JPH04212939A - 波長変換素子 - Google Patents
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- JPH04212939A JPH04212939A JP2400705A JP40070590A JPH04212939A JP H04212939 A JPH04212939 A JP H04212939A JP 2400705 A JP2400705 A JP 2400705A JP 40070590 A JP40070590 A JP 40070590A JP H04212939 A JPH04212939 A JP H04212939A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は波長変換素子、特に、非
線形光学材料を利用した波長変換素子に関する。
線形光学材料を利用した波長変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、ＳＨＧ（ｓｅｃｏｎｄ−ｈａｒｍ
ｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）高出力化のために、
図２の模式図に示されるようなＦａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ
共振器を備えた波長変換素子が提案されている。この
素子はいわゆる従来の ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザの共
振器１２０の先にＩＩ−ＶＩ族の薄膜１４０を付加した
ものである。共振器１２０の後端および薄膜１４０の前
端には反射膜１５１，１５５がそれぞれ設けられる。そ
して、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ 等の ＩＩＩ−Ｖ族で
形成された導波路１２５へ電流注入を行うことにより、
近赤外の光が発振する。このように発振した光は導波路
１２５に沿って伝搬し、ＺｎＳ／ＺｎＳｅ等のＩＩ−Ｖ
Ｉ族の超格子（薄膜）１４０へ到達する。上記ＩＩ−Ｖ
Ｉ族の半導体は、ＳＨＧ活性があり、これにより前記共
振器で増大された近赤外の波長変換を行い青色コヒーレ
ント光を得ることができる。 この超格子１４０は、発振された光に対して丁度、共振
条件を満たすような膜厚（相互作用長）Ｌ１に選定され
なければならない。位相整合を満足しなければ大きな波
長変換効率が期待できないからである。
ｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）高出力化のために、
図２の模式図に示されるようなＦａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ
共振器を備えた波長変換素子が提案されている。この
素子はいわゆる従来の ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザの共
振器１２０の先にＩＩ−ＶＩ族の薄膜１４０を付加した
ものである。共振器１２０の後端および薄膜１４０の前
端には反射膜１５１，１５５がそれぞれ設けられる。そ
して、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ 等の ＩＩＩ−Ｖ族で
形成された導波路１２５へ電流注入を行うことにより、
近赤外の光が発振する。このように発振した光は導波路
１２５に沿って伝搬し、ＺｎＳ／ＺｎＳｅ等のＩＩ−Ｖ
Ｉ族の超格子（薄膜）１４０へ到達する。上記ＩＩ−Ｖ
Ｉ族の半導体は、ＳＨＧ活性があり、これにより前記共
振器で増大された近赤外の波長変換を行い青色コヒーレ
ント光を得ることができる。 この超格子１４０は、発振された光に対して丁度、共振
条件を満たすような膜厚（相互作用長）Ｌ１に選定され
なければならない。位相整合を満足しなければ大きな波
長変換効率が期待できないからである。
【０００３】従来の前記提案では上記ＩＩ−ＶＩ族の半
導体薄膜１４０をコヒーレンス長より短く、例えば６０
０ｎｍの相互作用長とし、位相整合を行っている。
導体薄膜１４０をコヒーレンス長より短く、例えば６０
０ｎｍの相互作用長とし、位相整合を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波長変
換された第二高調波光の出力Ｐ２ｗは、下記式で表され
るように、非線形光学定数αと、基本波光（一次光）の
出力Ｐｗ と、相互作用長Ｌとの関数である。Ｐ２ｗ＝
α２ Ｐｗ ２ Ｌ２ すなわち、変換効率は、非線形
光学定数α、基本波光（一次光）の出力Ｐｗ および相
互作用長Ｌのそれぞれの２乗に比例する。従って、上記
提案のものは相互作用長Ｌを余りにも短くとるため大き
な波長変換効率が得られないという欠点がある。また、
上記提案のものは、 ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザの共振
器１２０の横方向端面にＩＩ−ＶＩ族の薄膜１４０を付
加する形態をとっており、結晶成長による薄膜製造プロ
セスが複雑になり、生産性が向上しないという不都合が
生じる。
換された第二高調波光の出力Ｐ２ｗは、下記式で表され
るように、非線形光学定数αと、基本波光（一次光）の
出力Ｐｗ と、相互作用長Ｌとの関数である。Ｐ２ｗ＝
α２ Ｐｗ ２ Ｌ２ すなわち、変換効率は、非線形
光学定数α、基本波光（一次光）の出力Ｐｗ および相
互作用長Ｌのそれぞれの２乗に比例する。従って、上記
提案のものは相互作用長Ｌを余りにも短くとるため大き
な波長変換効率が得られないという欠点がある。また、
上記提案のものは、 ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザの共振
器１２０の横方向端面にＩＩ−ＶＩ族の薄膜１４０を付
加する形態をとっており、結晶成長による薄膜製造プロ
セスが複雑になり、生産性が向上しないという不都合が
生じる。
【０００５】このような実情に鑑み本発明は創案された
ものであり、その目的は上記従来の問題点を解決し、第
二高調波光の変換効率が大きく、しかも製造が容易で生
産性に優れた波長変換素子を提供することにある。
ものであり、その目的は上記従来の問題点を解決し、第
二高調波光の変換効率が大きく、しかも製造が容易で生
産性に優れた波長変換素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、 ＩＩＩ−Ｖ族の半導体レーザの活性層導
波路と、この活性層導波路に沿って、エバネッセント波
により結合されたＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路とを設け
るように構成した。
に本発明は、 ＩＩＩ−Ｖ族の半導体レーザの活性層導
波路と、この活性層導波路に沿って、エバネッセント波
により結合されたＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路とを設け
るように構成した。
【０００７】
【作用】本発明は、 ＩＩＩ−Ｖ族の半導体レーザの活
性層導波路と、この活性層導波路に沿って、エバネッセ
ント波により結合されたＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路と
を有し、前記活性層導波路から漏れ出たエバネッセント
波は、ＩＩ−ＩＶ族半導体材料から非線形分極波を励起
し、これにより第二高調波光が生成される。
性層導波路と、この活性層導波路に沿って、エバネッセ
ント波により結合されたＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路と
を有し、前記活性層導波路から漏れ出たエバネッセント
波は、ＩＩ−ＩＶ族半導体材料から非線形分極波を励起
し、これにより第二高調波光が生成される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の波長変換素子を図１に基づい
て説明する。図１は本発明の波長変換素子１（以下、単
に変換素子１という）の１実施例を示す概略構成斜視図
である。変換素子１は、レーザ発振部Ｈと、出力導波路
部Ｗとに大別される。
て説明する。図１は本発明の波長変換素子１（以下、単
に変換素子１という）の１実施例を示す概略構成斜視図
である。変換素子１は、レーザ発振部Ｈと、出力導波路
部Ｗとに大別される。
【０００９】レーザ発振部Ｌは、完全反射鏡を持つファ
ブリ・ペロー共振器で構成される。すなわち、レーザ発
振部Ｈは、活性層５１と、これを挟むクラッド層４１、
クラッド層６１を有し、クラッド層４１、クラッド層６
１および活性層５１の両端面にはそれぞれ反射膜９１，
９５が設けられる。さらに、クラッド層４１およびクラ
ッド層６１の表面には、それぞれ、電極８１，８５が被
着される。本実施例の場合、レーザ発振部Ｈは、例えば
、ＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ等の ＩＩＩ−Ｖ族半導体レ
ーザである。例えば、ＧａＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族の活性
層５１は、例えば、ＧａＡｌＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族のｐ
形とｎ形のクラッド層４１およびクラッド層６１で挟ま
れている。 活性層５１は、通常、クラッド層４１，６１に比べ屈折
率が、５％程度高く、活性層５１の厚さは、０．１μｍ
程度であり、光は活性層５１に沿って、１μｍ程度の幅
に広がって導波される。キャリアの注入には活性層５１
の禁制帯の幅に相当する電圧を印加する。この電圧は０
．７〜１．５Ｖ程度である。
ブリ・ペロー共振器で構成される。すなわち、レーザ発
振部Ｈは、活性層５１と、これを挟むクラッド層４１、
クラッド層６１を有し、クラッド層４１、クラッド層６
１および活性層５１の両端面にはそれぞれ反射膜９１，
９５が設けられる。さらに、クラッド層４１およびクラ
ッド層６１の表面には、それぞれ、電極８１，８５が被
着される。本実施例の場合、レーザ発振部Ｈは、例えば
、ＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ等の ＩＩＩ−Ｖ族半導体レ
ーザである。例えば、ＧａＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族の活性
層５１は、例えば、ＧａＡｌＡｓの ＩＩＩ−Ｖ族のｐ
形とｎ形のクラッド層４１およびクラッド層６１で挟ま
れている。 活性層５１は、通常、クラッド層４１，６１に比べ屈折
率が、５％程度高く、活性層５１の厚さは、０．１μｍ
程度であり、光は活性層５１に沿って、１μｍ程度の幅
に広がって導波される。キャリアの注入には活性層５１
の禁制帯の幅に相当する電圧を印加する。この電圧は０
．７〜１．５Ｖ程度である。
【００１０】出力導波路部Ｗは、基板１１の上に出力用
導波路２１を有し、この出力層導波路２１の上にバッフ
ァ層３１が設けられる。バッファ層３１は前記レーザ発
振部Ｈのクラッド層４１と接合されている。出力用導波
路２１は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ等のいわゆるＳＨＧ活性を
有するＩＩ−ＩＶ族の半導体材料から形成され、しかも
前記活性層５１とエバネッセント波により結合される。 エバネッセント波結合とは、高屈折率の２つの媒質の境
界面を極薄い低屈折率の媒質をはさんで接触したときエ
バネッセント波を仲介にしてエネルギを第一媒質から第
二媒質へ伝える結合をいう。すなわち、前記 ＩＩＩ−
Ｖ族の活性層５１から漏れ出たエバネッセント波は、Ｉ
Ｉ−ＩＶ族半導体材料から非線形分極波を励起し、これ
により第二高調波光が生成される。
導波路２１を有し、この出力層導波路２１の上にバッフ
ァ層３１が設けられる。バッファ層３１は前記レーザ発
振部Ｈのクラッド層４１と接合されている。出力用導波
路２１は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ等のいわゆるＳＨＧ活性を
有するＩＩ−ＩＶ族の半導体材料から形成され、しかも
前記活性層５１とエバネッセント波により結合される。 エバネッセント波結合とは、高屈折率の２つの媒質の境
界面を極薄い低屈折率の媒質をはさんで接触したときエ
バネッセント波を仲介にしてエネルギを第一媒質から第
二媒質へ伝える結合をいう。すなわち、前記 ＩＩＩ−
Ｖ族の活性層５１から漏れ出たエバネッセント波は、Ｉ
Ｉ−ＩＶ族半導体材料から非線形分極波を励起し、これ
により第二高調波光が生成される。
【００１１】このような出力用導波路２１の膜厚は、Ｉ
Ｉ−ＩＶ族材料内でエバネッセント波により励起された
非線形分極波の伝搬速度と、非線形分極により励振され
、発生した第二高調波光の伝搬する伝搬速度とが一致す
るように設定される。これは、導波路での波長変換のみ
ならず、一般に高効率な波長変換を達成するためには、
位相整合条件を満足させなければならないからである。 すなわち、一次光によって励起された非線形分極波と、
この非線形分極波によって発生された第二高調波光の伝
播速度が一致するならば、非線形分極波と第二高調波光
の位相関係が場所によらず一定である。このような状態
は「位相整合が達成されている」状態であり、この時に
はある位置Ａ点で発生し、ある位置Ｂ点まで伝播してき
た第二高調波光と、Ｂ点で非線形分極に依って今まさに
発生しようとする第二高調波光の位相が一致し、従って
、振幅を強め合うような波動の重ね合わせになる。これ
に反し、位相整合条件が満足されない場合は、振幅を弱
め合うような重ね合わせとなり、結局高い変換効率は得
られない。
Ｉ−ＩＶ族材料内でエバネッセント波により励起された
非線形分極波の伝搬速度と、非線形分極により励振され
、発生した第二高調波光の伝搬する伝搬速度とが一致す
るように設定される。これは、導波路での波長変換のみ
ならず、一般に高効率な波長変換を達成するためには、
位相整合条件を満足させなければならないからである。 すなわち、一次光によって励起された非線形分極波と、
この非線形分極波によって発生された第二高調波光の伝
播速度が一致するならば、非線形分極波と第二高調波光
の位相関係が場所によらず一定である。このような状態
は「位相整合が達成されている」状態であり、この時に
はある位置Ａ点で発生し、ある位置Ｂ点まで伝播してき
た第二高調波光と、Ｂ点で非線形分極に依って今まさに
発生しようとする第二高調波光の位相が一致し、従って
、振幅を強め合うような波動の重ね合わせになる。これ
に反し、位相整合条件が満足されない場合は、振幅を弱
め合うような重ね合わせとなり、結局高い変換効率は得
られない。
【００１２】バッファ層３１は、必要に応じて設けられ
、このものの膜厚は、前記活性層５１と前記出力用導波
路２１とがエバネッセント波により結合されるような膜
厚および材質とされる。すなわち、薄い膜厚でしかも低
屈折の材質に設定される。具体的には、ＳｉＯ２ 、Ｇ
ａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ等の材質が挙げられる。基板材質
はＧａＡｓ，ＺｎＳ等とされる。
、このものの膜厚は、前記活性層５１と前記出力用導波
路２１とがエバネッセント波により結合されるような膜
厚および材質とされる。すなわち、薄い膜厚でしかも低
屈折の材質に設定される。具体的には、ＳｉＯ２ 、Ｇ
ａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ等の材質が挙げられる。基板材質
はＧａＡｓ，ＺｎＳ等とされる。
【００１３】上述のごとく ＩＩＩ−Ｖ族半導体レーザ
の活性層導波路に沿って、エバネッセント波により結合
されたＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路を設ける構成にする
ことにより、（式）Ｐ２ｗ＝α２ Ｐｗ ２ Ｌ２ に
おける相互作用長Ｌを長くすることができ、第二高調波
光の変換効率は格段と向上する。なお、本実施例ではレ
ーザ発振部Ｈの活性層５１と出力用導波路２１の長さを
同一にしているが、出力用導波路２１の方をより長くす
ることもできる。
の活性層導波路に沿って、エバネッセント波により結合
されたＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路を設ける構成にする
ことにより、（式）Ｐ２ｗ＝α２ Ｐｗ ２ Ｌ２ に
おける相互作用長Ｌを長くすることができ、第二高調波
光の変換効率は格段と向上する。なお、本実施例ではレ
ーザ発振部Ｈの活性層５１と出力用導波路２１の長さを
同一にしているが、出力用導波路２１の方をより長くす
ることもできる。
【００１４】このような波長変換素子は、気相ないし液
相のエピタキシャル成長法、デポジッション法、イオン
交換法、熱拡散法、イオン注入法等の公知の種々の製造
方法で容易に形成できる。
相のエピタキシャル成長法、デポジッション法、イオン
交換法、熱拡散法、イオン注入法等の公知の種々の製造
方法で容易に形成できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の波長変換素子は、 ＩＩＩ−Ｖ
族の半導体レーザの活性層導波路と、この活性層導波路
に沿って、エバネッセント波により結合されたＩＩ−Ｉ
Ｖ族の出力用導波路とを設けるように構成している。従
って、本発明の波長変換素子は第二高調波光の変換効率
が大きく、しかも製造が容易で生産性に優れる。
族の半導体レーザの活性層導波路と、この活性層導波路
に沿って、エバネッセント波により結合されたＩＩ−Ｉ
Ｖ族の出力用導波路とを設けるように構成している。従
って、本発明の波長変換素子は第二高調波光の変換効率
が大きく、しかも製造が容易で生産性に優れる。
【図１】本発明の波長変換素子の１実施例を示す概略構
成斜視図である。
成斜視図である。
【図２】従来のＦａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ 共振器を備え
た波長変換素子の模式図である。
た波長変換素子の模式図である。
Ｈ レーザ発振部
Ｗ 出力導波路部
２１ 出力用導波路
５１ 活性層導波路
Claims (3)
- 【請求項１】 ＩＩＩ−Ｖ族の半導体レーザの活性
層導波路と、この活性層導波路に沿って、エバネッセン
ト波により結合されたＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路とを
設けたことを特徴とする波長変換素子。 - 【請求項２】 前記活性層導波路と前記出力用導波路
との間には、活性層導波路から漏れ出るエバネッセント
波が出力用導波路まで達するような膜厚のバッファ層を
有することを特徴とする請求項１記載の波長変換素子。 - 【請求項３】 前記ＩＩ−ＩＶ族の出力用導波路の膜
厚は、ＩＩ−ＩＶ族材料内でエバネッセント波で励起さ
れた非線形分極波の伝搬速度と、ＩＩ−ＩＶ族材料内で
非線形分極により励振されて発生した第二高調波光の伝
搬速度とが一致するように設定されていることを特徴と
する請求項１または請求項２記載の波長変換素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2400705A JPH04212939A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 波長変換素子 |
| US07/800,122 US5337399A (en) | 1990-12-06 | 1991-11-29 | Wavelength conversion element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2400705A JPH04212939A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04212939A true JPH04212939A (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=18510586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2400705A Pending JPH04212939A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 波長変換素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5337399A (ja) |
| JP (1) | JPH04212939A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012195395A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Fujitsu Ltd | ハイブリッド光デバイス |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006019378A1 (de) * | 2004-10-22 | 2007-10-25 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Verfahren und Anordnung zur Fokussierung elektromagnetischer Strahlung unterhalb der Beugungsgrenze |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3877052A (en) * | 1973-12-26 | 1975-04-08 | Bell Telephone Labor Inc | Light-emitting semiconductor apparatus for optical fibers |
| DE2421337C2 (de) * | 1974-05-02 | 1982-10-28 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Modenwandler für optische Wellenleiter |
| US5096277A (en) * | 1982-08-06 | 1992-03-17 | Kleinerman Marcos Y | Remote measurement of physical variables with fiber optic systems |
| US4715672A (en) * | 1986-01-06 | 1987-12-29 | American Telephone And Telegraph Company | Optical waveguide utilizing an antiresonant layered structure |
| EP0346930B1 (en) * | 1988-06-16 | 1993-11-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical harmonic generator |
| JP2582634B2 (ja) * | 1989-01-31 | 1997-02-19 | 富士写真フイルム株式会社 | 光波長変換モジュールの駆動方法 |
| JPH02267529A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-11-01 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光波長変換素子およびその製造方法 |
| US5028107A (en) * | 1989-12-12 | 1991-07-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Optical articles for wavelength conversion and their manufacture and use |
| CA2031823C (en) * | 1989-12-20 | 1997-09-09 | Yuji Kobayashi | Optical switch for use with optical fibers |
-
1990
- 1990-12-06 JP JP2400705A patent/JPH04212939A/ja active Pending
-
1991
- 1991-11-29 US US07/800,122 patent/US5337399A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012195395A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Fujitsu Ltd | ハイブリッド光デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5337399A (en) | 1994-08-09 |
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