JPH03189630A - 第２高調波集光装置 - Google Patents

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、光デイスク装置やレーザプリンタ、あるいは
カラープリンタ等の光学的情報処理装置における、記録
、再生用のコヒーレントな短波長光源として有用なチェ
レンコフ放射材、すなわち媒質の位相速度より大きな位
相速度を持つ分極波が放射する第２高調波（チェレンコ
フ放射）を集光する第２高調波集光装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ノンリニアオプティカルマテリアル、エクステン
プイツトアブストラクト（１９８５）ページ９７　（Ｎ
ｏｎｌｉｎｅａｒ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ−Ｅｘｔｅｎｄｅｄａｂｓｔｒａｃｔ、　１９８５．
　ｐ、９７）に報告されているように、非線形光学材料
をファイバー状にデバイス化し、これにコヒーレントな
１次光を入射して、チェレンコフ放射の第２高調波を発
生させる技術が知られている。しかし、このチェレンコ
フ放射ビームは、ビーム形状がコーン状となっており、
このままでは良質スポットに集光することができず、あ
い路になっていた。

また、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ，）などを基板と
したチャネル型導波路からのチェレンコフ放射による第
２高調波発生について、クレオ′８７、テクニカルダイ
ジェスト、ページ１９８（ＣＩ、　Ｅ　　Ｏ’　　８　
７　　、　　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　　ｄｉｇｅｓｔ　　
ｐｐ、１９８）　　に報告されている。

この方法は、１次光に対し、波長がｔ分の２次光を、高
い変換効率を持って発生することができ。

しかも、この方法はこれら波長の異った２つの光波の位
相整合が比較的容易であるなどの利点を有している。し
かしながら、この方法は、狭い線状の導波路から基板内
へのチェレンコフ型・放射モードであるため、放射ビー
ムが発散しており、これを集光する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、このようなチェレンコフ放射に対し、円錐型
のプリズムにより集光する工夫がなされてきたが、チェ
レンコフビームの進行方向が、温度変化などに起因する
１次光の波長変化に対し敏感に変動し、円錐プリズムで
は集光ができてもいわゆる色収差を含むことになり、回
折限界に安定したスポットを得ることができないという
問題がある。

一方、ニオブ酸リチウム等−軸性、あるいは二軸性の結
晶を基板とするチャンネル型導波路では、さらに、基板
の複屈折による波面の歪みという問題も発生することに
なる。

本発明は、チェレンコフ型第２高調波のビーム集光時に
おける上記２つの課題をそれぞれ解決し、温度変動、機
械的変動などに対し安定な回折限界のスポットを与える
集光系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〕

上記目的を達成するために、本発明では次のような工夫
をした。

すなわち、温度変動に起因した１次光の波長変動により
、生じるチェレンコフ放射角の変動に対し、貼り合せ型
円錐プリズムによる、いわゆる色収差補正を手段として
上記課題を解決するものである。

一般にチェレンコフ角αは、位相整合条件より、により
与えられる。ここにｎ（２ω）は第２次高調波に対する
屈折率、Ｎ（ω）は第１次光に対する入射角である。従
って、導波路あるいはファイバー型のデバイスでは、Ｎ
（ω）は′コツ層とクラッド層のそれぞれの屈折率で決
められる実効屈折率と考えることができる。このような
実効屈折率は、１次光の波長変動に対し、敏感に変化す
るためチェレンコフ角αもこれに応じて敏感に変動する
。このようなチェレンコフ放射光を、円錐型のコーンプ
リズムで集光し、平行光となす方法が知られているが、
前述のように、チェレンコフ角が変化すると、円錐プリ
ズムに入射する角度が変動することになり、平行光が得
られないことになる。

このため、円錐プリズムを異った屈折率を持つ２つ以上
の材料から構成し、円錐プリズムへの入射角の変動を、
平行ビームを保ったままの平行移動に変換させるもので
ある。

このような手段をとれば、もはや、周囲の温度変動があ
って、チェレンコフ角が変動するようなことが生じても
、円錐プリズムで集光された後は、平行光をキープし、
ビームシフトが生じるだけであって、レンズで絞り込む
ことが可能であり、得られるスポットも回折限界の精度
を保証することができるのである。

一方、ファイバーあるいは導波路に複屈折がある場合に
は、光学軸とチェレンコフビームとのなす角φに応じて
、屈折率ｎ　（２ω）が変化する。

このためチェレンコフ放射時に満足すべき位相整合条件 Ｎ　（ω） に従って、チェレンコフ角αがφに応じて変化する、即
ち。

で与えられることになる。このため、単なる円錐では全
てのチェレンコフ放射光を平行光とすることが不可能で
ある。このため１円錐プリズムの頂角Ｏを、 と変調してやることにより、いかなるチェレンコフビー
ムをも、平行光に変換することが可能となるのである。

さらに、上記、複屈折プリズムと、色消しのための貼り
合せ方式とを組み合せることによって。

複屈折性結晶によるチェレンコフ第２高調波の集光をも
、１次光の波長変動に左右されることなく、常に安定に
平行光を得ることが可能であり、回折限界のスポットに
絞り込むことができるのである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図により説明する。半導体レー
ザ１からの例えば６００ｎｍ〜１．５μｍの波長を持つ
光線をレンズ２で集光してファイバー状の非線型材料３
に導き、チェレンコフ放射型の第２高調波（波長３００
〜７５０ｎｍ）４を、放射角αをもって発生せしめる。

このチェレンコフ放射ビームに対し、出射面が円錐型の
プリズムにより平行光５を得、絞り込みレンズ６によっ
て回折限界のスポット７を生成せしめる。しかし、周囲
の温度変動などにより、光源である半導体レーザの発振
波長が変化すると、チェレンコフ放射角αが変化し、例
えばα′の放射角を有することになる。この角度α′で
放射した光線は、もはや同一形状の円錐型プリズムでは
完全な平行光になり得ず、発散、あるいは収束ビームと
なり、収差を含むことになる。このため、図のように円
錐プリズムを異なる屈折率ｎ１ｌｎ２をもつ材料により
貼り合せ円錐型プリズムで構成し、例えばそれぞれ角度
θ□、θ２のプリズムを貼り合わせる。

かようにすれば、角度α、α′でチェレンコフ放射する
方向の異なる２つの光線は、２つの屈折面Ａ（貼り合せ
円錐型プリズムの貼り合せ面）、Ｂ（貼り合せ円錐型プ
リズムの出射面）を通過することになり、貼り合せプリ
ズムを構成する各プリズムの屈折率ｎ工ｊ　ｎ２及び角
度θ□、θ２を選ぶことにより、いずれの光線をも平行
沓平面波５に変換することが可能となる。従って、周囲
温度の変化等により、半導体レーザ１の波長がたとえ変
動しても、常に回折限界の絞り込みスポットを得ること
が可能になる。

このような円錐プリズムは第１図（ｂ）のようにクラッ
ドと一体である場合もあれば、分離型となっている場合
もある。

第２図は本発明の第２の実施例を示すものである。半導
体レーザ１からのビームをレンズ２で集光してチャンネ
ル型導波路８に導き、チェレンコフビーム９を角度α（
φ）で放出させる。この時、例えば、リチウムナイオベ
ート（Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３）基板１０を非線形光学材
料として選ぶならば、最大の非線型定数ｄ　Ｊ３を使用
するため、その光学軸（Ｃ軸）は図のように導波路８に
対して垂直方向となる。このため、各々のチェレンコフ
角α（φ）は、Ｃ軸に対する角度φに依存して、異なる
屈折率ｎｏ（φ）を持つことになる。すなわち、半導体
レーザ１の偏光方向をＣ軸に平行にとれば、第２高調波
の偏光方向もＣ軸に垂直となり、いわゆる異常光として
放出されることになるからである。

異常光の屈折率ｎｅ（φ）はφにより異なる値を持つ。

このため、本実施例では、該円錐プリズム１１の円錐出
射面の形状を変調し１例えば、円錐の頂角θ（φ）を のように、φに応じて僅かに変化させる。このようにす
ると、該プリズム１１を通過後のビームは平行光となり
、レンズ６により回折限界のスポット７に絞り込み得る
のである。

このような円錐プリズム１１は一体型となっていても、
分離していてもそれぞれ可能であるが、位置合せ等を考
慮すれば、分離型が有利である。

さらに、第２の実施例の場合においても、円錐プリズム
１１を第１の実施例で示した貼り合せ円錐プリズムで構
成することにより、波長変動の影響を受けない、チェレ
ンコフビーム集光光学系を実現することが可能となる。

以上のような構成で平行光とした第２高調波（波長λ）
を開口数（ＮＡ）の比較的大きい対物レンズで絞り込め
ば、いわゆるλ／ＮＡできまるスポットが得られるので
、例えば光デ不スクの記録再生に好適な短波長光源を得
ることが可能となる。

第３図はその一実施例を示すものである。第１図あるい
は第２図に示した短波長光源１２（第１図あるいは第２
図で対物レンズ６を除いた構成）がらの平行光を各種の
光学系で光デイクス１３に導き、ディスク面のピットに
よる反射、あるいは回折光を光検出器１４で受光し、自
動焦点信号、トラッキング信号、情報信号等を検知する
ものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、短波長としての
特徴を持っていながら、集光が不可能といオ〕れてきた
チェレンコフ高調波を集光可能とし、なおかつ、温度変
動による１次光の波長変動に起因したビーム放射角の変
化に対しても、常に平行光を得ることができ、回折限界
の光スポットをつくることが可能となる。

このような回折限界のスポットが短波長、すなわち従来
の半導体レーザの波長の半分の波長で得られるため、例
えば光ディスクの記録密度を４倍以上向上することも可
能となり、大きな効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例であり、ファイバ型の第
２高調波集光光学系の断面を示す図である。 第２図は本発明の第２の実施例であって、導波路型の第
２高調波集光光学系を示す図である。 第３図は本発明の第３の実施例であり、本発明による短
波長光源を光ディスクの光源として適用した場合の概略
を示す図である。 符号の説明 １・・半導体レーザ、３・・・非線型光学ファイバ、４
　・チェレンコフビーム、５・・・平行光、７・・・ス
ポット、８・・・導波路、１０・・・ＬｉＮｂ○、基板
、１１・・・円錐プリズム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非線形光学材料でファイバー状、あるいはチャンネ
   ル型導波路を構成し、光源からの１次光を該非線形光学
   材料に導く手段と、該１次光の入射により該非線形光学
   材料から発生したチェレンコフ型第２高調波を集光する
   円錐型プリズムとを有し、該円錐型プリズムを屈折率の
   異なる２つ以上の材料を貼り合せて構成して色収差を補
   正することを特徴とする第２高調波集光装置。 ２、非線形光学材料でファイバー状、あるいはチャンネ
   ル型導波路を構成し、光源からの１次光を該非線形光学
   材料に導く手段と、該１次光の入射により該非線形光学
   材料から発生したチェレンコフ型第２高調波を集光する
   円錐型プリズムとを有し、上記非線形光学材料が複屈折
   特性を有し、その複屈折特性に応じて上記円錐プリズム
   の円錐状出射面形状を変化されたことを特徴とする第２
   高調波集光装置。 ３、上記非線光学材料が複屈折特性を有し、その複屈折
   特性に応じて上記貼り合せ円錐プリズムの出射面形状を
   変化させたことを特徴とする請求項１記載の第２高調波
   集光装置。