JPH04309931A - Channel waveguide type optical 2nd harmonic generation device - Google Patents
Channel waveguide type optical 2nd harmonic generation deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はチェレンコフ放射型のチ
ャンネル導波路型光第2高調波発生装置に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Cerenkov radiation type channel waveguide type optical second harmonic generator.
【0002】0002
【従来の技術】光第2高調波発生装置SHGは、ωの周
波数の光を導入すると2ωの周波数の第2高調波光を発
生するもので、このSHGによって波長範囲の拡大化が
はかられ、これに伴いレーザの利用範囲のより拡大化と
各技術分野でのレーザ光利用の最適化をはかることがで
きる。2. Description of the Related Art An optical second harmonic generator SHG generates second harmonic light of a frequency of 2ω when light of a frequency of ω is introduced, and the wavelength range is expanded by this SHG. Accordingly, it is possible to further expand the scope of use of lasers and to optimize the use of laser light in each technical field.
【0003】例えばレーザ光の短波長化によってレーザ
光を用いる光記録再生、光磁気記録再生等において、そ
の記録密度の向上をはかることができる。For example, by shortening the wavelength of laser light, it is possible to improve the recording density in optical recording/reproducing, magneto-optical recording/reproducing, etc. using laser light.
【0004】非線形単結晶基板上に線形光導波路を形成
して、これに基本波を通じ、第2高調波を放射モードと
して基板側から取り出すチェレンコフ放射型のSHGは
、例えばアプライド・フィジックス・レターズ(App
lied Physics Letters) 17,
477(1970)にも開示されているところである
。[0004] Cerenkov radiation type SHG, in which a linear optical waveguide is formed on a nonlinear single crystal substrate, the fundamental wave is passed through it, and the second harmonic is extracted from the substrate side as a radiation mode, is described in, for example, Applied Physics Letters (App.
Lied Physics Letters) 17,
477 (1970).
【0005】このSHGは、ZnO非線形単結晶基板上
にZnS多結晶光導波路を形成したもので、1.06μ
mのNd:YAGレーザを用いて0.53μmの第2高
調波を得ている。しかしながらこの場合、その導波路が
多結晶であるために伝搬損が大で、また基板ZnOのd
定数が小さく効率はかなり悪い。This SHG has a ZnS polycrystalline optical waveguide formed on a ZnO nonlinear single crystal substrate, and has a thickness of 1.06μ.
The second harmonic of 0.53 μm was obtained using a Nd:YAG laser of 0.53 μm. However, in this case, the propagation loss is large because the waveguide is polycrystalline, and the d
The constant is small and the efficiency is quite low.
【0006】また特開昭61−189524号公報に開
示されたSHGにおいては、LiNbO3 (LNとい
う)基板を用い、これのプロトン交換による光導波路構
成をとる。この場合、SHG効率ηが1%以上という高
い値を得ている。[0006] Furthermore, in the SHG disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 189524/1983, a LiNbO3 (referred to as LN) substrate is used and an optical waveguide structure is formed by proton exchange of the substrate. In this case, the SHG efficiency η is as high as 1% or more.
【0007】SHGの効率ηは、チェレンコフ放射SH
Gの場合、用いられる非線形光学材料の非線形光学定数
d、基本波パワー密度PW 、相互作用長Lに対してη
∝d2 ・PW ・L
なる関係がある。The efficiency η of SHG is determined by the Cerenkov radiation SH
In the case of G, η for the nonlinear optical constant d of the nonlinear optical material used, the fundamental wave power density PW, and the interaction length L
There is a relationship ∝d2 ・PW ・L.
【0008】従って高い効率を得るためには、d定数の
大きな材料を用いること、基本波パワー密度PW を高
くすること、相互作用長Lを長くすることが必要である
。Therefore, in order to obtain high efficiency, it is necessary to use a material with a large d constant, to increase the fundamental wave power density PW, and to increase the interaction length L.
【0009】d定数の値は1つの材料でも、その結晶方
位、基本波の偏波方向の幾何学的関係で異なりLNの場
合は、|d33|=34.4×10−12 (m/V)
で最も大きい。[0009] The value of the d constant differs even for one material depending on the geometric relationship between its crystal orientation and the polarization direction of the fundamental wave. In the case of LN, |d33|=34.4×10-12 (m/V )
The largest in
【0010】またプロトン交換の場合、異常光に対する
屈折率ne のみ大きくすることができ、またX板,Y
板ではプロトン交換中にエッチングを受け表面が荒れる
ため非線形単結晶基板としてのLNは、Z板(c軸に沿
う方向のz軸に対して直交の板面を有する基板)しか利
用できず、TMモードのみ利用可能で、このため光源の
半導体レーザとの光学的結合が複雑である。また、導波
路と基板との屈折率差Δnは最大0.14程度となって
いる。このため光の閉じ込め、即ち最大効率に限界があ
る。また、プロトン交換はLNにのみ有効なもので他の
非線形光学材料のLiTaO3 (LTという)、また
はKTiOPO4 (KTPという)等を用いることが
できない。In addition, in the case of proton exchange, only the refractive index ne for extraordinary light can be increased;
Since the surface of a plate is roughened due to etching during proton exchange, LN as a nonlinear single crystal substrate can only be used as a Z plate (a substrate with a plate surface perpendicular to the z-axis in the direction along the c-axis). mode is available, which complicates the optical coupling with the semiconductor laser of the light source. Further, the refractive index difference Δn between the waveguide and the substrate is approximately 0.14 at maximum. For this reason, there is a limit to light confinement, that is, maximum efficiency. Furthermore, proton exchange is effective only for LN, and other nonlinear optical materials such as LiTaO3 (referred to as LT) or KTiOPO4 (referred to as KTP) cannot be used.
【0011】しかしながら、一方LN基板を用いたSH
Gにおいて最大効率となるときのチェレンコフ放射角は
約16°という比較的大なる角度であるため、上述した
SHG効率ηを大とするために基板の光進行方向におけ
る長さLを大とすると、その基板の裏面と外部例えば空
気との界面においてこのSHG光が反射して出力におけ
る放射モードが複雑となり、スポットが三日月状になる
などの問題があり、この反射光を処理するか或いは基板
の厚みを大とする等の処置が必要となり、またSHG光
の集光光学系が複雑になるという欠点がある。However, on the other hand, SH using an LN substrate
Since the Cherenkov radiation angle when the maximum efficiency is reached at G is a relatively large angle of about 16°, if the length L of the substrate in the light traveling direction is increased in order to increase the SHG efficiency η mentioned above, then This SHG light is reflected at the interface between the back surface of the substrate and the outside, such as air, and the radiation mode in the output becomes complicated, resulting in a crescent-shaped spot. This method requires measures such as increasing the SHG light, and has the disadvantage that the SHG light condensing optical system becomes complicated.
【0012】一方例えばアプライド・フィジックス・レ
ターズ(Applied Physics Lette
rs) 50, 1216 (1987) に開示され
たSHGにおいてはKTP非線形単結晶基板を用いて、
このKTP基板の上にイオン交換法により光導波路を形
成したもので、導波路のモード分散を利用したSHGが
可能である。On the other hand, for example, Applied Physics Letters
rs) 50, 1216 (1987) uses a KTP nonlinear single crystal substrate,
An optical waveguide is formed on this KTP substrate by an ion exchange method, and SHG using the mode dispersion of the waveguide is possible.
【0013】このKTP単結晶は、非線形定数d33が
d33=13.7×10−12 (mV)とかなり大き
く、しかも青色波長領域において透明な結晶で、その屈
折率は例えば波長0.84μmにおいてnx =1.7
48,ny =1.755,nz =1.840とLN
や、LT等と比較するとかなり小さい。This KTP single crystal has a fairly large nonlinear constant d33 of d33=13.7×10-12 (mV), and is transparent in the blue wavelength region, and its refractive index is, for example, nx at a wavelength of 0.84 μm. =1.7
48, ny = 1.755, nz = 1.840 and LN
It is quite small compared to , LT, etc.
【0014】しかしながら実際にこのイオン交換法によ
り形成した場合のSHG効率は、基本波波長、光導波路
の深さ等のパラメータに極めて敏感であり実用的ではな
かった。従って上述したような屈折率nが小でこれの上
に形成する光導波路において良好な光閉じ込め効果の期
待できる材料であるKTP非線形単結晶基板のSHGへ
の実用化が望まれた。However, the SHG efficiency when actually formed by this ion exchange method is extremely sensitive to parameters such as the wavelength of the fundamental wave and the depth of the optical waveguide, making it impractical. Therefore, it has been desired to put the KTP nonlinear single crystal substrate, which is a material with a small refractive index n as described above and can be expected to have a good optical confinement effect in the optical waveguide formed thereon, into SHG.
【0015】上述したような多結晶体を導波路として用
いる場合の伝搬損の課題、TMモードのみ利用可能な課
題、さらに屈折率Δnが充分とれないことによる最大効
率の限界等の課題を解決し、また上述したKTP基板を
用いた光導波路装置特にSHGへの実用化をはかって、
高効率な光出力を得て、特性の向上をはかるものとして
本出願人は先に特開昭63−265786号において、
KTP非線形光学単結晶基板上に、Ta2 O5 、ま
たはTa2 O5 にTiO2 がドープされたアモル
ファス光導波路を形成したチェレンコフ放射型のSHG
を提案した。[0015] We have solved the problem of propagation loss when using a polycrystalline material as a waveguide as described above, the problem of being able to use only the TM mode, and the limit of maximum efficiency due to the inability to obtain a sufficient refractive index Δn. In addition, we aim to put the optical waveguide device using the above-mentioned KTP substrate into practical use, especially in SHG.
In order to obtain highly efficient light output and improve characteristics, the present applicant previously published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-265786,
Cerenkov radiation type SHG in which an amorphous optical waveguide in which Ta2O5 or Ta2O5 is doped with TiO2 is formed on a KTP nonlinear optical single crystal substrate.
proposed.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】そして、また本出願人
の出願に係る特願平2−201731号出願において、
KTP基板上にTa2 O5 による線形導波路を形成
し、その光導波路寸法、即ちその幅及び厚さ、クラッド
層の材料選択により放射角1°以下のチェレンコフ放射
型SHGを構成して高効率の青色SHGを得ることを提
案した。[Problem to be Solved by the Invention] Also, in the application of Japanese Patent Application No. 2-201731 filed by the present applicant,
A linear waveguide made of Ta2O5 is formed on a KTP substrate, and a Cherenkov radiation type SHG with a radiation angle of 1° or less is constructed by changing the optical waveguide dimensions, that is, its width and thickness, and the material selection of the cladding layer. I suggested getting an SHG.
【0017】ところが、この種のSHG装置において、
そのチャンネル導波路を単一の線幅で実現しようとする
と、その導波路のTa2 O5 の膜厚を約2Å以内に
、また屈折率を10−4以内に、更にクラッド層につい
ても屈折率を10−3以内に押えなければならなくなり
、その材料の特性及び寸法形状、従って製作精度に厳し
い制約が生じて来る。特にその厚さ制御は、実際の量産
性においては厳しいものであって、全素子について、そ
の厚味を均一に設定して製造することは極めて困難なも
のである。However, in this type of SHG device,
In order to realize a channel waveguide with a single line width, the thickness of the Ta2O5 film of the waveguide must be within about 2 Å, the refractive index must be within 10-4, and the refractive index of the cladding layer must be within 10. -3 or less, which places severe restrictions on the material properties, dimensions and shape, and therefore on manufacturing accuracy. In particular, thickness control is difficult in actual mass production, and it is extremely difficult to manufacture devices with uniform thickness for all devices.
【0018】本発明は、このように放射角を1°以内に
抑えるようにしたチャンネル導波路型光第2高調波発生
装置における例えば、光導波路の膜厚等の精度の緩和、
即ち作製条件の緩和をはかることが出来るようにして安
定して最適なこの種SHG素子を得ることができるよう
にするものである。The present invention is directed to, for example, reducing the accuracy of the film thickness of the optical waveguide in the channel waveguide type optical second harmonic generator which suppresses the radiation angle to within 1°.
That is, it is possible to relax the manufacturing conditions and to stably obtain an optimal SHG element of this type.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明においては、図1
にその一例の拡大平面図を示し、図2に図1のA−A断
面図を示すように、共通の基板1上に2μm〜10μm
の範囲内で互に0.01μm〜0.2μmの差を持って
分散する線幅に選定された複数本のチャンネル導波路C
(C1 ,C2 ,C3 ,‥‥)を設ける。[Means for solving the problem] In the present invention, FIG.
2 shows an enlarged plan view of an example, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along line A-A in FIG.
A plurality of channel waveguides C selected to have line widths dispersing with a difference of 0.01 μm to 0.2 μm from each other within the range of
(C1, C2, C3,...) are provided.
【0020】このようにして設けられた複数のチャンネ
ルの導波路Cのうちの選択された導波路に対して基本波
光を導入して、チェレンコフ放射角が1°以下をもって
第2高調波光を導出することが出来るようにする。Fundamental wave light is introduced into a selected waveguide of the plurality of channel waveguides C thus provided, and second harmonic light is derived with a Cerenkov radiation angle of 1° or less. Make things possible.
【0021】即ち、云い換えれば、基本波光を、各チャ
ンネル導波路Cの個々に導入することによって、そのチ
ェレンコフ放射角が1°以下をもって第2高調波光を導
出するに最も適したチャンネル導波路を選択して、この
選択されたチャンネル導波路を用いてチャンネル導波路
型SHGを構成する。In other words, by introducing the fundamental wave light into each channel waveguide C, a channel waveguide that is most suitable for leading out the second harmonic light with its Cerenkov radiation angle of 1° or less can be selected. Then, a channel waveguide type SHG is configured using the selected channel waveguide.
【0022】[0022]
【作用】上述したように本発明によれば、予め共通の基
板上に複数の互いにその線幅を変化させたチャンネル導
波路Cを形成しておき、最適な即ちチェレンコフ放射角
が1°以下となる導波路を選択して、これによってSH
G動作を行わしめる。[Operation] As described above, according to the present invention, a plurality of channel waveguides C having mutually different line widths are formed on a common substrate in advance, so that the optimum Cherenkov radiation angle is 1° or less. Select a waveguide with SH
Perform the G motion.
【0023】即ち、この選択されたチャンネル導波路に
のみ基本波光を導入して第2高調波光を取り出すので、
その製造過程において膜厚にばらつきが生じた場合にお
いても、目的とするチェレンコフ放射角1°以下のSH
Gを得ることができるものである。従って逆に云えばそ
の製造時の精度のばらつきを許容して安定した目的とす
るSHGを歩留り良く作製することが出来る。That is, since the fundamental wave light is introduced only into this selected channel waveguide and the second harmonic light is extracted,
Even if there are variations in film thickness during the manufacturing process, the SH with the desired Cerenkov radiation angle of 1° or less
It is possible to obtain G. Therefore, to put it the other way around, it is possible to tolerate variations in precision during manufacturing and to manufacture a stable target SHG with a high yield.
【0024】[0024]
【実施例】図1に本発明装置の一例の略線的拡大平面図
を示し、図2に図1のA−A線上の断面図を示すように
、非線形光学単結晶のKTP基板1上に、Ta2 O5
又はTa2 O5 にTiO2がドープされたアモル
ファスによる複数のチャンネル型光導波路C(C1 ,
C2 ,C3 ‥‥)形成する。この場合、Ta2 O
5 に対するTiO2 ドープは、例えば、TiとTa
の和に対するTiの比、Ti/(Ti+Ta)を、0≦
Ti/(Ti+Ta)≦60原子%とする。[Example] As shown in FIG. 1 is a schematic enlarged plan view of an example of the device of the present invention, and as shown in FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A in FIG. , Ta2 O5
Alternatively, a plurality of channel type optical waveguides C (C1,
C2, C3...) are formed. In this case, Ta2O
TiO2 doping for 5 is, for example, Ti and Ta
The ratio of Ti to the sum of Ti/(Ti+Ta) is 0≦
Ti/(Ti+Ta)≦60 atomic %.
【0025】そして、これら複数のチャンネルCの線幅
を2〜10μm、望ましくは3〜5μmの範囲内におい
て、0.01〜0.2μmの一定幅毎に、実用的には0
.1〜0.2μmでの一定幅毎に線幅を異らしめた複数
本例えば21本(図に於ては7本のみが示されている)
のチャンネル導波路Cを平行配列する。[0025] Then, within the range of 2 to 10 μm, preferably 3 to 5 μm, the line width of these plurality of channels C is set at a constant width of 0.01 to 0.2 μm.
.. Multiple lines with different line widths for each constant width of 1 to 0.2 μm, for example, 21 lines (only 7 lines are shown in the figure)
channel waveguides C are arranged in parallel.
【0026】そして、この全チャンネル導波路Cを覆っ
て全面的にチャンネル導波路Cに比して、屈折率の小さ
い例えばSiO2 或いはSiO2とTa2 O5 の
複合酸化物によるクラッド層2を被着する。Then, a cladding layer 2 made of, for example, SiO2 or a composite oxide of SiO2 and Ta2O5, which has a smaller refractive index than the channel waveguide C, is deposited to cover the entire channel waveguide C.
【0027】そして、これら複数のチャンネル導波路C
の一端に、それぞれ基本波光源からの基本波を順次導入
し、その2次高調波光(SHG光)が放射角1°以下で
高SHG効率をもってSHG光を導出できるチャンネル
導波路を選定し、これを用いてSHG装置を構成する。[0027] These plural channel waveguides C
At one end, a channel waveguide is selected in which the fundamental wave from each fundamental wave light source is sequentially introduced, and the second harmonic light (SHG light) can lead out the SHG light with high SHG efficiency at a radiation angle of 1° or less. Configure the SHG device using
【0028】実施例1
例えば厚さ0.7μm,幅1.5mm、厚さ4mmKT
P単結晶基板1上に、Ta2 O5 より成りその目標
とする膜厚が2100Åをもって形成された21本のチ
ャンネル導波路C1 ,C2 ,C3 ‥‥C21を形
成する。Example 1 For example, the thickness is 0.7 μm, the width is 1.5 mm, and the thickness is 4 mm.
On a P single-crystal substrate 1, 21 channel waveguides C1, C2, C3, .
【0029】この場合、これらチャンネルC(C1 〜
C21)は、その線幅が3〜5μmの範囲内で0.1μ
mづつ変化させて形成する。In this case, these channels C (C1 to
C21) has a line width of 0.1 μm within the range of 3 to 5 μm.
It is formed by changing m increments.
【0030】このチャンネル導波路の形成は、例えばK
TP単結晶基板のa板よりなる基板上に、全面的にCV
D(化学的気相成長)法によってTa2 O5 のアモ
ルファス薄膜を目標とする厚さが2100Åとなるよう
に形成し、これに対して、フォトリソグラフィーによる
選択的エッチングによって、上述した、互いに線幅を異
にする21本の平行チャンネル導波路C1 〜C21を
形成する。このTa2 O5 のCVDは例えばタンタ
ルペンタエトキシドTa(OC2 H5 )を原料とし
得る。The formation of this channel waveguide can be carried out using, for example, K
CV is applied over the entire surface of the substrate made of a-plate of TP single crystal substrate.
An amorphous thin film of Ta2O5 was formed by the D (chemical vapor deposition) method to a target thickness of 2100 Å, and selective etching by photolithography was performed to form the line widths of each other as described above. 21 different parallel channel waveguides C1 to C21 are formed. This CVD of Ta2 O5 can use, for example, tantalum pentaethoxide Ta (OC2 H5) as a raw material.
【0031】そして、このようにして形成したチャンネ
ル導波路Cの全表面を覆ってSiO2 によるクラッド
層をCVD或いはスパッタ等によって厚さ例えば1〜2
μmに、即ちクラッドとしての機能を奏することの出来
る厚さ以上で、かつ熱歪み等を発生しない程度の厚さの
範囲に被着する。Then, a cladding layer of SiO2 is formed to a thickness of, for example, 1 to 2 cm by CVD or sputtering, covering the entire surface of the channel waveguide C thus formed.
It is deposited to a thickness of .mu.m, that is, a thickness that is at least capable of functioning as a cladding, and a thickness that does not cause thermal distortion.
【0032】例えばその後この基板を分断して上述した
寸法の基板による複数個のSHG装置を得る。For example, this substrate is then cut into pieces to obtain a plurality of SHG devices each having the above-mentioned dimensions.
【0033】この実施例1によって得たSHG装置は、
基本波長0.83μmの半導体レーザー光を用いること
によって、その2次高調波0.415μmの光を導出す
ることが出来る。この場合、基本波光に対する屈折率n
1 は、n1 =1.46、2次高調波に対する屈折率
はn2 は、n2 =1.47となった。又、この実施
例1のSHG装置によれば、約8390Å〜8290Å
の波長の基本波に対してチェレンコフ角1°以下の高効
率のSHG装置を得ることが出来た。[0033] The SHG device obtained in this Example 1 is as follows:
By using semiconductor laser light with a fundamental wavelength of 0.83 μm, it is possible to derive light with a second harmonic of 0.415 μm. In this case, the refractive index n for fundamental wave light
1, the refractive index for the second harmonic was n1 = 1.46, and the refractive index for the second harmonic was n2 = 1.47. Moreover, according to the SHG device of this Example 1, about 8390 Å to 8290 Å
We were able to obtain a highly efficient SHG device with a Cherenkov angle of 1° or less for a fundamental wave with a wavelength of .
【0034】図3は、実施例1に於けると同様にKTP
基板上にTa2 O5 によるチャンネル導波路を形成
し、これの上にSiO2 クラッド層を被覆した場合の
、相互作用長が6mmのSHG導波路において、放射角
1°以下で高効率、即ち100mWの基本波に対してS
HG効率が2%以上を示すことのできる基本波長と線幅
の関係を、Ta2 O5 によるチャンネル導波路の膜
厚をパラメータとして測定した結果を示したものである
。この場合、▲はTa2 O5 の厚さが2090Å、
★は2100Åの場合、◆は2100Åの場合、△は2
120Åの場合を示す。この図により明らかなように線
幅が大となる程2%以上の高いSHG効率を得ることの
できる範囲が広がることから、その線幅は3〜5μm程
度の範囲内で選定することが望ましいことがわかる。FIG. 3 shows the KTP as in Example 1.
In a SHG waveguide with an interaction length of 6 mm, where a Ta2 O5 channel waveguide is formed on a substrate and a SiO2 cladding layer is coated on the channel waveguide, a radiation angle of 1° or less and a high efficiency, that is, a basic power of 100 mW. S against the wave
This figure shows the result of measuring the relationship between the fundamental wavelength and linewidth, which can exhibit an HG efficiency of 2% or more, using the thickness of the channel waveguide made of Ta2O5 as a parameter. In this case, ▲ means that the thickness of Ta2O5 is 2090 Å,
★ is 2100 Å, ◆ is 2100 Å, △ is 2
The case of 120 Å is shown. As is clear from this figure, the wider the line width, the wider the range in which high SHG efficiency of 2% or more can be obtained, so it is desirable to select the line width within the range of about 3 to 5 μm. I understand.
【0035】そしてこの図3によれば、例えば線幅3.
6μmにおいて、膜厚2100Åで基本波波長8300
Å近辺で放射角1°以下の高効率の青色SHGが得られ
ている。しかし、何らかの原因で、その膜厚が薄くなっ
て例えば2090Åの場合には、線幅3.6μmではこ
のような基本波波長に対するSHGが得られないもので
あり、この場合には線幅5μmのチャンネルを作ってお
けば、基本波波長8260〜8280Åに対して高効率
のSHGを得ることが出来ることになる。つまり3〜5
μmの線幅の範囲で例えば0.1μm刻みで線幅が変化
する複数のチャンネル導波路Cを作製しておくことによ
って、膜厚が2100±10Å変化したとしても複数の
チャンネル導波路Cから適当の線幅のものを選択して用
いることによって高効率SHGを得ることが出来ること
になる。云い換えればTa2 O5 光導波路膜厚の許
容度が大幅に改善され、膜厚制御の精度が緩和される。According to FIG. 3, for example, the line width is 3.
At 6 μm, the fundamental wave wavelength is 8300 at a film thickness of 2100 Å.
A highly efficient blue SHG with a radiation angle of 1° or less has been obtained in the vicinity of Å. However, if for some reason the film thickness becomes thinner, for example to 2090 Å, it will not be possible to obtain SHG for such a fundamental wavelength with a line width of 3.6 μm, and in this case, with a line width of 5 μm, By creating a channel, highly efficient SHG can be obtained for the fundamental wave wavelength of 8260 to 8280 Å. That is 3 to 5
By fabricating multiple channel waveguides C whose line widths vary by 0.1 μm, for example, within the line width range of μm, even if the film thickness changes by 2100 ± 10 Å, it is possible to By selecting and using a line width of , it is possible to obtain a highly efficient SHG. In other words, the tolerance of the Ta2O5 optical waveguide film thickness is significantly improved, and the accuracy of film thickness control is relaxed.
【0036】そして、その線幅が2μm近くなってくる
と、線幅の絶対値に対する制約が図3からわかるように
、高効率で、放射角が1°以下となるSHGが得られる
線幅の範囲が、0.05μm以下に厳しくなることから
実用的ではなくなり、また線幅が10μm以上になると
効率の低下或いは基本波導波モードの横モードの安定性
が悪くなることから線幅は2〜10μm望ましくは、3
〜5μmの範囲で0.01〜0.2μm望ましくは0.
1〜0.2μm刻みで変化させた導波路Cを設けること
がよいことになる。As the line width approaches 2 μm, as can be seen from FIG. 3, restrictions on the absolute value of the line width become necessary to obtain a SHG with high efficiency and a radiation angle of 1° or less. If the line width becomes 0.05 μm or less, it becomes impractical, and if the line width exceeds 10 μm, the efficiency will decrease or the stability of the transverse mode of the fundamental waveguide mode will deteriorate, so the line width should be 2 to 10 μm. Preferably 3
~5μm, preferably 0.01~0.2μm, preferably 0.01~0.2μm.
It is better to provide waveguides C that vary in increments of 1 to 0.2 μm.
【0037】実施例2
上述した実施例1においてはSiO2 によるクラッド
層2を用いた場合であるが、クラッド層2として、(S
iO2 )x (Ta2 O5 )1−x (xは約0
.925)の複合酸化物を用いるこも出来る。この場合
、基本波波長0.82μm、2次高調波波長0.41μ
mの各屈折率n1 及びn2 は、n1 =1.57,
n2 =1.59となった。そして、この実施例2によ
れば約8290Å〜8190Åの基本波波長に対してチ
ェレンコフ角1°以下の高効率SHGが得られた。Example 2 In Example 1 described above, the cladding layer 2 made of SiO2 was used, but as the cladding layer 2, (S
iO2 )x (Ta2O5)1-x (x is approximately 0
.. 925) can also be used. In this case, the fundamental wave wavelength is 0.82μm, and the second harmonic wavelength is 0.41μm.
The refractive indices n1 and n2 of m are n1 = 1.57,
n2 = 1.59. According to this Example 2, a highly efficient SHG with a Cerenkov angle of 1° or less was obtained for a fundamental wave wavelength of about 8290 Å to 8190 Å.
【0038】[0038]
【発明の効果】上述したように本発明によるSHG装置
では、線幅の異る複数のチャンネル導波路Cを形成し、
これらチャンネル導波路Cから適切な線幅を有する導波
路を選択して用いてこれに基本波を導入し、2次高調波
を得るようにしたので、放射角1°以下の高効率のSH
G装置を、例えばその導波路の膜厚の設計値からのばら
つきを充分許容して確実に得ることが出来、歩留り向上
、したがって量産性の向上をはかることができる。Effects of the Invention As described above, in the SHG device according to the present invention, a plurality of channel waveguides C having different line widths are formed,
A waveguide with an appropriate linewidth was selected from these channel waveguides C, and a fundamental wave was introduced into it to obtain a second harmonic, so a highly efficient SH with a radiation angle of 1° or less
It is possible to reliably obtain a G device, for example, with sufficient tolerance for variations in the film thickness of its waveguide from the designed value, and it is possible to improve yield and, therefore, improve mass production.
【図1】本発明によるチャンネル導波路型光第2高調波
発生装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a channel waveguide type optical second harmonic generator according to the present invention.
【図2】図1のA−A線上の断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1;
【図3】SHG導波路における高効率SHGの基本波波
長と線幅との関係の測定曲線図である。FIG. 3 is a measurement curve diagram of the relationship between fundamental wave wavelength and linewidth of high-efficiency SHG in an SHG waveguide.
1 基板 2 クラッド層 C チャンネル導波路 1 Board 2 Clad layer C Channel waveguide
Claims (1)
範囲内で、互いに0.01μm〜0.2μmの差をもっ
て分散する線幅に選定された複数本のチャンネル導波路
が設けられて成り、選択されたチャンネル導波路に基本
波光を導入し、チェレンコフ放射角が1°以下をもって
第2高調波光を導出するようにしたことを特徴とするチ
ャンネル導波路型光第2高調波発生装置。1. A plurality of channel waveguides are provided on a common substrate, and the channel waveguides are selected to have line widths dispersing within a range of 2 μm to 10 μm and with a difference of 0.01 μm to 0.2 μm from each other, A channel waveguide type optical second harmonic generator, characterized in that fundamental wave light is introduced into a selected channel waveguide, and second harmonic light is derived with a Cerenkov radiation angle of 1° or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7522791A JPH04309931A (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Channel waveguide type optical 2nd harmonic generation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7522791A JPH04309931A (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Channel waveguide type optical 2nd harmonic generation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04309931A true JPH04309931A (en) | 1992-11-02 |
Family
ID=13570130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7522791A Pending JPH04309931A (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Channel waveguide type optical 2nd harmonic generation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04309931A (en) |
-
1991
- 1991-04-08 JP JP7522791A patent/JPH04309931A/en active Pending
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