JPH04254835A - 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 - Google Patents
光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源Info
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- JPH04254835A JPH04254835A JP3016198A JP1619891A JPH04254835A JP H04254835 A JPH04254835 A JP H04254835A JP 3016198 A JP3016198 A JP 3016198A JP 1619891 A JP1619891 A JP 1619891A JP H04254835 A JPH04254835 A JP H04254835A
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- 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
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. for quasi-phase-matching [QPM]
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- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/3775—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
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- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
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- G02F1/3548—Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure
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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、コヒ−レント光を利用
する光情報処理分野、あるいは光応用計測制御分野に使
用する光波長変換素子に関するものである。
する光情報処理分野、あるいは光応用計測制御分野に使
用する光波長変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８に従来の光波長変換素子の構成図を
示す。以下１．０６μｍの波長の基本波に対する高調波
発生（波長０．５３μｍ）について図を用いて詳しく述
べる。 （Ｅ．Ｊ．Ｌｉｍ， Ｍ．Ｍ．Ｆｅｊｅｒ， Ｒ．Ｌ．
Ｂｙｅｒ ， ”Ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇ
ｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆ ｂｌｕｅ ａｎｄ ｇｒｅｅ
ｎ ｌｉｇｈｔ ｉｎ ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ−ｐ
ｏｌｅｄ ｐｌａｎａｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａ
ｔｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”， ＩＧＷＯ，１９８８
年、参照）．図８に示されるようにＬｉＮｂＯ３基板１
に光導波路２が形成され、さらに光導波路２には周期的
に分極の反転した層３（分極反転層）が形成されている
。基本波と発生する高調波の伝搬定数の不整合を分極反
転層３の周期構造で補償することにより高効率に高調波
を出すことができる。光導波路２の入射面１０に基本波
Ｐ１を入射すると、光導波路２から高調波Ｐ２が効率良
く発生され、光波長変換素子として動作する。
示す。以下１．０６μｍの波長の基本波に対する高調波
発生（波長０．５３μｍ）について図を用いて詳しく述
べる。 （Ｅ．Ｊ．Ｌｉｍ， Ｍ．Ｍ．Ｆｅｊｅｒ， Ｒ．Ｌ．
Ｂｙｅｒ ， ”Ｓｅｃｏｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇ
ｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆ ｂｌｕｅ ａｎｄ ｇｒｅｅ
ｎ ｌｉｇｈｔ ｉｎ ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ−ｐ
ｏｌｅｄ ｐｌａｎａｒ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａ
ｔｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ”， ＩＧＷＯ，１９８８
年、参照）．図８に示されるようにＬｉＮｂＯ３基板１
に光導波路２が形成され、さらに光導波路２には周期的
に分極の反転した層３（分極反転層）が形成されている
。基本波と発生する高調波の伝搬定数の不整合を分極反
転層３の周期構造で補償することにより高効率に高調波
を出すことができる。光導波路２の入射面１０に基本波
Ｐ１を入射すると、光導波路２から高調波Ｐ２が効率良
く発生され、光波長変換素子として動作する。
【０００３】このような従来の光波長変換素子は分極反
転構造を基本構成要素としていた。この素子の製造方法
について図３を用いて説明する。同図（ａ）で非線形光
学結晶であるＬｉＮｂＯ３基板１にＳｉＯ２のパターン
をスパッタ蒸着とフォトリソグラフィーにより幅数μｍ
の周期で形成していた。次に同図（ｂ）で１１００℃程
度の温度で熱処理を行いＬｉＮｂＯ３基板１と分極が反
対向きに反転した分極反転層３を形成した。次に同図（
ｃ）で安息香酸（２００℃）中で３０分熱処理を行った
後３５０℃でアニールを行い光導波路２を形成する。上
記安息香酸処理により作製される光波長変換素子は波長
１．０６μｍの基本波Ｐ１に対して、光導波路の長さを
１ｍｍ、基本波Ｐ１のパワーを１ｍＷにしたとき高調波
Ｐ２のパワー０．５ｎＷが得られていた。基本波が４０
ｍＷ入射したとすると８００ｎＷの高調波出力が可能で
ある。この場合１ｃｍの素子での変換効率は０．２％で
ある。
転構造を基本構成要素としていた。この素子の製造方法
について図３を用いて説明する。同図（ａ）で非線形光
学結晶であるＬｉＮｂＯ３基板１にＳｉＯ２のパターン
をスパッタ蒸着とフォトリソグラフィーにより幅数μｍ
の周期で形成していた。次に同図（ｂ）で１１００℃程
度の温度で熱処理を行いＬｉＮｂＯ３基板１と分極が反
対向きに反転した分極反転層３を形成した。次に同図（
ｃ）で安息香酸（２００℃）中で３０分熱処理を行った
後３５０℃でアニールを行い光導波路２を形成する。上
記安息香酸処理により作製される光波長変換素子は波長
１．０６μｍの基本波Ｐ１に対して、光導波路の長さを
１ｍｍ、基本波Ｐ１のパワーを１ｍＷにしたとき高調波
Ｐ２のパワー０．５ｎＷが得られていた。基本波が４０
ｍＷ入射したとすると８００ｎＷの高調波出力が可能で
ある。この場合１ｃｍの素子での変換効率は０．２％で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような分極反転
層を基本とした光波長変換素子では素子長５ｍｍのとき
レーザの波長に対する許容度は図２のＡであらわされる
ように半値幅Δλで０．８ｎｍしかない。そのため光波
長変換素子と半導体レーザと組み合わせた場合、半導体
レーザが温度変化のため波長変動を生じ高調波がでなく
なる、または大きく高調波の出力が変動するといった問
題があった。具体的に半導体レーザが１℃温度変化する
と、波長は０．３ｎｍ変化するため、３℃の変化で出力
がでなくなっていた。
層を基本とした光波長変換素子では素子長５ｍｍのとき
レーザの波長に対する許容度は図２のＡであらわされる
ように半値幅Δλで０．８ｎｍしかない。そのため光波
長変換素子と半導体レーザと組み合わせた場合、半導体
レーザが温度変化のため波長変動を生じ高調波がでなく
なる、または大きく高調波の出力が変動するといった問
題があった。具体的に半導体レーザが１℃温度変化する
と、波長は０．３ｎｍ変化するため、３℃の変化で出力
がでなくなっていた。
【０００５】本発明は、光波長変換素子に新たな工夫を
加えることにより半導体レーザの発振波長の変化に対し
ても高調波を安定に出力する光波長変換素子およびそれ
を用いたレーザ光源を提供することを目的とする。
加えることにより半導体レーザの発振波長の変化に対し
ても高調波を安定に出力する光波長変換素子およびそれ
を用いたレーザ光源を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために 非線形光学結晶表面に、光導波路と、前
記光導波路の伝搬方向に対し周期的な分極反転層を有し
、前記光導波路が複数の伝搬定数をもつ光導波路で形成
されているか、または光の伝搬方向に対して光導波路の
伝搬定数が連続的に変化する光波長変換素子である。
するために 非線形光学結晶表面に、光導波路と、前
記光導波路の伝搬方向に対し周期的な分極反転層を有し
、前記光導波路が複数の伝搬定数をもつ光導波路で形成
されているか、または光の伝搬方向に対して光導波路の
伝搬定数が連続的に変化する光波長変換素子である。
【０００７】また、その光波長変換素子と半導体レーザ
を有するレーザ光源である。
を有するレーザ光源である。
【０００８】
【作用】本発明の光波長変換素子は光導波路の伝搬定数
を複数の領域で変化させせているため各部での変換可能
な基本波波長が異なる。したがってレーザからの基本波
の波長が変化してもこの伝搬定数の異なるいずれかの領
域で高調波に変換される。つまり波長変換素子の波長に
対する許容度が向上し、安定な高調波発生が得られるこ
ととなる。
を複数の領域で変化させせているため各部での変換可能
な基本波波長が異なる。したがってレーザからの基本波
の波長が変化してもこの伝搬定数の異なるいずれかの領
域で高調波に変換される。つまり波長変換素子の波長に
対する許容度が向上し、安定な高調波発生が得られるこ
ととなる。
【０００９】
【実施例】実施例の一つとして本発明の光波長変換素子
の構成を図を用いて説明する。まず、本発明による光波
長変換素子の第１の実施例の構造図を図１に示す。この
実施例では分極反転型の光波長変換素子としてＬｉＮｂ
Ｏ３基板１中にプロトン交換を用いて作製した光導波路
２を用いたものである。図１で１は＋Ｚ板（Ｚ軸と垂直
に切り出された基板の＋側）のＬｉＮｂＯ３基板、２は
形成された光導波路、１０は基本波Ｐ１の入射部、１２
は高調波Ｐ２の出射部である。この光導波路２は横幅が
異なる光導波路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄら形成されている。光導
波路２に入った基本波Ｐ１はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれの
領域で高調波Ｐ２に変換され、出射部１２より放射され
る。
の構成を図を用いて説明する。まず、本発明による光波
長変換素子の第１の実施例の構造図を図１に示す。この
実施例では分極反転型の光波長変換素子としてＬｉＮｂ
Ｏ３基板１中にプロトン交換を用いて作製した光導波路
２を用いたものである。図１で１は＋Ｚ板（Ｚ軸と垂直
に切り出された基板の＋側）のＬｉＮｂＯ３基板、２は
形成された光導波路、１０は基本波Ｐ１の入射部、１２
は高調波Ｐ２の出射部である。この光導波路２は横幅が
異なる光導波路Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄら形成されている。光導
波路２に入った基本波Ｐ１はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれの
領域で高調波Ｐ２に変換され、出射部１２より放射され
る。
【００１０】図２に高調波（ＳＨＧ）出力の波長依存性
を示す。Ａの部分のみの波長変換素子、つまり従来の波
長変換素子では許容度は半値幅Δλと小さい。従ってλ
Ａの波長の基本波は波長変換されるが波長λＢ、λＣ、
λＤの基本波が入射した場合は波長変換されないことと
なる。
を示す。Ａの部分のみの波長変換素子、つまり従来の波
長変換素子では許容度は半値幅Δλと小さい。従ってλ
Ａの波長の基本波は波長変換されるが波長λＢ、λＣ、
λＤの基本波が入射した場合は波長変換されないことと
なる。
【００１１】一方、本実施例ではＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの領域
で光導波路の幅が異なるため光の伝搬定数が異なり、結
果として各領域の波長変換可能な波長域は図２のＡ，Ｂ
，Ｃ，Ｄに示す様にずれが生じる。
で光導波路の幅が異なるため光の伝搬定数が異なり、結
果として各領域の波長変換可能な波長域は図２のＡ，Ｂ
，Ｃ，Ｄに示す様にずれが生じる。
【００１２】ここで波長変換素子に波長λＢの基本光が
入射した場合、領域Ａは領域Ａの波長変換可能な波長域
からずれているため波長変換が行われず基本波は通過す
る。この通過した基本波は領域Ｂでは波長変換可能な波
長域を満足するため波長変換される。また領域Ｃ、Ｄで
は領域Ａと同様の理由で波長変換無しで高調波およびＢ
で変換されなかった基本波はそのまま通過し素子外へ取
り出される。
入射した場合、領域Ａは領域Ａの波長変換可能な波長域
からずれているため波長変換が行われず基本波は通過す
る。この通過した基本波は領域Ｂでは波長変換可能な波
長域を満足するため波長変換される。また領域Ｃ、Ｄで
は領域Ａと同様の理由で波長変換無しで高調波およびＢ
で変換されなかった基本波はそのまま通過し素子外へ取
り出される。
【００１３】波長λＡ、λＣ、λＤの基本波についても
同様に対応する領域（領域Ａ、Ｃ、Ｄ）のみで波長変換
され他の領域はそのまま通過する。
同様に対応する領域（領域Ａ、Ｃ、Ｄ）のみで波長変換
され他の領域はそのまま通過する。
【００１４】以上が本波長変換素子の動作であり波長λ
Ａ、λＢ、λＣ、λＤのすべての基本波が変換可能であ
り、波長許容度が従来の４倍になる。
Ａ、λＢ、λＣ、λＤのすべての基本波が変換可能であ
り、波長許容度が従来の４倍になる。
【００１５】次にこの光波長変換素子の製造方法につい
て図を使って説明する。図３（ａ）でまずＬｉＮｂＯ３
基板１に通常のフォトプロセスとドライエッチングを用
いてＳｉＯ２６を周期３μｍでパターニングする。
て図を使って説明する。図３（ａ）でまずＬｉＮｂＯ３
基板１に通常のフォトプロセスとドライエッチングを用
いてＳｉＯ２６を周期３μｍでパターニングする。
【００１６】次に同図（ｂ）でＳｉＯ２が形成されたＬ
ｉＮｂＯ３基板１に１０８０℃、９０分間熱処理を行い
ＳｉＯ２６直下に厚み１．４μｍの分極反転層３を形成
する。熱処理の上昇レートは１０℃／分、冷却レートは
５０℃／分である。冷却レートが遅いと不均一反転が生
じるので３０℃／分以上が望ましい。ＳｉＯ２６直下は
Ｌｉが減少しておりキュリー温度が低下するため部分的
に分極反転ができる。分極反転層３の長さＬは１．５μ
ｍである。
ｉＮｂＯ３基板１に１０８０℃、９０分間熱処理を行い
ＳｉＯ２６直下に厚み１．４μｍの分極反転層３を形成
する。熱処理の上昇レートは１０℃／分、冷却レートは
５０℃／分である。冷却レートが遅いと不均一反転が生
じるので３０℃／分以上が望ましい。ＳｉＯ２６直下は
Ｌｉが減少しておりキュリー温度が低下するため部分的
に分極反転ができる。分極反転層３の長さＬは１．５μ
ｍである。
【００１７】次に同図（ｃ）でＨＦ：ＨＮＦ３の１：１
混合液にて２０分間エッチングしＳｉＯ２６を除去する
。
混合液にて２０分間エッチングしＳｉＯ２６を除去する
。
【００１８】次に上記分極反転層３中にプロトン交換を
用いて光導波路２を形成する。光導波路２を作製するた
めのマスクはＴａ２Ｏ５のストライプ窓で、このパター
ニングにはフォトプロセスとドライエッチングを使用す
る。このときのストライプ幅はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで異なり
それぞれ６μｍ，７μｍ，８μｍ，９μｍであり、また
それぞれの長さはすべて５ｍｍである。
用いて光導波路２を形成する。光導波路２を作製するた
めのマスクはＴａ２Ｏ５のストライプ窓で、このパター
ニングにはフォトプロセスとドライエッチングを使用す
る。このときのストライプ幅はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで異なり
それぞれ６μｍ，７μｍ，８μｍ，９μｍであり、また
それぞれの長さはすべて５ｍｍである。
【００１９】このマスクを作製後これをピロ隣酸中で２
３０℃、２分間熱処理を行いプロトン交換する。
３０℃、２分間熱処理を行いプロトン交換する。
【００２０】最後にマスクを除去した後３５０℃で１時
間アニールを行った。アニール処理により微細な導波路
の不均一性が緩和されロスが減少し、さらにプロトン交
換層に非線形性が戻る。プロトン交換された保護マスク
のスリット直下の領域は屈折率が０．０３程度上昇した
高屈折率層２となる。光は高屈折率層２を伝搬し、これ
が光導波路２となる。
間アニールを行った。アニール処理により微細な導波路
の不均一性が緩和されロスが減少し、さらにプロトン交
換層に非線形性が戻る。プロトン交換された保護マスク
のスリット直下の領域は屈折率が０．０３程度上昇した
高屈折率層２となる。光は高屈折率層２を伝搬し、これ
が光導波路２となる。
【００２１】上記のような工程により光導波路が製造さ
れる。この光導波路２の厚みｄは１．２μｍであり分極
反転層３の厚み１．４μｍに比べ小さく有効に波長変換
される。また、この光導波路２の非分極反転層４と分極
反転層３の屈折率変化はなく、光が導波する場合の伝搬
損失は小さい。光導波路２に垂直な面を光学研磨し入射
部１０および出射部１２を形成した。このようにして図
１に示される光波長変換素子が製造できる。
れる。この光導波路２の厚みｄは１．２μｍであり分極
反転層３の厚み１．４μｍに比べ小さく有効に波長変換
される。また、この光導波路２の非分極反転層４と分極
反転層３の屈折率変化はなく、光が導波する場合の伝搬
損失は小さい。光導波路２に垂直な面を光学研磨し入射
部１０および出射部１２を形成した。このようにして図
１に示される光波長変換素子が製造できる。
【００２２】この素子の長さは２０ｍｍである。図１で
基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０．８４μｍ）
を入射部１０より導波させたところシングルモード伝搬
し、波長０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射部１２より基
板外部に取り出された。光導波路２の伝搬損失は１．５
ｄＢ／ｃｍと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出された。 基本波４０ｍＷの入力で０．８ｍＷの高調波（波長０．
４２μｍ）を得た。この場合の変換効率は２％である。
基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０．８４μｍ）
を入射部１０より導波させたところシングルモード伝搬
し、波長０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射部１２より基
板外部に取り出された。光導波路２の伝搬損失は１．５
ｄＢ／ｃｍと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出された。 基本波４０ｍＷの入力で０．８ｍＷの高調波（波長０．
４２μｍ）を得た。この場合の変換効率は２％である。
【００２３】波長に対する許容度は従来の０．８ｎｍに
比べて３．２ｎｍと大幅に改善され実用性が増した。半
導体レーザは１０℃程度変化しても高調波出力は安定に
得られた。なお基本波に対してマルチモード伝搬では高
調波の出力が不安定で実用的ではない。０．６５〜１．
６μｍの波長の基本波Ｐ１を用いて本光波長変換素子に
よる高調波Ｐ２発生を確認した。
比べて３．２ｎｍと大幅に改善され実用性が増した。半
導体レーザは１０℃程度変化しても高調波出力は安定に
得られた。なお基本波に対してマルチモード伝搬では高
調波の出力が不安定で実用的ではない。０．６５〜１．
６μｍの波長の基本波Ｐ１を用いて本光波長変換素子に
よる高調波Ｐ２発生を確認した。
【００２４】ここでは光導波路が幅の異なる４つの部分
からなる場合について説明を行ったが４以上の部分から
なる波長変換素子も実現可能でありこの場合伝搬定数の
変化幅を拡大でき波長許容度をさらに向上できる。
からなる場合について説明を行ったが４以上の部分から
なる波長変換素子も実現可能でありこの場合伝搬定数の
変化幅を拡大でき波長許容度をさらに向上できる。
【００２５】また伝搬定数の変化量を一定にした場合は
この分割数を増加させることにより各部分の境界におけ
る結合ロスを低減できる。特にこの分割数を無限大つま
り光導波路幅を連続的に変化させることによりこのロス
低減効果が顕著になり変換効率の向上が可能となる。図
４は第２の実施例の波長変換素子の構造図で、光導波路
幅を連続的に変化させたものである。光導波路幅は長さ
２０ｍｍの間を６μｍから９μｍまで連続的に変化して
いる。またこのときの他のパラメータは分極反転周期３
μｍ、反転深さ１．４μｍ、導波路深さ１．２μｍ、長
さ２０ｍｍである。
この分割数を増加させることにより各部分の境界におけ
る結合ロスを低減できる。特にこの分割数を無限大つま
り光導波路幅を連続的に変化させることによりこのロス
低減効果が顕著になり変換効率の向上が可能となる。図
４は第２の実施例の波長変換素子の構造図で、光導波路
幅を連続的に変化させたものである。光導波路幅は長さ
２０ｍｍの間を６μｍから９μｍまで連続的に変化して
いる。またこのときの他のパラメータは分極反転周期３
μｍ、反転深さ１．４μｍ、導波路深さ１．２μｍ、長
さ２０ｍｍである。
【００２６】本実施例の波長変換素子の作製方法は第１
の実施例の作製方法においてプロトン交換のマスクのス
トライプ幅を連続的に変化させればよい。
の実施例の作製方法においてプロトン交換のマスクのス
トライプ幅を連続的に変化させればよい。
【００２７】以上の様にして作製された素子に基本波Ｐ
１として半導体レーザ光（波長０．８４μｍ）を入射部
１０より導波させたところシングルモード伝搬し、波長
０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射部１２より基板外部に
取り出された。光導波路２の伝搬損失は１．０ｄＢ／ｃ
ｍと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出された。基本波４
０ｍＷの入力で１．０ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ
）を得た。この場合の変換効率は２．５％である。波長
に対する許容度は従来の０．８ｎｍに比べて３．２ｎｍ
と第１の実施例と同等の結果が得られた。
１として半導体レーザ光（波長０．８４μｍ）を入射部
１０より導波させたところシングルモード伝搬し、波長
０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射部１２より基板外部に
取り出された。光導波路２の伝搬損失は１．０ｄＢ／ｃ
ｍと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出された。基本波４
０ｍＷの入力で１．０ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ
）を得た。この場合の変換効率は２．５％である。波長
に対する許容度は従来の０．８ｎｍに比べて３．２ｎｍ
と第１の実施例と同等の結果が得られた。
【００２８】図５は第３の実施例の波長変換素子の構造
図である。光導波路の伝搬定数を変化させるために光導
波路の深さを伝搬方向に１．０μｍから１．４μｍまで
変化させている。またこのときの他のパラメータは分極
反転周期３μｍ、反転深さ１．５μｍ、導波路幅６μｍ
、長さ２０ｍｍである。
図である。光導波路の伝搬定数を変化させるために光導
波路の深さを伝搬方向に１．０μｍから１．４μｍまで
変化させている。またこのときの他のパラメータは分極
反転周期３μｍ、反転深さ１．５μｍ、導波路幅６μｍ
、長さ２０ｍｍである。
【００２９】本実施例の波長変換素子の作製は第１の実
施例の作製方法においてプロトン交換工程を以下に述べ
るように変更することにより実現できる。この方法を図
６をもとに説明する。３０は温度２３０℃のピロ燐酸、
１は基板である。まず基板１をピロ燐酸表面より下方向
に速度１０ｍｍ／分で２分移動させ、この後１分間停止
し次に上方へ１０ｍｍ／秒以上の速度で移動させプロト
ン交換を中止する。
施例の作製方法においてプロトン交換工程を以下に述べ
るように変更することにより実現できる。この方法を図
６をもとに説明する。３０は温度２３０℃のピロ燐酸、
１は基板である。まず基板１をピロ燐酸表面より下方向
に速度１０ｍｍ／分で２分移動させ、この後１分間停止
し次に上方へ１０ｍｍ／秒以上の速度で移動させプロト
ン交換を中止する。
【００３０】このことにより導波路深さを０．１５μｍ
から０．２５μｍ変化させることができる。このプロト
ン交換層深さは後の工程のアニールにより深さ１．０μ
ｍから１．４μｍに拡大される。
から０．２５μｍ変化させることができる。このプロト
ン交換層深さは後の工程のアニールにより深さ１．０μ
ｍから１．４μｍに拡大される。
【００３１】以上の様にして作製された素子に基本波Ｐ
１として半導体レーザ光（波長０．８４μｍ）を入射部
１０より導波させたところシングルモード伝搬し、波長
０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射部１２より基板外部に
取り出された。光導波路２の伝搬損失は１．０ｄＢ／ｃ
ｍと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出された。基本波４
０ｍＷの入力で１．０ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ
）を得た。この場合の変換効率は２．５％である。波長
に対する許容度は従来の０．８ｎｍに比べて３．２ｎｍ
と第１の実施例と同等の結果が得られた。
１として半導体レーザ光（波長０．８４μｍ）を入射部
１０より導波させたところシングルモード伝搬し、波長
０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射部１２より基板外部に
取り出された。光導波路２の伝搬損失は１．０ｄＢ／ｃ
ｍと小さく高調波Ｐ２が有効に取り出された。基本波４
０ｍＷの入力で１．０ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ
）を得た。この場合の変換効率は２．５％である。波長
に対する許容度は従来の０．８ｎｍに比べて３．２ｎｍ
と第１の実施例と同等の結果が得られた。
【００３２】なお実施例１、実施例２および実施例３で
は非線形光学結晶としてＬｉＮｂＯ３を用いたが、Ｌｉ
ＴａＯ３，ＬｉＮｂＯ３とＬｉＴａＯ３の混晶，ＫＮｂ
Ｏ３，ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）等の強誘電体、ＭＮＡ
等の有機材料にも適用可能である。
は非線形光学結晶としてＬｉＮｂＯ３を用いたが、Ｌｉ
ＴａＯ３，ＬｉＮｂＯ３とＬｉＴａＯ３の混晶，ＫＮｂ
Ｏ３，ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）等の強誘電体、ＭＮＡ
等の有機材料にも適用可能である。
【００３３】次に本発明の第４の実施例を説明する。図
７は本発明の波長変換素子を用いたレーザ光源の構成図
である。レーザ光源は基本的には半導体レーザ２１と光
波長変換素子２２より構成される。Ａｌ枠２０に固定さ
れた半導体レーザ２１から出射された基本波Ｐ１はコリ
メータレンズ２４で平行光にされた後、フォーカスレン
ズ２５で光波長変換素子２２の光導波路２に導入され高
調波Ｐ２へと変換される。ここで光波長変換素子の構成
は実施例１と同様である。この実施例ではこの光波長変
換素子と半導体レーザを組み合わせてレーザ光源を作製
した。 このレーザ光源に電源２３より半導体レーザ
を駆動し、変調は半導体レーザ２１に供給する電流を変
化させる直接変調とした。半導体レーザ光のスペクトル
は変調前は０．１ｎｍ以下のシングルスペクトルであっ
たが周波数１ＧＨｚで変調を行うとマルチスペクトルと
なり４ｎｍまで広がった。しかしながら本レーザ光源は
波長変換素子の波長許容度が４ｎｍと広いため安定な変
調特性が得られた。
７は本発明の波長変換素子を用いたレーザ光源の構成図
である。レーザ光源は基本的には半導体レーザ２１と光
波長変換素子２２より構成される。Ａｌ枠２０に固定さ
れた半導体レーザ２１から出射された基本波Ｐ１はコリ
メータレンズ２４で平行光にされた後、フォーカスレン
ズ２５で光波長変換素子２２の光導波路２に導入され高
調波Ｐ２へと変換される。ここで光波長変換素子の構成
は実施例１と同様である。この実施例ではこの光波長変
換素子と半導体レーザを組み合わせてレーザ光源を作製
した。 このレーザ光源に電源２３より半導体レーザ
を駆動し、変調は半導体レーザ２１に供給する電流を変
化させる直接変調とした。半導体レーザ光のスペクトル
は変調前は０．１ｎｍ以下のシングルスペクトルであっ
たが周波数１ＧＨｚで変調を行うとマルチスペクトルと
なり４ｎｍまで広がった。しかしながら本レーザ光源は
波長変換素子の波長許容度が４ｎｍと広いため安定な変
調特性が得られた。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光波長変換
素子によれば波長に対する許容度が向上し、半導体レー
ザからの波長が変化した場合でも安定した高調波の発生
が得られる。
素子によれば波長に対する許容度が向上し、半導体レー
ザからの波長が変化した場合でも安定した高調波の発生
が得られる。
【図１】光波長変換素子の第１の実施例の構造斜視図で
ある。
ある。
【図２】高調波出力の波長依存性をあらわす特性図であ
る。
る。
【図３】
（ａ）光波長変換素子の第１の製造工程断面図である。
（ｂ）光波長変換素子の第２の製造工程断面図である。
（ｃ）光波長変換素子の第３の製造工程断面図である。
【図４】第２の実施例の波長変換素子の構造図である。
【図５】第３の実施例の波長変換素子の構造図である。
【図６】プロトン交換工程をあらわす図である。
【図７】第４の実施例のレーザ光源の構成図である。
【図８】従来の光波長変換素子の構造図である。
１ ＬｉＮｂＯ３基板
２ 光導波路
３ 分極反転層
Ｐ１ 基本波
Ｐ２ 高調波
Claims (6)
- 【請求項１】 非線形光学結晶表面に、光導波路と、
前記光導波路の伝搬方向に対し周期的な分極反転層を有
し、前記光導波路が複数の伝搬定数をもつ光導波路で形
成されていることを特徴とする光波長変換素子。 - 【請求項２】 光の伝搬方向に対して光導波路の伝搬
定数が連続的に変化することを特徴とする請求項２記載
の光波長変換素子。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の光波長変換素
子と半導体レーザを有し、前記半導体レーザからの出力
を前記光波長変換素子に入射させ、前記光波長変換素子
から高調波を出力させることを特徴とするレーザ光源。 - 【請求項４】 非線形光学結晶がＬｉＮｂｘＴａ１−
ｘＯ３（０≦Ｘ≦１）基板であることを特徴とする請求
項１または２記載の光波長変換素子。 - 【請求項５】 光導波路の横幅が伝搬方向に連続的ま
たは離散的に変化することを特徴とする請求項１または
２記載の光波長変換素子。 - 【請求項６】 光導波路の厚さが伝搬方向に連続的ま
たは離散的に変化することを特徴とする請求項１または
２記載の光波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3016198A JPH04254835A (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3016198A JPH04254835A (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254835A true JPH04254835A (ja) | 1992-09-10 |
Family
ID=11909814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3016198A Pending JPH04254835A (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04254835A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5303247A (en) * | 1992-03-11 | 1994-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical harmonic generating device for generating harmonic wave from fundamental wave and shorter wavelength laser generating apparatus in which fundamental wave of laser is converted to harmonic wave with the device |
| US5357533A (en) * | 1992-03-27 | 1994-10-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Frequency doubler and laser source |
| US6711183B1 (en) | 1998-05-18 | 2004-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical wavelength conversion device, coherent light generator, and optical information processing apparatus |
| WO2004059356A3 (fr) * | 2002-12-16 | 2004-09-02 | Teem Photonics | Reseau a gaine artificielle en optique integree presentant une variation de couplage ainsi que son procede de realisation |
| JP2018005034A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 株式会社島津製作所 | レーザ装置及び波長変換素子 |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3016198A patent/JPH04254835A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5303247A (en) * | 1992-03-11 | 1994-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical harmonic generating device for generating harmonic wave from fundamental wave and shorter wavelength laser generating apparatus in which fundamental wave of laser is converted to harmonic wave with the device |
| US5357533A (en) * | 1992-03-27 | 1994-10-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Frequency doubler and laser source |
| US6711183B1 (en) | 1998-05-18 | 2004-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical wavelength conversion device, coherent light generator, and optical information processing apparatus |
| WO2004059356A3 (fr) * | 2002-12-16 | 2004-09-02 | Teem Photonics | Reseau a gaine artificielle en optique integree presentant une variation de couplage ainsi que son procede de realisation |
| JP2018005034A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | 株式会社島津製作所 | レーザ装置及び波長変換素子 |
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