JPH05323405A - 波長変換素子およびレーザ光源 - Google Patents
波長変換素子およびレーザ光源Info
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- JPH05323405A JPH05323405A JP13272492A JP13272492A JPH05323405A JP H05323405 A JPH05323405 A JP H05323405A JP 13272492 A JP13272492 A JP 13272492A JP 13272492 A JP13272492 A JP 13272492A JP H05323405 A JPH05323405 A JP H05323405A
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- optical waveguide
- harmonic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長選択機能を有する波長変換素子を実現
し、構成で簡単で波長を安定化したレーザ光源を実現す
る。 【構成】 LiNbO3からなる基板1上にプロトン交換光導
波路2を形成する。このプロトン交換光導波路2は非線
形光学効果をもつ。プロトン交換光導波路2の幅と厚さ
は、基本波P1と第2次高調波P2の実効屈折率が等し
くなるように選んであり、例えば幅が3μm,厚さが1.
3μmである。プロトン交換光導波路2上には、ルビジ
ウムがドープされたTa2O5 膜からなる波長選択吸収膜3
を形成する。この波長選択吸収膜2は、基本波波長域
(1.5〜1.6 μm)では透明であり、波長0.78μmで吸
収線が存在する。
し、構成で簡単で波長を安定化したレーザ光源を実現す
る。 【構成】 LiNbO3からなる基板1上にプロトン交換光導
波路2を形成する。このプロトン交換光導波路2は非線
形光学効果をもつ。プロトン交換光導波路2の幅と厚さ
は、基本波P1と第2次高調波P2の実効屈折率が等し
くなるように選んであり、例えば幅が3μm,厚さが1.
3μmである。プロトン交換光導波路2上には、ルビジ
ウムがドープされたTa2O5 膜からなる波長選択吸収膜3
を形成する。この波長選択吸収膜2は、基本波波長域
(1.5〜1.6 μm)では透明であり、波長0.78μmで吸
収線が存在する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、コヒーレント光を利
用する光情報処理分野、光応用計測分野、光通信分野等
に使用する波長変換素子および波長変換素子を用いて構
成したレーザ光源に関するものである。
用する光情報処理分野、光応用計測分野、光通信分野等
に使用する波長変換素子および波長変換素子を用いて構
成したレーザ光源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光情報処理分野、光応用計測分野、光通
信分野等では、ファイバロスの少ない波長1.5μm帯で
高精度に波長が安定した標準レーザ光源が必要とされて
いる。この標準レーザ光源を実現するために波長変換を
用いたシステムが用いられている。以下、このシステム
について図8を用いて説明する。
信分野等では、ファイバロスの少ない波長1.5μm帯で
高精度に波長が安定した標準レーザ光源が必要とされて
いる。この標準レーザ光源を実現するために波長変換を
用いたシステムが用いられている。以下、このシステム
について図8を用いて説明する。
【0003】図8において、21は温度調整用クーラー
内蔵の半導体レーザ(LD)、22,23および24は
それぞれレンズ(光学系)である。25は波長変換素子
(SHG素子)で、基本波が入射されたときに第2次高
調波を出力するものである。26はルビジウム原子もし
くはセシウム原子の蒸気を封入したセルで、基本波に対
し透明でかつ第2次高調波の特定の波長を吸収する吸収
線をもつものである。27はSiからなる光検出器で、
第2次高調波を検出する。30は半導体レーザ21に流
れる電流を変調するための例えば正弦波形の参照信号を
発生する参照信号発振器である。
内蔵の半導体レーザ(LD)、22,23および24は
それぞれレンズ(光学系)である。25は波長変換素子
(SHG素子)で、基本波が入射されたときに第2次高
調波を出力するものである。26はルビジウム原子もし
くはセシウム原子の蒸気を封入したセルで、基本波に対
し透明でかつ第2次高調波の特定の波長を吸収する吸収
線をもつものである。27はSiからなる光検出器で、
第2次高調波を検出する。30は半導体レーザ21に流
れる電流を変調するための例えば正弦波形の参照信号を
発生する参照信号発振器である。
【0004】29は同期検波器で、参照信号発振器30
と光検出器27からの検出信号とを同期検波する。28
は半導体レーザ制御回路(LD制御回路)で、半導体レ
ーザ21に流れる電流を参照信号発振器30の出力信号
に基づいて変化させるとともに、同期検波器29の出力
信号の微分が零になるように半導体レーザ21の温度を
制御する。
と光検出器27からの検出信号とを同期検波する。28
は半導体レーザ制御回路(LD制御回路)で、半導体レ
ーザ21に流れる電流を参照信号発振器30の出力信号
に基づいて変化させるとともに、同期検波器29の出力
信号の微分が零になるように半導体レーザ21の温度を
制御する。
【0005】半導体レーザ21の発振波長は、摂氏25
度において1.56μmである。半導体レーザ21への注
入電流は、参照信号発振器30の参照信号に基づき半導
体レーザ制御回路28によって微小変調がかけられるの
で、半導体レーザ21の発振波長が参照信号に応じて僅
かに変化する。その際、半導体レーザ制御回路28が温
度調整用クーラーを制御することで、半導体レーザ21
の温度を0.1度の温度精度で制御している。
度において1.56μmである。半導体レーザ21への注
入電流は、参照信号発振器30の参照信号に基づき半導
体レーザ制御回路28によって微小変調がかけられるの
で、半導体レーザ21の発振波長が参照信号に応じて僅
かに変化する。その際、半導体レーザ制御回路28が温
度調整用クーラーを制御することで、半導体レーザ21
の温度を0.1度の温度精度で制御している。
【0006】この半導体レーザ21からの基本波P1を
レンズ22,23により波長変換素子25に入射させ
る。このとき、基本波P1は波長変換素子25により波
長変換され波長780nmの第2次高調波P2へと変換
される。この変換された第2次高調波P2は、レンズ2
4により平行光線に変換され、セル26を透過し光検出
器27により検出される。このとき、セル26で特定の
周波数成分が吸収される。
レンズ22,23により波長変換素子25に入射させ
る。このとき、基本波P1は波長変換素子25により波
長変換され波長780nmの第2次高調波P2へと変換
される。この変換された第2次高調波P2は、レンズ2
4により平行光線に変換され、セル26を透過し光検出
器27により検出される。このとき、セル26で特定の
周波数成分が吸収される。
【0007】セル26を透過し光検出器27で受光され
た信号を同期検波器29で検出し微分処理する。その微
分成分がゼロとなるときが透過光強度が最小となる。そ
の前後で符号が変わるので、これを制御信号として、吸
収線の中心に第2次高調波P2の波長を安定化させるこ
とが可能となる。第2次高調波P2の波長は、波長変換
素子25により基本波P1の波長を半分の波長に変換し
たものであるため、第2次高調波P2が安定化されるこ
とは基本波P1が安定化されることと等価である。
た信号を同期検波器29で検出し微分処理する。その微
分成分がゼロとなるときが透過光強度が最小となる。そ
の前後で符号が変わるので、これを制御信号として、吸
収線の中心に第2次高調波P2の波長を安定化させるこ
とが可能となる。第2次高調波P2の波長は、波長変換
素子25により基本波P1の波長を半分の波長に変換し
たものであるため、第2次高調波P2が安定化されるこ
とは基本波P1が安定化されることと等価である。
【0008】以上により波長1.56μmの安定化したレ
ーザ光源が実現できる。図7は従来の波長変換素子の具
体構造を示す斜視図である。図7において、1は非線形
光学効果を有するLiNbO3 結晶からなる基板であ
る。2Aは基板1に形成した光導波路で、非線形光学効
果をもつ。光導波路2Aの幅と厚さは、基本波P1と第
2次高調波P2の実効屈折率が等しくなるように選んで
いる。
ーザ光源が実現できる。図7は従来の波長変換素子の具
体構造を示す斜視図である。図7において、1は非線形
光学効果を有するLiNbO3 結晶からなる基板であ
る。2Aは基板1に形成した光導波路で、非線形光学効
果をもつ。光導波路2Aの幅と厚さは、基本波P1と第
2次高調波P2の実効屈折率が等しくなるように選んで
いる。
【0009】基本波P1(波長1.56μm)は、光導波
路2Aを伝搬し、波長が半分の第2次高調波P2(波長
0.78μm)に変換される。基本波P1に対する0次モ
ードの実効屈折率n1 と第2次高調波P2の2次モード
の実効屈折率n2 とが等しくなるように、光導波路2A
の幅と厚さを選んでいるために、第2次高調波P2は光
導波路2A内を伝搬し効率の良い波長変換が行われる。
路2Aを伝搬し、波長が半分の第2次高調波P2(波長
0.78μm)に変換される。基本波P1に対する0次モ
ードの実効屈折率n1 と第2次高調波P2の2次モード
の実効屈折率n2 とが等しくなるように、光導波路2A
の幅と厚さを選んでいるために、第2次高調波P2は光
導波路2A内を伝搬し効率の良い波長変換が行われる。
【0010】10は基本波P1の入射部であり、11は
第2次高調波P2の出射部である。
第2次高調波P2の出射部である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
標準的なレーザ光源では、第2次高調波P2をコリメー
トするレンズ24やルビジウム原子もしくはセシウム原
子の蒸気を封入したセル26を用いるため、構造が複雑
であるという問題があった。この発明の目的は、波長選
択吸収機能を有しレーザ光源を構成する場合に第2次高
調波をコリメートするレンズおよび特定の波長の光を吸
収させるセルを省略することができる波長変換素子を提
供することである。
標準的なレーザ光源では、第2次高調波P2をコリメー
トするレンズ24やルビジウム原子もしくはセシウム原
子の蒸気を封入したセル26を用いるため、構造が複雑
であるという問題があった。この発明の目的は、波長選
択吸収機能を有しレーザ光源を構成する場合に第2次高
調波をコリメートするレンズおよび特定の波長の光を吸
収させるセルを省略することができる波長変換素子を提
供することである。
【0012】この発明の他の目的は、第2次高調波をコ
リメートするレンズおよび特定の波長の光を吸収させる
セルを省略することができて構造を簡素化することがで
きるレーザ光源を提供することである。
リメートするレンズおよび特定の波長の光を吸収させる
セルを省略することができて構造を簡素化することがで
きるレーザ光源を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明の波長変換素子
は、波長1.5μm以上1.6μm以下の基本波を第2次高
調波に変換するものであり、Z軸に垂直な面をもち非線
形光学効果を有する非線形光学結晶と、この非線形光学
結晶のZ軸に垂直な面に形成されて非線形光学効果を有
するプロトン交換光導波路と、このプロトン交換光導波
路の表面に形成されて基本波に対し透明でかつ第2次高
調波の特定の波長を吸収する吸収線をもつ波長選択吸収
膜とを有している。この場合、プロトン交換光導波路の
厚さおよび幅を基本波の伝搬定数と第2次高調波の伝搬
定数が等しくなるように選択している。
は、波長1.5μm以上1.6μm以下の基本波を第2次高
調波に変換するものであり、Z軸に垂直な面をもち非線
形光学効果を有する非線形光学結晶と、この非線形光学
結晶のZ軸に垂直な面に形成されて非線形光学効果を有
するプロトン交換光導波路と、このプロトン交換光導波
路の表面に形成されて基本波に対し透明でかつ第2次高
調波の特定の波長を吸収する吸収線をもつ波長選択吸収
膜とを有している。この場合、プロトン交換光導波路の
厚さおよび幅を基本波の伝搬定数と第2次高調波の伝搬
定数が等しくなるように選択している。
【0014】また、この発明のレーザ光源は、波長1.5
μm以上1.6μm以下で発光する半導体レーザと波長1.
5μm以上1.6μm以下の基本波を第2次高調波に変換
する波長変換素子とを設けている。また、半導体レーザ
からのレーザ光を基本波として波長変換素子へ入射させ
る光学系を設け、波長変換素子から放射される第2次高
調波を検出する光検出器を設けている。さらに、半導体
レーザに流れる電流を変調するための参照信号を発振す
る参照信号発振器を設け、参照信号発振器と光検出器か
らの検出信号とを同期検波する同期検波器を設け、参照
信号に従って半導体レーザの電流を変調制御するととも
に、同期検波器の出力の微分値が零になるように半導体
レーザの温度を制御する半導体レーザ制御回路を設けて
いる。
μm以上1.6μm以下で発光する半導体レーザと波長1.
5μm以上1.6μm以下の基本波を第2次高調波に変換
する波長変換素子とを設けている。また、半導体レーザ
からのレーザ光を基本波として波長変換素子へ入射させ
る光学系を設け、波長変換素子から放射される第2次高
調波を検出する光検出器を設けている。さらに、半導体
レーザに流れる電流を変調するための参照信号を発振す
る参照信号発振器を設け、参照信号発振器と光検出器か
らの検出信号とを同期検波する同期検波器を設け、参照
信号に従って半導体レーザの電流を変調制御するととも
に、同期検波器の出力の微分値が零になるように半導体
レーザの温度を制御する半導体レーザ制御回路を設けて
いる。
【0015】この場合、波長変換素子は、Z軸に垂直な
面をもち非線形光学効果を有する非線形光学結晶と、こ
の非線形光学結晶のZ軸に垂直な面に形成されて非線形
光学効果を有するプロトン交換光導波路と、このプロト
ン交換光導波路の表面に形成されて基本波に対し透明で
かつ第2次高調波の特定の波長を吸収する吸収線をもつ
波長選択吸収膜とを有し、プロトン交換光導波路の厚さ
および幅が基本波の伝搬定数と第2次高調波の伝搬定数
が等しくなるように選択している。
面をもち非線形光学効果を有する非線形光学結晶と、こ
の非線形光学結晶のZ軸に垂直な面に形成されて非線形
光学効果を有するプロトン交換光導波路と、このプロト
ン交換光導波路の表面に形成されて基本波に対し透明で
かつ第2次高調波の特定の波長を吸収する吸収線をもつ
波長選択吸収膜とを有し、プロトン交換光導波路の厚さ
および幅が基本波の伝搬定数と第2次高調波の伝搬定数
が等しくなるように選択している。
【0016】上記の波長選択吸収膜は、例えばセシウム
もしくはルビジウムをドープしたTa2 O5 膜で構成さ
れる。
もしくはルビジウムをドープしたTa2 O5 膜で構成さ
れる。
【0017】
【作用】この発明の構成によれば、第2次高調波が伝搬
するプロトン交換光導波路上に特定の波長の第2次高調
波を吸収する波長選択吸収膜を設けたことにより、波長
変換素子に波長選択吸収機能をもたせることができ、第
2次高調波をコリメートするレンズおよび特定の波長の
光を吸収させるセルを省略することができる。
するプロトン交換光導波路上に特定の波長の第2次高調
波を吸収する波長選択吸収膜を設けたことにより、波長
変換素子に波長選択吸収機能をもたせることができ、第
2次高調波をコリメートするレンズおよび特定の波長の
光を吸収させるセルを省略することができる。
【0018】また、この波長変換素子を用いて波長安定
化動作を行うレーザ光源を構成する場合、波長安定化の
ために必要な第2次高調波コリメート用のレンズおよび
波長選択吸収用のセルを省略することができ、構成が簡
単となる。
化動作を行うレーザ光源を構成する場合、波長安定化の
ために必要な第2次高調波コリメート用のレンズおよび
波長選択吸収用のセルを省略することができ、構成が簡
単となる。
【0019】
【実施例】以下、この発明の波長変換素子およびレーザ
光源の各実施例を図面を参照しながら説明する。図1は
請求項1記載の波長変換素子の実施例の斜視図であり、
この図面をもとに波長変換素子について説明する。
光源の各実施例を図面を参照しながら説明する。図1は
請求項1記載の波長変換素子の実施例の斜視図であり、
この図面をもとに波長変換素子について説明する。
【0020】図1において、1は非線形光学効果を有す
る非線形光学結晶、例えばLiNbO3 結晶からなる基
板で、Z軸(C軸と同じ意味)に垂直な平面(Z面)を
表面としてもつものである。なお、基板1としては、L
iTaO3 結晶や、LiTaO3 およびLiNbO3 の
混晶であるLiNbx Ta1-x O3 (0≦x≦1)を用
いることも可能である。
る非線形光学結晶、例えばLiNbO3 結晶からなる基
板で、Z軸(C軸と同じ意味)に垂直な平面(Z面)を
表面としてもつものである。なお、基板1としては、L
iTaO3 結晶や、LiTaO3 およびLiNbO3 の
混晶であるLiNbx Ta1-x O3 (0≦x≦1)を用
いることも可能である。
【0021】2は基板1にピロリン酸によるプロトン交
換層からなり、非線形光学効果を有する光導波路であ
る。プロトン交換層からなる光導波路2の非線形光学効
果は、基板1に比べて小さいが、内部を伝搬する光は同
時に基板1にも存在するため、結果として光導波路2は
非線形光学効果をもつこととなる。3は例えばルビジウ
ムがドープされたTa2 O5 膜からなる波長選択吸収膜
であり、基本波波長域(1.5〜1.6μm)では透明であ
り、波長0.78μmで吸収線が存在する。
換層からなり、非線形光学効果を有する光導波路であ
る。プロトン交換層からなる光導波路2の非線形光学効
果は、基板1に比べて小さいが、内部を伝搬する光は同
時に基板1にも存在するため、結果として光導波路2は
非線形光学効果をもつこととなる。3は例えばルビジウ
ムがドープされたTa2 O5 膜からなる波長選択吸収膜
であり、基本波波長域(1.5〜1.6μm)では透明であ
り、波長0.78μmで吸収線が存在する。
【0022】基本波P1(波長1.5〜1.6μm)は入射
部10から入射し、光導波路2を伝搬する。このとき、
波長選択吸収膜3は基本波P1の波長に対して透明であ
り、基本波P1の吸収は生じない。光導波路2を伝搬す
る基本波P1は、光導波路2の非線形光学効果により波
長が半分の第2次高調波P2(波長0.75〜0.8μm)
に変換され、光導波路2を伝搬する。基本波P1を第2
次高調波P2に変換するためには、基本波P1と第2次
高調波P2の実効屈折率を等しくする必要があるが、こ
れは光導波路2の幅および厚さを以下のように決定し実
現している。
部10から入射し、光導波路2を伝搬する。このとき、
波長選択吸収膜3は基本波P1の波長に対して透明であ
り、基本波P1の吸収は生じない。光導波路2を伝搬す
る基本波P1は、光導波路2の非線形光学効果により波
長が半分の第2次高調波P2(波長0.75〜0.8μm)
に変換され、光導波路2を伝搬する。基本波P1を第2
次高調波P2に変換するためには、基本波P1と第2次
高調波P2の実効屈折率を等しくする必要があるが、こ
れは光導波路2の幅および厚さを以下のように決定し実
現している。
【0023】ここで、上記の実効屈折率と特許請求の範
囲における伝搬定数の関係について説明する。伝搬定数
kは、実効屈折率をneff とし、真空中での伝搬定数を
k0とすると、
囲における伝搬定数の関係について説明する。伝搬定数
kは、実効屈折率をneff とし、真空中での伝搬定数を
k0とすると、
【0024】
【数1】k=neff ・k0 で表され、真空中の伝搬定数k0 は、光の波長をλとす
ると、
ると、
【0025】
【数2】k0 =2π/λ で表され、一定値である。したがって、基本波P1と第
2次高調波P2とで実効屈折率neff が等しいというこ
とは、基本波P1と第2次高調波P2とで伝搬定数kが
等しいということと等価である。
2次高調波P2とで実効屈折率neff が等しいというこ
とは、基本波P1と第2次高調波P2とで伝搬定数kが
等しいということと等価である。
【0026】図2はLiNbO3 結晶およびプロトン交
換層の波長分散を表している。図2において、ns w は
基板1の基本波P1の屈折率を、nf w は光導波路2
(プロトン交換層)の基本波P1の屈折率をそれぞれ表
している。ns 2wは基板1の第2次高調波P2の屈折率
を、nf 2wは光導波路2(プロトン交換層)の第2次高
調波P2の屈折率を表している。
換層の波長分散を表している。図2において、ns w は
基板1の基本波P1の屈折率を、nf w は光導波路2
(プロトン交換層)の基本波P1の屈折率をそれぞれ表
している。ns 2wは基板1の第2次高調波P2の屈折率
を、nf 2wは光導波路2(プロトン交換層)の第2次高
調波P2の屈折率を表している。
【0027】一般に、光導波路2を伝搬する光の実効屈
折率は、光導波路2の厚さに対応して基板1の屈折率と
光導波路2の屈折率の間で変化する。したがって、図2
より目的とする波長1.5μmから1.6μmの範囲では基
本波P1と第2次高調波P2の屈折率が等しくなりうる
ことがわかる。このため、光導波路2の厚さを最適化す
ることにより、これを実現する。
折率は、光導波路2の厚さに対応して基板1の屈折率と
光導波路2の屈折率の間で変化する。したがって、図2
より目的とする波長1.5μmから1.6μmの範囲では基
本波P1と第2次高調波P2の屈折率が等しくなりうる
ことがわかる。このため、光導波路2の厚さを最適化す
ることにより、これを実現する。
【0028】図3は基本波P1の波長が1.56μmの光
における光導波路2の厚さと実効屈折率との関係を表す
図である。n1 が基本波P1に対する0次モードの実効
屈折率を、n2 が第2次高調波P2の2次モードの実効
屈折率である。図3より、厚さ1.3μmで基本波P1と
第2次高調波P2の実効屈折率が等しくなる。なお、光
導波路2の幅は、基本波に対してシングルモードである
ことが理想であり、その値は1μm程度である。ただ、
作製プロセスの都合上、3μm幅程度しか現状では作製
できない。厚さ1.3μmは、幅が3μmのときの値であ
る。
における光導波路2の厚さと実効屈折率との関係を表す
図である。n1 が基本波P1に対する0次モードの実効
屈折率を、n2 が第2次高調波P2の2次モードの実効
屈折率である。図3より、厚さ1.3μmで基本波P1と
第2次高調波P2の実効屈折率が等しくなる。なお、光
導波路2の幅は、基本波に対してシングルモードである
ことが理想であり、その値は1μm程度である。ただ、
作製プロセスの都合上、3μm幅程度しか現状では作製
できない。厚さ1.3μmは、幅が3μmのときの値であ
る。
【0029】以上のように発生した第2次高調波P2は
光導波路2を伝搬する。このとき、第2次高調波P2
は、図4に示すような電界分布を保ちながら伝搬する。
波長選択吸収膜3の領域に第2次高調波P2が存在する
ため、その影響を受けることになる。第2次高調波P2
の波長が0.78μmの場合つまり基本波P1の波長が1.
56μmの場合、波長選択吸収膜3は不透明となり、第
2次高調波P2は光導波路2を伝搬する過程において波
長選択吸収膜3に吸収され、出射部11から出力される
第2次高調波P2は低下する。
光導波路2を伝搬する。このとき、第2次高調波P2
は、図4に示すような電界分布を保ちながら伝搬する。
波長選択吸収膜3の領域に第2次高調波P2が存在する
ため、その影響を受けることになる。第2次高調波P2
の波長が0.78μmの場合つまり基本波P1の波長が1.
56μmの場合、波長選択吸収膜3は不透明となり、第
2次高調波P2は光導波路2を伝搬する過程において波
長選択吸収膜3に吸収され、出射部11から出力される
第2次高調波P2は低下する。
【0030】図5に基本波P1の波長と出射部11から
出力される第2次高調波P2との関係を示す。以上のよ
うに構成することで、波長変換素子に波長選択機能を付
加することができる。ここでは、ルビジウムがドープさ
れたTa2 O5 膜からなる波長選択吸収膜3について説
明したが、基本波を透過し特定の波長を吸収する材質か
らなる波長選択吸収膜であればこの限りではなく、例え
ばセシウムがドープされたTa 2 O5 膜でも実現可能で
ある。
出力される第2次高調波P2との関係を示す。以上のよ
うに構成することで、波長変換素子に波長選択機能を付
加することができる。ここでは、ルビジウムがドープさ
れたTa2 O5 膜からなる波長選択吸収膜3について説
明したが、基本波を透過し特定の波長を吸収する材質か
らなる波長選択吸収膜であればこの限りではなく、例え
ばセシウムがドープされたTa 2 O5 膜でも実現可能で
ある。
【0031】つぎに、この波長変換素子を用いて構成し
たレーザ光源の実施例について図6を用いて説明する。
図6において、21は温度調整用クーラー内蔵の半導体
レーザ、22および23はレンズ(光学系)、25は先
の実施例で構造および動作を説明した波長変換素子、2
7はSiからなる光検出器、28は半導体レーザ制御回
路、29は同期検波器、30は参照信号発振器である。
たレーザ光源の実施例について図6を用いて説明する。
図6において、21は温度調整用クーラー内蔵の半導体
レーザ、22および23はレンズ(光学系)、25は先
の実施例で構造および動作を説明した波長変換素子、2
7はSiからなる光検出器、28は半導体レーザ制御回
路、29は同期検波器、30は参照信号発振器である。
【0032】半導体レーザ21の発振波長は摂氏25度
において1.56μmである。半導体レーザ21の注入電
流は微小変調を半導体レーザ制御回路13によって印加
され、半導体レーザ21の発振波長を僅かに変化させ
る。その際、半導体レーザ21は0.1度の温度精度で制
御されている。この半導体レーザ1からの基本波P1を
レンズ22,23により波長変換素子25に入射させ
る。このとき、基本波P1は波長変換素子25により波
長変換され、波長780nmの第2次高調波P2へと変
換される。この変換された第2次高調波P2は光検出器
27により検出される。
において1.56μmである。半導体レーザ21の注入電
流は微小変調を半導体レーザ制御回路13によって印加
され、半導体レーザ21の発振波長を僅かに変化させ
る。その際、半導体レーザ21は0.1度の温度精度で制
御されている。この半導体レーザ1からの基本波P1を
レンズ22,23により波長変換素子25に入射させ
る。このとき、基本波P1は波長変換素子25により波
長変換され、波長780nmの第2次高調波P2へと変
換される。この変換された第2次高調波P2は光検出器
27により検出される。
【0033】光検出器27で受光された信号を同期検波
器29で検出し微分処理する。その微分成分がゼロとな
るときが第2次高調波P2の強度が最小となる。その前
後で符号が変わるので、これを制御信号として、吸収線
の中心に第2次高調波P2の波長を安定化させることが
可能となる。第2次高調波P2の波長は波長変換素子2
5により基本波P1の波長を半分の波長に変換したもの
であるため、第2次高調波P2が安定化されることは基
本波P1が安定化されることと等価である。レーザ光源
の波長安定化の動作については、従来例と同様である。
器29で検出し微分処理する。その微分成分がゼロとな
るときが第2次高調波P2の強度が最小となる。その前
後で符号が変わるので、これを制御信号として、吸収線
の中心に第2次高調波P2の波長を安定化させることが
可能となる。第2次高調波P2の波長は波長変換素子2
5により基本波P1の波長を半分の波長に変換したもの
であるため、第2次高調波P2が安定化されることは基
本波P1が安定化されることと等価である。レーザ光源
の波長安定化の動作については、従来例と同様である。
【0034】以上により、この発明を用いることによ
り、光学系を簡略化した波長1.56μmの安定化光源が
実現できる。
り、光学系を簡略化した波長1.56μmの安定化光源が
実現できる。
【0035】
【発明の効果】この発明の構成によれば、第2次高調波
が伝搬するプロトン交換光導波路上に特定の波長の第2
次高調波を吸収する波長選択吸収膜を設けたことによ
り、波長変換素子に波長選択吸収機能をもたせることが
でき、第2次高調波をコリメートするレンズおよび特定
の波長の光を吸収させるセルを省略することができる。
が伝搬するプロトン交換光導波路上に特定の波長の第2
次高調波を吸収する波長選択吸収膜を設けたことによ
り、波長変換素子に波長選択吸収機能をもたせることが
でき、第2次高調波をコリメートするレンズおよび特定
の波長の光を吸収させるセルを省略することができる。
【0036】また、この波長変換素子を用いて波長安定
化動作を行うレーザ光源を構成する場合、波長安定化の
ために必要な高調波コリメート用のレンズおよび波長選
択吸収用のセルを省略することができ、構成が簡単とな
る。
化動作を行うレーザ光源を構成する場合、波長安定化の
ために必要な高調波コリメート用のレンズおよび波長選
択吸収用のセルを省略することができ、構成が簡単とな
る。
【図1】この発明の波長変換素子の実施例の構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図2】LiNbO3 結晶およびプロトン交換層の波長
分散を表す図である。
分散を表す図である。
【図3】光導波路の厚さと実効屈折率の関係を表す図で
ある。
ある。
【図4】第2次高調波P2の電界分布を表す図である。
【図5】基本波の波長と第2次高調波P2の関係を表す
図である。
図である。
【図6】この発明のレーザ光源の実施例の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図7】波長変換素子の従来例の構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図8】レーザ光源の従来例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
1 LiNbO3 基板 2 光導波路 3 波長選択吸収膜 10 入射部 11 出射部 P1 基本波 P2 第2次高調波 21 半導体レーザ 22 レンズ 23 レンズ 25 波長変換素子 27 光検出器 28 半導体レーザ制御回路 29 同期検波器 30 参照信号発振器
Claims (3)
- 【請求項1】 波長1.5μm以上1.6μm以下の基本波
を第2次高調波に変換する波長変換素子であって、 Z軸に垂直な面をもち非線形光学効果を有する非線形光
学結晶と、この非線形光学結晶の前記Z軸に垂直な面に
形成されて非線形光学効果を有するプロトン交換光導波
路と、このプロトン交換光導波路の表面に形成されて前
記基本波に対し透明でかつ前記第2次高調波の特定の波
長を吸収する吸収線をもつ波長選択吸収膜とを備え、 前記プロトン交換光導波路の厚さおよび幅を前記基本波
の伝搬定数と前記第2次高調波の伝搬定数が等しくなる
ように選択したことを特徴とする波長変換素子。 - 【請求項2】 波長選択吸収膜がセシウムもしくはルビ
ジウムを含むTa2O5 膜である請求項1の波長変換素
子。 - 【請求項3】 波長1.5μm以上1.6μm以下で発光す
る半導体レーザと、 波長1.5μm以上1.6μm以下の基本波を第2次高調波
に変換する波長変換素子と、 前記半導体レーザからのレーザ光を前記基本波として前
記波長変換素子へ入射させる光学系と、 前記波長変換素子から放射される第2次高調波を検出す
る光検出器と、 前記半導体レーザに流れる電流を変調するための参照信
号を発振する参照信号発振器と、 前記参照信号発振器と前記光検出器からの検出信号とを
同期検波する同期検波器と、 前記参照信号に従って前記半導体レーザの電流を変調制
御するとともに、前記同期検波器の出力の微分値が零に
なるように前記半導体レーザの温度を制御する半導体レ
ーザ制御回路とを備え、 前記波長変換素子を、Z軸に垂直な面をもち非線形光学
効果を有する非線形光学結晶と、この非線形光学結晶の
前記Z軸に垂直な面に形成されて非線形光学効果を有す
るプロトン交換光導波路と、このプロトン交換光導波路
の表面に形成されて前記基本波に対し透明でかつ前記第
2次高調波の特定の波長を吸収する吸収線をもつ波長選
択吸収膜とで構成し、前記基本波の伝搬定数と前記第2
次高調波の伝搬定数が等しくなるように前記プロトン交
換光導波路の厚さおよび幅を選択したことを特徴とする
レーザ光源。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13272492A JPH05323405A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 波長変換素子およびレーザ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13272492A JPH05323405A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 波長変換素子およびレーザ光源 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05323405A true JPH05323405A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=15088104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13272492A Pending JPH05323405A (ja) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | 波長変換素子およびレーザ光源 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05323405A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1305185C (zh) * | 1995-06-02 | 2007-03-14 | 松下电器产业株式会社 | 激光光源 |
JP2008009457A (ja) * | 2003-08-01 | 2008-01-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | レーザ光源 |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP13272492A patent/JPH05323405A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1305185C (zh) * | 1995-06-02 | 2007-03-14 | 松下电器产业株式会社 | 激光光源 |
JP2008009457A (ja) * | 2003-08-01 | 2008-01-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | レーザ光源 |
JP4568313B2 (ja) * | 2003-08-01 | 2010-10-27 | 日本電信電話株式会社 | レーザ光源 |
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