JPH03245131A - 光学装置 - 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【よ　レーザ光の波長を１　／　ｎに短波長化す
る光学装置に関するものであり、特許　温度制御を不用
にし安定動作が期待できる光学装置に関するものである
。

従来の技術 レーザ光の波長を短波長にするものとして、　ＳＨＧ　
（ｓｅｃｏｎｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｉ
ｏｒＬ、ｎ　＝　２　）、Ｔ　ＨＧ　（ｔｈｉｒｃｌ　
ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｒｂ　ｎ　＝　
３　）等が注目されている。ＳＨＧの例として、第３図
に示すものがあった（Ｋ、　ヌノムラ（Ｎｕｎｏｍｕ　
ｒａ　）他″′セカンドへ−モニ７り　シ１１ネレーシ
３ン　（Ｓｅｃｏｎｄ　　　ｈａｒｍｏｎｉｃ　　ｇｅ
ｎｅｒａｔｉｏｎ）　　ｉｎ　　ａ　　スＡ”７タード
　（ｓｐｕｔｔｅｒｅｄ）　　ＬｉＮｂ０ｔ　　フィル
Ａ（ｆｉｌｍ）　　ｏｎ　　ＭｇＯ”　　、　　Ｊ、　
　クリスタル　り′ロース　（Ｃｒｙｓｔａｌ　　Ｇｒ
。

ｖｔｈ）、　ｖｏｌ、　４５．　ｐｐ、　３５５−３６
００９７８）、）。基板１として、ＭｇＯの結晶を用１
．％　　その上に２次の非線形効果を有するＬｉＮｂ０
ａの薄膜を設置す、光導波路２′　としている。光導波
路２′の端面から波長１．０６μｍのＹＡＧレーザ光４
を入射すると、ＳＨＧが生じて入射光の波長が１／２に
なりもう一方の端面か転　高調波である波長０，５３μ
ｍのレーザ光５が出射されるというものである。

発明が解決しようとする課題 第３図に示した従来の光学装置でｉ＊ＳＨＧを生じさせ
るために　基本波（入射波と同じ波長）の基本モードＴ
Ｍ―と、波長が１／２の高調波の高次モードＴＭ、を、
光導波路のモード分散を利用して、実効屈折率を一致さ
せるという位相整合を行っていも　ある温度では　光導
波路２の膜厚０．３７μｍでこれらのモードの実効屈折
率を一致させることができ、このときにＳＨＧが生じも
　従って、ＳＨＧを生じさせるには　先導波路２の膜厚
を厳密に設定することが要求されも　ところ力支　膜厚
を厳密に設定して仮　屈折率が温度依存性を有するた数
　このままでは安定動作の実現するのが難しく、この光
学装置にＣ友　　上敷℃の精密温度制御系が必要である
という課題があっｔう 本発明は　上記課題に鑑みてなされたもので、温度制御
を不用にし安定動作が期待できる光学装置を提供するも
のであも 課題を解決するための手段 本発明Ｃヨ　　上記課題を解決するために　基板と、入
射光と出射光の入出力が可能な上記基板上に設けたｎ　
（ｎは２以上の整数）次の非線形光学効果を有する光導
波路と、上記光導波路を挟むように上記光導波路上　上
記先導波路中、　上記基板上もしくは上記基板中に設け
た　上記光導波路に電界を印加する電極から構成され　
上記入射光の波長における上記光導波路の屈折率は　上
記入射光の波長の１　／　ｎの上記出射光の波長におけ
る上記基板の屈折率よりも大きくなるように構成した光
学装置を提供する。ものであも 作用 本発明ζ表　非線形光学効果を有する媒体ζ友　通家　
電気光学効果を有することに着目し　温度変化によって
位相整合する条件がずれても設けた電極に電圧を印加し
て、電気光学効果により光導波路の屈折率を変化させる
ことにより、位相整合をさせるものであも　従って、本
発明の光学装置は温度制御の必要はなく、安定動作が実
現される。

実施例 第１図は本発明の一実施例の光学装置の構成図である。

基板１上に　リッジ形の光導波路２を形成し　その光導
波路２を挟み込むように電極３が設けてあも　基板１と
してＭｇＯの結晶を用Ｌ＼Ｍｇ○の（１１１）面の上に
　ＲＦスパッタ法により、　２次の非線形光学効果を有
するＬｉＮｂ０才を例えば０．３７μａ　　（、Ｎ配向
のエピタキシャル成長させた　次に　例えば　幅３μへ
長さ５ｍ＋ｎ中央部に残すように　イオンビームエツチ
ングで、ＬｉＮｂ０ａ薄膜を、例えば膜厚０．２μｍ削
り取り、リッジ形の光導波路２を形成した　この先導波
路２を挟み込むように　例えばＡ１、Ａｕ等の金属で電
極３を１対形戊しｆ、　　この電極３は光導波路２に電
界が印加されるように形成すればよく、光導波路２上も
しくは光導波路２中もしくは基板１上もしくは基板１中
に設けてもよｌ、％　　例えば　光導波路２の膜厚が０
．３７μｍで、温度が２３度で１よ　光導波路２の端面
に波長１．０６μｍのＹＡＧレーザ光４を基板１に垂直
方向に直線偏光して入射すると、ＳＨＧが生じて入射光
の波長が１／２になりもう一方の端面か転　波長０．５
３μｍのレーザ光５が出射された 第２図に　本実施例の場合の光導波路の膜厚と導波光の
実効屈折率との関係を示す。同図（よ　電圧印加の効果
を説明するためのもので、温度が２３℃の場合である。

波長１．０６μｍの基本波の基本モードの曲線はＴＭ＠
（ω）、波長０．５３μｍの高調波の一部モードの曲線
はＴＭ＋（２ω）でそれぞれ実線で示されており、光導
波路２の膜厚０，３７μｍでこれらの曲線は交わり（交
点１）、一致する（位相整合条件）。このときにＳＨＧ
が生じも本実施例では　光導波路２の膜厚が０．３７μ
ｍでありＳＨＧの条件を満たしており、入射光４は基本
波の基本モードＴＭ・を励振し　実効屈折率の等しい高
調波の高次モードＴ　Ｍ　＋に一部変換されて、波長０
．５３μｍのレーザ光５が出射されたものである。次に
　電極３に電圧を印加ａ　先導波路２に電界がかかるよ
うにする。ＬｉＮｂＯ５等の２次の非線形光学効果を有
する媒体１社　通家　電気光学効果を有するたへ　電界
をかけると、電界の大きさと方向に依存して屈折率が変
化すも　電極３に電圧Ｖを印加したときのＴＭ、（ω）
、ＴＭ、（２ω）の曲線を、それぞれＴＭｉ（弘　Ｖ）
、ＴＭ＋（２ａｘＶ）で点線で示す。これらの曲線の交
点（交点２）の位置は　交点ｌから変化させることがで
きも 光導波路２、基板ｌの屈折率（よ　温度に依存しており
、温度が変化すると、ＴＭｓ（ω）、ＴＭ。

（２ω）の曲線は変化し　同時に　交点１の光導波路２
の膜厚も変わることになる。従って、ＳＨＧの変換効率
は悪くなり、安定動作ができなくなム　本実施例で（よ
　このとき電極３に電圧を印加すると、交点の位置を変
化させて、位相整合条件を初期の交点の光導波路２の膜
厚の値（０，３７μｌ１１）に戻すことができるた数　
安定な動作が実現できん 本実施例で（よ　基本波の波長における光導波路３の屈
折率（よ　高調波の波長における基板１の屈折率よりも
太きいた歇　第２図のように　基本波と高調波をある膜
厚で導波モードで位相整合をさせることができ、高調波
を光導波路２の端面から出射させることができ起　従っ
て、基本波の波長における光導波路３の屈折率ζよ　高
調波の波長における基板１の屈折率よりも大きいという
こと力文本発明の条件の１つになａ 以上説明したのは　２次の非線形効果を示すＬｉＮｂｏ
ｚを光導波路に用いたＳＨＧの場合である力＜、ｎ（ｎ
は２以上の整数）次の非線形光学効果を示す物質を先導
波路に用いれば本発明の効果はあも　この場合の高調波
の波長は１　／　ｎであも特に　ｎ＝２の場合に（よ　
電気光学効果を効率よく示し　本発明の効果は犬き１．
％　　例えｉ；ＵＬｉＩ○３、ＫＮｂＯｓ、ＫＴｉＯＰ
Ｏ４や、　ＭＮＡ　　（メチルニトロアニリン）等のベ
ンゼン環をもったπ電子共役系化合物を含む高分子等を
光導波路に用いれば効果は犬きｌ、％　　また　基板と
して（よ　Ｃ軸配向のＬｉＮｂＯ５が戒長しやすいもの
としてＭｇＯを用いた力交　これに限らない。

発明の効果 以上のように本発明によれば　温度制御を不用にし　安
定動作が期待できる光学装置が構成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学装置の構成は第２図は
本発明の一実施例の電圧印加の効果を説明するための先
導波路膜厚と実効屈折率との関係を示すクラ７、第３図
は従来の光学装置の構成図であ瓜 ｌ・・基板、２・・光導波跋　３・・電極　４・入射光
　５・・出射光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板と、入射光と出射光の入出力が可能な上記基
   板上に設けたｎ（ｎは２以上の整数）次の非線形光学効
   果を有する光導波路と、上記光導波路を挟むように、上
   記光導波路上、上記光導波路中、上記基板上もしくは上
   記基板中に設けた、上記光導波路に電界を印加する電極
   とを備え、上記入射光の波長における上記光導波路の屈
   折率は、上記入射光の波長の１／ｎの上記出射光の波長
   における上記基板の屈折率よりも大きいことを特徴とす
   る光学装置。
2. （２）ｎは２であることを特徴とする請求項１に記載の
   光学装置。