JPH0328832A - 光波長変換素子 - Google Patents
光波長変換素子Info
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- JPH0328832A JPH0328832A JP16268689A JP16268689A JPH0328832A JP H0328832 A JPH0328832 A JP H0328832A JP 16268689 A JP16268689 A JP 16268689A JP 16268689 A JP16268689 A JP 16268689A JP H0328832 A JPH0328832 A JP H0328832A
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- substrate
- nonlinear optical
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- optical effect
- optical waveguide
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- Pending
Links
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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
［産業上の利用分野〕
本発明は光波長変換素子に係り，特に第２高調波への変
換効率を向上せしめた光導波路型の光波長変換素子に関
するものである． ［従来の技術］ 第３図に従来例を示す。（ａ）は光導波路７がプロトン
交換法、ＥＢ蒸着、スパッタ法等により形成された埋込
み型で、（ｂ）は光導波路７がＥＢ蒸着、スバッタ法等
の薄膜形成法により形成されたリッジ型である． ＬＩＮｂＯ．等の非線形光学効果を有する基板１の表面
に形成された先導波路７に、基板ｌがＬｉＮｂＯｓの場
合、基板ｌに垂直な偏光方向の基本波３ （ＴＭ波）を
入射すると、特開昭６１−１８９３４号、特開昭６１−
９４０３１号、特開昭６２−１４１２４号に示されるよ
うに、チェレンコフ放射により第２高調波４が容易に得
られる．
換効率を向上せしめた光導波路型の光波長変換素子に関
するものである． ［従来の技術］ 第３図に従来例を示す。（ａ）は光導波路７がプロトン
交換法、ＥＢ蒸着、スパッタ法等により形成された埋込
み型で、（ｂ）は光導波路７がＥＢ蒸着、スバッタ法等
の薄膜形成法により形成されたリッジ型である． ＬＩＮｂＯ．等の非線形光学効果を有する基板１の表面
に形成された先導波路７に、基板ｌがＬｉＮｂＯｓの場
合、基板ｌに垂直な偏光方向の基本波３ （ＴＭ波）を
入射すると、特開昭６１−１８９３４号、特開昭６１−
９４０３１号、特開昭６２−１４１２４号に示されるよ
うに、チェレンコフ放射により第２高調波４が容易に得
られる．
本発明の目的は、光波長変換素子において、チェレンコ
フ放射による第２高調波発生の変換効率を向上させるこ
とを目的としている。 従来より作製されているプロトン交換型ＬｉＮｂＯ．光
導波路においては、プロトン交換層における非線形光学
定数ｄ ｘｓの低下が問題となっている．しかしながら
、このｄｓｓの低下は、逆に第２高調波の出力強度の向
上をもたらすことがわかった．検討すれば、導波層にお
いて発生する第２高調波は全体の出力を減少させるとい
う問題点を持つものである． ？課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、非線形光学効果を有する基板と、該基板上に形成さ
れ該基板より屈折率が高く光学的に透明で非線形光学効
果を有しない光導波路とよりなる光波長変換素子を提供
するものである． 本発明の素子は、第１図および第２図に示したように、
非線形光学効果を有する基板１の表面に光導波路２とし
て基板よりも屈折率が高く、光学的に透明で非線形光学
効果を有しない物質を用いたものである．基板としては
、大きな２次の非線形光学定数をもつものが良く、酸化
物単結晶のＬ ｉ Ｎｂ Ｏ ｍ ＋κＮｂＯｓ，β−
ｎａＢｘｏ４、あるいはＭＮＡ（２−メチル−４−ニト
ロアニリン）などの有機物、また化合物半導体なども考
えられるが、もちろん透過損失の小さい物質の方が良い
．光導波路２をなす物質としては、基板として何を用い
るかにより異なるが、例えばＬｉＮｂＯｘに対しては、
ＴｉＯ■，＾Ｓ諺Ｓｓなどがあげられる．これらの物質
は、ＥＢ蒸着、スバッタ法などの従来の薄膜形成法によ
り作成するが、先に述べたように基本波に対する屈折率
が基板のそれより大きく、かつ透過損失の少ないもので
なくてはならない。 ［作用Ｊ その作用は明確ではないが、次のように考えられる。仮
に本発明のように、光導波路中では２次高調波が発生し
ないとすると、高調波は基本波の界分布のうち基板中へ
しみ出した部分からのみ発生することになる。この高調
波は単なるバルク波であり、位相整合条件を満たす方向
（チェレンコフ角）へと伝搬していく．シかし、導波層
においても基本波の界分布に従って高調波が発生した場
合、高調波の一部は導波モードとなるが、実際には位相
整合しないために伝搬せず、放射されてしまう。この波
が先のしみ出し部より発生した光を打ち消すことになる
ものと思われる． したがって、導波層において発生する高調波はより少な
い方、究極的にはゼロの方が高調波の発生量は多くなる
と考えられる． ［実施例］ 第２図に本発明の実施例を示す． 屈折率２．１７のｚ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯｓ基板に、ス
バッタ法により形成したＴ １０ ｍ膜に対してリフト
オフ法を用いることにより、ＴｉＯ＊ − ＬｉＮｂＯ
ｓのリッジ型光導波路を形或した。基本波λ＝ ８３０
ｎｍに対して、ＬｉＮｂ（ｌｘの屈折率は２、１７であ
り、ＴｉＯｘの屈折率は２． ３１，膜厚は０．４０μ
ｍ、導波路幅は３μｍとした。この導波路にＴＭｏ波で
波長８３０μｍの基本波を入射することにより、非綿形
光学定数ｄ。による位相整合が成立して、チェレンコフ
放射型の高調波が得られた．このとき入力光パワー１
０ｍＷに対して、高調波８ロμＷ（変換効率０．０８％
／ｍＷ）が得られ、プロトン変換−ＬｉＮｂＯｓよりも
効率として約２倍となった。また、特にＴｉｅｓの場合
には、膜形成時の酸素の割合を変化させることによって
、屈折率もコントロールできるため、より最適化するこ
とが可能である。 さらに、Ａｓ＊Ｓｓのリッジ型光導波路をＥＢ蒸着によ
りｚ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯｓ結晶の表面に厚さ０．４６
μｍ、幅３μｍで成膜し形成した。この場合、ＡｓｘＳ
ｍ先導波路の屈折率は２．２９で、入力５ｍＷに対して
、出力１５ｕＷの出力（変換効率０．０６％／ｍＷ）が
得られ、従来の約１．５倍の変換効率が得られた． ここで、変換効率は（出力）／（入力）１とし、ｍＷあ
たりの効率（％）で表わしている．また、上記２つの実
施例において、第１図に示すような埋込み型光導波路も
使用でき、その場合は基板ｌのあらかじめ先導波路用の
溝を掘っておき、該溝にＥＢ蒸着、スバッタ法等でＴｉ
Ｏｉ， ＡｓｔＳｍ等の光導波路用の物質を戊膜する． ［発明の効果］ 本発明は、第２高調波発生の変換効率が向上するという
優れた効果を有する。また、従来のプロトン交換法に比
べて、ＥＢ蒸着やスバッタ法による成膜技術のみで製作
できるので工程の簡略化にも寄与するものである。
フ放射による第２高調波発生の変換効率を向上させるこ
とを目的としている。 従来より作製されているプロトン交換型ＬｉＮｂＯ．光
導波路においては、プロトン交換層における非線形光学
定数ｄ ｘｓの低下が問題となっている．しかしながら
、このｄｓｓの低下は、逆に第２高調波の出力強度の向
上をもたらすことがわかった．検討すれば、導波層にお
いて発生する第２高調波は全体の出力を減少させるとい
う問題点を持つものである． ？課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、非線形光学効果を有する基板と、該基板上に形成さ
れ該基板より屈折率が高く光学的に透明で非線形光学効
果を有しない光導波路とよりなる光波長変換素子を提供
するものである． 本発明の素子は、第１図および第２図に示したように、
非線形光学効果を有する基板１の表面に光導波路２とし
て基板よりも屈折率が高く、光学的に透明で非線形光学
効果を有しない物質を用いたものである．基板としては
、大きな２次の非線形光学定数をもつものが良く、酸化
物単結晶のＬ ｉ Ｎｂ Ｏ ｍ ＋κＮｂＯｓ，β−
ｎａＢｘｏ４、あるいはＭＮＡ（２−メチル−４−ニト
ロアニリン）などの有機物、また化合物半導体なども考
えられるが、もちろん透過損失の小さい物質の方が良い
．光導波路２をなす物質としては、基板として何を用い
るかにより異なるが、例えばＬｉＮｂＯｘに対しては、
ＴｉＯ■，＾Ｓ諺Ｓｓなどがあげられる．これらの物質
は、ＥＢ蒸着、スバッタ法などの従来の薄膜形成法によ
り作成するが、先に述べたように基本波に対する屈折率
が基板のそれより大きく、かつ透過損失の少ないもので
なくてはならない。 ［作用Ｊ その作用は明確ではないが、次のように考えられる。仮
に本発明のように、光導波路中では２次高調波が発生し
ないとすると、高調波は基本波の界分布のうち基板中へ
しみ出した部分からのみ発生することになる。この高調
波は単なるバルク波であり、位相整合条件を満たす方向
（チェレンコフ角）へと伝搬していく．シかし、導波層
においても基本波の界分布に従って高調波が発生した場
合、高調波の一部は導波モードとなるが、実際には位相
整合しないために伝搬せず、放射されてしまう。この波
が先のしみ出し部より発生した光を打ち消すことになる
ものと思われる． したがって、導波層において発生する高調波はより少な
い方、究極的にはゼロの方が高調波の発生量は多くなる
と考えられる． ［実施例］ 第２図に本発明の実施例を示す． 屈折率２．１７のｚ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯｓ基板に、ス
バッタ法により形成したＴ １０ ｍ膜に対してリフト
オフ法を用いることにより、ＴｉＯ＊ − ＬｉＮｂＯ
ｓのリッジ型光導波路を形或した。基本波λ＝ ８３０
ｎｍに対して、ＬｉＮｂ（ｌｘの屈折率は２、１７であ
り、ＴｉＯｘの屈折率は２． ３１，膜厚は０．４０μ
ｍ、導波路幅は３μｍとした。この導波路にＴＭｏ波で
波長８３０μｍの基本波を入射することにより、非綿形
光学定数ｄ。による位相整合が成立して、チェレンコフ
放射型の高調波が得られた．このとき入力光パワー１
０ｍＷに対して、高調波８ロμＷ（変換効率０．０８％
／ｍＷ）が得られ、プロトン変換−ＬｉＮｂＯｓよりも
効率として約２倍となった。また、特にＴｉｅｓの場合
には、膜形成時の酸素の割合を変化させることによって
、屈折率もコントロールできるため、より最適化するこ
とが可能である。 さらに、Ａｓ＊Ｓｓのリッジ型光導波路をＥＢ蒸着によ
りｚ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯｓ結晶の表面に厚さ０．４６
μｍ、幅３μｍで成膜し形成した。この場合、ＡｓｘＳ
ｍ先導波路の屈折率は２．２９で、入力５ｍＷに対して
、出力１５ｕＷの出力（変換効率０．０６％／ｍＷ）が
得られ、従来の約１．５倍の変換効率が得られた． ここで、変換効率は（出力）／（入力）１とし、ｍＷあ
たりの効率（％）で表わしている．また、上記２つの実
施例において、第１図に示すような埋込み型光導波路も
使用でき、その場合は基板ｌのあらかじめ先導波路用の
溝を掘っておき、該溝にＥＢ蒸着、スバッタ法等でＴｉ
Ｏｉ， ＡｓｔＳｍ等の光導波路用の物質を戊膜する． ［発明の効果］ 本発明は、第２高調波発生の変換効率が向上するという
優れた効果を有する。また、従来のプロトン交換法に比
べて、ＥＢ蒸着やスバッタ法による成膜技術のみで製作
できるので工程の簡略化にも寄与するものである。
第１図と第２図は本発明の２つの実施例を示し、第１図
は埋込み型光導波路を用いた素子であり、第２図はリッ
ジ型先導波路を用いた素子の斜視図であり、第３図は従
来例の斜視図である。
は埋込み型光導波路を用いた素子であり、第２図はリッ
ジ型先導波路を用いた素子の斜視図であり、第３図は従
来例の斜視図である。
Claims (1)
- 非線形光学効果を有する基板と、該基板上に形成され該
基板より屈折率が高く光学的に透明で非線形光学効果を
有しない光導波路とよりなる光波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16268689A JPH0328832A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16268689A JPH0328832A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328832A true JPH0328832A (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=15759373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16268689A Pending JPH0328832A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0328832A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4137606C1 (ja) * | 1991-11-15 | 1992-07-30 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De | |
| JP2015069129A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 日本電信電話株式会社 | 炭化ケイ素光導波路素子 |
-
1989
- 1989-06-27 JP JP16268689A patent/JPH0328832A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4137606C1 (ja) * | 1991-11-15 | 1992-07-30 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De | |
| US5295220A (en) * | 1991-11-15 | 1994-03-15 | Schott Glaswerke | Process for the production of a thin film optical waveguide of TiO2 |
| JP2015069129A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 日本電信電話株式会社 | 炭化ケイ素光導波路素子 |
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