JPH03256031A - 導波路型波長変換素子 - Google Patents
導波路型波長変換素子Info
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- JPH03256031A JPH03256031A JP5543790A JP5543790A JPH03256031A JP H03256031 A JPH03256031 A JP H03256031A JP 5543790 A JP5543790 A JP 5543790A JP 5543790 A JP5543790 A JP 5543790A JP H03256031 A JPH03256031 A JP H03256031A
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- waveguide
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 17
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (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、コヒーレントな短波長小型光源の実現を可能
にする、導波路型の波長変換素子に関する。
にする、導波路型の波長変換素子に関する。
波長変換素子とくに第２次高調波発生（ＳＨＧ）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。
、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。
半導体レーザ（ＬＤ）は小型で高出力のコヒーレント光
を発振する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。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。この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
の半導体レーザをにわかに実現するのは離しい、半導体
レーザ出力程度の低入力パワーでも、効率よく波長変換
できる波長変換素子が実現されれば、その効果は甚大で
ある。
を発振する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。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。この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
の半導体レーザをにわかに実現するのは離しい、半導体
レーザ出力程度の低入力パワーでも、効率よく波長変換
できる波長変換素子が実現されれば、その効果は甚大で
ある。
近年半導体レーザの製作技術が発達して、従来にも増し
て高出力の特性が得られるようになってきた。このため
、光導波路型のＳＨＧ素子を構戒すれば、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。その様な例として、ニオブ酸リチ
ウム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素子の発明
がある（特開昭６０−１４２２２、特開昭６ｌ−９４０
３１）、この方式のＳＨＧ素子は、基本波とＳＨＧ波と
の位相整合条件（位相速度の一致化）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徴をもつ
反面、ＳＨＧ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やす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。Ｓ
ＨＧ出力光も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、このような不便は生じない。
て高出力の特性が得られるようになってきた。このため
、光導波路型のＳＨＧ素子を構戒すれば、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。その様な例として、ニオブ酸リチ
ウム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素子の発明
がある（特開昭６０−１４２２２、特開昭６ｌ−９４０
３１）、この方式のＳＨＧ素子は、基本波とＳＨＧ波と
の位相整合条件（位相速度の一致化）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徴をもつ
反面、ＳＨＧ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やす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。Ｓ
ＨＧ出力光も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、このような不便は生じない。
位相整合条件すなわち位相速度の一致化の程度は、１０
−５以下の精度を必要とする。導波光の位相速度すなわ
ち等偏屈折率は、導波路の屈折率厚さ９幅によって大き
く影響を受け、各種の導波路製作技術を駆使しても、再
現性、生産性よく上記の条件を実現するのは困難であり
、工業製品として世にまだ出現していない。
−５以下の精度を必要とする。導波光の位相速度すなわ
ち等偏屈折率は、導波路の屈折率厚さ９幅によって大き
く影響を受け、各種の導波路製作技術を駆使しても、再
現性、生産性よく上記の条件を実現するのは困難であり
、工業製品として世にまだ出現していない。
本発明の目的は、上述の従来の導波型ＳＨＧ素子の持つ
難点を取り除き、基本波光もＳＨＧ出力光もともにチャ
ンネル導波光となる構造であって、生産性の高い導波路
型波長変換素子を提供することにある。
難点を取り除き、基本波光もＳＨＧ出力光もともにチャ
ンネル導波光となる構造であって、生産性の高い導波路
型波長変換素子を提供することにある。
本発明は、直交する偏光間の２次の非線形光学効果に関
与する定数ｄ Ｘｙ （Ｘ 、３’ ＝ １ 、２ 、
３、ｘ＃ｙ）を有する結晶材料のＸ面またはｙ面に、光
透過方向が２軸にたいして或特定角度の方向を中心にし
て、その前後の或範囲の角度の方向を連続的に有する、
いわば曲線の軌跡を有するチャンネル状の導波路を形成
し、この導波路の一端から基本波としてＸ偏光またはｙ
偏光を導入する構成によって、基本波に直交する偏光で
無調整で安定に２次高調波を発生できる導波路型波長変
換素子である。
与する定数ｄ Ｘｙ （Ｘ 、３’ ＝ １ 、２ 、
３、ｘ＃ｙ）を有する結晶材料のＸ面またはｙ面に、光
透過方向が２軸にたいして或特定角度の方向を中心にし
て、その前後の或範囲の角度の方向を連続的に有する、
いわば曲線の軌跡を有するチャンネル状の導波路を形成
し、この導波路の一端から基本波としてＸ偏光またはｙ
偏光を導入する構成によって、基本波に直交する偏光で
無調整で安定に２次高調波を発生できる導波路型波長変
換素子である。
以下本発明を実施例に基づき、図面を用いて詳細に説明
する。
する。
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。１はβ−ＢａＢａＯａ（ベータ
はう酸バリウム結晶、通常ＢＢＯ〉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、２はＢＢＯ結晶１のＸ面に形成されたＢＢＯ結晶よ
りも屈折率の少し高いＭｇＯのストリップ状の装荷型導
波路で、その光透過方向は結晶軸の或方向（例えばｙ軸
方向）に一定の直線状ではなく、光の透過につれて角度
が変化する曲線状を形成している。導波路状の光透過方
向の戒地点で、曲軌跡に接線３を引き、接線３と結晶の
ｙ軸となす角度をθとを表記しである。
の構造を示す図である。１はβ−ＢａＢａＯａ（ベータ
はう酸バリウム結晶、通常ＢＢＯ〉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、２はＢＢＯ結晶１のＸ面に形成されたＢＢＯ結晶よ
りも屈折率の少し高いＭｇＯのストリップ状の装荷型導
波路で、その光透過方向は結晶軸の或方向（例えばｙ軸
方向）に一定の直線状ではなく、光の透過につれて角度
が変化する曲線状を形成している。導波路状の光透過方
向の戒地点で、曲軌跡に接線３を引き、接線３と結晶の
ｙ軸となす角度をθとを表記しである。
ＢＢＯ結晶は、ｎ ６ ：＞ ｎ ６の光学的１軸性の
異方性を持つ、基本波を波長０．８３μｍのＴＭ波、２
次高調波をＴＥ波と想定し、ＭｇＯの厚さに対する多波
の等偏屈折率の変化を表わしたのが第２図である。θの
任意の角度の方向に進むＴＥモードの２次高調波の等偏
屈折率の値は、第２図中のθ＝０°の曲線とθ＝９０°
の曲線で挟まれた領域の値を取る０Ｍｇ０の厚さｔを０
．１９μｍより小さく設定すると、基本波（ＴＭ””）
の等偏屈折率は、θ＝Ｏ゛の２次高調波の等偏屈折率と
θ＝９０°の２次高調波の等偏屈折率とに挟まれること
になる。すなわち、威勢定の角度で２次高調波の等偏屈
折率と基本波の屈折率とが−致し、その角度前後では差
が生じ、その大小関係が反転する。ＭｇＯの厚さｔを０
．１８μｍとしたときの導波路方向と結晶ｙ軸と威す角
度θにたいする、基本波、２次高調波の等偏屈折率の値
を示したのが第３図である。θ＝１７°付近で等偏屈折
率は交差する。＊ち１７度を中心にして適当な角度範囲
を持つように導波路に曲率をもたせて置けば、二つのモ
ードの屈折率は、導波路の幾何形状の設定が多少ずれて
も、光の透過方向の何処かの位置で一致する。このため
周囲温度の変化や導波路の製作誤差、設計誤差を吸収し
て安定した２次高調波発生が実現する。
異方性を持つ、基本波を波長０．８３μｍのＴＭ波、２
次高調波をＴＥ波と想定し、ＭｇＯの厚さに対する多波
の等偏屈折率の変化を表わしたのが第２図である。θの
任意の角度の方向に進むＴＥモードの２次高調波の等偏
屈折率の値は、第２図中のθ＝０°の曲線とθ＝９０°
の曲線で挟まれた領域の値を取る０Ｍｇ０の厚さｔを０
．１９μｍより小さく設定すると、基本波（ＴＭ””）
の等偏屈折率は、θ＝Ｏ゛の２次高調波の等偏屈折率と
θ＝９０°の２次高調波の等偏屈折率とに挟まれること
になる。すなわち、威勢定の角度で２次高調波の等偏屈
折率と基本波の屈折率とが−致し、その角度前後では差
が生じ、その大小関係が反転する。ＭｇＯの厚さｔを０
．１８μｍとしたときの導波路方向と結晶ｙ軸と威す角
度θにたいする、基本波、２次高調波の等偏屈折率の値
を示したのが第３図である。θ＝１７°付近で等偏屈折
率は交差する。＊ち１７度を中心にして適当な角度範囲
を持つように導波路に曲率をもたせて置けば、二つのモ
ードの屈折率は、導波路の幾何形状の設定が多少ずれて
も、光の透過方向の何処かの位置で一致する。このため
周囲温度の変化や導波路の製作誤差、設計誤差を吸収し
て安定した２次高調波発生が実現する。
このような条件は、非線形光学結晶として上の実施例で
上げたＢＢＯに限るものではない、第４図はＳ ｉ ０
２を基板とし、非線形光学結晶として代表的な有機の非
線形材料であるＭＮＡ （メチルニトロアニリン）を第
１図におけＭｇＯを設けた位置に厚さ１．５μｍのチャ
ンネル状の導波路を形成した場合の、導波路方位θと基
本波ＴＭと２次高調波ＴＥの等偏屈折率の関係を示した
ものである。θ＝４．６°付近で等偏屈折率の交差が得
られる。
上げたＢＢＯに限るものではない、第４図はＳ ｉ ０
２を基板とし、非線形光学結晶として代表的な有機の非
線形材料であるＭＮＡ （メチルニトロアニリン）を第
１図におけＭｇＯを設けた位置に厚さ１．５μｍのチャ
ンネル状の導波路を形成した場合の、導波路方位θと基
本波ＴＭと２次高調波ＴＥの等偏屈折率の関係を示した
ものである。θ＝４．６°付近で等偏屈折率の交差が得
られる。
また、ＭｇＯのチャンネル導波路の上にも５ｔＯ２があ
る、厚さ方向に対象な導波路でも同様な等偏屈折率の交
差を実現することが出来る。
る、厚さ方向に対象な導波路でも同様な等偏屈折率の交
差を実現することが出来る。
以上説明したように、本発明によれば、基本波光もＳＨ
Ｇ出力光もともにチャンネル導波光となる構造であって
、従って、ＳＨＧ出力光に波面収差のない、また設計ト
レランス、製作トレランス、周囲温度変化に対するトレ
ランスのいずれも高く、安定で生産性の高い導波路型波
長変換素子が得られる。
Ｇ出力光もともにチャンネル導波光となる構造であって
、従って、ＳＨＧ出力光に波面収差のない、また設計ト
レランス、製作トレランス、周囲温度変化に対するトレ
ランスのいずれも高く、安定で生産性の高い導波路型波
長変換素子が得られる。
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り、第２図及び第３図、第４図
は、本発明の詳細な説明するための基本波、２次高調波
の等偏屈折率のふるまいを説明する図である。 １・・・ＢＢＯ結晶板、２・・・ＭｇＯ導波路。
造を説明する斜視図であり、第２図及び第３図、第４図
は、本発明の詳細な説明するための基本波、２次高調波
の等偏屈折率のふるまいを説明する図である。 １・・・ＢＢＯ結晶板、２・・・ＭｇＯ導波路。
Claims (1)
- 直交する偏光間の２次の非線形光学効果に関与する定数
ｄ＿ｘ＿ｙ（ｘ，ｙ＝１，２，３、ｘ≠ｙ）を有する結
晶材料のｘ面またはｙ面に、光透過方向がｚ軸にたいし
て或特定角度の方向を中心にしてその前後の或範囲の角
度の方向を連続的に有する、いわば曲線の軌跡を有する
チャンネル状の導波路を形成したことを特徴とする導波
路型波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5543790A JPH03256031A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 導波路型波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5543790A JPH03256031A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 導波路型波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256031A true JPH03256031A (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=12998572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5543790A Pending JPH03256031A (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 導波路型波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03256031A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6785457B2 (en) * | 2001-08-01 | 2004-08-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device and coherent light source and optical apparatus using the same |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP5543790A patent/JPH03256031A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6785457B2 (en) * | 2001-08-01 | 2004-08-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device and coherent light source and optical apparatus using the same |
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