JPH04215622A - 光源装置 - Google Patents

光源装置

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JPH04215622A
JPH04215622A JP2402385A JP40238590A JPH04215622A JP H04215622 A JPH04215622 A JP H04215622A JP 2402385 A JP2402385 A JP 2402385A JP 40238590 A JP40238590 A JP 40238590A JP H04215622 A JPH04215622 A JP H04215622A
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JP
Japan
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harmonic
optical fiber
light source
emitted
fiber type
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JP2402385A
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English (en)
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Naota Uenishi
直太 上西
Takafumi Uemiya
崇文 上宮
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • G02OPTICS
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    • G02B5/001Axicons, waxicons, reflaxicons
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/34Optical coupling means utilising prism or grating
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/37Non-linear optics for second-harmonic generation
    • G02F1/377Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
    • G02F1/383Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure of the optical fibre type
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    • G02F1/00Devices 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、2次高調波発生素子
を用いてレーザ光から2次高調波を発生させ、その2次
高調波を中心部まで光束で満たされた平行光線として取
り出すことのできる光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】非線形光学効果は、媒質に光が入射した
とき、その光の電場の2乗以上の高次項に比例する分極
が生じる現象であり、この現象により2次高調波が発生
する。上記媒質を含む材料は非線形光学材料といわれ、
KH2 PO4 、LiNbO3 等の無機材料が実用
化されている。また、最近では2−メチル−4−ニトロ
アニリン(MNA)に代表される有機材料も大きな非線
形光学定数を有することから注目されている。
【0003】そして、上記非線形光学材料を2次の高調
波発生素子として用いて半導体レーザ等の低出力レーザ
光線の波長を半分にする波長変換素子が実用化されてい
る。この波長変換素子は、高調波に対する基本波(半導
体レーザ光)を高いエネルギー密度で閉じ込め、かつ高
調波との相互作用長を長くするように設計されているも
のである。
【0004】そのため、2次高調波発生素子の形態とし
ては、例えば光導波路型のものが使用されている。これ
は、基板の上に、光を閉じ込めて伝搬させる細長い光導
波部を形成し、その上からオーバーレイヤーを被覆した
ものであるが、光導波部等で発生した2次高調波を取り
出すには、光導波路が、当該波長の2次高調波の伝搬位
相速度に対応可能な構造となっていなければならない。 すなわち、基本波と2次高調波との位相整合が取れてい
なければならない。この位相整合を取るためには、種々
の方法が考えられるが、最も簡単に位相整合を取る方法
としてチェレンコフ放射方式を用いたものがある。
【0005】この方式は、図6に示すように、A点にお
いて光導波部11を伝搬している光から2次高調波が発
生し、角度θをもって基板12およびオーバーレイヤー
13に洩れ出したとすると、単位時間後B点においてふ
たたびθ方向に出射した2次高調波の等位相面と、上記
2次高調波の等位相面が合致する場合に、この角度θ方
向に2次高調波が射出されるというものである。基本波
に対する基板の屈折率をns (ω)、導波部の屈折率
をnG (ω)、2次高調波に対する基板の屈折率をn
s (2ω)とすると、 ns (2ω)>nG (ω)>ns (ω)の条件さ
え満足すれば自動的に位相整合がとれ、チェレンコフ放
射が可能となるので、このチェレンコフ放射は最も簡単
に位相整合を取ることのできる方式として採用されてい
る。
【0006】しかし、光導波路型の2次高調波発生素子
では狭い幅の光導波部から基板へ2次高調波を放射する
ため、光線の特性は断面三日月状となり集光の点でよい
とはいえない。したがって、この2次高調波は小さなス
ポットに集光ができないという欠点を持っている。した
がって、例えば光ディスク等の微細なピットを有する光
記憶媒体の書き込み、読出し等に2次高調波を利用する
ことが困難であった。
【0007】これに対し、光ファイバ型の2次高調波発
生素子は軸対称であるため、2次高調波はリング状に拡
がり、平行光線にすることもできる。そこで、レーザ光
源と、レーザ光源から出るレーザ光から2次高調波を発
生する光ファイバ型2次高調波発生素子と、円対称傾斜
面を有し、2次高調波発生素子から出射した2次高調波
を平行光線に変換するコリメートレンズとを備えた光源
装置が提案されている(特開平1−287531号公報
参照)。
【0008】上記の構成の光源装置によれば、レーザ光
源から出るレーザ光を光ファイバ型2次高調波発生素子
に導き2次高調波を発生させると、2次高調波は軸対称
、かつ円錐形状の等位相面を有する波となって光ファイ
バの端面から拡がっていく。図7は、この様子を示した
ものであり、2次高調波は光ファイバ4のクラッド42
を通して、円錐状のビームBとなって拡がっていく。 そこで、円対称傾斜面を少なくとも部分的に有するコリ
メートレンズに、この2次高調波を通すことにより、2
次高調波の平行光線を得ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の光源
装置から出る光は、スポットに集光することはできるも
のの、リング状で中心部が抜けている(いわゆるドーナ
ツ状の光線となる)ため近軸近似が適用できず、光学系
を構成する部材(レンズ等)の球面収差の影響を受けや
すいという欠点がある。また、例えば光ディスク装置に
使用するとき、トラッキングエラーを検出するために非
点収差信号を取り出す光検出器の構造を特殊なものに設
計し直さなければならない(特開平2−15434 号
公報参照)。
【0010】したがって、中心部まで光束で満たされた
光線を作り出すことができれば好ましい。そこで、図8
のように、円錐形レンズ10の先端を研磨し、ファイバ
出射端面に接触させて、中心部まで光束で満たされたビ
ームを得ることが考えられるが、ファイバ4とレンズ1
0との位置合わせの際にファイバ研磨面に傷が生じやす
いという問題がある。
【0011】本発明は、光ファイバ型2次高調波発生素
子から出射した2次高調波を平行光線に変換する円錐状
コリメートレンズを備える光源装置において、中心部ま
で光束で満たされた光線を容易に作り出すことのできる
ものを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記コリメートレンズの
少なくとも1つの円対称傾斜面は頂点を有する円錐面と
なっており、光ファイバ型2次高調波発生素子から放射
された光束の少なくとも一部分がこの円錐面の頂点を通
るように上記コリメートレンズが配置されているもので
ある。
【0013】
【作用】上記の構成によれば、光ファイバ型2次高調波
発生素子から放射された光束の少なくとも一部分は、か
ならず円錐面の頂点に通り、そこから平行光束の中心部
をなす光線となって放射されるので、中心部まで光束で
満たされた平行光線を得ることができる。
【0014】
【実施例】次いで、この発明の実施例について図を参照
しながら以下に説明する。図1は、半導体レーザ等のレ
ーザ光源1と、レーザ光源1から発生するレーザ光をコ
リメートする球面レンズ2と、コリメートされた光線を
集光する集光球面レンズ3と、コア41、クラッド42
のいずれかまたは双方にMNA等の公知非線形光学材料
を用いた光ファイバ型2次高調波発生素子4と、光ファ
イバ型2次高調波発生素子4から発生した2次高調波を
コリメートする2つの円錐面(頂角2α、2β)を持っ
た屈折率nの中実円錐型コリメートレンズ5とから構成
された光源装置を示している。また、コリメートレンズ
5の回転対称軸が光ファイバ型2次高調波発生素子4の
回転対称軸と一致するように配置している。
【0015】上記の光源装置において、光ファイバ型2
次高調波発生素子4から出射した2次高調波は、図1に
示すように、光ファイバーの回転対称軸と一定角θo 
を保つ。コリメートレンズ5は、頂角2α、2βの2つ
の円錐面を持っているので、コリメートレンズ5の円錐
の回転対称軸を光ファイバの回転対称軸と平行に設定し
、cos(α−β) cos(α−θo)+sin(α
−β){n2 −cos 2 (α −θo)} 2 
〓cosβ  となるようにn,α,βを選び、かつ、光ファイバの円
錐状出射光の最外周部にあたる光束Lがコリメートレン
ズ5の先端部Pに集まるようにコリメートレンズ5の位
置を設定すると出射光線の中抜けがなくなる。
【0016】なお、上記(1) 式は、平行光線を得る
ための条件であり、スネルの法則を使って容易に導くこ
とができる。本発明は、上記実施例に限定されるもので
はない。上記実施例では光ファイバの円錐状出射光の最
外周部にあたる光束Lがコリメートレンズ5の先端部P
に集まるようにコリメートレンズ5の位置を設定したが
、光ファイバの円錐状出射光の最外周部ではない光束が
先端部Pを通るように設定しても中抜けのない光線を得
ることができる。図2は、この状態を示したものであり
、円錐状出射光の最外周部にない光束L1 が先端部P
を通っている。この光束L1 よりも内周部に近い光束
はコリメートレンズ5の円錐面で屈折され、平行光線と
なって出ていき、この光束L1 よりも外周部に対応す
る光束は円錐面で全反射される。したがって、光束の全
てを平行にすることができないが、少なくとも光束L1
 よりも内周部に照射された光束は平行にして取り出す
ことができる。
【0017】上記したコリメートレンズ5の形状は、両
凸の円錐形状に限定されるものではない。例えば、図3
に示すように、一方の円錐面が凸状で他方の円錐面が凹
状に形成されたものであってもよい。また、円錐面の数
は2つに限定されるものではなく、例えば3つでもよい
。図4(a) 〜(f) 、図5(a) 〜(f) は
、2つまたは3つのレンズを用いて3つの円錐面を構成
したレンズ系を示す。いずれの場合も、光束が必ず回転
対称軸上の1点Pを通っていることが特徴である。なお
、他の円錐面は、必ずしも頂点を持った円錐面である必
要はなく、頭部が平たく切り取られた面であってもよい
(図4(c),(e),図5(b) 参照)。
【0018】上記いずれの場合もコリメートレンズ5か
ら中心部まで光束で満たされた平行ビームを出射させる
ことができる。そして、このビームを既知の集光手段で
集光することにより、光波長限界とほぼ一致する小さな
スポットを得ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明の光源装置によ
れば、光ファイバ型2次高調波発生素子から放射された
光束の少なくとも一部分は、かならず円錐面の頂点に通
り、そこから平行光線の中心部をなす光束となって放射
されるので、中心部まで光束で満たされた平行光線を得
ることができる。したがって、光学系を構成する部材(
レンズ等)の球面収差の影響を受けにくくなり、光学系
の構成部材を特殊なものにしなくともよくなるので光学
系の簡素化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光源装置の実施例を示す構成図である。
【図2】光源装置の他の実施例を示す構成図である。
【図3】コリメートレンズの一変更例を示す図である。
【図4】コリメートレンズの種々の変更例を示す図であ
る。
【図5】コリメートレンズの種々の変更例を示す図であ
る。
【図6】チェレンコフ放射方式を示す説明図である。
【図7】円錐波面状に出射されたビームを示す図である
【図8】円錐形レンズの先端をファイバ出射端面に接触
させて、中心部まで光束で満たされたビームを得るため
の構成図である。
【符号の説明】
1  レーザ光源 4  光ファイバ型2次高調波発生素子5  コリメー
トレンズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源と、レーザ光源から出るレーザ
    光に基づき2次高調波を発生する光ファイバ型2次高調
    波発生素子と、複数の円対称傾斜面を有することにより
    2次高調波発生素子から出射した2次高調波を平行光線
    に変換するコリメートレンズとを備えた光源装置におい
    て、上記コリメートレンズの少なくとも1つの円対称傾
    斜面は頂点を有する円錐面となっており、光ファイバ型
    2次高調波発生素子から放射された光線の少なくとも一
    部分がこの円錐面の頂点を通るように上記コリメートレ
    ンズが配置されていることを特徴とする光源装置。
JP2402385A 1990-12-14 1990-12-14 光源装置 Pending JPH04215622A (ja)

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EP91120972A EP0490291B1 (en) 1990-12-14 1991-12-06 Light source device
US07/805,327 US5195159A (en) 1990-12-14 1991-12-10 Optical wavelength converter device
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