JPH04204720A - 波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子Info
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- JPH04204720A JPH04204720A JP2337303A JP33730390A JPH04204720A JP H04204720 A JPH04204720 A JP H04204720A JP 2337303 A JP2337303 A JP 2337303A JP 33730390 A JP33730390 A JP 33730390A JP H04204720 A JPH04204720 A JP H04204720A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/383—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure of the optical fibre type
-
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- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/374—Cherenkov radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (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】
技術分野
本発明は、レーザ光等をその半分の波長光に変換するチ
ェレンコフ放射型位相整合を用いた光波長変換素子に関
する。
ェレンコフ放射型位相整合を用いた光波長変換素子に関
する。
背景技術
光波長変換素子としては、非線形光学結晶のコアと該コ
アを囲繞するクラッドからなる光ファイバーの形状で形
成されチェレンコフ放射型位相整合を用いた素子が知ら
れている。この光波長変換素子は、光フアイバー型の第
二高調波発生素子（Ｓｅｃｏｎｄ Ｉ（ａｒｍｏｎｉｅ
ｓ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ） （以下ＳＨＧという）と
しても知られている。チェレンコフ放射方式では、はと
んど自動的に光の位相整合のとれた第二高調波の発生が
可能であるので、ＳＨＧは光波長変換装置などに応用さ
れる。
アを囲繞するクラッドからなる光ファイバーの形状で形
成されチェレンコフ放射型位相整合を用いた素子が知ら
れている。この光波長変換素子は、光フアイバー型の第
二高調波発生素子（Ｓｅｃｏｎｄ Ｉ（ａｒｍｏｎｉｅ
ｓ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ） （以下ＳＨＧという）と
しても知られている。チェレンコフ放射方式では、はと
んど自動的に光の位相整合のとれた第二高調波の発生が
可能であるので、ＳＨＧは光波長変換装置などに応用さ
れる。
第２図に示すように、光波長変換装置の一例においては
、半導体レーザ１と、半導体レーザから放射される光を
集光しＳＨＧの入射側端面に光を注入するためのカップ
リングレンズ２と、コアを非線形光学結晶で構成した５
ＨＧ３と、５ＨＧ３で変換され放射された第二高調波の
波面を整形し第二高調波を平行光束にするためのアキシ
コン４とにより構成されている。このように、ファイバ
ー型波長変換素子と、ファイバー型波長変換素子へ、′
半導体レーザやＹＡＧレーザ等から放射されたレーザ光
を導波させる為のカップリング光学系と、波長変換され
た第二高調波光を平行光に変換する光学系とを含む光源
モジュールがある。
、半導体レーザ１と、半導体レーザから放射される光を
集光しＳＨＧの入射側端面に光を注入するためのカップ
リングレンズ２と、コアを非線形光学結晶で構成した５
ＨＧ３と、５ＨＧ３で変換され放射された第二高調波の
波面を整形し第二高調波を平行光束にするためのアキシ
コン４とにより構成されている。このように、ファイバ
ー型波長変換素子と、ファイバー型波長変換素子へ、′
半導体レーザやＹＡＧレーザ等から放射されたレーザ光
を導波させる為のカップリング光学系と、波長変換され
た第二高調波光を平行光に変換する光学系とを含む光源
モジュールがある。
第３図はかかるＳＨＧの動作の概念図であり、このＳＨ
Ｇは円柱状のコア１０と該コア１０を同心円的に囲繞す
る円筒状のクラッド層２０とからなる。
Ｇは円柱状のコア１０と該コア１０を同心円的に囲繞す
る円筒状のクラッド層２０とからなる。
第３図において、基本波モードが実効屈折率Ｎ（ω）を
もったコア１０中を図中左から右へ伝播すると、第二高
調波を発生する非線形分極波も同一の位相速度Ｃ／Ｎ
（ω）（Ｃ：光速）をもって伝播する。この非線形分極
波が図のＡ点で導波方向とチェレンコフ放射角度θをな
す方向に第二高調波を発生し、単位時間後、Ｂ点で前と
同様に、θ方向に再び第二高調波を発生したとする。Ａ
点で発生した第二高調波が例えばクラッド層２０中を伝
播して単位時間後Ｃ点に達し、チェレンコフ放射角度θ
がＡＣとＢＣの直交するような角度であれば、非線形分
極波がＡＢ間で発生した第二高調波の波面はＢＣとなり
、結局、コヒーレントな第二高調波が生成されたことに
なる。
もったコア１０中を図中左から右へ伝播すると、第二高
調波を発生する非線形分極波も同一の位相速度Ｃ／Ｎ
（ω）（Ｃ：光速）をもって伝播する。この非線形分極
波が図のＡ点で導波方向とチェレンコフ放射角度θをな
す方向に第二高調波を発生し、単位時間後、Ｂ点で前と
同様に、θ方向に再び第二高調波を発生したとする。Ａ
点で発生した第二高調波が例えばクラッド層２０中を伝
播して単位時間後Ｃ点に達し、チェレンコフ放射角度θ
がＡＣとＢＣの直交するような角度であれば、非線形分
極波がＡＢ間で発生した第二高調波の波面はＢＣとなり
、結局、コヒーレントな第二高調波が生成されたことに
なる。
このようにして発生した第二高調波は、クラッド層２０
と空気の境界で全反射を繰り返すクラッド・モードとし
て伝播し、第４図に示すように、ＳＨＧの出射端面から
チェレンコフ放射角θで決まる方向に円錐状に出射され
る。このようにして出射された第二高調波の出射波面の
等位相面はファイバーの中心軸を軸とした円錐状になる
。
と空気の境界で全反射を繰り返すクラッド・モードとし
て伝播し、第４図に示すように、ＳＨＧの出射端面から
チェレンコフ放射角θで決まる方向に円錐状に出射され
る。このようにして出射された第二高調波の出射波面の
等位相面はファイバーの中心軸を軸とした円錐状になる
。
上記ＳＨＧとしては、外径１〜２■程度の太さで、内径
１〜２μｍ１長さ数〜十数１のガラスキャピラリーに融
解させた有機非線形材料を毛細管現象で吸いこませた後
、結晶化させてるチェレンコフ放射型のファイバー型波
長変換素子が提案されている。コア材料としては、有機
非線形光学材料、ＭＮＡ、ＤＡＮＳＮＰＰＳＰＮＰＳＤ
ＭＮＰ。
１〜２μｍ１長さ数〜十数１のガラスキャピラリーに融
解させた有機非線形材料を毛細管現象で吸いこませた後
、結晶化させてるチェレンコフ放射型のファイバー型波
長変換素子が提案されている。コア材料としては、有機
非線形光学材料、ＭＮＡ、ＤＡＮＳＮＰＰＳＰＮＰＳＤ
ＭＮＰ。
ＭＭＯＮＳなどが利用されている。かかるＳＨＧを上述
した光源モジュールなどの光波長変換装置に用いる場合
は、ＳＨＧの入射側端面２１および出射側端面２２には
簡単なコーティングが施され、コア内の有機非線形材料
の昇華や吸湿による劣化が防止される。
した光源モジュールなどの光波長変換装置に用いる場合
は、ＳＨＧの入射側端面２１および出射側端面２２には
簡単なコーティングが施され、コア内の有機非線形材料
の昇華や吸湿による劣化が防止される。
しかしながら、これら端面のコーティング膜厚が数百〜
数千オングストローム程度である場合、有機非線形材料
の昇華、吸湿を十分に防止できず、さらに、入射端面へ
のほこりの付着による入射光カップリング効率の低下を
抑制することができなかった。また、波長変換効率を向
上させるためＳＨＧのファイバー長を長くする必要があ
り、ＳＲＧの有効作用長は放射される第二高調波がクラ
ッドのガラスと空気との界面で反射し再びコアに戻る迄
の長さであるから、ＳＨＧの外径を太くしなければ、作
用長は長くできない。また、クラッドをなす太いキャピ
ラリーの製造は困難であることから、効率の高い波長変
換素子を造ることは容易ではなかった。
数千オングストローム程度である場合、有機非線形材料
の昇華、吸湿を十分に防止できず、さらに、入射端面へ
のほこりの付着による入射光カップリング効率の低下を
抑制することができなかった。また、波長変換効率を向
上させるためＳＨＧのファイバー長を長くする必要があ
り、ＳＲＧの有効作用長は放射される第二高調波がクラ
ッドのガラスと空気との界面で反射し再びコアに戻る迄
の長さであるから、ＳＨＧの外径を太くしなければ、作
用長は長くできない。また、クラッドをなす太いキャピ
ラリーの製造は困難であることから、効率の高い波長変
換素子を造ることは容易ではなかった。
発明の目的
本発明はこれらの欠点を改善するために成されたもので
あり、本発明の目的は、カップリング光波長変換効率の
高い光波長変換素子を提供することにある。
あり、本発明の目的は、カップリング光波長変換効率の
高い光波長変換素子を提供することにある。
発明の構成
本発明の波長変換装置は、チェレンコフ放射型位相整合
を用いかつ非線形光学結晶からなる円柱状のコア及び該
コアを囲繞する円柱状のクラッドからなるファイバー型
波長変換素子と、前記ファイバー型波長変換素子を包埋
する透明な樹脂部とからなり、前記樹脂部は、前記ファ
イバー型波長変換素子における、伸長方向の長さをｐと
し、出射端面から樹脂出射端面までの長さをａとし、か
つチェレンコフ放射角度をθとしたとき、光軸を中心と
して下記（１）式、 γ−ｔａｎθＸ（１＋ａ） ・・・・・・ （２
）を満す半径γの円を含む樹脂出射端面を有することを
特徴とする。
を用いかつ非線形光学結晶からなる円柱状のコア及び該
コアを囲繞する円柱状のクラッドからなるファイバー型
波長変換素子と、前記ファイバー型波長変換素子を包埋
する透明な樹脂部とからなり、前記樹脂部は、前記ファ
イバー型波長変換素子における、伸長方向の長さをｐと
し、出射端面から樹脂出射端面までの長さをａとし、か
つチェレンコフ放射角度をθとしたとき、光軸を中心と
して下記（１）式、 γ−ｔａｎθＸ（１＋ａ） ・・・・・・ （２
）を満す半径γの円を含む樹脂出射端面を有することを
特徴とする。
発明の作用
本発明によれば、ファイバー型波長変換素子を包埋する
周囲の樹脂部によってカップリング光波長変換効率を高
めることがＴ′：きる。さらに、変換された第二高調波
の出力変動を安定させることができる。
周囲の樹脂部によってカップリング光波長変換効率を高
めることがＴ′：きる。さらに、変換された第二高調波
の出力変動を安定させることができる。
実施例
以Ｆ、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
第１図は本実施例の光波長変換素子の概略を示し、第４
図と同一の部材は同一の符号により表されている。この
光波長変換素子は、非線形光学結晶からなる円柱状コア
１０および該コア］０を同心円的に囲繞する円筒状のク
ラッド層２０とからるＳＨＧと、ＳＨＧを包埋する樹脂
部３０とからなる。但し、樹脂部の出射端面３２は、第
１図に示すように、放射される第一高調波光か樹脂部の
底面や側面で反射せずに２、全ての第二高調波光が出射
端面から放射されるように十分な大きさがある事が必要
である。
図と同一の部材は同一の符号により表されている。この
光波長変換素子は、非線形光学結晶からなる円柱状コア
１０および該コア］０を同心円的に囲繞する円筒状のク
ラッド層２０とからるＳＨＧと、ＳＨＧを包埋する樹脂
部３０とからなる。但し、樹脂部の出射端面３２は、第
１図に示すように、放射される第一高調波光か樹脂部の
底面や側面で反射せずに２、全ての第二高調波光が出射
端面から放射されるように十分な大きさがある事が必要
である。
すなわち、樹脂部は内部のＳＨＧの伸長方向の長さをｐ
とし、ＳＨＧの出射端面２２から樹脂出射端面］う２ま
での長さをａとし５、ＳＨＧのチェレンコフ放射角度を
θとし、たとき、５ＨＧＯ光軸を中心として下記（１）
式、 ７−ｔａｎθＸ （ｇ＋ａ） −−（１）を満す半
径γの円を含む端面３２を有τることが必要である。
とし、ＳＨＧの出射端面２２から樹脂出射端面］う２ま
での長さをａとし５、ＳＨＧのチェレンコフ放射角度を
θとし、たとき、５ＨＧＯ光軸を中心として下記（１）
式、 ７−ｔａｎθＸ （ｇ＋ａ） −−（１）を満す半
径γの円を含む端面３２を有τることが必要である。
かかる光波長変換素子は、次のように作成される。
まず、ファイバー型波長変換素モの入射側端面２］およ
び出射側端面２ニ２にコーティングを施す。
び出射側端面２ニ２にコーティングを施す。
その後、このＳＨＧを、円柱等の柱形状の所定型に満た
された液状のポリエステルあるいはアクリル等の透明な
樹脂に埋め込み、当該樹脂を硬化させる。なお、硬化し
た樹脂部の外径は円柱に限らず四角柱等の多角形断面で
も良い。その後、硬化樹脂からなる樹脂部の入射端面３
］および出射端面３２を研磨【、鏡面加圧をして光波長
変換素子とする。
された液状のポリエステルあるいはアクリル等の透明な
樹脂に埋め込み、当該樹脂を硬化させる。なお、硬化し
た樹脂部の外径は円柱に限らず四角柱等の多角形断面で
も良い。その後、硬化樹脂からなる樹脂部の入射端面３
］および出射端面３２を研磨【、鏡面加圧をして光波長
変換素子とする。
他の製造方法と］、では、予めアクリル等の樹脂で造ら
れたホルダーにＳＨＧをセットし２、その後、周辺を同
じ樹脂で固める。端面は金型の面かそのまま出る。
れたホルダーにＳＨＧをセットし２、その後、周辺を同
じ樹脂で固める。端面は金型の面かそのまま出る。
この様な埋め込み型波長変換素子を造れば、透明樹脂が
クラッド層を被うのでＳＨＧの外径の制限による作用長
の制限を取り去り、十分な作用長のある変換効率の高い
光波長変換素子かえられる。
クラッド層を被うのでＳＨＧの外径の制限による作用長
の制限を取り去り、十分な作用長のある変換効率の高い
光波長変換素子かえられる。
また、ＳＨＧが樹脂でモールドされるので、耐環境に優
れた波長変換素子を得ることができる。さらに、この様
にコアが埋め込まれているため、波長変換素子の樹脂入
射端面３１にほこりが付着しても、その端面３］上では
レーザ光ビーム径は数百ミクロンあり、カップリング効
率に与える影響は小さい。
れた波長変換素子を得ることができる。さらに、この様
にコアが埋め込まれているため、波長変換素子の樹脂入
射端面３１にほこりが付着しても、その端面３］上では
レーザ光ビーム径は数百ミクロンあり、カップリング効
率に与える影響は小さい。
上記の何れの製造方法の場合にも、ＳＨＧを、樹脂部の
入射側樹脂端面３］からＳＨＧの入射端面２１までの距
Ｈｂは一定値、例えば１，２±ｏ、ｉ■になるよう、埋
め込むことが好ましい。ＳＨＧにレーザ光を導波させる
為のレンズに、１−２ ｍｒａのサブストレートで発生
する球面収差を補正し、たレンズを用いることができる
からである。この様なレンズはＣＤやビデオディク等の
再生用レンズと同様のものである。
入射側樹脂端面３］からＳＨＧの入射端面２１までの距
Ｈｂは一定値、例えば１，２±ｏ、ｉ■になるよう、埋
め込むことが好ましい。ＳＨＧにレーザ光を導波させる
為のレンズに、１−２ ｍｒａのサブストレートで発生
する球面収差を補正し、たレンズを用いることができる
からである。この様なレンズはＣＤやビデオディク等の
再生用レンズと同様のものである。
発明の効果
以上の如く、本発明によれば、チｘ−１ノンコツ放射型
位相整合を用いかつ非線形光学結晶コア及びクラッドか
らなるファイバー型波長変換素子と、これを包埋する透
明な樹脂部とからなり、この樹脂部は全ての第二高調波
光が出射端面がら放射されるように十分な大きさの樹脂
出射端面を有ｊ５ているので、」−分な作用長のある変
換効率の高い光波長変換素子が得られ、耐環境に優れた
カップリング効率の高い素子が得られる。
位相整合を用いかつ非線形光学結晶コア及びクラッドか
らなるファイバー型波長変換素子と、これを包埋する透
明な樹脂部とからなり、この樹脂部は全ての第二高調波
光が出射端面がら放射されるように十分な大きさの樹脂
出射端面を有ｊ５ているので、」−分な作用長のある変
換効率の高い光波長変換素子が得られ、耐環境に優れた
カップリング効率の高い素子が得られる。
第１図は本発明による波長変換束ｒの概略図、第２図は
ＳＨＧを用いた短波長光源の概、略図、第３図及び第４
図はＳＨＧの概略断面図である。 主要部分の符号の説明 １０・・・・・・コア ２０・・・・・・クラッド ３０・・・・・・樹脂部 第 ７ 図 ｖ；２ 固 茅 ３ 図
ＳＨＧを用いた短波長光源の概、略図、第３図及び第４
図はＳＨＧの概略断面図である。 主要部分の符号の説明 １０・・・・・・コア ２０・・・・・・クラッド ３０・・・・・・樹脂部 第 ７ 図 ｖ；２ 固 茅 ３ 図
Claims (1)
- チェレンコフ放射型位相整合を用いかつ非線形光学結晶
からなる円柱状のコア及び該コアを囲繞する円柱状のク
ラッドからなるファイバー型波長変換素子と、前記ファ
イバー型波長変換素子を包埋する透明な樹脂部とからな
り、前記樹脂部は、前記ファイバー型波長変換素子にお
ける、伸長方向の長さをｌとし、出射端面から樹脂出射
端面までの長さをａとし、かつチェレンコフ放射角度を
θとしたとき、光軸を中心として下記（１）式、γ＝ｔ
ａｎθ×（ｌ＋ａ）・・・・・・（１）を満す半径γの
円を含む樹脂出射端面を有することを特徴とする波長変
換素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337303A JPH04204720A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 波長変換素子 |
| US07/755,017 US5197110A (en) | 1990-11-30 | 1991-09-04 | Wavelength converting device having a surrounding resin layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2337303A JPH04204720A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04204720A true JPH04204720A (ja) | 1992-07-27 |
Family
ID=18307356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2337303A Pending JPH04204720A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 波長変換素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5197110A (ja) |
| JP (1) | JPH04204720A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3272250B2 (ja) * | 1996-11-15 | 2002-04-08 | 沖電気工業株式会社 | 波長変換装置 |
| US6607933B2 (en) | 2001-08-07 | 2003-08-19 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. | Double layer beam expander for device-to-fiber coupling |
| CN111221021A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-06-02 | 南京航空航天大学 | 一种辐射剂量测量方法与装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4830447A (en) * | 1987-02-13 | 1989-05-16 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength conversion device |
| JPS63199328A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光波長変換素子 |
| US5049762A (en) * | 1988-09-14 | 1991-09-17 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converter system |
| JPH02116832A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-01 | Pioneer Electron Corp | ファイバー型光波長変換素子 |
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| Publication number | Publication date |
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