JPH06265951A - Optical wavelength converter - Google Patents

Optical wavelength converter

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JPH06265951A
JPH06265951A JP5073693A JP5073693A JPH06265951A JP H06265951 A JPH06265951 A JP H06265951A JP 5073693 A JP5073693 A JP 5073693A JP 5073693 A JP5073693 A JP 5073693A JP H06265951 A JPH06265951 A JP H06265951A
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JP
Japan
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optical wavelength
wavelength conversion
semiconductor laser
conversion element
optical
Prior art date
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Application number
JP5073693A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Hiuga
浩彰 日向
Yoji Okazaki
洋二 岡崎
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP5073693A priority Critical patent/JPH06265951A/en
Publication of JPH06265951A publication Critical patent/JPH06265951A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the yield of semiconductor laser selection to reduce the cost of an optical wavelength converter by extending the temperature allowable range for phase matching between a fundamental wave and a wavelength conversion wave with respect, to the optical wavelength converter consisting of a semiconductor laser, an optical wavelength converting element, and a temperature control means common to them. CONSTITUTION:A periodic domain inversion structure 20 is provided as an optical wavelength converting element 13 in the optical wavelength converter consisting of a semiconductor laser 10 as a fundamental wave light source, the optical wavelength converting element 13 which constitutes a monolithic external resonator to allow a laser beam 11 emitted from the semiconductor laser 10 to resonate and converts the wavelength of the laser beam 11, and a common temperature control means which controls the temperatures of the optical wavelength converting element 13 and the semiconductor laser 10. This periodic domain inversion structure 20 is introduced to use a diagonal term of a nonlinear optical constant, thus extending the temperature allowable range for phase matching.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基本波を第2高調波等
に波長変換する光波長変換装置、特に詳細には、半導体
レーザーと光波長変換素子との組合わせからなる光波長
変換装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength converter for converting a fundamental wave into a second harmonic wave, and more particularly, an optical wavelength converter comprising a combination of a semiconductor laser and an optical wavelength converter. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、非線形光学材料を利用して、
レーザービームを第2高調波等に波長変換(短波長化)
する試みが種々なされている。このようにして波長変換
を行なう光波長変換素子として具体的には、バルク結晶
型のものや、光導波路型のもの等が知られている。また
この種の光波長変換素子は、半導体レーザーから発せら
れたレーザービームを波長変換するために、半導体レー
ザーと組み合わせて用いられることが多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, nonlinear optical materials have been used to
Wavelength conversion of laser beam to second harmonic etc. (shorter wavelength)
Various attempts have been made. As a light wavelength conversion element that performs wavelength conversion in this manner, specifically, a bulk crystal type, an optical waveguide type, and the like are known. Further, this type of optical wavelength conversion element is often used in combination with a semiconductor laser in order to convert the wavelength of a laser beam emitted from the semiconductor laser.

【0003】このように基本波光源としての半導体レー
ザーと光波長変換素子とを組み合わせてなる光波長変換
装置の1つとして、光波長変換素子を、半導体レーザー
から発せられたレーザービームを共振させるモノリシッ
ク外部共振器を構成するように形成するとともに、この
光波長変換素子および半導体レーザーを共通の温度調節
手段によって温度調節するようにしたものが知られてい
る。このような光波長変換装置において、従来はすべ
て、光波長変換素子の非線形光学定数の非対角項を利用
していた。そこで、基本波と波長変換波とを位相整合さ
せるためには、光波長変換素子を形成する非線形光学材
料の結晶を特定の方位で切り出していわゆる角度位相整
合を取るか、あるいは、光波長変換素子を特定の温度に
温度調節していわゆる温度位相整合を取るようにしてい
た。
As one of the optical wavelength conversion devices in which the semiconductor laser as the fundamental wave light source and the optical wavelength conversion element are combined in this way, the optical wavelength conversion element is a monolithic device that resonates the laser beam emitted from the semiconductor laser. It is known that an external resonator is formed and the temperature of the light wavelength conversion element and the semiconductor laser are adjusted by a common temperature adjusting means. In such an optical wavelength conversion device, conventionally, the non-diagonal terms of the nonlinear optical constants of the optical wavelength conversion element have been used. Therefore, in order to perform phase matching between the fundamental wave and the wavelength-converted wave, the crystal of the nonlinear optical material forming the optical wavelength conversion element is cut out in a specific orientation to achieve so-called angular phase matching, or the optical wavelength conversion element is used. The temperature was adjusted to a specific temperature to achieve so-called temperature phase matching.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの位相
整合を果たす上での温度許容範囲は非常に狭く、したが
って、上述のように光波長変換素子と半導体レーザーと
を共通の温度調節手段によって温度調節する場合は、半
導体レーザーの発振波長を位相整合波長に一致させるこ
とが困難であった。このような事情があるため従来は、
発振波長が位相整合波長と一致する半導体レーザーを選
別して使用していたので、この種の光波長変換装置は製
造コストがかなり高くつくものとなっていた。
However, the allowable temperature range for achieving these phase matching is very narrow, and therefore, as described above, the common wavelength adjusting means is used for the optical wavelength conversion element and the semiconductor laser. When adjusting, it was difficult to match the oscillation wavelength of the semiconductor laser with the phase matching wavelength. Due to such circumstances, conventionally,
Since the semiconductor laser whose oscillation wavelength matches the phase matching wavelength is selected and used, the manufacturing cost of this type of optical wavelength conversion device is considerably high.

【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、半導体レーザーと、光波長変換素子と、それら
共通の温度調節手段とからなる光波長変換装置におい
て、基本波と波長変換波とを位相整合させる上での温度
許容範囲を広げて半導体レーザーの選別の歩留まりを向
上させ、それにより光波長変換装置のコストダウンを実
現することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a light wavelength conversion device including a semiconductor laser, a light wavelength conversion element, and a temperature adjusting means common to them, a fundamental wave and a wavelength conversion wave. It is an object of the present invention to widen the temperature allowable range for phase matching of the semiconductor lasers, improve the yield of selection of semiconductor lasers, and thereby reduce the cost of the optical wavelength conversion device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による光波長変換
装置は、上述のように基本波光源としての半導体レーザ
ーと、この半導体レーザーから発せられたレーザービー
ムを共振させるモノリシック外部共振器を構成するとと
もに該レーザービームを波長変換する光波長変換素子
と、この光波長変換素子および上記半導体レーザーを温
度調節する共通の温度調節手段とからなる光波長変換装
置において、上記光波長変換素子として周期ドメイン反
転構造を有するものが用いられたことを特徴とするもの
である。
An optical wavelength converter according to the present invention comprises a semiconductor laser as a fundamental wave light source and a monolithic external resonator for resonating a laser beam emitted from the semiconductor laser as described above. Also, in the optical wavelength conversion device comprising an optical wavelength conversion element for converting the wavelength of the laser beam and a common temperature adjusting means for adjusting the temperature of the optical wavelength conversion element and the semiconductor laser, a periodic domain inversion is performed as the optical wavelength conversion element. It is characterized in that a material having a structure was used.

【0007】[0007]

【作用および発明の効果】上記の周期ドメイン反転構造
とは、非線形光学効果を有する強誘電体の自発分極(ド
メイン)を周期的に反転させた構造であり、このような
周期ドメイン反転構造を設けた光波長変換素子を用い
て、基本波を第2高調波に波長変換する方法が既にBle
ombergenらによって提案されている(Phys.Rev.,vol.
127,No.6,1918(1962)参照)。この方法において
は、ドメイン反転部の周期Λを、 Λc=2π/{β(2ω)−2β(ω)} ……(1) ただしβ(2ω)は第2高調波の伝搬定数 2β(ω)は基本波の伝搬定数 で与えられるコヒーレント長Λcの整数倍になるように
設定することで、基本波と第2高調波との位相整合(い
わゆる疑似位相整合)を取ることができる。非線形光学
材料のバルク結晶を用いて波長変換する場合は、位相整
合する波長が結晶固有の特定波長に限られるが、上記の
方法によれば、任意の波長に対して(1) を満足する周期
Λを選択することにより、効率良く位相整合を取ること
が可能となる。
The above-mentioned periodic domain inversion structure is a structure in which the spontaneous polarization (domain) of a ferroelectric substance having a nonlinear optical effect is periodically inverted, and such a periodic domain inversion structure is provided. The method of wavelength conversion of the fundamental wave to the second harmonic wave using the optical wavelength conversion element has already been described.
Proposed by Ombergen et al. (Phys. Rev., vol.
127, No. 6, 1918 (1962)). In this method, the period Λ of the domain inversion part is represented by Λc = 2π / {β (2ω) -2β (ω)} (1) where β (2ω) is the propagation constant 2β (ω) of the second harmonic. Is set to be an integral multiple of the coherent length Λc given by the propagation constant of the fundamental wave, so that the fundamental wave and the second harmonic can be phase-matched (so-called pseudo-phase matching). When wavelength conversion is performed using a bulk crystal of a nonlinear optical material, the phase-matching wavelength is limited to a specific wavelength peculiar to the crystal, but according to the above method, a period that satisfies (1) for any wavelength By selecting Λ, phase matching can be efficiently achieved.

【0008】そして、一般的に非線形光学定数の非対角
項を利用し、基本波と波長変換波との間で角度位相整合
あるいは温度位相整合が取れる非線形光学材料であって
も、上記の周期ドメイン反転構造を導入して非線形光学
定数の対角項を利用すると、位相整合を果たす上での温
度許容範囲が広くなる。これは、非線形光学定数の対角
項を利用する場合は基本波と波長変換波とが互いに同一
偏光となるので、それらの各々に対する光波長変換素子
の屈折率の温度係数
In general, even if the nonlinear optical material is capable of angular phase matching or temperature phase matching between the fundamental wave and the wavelength converted wave by utilizing the non-diagonal term of the nonlinear optical constant, the above-mentioned period When the domain inversion structure is introduced and the diagonal term of the nonlinear optical constant is used, the temperature allowable range for achieving phase matching becomes wide. This is because when the diagonal term of the nonlinear optical constant is used, the fundamental wave and the wavelength-converted wave have the same polarization, and therefore the temperature coefficient of the refractive index of the optical wavelength conversion element with respect to each of them.

【0009】[0009]

【数1】 [Equation 1]

【0010】の差による位相不整合が生じ難いためであ
る。
This is because it is difficult for the phase mismatch due to the difference of 1 to occur.

【0011】以上のようにして、基本波と波長変換波と
を位相整合させる上での温度許容範囲が広くなれば、発
振波長が位相整合波長と一致する半導体レーザーとし
て、より広い発振波長範囲内にあるものが使用可能とな
る。そうであれば、半導体レーザーの選別の歩留まりが
向上し、それにより光波長変換装置のコストダウンが実
現される。
As described above, if the allowable temperature range for phase-matching the fundamental wave and the wavelength-converted wave is widened, the semiconductor laser whose oscillation wavelength matches the phase-matched wavelength is in a wider oscillation wavelength range. You can use the one in. If so, the yield of selection of the semiconductor lasers is improved, and thus the cost of the optical wavelength conversion device is reduced.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図1と図2はそれぞれ、本発明の第1
実施例による光波長変換装置の平面形状、側面形状を示
すものである。この光波長変換装置は、基本波光源とし
ての半導体レーザー10と、この半導体レーザー10から発
散光状態で発せられたレーザービーム(基本波)11を収
束させる集光レンズ12と、バルク結晶型の光波長変換素
子13と、以上の各要素10、12および13を載置、固定した
ペルチェ素子14と、このペルチェ素子14が取り付けられ
た放熱用ヒートシンク15とから構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. 1 and 2 are respectively the first of the present invention.
3A and 3B show a plan shape and a side surface shape of an optical wavelength conversion device according to an example. This optical wavelength conversion device comprises a semiconductor laser 10 as a fundamental wave light source, a condenser lens 12 for converging a laser beam (fundamental wave) 11 emitted in a divergent light state from the semiconductor laser 10, and a bulk crystal type light. It is composed of a wavelength conversion element 13, a Peltier element 14 on which the above elements 10, 12 and 13 are placed and fixed, and a heat sink 15 for heat radiation to which the Peltier element 14 is attached.

【0013】半導体レーザー10は発振波長λ1 =860 n
mの単一縦横モードレーザーで、その出力は100 mWで
ある。一方光波長変換素子13は強誘電体の非線形光学材
料であるLiTaO3 (LT)の結晶からなり、図3と
図4に詳しい平面形状、側面形状を示す通り、長さ7m
m、厚さ2.0 mm、幅3.5 mmに形成され、そしてその
光入射端面13aおよび光出射端面13bは曲率半径5mm
の円弧面に、側端面13cは平坦面に研磨されている。ま
たこの光波長変換素子13には、周期Λ=3.8 μmの周期
ドメイン反転構造20が設けられている。
The semiconductor laser 10 has an oscillation wavelength λ 1 = 860 n
m single longitudinal and transverse mode laser, the output is 100 mW. On the other hand, the light wavelength conversion element 13 is made of a crystal of LiTaO 3 (LT), which is a ferroelectric non-linear optical material, and has a length of 7 m as shown in the detailed plan view and side view of FIGS. 3 and 4.
m, thickness 2.0 mm, width 3.5 mm, and the light entrance end face 13a and the light exit end face 13b have a radius of curvature of 5 mm.
And the side end surface 13c is polished to be a flat surface. Further, the optical wavelength conversion element 13 is provided with a periodic domain inversion structure 20 having a period Λ = 3.8 μm.

【0014】上記構成の光波長変換素子13は、例えば以
下のようにして作成することができる。まず、単分極化
処理がなされたLTの単結晶基板(z板)を用意し、そ
こに電子ビーム描画装置により電子線を照射して所定の
周期パターンを描画し、電子線照射部のLTの自発分極
を反転させて、周期ドメイン反転構造20を形成する。次
いで端面13a、13bおよび端面13cを上記の通りの形状
に研磨加工し、また端面13aと端面13bには、波長860
nmおよび430 nmの光に対して下記の特性となるコー
ティングを施して光波長変換素子13を得る。
The light wavelength conversion element 13 having the above structure can be produced, for example, as follows. First, an LT single crystal substrate (z plate) that has been monopolarized is prepared, and an electron beam is irradiated onto the LT single crystal substrate to draw a predetermined periodic pattern. The spontaneous domain is inverted to form the periodic domain inversion structure 20. Then, the end faces 13a, 13b and the end face 13c are polished into the above-described shape, and the end face 13a and the end face 13b have a wavelength of 860
nm wavelength and 430 nm light are coated with the following characteristics to obtain the light wavelength conversion element 13.

【0015】 半導体レーザー10から発せられた基本波であるレーザー
ビーム11は、集光レンズ12により光波長変換素子13の内
部で収束するように集光されて、該端面13aから光波長
変換素子13内に入射する。なおこの際、LTの非線形光
学定数の対角項の1つであるd33を利用するために、レ
ーザービーム11の直線偏光の向きを、LT結晶のz軸方
向に合わせる。また、半導体レーザー10と光波長変換素
子13は、共通のペルチェ素子14およびその駆動回路(図
示せず)により、所定温度に温度調節される。
[0015] A laser beam 11 which is a fundamental wave emitted from the semiconductor laser 10 is condensed by a condenser lens 12 so as to be converged inside the light wavelength conversion element 13, and is incident on the end surface 13a into the light wavelength conversion element 13. To do. At this time, the direction of the linearly polarized light of the laser beam 11 is aligned with the z-axis direction of the LT crystal in order to utilize d 33 , which is one of the diagonal terms of the nonlinear optical constant of LT. Further, the semiconductor laser 10 and the light wavelength conversion element 13 are temperature-controlled to a predetermined temperature by a common Peltier element 14 and its drive circuit (not shown).

【0016】光波長変換素子13内に入射した波長λ1
860 nmのレーザービーム11は、この素子13の端面13
b、13cおよび13aで次々に反射してリング状光路を辿
り、共振して高強度になった状態で周期ドメイン反転構
造20を通過する。このレーザービーム11は光波長変換素
子13により、波長λ2 =λ1 /2=430 nmの第2高調
波21に変換される。この第2高調波21とレーザービーム
11は、周期ドメイン反転構造20において位相整合(疑似
位相整合)する。このようにして得られた第2高調波21
は、直線偏光の向きがLT結晶のz軸方向と一致したも
のとなり、それらの大部分(95%)が端面13bを透過し
て光波長変換素子13外に出射する。本実施例では、半導
体レーザー10の出力が100 mWのとき、20mWの第2高
調波21が得られた。
Wavelength λ 1 incident on the optical wavelength conversion element 13 =
A laser beam 11 of 860 nm is emitted from the end face 13 of this device 13.
The light is sequentially reflected by b, 13c, and 13a, follows the ring-shaped optical path, and passes through the periodic domain inversion structure 20 in a state where it resonates and becomes high in intensity. The laser beam 11 by the optical wavelength conversion element 13 is converted to the wavelength λ 2 = λ 1/2 = 430 second harmonic 21 nm. This second harmonic 21 and laser beam
11 is phase-matched (quasi-phase matched) in the periodic domain inversion structure 20. The second harmonic 21 obtained in this way
Indicates that the direction of the linearly polarized light coincides with the z-axis direction of the LT crystal, and most of them (95%) pass through the end face 13b and go out of the light wavelength conversion element 13. In this example, when the output of the semiconductor laser 10 was 100 mW, the second harmonic wave 21 of 20 mW was obtained.

【0017】なお光波長変換素子13は上述の通りモノリ
シック・リング共振器を構成しているが、このリング共
振器においては、周期ドメイン反転構造20等における反
射により、逆回りリング光が生じる。この逆回りリング
光は半導体レーザー10に戻るので、いわゆる光フィード
バックがかかり、その発振波長が、リング共振器の共振
波長にロックされる。
The optical wavelength conversion element 13 constitutes a monolithic ring resonator as described above, but in this ring resonator, the counterclockwise ring light is generated by the reflection in the periodic domain inversion structure 20 and the like. Since this reverse ring light returns to the semiconductor laser 10, so-called optical feedback is applied, and its oscillation wavelength is locked to the resonance wavelength of the ring resonator.

【0018】本実施例においては、第2高調波21とレー
ザービーム11とを位相整合させる上での光波長変換素子
13の温度許容範囲は±約3℃である。そこで、半導体レ
ーザー10の設定温度も概ね±3℃の範囲で調整可能とな
り、その発振波長の温度依存性が0.3 nm/℃であると
すれば、この半導体レーザー10として、発振波長が860
nm±0.9 nmの範囲にあるものが広く使用できること
になる。そうであれば、半導体レーザー10の選別の歩留
まりが向上し、それにより光波長変換装置のコストダウ
ンが実現される。
In this embodiment, an optical wavelength conversion element for phase-matching the second harmonic wave 21 and the laser beam 11 is used.
The allowable temperature range of 13 is ± 3 ° C. Therefore, if the set temperature of the semiconductor laser 10 can be adjusted within a range of approximately ± 3 ° C. and the temperature dependence of the oscillation wavelength is 0.3 nm / ° C., the oscillation wavelength of this semiconductor laser 10 is 860
Those in the range of nm ± 0.9 nm can be widely used. If so, the yield of selection of the semiconductor laser 10 is improved, and thereby the cost of the optical wavelength conversion device is reduced.

【0019】次に、図5を参照して本発明の第2実施例
について説明する。なおこの図5において、図1、2中
の要素と同等のものには同番号を付してあり、それらに
ついての重複した説明は省略する。この第2実施例の光
波長変換装置は、第1実施例の装置と比較すると、バル
ク結晶型光波長変換素子13に代えて導波路型光波長変換
素子30が用いられている点のみが異なる。この導波路型
光波長変換素子30は図6に詳しく示す通り、周期ドメイ
ン反転構造20が形成されたLT結晶基板32に、x軸方向
に延びるチャンネル導波路31が形成されてなるものであ
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same elements as those in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and the duplicated description thereof will be omitted. The optical wavelength conversion device of the second embodiment is different from the device of the first embodiment only in that a waveguide type optical wavelength conversion device 30 is used in place of the bulk crystal type optical wavelength conversion device 13. . As shown in detail in FIG. 6, this waveguide type optical wavelength conversion element 30 is formed by forming a channel waveguide 31 extending in the x-axis direction on an LT crystal substrate 32 on which the periodic domain inversion structure 20 is formed.

【0020】このチャンネル導波路31は、一例として以
下の通りにして作成することができる。第1実施例の場
合と同様にしてLT結晶基板32に周期ドメイン反転構造
20を形成した後、このLT基板32の−z面上に金属Ta
をスパッタして例えば厚さ50nmのTa薄膜を形成した
後、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより例
えば幅4μmのマスクパターンを形成する。次に上記L
T基板32に対して、ピロリン酸中で230 ℃×15分間プロ
トン交換処理を行ない、TaマスクをNaOHとH2
2 の混合エッチング液で除去した後、300 ℃で5分間ア
ニールし、チャンネル導波路31を作成する。次いで、こ
うして作成したチャンネル導波路型光波長変換素子30の
光入射端面30aおよび光出射端面30bをエッジ研磨す
る。そしてこれらの端面30aと端面30bには、波長860
nmおよび430 nmの光に対して下記の特性となるコー
ティングが施される。
The channel waveguide 31 can be manufactured, for example, as follows. A periodic domain inversion structure is formed on the LT crystal substrate 32 in the same manner as in the first embodiment.
After forming 20, the metal Ta is formed on the −z surface of the LT substrate 32.
Is sputtered to form a Ta thin film having a thickness of 50 nm, and then a mask pattern having a width of 4 μm is formed by photolithography and dry etching. Next, above L
The T substrate 32 was subjected to a proton exchange treatment in pyrophosphoric acid at 230 ° C. for 15 minutes, and the Ta mask was treated with NaOH and H 2 O.
After removing with the mixed etching solution of No. 2 , it is annealed at 300 ° C. for 5 minutes to form the channel waveguide 31. Then, the light incident end face 30a and the light emitting end face 30b of the channel waveguide type optical wavelength conversion element 30 thus created are edge-polished. Then, on these end faces 30a and 30b, the wavelength 860
A coating having the following characteristics is applied to the light of wavelengths of nm and 430 nm.

【0021】 以上のようにして作成された導波路型光波長変換素子30
に、半導体レーザー10から発せられたレーザービーム11
を基本波として入力させる。すなわち、レーザービーム
11はチャンネル導波路31のz軸方向に偏光の向きが合わ
せられ、集光レンズ12により集光されてチャンネル導波
路31の端面において収束する。それによりレーザービー
ム11はチャンネル導波路31内に入射し、そこを導波す
る。
[0021] The waveguide type optical wavelength conversion element 30 manufactured as described above
The laser beam 11 emitted from the semiconductor laser 10
Input as the fundamental wave. Ie laser beam
The polarization direction of 11 is aligned with the z-axis direction of the channel waveguide 31, is condensed by the condenser lens 12, and is converged on the end face of the channel waveguide 31. As a result, the laser beam 11 enters the channel waveguide 31 and is guided there.

【0022】このレーザービーム11は、ファブリ・ペロ
ー型外部共振器を構成する素子端面30a、30b間で共振
して高強度のものとなり、チャンネル導波路31中の周期
ドメイン反転構造20で位相整合して第2高調波21に波長
変換される。この第2高調波21もチャンネル導波路31を
導波モードで伝搬し、端面30bから効率良く出射する。
出力された第2高調波21の偏光の向きもz軸方向である
ので、LTの最も大きい非線形光学定数d33が利用され
ていることになる。ここで、半導体レーザー10の出力が
100 mW、導波路型光波長変換素子30の長さが1mmの
とき、第2高調波出力は20mWであった。
The laser beam 11 resonates between the element end faces 30a and 30b forming the Fabry-Perot type external resonator to have a high intensity and is phase-matched by the periodic domain inversion structure 20 in the channel waveguide 31. The wavelength is converted into the second harmonic 21. This second harmonic wave 21 also propagates in the channel waveguide 31 in the guided mode and is efficiently emitted from the end face 30b.
Since the polarization direction of the output second harmonic wave 21 is also in the z-axis direction, it means that the nonlinear optical constant d 33 having the largest LT is used. Here, the output of the semiconductor laser 10
The second harmonic output was 20 mW when the length of the waveguide type optical wavelength conversion element 30 was 100 mm and the length was 1 mm.

【0023】上記のような導波路型光波長変換素子30に
おいては、第1実施例で用いられたバルク結晶型光波長
変換素子13と比べると、レーザービーム11のパワー密度
がより高くなるので、素子長さが僅か1mmであっても
高出力の第2高調波21が得られるものとなっている。
In the waveguide type optical wavelength conversion element 30 as described above, the power density of the laser beam 11 becomes higher than that of the bulk crystal type optical wavelength conversion element 13 used in the first embodiment. Even if the element length is only 1 mm, the second harmonic wave 21 of high output can be obtained.

【0024】そしてこの第2実施例においては、第2高
調波21とレーザービーム11とを位相整合させる上での光
波長変換素子30の温度許容範囲は±約15℃である。そこ
で、半導体レーザー10の発振波長の温度依存性が0.3 n
m/℃であるとすれば、この半導体レーザー10として、
発振波長が860 nm±4.5 nmの範囲にあるものが広く
使用できることになる。そうであれば、半導体レーザー
10の選別の歩留まりが著しく向上し、それにより光波長
変換装置のコストダウンが実現される。
In the second embodiment, the allowable temperature range of the optical wavelength conversion element 30 for phase matching the second harmonic wave 21 and the laser beam 11 is ± 15 ° C. Therefore, the temperature dependence of the oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 is 0.3 n.
If it is m / ° C, this semiconductor laser 10
Those having an oscillation wavelength in the range of 860 nm ± 4.5 nm can be widely used. If so, laser diode
The yield of 10 selections is remarkably improved, thereby reducing the cost of the optical wavelength conversion device.

【0025】なお、第1実施例におけるバルク結晶型光
波長変換素子13も素子長さを1mmとすれば、波長変換
効率は低下するものの、第2高調波21とレーザービーム
11とを位相整合させる上での温度許容範囲は上記と同様
に±約15℃となり、それにより半導体レーザー10の発振
波長範囲も860 nm±4.5 nmとなる。
In the bulk crystal type optical wavelength conversion element 13 of the first embodiment, if the element length is set to 1 mm, the wavelength conversion efficiency is lowered, but the second harmonic wave 21 and the laser beam are emitted.
The allowable temperature range for phase matching 11 and 11 is ± 15 ° C. as described above, and the oscillation wavelength range of the semiconductor laser 10 is also 860 nm ± 4.5 nm.

【0026】また半導体レーザー10の発振波長は、その
駆動電流値を変化させて調整することができ、そのよう
な手法を採用して発振波長を制御する場合に本発明を適
用することも勿論可能である。
The oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 can be adjusted by changing the drive current value, and the present invention can be applied to control the oscillation wavelength by adopting such a method. Is.

【0027】また、本発明において用いられる非線形光
学材料も前述のLTに限られるものではなく、その他例
えば、LiNbO3 (LN)、MgO−LT、MgO−
LN、KNbO3 、KTP、BBO、LBO等が用いら
れてもよい。
The non-linear optical material used in the present invention is not limited to the above-mentioned LT, and other materials such as LiNbO 3 (LN), MgO-LT and MgO- can be used.
LN, KNbO 3 , KTP, BBO, LBO and the like may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例による光波長変換装置の平
面図
FIG. 1 is a plan view of an optical wavelength conversion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1実施例装置の側面図FIG. 2 is a side view of the device of the first embodiment.

【図3】上記第1実施例装置に用いられたバルク結晶型
光波長変換素子の平面図
FIG. 3 is a plan view of a bulk crystal type optical wavelength conversion device used in the device of the first embodiment.

【図4】上記バルク結晶型光波長変換素子の側面図FIG. 4 is a side view of the bulk crystal type optical wavelength conversion device.

【図5】本発明の第2実施例による光波長変換装置の側
面図
FIG. 5 is a side view of an optical wavelength conversion device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】上記第2実施例装置に用いられた導波路型光波
長変換素子の斜視図
FIG. 6 is a perspective view of a waveguide type optical wavelength conversion element used in the device of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体レーザー 11 レーザービーム(基本波) 12 集光レンズ 13 バルク結晶型光波長変換素子 13a、13b、13c バルク結晶型光波長変換素子の端
面 14 ペルチェ素子 15 ヒートシンク 20 周期ドメイン反転構造 21 第2高調波 30 導波路型光波長変換素子 30a、30b 導波路型光波長変換素子の端面 31 チャンネル導波路
10 Semiconductor laser 11 Laser beam (fundamental wave) 12 Condenser lens 13 Bulk crystal type optical wavelength conversion element 13a, 13b, 13c End surface of bulk crystal type optical wavelength conversion element 14 Peltier element 15 Heat sink 20 Periodic domain inversion structure 21 Second harmonic Wave 30 Waveguide-type optical wavelength conversion element 30a, 30b End facet of waveguide-type optical wavelength conversion element 31 Channel waveguide

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基本波光源としての半導体レーザーと、
この半導体レーザーから発せられたレーザービームを共
振させるモノリシック外部共振器を構成するとともに該
レーザービームを波長変換する光波長変換素子と、この
光波長変換素子および前記半導体レーザーを温度調節す
る共通の温度調節手段とからなる光波長変換装置におい
て、前記光波長変換素子として周期ドメイン反転構造を
有するものが用いられたことを特徴とする光波長変換装
置。
1. A semiconductor laser as a fundamental wave light source,
An optical wavelength conversion element that constitutes a monolithic external resonator that resonates a laser beam emitted from the semiconductor laser and that wavelength-converts the laser beam, and a common temperature adjustment that adjusts the temperature of the optical wavelength conversion element and the semiconductor laser In the optical wavelength conversion device including the means, an optical wavelength conversion device having a periodic domain inversion structure is used as the optical wavelength conversion element.
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