JPH04157430A - 光波長変換方法 - 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、光源から発生させた２つの基本波を光波長変
換素子によって和周波に変換する光波長変換方法に関す
るものである。

（従来の技術） 従来より、互いに異なる波長λ１、λ２の２種の基本波
を非線形光学材料に入射させ、波長λ。

（１／λ３−１／λ１＋１／λ２） の和周波を取り出す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として具体的に
は、バルク結晶型のものがよく知られている。なおＪ、
　Ａｐｐｌ　、　　Ｐｈｙｓ　、　Ｖｏｌ、　５５゜ｐ
　６５　（Ｉｎ２）にはＹａｏらによって、２軸性結晶
であるＫＴＰによる第２高調波発生時の位相整合方法に
関する内容が詳細に記述されている。

上述のようなバルク結晶型の光波長変換素子を形成する
非線形光学材料として従来より、無機材料ではＬｉＮｂ
Ｏ３やＫＴＰ、有機材料では、例えば特開昭８０−２５
０３３４号公報等に示されるＭＮＡ（２−メチル−４−
ニトロアニリン）、　　Ｊ、　　Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ
、Ｂ、　　に記載されているＮＰＰ　（Ｎ−（４−ニト
ロフェニル）−Ｌ−プロリノール）　、ＮＰＡＮ　（Ｎ
−（４−ニトロフェニル）−Ｎ−メチルアミノアセトニ
トリル）等が知られている。このＭＮＡやＮＰＰ等の有
機の非線形光学材料は、ＬｉＮｂＯ３やＫＴＰ等の無機
の非線形光学材料と比べると、非線形光学定数が大きい
ので波長変換効率が高い、誘電破壊しきい値が大きい、
光損傷が小さい等の長所を有している。

（発明が解決しようとする課題） ところが、これらの有機非線形光学材料の吸収端は、例
えばＭＮＡで４５０　ｎｍ、ＮＰＰでは４８０ｎｍ近辺
に存在するので、青色領域の和周波を発生させることは
困難となっている。さらに無機材料であるＫＴＰ、Ｌ　
１Ｎｂ０３等は、吸収端が４゜Ｏｎｍ以下であり、青色
領域の和周波を得ることはできるが、その波長変換の性
能指数が有機材料に比べて１桁以上低いことが欠点とな
っていた。

また同様にして、緑、赤等の長波長領域の和周波を得る
際にも、その性能指数が小さいため波長変換効率が低い
という欠点があった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、高い波長変換効率が得られ、その−男前色領域の和周
波も容易に得ることができる光波長変換方法を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の光波長変換方法は、先に述べたようなバルク結
晶型の光波長変換素子として下記の分子式 で示される非線形光学材料（３，５−ジメチル−１−（
４−ニトロフェニル）−１，２，４−トリアゾール：以
下、ＤＭＮＴと称する）の単結晶を用いた上で、それぞ
れ波長が４５０〜４０００ｎｍの間にある直線偏光した
基本波をこのバルク単結晶に入射し、タイプＩの角度位
相整合を取ることによって、その和周波を得ることを特
徴とするものである。

（作　　用） 上記ＤＭＮＴは、特開昭６２−２１０４３２号公報に開
示されているものであり、非線形光学効果を有すること
も該公報中に示されているが、実際にバルク結晶型の光
波長変換素子を形成して利用する上で、どのようにすれ
ば基本波と和周波との間で良好に位相整合が取れるかは
、不明であった。

本発明方法においてタイプＩの角度位相整合か取れる点
等について、以下に説明する。前記ＤＭＮＴの結晶構造
を第２Ａ、２Ｂおよび２０図に示す。また第３図には、
そのバルク結晶構造を示す。

このＤＭＮＴの結晶は斜方晶系をなし、魚群はｍｍ２で
ある。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここで６３１は、第３図に示すように結晶軸ａ
、ｂＳｃに対して定まる光学軸ｘ、ｙＳｚを考えたとき
、Ｘ方向に直線偏光した光（以下、Ｘ偏光という。Ｙ、
Ｚについても同様。）を基本波として入射させてＸ偏光
の和周波を取り出す場合の非線形光学定数であり、同様
にｄ３２はＹ偏光の基本波を入射させてＸ偏光の和周波
を取り出す場合の非線形光学定数、ｄ３３はＸ偏光の基
本波を入射させてＸ偏光の和周波を取り出す場合の非線
形光学定数、ｄ２４はＹと２偏光の基本波を入射させて
Ｙ偏光の和周波を取り出す場合の非線形光学定数、ｄ１
５はＸとＸ偏光の基本波を入射させてＸ偏光の和周波を
取り出す場合の非線形光学定数であなおこの表における
非線形光学定数の値は、Ｘ線結晶構造解析による値であ
り、単位はｃｘｔｏ−ｓｅｓｕ］である。

この値よりＫＴＰの実効的非線形定数ｄ、１．と性能指
数を比較するとＤＭＮＴのｄ３□は約７０倍となる。

またＤＭＮＴは斜方晶系で２軸性結晶となっているので
、光の偏光面が光学軸であるＸ軸（結晶軸でｂ軸）方向
であるときの屈折率ｎｘと、このＸ軸に直角なＹ軸（結
晶軸でａ軸）方向であるときの屈折率ｎＹ、およびＸＳ
７両軸に直角なＺ軸（結晶軸でＣ軸）方向であるときの
屈折率ｎ２を有する。これらの屈折率ｎＸ　ＳｎＹ　Ｓ
ｎｚの波長分散を第４図に示す。

基本波の波長が４０００ｎ　ｍを超えるとＤＭＮＴ分子
の振動準位にかかり、ＤＭＮＴ分子による基本波の吸収
が生じると予想できる。それにより、本発明においては
、基本波の波長上限値を４０００ｎｍとする。一方後述
するように、ＤＭＮＴは波長４００ｎｍよりも低波長の
光を多く吸収してしまうから、得られる和周波の波長λ
３は４００ｎｍ以上としなければならない。そこで安全
を見て和周波波長λ３の下限値を４０５ｎｍとすると、
このとき−方の基本波の波長λ１は最大で上記上限値−
４０００ｎｍであり、その場合他方の基本波の波長λ２
は約４５０ｒｚｎ（小数点以下切捨て）となる。和周波
の波長λ３を上記の下限値−４０５ｎｍ以上とするため
には、基本波波長λ２を４５０ｎｍよりも下げると、一
方の基本波波長λ１を４０００ｎｍよりも高く設定せざ
るを得ないことになる。そこで本発明では、基本波の波
長下限値を４５０ｎｍとする。

２軸性結晶による第２高調波発生時の位相整合方法に関
しては、前述のＹａｏ等による論文に詳細な記載がなさ
れているが、これを基に、和周波発生の場合の位相整合
を以下の式に展開して説明する。すなわち第５図に示す
ように、φを結晶内の光の進行方向と結晶の光学軸Ｚと
のなす角度とし、θを光学軸ＸＳＹを含む面においてＸ
軸からの上記進行方向の角度とする。ここで、任意の角
度で入射したときの各基本波に対する屈折率をｎ′１、
ｎ“２、和周波に対する屈折率をｎ　ｗ　３として、各
軸の基本波および和周波に対する屈折率をそれぞれｎマ
゛、ｎマ”、ｎ蔓゛、ｎ笑′、ｎマ′、ｎプ′およびｎ
餐゛、ｎＹｓｎＺとする。次に、 ｋｘ−ｓｉｎφ”　ｃｏｓ　θ ｋｙ−ｓ１ｎφφｓ１ｎθ ）（ｚ−ｃｏｓφ　　　　　　としたとき、十□翼Ｕ　
　・・・・・・（１−３） （ｎ″３）−２（ｎｚ　）　−２ 上記（１−１）、（１−２）　、および（１−３）式の
解が位相整合条件となる。

Ｂ１　＝　　ｋｘ２　（ｂｌ＋ＣＩ　）ｋｙ２　（ａｘ
　＋ｃｌ　） ｋｘ２　（ａ１＋ｂ１） Ｃ１−ｋ）＋２ｂＩ　Ｃ１＋ｋｙ２ａｌ　　Ｃ１＋ｋｚ
２ａ１ｂｌ Ｂ２−−ｋｘ２　（ｂ２　＋０２　） −ｋｙ　２　（Ｂ２　＋Ｃ２） −に、ｚ　２　（Ｂ２　＋ｂ２　） Ｃ２−ｋｘ２ｂ２　ＣＺ　＋ｋＹ２ａ２ｃ２十ｋｚ　２
ａ２　ｂ２ Ｂ３−−ｋＺ２　（ｂ３　＋ｃ３　） −ｋｙ２　　（Ｂ３　＋ｃ３） ｋＺ　２　（Ｂ３　＋ｂ３　） Ｃ３−ｋｘ２ｂ３　Ｃ３＋ｋｙ２ａ３　Ｃ３十ｋｚ２ａ
３ｂ３ ａｌ−（ｎ　；’）−２ａ２−（ｎ″ｘ２）−ｚｂｌ−
（ｎ″Ｙ’）　−”　　　ｂ２　＝　（ｎ　；２）　−
２ｃ１−　（ｎｚ’）−２Ｃ２−（ｎ；２）−２ａ３−
　（ｎｘ３）−２ ｂ３−　（ｎ；’）−２ Ｃ３＝　（ｎｘ３）　−ｚ とおいたとき（１−１）、（１−２）　、および（１−
３）式の解は、 （復号はｉ　ｍ　ｌのとき＋、ｉ　−２のとき−）とな
る。

タイプＩの位相整合条件は ｎ　＃　＋　、　２／λ１　＋ｎ　”、　２／λｚ　−
ｎ　”、　ｒ／λ３・・・・・・（１−４）となる。

したがって本発明の場合は、（１−４）式を満たす角度
φとθが存在するときに、タイプＩの位相整合が取れる
ことになる。そこで第４図に示されるＤＭＮＴの屈折率
を用いることで、（１−４）式を満たすような２つの基
本波およびその和周波における位相整合角θ、φを決定
することができる。

また、ＤＭＮＴの２００μｍの薄膜の透過スペクトルを
第６図に示すが、図示されるようにこのＤＭＮＴは、波
長４００ｎｍ近辺の光を多く吸収することがない。した
がって、このＤＭＮＴのバルク結晶を用いた光波長変換
素子によれば、青色領域の和周波を効率良く発生させる
ことができる。

（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。

く第１実施例〉 第１図は、本発明の方法によって、２つの基本波を和周
波に変換する装置を示している。最初に、バルク単結晶
型の光波長変換素子１０を作成する方法について説明す
る。素子１０は通常のブリッジマン法により作成するこ
とができる。まず、融液状態のＤＭＮＴを適当な型に流
し、次いで急冷させると、このＤＭＮＴが多結晶化する
。その後このＤＭＮＴを、その融点１５６℃より高い温
度（例えば１５８℃）に保たれた炉内から、該融点より
低い温度に保たれた炉外に徐々に引き出すことにより、
溶融状態のＤＭＮＴを炉外への引出し部分から単結晶化
させる。それにより、５０ｍｍ以上もの長い範囲に亘っ
て単結晶状態となり、結晶方位も一定に揃ったＤＭＮＴ
が形成され、光波長変換素子１０を十分に長くすること
ができる。周知のようにこの種の光波長変換素子の波長
変換効率は素子の長さの２乗に比例するので、光波長変
換素子は長いほど実用的価値が高くなる。

以上述べたようにして形成したＤＭＮＴ単結晶を、光学
軸ＹとＺ軸（結晶軸ではａ軸とａ軸）を含むＹ−Ｚ面で
カットし、Ｘ軸（結晶軸ではｂ軸）方向に厚さ２ｍｍに
切り出して、バルク単結晶型の光波長変換素子１０を形
成した。

この光波長変換素子１０には、第１図図示のようにして
基本波１５が入射される。本例においては、基本波を発
生する光源として半導体レーザー１１とＹＡＧレーザ−
２１とが用いられ、それらから各々発せられた波長λ１
　＝　８３０　ｎ　ｍ　ｓλｚ　−１０Ｂ４ｎｍのレー
ザー光（基本波）　１５Ａ、　１５Ｂは、ビームスプリ
ッタ２２で合波された上で光波長変換素子１０に入射さ
れる。この際、両基本波１５Ａ、　１５Ｂは、入射方向
がＤＭＮＴ結晶内部でＸ軸からＹ軸側に０．６”（−θ
）傾く状態にして入射される。また本実施例ではφ−９
０″である。

第４図に示すＤＭＮＴの屈折率の波長分散より、波長８
３０ｎｍの光に対しては、 ｎｘ＝１．５１ ｎｙ−１，８０ ｎｚ　＝１．７０ であり、波長１０Ｇ４ｎｍの光に対しては、ｎｘ＝１．
５１ ｎ　Ｙ　−１，７８ ｎ　ｚ　＝　１．６９ である。そしてθ−０，８”　、φ−９０’であるとき
、波長λ１　＝８８０　ｎｍの基本波１５Ａはｎｘとｎ
ｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ”’−１，８０ となる。波長λｚ　＝１０８４ｎｍの基本波１５Ｂもｎ
ｘとｎｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ”２−１．７８　　　　　　となる。

このようにしてＤＭＮＴからなる光波長変換素子１０に
入射された基本波１５Ａ、　１５Ｂは、波長が４６８ｎ
ｍの和周波１５°に変換される。したがって光波長変換
素子■０からは、この和周波１５′　と基本波１５Ａ、
　１５Ｂが混合したビームが出射する。この出射ビーム
は、波長４８８ｎｍの和周波１５°は良好に透過させる
一方、波長８３０ｎｍの基本波１５Ａと波長１０Ｂ４ｎ
ｍの基本波１５Ｂは吸収するバンドパスフィルター１３
に通され、和周波１５′　のみが取り出される。この和
周波１５′　は、Ｚ偏光であることが確認された。した
がって本例では、前述の（１−４）式が満たされて、基
本波１５Ａ、１５Ｂと和周波１５′との位相整合が取ら
れている。そして非線形光学定数としては、前述したよ
うに高い値の６３２が利用されていることになる。

第４図に示すＤＭＮＴの屈折率の波長分散より、波長４
６８ｎｍの光に対しては、 ｎｘ”＝１．５６ ｎｙ　−１，９５ ｎｚ　＝１．７９ であり、この場合、和周波１５゛　はＺ偏光であるから
、波長λ３　＝４６８　ｎｍの和周波１５゛　に対しで
は、ｎｍ３−ｎｚ　＝１．７９　　　　　である。

以上示したλ１−８３０　ｎｍ、λ２　＝１０６４ｎｍ
。

λ３　＝４６６　ｎｍ、およびｎ”−１，８０、ｎ　”
２−１．７８、ｎｍ３−１．７９の値は、先に説明した
（１−４）の位相整合条件式を満足する。

以上はφ−９０″の場合について説明したが、φ−９０
°の場合のみでなく、その他にも位相整合の取れる角度
θ、φが存在する。

比較例として、厚さ２ｍｍのＫＴＰのバルク単結晶を形
成し、第１図の装置と同じ装置でこのバルク単結晶に基
本波１５Ａ、１５Ｂを入射させ、和周波を発生させた。

この比較例と上記実施例における和周波１５°　（バン
ドパスフィルター１３を通過したもの）の光強度を測定
したが、上記実施例における和周波の光強度は、比較例
のものに比べて１桁以上高かった。

く第２実施例〉 第１実施例におけるのと同様にして、ＤＭＮＴのバルク
単結晶を作成した。基本波を発生する光源としてＨｅ−
Ｎｅレーザーと半導体レーザーとを用い、それらから各
々発せられた波長λ１１−６３３ｎ、λｚ　＝１５５０
ｎｍのレーザー光（基本波）を光波長変換素子１０に入
射させた。この際両基本波について、θ−２，２８’　
、φ−９０°である。波長６３３ｎｍの光に対しては、 ｎｘ−１，５２ ｎｙ−１，８３ ｎｚ　＝１．７２ であり、波長１５５０ｎｍの光に対しては、ｎ　ｘ　＝
　１．５０ Ｆｌｙ＝１．７６ ｎｚ＝１．８８ である。そして、上記のようにθ−２，２８’　、φ−
９０″であるとき、波長λ１−６３３　ｎｍの基本波は
ｎｘ、ｌ！：ｎｙの中間的な屈折率を感じ、ｎ”−１，
８３ となる。波長λ２２−１５５０ｎの基本波も、ｎｘとｎ
ｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ”２−１．７６　　　　　となる。

このようにしてＤＭＮＴからなる光波長変換素子１０に
入射された基本波は、波長λ３−４４９　ｎｍの和周波
に変換される。波長４４９ｎｍの光に対しては、 ｎｘ　＝１．５６ ｎｙ　＝１．９８ ｎｚ　””１．８１ である。この場合和周波はＺ偏光となり、したがっテ波
長λ３−４４９　ｎｍの和周波に対しては、ｎ　′３＝
　ｎ　ｚ　＝　１．８１　　　　　テアル。

上述したλ１１λ２、λ３およびｎｍ１、ｎｍ２、ｎｍ
３の値も、先に説明した（１−４）の位相整合条件式を
満足する。

く第３実施例〉 第１実施例におけるのと同様にして、ＤＭＮＴのバルク
単結晶を作成した。そして基本波を発生する光源として
色素レーザーと赤外レーザーを用い、それらから各々発
せられた波長λ１−４５０　ｎｍ１λ２２−４０００ｎ
のレーザー光（基本波）を光波長変換素子１０に入射さ
せた。この際両基本波について、θ−１０．５６°１φ
−９０″である。波長４５０ｎｍの光に対しては、 ｎｘ　＝１．５６ ｎｙ−１，９９ ｎｚ−１，８１ であり、波長４０００ｎｍの光に対しては、ｎｚ冨１．
４６ ｎｙ−１，６４ ｎ２菖１，６１ である。そして上記のようにθ−１０，５Ｇ　’　、φ
−９０°であるとき、波長λ１−４５０　ｎｍの基本波
は、ｎＸとｎｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ″’−１，９８ となる。波長λ２　＝４０００ｎｍの基本波も、ｎｘと
ｎｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ”−１，６３となる。

このようにしてＤＭＮＴからなる光波長変換素子１０に
入射された基本波は、波長λ３−４００　ｎｍの和周波
に変換される。波長４００ｎｍの光に対しては、 ｎｚ　−１，６０ ｎｙ　−２，１５ ｎｚ−１，９３ である。この場合和周波はＺ偏光となり、したかって波
長λ３−４００　ｎｍの和周波に対しては、ｎ　”３−
　ｎ　ｚ　−１，９３である。

上述したλ１、λ２、λ３およびｎ”１、ｎ　２、ｎｍ
３の値も、先に説明した（１−４）の位相整合条件式を
満足する。

く第４実施例〉 第１実施例におけるのと同様にして、ＤＭＮＴのバルク
単結晶を作成した。基本波を発生する２つの光源として
それぞれ半導体レーザーを用い、それらから発せられた
波長λ１−８３０　ｎｍ、λ２＝１５００ｎｍのレーザ
ー光（基本波）を光波長変換素子１０に入射させた。こ
の際両基本波について、θ−１９，８°、φ−９０°で
ある。波長８３０ｎｍの光に対しては、 ｎｘ〜１．５１ ｎｙ−１，８０ ｎｚ　−１，７０ であり、波長１５００ｎｍの光に対しては、ｎ　ｘ　＝
　１．５０ ｎｙ＝１．７６ ｎｚ−１，６８ である。そして、上記のようにθ−１９，８″、φ−９
０°であるとき、波長λ１　＝８３０　ｎｍの基本波は
ｎｘとｎ、の中間的な屈折率を感じ、 ｎ　”−１，７６ となる。波長λ２　＝１５００ｎｍの基本波も、ｎｘと
ｎｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎｍ２−１．７３　　　　　となる。

このようにしてＤＭＮＴからなる光波長変換素子ｌＯに
入射された基本波は、波長λ３　＝５３４　ｎｍの和周
波に変換される。波長５３４ｎｍの光に対しては、 ｎｘ−１，５４ ｎｙ　−１，８８ ｎｚ　＝１．７５ である。この場合、和周波はＺ偏光であり、波長λ３−
５３４　ｎｍの和周波に対しては、ｎ″’　ｌ！ｎｚ　
−１，７５である。

上述したλ１、λ２、λ３およびｎ　−ｍ　ｌ、ｎ“２
、ｎ　ｗ　３の値も、先に説明した（１−４）の位相整
合条件式を満足する。

〈第５実施例〉 第１実施例におけるのと同様にして、ＤＭＮＴのバルク
単結晶を作成した。基本波を発生する２つの光源として
それぞれ半導体レーザーを用い、それらから発せられた
波長λ１　＝９００　ｎｍ、λ２−−１３００ｎ　ｍの
レーザー光（基本波）を光波長変換素子１０に入射させ
た。この際両基本波について、θ−１８，８８”　、φ
−９０＠である。波長９００ｎｍの光に対しては、 ｎ　ｘ　＝　１．５１ ｎ　ｙ　　”＝　１．７９ ｎｚ−１，７０ であり、波長１３００ｎｍの光に対しては、ｎ　ｘ　＝
　１．５（１ ｎ　Ｙ　−１，７７ ｎｚ−１，８８ である。そして上記のようにθ−１８，８８°、φ−９
０°であるとき、波長λｌ−９００ｎｍの基本波は、ｎ
）（とｎｙの中間的な屈折率を感じ、ｎ”’−１．７５ となる。波長λ２２−１３００ｎの基本波も、ｎＸとｎ
ｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ”２−１．７４　　　　　となる。

このようにしてＤＭＮＴからなる光波長変換素子１０に
入射された基本波は、波長λ３−５３２　ｎｍの和周波
に変換される。波長５３２ｎｍの先に対しては、 ｎｘ＝１．５４ ｎｙ−１，８８ ｎｚ−１，７５ である。この場合、和周波はＺ偏光であり、波長λ３　
＝５３２　ｎｍの和周波に対しては、ｎ”＝ｎｚ　””
１．７５　　　　　である。

上述したλ工、λ２、λ３およびｎ　ｗ　ｌ、ｎｍ２、
ｎ・３の値も、先に説明した（１−４）の位相整合条件
式を満足する。

く第６実施例〉 第１実施例におけるのと同様にして、ＤＭＮＴのバルク
単結晶を作成した。基本波を発生する２つの光源として
それぞれ半導体レーザーを用い、それらから発せられた
波長λ１　＝１２００ｎｍ、λ２２−１３００ｎのレー
ザー光（基本波）を光波長変換素子１０に入射させた。

この際両基本波について、θ−１８，８８°、φ−９０
９である。波長１２００ｎｍの光に対しては、 ｎｚｌｌ、５１ ｎｙ−１，７７ ｎ２菖１．６９ であり、波長１３００ｎｍの光に対しては、ｎＸ−１，
５０ ｎｙ　　””１．７７ ｎ　ｚ　　＝　１．６８ である。そして上記のようにθ−１８，８８°、φ−９
０°であるとき、波長λ１１−１２００ｎの基本波は、
ｎＸとｎｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ″’−１，７５ となる。波長λ２２−１３００ｎの基本波も、ｎｘとｎ
ｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ　”−１，７４となる。

このようにしてＤＭＮＴからなる光波長変換素子１０に
入射された基本波は、波長λ３　＝６２４　ｎｍの和周
波に変換される。波長６２４ｎｍの光に対しては、 ｎｘ−１，５２ ｎｙ　＝１．８３ ｎｚ−１，７２ である。この場合波長λ３−６２４　ｎｍの和周波は、
Ｚ偏光であり、 ｎ”’−１．７２　　　　　となる。

上述したλ１、λ２、λ３およびｎｍ１、ｎ　′２、ｎ
”３の値も、先に説明した（１−４）の位相整合条件式
を満足する。

く第７実施例〉 第１実施例におけるのと同様にして、ＤＭＮＴのバルク
単結晶を作成した。基本波を発生する２つの光源として
それぞれ半導体レーザーを用い、それらから発せられた
波長λ１　＝　１２００　ｎ　ｍ　ｓ　λ２＝１５００
ｎｍのレーザー光（基本波）を光波長変換素子１０に入
射させた。この際両基本波について、θ−１８，８８°
、φ−９０°である。波長１２００ｎｍの光に対しては
、 ｎｚ−１，５１ ｎｙ　＝１．７７ ｎｚ−１，６９ であり、波長１５００ｎｍの光に対しては、ｎｘ−１，
５０ ｎｙ＝１．７６ ｎｚ−１，６８ である。そして上記のようにθ−１８，８８°、φ−９
０°であるとき、波長λ１１−１２００ｎの基本波は、
ｎｚとｎｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ″’−１，７５ となる。波長λ２２−１５００ｎの基本波も、ｎＸとｎ
ｙの中間的な屈折率を感じ、 ｎ“２−１．７４　　　　　となる。

このようにしてＤＭＮＴからなる光波長変換素子１０に
入射された基本波は、波長λ３　＝６６７　ｎｍの和周
波に変換される。波長６６７ｎｍの光に対しては、 ｎ　ｘ　＝　１．５２ ｎｙ　−１，８２ ｎｚ−１，７１ である。この場合波長λ３　＝６６７　ｎｍの和周波は
、２偏光であり、 ｎ”３−１．７１　　　　　となる。

上述したλ１１λ２、λ３およびｎｍ１、ｎ　′２、ｎ
ｍ３の値も、先に説明した（１−４）の位相整合条件式
を満足する。

以上７つの実施例について説明したが、基本波波長λ１
１λ２の組合わせは上記実施例におけるものに限られる
ことなく種々設定可能であり、例えば以下のように設定
しても、タイプＩの角度位相整合が可能である。なお、
各場合の和周波波長λ３も併せて示す。

（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方法におい
ては、ＤＭＮＴ結晶に入射させる基本波の偏光方向を適
切に設定したことにより、基本波と和周波との角度位相
整合が取れるので、この方法によれば、ＤＭＮＴが有す
る高い非線形光学定数を実際にバルク結晶型の非線形光
学材料において利用可能であり、極めて高い波長変換効
率を実現できる。またＤＭＮＴは４００ｎｍ近辺に吸収
端を有するものであるから、このＤＭＮＴのバルク単結
晶を用いる本発明方法によれば、青色領域の和周波を効
率良く取り出すことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す概略
図、 第２Ａ、２Ｂおよび２０図はそれぞれ、本発明に用いら
れるＤＭＮＴのｂ軸、Ｃ軸、ａ軸方向の結晶構造図、 第３図は上記ＤＭＮＴのバルク結晶構造図、第４図は上
記ＤＭＮＴの屈折率の波長分散を示すグラフ、 第５図は、本発明に係わる結晶内部での基本波進行方向
と光学軸Ｚとがなす角度φ、および基本波進行方向と光
学軸Ｘとがなす角度θを説明する説明図、 第６図は上記ＤＭＮＴの透過スペクトルを示すグラフで
ある。 １０・・・光波長変換素子　　１１・・・半導体レーザ
ー１５Ａ、１５Ｂ・・・基本波　　１５°・・・和周波
２１・・・ＹＡＧレーザー 第１図 Ｙ 第２Ａ図 ｂ（Ｘ） 第２Ｂ図 第２Ｃ図 ℃（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記の分子式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される非線形光学材料のバルク単結晶に直線偏光し
   た２つの基本波を入射させて、それらの和周波に変換さ
   せる光波長変換方法であって、波長が４５０〜４０００
   ｎｍの間にある基本波を前記非線形光学材料に入射し、
   タイプ I の角度位相整合を取ることによって、和周波
   を得ることを特徴とする光波長変換方法。