JPH0623819B2 - 光導波路装置 - Google Patents
光導波路装置Info
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- JPH0623819B2 JPH0623819B2 JP2321381A JP32138190A JPH0623819B2 JP H0623819 B2 JPH0623819 B2 JP H0623819B2 JP 2321381 A JP2321381 A JP 2321381A JP 32138190 A JP32138190 A JP 32138190A JP H0623819 B2 JPH0623819 B2 JP H0623819B2
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- gap
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- optical waveguide
- harmonic
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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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
-
- 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
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3546—Active phase matching, e.g. by electro- or thermo-optic tuning
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- Nonlinear Science (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、装置の入力端に受光された所定の基本周波数
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置に関するも
のである。
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置に関するも
のである。
（従来の技術） 今日、コンパクトディスクのような光ディジタルデータ
記憶装置がディジタル化したビデオ、オーディオ及びコ
ンピュータデータの記憶のような多くの用途に一般に使
われている。これらのデータは半導体レーザダイオード
により発生される光によりこのようなディスクに書き込
み、読み出すのが代表的である。現在入手し得る半導体
レーザダイオードにより発生される光は一般に電磁周波
数スペスクトルの下端域（即ち赤又は赤外領域）内ち位
置する。光学的記憶データを読み書きするためにもっと
高い周波数の光（即ち電磁スペクトルの青領域の光）を
用いると記憶密度の大きな増大が得られる。
記憶装置がディジタル化したビデオ、オーディオ及びコ
ンピュータデータの記憶のような多くの用途に一般に使
われている。これらのデータは半導体レーザダイオード
により発生される光によりこのようなディスクに書き込
み、読み出すのが代表的である。現在入手し得る半導体
レーザダイオードにより発生される光は一般に電磁周波
数スペスクトルの下端域（即ち赤又は赤外領域）内ち位
置する。光学的記憶データを読み書きするためにもっと
高い周波数の光（即ち電磁スペクトルの青領域の光）を
用いると記憶密度の大きな増大が得られる。
しかし、あいにく実用的な高周波数半導体レーザは入手
し得ない。唯一の青発光レーザは大きなガスレーザであ
り、小形で安価な光記憶読取／書込装置に用いるのに適
さない。
し得ない。唯一の青発光レーザは大きなガスレーザであ
り、小形で安価な光記憶読取／書込装置に用いるのに適
さない。
青光をコンパクトに発生される１つの方法は容易に入手
し得る半導体レーザダイオードにより発生される赤外光
を青光に変換することである。青放射の周波数は赤外放
射の周波数の２倍である。これがため、赤外光の周波数
を２倍化し得る装置は極めて高い商品価値を有する。
し得る半導体レーザダイオードにより発生される赤外光
を青光に変換することである。青放射の周波数は赤外放
射の周波数の２倍である。これがため、赤外光の周波数
を２倍化し得る装置は極めて高い商品価値を有する。
周波数２倍化を達成し得るいくつかの非線形光装置が既
知である。これらの２倍化装置は基本周波数の第２高調
波の発生により周波数２倍化を達成するように構成した
非線形結晶のバルク材料又はスタックを含むものが代表
的である。
知である。これらの２倍化装置は基本周波数の第２高調
波の発生により周波数２倍化を達成するように構成した
非線形結晶のバルク材料又はスタックを含むものが代表
的である。
特に有効な２倍化装置は非線形光導波路である。基本周
波数の光波が導波路を伝播する間に非線形光効果によっ
て第２高調波周波数の光波が発生せしめられる。このよ
うな光導波路は、基本波と２倍波が導波路のそれぞれの
部分を伝播する際に両波が互いに整合した位相状態にほ
ぼ維持される場合にのみ周波数２倍化を有効に実行す
る。両波が同相状態に維持されない場合には妨害作用に
よって第２高調波が減衰せしめられる。
波数の光波が導波路を伝播する間に非線形光効果によっ
て第２高調波周波数の光波が発生せしめられる。このよ
うな光導波路は、基本波と２倍波が導波路のそれぞれの
部分を伝播する際に両波が互いに整合した位相状態にほ
ぼ維持される場合にのみ周波数２倍化を有効に実行す
る。両波が同相状態に維持されない場合には妨害作用に
よって第２高調波が減衰せしめられる。
精密な位相整合に必要とされる精密な寸法及び物理的特
性を有する導波路２倍器を製造することは極めて難し
い。更に、固定の特性を有する導波路２倍器は動作の効
率に影響を与える周囲状態の変化に応答し得ない。例え
ば、温度の変化は２倍器に用いる材料の屈折率に影響を
与える。これがため、製造公差や周囲状態の変化を考慮
して能動的に調整し得る導波路２倍器を提供することが
望まれている。
性を有する導波路２倍器を製造することは極めて難し
い。更に、固定の特性を有する導波路２倍器は動作の効
率に影響を与える周囲状態の変化に応答し得ない。例え
ば、温度の変化は２倍器に用いる材料の屈折率に影響を
与える。これがため、製造公差や周囲状態の変化を考慮
して能動的に調整し得る導波路２倍器を提供することが
望まれている。
（発明が解決しようとする課題） 導波路の能動的位相整合法のいくつかの提案が、例えば
米国特許第4,427,260号及び「Applied Physics Letter
s」，34(1)，1979年１月１日、の論文(Electric Field
Tuning of Second-Harmonic Generation in a Three-Di
mensional LiNbO3 Optical Waveguide」に行われてい
る。これらの提案のねらいは導波路を構成する材料を電
子光学的に調整することにより位相整合を達成すること
にある。しかし、これらの提案された電子光学調整法は
導波路の屈折率の比較的小さな変化を達成し得るのみで
あり、従って位相整合の比較的小さな変化を達成し得る
のみである。
米国特許第4,427,260号及び「Applied Physics Letter
s」，34(1)，1979年１月１日、の論文(Electric Field
Tuning of Second-Harmonic Generation in a Three-Di
mensional LiNbO3 Optical Waveguide」に行われてい
る。これらの提案のねらいは導波路を構成する材料を電
子光学的に調整することにより位相整合を達成すること
にある。しかし、これらの提案された電子光学調整法は
導波路の屈折率の比較的小さな変化を達成し得るのみで
あり、従って位相整合の比較的小さな変化を達成し得る
のみである。
本発明の目的は基本光波と内部発生された高調波光波と
を広範囲の寸法及び物理的変化に亘って能動的に位相整
合させることができる光導波路装置を提供することにあ
る。
を広範囲の寸法及び物理的変化に亘って能動的に位相整
合させることができる光導波路装置を提供することにあ
る。
（課題を解決するための手段） 本発明は、装置の入力端に受信された所定の基本周波数
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置において、 ａ．前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る非線形材料を含む第１光導波路と、 ｂ．前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る材料を含む第２光導波路とを具え、 前記第１及び第２導波路を、それらの光透過材料の表面
がこれら表面の間に所定の公称寸法を有する結合ギャッ
プを形成するよう互いに対向配置し、且つ 前記第１及び第２導波路の少なくとも一方に前記ギャッ
プ寸法を調整する力を加えるための表面を設け、前記ギ
ャップ寸法の調整により装置の実効屈折率を調整するよ
うにしたことを特徴とする。
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置において、 ａ．前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る非線形材料を含む第１光導波路と、 ｂ．前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る材料を含む第２光導波路とを具え、 前記第１及び第２導波路を、それらの光透過材料の表面
がこれら表面の間に所定の公称寸法を有する結合ギャッ
プを形成するよう互いに対向配置し、且つ 前記第１及び第２導波路の少なくとも一方に前記ギャッ
プ寸法を調整する力を加えるための表面を設け、前記ギ
ャップ寸法の調整により装置の実効屈折率を調整するよ
うにしたことを特徴とする。
結合ギャップの所定の公称寸法は、装置が最適な機械的
及び物理的仕様に精密に製造され、予め決められた環境
状態で動作する場合に最大の変換効率を生ずる装置の実
効屈折率を得られるように選択する。このような精密な
構造及びこのような予め決められた動作状態には一般に
得られないため、導波路の少なくとも一方にギャップ寸
法を調整する力を印加し得る表面を設ける。ギャップ寸
法を調整することにより装置の実効屈折率を能動的に調
整して最適仕様及び予め決められた動作状態からの偏差
にもかかわらず最大の変換効率を得ることができる。
及び物理的仕様に精密に製造され、予め決められた環境
状態で動作する場合に最大の変換効率を生ずる装置の実
効屈折率を得られるように選択する。このような精密な
構造及びこのような予め決められた動作状態には一般に
得られないため、導波路の少なくとも一方にギャップ寸
法を調整する力を印加し得る表面を設ける。ギャップ寸
法を調整することにより装置の実効屈折率を能動的に調
整して最適仕様及び予め決められた動作状態からの偏差
にもかかわらず最大の変換効率を得ることができる。
本発明の好適例では、前記ギャップを互いに対向する光
透過材料の層の表面で限界し、これらの層の一方は変換
のために装置の入力端に供給される光エネルギーのビー
ムの幅にほぼ等しい幅にする。このように一方の光透過
材料層の幅を制限すると、ビームが装置内を出力端へ伝
播するにつれてビームの幅が制限される。このことは装
置の出力端から出る高調波周波数の光放射の集束を容易
にし、集束の必要がないようにすることさえ可能にす
る。
透過材料の層の表面で限界し、これらの層の一方は変換
のために装置の入力端に供給される光エネルギーのビー
ムの幅にほぼ等しい幅にする。このように一方の光透過
材料層の幅を制限すると、ビームが装置内を出力端へ伝
播するにつれてビームの幅が制限される。このことは装
置の出力端から出る高調波周波数の光放射の集束を容易
にし、集束の必要がないようにすることさえ可能にす
る。
（実施例） 第１図は基本周波数の光エネルギーをその高調波周波数
の光エネルギーに変換する本発明による可調整ギャップ
光導波路装置10を示す。後述する特定の材料及び寸法の
場合にこの装置は約800〜850ナノメートルの波長域の波
長を有する赤外光ビームの周波数を有効に２倍化するよ
うに動作する。これがため、この装置は赤外放射を青放
射に有効に変換する。
の光エネルギーに変換する本発明による可調整ギャップ
光導波路装置10を示す。後述する特定の材料及び寸法の
場合にこの装置は約800〜850ナノメートルの波長域の波
長を有する赤外光ビームの周波数を有効に２倍化するよ
うに動作する。これがため、この装置は赤外放射を青放
射に有効に変換する。
装置10は第１及び第２光導波路を結合して形成する。第
１導波路は低屈折率を有する単結晶材料の基板12と、こ
の基板上に例えば拡散技術により形成した高屈折率を有
する単結晶材料の層14とを具える。この実施例では基板
12はチタン酸リン酸カリウム(KTiOPO4)（以後“KTP”と
称す）で構成する。この基板は赤外波長で約1.75の屈折
率を有すると共に代表的には200μｍ〜１mmの厚さを有
する。この厚さは臨界的でなく、主としてこの装置の所
望の長さの関数とする。層14は拡散のような方法でチタ
ンが注入された材料KxTl1-xTiOPO4を形成するKTPで構成
する。この層は赤外波長で約1.95のピーク屈折率を有す
ると共に１〜５μｍの厚さを有する。選択する厚さは基
本波の波長の関数とする。
１導波路は低屈折率を有する単結晶材料の基板12と、こ
の基板上に例えば拡散技術により形成した高屈折率を有
する単結晶材料の層14とを具える。この実施例では基板
12はチタン酸リン酸カリウム(KTiOPO4)（以後“KTP”と
称す）で構成する。この基板は赤外波長で約1.75の屈折
率を有すると共に代表的には200μｍ〜１mmの厚さを有
する。この厚さは臨界的でなく、主としてこの装置の所
望の長さの関数とする。層14は拡散のような方法でチタ
ンが注入された材料KxTl1-xTiOPO4を形成するKTPで構成
する。この層は赤外波長で約1.95のピーク屈折率を有す
ると共に１〜５μｍの厚さを有する。選択する厚さは基
本波の波長の関数とする。
第２導波路は基板12及び層14とそれぞれほぼ同一の基本
12′及び堆積層14′を具える。第１及び第２導波路をス
ペーサ16及び16′により離間させ、層14，14′の外表面
がギャップ18をはさんで互いに対面するようにする。後
述する理由のために、スペーサは層14，14′の表面と化
学的に反応しない剛性材料又は比較的可撓性の材料とす
る。好適な剛性材料の例は金、銀、ガラス又は銅であ
る。これらの導波路は第５図につき後述するような外力
印加手段により互いに対し挾持する。
12′及び堆積層14′を具える。第１及び第２導波路をス
ペーサ16及び16′により離間させ、層14，14′の外表面
がギャップ18をはさんで互いに対面するようにする。後
述する理由のために、スペーサは層14，14′の表面と化
学的に反応しない剛性材料又は比較的可撓性の材料とす
る。好適な剛性材料の例は金、銀、ガラス又は銅であ
る。これらの導波路は第５図につき後述するような外力
印加手段により互いに対し挾持する。
ギャップ18は大気に開口させて装置の構造を簡単にして
もよい。或いは又、ギャップ18を閉じて排気し、或いは
不活性ガスのような異なる流体を充填してもよく、また
圧縮可能な固体材料を充填してもよい。装置の交換効率
を最大にするために、ギャップ内に充填する物質は層1
4，14′の屈折率より小さい屈折率を有するものとする
のが好ましい。このようにするとこれら高調波周波数発
生層14，14′内の光波の伝播が促進される。同一の理由
のための基板12，12′もこれら層が支持する層14，14′
の屈折率より低い屈折率を有するものとする必要があ
る。
もよい。或いは又、ギャップ18を閉じて排気し、或いは
不活性ガスのような異なる流体を充填してもよく、また
圧縮可能な固体材料を充填してもよい。装置の交換効率
を最大にするために、ギャップ内に充填する物質は層1
4，14′の屈折率より小さい屈折率を有するものとする
のが好ましい。このようにするとこれら高調波周波数発
生層14，14′内の光波の伝播が促進される。同一の理由
のための基板12，12′もこれら層が支持する層14，14′
の屈折率より低い屈折率を有するものとする必要があ
る。
層14，14′の少なくとも片方又は基板12，12′の少なく
とも片方をその中を伝播する基本周波数の光波と相互作
用して高調波周波数の光波を発生する非線形偏光材料に
すればよい。しかし、最大変換効率を達成するには層1
4，14′の両方及び／又は基板12，12′の両方をこのよ
うな非線形偏光材料にすることができる。
とも片方をその中を伝播する基本周波数の光波と相互作
用して高調波周波数の光波を発生する非線形偏光材料に
すればよい。しかし、最大変換効率を達成するには層1
4，14′の両方及び／又は基板12，12′の両方をこのよ
うな非線形偏光材料にすることができる。
この導波路装置内を伝播する光エネルギーは層14，14′
内に集中しようとする。これはこれら層のために選択し
た材料が最高の屈折率を有しているためである。これら
層の厚さは所望の波長の伝播及び位相整合を促進すると
共に伝播モードも決定するよう選択する。
内に集中しようとする。これはこれら層のために選択し
た材料が最高の屈折率を有しているためである。これら
層の厚さは所望の波長の伝播及び位相整合を促進すると
共に伝播モードも決定するよう選択する。
この導波路装置の実効屈折率は導波層の合成厚さと装置
を伝播する光エネルギーの波長の双方の関数である。注
目の特定の波長に対し、この屈折率をギャップ寸法ｄを
変化させることにより変化させることができる。これ
は、例えば基板12，12′の一方に可変の力を加えること
により行うことができる。第１図に示す実施例では、こ
の目的のために基板12を剛性表面（図示せず）上に支持
し、基板12′の外表面の中心線に沿って力を加える。ス
ペーサ16，16′が剛性材料の場合には、この力によって
基板12′及び層14′が下方に僅かに湾曲し、ギャップ寸
法ｄの変化が生ずる。このような湾曲は基板の幅に比較
してかなり小さく、装置の動作に悪影響を与えない。し
かし、必要に応じ、スペーサを圧縮可能な材料にすると
共に基板12′をたわまないように十分に厚くすることに
より層14及び14′の対向表面をほぼ平行に保つようにす
ることもできる。
を伝播する光エネルギーの波長の双方の関数である。注
目の特定の波長に対し、この屈折率をギャップ寸法ｄを
変化させることにより変化させることができる。これ
は、例えば基板12，12′の一方に可変の力を加えること
により行うことができる。第１図に示す実施例では、こ
の目的のために基板12を剛性表面（図示せず）上に支持
し、基板12′の外表面の中心線に沿って力を加える。ス
ペーサ16，16′が剛性材料の場合には、この力によって
基板12′及び層14′が下方に僅かに湾曲し、ギャップ寸
法ｄの変化が生ずる。このような湾曲は基板の幅に比較
してかなり小さく、装置の動作に悪影響を与えない。し
かし、必要に応じ、スペーサを圧縮可能な材料にすると
共に基板12′をたわまないように十分に厚くすることに
より層14及び14′の対向表面をほぼ平行に保つようにす
ることもできる。
第２図はギャップ18を空気で満たした装置10のギャップ
寸法ｄ（オングストローム単位）に対する実効屈折率
（計算値）の変化を表わす曲線を示す。ギャップ寸法が
零から増大するにつれて基本周波数の赤外放射波（ω＝
ω0)に対する実効屈折率が減少すると共に第２高調波の
青放射波（ω＝２ω0)に対する実効屈折率が増大する。
両曲線の交点のギャップ寸法d0では実効屈折率が基本波
と第２高調波の両波に対し同一になり、このギャップ寸
法において両波が導波路装置内を同相で伝播する。両曲
線が交差する位置及び従って寸法ｄ０の正確な寸法は装
置10を構成する材料の正確な厚さ及び物理的特性に依存
する。交点の位置は材料の温度変化、特にギャップ内に
使用し得る流体材料に対する温度変化にも幾分依存す
る。本発明によれば２個の導波路を互いに押圧する力を
調整することによりギャップ寸法d0を交点が生ずる正確
な値に調整することができる。
寸法ｄ（オングストローム単位）に対する実効屈折率
（計算値）の変化を表わす曲線を示す。ギャップ寸法が
零から増大するにつれて基本周波数の赤外放射波（ω＝
ω0)に対する実効屈折率が減少すると共に第２高調波の
青放射波（ω＝２ω0)に対する実効屈折率が増大する。
両曲線の交点のギャップ寸法d0では実効屈折率が基本波
と第２高調波の両波に対し同一になり、このギャップ寸
法において両波が導波路装置内を同相で伝播する。両曲
線が交差する位置及び従って寸法ｄ０の正確な寸法は装
置10を構成する材料の正確な厚さ及び物理的特性に依存
する。交点の位置は材料の温度変化、特にギャップ内に
使用し得る流体材料に対する温度変化にも幾分依存す
る。本発明によれば２個の導波路を互いに押圧する力を
調整することによりギャップ寸法d0を交点が生ずる正確
な値に調整することができる。
第３図は光放射ビームが装置の入力端に、第１図に破線
の円20で示す位置に供給されたときの動作を示すもので
ある。このビームは代表的には赤外放射を発生する砒化
ガリウムレーザのような半導体レーザにより発生され、
入力端に集束されるか、光ファイバにより入力端に供給
される。
の円20で示す位置に供給されたときの動作を示すもので
ある。このビームは代表的には赤外放射を発生する砒化
ガリウムレーザのような半導体レーザにより発生され、
入力端に集束されるか、光ファイバにより入力端に供給
される。
KTP材料の導波路装置内における第２高調波の発生に関
与する主放射はTE0及びTM0モードの組合せで伝播する。
これは他の材料及び導波路では異なることもある。第３
図の中央の正規化曲線はこれらのモードに対する、装置
内を伝播する基本周波数放射の電界強度(Eω0)及び第２
高調波周波数放射の電界強度(E2ω0)を表わす。図の両
側には装置10の中心部の断面と装置のそれぞれの材料の
屈折率ｎの分布を示してある。この図から明らかなよう
に、基本周波数放射はギャップ18及び層14，14′の近く
に集中されると共に第２高調波周波数放射は第２高調波
の発生が生ずる非線形層14，14′内に集中される。
与する主放射はTE0及びTM0モードの組合せで伝播する。
これは他の材料及び導波路では異なることもある。第３
図の中央の正規化曲線はこれらのモードに対する、装置
内を伝播する基本周波数放射の電界強度(Eω0)及び第２
高調波周波数放射の電界強度(E2ω0)を表わす。図の両
側には装置10の中心部の断面と装置のそれぞれの材料の
屈折率ｎの分布を示してある。この図から明らかなよう
に、基本周波数放射はギャップ18及び層14，14′の近く
に集中されると共に第２高調波周波数放射は第２高調波
の発生が生ずる非線形層14，14′内に集中される。
第１図には示してないが、装置10の入力端の位置20に供
給された光ビームは装置10内を伝播するにつれて拡がる
傾向がある。このようなビームの拡がりが不所望な用途
においては、第４図の実施例を用いることができる。第
４図は本発明導波路装置の第２の実施例40を示し、層1
4′とスペーサ16，16′の構成を除いて装置10にほぼ同
一である。本例装置40では、層14′の幅を位置20に供給
される光放射の幅にほぼ等しい幅に狭める。層14′を幅
狭にするだけでビームは装置内を伝播するにつれて破線
の円20で囲んだ区域にほぼ閉じ込められる。同一のギャ
ップ寸法ｄを得るためにスペーサ16，16′の厚さを大き
くして層12′まで延在させる。
給された光ビームは装置10内を伝播するにつれて拡がる
傾向がある。このようなビームの拡がりが不所望な用途
においては、第４図の実施例を用いることができる。第
４図は本発明導波路装置の第２の実施例40を示し、層1
4′とスペーサ16，16′の構成を除いて装置10にほぼ同
一である。本例装置40では、層14′の幅を位置20に供給
される光放射の幅にほぼ等しい幅に狭める。層14′を幅
狭にするだけでビームは装置内を伝播するにつれて破線
の円20で囲んだ区域にほぼ閉じ込められる。同一のギャ
ップ寸法ｄを得るためにスペーサ16，16′の厚さを大き
くして層12′まで延在させる。
第５図は本発明導波路装置の第３の実施例50と、ギャッ
プ寸法ｄを調整する手段の一例とを示す図である。本例
装置50は、スペーサ16，16′を除去しその代わりに基板
12′に側壁延長部を一体に形成する点を除いて装置40と
ほぼ同一である。これらの側壁延長部は基板12′に溝19
をエッチングして形成し、この溝は層14′の厚さとギャ
ップ寸法ｄの双方を得るのに十分な深さにする。この構
成の基板12′は導波路装置の構成を簡単にするのみなら
ず第１及び第２導波路の結合を容易する。基板12′及び
層１４はほぼ同一の材料であるため、たれらは清浄環境
内でそれらの接触表面にてファンデルワールス力により
接着することができる。
プ寸法ｄを調整する手段の一例とを示す図である。本例
装置50は、スペーサ16，16′を除去しその代わりに基板
12′に側壁延長部を一体に形成する点を除いて装置40と
ほぼ同一である。これらの側壁延長部は基板12′に溝19
をエッチングして形成し、この溝は層14′の厚さとギャ
ップ寸法ｄの双方を得るのに十分な深さにする。この構
成の基板12′は導波路装置の構成を簡単にするのみなら
ず第１及び第２導波路の結合を容易する。基板12′及び
層１４はほぼ同一の材料であるため、たれらは清浄環境
内でそれらの接触表面にてファンデルワールス力により
接着することができる。
ギャップ寸法調整用の力Ｆは装置50が支持された剛性表
面64に固定されたハウジング62内に配置された圧電変換
器60により導波路装置に供給する。圧電変換器60は長さ
方向に延在する剛性突条により基板12′の長さ方向中心
線上に力Ｆを加える。この力はこの変換器に供給する制
御電圧を変えることにより電気的に調整することができ
る。
面64に固定されたハウジング62内に配置された圧電変換
器60により導波路装置に供給する。圧電変換器60は長さ
方向に延在する剛性突条により基板12′の長さ方向中心
線上に力Ｆを加える。この力はこの変換器に供給する制
御電圧を変えることにより電気的に調整することができ
る。
本発明を特定の実施例につき説明したが、これらの実施
例は単なる例示であって、本発明の範囲内において多く
の変形や変更が可能である。例えば、ギャップ寸法調整
用の力は両導波路の外表面にキャパシタの極板として作
用する導電層を被覆することにより発生させることがで
きる。両極板上の反対極性の電荷の量を調整することに
より両極板間の吸引力を調整することができる。
例は単なる例示であって、本発明の範囲内において多く
の変形や変更が可能である。例えば、ギャップ寸法調整
用の力は両導波路の外表面にキャパシタの極板として作
用する導電層を被覆することにより発生させることがで
きる。両極板上の反対極性の電荷の量を調整することに
より両極板間の吸引力を調整することができる。
層14，14′は上述した材料とは異なる材料、例えば基板
12，12′上に蒸着した硫化亜鉛にすることもできる。基
板12，12′及び層14，14′に選択する材料に応じて異な
るモードを用いることもできる。
12，12′上に蒸着した硫化亜鉛にすることもできる。基
板12，12′及び層14，14′に選択する材料に応じて異な
るモードを用いることもできる。
更に、ギャップ調整はそれぞれ異なる周波数を有する３
個以上の導波モードの非線形相互作用（又は混合作用）
における位相整合に用いることもできる。
個以上の導波モードの非線形相互作用（又は混合作用）
における位相整合に用いることもできる。
第１図は本発明光導波路装置の第１の実施例の斜視図、 第２図はギャップ寸法の変化に対する第１図の光導波路
装置の実効屈折率の変化を示すグラフ、 第３図は第１図の光導波路装置の伝播特性を示すグラ
フ、 第４図は本発明光導波路装置の第２の実施例の正面図、 第５図は本発明光導波路装置の第３の実施例の正面図で
ある。 12，14…第１光導波路 12′，14′…第２光導波路 12，12′…基板 14，14′…高調波発生層 16，16′…スペーサ 18…ギャップ ｄ…ギャップ寸法 Ｆ…ギャップ寸法調整用力
装置の実効屈折率の変化を示すグラフ、 第３図は第１図の光導波路装置の伝播特性を示すグラ
フ、 第４図は本発明光導波路装置の第２の実施例の正面図、 第５図は本発明光導波路装置の第３の実施例の正面図で
ある。 12，14…第１光導波路 12′，14′…第２光導波路 12，12′…基板 14，14′…高調波発生層 16，16′…スペーサ 18…ギャップ ｄ…ギャップ寸法 Ｆ…ギャップ寸法調整用力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ジョセフ ゾラ アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07446 ラムゼイ シャディーサイド ロ ード 309
Claims (10)
- 【請求項１】装置の入力端に受信された所定の基本周波
数の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに
変換し装置の出力端から放射する光導波路装置におい
て、 ａ．前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る非線形材料を含む第１光導波路と、 ｂ．前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る材料を含む第２光導波路とを具え、 前記第１及び第２導波路を、それらの光透過材料の表面
がこれら表面の間に所定の公称寸法を有する結合ギャッ
プを形成するよう互いに対向配置し、且つ 前記第１及び第２導波路の少なくとも一方に前記ギャッ
プ寸法を調整する力を加えるための表面を設け、前記ギ
ャップ寸法の調整により装置の実効屈折率を調整するよ
うにしたことを特徴とする光導波路装置。 - 【請求項２】前記第１及び第２導波路は前記基本周波数
及び高調波周波数の光エネルギーに対し透過性の材料の
第１及び第２の層をそれぞれ支持する第１及び第２の基
板を具えることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】前記第１及び第２の層の少なくとも一方は
装置の入力端に受信された基本周波数の光エネルギーを
第２高調波周波数の光エネルギーに変換する非線形材料
を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 - 【請求項４】前記第１及び第２の層の各々はそれぞれの
支持基板の屈折率より高い屈折率を有することを特徴と
する請求項２記載の装置。 - 【請求項５】前記ギャップは前記基本周波数及び高調波
周波数の光エネルギーを透過し得る流体を含んでいるこ
とを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の装置。 - 【請求項６】前記ギャップは前記基本周波数及び高調波
周波数の光エネルギーを透過し得る圧縮可能な固体を含
んでいることを特徴とする請求項１〜４の何れにか記載
の装置。 - 【請求項７】前記第１及び第２の層の各々は光エネルギ
ーがこれら層を透過する方向と直交する方向に予め決め
られた幅を有し、これら層の少なくとも一方の幅は装置
の入力端に供給される光ビームの予め決められた幅を略
々等しくしたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに
記載の装置。 - 【請求項８】前記ギャップは前記第１及び第２導波路を
離間させる間隔部材により形成したことを特徴とする請
求項１〜７の何れかに記載の装置。 - 【請求項９】前記ギャップは前記第１及び第２導波路の
少なくとも一方に形成した溝により形成したことを特徴
とする請求項１〜６の何れかに記載の装置。 - 【請求項１０】基本周波数は赤外光スペクトル内にあ
り、高調波周波数は青光スペクトル内にあることを特徴
とする請求項１〜９の何れかに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US445075 | 1989-11-30 | ||
| US07/445,075 US4974923A (en) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Gap tuned optical waveguide device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03189631A JPH03189631A (ja) | 1991-08-19 |
| JPH0623819B2 true JPH0623819B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=23767514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2321381A Expired - Lifetime JPH0623819B2 (ja) | 1989-11-30 | 1990-11-27 | 光導波路装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4974923A (ja) |
| EP (1) | EP0430361A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0623819B2 (ja) |
| KR (1) | KR910010209A (ja) |
| CN (1) | CN1052380A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| TW238438B (ja) * | 1992-08-13 | 1995-01-11 | Philips Electronics Nv | |
| US6944361B2 (en) | 2001-04-13 | 2005-09-13 | Gazillion Bits, Inc. | Electrically controllable integrated optical cross-connect |
| US7649918B2 (en) * | 2007-10-30 | 2010-01-19 | Corning Incorporated | Multi-component wavelength conversion devices and lasers incorporating the same |
| JP6062496B1 (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-18 | 株式会社フジクラ | 光導波路素子 |
| CN105044905B (zh) * | 2015-08-28 | 2017-08-25 | 北京工业大学 | 用于产生高次谐波的平面波导装置及安装方法 |
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| US10908438B1 (en) | 2015-10-12 | 2021-02-02 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Electroabsorption optical modulator |
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|---|---|---|---|---|
| FR2193990B1 (ja) * | 1972-07-25 | 1976-01-16 | Thomson Csf Fr | |
| US3822927A (en) * | 1972-11-16 | 1974-07-09 | Perkin Elmer Corp | Phase matched optical wave generator for integrated optical circuits |
| FR2471617A1 (fr) * | 1979-12-14 | 1981-06-19 | Thomson Csf | Dispositif optique non lineaire a guide d'onde composite et source de rayonnement utilisant un tel dispositif |
| US4360247A (en) * | 1981-01-19 | 1982-11-23 | Gould Inc. | Evanescent fiber optic pressure sensor apparatus |
| US4453802A (en) * | 1981-10-26 | 1984-06-12 | Hughes Aircraft Company | Evanescent-wave coupling device |
| JPS61290426A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-20 | Sharp Corp | 高調波発生器 |
| US4717230A (en) * | 1985-06-28 | 1988-01-05 | Amp Incorporated | Optical eraser and node switch for an optical network |
| US4859876A (en) * | 1985-09-16 | 1989-08-22 | AT&T Bell Laboratories American Telephone and Telegraph Company | Nonlinear optical materials and devices |
| GB2187566A (en) * | 1986-03-07 | 1987-09-09 | Philips Electronic Associated | Device for doubling the frequency of electromagnetic radiation |
| US4763019A (en) * | 1986-09-09 | 1988-08-09 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising harmonic generation means |
| JPS6490427A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-06 | Sharp Kk | Light wavelength converter |
| US4865406A (en) * | 1988-11-09 | 1989-09-12 | Hoechst Celanese Corp. | Frequency doubling polymeric waveguide |
-
1989
- 1989-11-30 US US07/445,075 patent/US4974923A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-11-23 EP EP90203096A patent/EP0430361A1/en not_active Withdrawn
- 1990-11-27 JP JP2321381A patent/JPH0623819B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-27 CN CN90109620A patent/CN1052380A/zh active Pending
- 1990-11-29 KR KR1019900019440A patent/KR910010209A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03189631A (ja) | 1991-08-19 |
| EP0430361A1 (en) | 1991-06-05 |
| CN1052380A (zh) | 1991-06-19 |
| US4974923A (en) | 1990-12-04 |
| KR910010209A (ko) | 1991-06-29 |
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