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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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 |
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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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