JPH04240831A - 第２高調波発生装置およびこれを用いたピックアップ - Google Patents
第２高調波発生装置およびこれを用いたピックアップInfo
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- JPH04240831A JPH04240831A JP3025558A JP2555891A JPH04240831A JP H04240831 A JPH04240831 A JP H04240831A JP 3025558 A JP3025558 A JP 3025558A JP 2555891 A JP2555891 A JP 2555891A JP H04240831 A JPH04240831 A JP H04240831A
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 27
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910003334 KNbO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
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- Optical Head (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基本波の共振器構造を
有し第２高調波の出力を変調可能とした非線形光学材料
を用いた第２高調波発生装置に関するものである。
有し第２高調波の出力を変調可能とした非線形光学材料
を用いた第２高調波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の外部発振器を用いた第２高調波発
生装置を図３に示す。
生装置を図３に示す。
【０００３】１は基本波発生用の半導体レーザ（ＬＤ）
であり、８はコリメート用のレンズ、３は基本波（以下
ω光とする）を共振させる外部共振器用のミラー、８Ａ
は外部共振器内の共振モードと入射ビームとを整合させ
るモード整合用のレンズ、４はＫＮｂＯ３ 結晶等の非
線形光学材料、５は第２高調波（以下２ω光とする）を
透過させω光を反射するダイクロイックミラー、２はＬ
Ｄ１へのω光帰還により発振周波数をロックするための
ミラーを設けたＰＺＴ素子である。６はダイクロイック
ミラーにより反射されたω光を検出するフォトダイオー
ド（ＰＤ）であり、７はＰＤ６の検出信号に基づいてＰ
ＺＴ素子２を駆動しそれに設けられたミラーの角度を調
整するコントローラである。
であり、８はコリメート用のレンズ、３は基本波（以下
ω光とする）を共振させる外部共振器用のミラー、８Ａ
は外部共振器内の共振モードと入射ビームとを整合させ
るモード整合用のレンズ、４はＫＮｂＯ３ 結晶等の非
線形光学材料、５は第２高調波（以下２ω光とする）を
透過させω光を反射するダイクロイックミラー、２はＬ
Ｄ１へのω光帰還により発振周波数をロックするための
ミラーを設けたＰＺＴ素子である。６はダイクロイック
ミラーにより反射されたω光を検出するフォトダイオー
ド（ＰＤ）であり、７はＰＤ６の検出信号に基づいてＰ
ＺＴ素子２を駆動しそれに設けられたミラーの角度を調
整するコントローラである。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】従来、前述のような第
２高調波発生装置においては、ω光と２ω光との非線形
光学材料内での位相を整合させること、即ち非線形光学
材料内でのω光と２ω光の屈折率ｎ（ω）とｎ（２ω）
を整合させることが、第２高調波の発光強度を高めるう
えで重要である。
２高調波発生装置においては、ω光と２ω光との非線形
光学材料内での位相を整合させること、即ち非線形光学
材料内でのω光と２ω光の屈折率ｎ（ω）とｎ（２ω）
を整合させることが、第２高調波の発光強度を高めるう
えで重要である。
【０００５】従来、このような位相整合を合わせるため
に、非線形光学材料をペルチェ素子等によって位相整合
のとれる一定温度に保持している。温度制御の精度は±
０．１ ℃以下が必要であり、小さな温度変動により２
ω光の発生が停止するため、通常は常に精度よく位相整
合のとれる温度に合わせてある。また、２ω光の発光強
度を、ω光の光源である半導体レーザ等の出力を変調し
て調整する方法もあるが、この方法では外部共振器から
のω光帰還による半導体レーザの発振周波数の安定化（
ロッキング）が容易に不安定化してしまい、２ω光の発
生ができなくなっていた。
に、非線形光学材料をペルチェ素子等によって位相整合
のとれる一定温度に保持している。温度制御の精度は±
０．１ ℃以下が必要であり、小さな温度変動により２
ω光の発生が停止するため、通常は常に精度よく位相整
合のとれる温度に合わせてある。また、２ω光の発光強
度を、ω光の光源である半導体レーザ等の出力を変調し
て調整する方法もあるが、この方法では外部共振器から
のω光帰還による半導体レーザの発振周波数の安定化（
ロッキング）が容易に不安定化してしまい、２ω光の発
生ができなくなっていた。
【０００６】また、ＫＮｂＯ３ 結晶等のある特定の結
晶軸方向から電界を印加して２ω光の発光強度を変調す
る方法も提案されているが変調度が数％以下と低く、よ
り高効率例えば７８％の変調度を得ようとすれば約１３
０Ｖ程度の非常に高い電圧を印加する必要があった。
晶軸方向から電界を印加して２ω光の発光強度を変調す
る方法も提案されているが変調度が数％以下と低く、よ
り高効率例えば７８％の変調度を得ようとすれば約１３
０Ｖ程度の非常に高い電圧を印加する必要があった。
【０００７】従って、従来２ω光の発光強度を精度良く
また効率的にコントロールすることは困難であった。
また効率的にコントロールすることは困難であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、基本波発生用の光源
と、基本波を共振せしめる共振器を備え第２高調波を発
生する非線形光学材料とを有する第２高調波発生装置に
おいて、該非線形光学材料には、複数方向から電界を印
加するための電極が設けられていることを特徴とする第
２高調波発生装置を提供するものである。
を解決すべくなされたものであり、基本波発生用の光源
と、基本波を共振せしめる共振器を備え第２高調波を発
生する非線形光学材料とを有する第２高調波発生装置に
おいて、該非線形光学材料には、複数方向から電界を印
加するための電極が設けられていることを特徴とする第
２高調波発生装置を提供するものである。
【０００９】本発明の実施例の図１に基づいて説明する
。また、装置全体の構成は図３のものと同じである。 電界印加用の電極１１、１２が設けられた非線形光学材
料のＫＮｂＯ３ 結晶１３等が、３角リングの外部共振
器内部のω光の光軸上に配置される。ＫＮｂＯ３ 結晶
１３は予めペルチェ素子により位相整合がとれる温度に
保持されており、電極１１、１２に印加される電界によ
り２ω光の発光強度を変調する。この時、ω光入射用の
共振ミラー３はω光の光軸に対して傾けられており、ω
光の反射光が光源であるＬＤ１へ戻らないようにしてい
る。 また、ＬＤ１の周波数の安定化は外部共振器内部で発生
した微弱な散乱光をＬＤ１へ戻すことにより行なってい
る。
。また、装置全体の構成は図３のものと同じである。 電界印加用の電極１１、１２が設けられた非線形光学材
料のＫＮｂＯ３ 結晶１３等が、３角リングの外部共振
器内部のω光の光軸上に配置される。ＫＮｂＯ３ 結晶
１３は予めペルチェ素子により位相整合がとれる温度に
保持されており、電極１１、１２に印加される電界によ
り２ω光の発光強度を変調する。この時、ω光入射用の
共振ミラー３はω光の光軸に対して傾けられており、ω
光の反射光が光源であるＬＤ１へ戻らないようにしてい
る。 また、ＬＤ１の周波数の安定化は外部共振器内部で発生
した微弱な散乱光をＬＤ１へ戻すことにより行なってい
る。
【００１０】外部共振器は、３角形、４角形以上の多角
形等用いられるが、ミラーが多すぎると損失が多く光軸
調整も困難となり部品点数も多くなるので、３角形が好
ましい。また、外部共振器を用いない構成、即ち非線形
光学材料内においてω光が３角リング状等に共振するよ
うなモノリシック型の共振器構造としてもよい。
形等用いられるが、ミラーが多すぎると損失が多く光軸
調整も困難となり部品点数も多くなるので、３角形が好
ましい。また、外部共振器を用いない構成、即ち非線形
光学材料内においてω光が３角リング状等に共振するよ
うなモノリシック型の共振器構造としてもよい。
【００１１】非線形光学材料としては、ＫＮｂＯ３ ，
β−ＢａＢ２ Ｏ４ ， ＫＴｉＯＰＯ４ ， ＫＨ２
ＰＯ４ ，ＬｉＮｂＯ３ ，ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３
結晶等の非線形光学結晶、有機非線形光学材料も使用で
きる。光源としては、各種固体、気体レーザ等も使用で
きるが、コンパクト化、軽量化の点でＬＤが好ましい。
β−ＢａＢ２ Ｏ４ ， ＫＴｉＯＰＯ４ ， ＫＨ２
ＰＯ４ ，ＬｉＮｂＯ３ ，ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３
結晶等の非線形光学結晶、有機非線形光学材料も使用で
きる。光源としては、各種固体、気体レーザ等も使用で
きるが、コンパクト化、軽量化の点でＬＤが好ましい。
【００１２】非線形光学材料としてＫＮｂＯ３ 結晶を
使用する場合、その異方性によりω光の偏光方向は結晶
のｂ軸方向に一致しており、２ω光の偏光方向はｃ軸方
向に一致している。該ｃ軸方向に電界を印加すると最も
電界に対する屈折率変化の応答性が良く２ω光を効率的
に変調でき、さらにｂ軸方向にも電界を印加すると変調
度が大きくなる。
使用する場合、その異方性によりω光の偏光方向は結晶
のｂ軸方向に一致しており、２ω光の偏光方向はｃ軸方
向に一致している。該ｃ軸方向に電界を印加すると最も
電界に対する屈折率変化の応答性が良く２ω光を効率的
に変調でき、さらにｂ軸方向にも電界を印加すると変調
度が大きくなる。
【００１３】また、予め非線形光学材料を位相整合がと
れる温度に保持しておかずに、これを直流電圧（バイア
ス）により位相整合がとれるようにしておいて、その点
を中心にして電界を変化させて変調することもできる。
れる温度に保持しておかずに、これを直流電圧（バイア
ス）により位相整合がとれるようにしておいて、その点
を中心にして電界を変化させて変調することもできる。
【００１４】
【作用】本発明は、図２に示すように非線形光学結晶中
を通過するω光と２ω光の偏光方向が９０°異なり、ま
た電界に対する屈折率の応答性が結晶軸方向で異なるの
で、最も電界に対する応答性が顕著なｃ軸方向に沿って
電界強度を変調するとともにｂ軸方向にも電界を印加す
ると最も相整合条件が大きく変化するので、２ω光の発
光強度を効率よく変調できる。
を通過するω光と２ω光の偏光方向が９０°異なり、ま
た電界に対する屈折率の応答性が結晶軸方向で異なるの
で、最も電界に対する応答性が顕著なｃ軸方向に沿って
電界強度を変調するとともにｂ軸方向にも電界を印加す
ると最も相整合条件が大きく変化するので、２ω光の発
光強度を効率よく変調できる。
【００１５】ここで、非線形光学材料としてＫＮｂＯ３
結晶を使用した場合の結晶中での電界に対する屈折率
変化の様子は、以下の屈折率楕円体の式で表される。
結晶を使用した場合の結晶中での電界に対する屈折率
変化の様子は、以下の屈折率楕円体の式で表される。
【００１６】
【数１】
（１／ｎ２２＋ｒ２３ Ｅ３）ｘ２２＋（ １／ｎ３２
＋ｒ３３ Ｅ３）ｘ３２＋２ｒ４２Ｅ２ｘ２ｘ３＝１
＋ｒ３３ Ｅ３）ｘ３２＋２ｒ４２Ｅ２ｘ２ｘ３＝１
【
００１７】数１において、ｎ２は電界がない時のｂ軸上
での屈折率、ｎ３は電界がない時のｃ軸上での屈折率、
Ｅ２、Ｅ３はそれぞれｂ軸、ｃ軸方向の電場（Ｖ／ｍ）
を表し、ｒ２３、ｒ３３ 、ｒ４２ はそれぞれｃ軸方
向に電界を印加したときのｂ軸方向での電気光学定数（
ｍ／Ｖ）、ｃ軸方向に電界を印加したときのｃ軸方向で
の電気光学定数、ｂ軸方向に電界を印加したときｂｃ面
内での屈折率分布の回転を考慮した電気光学定数を表し
、ｘ２ 、ｘ３ はｂ軸、ｃ軸上の座標を表す。
００１７】数１において、ｎ２は電界がない時のｂ軸上
での屈折率、ｎ３は電界がない時のｃ軸上での屈折率、
Ｅ２、Ｅ３はそれぞれｂ軸、ｃ軸方向の電場（Ｖ／ｍ）
を表し、ｒ２３、ｒ３３ 、ｒ４２ はそれぞれｃ軸方
向に電界を印加したときのｂ軸方向での電気光学定数（
ｍ／Ｖ）、ｃ軸方向に電界を印加したときのｃ軸方向で
の電気光学定数、ｂ軸方向に電界を印加したときｂｃ面
内での屈折率分布の回転を考慮した電気光学定数を表し
、ｘ２ 、ｘ３ はｂ軸、ｃ軸上の座標を表す。
【００１８】ここで、ｒ２３ ＝２×１０−１２ 、ｒ
３３ ＝２５×１０−１２ 、ｒ４２ ＝２７０×１０
−１２ であり、ｃ軸方向とともにｂ軸方向へも電界を
印加することによってｒ４２ を活用し、屈折率を大き
く変化させ位相整合条件を破り２ω光を大きく変調する
。
３３ ＝２５×１０−１２ 、ｒ４２ ＝２７０×１０
−１２ であり、ｃ軸方向とともにｂ軸方向へも電界を
印加することによってｒ４２ を活用し、屈折率を大き
く変化させ位相整合条件を破り２ω光を大きく変調する
。
【００１９】
【実施例】本発明の実施例を以下に示す。非線形光学材
料以外の基本構成は図３のものと同じである。
料以外の基本構成は図３のものと同じである。
【００２０】単一縦、横モードのＧａＡｓ系半導体レー
ザ（ＬＤ）１の波長約８６０ｎｍ出力１００ｍＷのω光
を、コリメータ用のレンズ８により平行光としミラーを
設けたＰＺＴ素子２により反射して、外部共振器内の共
振モードと入射ビームを整合させるためのモード整合用
のレンズ８Ａを介して、３つのミラー３で構成される３
角リング型外部共振器に入射させる。このとき入射側ミ
ラー３で直接反射される光は入射光軸とずれているため
、ＬＤ１には戻らない。
ザ（ＬＤ）１の波長約８６０ｎｍ出力１００ｍＷのω光
を、コリメータ用のレンズ８により平行光としミラーを
設けたＰＺＴ素子２により反射して、外部共振器内の共
振モードと入射ビームを整合させるためのモード整合用
のレンズ８Ａを介して、３つのミラー３で構成される３
角リング型外部共振器に入射させる。このとき入射側ミ
ラー３で直接反射される光は入射光軸とずれているため
、ＬＤ１には戻らない。
【００２１】外部共振器内では、図中時計回り方向に共
振し、ω光のパワーは増倍される。そのω光は、共振光
軸上ビームウエスト位置に配置した非線形光学結晶ＫＮ
ｂＯ３ 結晶４（長さ５×幅１×高さ３ｍｍ）により２
ω光（λ＝４３０ｎｍ）に変換される。このとき、ＫＮ
ｂＯ３ 結晶４はω光と２ω光が位相整合するようにペ
ルチェ素子により２７℃に保持され、ω光はＫＮｂＯ３
結晶４のｂ軸と平行な偏光方向で入射させており、２
ω光はそれと直行するｃ軸方向に平行な偏光方向で出射
される。
振し、ω光のパワーは増倍される。そのω光は、共振光
軸上ビームウエスト位置に配置した非線形光学結晶ＫＮ
ｂＯ３ 結晶４（長さ５×幅１×高さ３ｍｍ）により２
ω光（λ＝４３０ｎｍ）に変換される。このとき、ＫＮ
ｂＯ３ 結晶４はω光と２ω光が位相整合するようにペ
ルチェ素子により２７℃に保持され、ω光はＫＮｂＯ３
結晶４のｂ軸と平行な偏光方向で入射させており、２
ω光はそれと直行するｃ軸方向に平行な偏光方向で出射
される。
【００２２】このとき、ＫＮｂＯ３ 結晶４の電極１１
と１２からｂ軸とｃ軸方向にシンセサイザとアンプを用
いて、ピーク ツー ピークで５０Ｖ、１ｋＨｚの
交流電圧を印加したところ、波長約４３０ｎｍで出力４
ｍＷの２ω光の出力が変調度８０％で変調された。
と１２からｂ軸とｃ軸方向にシンセサイザとアンプを用
いて、ピーク ツー ピークで５０Ｖ、１ｋＨｚの
交流電圧を印加したところ、波長約４３０ｎｍで出力４
ｍＷの２ω光の出力が変調度８０％で変調された。
【００２３】ＬＤ１の周波数安定化の方法として、ここ
では光帰還法を用いている。すなわち、３角リング型外
部共振器において、共振器内部の散乱による微弱な逆方
向進行波（図中反時計回り）を３０〜５０ｄＢ程度ＬＤ
１に注入することにより周波数安定をはかっている。外
部共振器は狭帯域フィルタとして機能し、ＬＤ１の発振
周波数は共振器の共振周波数に自動的に引き込まれ安定
となる（ロックされる）。
では光帰還法を用いている。すなわち、３角リング型外
部共振器において、共振器内部の散乱による微弱な逆方
向進行波（図中反時計回り）を３０〜５０ｄＢ程度ＬＤ
１に注入することにより周波数安定をはかっている。外
部共振器は狭帯域フィルタとして機能し、ＬＤ１の発振
周波数は共振器の共振周波数に自動的に引き込まれ安定
となる（ロックされる）。
【００２４】この際、光帰還と外部共振器の系の安定化
をはかるため、ＰＺＴ素子２を用いて反射光の自動位相
調整を行っている。
をはかるため、ＰＺＴ素子２を用いて反射光の自動位相
調整を行っている。
【００２５】すなわち、ダイクロイックミラ−５（ω光
反射、２ω光透過）により反射させたω光をフォトダイ
オード（ＰＤ）６によりモニターし最大となるようにコ
ントローラ７によりＰＺＴ素子２を制御している。この
ロッキングはＫＮｂＯ３ 結晶４に電界をかけてもほと
んど変わらず保持された。
反射、２ω光透過）により反射させたω光をフォトダイ
オード（ＰＤ）６によりモニターし最大となるようにコ
ントローラ７によりＰＺＴ素子２を制御している。この
ロッキングはＫＮｂＯ３ 結晶４に電界をかけてもほと
んど変わらず保持された。
【００２６】また、本発明の帰還法は、散乱による戻り
光と入射光とは同軸であるので、光軸調整しなくてもよ
いという利点がある。
光と入射光とは同軸であるので、光軸調整しなくてもよ
いという利点がある。
【００２７】また、このような第２高調波発生装置を光
ディスク、光磁気ディスク等の光記録媒体のピックアッ
プのデータ検出光源として用いれば、高密度のデータの
読み取りが可能となる。
ディスク、光磁気ディスク等の光記録媒体のピックアッ
プのデータ検出光源として用いれば、高密度のデータの
読み取りが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、非線形光学材料に設けられた
電極に複数方向より電界を印加することによって、その
位相整合を調整して第２高調波出力を大きく変調できる
という優れた効果を有する。
電極に複数方向より電界を印加することによって、その
位相整合を調整して第２高調波出力を大きく変調できる
という優れた効果を有する。
【図１】本発明の実施例のＫＮｂＯ３ 結晶の斜視図
【
図２】ＫＮｂＯ３ 結晶中での基本波と第２高調波の伝
搬状態を示す説明図
図２】ＫＮｂＯ３ 結晶中での基本波と第２高調波の伝
搬状態を示す説明図
【図３】従来例のブロック図
４・・・ＫＮｂＯ３ 結晶
１１・・・電極
１２・・・電極
Claims (3)
- 【請求項１】基本波発生用の光源と、基本波を共振せし
める共振器を備え第２高調波を発生する非線形光学材料
とを有する第２高調波発生装置において、該非線形光学
材料には、複数方向から電界を印加するための電極が設
けられていることを特徴とする第２高調波発生装置。 - 【請求項２】該非線形光学材料はＫＮｂＯ３ 結晶であ
り、電界がＫＮｂＯ３ 結晶のｂ軸方向とｃ軸方向に対
して印加されている請求項１の第２高調波発生装置。 - 【請求項３】請求項１または２の第２高調波発生装置を
記録された情報の検出光源として用いた光記録媒体のピ
ックアップ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025558A JPH04240831A (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 第２高調波発生装置およびこれを用いたピックアップ |
| US08/047,032 US5274652A (en) | 1990-11-15 | 1993-04-12 | Harmonic wave generator, a method of producing a harmonic wave and a reading apparatus for an optical recording medium using the harmonic wave generator or the method of producing a harmonic wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025558A JPH04240831A (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 第２高調波発生装置およびこれを用いたピックアップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240831A true JPH04240831A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=12169274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3025558A Withdrawn JPH04240831A (ja) | 1990-11-15 | 1991-01-25 | 第２高調波発生装置およびこれを用いたピックアップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04240831A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030097331A (ko) * | 2002-06-20 | 2003-12-31 | 삼성전자주식회사 | 광픽업 |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP3025558A patent/JPH04240831A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030097331A (ko) * | 2002-06-20 | 2003-12-31 | 삼성전자주식회사 | 광픽업 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |