化された光波
長変換デバイスに関し、特に詳細には、半導体レーザと
光導波路型光波長変換素子とが、それぞれの各層積層方
向に重ねて一体化された光波長変換デバイスに関するも
のである。
光を波長変換する光波長変換素子とが一体化された光波
長変換デバイスに関し、特に詳細には、半導体レーザと
光導波路型光波長変換素子とが、それぞれの各層積層方
向に重ねて一体化された光波長変換デバイスに関するも
のである。
（従来の技術）
従来より、非線形光学材料を利用して、レーザー光を第
２高調波等に波長変換（短波長化）する試みが種々なさ
れている。このようにして波長変換を行なう光波長変換
素子の一つとして、例えば特開昭６３−１５２３３号、
同８３−１５２３４号公報に示されるように、クラッド
層となる２枚の基板の間に、非線形光学材料からなる光
導波路を形成した光導波路型の光波長変換素子が知られ
ている。
２高調波等に波長変換（短波長化）する試みが種々なさ
れている。このようにして波長変換を行なう光波長変換
素子の一つとして、例えば特開昭６３−１５２３３号、
同８３−１５２３４号公報に示されるように、クラッド
層となる２枚の基板の間に、非線形光学材料からなる光
導波路を形成した光導波路型の光波長変換素子が知られ
ている。
従来、この光導波路型の光波長変換素子は、レーザ光源
とは別体に形成されていたが、最近では例えば特開平１
−１７２９３８号公報に示されるように、この種の光波
長変換素子と基本波光源である半導体レーザとを一体的
に形成する提案もなされている。そのような構成とすれ
ば、基本波光源および光波長変換素子からなるデバイス
全体をコンパクトにするとともに、その信頼性を向上さ
せることができる。
とは別体に形成されていたが、最近では例えば特開平１
−１７２９３８号公報に示されるように、この種の光波
長変換素子と基本波光源である半導体レーザとを一体的
に形成する提案もなされている。そのような構成とすれ
ば、基本波光源および光波長変換素子からなるデバイス
全体をコンパクトにするとともに、その信頼性を向上さ
せることができる。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、従来のこの種の光波長変換デバイスは、半導
体レーザの共振器に対して、光導波路端面が対向するよ
うに光波長変換素子が配置されていたので、半導体レー
ザと光波長変換素子との光軸合せが困難で、また光波長
変換素子の端面で反射したレーザ光が半導体レーザに戻
り光となって入射して雑音を生じさせる、といった問題
が認められていた。
体レーザの共振器に対して、光導波路端面が対向するよ
うに光波長変換素子が配置されていたので、半導体レー
ザと光波長変換素子との光軸合せが困難で、また光波長
変換素子の端面で反射したレーザ光が半導体レーザに戻
り光となって入射して雑音を生じさせる、といった問題
が認められていた。
本発明は、上記のような問題の無い、半導体レーザと光
波長変換素子とが一体化された光波長変換デバイスを提
供することを目的とするものである。
波長変換素子とが一体化された光波長変換デバイスを提
供することを目的とするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明による光波長変換デバイスは、半導体レーザと２
次元あるいは３次元光導波路型の光波長変換素子とが、
それぞれの各層積層方向に重ね合わせられた上で、半導
体レーザの共振器内に閉じ込められたレーザ光の界分布
が、光波長変換素子の光導波路に重なるように構成され
ていることを特徴とするものである。
次元あるいは３次元光導波路型の光波長変換素子とが、
それぞれの各層積層方向に重ね合わせられた上で、半導
体レーザの共振器内に閉じ込められたレーザ光の界分布
が、光波長変換素子の光導波路に重なるように構成され
ていることを特徴とするものである。
なお上記光波長変換素子は、光導波路における基本波の
導波モードと波長変換波の導波モードとの間で位相整合
が取られる、いわゆる導波−導波タイプのものであって
もよいし、あるいは、光導波路における基本波の導波モ
ードと波長変換波の基板（クラッド部）への放射モード
との間で位相整合が取られる、いわゆるチェレンコフ放
射タイプのものであってもよい。
導波モードと波長変換波の導波モードとの間で位相整合
が取られる、いわゆる導波−導波タイプのものであって
もよいし、あるいは、光導波路における基本波の導波モ
ードと波長変換波の基板（クラッド部）への放射モード
との間で位相整合が取られる、いわゆるチェレンコフ放
射タイプのものであってもよい。
また上記のどちらのタイプにあっても、好ましくは光導
波路が非線形光学材料から構成されるが、チェレンコフ
放射タイプの光波長変換素子においては、基板を非線形
光学材料から構成しておけば、そこに浸み出した基本波
のエバネジセント光が波長変換されうるので、この基板
のみあるいは基板と光導波路の双方を非線形光学材料か
ら形成してもよい。
波路が非線形光学材料から構成されるが、チェレンコフ
放射タイプの光波長変換素子においては、基板を非線形
光学材料から構成しておけば、そこに浸み出した基本波
のエバネジセント光が波長変換されうるので、この基板
のみあるいは基板と光導波路の双方を非線形光学材料か
ら形成してもよい。
また、上述のような非線形光学材料としては、無機材料
、有機材料、そして半導体材料のいずれをも使用可能で
ある。
、有機材料、そして半導体材料のいずれをも使用可能で
ある。
（作 用）
上記の構成においては、半導体レーザの共振器内に閉じ
込められたレーザ光が、半導体レーザの光導波路と光波
長変換素子の光導波路との間のモード結合により、光波
長変換素子の光導波路内に移動する。こうして光波長変
換素子の光導波路を導波するようになったレーザ光は、
該光導波路あるいは基板を構成する非線形光学材料によ
り、例えば第２高調波等に波長変換される。
込められたレーザ光が、半導体レーザの光導波路と光波
長変換素子の光導波路との間のモード結合により、光波
長変換素子の光導波路内に移動する。こうして光波長変
換素子の光導波路を導波するようになったレーザ光は、
該光導波路あるいは基板を構成する非線形光学材料によ
り、例えば第２高調波等に波長変換される。
（実 施 例）
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
する。
図は、本発明の一実施例による光波長変換デバイスを示
すものである。この光波長変換デバイスＩＯは、互いに
積層された基板ｆｌａｘ半導体レーザの活性層としての
光導波路１２、基板１１ｂ１光波長変換素子を構成する
光゛導波路１３、および基板１１ｃとを有する。本実施
例において基板１１ａ、 Ｉｌｂ、。
すものである。この光波長変換デバイスＩＯは、互いに
積層された基板ｆｌａｘ半導体レーザの活性層としての
光導波路１２、基板１１ｂ１光波長変換素子を構成する
光゛導波路１３、および基板１１ｃとを有する。本実施
例において基板１１ａ、 Ｉｌｂ、。
およびｌｌｃはＩｎＰからなり、一方光導波路１２．１
３は、ＩｎＰよりも高屈折率の非線形光学材料であるＧ
ａＩｎＡｓＰからなる。そして光導波路１２、基板１１
ｂ、光導波路１３の層厚はそれぞれ、０．３μｍ、０．
３６ｍ５１．２ ｐｍとされている。
３は、ＩｎＰよりも高屈折率の非線形光学材料であるＧ
ａＩｎＡｓＰからなる。そして光導波路１２、基板１１
ｂ、光導波路１３の層厚はそれぞれ、０．３μｍ、０．
３６ｍ５１．２ ｐｍとされている。
活性層である光導波路１２において導波して、へき開面
である共振器１０ａ、 １０ｂの間に閉じ込められた波
長Ｌ３００ｎｍのレーザ光１５は、上記のように各層の
厚さが設定されていることにより、その界分布が光導波
路１３に重なるものとなっている。したがってこのレー
ザ光１５の光パワーが光導波路１３に移動し、該レーザ
光１５が光導波路１３を導波する。
である共振器１０ａ、 １０ｂの間に閉じ込められた波
長Ｌ３００ｎｍのレーザ光１５は、上記のように各層の
厚さが設定されていることにより、その界分布が光導波
路１３に重なるものとなっている。したがってこのレー
ザ光１５の光パワーが光導波路１３に移動し、該レーザ
光１５が光導波路１３を導波する。
光導波路↓３を導波する基本波としてのレーザ光１５は
、該光導波路１３を構成するＧａ１ｎＡｓＰの非線形光
学効果により、波長が１／２ （−８５０ｎｍ）の第２
高調波１５′ に変換される。位相整合は例えば、光導
波路１３における基本波１５の導波モードと、第２高調
波１５′ の導波モードとの間で取られる。
、該光導波路１３を構成するＧａ１ｎＡｓＰの非線形光
学効果により、波長が１／２ （−８５０ｎｍ）の第２
高調波１５′ に変換される。位相整合は例えば、光導
波路１３における基本波１５の導波モードと、第２高調
波１５′ の導波モードとの間で取られる。
ここで、一方の共振器１０ａには、波長が１３００ｎｍ
の基本波１５はほは１００％反射させるとともに、波長
が８５０ｎｍの第２高調波１５′ はある程度透過させ
るコーティングが施されている。また他方の共振器１０
ｂには、基本波１５と第２高調波１５′ の双方をほぼ
１００％反射させるコーティングが施されている。した
がって光導波路１３においても、共振器１０ａ、ｌＯｂ
間に基本波１５が閉じ込められて共振し、そのパワー密
度が十分に高められるので、高い波長変換効率が実現さ
れる。
の基本波１５はほは１００％反射させるとともに、波長
が８５０ｎｍの第２高調波１５′ はある程度透過させ
るコーティングが施されている。また他方の共振器１０
ｂには、基本波１５と第２高調波１５′ の双方をほぼ
１００％反射させるコーティングが施されている。した
がって光導波路１３においても、共振器１０ａ、ｌＯｂ
間に基本波１５が閉じ込められて共振し、そのパワー密
度が十分に高められるので、高い波長変換効率が実現さ
れる。
また第２高調波１５°は、共振器１０ａ側から素子外に
出射するが、該共振器１０ａにおいである程度反射する
。したがって、この第２高調波１５′ も共振器１０
ａ、１０ｂ間に閉じ込められて共振し、十分に高強度と
なった第２高調波１５゛が素子外に出射するようになる
。
出射するが、該共振器１０ａにおいである程度反射する
。したがって、この第２高調波１５′ も共振器１０
ａ、１０ｂ間に閉じ込められて共振し、十分に高強度と
なった第２高調波１５゛が素子外に出射するようになる
。
ここで、光導波路１２から光導波路１３への光パワーの
移動について説明する。光導波路１２の一端部における
レーザ光１５の光パワーをＰＡ（０）とし、このレーザ
光１５が素子長さ２だけ導波した後の光導波路１３にお
ける光パワーをＰＢ（Ｚ）とすると、ただし、光導波路
１２．１３における伝搬定数をそれぞれβ＾、βＢ、モ
ード結 合係数をにとして、 Ｆ−（に／βｃ）２ βＣ−に２＋（βＢ−βＡ） ２ となる。光パワーの移動量は上記結合係数にが大である
ほど大きくなり、そうするためには、光導波路１２にお
いて導波するレーザ光１５の界分布が、光導波路１３に
より大きく重なるようにすればよい。
移動について説明する。光導波路１２の一端部における
レーザ光１５の光パワーをＰＡ（０）とし、このレーザ
光１５が素子長さ２だけ導波した後の光導波路１３にお
ける光パワーをＰＢ（Ｚ）とすると、ただし、光導波路
１２．１３における伝搬定数をそれぞれβ＾、βＢ、モ
ード結 合係数をにとして、 Ｆ−（に／βｃ）２ βＣ−に２＋（βＢ−βＡ） ２ となる。光パワーの移動量は上記結合係数にが大である
ほど大きくなり、そうするためには、光導波路１２にお
いて導波するレーザ光１５の界分布が、光導波路１３に
より大きく重なるようにすればよい。
上記の実施例においては、前述のように層厚を設定した
ことにより、光導波路１２から光導波路１３に８０％以
上の光パワーを移動させることが可能となっている。
ことにより、光導波路１２から光導波路１３に８０％以
上の光パワーを移動させることが可能となっている。
なお上記実施例では、共振器１０ａにおいて第２高調波
１５′ をある程度反射させて、該第２高調波１５′
を共振させるようにしているが、そのようにすることは
必ずしも必要ではない。また第２高調波１５′ を、双
方の共振器１０ａＳｆｏｂから出射させても構わない。
１５′ をある程度反射させて、該第２高調波１５′
を共振させるようにしているが、そのようにすることは
必ずしも必要ではない。また第２高調波１５′ を、双
方の共振器１０ａＳｆｏｂから出射させても構わない。
また上記実施例では、光波長変換素子がいわゆる導波−
導波タイプのものとして形成されているが、この光波長
変換素子を前述のチェレンコフ放射タイプのものとして
もよい。なおその場合は、波長変換波を共振させること
は不可能である。また本発明において半導体レーザと重
ね合わせられる光波長変換素子は、以上述べた２次元光
導波路型のものに限らず、３次元光導波路型のものであ
ってもよい。
導波タイプのものとして形成されているが、この光波長
変換素子を前述のチェレンコフ放射タイプのものとして
もよい。なおその場合は、波長変換波を共振させること
は不可能である。また本発明において半導体レーザと重
ね合わせられる光波長変換素子は、以上述べた２次元光
導波路型のものに限らず、３次元光導波路型のものであ
ってもよい。
さらに本発明の光波長変換デバイスは、以上説明した第
２高調波に限らず、その他相周波や差周波、さらには第
３高調波等を発生させるように構成することも可能であ
る。
２高調波に限らず、その他相周波や差周波、さらには第
３高調波等を発生させるように構成することも可能であ
る。
（発明の効果）
以上詳細に説明した通り本発明の光波長変換デバイスに
おいては、半導体レーザと光導波路型光波長変換素子と
を各層積層方向に重ね合わせて、半導体レーザが発した
レーザ光を、モード結合により光波長変換素子の光導波
路内に移動させるように構成したので、半導体レーザと
光波長変換素子との光軸合せをする必要がない。よって
この光波長変換デバイスは、半導体レーザの共振器に光
波長変換素子の端面が対向するように構成した光波長変
換デバイスに比べれば、容易に作製可能である。
おいては、半導体レーザと光導波路型光波長変換素子と
を各層積層方向に重ね合わせて、半導体レーザが発した
レーザ光を、モード結合により光波長変換素子の光導波
路内に移動させるように構成したので、半導体レーザと
光波長変換素子との光軸合せをする必要がない。よって
この光波長変換デバイスは、半導体レーザの共振器に光
波長変換素子の端面が対向するように構成した光波長変
換デバイスに比べれば、容易に作製可能である。
また本発明の光波長変換デバイスにおいては、上記の通
りにしてレーザ光を光波長変換素子内に取り込むように
しているので、光波長変換素子端面で反射したレーザ光
が戻り光となって半導体レーザに入射することがなく、
よってこの戻り光による雑音の発生を防止することがで
きる。
りにしてレーザ光を光波長変換素子内に取り込むように
しているので、光波長変換素子端面で反射したレーザ光
が戻り光となって半導体レーザに入射することがなく、
よってこの戻り光による雑音の発生を防止することがで
きる。
図は、本発明の一実施例による光波長変換デバイスを示
す概略側面図である。 ｌＯ・・・光波長変換デバイス １０ａ、ＨａＳｔｉｂ
、ｌｌｃ−基板 ｔ２・・・半導体レーザの光導波路 １３・・・光波長変換素子の光導波路 工５・・・レーザ光（基本波） 工５゛ ・・・第２高調波 ｉｏｂ・・・共振器
す概略側面図である。 ｌＯ・・・光波長変換デバイス １０ａ、ＨａＳｔｉｂ
、ｌｌｃ−基板 ｔ２・・・半導体レーザの光導波路 １３・・・光波長変換素子の光導波路 工５・・・レーザ光（基本波） 工５゛ ・・・第２高調波 ｉｏｂ・・・共振器
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体レーザと、 少なくとも一方が非線形光学材料から構成された基板お
よび光導波路からなる光導波路型光波長変換素子とから
構成され、 これらの半導体レーザと光波長変換素子とが、それぞれ
の各層積層方向に重ね合わせられた上で、半導体レーザ
の共振器内に閉じ込められたレーザ光の界分布が、前記
光導波路に重なるように構成されていることを特徴とす
る光波長変換デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26589989A JPH03126931A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 光波長変換デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26589989A JPH03126931A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 光波長変換デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126931A true JPH03126931A (ja) | 1991-05-30 |
Family
ID=17423651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26589989A Pending JPH03126931A (ja) | 1989-10-12 | 1989-10-12 | 光波長変換デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03126931A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1316179C (zh) * | 2002-07-03 | 2007-05-16 | 盖茨公司 | 皮带和标记的方法 |
| JP2009527125A (ja) * | 2006-02-13 | 2009-07-23 | クリー インコーポレイテッド | 光変換のための希土類ドープされた層または基板 |
| JP2010541195A (ja) * | 2007-09-24 | 2010-12-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクスコンポーネント |
-
1989
- 1989-10-12 JP JP26589989A patent/JPH03126931A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1316179C (zh) * | 2002-07-03 | 2007-05-16 | 盖茨公司 | 皮带和标记的方法 |
| JP2009527125A (ja) * | 2006-02-13 | 2009-07-23 | クリー インコーポレイテッド | 光変換のための希土類ドープされた層または基板 |
| JP2010541195A (ja) * | 2007-09-24 | 2010-12-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | オプトエレクトロニクスコンポーネント |
| US8406265B2 (en) | 2007-09-24 | 2013-03-26 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component |
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