JPH0460524A - 光波長変換装置 - Google Patents
光波長変換装置Info
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- JPH0460524A JPH0460524A JP2172285A JP17228590A JPH0460524A JP H0460524 A JPH0460524 A JP H0460524A JP 2172285 A JP2172285 A JP 2172285A JP 17228590 A JP17228590 A JP 17228590A JP H0460524 A JPH0460524 A JP H0460524A
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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
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide 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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、光デイスク装置やレーザビームプリンタ等の
情報処理装置、光応用計測器等に使用されるレーザ光を
短波長化する際に使用される光波長変換装置に関する。
情報処理装置、光応用計測器等に使用されるレーザ光を
短波長化する際に使用される光波長変換装置に関する。
（従来の技術）
光デイスク装置やレーザビームプリンタ等の情報処理装
置、あるいは光応用計測器等では、半導体レーザ素子か
ら発せられる、集光性および指向性に優れたレーザ光が
使用されている。通常、半導体レーザ素子から発振され
るレーザー光の波長は、７８０ｎｍ、 ８３Ｏｒ＋ｎ＋
等の長波長の近赤外光であるが、最近では、情報処理装
置における処理情報量を増大させるために、あるいは光
応用計測器の計測精度を向上させるために、レーザ光の
短波長化が進められている。例えば、光デイスク装置や
レーザビームプリンタ等の情報装置では、半導体レーザ
素子にて発振されたレーザ光を所定位置に集光させて、
情報や画像の書き込みが行われている。レーザ光の波長
と集光スポットの径は、通常、比例関係にあり、レーザ
光の波長が短くなれば、集光スポットの径を小さくでき
る。集光スポ・ノドの径が小さくなれば、光デイスク装
置では、光ディスりに書き込む情報量（記録密度）を増
大させることができる。レーザビームプリンタでは、レ
ーザ光の波長が短くなれば、微小画像を形成し得るため
に記録密度を増大させることができ、さらには、解像度
を向上させることができる。波長の短い緑色や青色のレ
ーザ光が容易に得られれば、現在使用されている赤色レ
ーザ光と組み合わせることにより、高速動作可能な、高
解像度のカラープリンタも実現し得る。光応用計測器で
は、レーザ光の波長を短くすることすることにより、計
測精度の同上が図れる。
置、あるいは光応用計測器等では、半導体レーザ素子か
ら発せられる、集光性および指向性に優れたレーザ光が
使用されている。通常、半導体レーザ素子から発振され
るレーザー光の波長は、７８０ｎｍ、 ８３Ｏｒ＋ｎ＋
等の長波長の近赤外光であるが、最近では、情報処理装
置における処理情報量を増大させるために、あるいは光
応用計測器の計測精度を向上させるために、レーザ光の
短波長化が進められている。例えば、光デイスク装置や
レーザビームプリンタ等の情報装置では、半導体レーザ
素子にて発振されたレーザ光を所定位置に集光させて、
情報や画像の書き込みが行われている。レーザ光の波長
と集光スポットの径は、通常、比例関係にあり、レーザ
光の波長が短くなれば、集光スポットの径を小さくでき
る。集光スポ・ノドの径が小さくなれば、光デイスク装
置では、光ディスりに書き込む情報量（記録密度）を増
大させることができる。レーザビームプリンタでは、レ
ーザ光の波長が短くなれば、微小画像を形成し得るため
に記録密度を増大させることができ、さらには、解像度
を向上させることができる。波長の短い緑色や青色のレ
ーザ光が容易に得られれば、現在使用されている赤色レ
ーザ光と組み合わせることにより、高速動作可能な、高
解像度のカラープリンタも実現し得る。光応用計測器で
は、レーザ光の波長を短くすることすることにより、計
測精度の同上が図れる。
近時、ｍ−ｖ族の半導体材料（ｒｎＧａＡＩＰ系）を使
用した半導体レーザ素子では、発振波長が６００ｎｍ台
（６８０ｎｍ）のレーザ光が得られているが、ｍ−ｖ族
の半導体材料では、それ以上の短波長化は困難である。
用した半導体レーザ素子では、発振波長が６００ｎｍ台
（６８０ｎｍ）のレーザ光が得られているが、ｍ−ｖ族
の半導体材料では、それ以上の短波長化は困難である。
Ｚｎ Ｓｅｓ Ｚｎ Ｓ等の■−■族の半導体材料を用
いた半導体レーザ素子の研究も行われているが、現在で
は、ｐ−ｎ接合も実現されていない。このため、緑色、
青色等の短波長のレーザ光を発振し得る半導体レーザ素
子は、適当な材料が見あたらないこともあって、実現さ
れていない。その結果、緑色や青色等の短波長のレーザ
光は、アルゴンイオンレーザ等の大型なガスレーザによ
って発振されているのが現状である。
いた半導体レーザ素子の研究も行われているが、現在で
は、ｐ−ｎ接合も実現されていない。このため、緑色、
青色等の短波長のレーザ光を発振し得る半導体レーザ素
子は、適当な材料が見あたらないこともあって、実現さ
れていない。その結果、緑色や青色等の短波長のレーザ
光は、アルゴンイオンレーザ等の大型なガスレーザによ
って発振されているのが現状である。
このような大型のガスレーザを用いることなく、緑色、
青色等の短波長のレーザ光を得るために、固体レーザや
半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の波長を変換
する光波長変換方法がある。
青色等の短波長のレーザ光を得るために、固体レーザや
半導体レーザ素子から発振されたレーザ光の波長を変換
する光波長変換方法がある。
この光波長変換方法としては、複数の光の周波数が足し
合わされる和周波発生、特に、同一周波数の２つ、ある
いは３つの光の周波数が足し合わされる第２高調波発生
、第３高調波発生を利用する方法が知られている。現在
、第２高調波発生により、例えば、波長１．０６μ■の
ＹＡＧ （イツトニウム・アルミニウム・ガーネット）
レーザを用いて波長０．５３μｍの緑色レーザ光の発生
が実現されており、また、波長０．８３〜０．８４μ■
の半導体レーザを用いて、波長０．４１５〜０．４２μ
ｍの青色レーザ光の発生が実現されている。
合わされる和周波発生、特に、同一周波数の２つ、ある
いは３つの光の周波数が足し合わされる第２高調波発生
、第３高調波発生を利用する方法が知られている。現在
、第２高調波発生により、例えば、波長１．０６μ■の
ＹＡＧ （イツトニウム・アルミニウム・ガーネット）
レーザを用いて波長０．５３μｍの緑色レーザ光の発生
が実現されており、また、波長０．８３〜０．８４μ■
の半導体レーザを用いて、波長０．４１５〜０．４２μ
ｍの青色レーザ光の発生が実現されている。
波長０．８４μ層の半導体レーザ光による第２高調波の
発生は、例えば、［応用物理、第５６巻、１２号、１６
３７〜１６４１ページ（１９８７） Ｊに報告されてい
る。
発生は、例えば、［応用物理、第５６巻、１２号、１６
３７〜１６４１ページ（１９８７） Ｊに報告されてい
る。
この報告では、第６図に示すように、ＬｉＮｂＯ３基板
６１上にプロトン交換法により光導波路６２を形成して
、レーザ光源６３から発振される０、８４μｍ、４０＋
ｎＷの半導体レーザ光を光導波路６２に入射させること
により、１％の変換効率で、０．４ｍＷの第２高調波が
発生されている。光導波路６３は、幅２．０μｍ、深さ
０４μｍに形成されており、該光導波路６３内に半導体
レーザ光を入射させると、高調波は光導波路６２に対し
て、約１６．２’の傾斜状態で基板６１内に放射される
。この場合、基本波と高調波との位相整合条件は、はと
んど自動的に満足され、光線と結晶の角度や結晶の温度
に対する制約がない。しかし、出力される光は、断面形
状が軸対称ではなくて、三日月状になっているために、
回折限界まで集光することができず、使用することがで
きない。
６１上にプロトン交換法により光導波路６２を形成して
、レーザ光源６３から発振される０、８４μｍ、４０＋
ｎＷの半導体レーザ光を光導波路６２に入射させること
により、１％の変換効率で、０．４ｍＷの第２高調波が
発生されている。光導波路６３は、幅２．０μｍ、深さ
０４μｍに形成されており、該光導波路６３内に半導体
レーザ光を入射させると、高調波は光導波路６２に対し
て、約１６．２’の傾斜状態で基板６１内に放射される
。この場合、基本波と高調波との位相整合条件は、はと
んど自動的に満足され、光線と結晶の角度や結晶の温度
に対する制約がない。しかし、出力される光は、断面形
状が軸対称ではなくて、三日月状になっているために、
回折限界まで集光することができず、使用することがで
きない。
（発明が解決しようとする課題）
このような欠点を解消した光波長変換装置が、平成元年
度秋期応用物理学会予稿集第３分冊、９２１ページ（１
９８９）にｌ己載されている。この光波長変換装置は、
中空のガラス管内に有機非線形材料を充填して結晶化さ
せ、軸対称なチェレンコフ放射により第２高調波を発生
させており、この第２高調波をアキシコレンズを用いて
回折１１まで集光するようにしている。
度秋期応用物理学会予稿集第３分冊、９２１ページ（１
９８９）にｌ己載されている。この光波長変換装置は、
中空のガラス管内に有機非線形材料を充填して結晶化さ
せ、軸対称なチェレンコフ放射により第２高調波を発生
させており、この第２高調波をアキシコレンズを用いて
回折１１まで集光するようにしている。
しかし、この波長変換装置は、細いガラス管内に非線形
材料を充填しなければならないために、有機材料しか使
用できない。直径が数ミクロンというきわめて細いガラ
ス管を使用するために、ガラス管を再現性よく製造する
ことは困難である。
材料を充填しなければならないために、有機材料しか使
用できない。直径が数ミクロンというきわめて細いガラ
ス管を使用するために、ガラス管を再現性よく製造する
ことは困難である。
結晶軸は、使用するガラス管と非線形材料との関係で決
まってしまうために、使用される材料の非線形性が十分
に利用されない等の問題がある。また、有機非線形材料
としては、非線形光学定数が大きいものが得られるが、
通常は、融点が低く、熱的に不安定であり、さらに、結
晶軸の制御が困難である。このように、上述の波長変換
装置は、実用化は必ずしも容易でない。
まってしまうために、使用される材料の非線形性が十分
に利用されない等の問題がある。また、有機非線形材料
としては、非線形光学定数が大きいものが得られるが、
通常は、融点が低く、熱的に不安定であり、さらに、結
晶軸の制御が困難である。このように、上述の波長変換
装置は、実用化は必ずしも容易でない。
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目
的は、集光特性にすぐれた変換波長光を安定的に出射さ
せ得る光波長変換装置を提供することにある。
的は、集光特性にすぐれた変換波長光を安定的に出射さ
せ得る光波長変換装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の光波長変換装置は、基本波が入射されるように
基板上に形成されており、入射された基本波が内部を伝
播する間に基板内に第２高調波を放射するように、該基
板が非線形材料であるかもしくは非線形材料で構成され
た波長変換光導波路と、該波長変換光導波路から放射さ
れる第２高調゛波が入射される光結合器と、該光結合器
に入射された第２高調波が、内部を伝播するように該光
結合器に接続されており、内部を伝播する第２高調波が
外部に出射される出射側光導波路と、を具備してなり、
そのことにより上記目的が達成される。
基板上に形成されており、入射された基本波が内部を伝
播する間に基板内に第２高調波を放射するように、該基
板が非線形材料であるかもしくは非線形材料で構成され
た波長変換光導波路と、該波長変換光導波路から放射さ
れる第２高調゛波が入射される光結合器と、該光結合器
に入射された第２高調波が、内部を伝播するように該光
結合器に接続されており、内部を伝播する第２高調波が
外部に出射される出射側光導波路と、を具備してなり、
そのことにより上記目的が達成される。
（作用）
本発明の光波長変換装置は、基板に設けられた波長変換
光導波路を伝播する基本波が、第２高調波に変換されて
、基板内にチェレンコフ放射され、この第２高調波が、
光結合器により出射側光導波路内に入射される。そして
、該出射側光導波路から第２高調波が外部に出射される
。
光導波路を伝播する基本波が、第２高調波に変換されて
、基板内にチェレンコフ放射され、この第２高調波が、
光結合器により出射側光導波路内に入射される。そして
、該出射側光導波路から第２高調波が外部に出射される
。
（実施例）
以下に本発明を実施例について説明する。
本発明の光波長変換装置は、第１図（ａ）および（ｂ）
に示すように、非線形光学効果を有する直方体状の結晶
基板１１の表面１１ａ上に形成された直線状の波長変換
光導波路１２を有する。該波長変換光導波路１２は、基
板１１の一方の端面ｌｉｅから中央部に近傍に向かって
延びており、該端面ｌｉｅ側の側部にのみ位置している
。
に示すように、非線形光学効果を有する直方体状の結晶
基板１１の表面１１ａ上に形成された直線状の波長変換
光導波路１２を有する。該波長変換光導波路１２は、基
板１１の一方の端面ｌｉｅから中央部に近傍に向かって
延びており、該端面ｌｉｅ側の側部にのみ位置している
。
該波長変換光導波路１２の端部が位置する基板１１の端
面１１Ｃには、一対のレンズ２１および２２により構成
された光学系２０が対向して配設されており、該光学系
２０には、半導体レーザ光源３０から発振されるレーザ
光が透過するようになっている。該レーザ光源３０から
発振されたレーザ光は、光学系２０を透過して、該光学
系２０により、基板１１の端面１１ｃ内に位置する波長
変換光導波路Ｌ２の端面に集光され、該端面から該光導
波路１２内に入射する。
面１１Ｃには、一対のレンズ２１および２２により構成
された光学系２０が対向して配設されており、該光学系
２０には、半導体レーザ光源３０から発振されるレーザ
光が透過するようになっている。該レーザ光源３０から
発振されたレーザ光は、光学系２０を透過して、該光学
系２０により、基板１１の端面１１ｃ内に位置する波長
変換光導波路Ｌ２の端面に集光され、該端面から該光導
波路１２内に入射する。
光学系２０における基板１１側の集光レンズ２２は、基
本波であるレーザ光の損失をできるだけ避けるために、
開口数（ＮＡ）が十分に犬きも）もの力（使用されてお
り、本実施例では、開口数が０６の集光レンズが使用さ
れている。
本波であるレーザ光の損失をできるだけ避けるために、
開口数（ＮＡ）が十分に犬きも）もの力（使用されてお
り、本実施例では、開口数が０６の集光レンズが使用さ
れている。
該結晶基板１１の裏面ｆｌｂには、該波長変換光導波路
１２が形成された側部とは反対側の側部（こ、直線状の
出射側光導波路１３が形成されている。該出射側の光導
波路１３は、基板１１における光入射側の端面ｌｉｅと
は反対側の端面ｌｉｄから基板１１の中央部近傍に向か
つて延びている。該出射側光導波路１３１ま、入射側の
光導波路１２の延長線に対して平行１こ状態になるよう
に形成されている。
１２が形成された側部とは反対側の側部（こ、直線状の
出射側光導波路１３が形成されている。該出射側の光導
波路１３は、基板１１における光入射側の端面ｌｉｅと
は反対側の端面ｌｉｄから基板１１の中央部近傍に向か
つて延びている。該出射側光導波路１３１ま、入射側の
光導波路１２の延長線に対して平行１こ状態になるよう
に形成されている。
該出射側光導波路１３における基板１１の中央部側の端
部には、回折格子光結合器１４が連続して設けられてい
る。該回折格子光結合器１４は、出射側光導波路１３側
端部の幅寸法が十分に小さ（、該光導波路１３の幅寸法
に等しくなっており、該光導波路１３から離れるにつれ
て幅寸法が順次大きくなっている。そして、基板１１の
中央部から入射側の光導波路１２が形成された側部にか
けては、十分に広い一定の幅寸法になっており、その一
定寸法の部分に所定の格子パターンの回折格子が形成さ
れている。
部には、回折格子光結合器１４が連続して設けられてい
る。該回折格子光結合器１４は、出射側光導波路１３側
端部の幅寸法が十分に小さ（、該光導波路１３の幅寸法
に等しくなっており、該光導波路１３から離れるにつれ
て幅寸法が順次大きくなっている。そして、基板１１の
中央部から入射側の光導波路１２が形成された側部にか
けては、十分に広い一定の幅寸法になっており、その一
定寸法の部分に所定の格子パターンの回折格子が形成さ
れている。
半導体レーザ光源３０からは、例えば波長８３０ｎｍの
レーザ光が基本波として発振され、そのレーザ光は、光
学系２０を透過して、入射側の光導波路１２内に入射さ
れる。入射側の光導波路１２内に入射した基本波は、波
長変換光導波路１２内で、波長４１５ｎｍの第２高調波
に変換される。波長変換光導波路１２内にて変換された
第２高調波は、基本波と位相整合させるために、基板１
１の内部に例えば放射角度αで放射される、いわゆるチ
ェフレンコ放射となる。
レーザ光が基本波として発振され、そのレーザ光は、光
学系２０を透過して、入射側の光導波路１２内に入射さ
れる。入射側の光導波路１２内に入射した基本波は、波
長変換光導波路１２内で、波長４１５ｎｍの第２高調波
に変換される。波長変換光導波路１２内にて変換された
第２高調波は、基本波と位相整合させるために、基板１
１の内部に例えば放射角度αで放射される、いわゆるチ
ェフレンコ放射となる。
基板１１の内部に放射された第２高調波は、回折格子光
結合画工４に入射される。該回折格子光結合器１４ハ、
チェフレンフ放射光を全て吸収できるように、十分な幅
寸法を有しており、該回折光結合器１４内に吸収された
第２高調波は、回折格子光結合器１４における順次幅寸
法が減少する部分を伝播する間に、単一モードとされて
、出射側光導波路１３内に入射される。
結合画工４に入射される。該回折格子光結合器１４ハ、
チェフレンフ放射光を全て吸収できるように、十分な幅
寸法を有しており、該回折光結合器１４内に吸収された
第２高調波は、回折格子光結合器１４における順次幅寸
法が減少する部分を伝播する間に、単一モードとされて
、出射側光導波路１３内に入射される。
出射側光導波路１３は、波長変換光導波路１２に比べて
厚さが薄くなっており、内部を伝播する第２高調波が単
一モード条件になるようにされている。
厚さが薄くなっており、内部を伝播する第２高調波が単
一モード条件になるようにされている。
従って、出射側光導波路１３内を伝播し、基板１１の出
射９１端面１１ｄから出射される。第２高調波は回折限
界まで集光することができる。
射９１端面１１ｄから出射される。第２高調波は回折限
界まで集光することができる。
該結晶基板１１は、例えば、非線形光学定数が大きいＬ
ｉＮｂ０ａが使用されており、波長変換光導波路１２は
、プロトン交換法により、例えば、次のように製造され
る。Ｚ板ＬｉＮｂＯ３製の結晶基板１１に、モリブデン
（Ｍｏ）等のマスク用金属薄膜を電子ビーム蒸着法等に
より蒸着した後に、通常のホトリソグラフィー法により
、ホトレジストで基板１１の表面１１ａに波長変換光導
波路１２パターンマスクを形成し、このホトレジストパ
ターンをマスクとして、Ｍｏ等の金ＲＨをエツチングす
る。これにより、波長変換光導波路１２を形成する。そ
の後に、基板１１の裏面１１ｂにも、同様の方法で、表
面１１ａに形成された波長変換光導波路工２に対して所
定の位置となるように位置合わせされた出射側の光導波
路１３のパターンマスクを形成し、Ｍｏ膜をマスクとし
てプロトン交換を行うことにより、出射側光導波路１３
を形成する。本実施例では、まず、波長変換光導波路１
２および出射側光導波路１３を、０．３μｍの深さにな
るまで２００℃のプロトン交換液に浸し、その後に、基
板１１の表面１１ａに形成される波長変換光導波路１２
の深さが０．４μｌになるまでプロトン交換を再度行う
ことにより、それぞれ所定の深さの光導波路１２および
１３を形成し得る。このようにして光導波路１２および
１３が形成されると、その後に、Ｍｏ膜が除去されて端
面が光学研磨される。
ｉＮｂ０ａが使用されており、波長変換光導波路１２は
、プロトン交換法により、例えば、次のように製造され
る。Ｚ板ＬｉＮｂＯ３製の結晶基板１１に、モリブデン
（Ｍｏ）等のマスク用金属薄膜を電子ビーム蒸着法等に
より蒸着した後に、通常のホトリソグラフィー法により
、ホトレジストで基板１１の表面１１ａに波長変換光導
波路１２パターンマスクを形成し、このホトレジストパ
ターンをマスクとして、Ｍｏ等の金ＲＨをエツチングす
る。これにより、波長変換光導波路１２を形成する。そ
の後に、基板１１の裏面１１ｂにも、同様の方法で、表
面１１ａに形成された波長変換光導波路工２に対して所
定の位置となるように位置合わせされた出射側の光導波
路１３のパターンマスクを形成し、Ｍｏ膜をマスクとし
てプロトン交換を行うことにより、出射側光導波路１３
を形成する。本実施例では、まず、波長変換光導波路１
２および出射側光導波路１３を、０．３μｍの深さにな
るまで２００℃のプロトン交換液に浸し、その後に、基
板１１の表面１１ａに形成される波長変換光導波路１２
の深さが０．４μｌになるまでプロトン交換を再度行う
ことにより、それぞれ所定の深さの光導波路１２および
１３を形成し得る。このようにして光導波路１２および
１３が形成されると、その後に、Ｍｏ膜が除去されて端
面が光学研磨される。
次に、回折格子光結合器１４の具体的な格子パターンに
ついて説明する。例えば、第１図（ａ）および（１））
に示すように、波長変換光導波路１２から放射角度αで
チェフレンコ放射される第２高調波が回折格子光結合器
１４に入射される点を原点Ｏとして、出射側光導波路１
３が延びる方向をｙ軸方向、このｙ軸方向に対して、基
板ＩＩの裏面１１ｂ内にて直交する方向をＸ軸方向、両
軸方向に直交する方向を２軸方向とする。基板１１の厚
さをｄ、波長変換光導波路１２の等偏屈折率をＮ、出射
側光導波路１３の等偏屈折率をｎ、回折格子光結合器１
４内の第２高調波が集光する点をＦ、原点Ｏからこの点
Ｆまでの距離をｒ、第２高調波の波長をλとすると、回
折格子光結合器１４は、次の式で示され、整数ｍを０．
±１．±２．・・・と変えて得られる曲線群の格子パタ
ーンとされ、その各曲線に沿って、屈折率、層厚等を変
化させることにより製造される。
ついて説明する。例えば、第１図（ａ）および（１））
に示すように、波長変換光導波路１２から放射角度αで
チェフレンコ放射される第２高調波が回折格子光結合器
１４に入射される点を原点Ｏとして、出射側光導波路１
３が延びる方向をｙ軸方向、このｙ軸方向に対して、基
板ＩＩの裏面１１ｂ内にて直交する方向をＸ軸方向、両
軸方向に直交する方向を２軸方向とする。基板１１の厚
さをｄ、波長変換光導波路１２の等偏屈折率をＮ、出射
側光導波路１３の等偏屈折率をｎ、回折格子光結合器１
４内の第２高調波が集光する点をＦ、原点Ｏからこの点
Ｆまでの距離をｒ、第２高調波の波長をλとすると、回
折格子光結合器１４は、次の式で示され、整数ｍを０．
±１．±２．・・・と変えて得られる曲線群の格子パタ
ーンとされ、その各曲線に沿って、屈折率、層厚等を変
化させることにより製造される。
ｎ（ｙｅｏｓα＋（、Ｉ’ Ｘ ＋ｄ −ｄ） ５
ｉｎａ１＋Ｎｆｘ ＋ ｙ−ｒ ＝ｍλ＋Ｎ−ｆ
この式によりしめされる格子パターンを第２図に示す。
ｉｎａ１＋Ｎｆｘ ＋ ｙ−ｒ ＝ｍλ＋Ｎ−ｆ
この式によりしめされる格子パターンを第２図に示す。
このよなパターンは、まず、第３図（ａ）に示すように
、出射側光導波路１３に合わせて、通常のホトリングラ
フイー法に用いて、ホトレジストパターン１４ａを形成
しく第３図＜ａ）〜（ｃ）では、第１図に示す基板１１
の状態とは上下方向が反対になっている）、この上から
ＴｉＯ２、ＩＴＯ等のように、屈折率が基板１１の屈折
率に近く、透明な材料１４ｂを通常の電子ビーム蒸着法
、またはスパッタ蒸着法等により蒸着した後に（第３図
（ｂ））、通常のリフトオフ法によって形成される（第
３図（Ｃ））。第３図（Ｃ）に示す回折格子は、断面方
形状になっているが、三角形状、鋸歯状等の任意の形状
にすることができる。
、出射側光導波路１３に合わせて、通常のホトリングラ
フイー法に用いて、ホトレジストパターン１４ａを形成
しく第３図＜ａ）〜（ｃ）では、第１図に示す基板１１
の状態とは上下方向が反対になっている）、この上から
ＴｉＯ２、ＩＴＯ等のように、屈折率が基板１１の屈折
率に近く、透明な材料１４ｂを通常の電子ビーム蒸着法
、またはスパッタ蒸着法等により蒸着した後に（第３図
（ｂ））、通常のリフトオフ法によって形成される（第
３図（Ｃ））。第３図（Ｃ）に示す回折格子は、断面方
形状になっているが、三角形状、鋸歯状等の任意の形状
にすることができる。
第４図（ａ）および（１））に本発明の波長変換素子の
別の実施例を示す。本実施例の波長変換素子では、基板
４１の表面４１ａに、深さ０．４μ国の直線状の波長変
換光導波路４２が形成されている。該波長変換光導波路
４２は、一方の端部が基板４１の中央部近傍に位置して
おり、他方の端部は、基板４１の側部上に設けられた回
折格子光結合器４４に接続されている。そして、該回折
格子光結合器４４に、半導体レーザ光源３０から発振さ
れるレーザ光が照射される。該レーザ光は、回折格子光
結合器４４により、波長変換光導波路４２内に入射され
る。
別の実施例を示す。本実施例の波長変換素子では、基板
４１の表面４１ａに、深さ０．４μ国の直線状の波長変
換光導波路４２が形成されている。該波長変換光導波路
４２は、一方の端部が基板４１の中央部近傍に位置して
おり、他方の端部は、基板４１の側部上に設けられた回
折格子光結合器４４に接続されている。そして、該回折
格子光結合器４４に、半導体レーザ光源３０から発振さ
れるレーザ光が照射される。該レーザ光は、回折格子光
結合器４４により、波長変換光導波路４２内に入射され
る。
基板４１の表面４１ａにおける回折格子光結合器４４が
設けられた側部とは反対側の側部には、０．３μｍの深
さの直線状の出射側光導波路４３が設けられている。該
出射側光導波路の一方の端部は、基板４１表面４１ａの
中央部近傍に設けられた回折格子光結合器４５に接続さ
れており、他方の端部は、基板４１の端面に連なってい
る。
設けられた側部とは反対側の側部には、０．３μｍの深
さの直線状の出射側光導波路４３が設けられている。該
出射側光導波路の一方の端部は、基板４１表面４１ａの
中央部近傍に設けられた回折格子光結合器４５に接続さ
れており、他方の端部は、基板４１の端面に連なってい
る。
波長変換光導波路４２に入射された基本波は、該波長変
換光導波路４２内を伝播する間に、第２高調波に変換さ
れ、この第２高調波は、基板４Ｉ内にチェフレンコ放射
によりを放射される。基板４１内に放射された第２高調
波は、基板４１の裏面４１ｂにて反射されて、回折格子
光結合器４５に照射され、出射側光導波路４３内に入射
される。該出射側光導波路４３内を伝播する第２高調波
は、基板４１の端面４１ｄから出射される。
換光導波路４２内を伝播する間に、第２高調波に変換さ
れ、この第２高調波は、基板４Ｉ内にチェフレンコ放射
によりを放射される。基板４１内に放射された第２高調
波は、基板４１の裏面４１ｂにて反射されて、回折格子
光結合器４５に照射され、出射側光導波路４３内に入射
される。該出射側光導波路４３内を伝播する第２高調波
は、基板４１の端面４１ｄから出射される。
本実施例の波長変換素子も、前記実施例と同様にして製
造できるが、波長変換光導波路４２および出射側光導波
路４３は、基板４１における表面４１ａに形成されるた
めに、ホトレジストマスクパターンを１回のホトリソグ
ラフィー法により形成することができる。波長変換光導
波路４２および出射側光導波路４３は、前記実施例と同
様に、０３μｍの深さになるまでプロトン交換を実施し
た後に、出射側光導波路４３上にＭｏ膜を蒸着して、波
長変換光導波路４２の深さが０．４μ■になるまで、再
度、プロトン交換を行うことにより形成される。
造できるが、波長変換光導波路４２および出射側光導波
路４３は、基板４１における表面４１ａに形成されるた
めに、ホトレジストマスクパターンを１回のホトリソグ
ラフィー法により形成することができる。波長変換光導
波路４２および出射側光導波路４３は、前記実施例と同
様に、０３μｍの深さになるまでプロトン交換を実施し
た後に、出射側光導波路４３上にＭｏ膜を蒸着して、波
長変換光導波路４２の深さが０．４μ■になるまで、再
度、プロトン交換を行うことにより形成される。
第５図に本発明の波長変換装置のさらに別の実施例を示
す。本実施例では、基板５１の表面５１ａにおける一方
の側部に、直線状の入射側光導波路５２が設けられてい
る。該入射側光導波路５２は、一方の端面５１ｃから他
方の端面５１ｄにまで達しており、その中央部が基板５
１の中央部寄りに位置した直線部分５２ａになっている
。基板５１表面５１ａには、リング状の波長変換光導波
路５３が設けられている。該波長変換光導波路Ｓ３は、
入射側光導波路５２の中央部の直線部分と平行になった
直線部分５３ａを有しており、両度線部分Ｓ２ａおよび
５３ａにより方向性結合器５４を形成している。
す。本実施例では、基板５１の表面５１ａにおける一方
の側部に、直線状の入射側光導波路５２が設けられてい
る。該入射側光導波路５２は、一方の端面５１ｃから他
方の端面５１ｄにまで達しており、その中央部が基板５
１の中央部寄りに位置した直線部分５２ａになっている
。基板５１表面５１ａには、リング状の波長変換光導波
路５３が設けられている。該波長変換光導波路Ｓ３は、
入射側光導波路５２の中央部の直線部分と平行になった
直線部分５３ａを有しており、両度線部分Ｓ２ａおよび
５３ａにより方向性結合器５４を形成している。
基板５１における一方の端面５１ｃには半導体レーザ光
源３０が光学系２０を介して対向した状態で設けられて
おり、該レーザ光源３０から発振されるレーザ光が入射
側光導波路５２内に入射される。該入射側光導波路５２
内に入射された基本波は、方向性結合器５４により、波
長変換光導波路５３内に入射され、該波長変換光導波路
５３内を伝播する。
源３０が光学系２０を介して対向した状態で設けられて
おり、該レーザ光源３０から発振されるレーザ光が入射
側光導波路５２内に入射される。該入射側光導波路５２
内に入射された基本波は、方向性結合器５４により、波
長変換光導波路５３内に入射され、該波長変換光導波路
５３内を伝播する。
波長変換光導波路５３における方向性結合器を構成する
直線部分Ｓ３ａとは反対側は、直線状の第２高調波発生
部５３ｂになっている。該第２高調波発生部５３ｂは、
波長変換光導波路５３の他の部分よりも厚くなっており
、この第２高調波発生部５３ｂにより第２高調波が基板
５１内にチェレンコフ放射される。基板５１内に放射さ
れた第２高調波は、基板５１の裏面５１ｂにより反射さ
れる。
直線部分Ｓ３ａとは反対側は、直線状の第２高調波発生
部５３ｂになっている。該第２高調波発生部５３ｂは、
波長変換光導波路５３の他の部分よりも厚くなっており
、この第２高調波発生部５３ｂにより第２高調波が基板
５１内にチェレンコフ放射される。基板５１内に放射さ
れた第２高調波は、基板５１の裏面５１ｂにより反射さ
れる。
基板５１の表面Ｓｌａには、基板５１の裏面５１ｂによ
り反射された第２高調波が入射されるように、回折格子
光結合器５５が形成されている。そして、基板５１の表
面５１ａには、回折格子光結合器５５に接続された出射
側光導波路５６が形成されている。該出射側光導波路５
６は、基板５１の一方の端面５１ｃに連なっている。回
折格子光結合器５５に入射された第２高調波は、出射側
光導波路５６に入射されて、該出射側光導波路５６内を
伝播して、基［５１の端面５１ｃから出射される。
り反射された第２高調波が入射されるように、回折格子
光結合器５５が形成されている。そして、基板５１の表
面５１ａには、回折格子光結合器５５に接続された出射
側光導波路５６が形成されている。該出射側光導波路５
６は、基板５１の一方の端面５１ｃに連なっている。回
折格子光結合器５５に入射された第２高調波は、出射側
光導波路５６に入射されて、該出射側光導波路５６内を
伝播して、基［５１の端面５１ｃから出射される。
第２高調波発生部５３ｂから放射されて、基板５１の裏
面５１ｂにて反射された第２高調波の一部は、基板５１
表面５ｆａに設けられた光検知器５７に入射されるよう
になっている。該光検知器５７の出力は、増幅器５８を
に与えられており、該増幅器５８の出力が、波長変換光
導波路５３における第２高調波発生部５３ｂに伝播され
る基本波を制御する一対の電極５９ａおよび５９ｂに与
えられている。増幅器５８は、光検知器５７にて検知さ
れる第２高調波の出力が最大になるように、一対の電極
５９ａおよび５９ｂｉ、：印加される電圧を制御する。
面５１ｂにて反射された第２高調波の一部は、基板５１
表面５ｆａに設けられた光検知器５７に入射されるよう
になっている。該光検知器５７の出力は、増幅器５８を
に与えられており、該増幅器５８の出力が、波長変換光
導波路５３における第２高調波発生部５３ｂに伝播され
る基本波を制御する一対の電極５９ａおよび５９ｂに与
えられている。増幅器５８は、光検知器５７にて検知さ
れる第２高調波の出力が最大になるように、一対の電極
５９ａおよび５９ｂｉ、：印加される電圧を制御する。
一対の電極５９ａおよび５９ｂ間が所定の電位差になる
ことによ、す、画電極５９ａおよび５９ｂに挟まれた波
長変換光導波路５３部分の屈折率が電気光学効果により
変化し、波長変換光導波路５３の光学的長さが変化する
。その結果、波長変換光導波路５３の導波路長が制御さ
れる。
ことによ、す、画電極５９ａおよび５９ｂに挟まれた波
長変換光導波路５３部分の屈折率が電気光学効果により
変化し、波長変換光導波路５３の光学的長さが変化する
。その結果、波長変換光導波路５３の導波路長が制御さ
れる。
なお、上記各実施例では、基板としてＬｉＮｂＯ３を使
用したが、これに限定されるものではなく、光導波路を
形成できて、しかも、非線形光学効果を有するものであ
ればよく、例えば、ＬｉＴａＯ３、にＴＰ、ＢＢＯｌＫ
ＴＡＳＫＮｂＯｓ等が使用される。
用したが、これに限定されるものではなく、光導波路を
形成できて、しかも、非線形光学効果を有するものであ
ればよく、例えば、ＬｉＴａＯ３、にＴＰ、ＢＢＯｌＫ
ＴＡＳＫＮｂＯｓ等が使用される。
（発明の効果）
本発明の光波長変換装置は、このように、基板に設けら
れた波長変換光導波路の全体から第２高調波がチェレン
コフ放射されてその第２高ｔａ波が出射側光導波路から
出射されるために、高出力の第２高調波が得られる。第
２高調波が出射側光導波路に入射されて該出射側光導波
路から出射されるために、集光性にすぐれた第２高調波
が容易に得られる。
れた波長変換光導波路の全体から第２高調波がチェレン
コフ放射されてその第２高ｔａ波が出射側光導波路から
出射されるために、高出力の第２高調波が得られる。第
２高調波が出射側光導波路に入射されて該出射側光導波
路から出射されるために、集光性にすぐれた第２高調波
が容易に得られる。
４、 の な９Ｂ
第１図（ａ）は本発明の光波長変換装置の構成を示す斜
視図、第１図（１））はその正面図、第２図は回折格子
光結合器の格子パターンの一例を示すグラフ、第３図＜
ａ＞〜（Ｃ）はそれぞれ回折格子光結合器の製造工程を
示す基板の断面図、第４図（ａ）は本発明の波長変換装
置の別の実施例の斜視図、第４図（ｂ）はその正面図、
第５図は本発明の波長変換装置のさらに別の実施例の斜
視図、第６図は従来の光波長変換装置の概略図であ１１
・・・基板、ｌｌａ・・・表面、ｌｌｂ・・・裏面、１
２・・・波長変換光導波路、１３・・・出射側光導波路
、１４・・・回折格子光結合器、２０・・・光学系、３
０・・・半導体レーザ光源、４１・・・基板、４２・・
・波長変換光導波路、４３・・・出射側光導波路、４５
・・・回折格子光結合器、５１・・・基板、５２・・・
入射側光導波路、５３・・・波長変換光導波路、５４・
・・方向性光結合器、５５・・・回折格子光結合器、５
６・・・出射側光導波路。
視図、第１図（１））はその正面図、第２図は回折格子
光結合器の格子パターンの一例を示すグラフ、第３図＜
ａ＞〜（Ｃ）はそれぞれ回折格子光結合器の製造工程を
示す基板の断面図、第４図（ａ）は本発明の波長変換装
置の別の実施例の斜視図、第４図（ｂ）はその正面図、
第５図は本発明の波長変換装置のさらに別の実施例の斜
視図、第６図は従来の光波長変換装置の概略図であ１１
・・・基板、ｌｌａ・・・表面、ｌｌｂ・・・裏面、１
２・・・波長変換光導波路、１３・・・出射側光導波路
、１４・・・回折格子光結合器、２０・・・光学系、３
０・・・半導体レーザ光源、４１・・・基板、４２・・
・波長変換光導波路、４３・・・出射側光導波路、４５
・・・回折格子光結合器、５１・・・基板、５２・・・
入射側光導波路、５３・・・波長変換光導波路、５４・
・・方向性光結合器、５５・・・回折格子光結合器、５
６・・・出射側光導波路。
以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基本波が入射されるように基板上に形成されており
、入射された基本波が内部を伝播する間に基板内に第２
高調波を放射するように、該基板が非線形材料であるか
もしくは非線形材料で構成された波長変換光導波路と、 該波長変換光導波路から放射される第２高調波が入射さ
れる光結合器と、 該光結合器に入射された第２高調波が、内部を伝播する
ように該光結合器に接続されており、内部を伝播する第
２高調波が外部に出射される出射側光導波路と、 を具備する光波長変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172285A JP2753118B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 光波長変換装置 |
| DE69126240T DE69126240T2 (de) | 1990-06-28 | 1991-06-28 | Lichtwellenlängenwandler |
| EP91305914A EP0463886B1 (en) | 1990-06-28 | 1991-06-28 | A light wavelength converter |
| US07/723,500 US5224195A (en) | 1990-06-28 | 1991-06-28 | Light wavelength converter for a wavelength of laser beams into a short wavelength |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172285A JP2753118B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 光波長変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0460524A true JPH0460524A (ja) | 1992-02-26 |
| JP2753118B2 JP2753118B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=15939095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2172285A Expired - Fee Related JP2753118B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 光波長変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5224195A (ja) |
| EP (1) | EP0463886B1 (ja) |
| JP (1) | JP2753118B2 (ja) |
| DE (1) | DE69126240T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007326048A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Bridgestone Corp | オートクレーブの減圧方法およびオートクレーブ |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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