JPH06265957A - 第三高調波発生器 - Google Patents
第三高調波発生器Info
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- JPH06265957A JPH06265957A JP7869493A JP7869493A JPH06265957A JP H06265957 A JPH06265957 A JP H06265957A JP 7869493 A JP7869493 A JP 7869493A JP 7869493 A JP7869493 A JP 7869493A JP H06265957 A JPH06265957 A JP H06265957A
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- Japan
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- harmonic
- waveguide
- region
- fundamental wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非線形光学材料で形成された周期的分極反転
領域を有する光導波路を用いて簡単に第三高調波を発生
できるようにする。 【構成】 第二高調波発生に関与する位相整合距離をｌ
1、基本波と第二高調波との和周波数発生に関与する位
相整合距離をｌ2としたとき、非線形光学媒質中に分極
反転領域４の長さが（ｌ1＋ｌ2）／２であり、（ｌ1＋
ｌ2）／２の間隔で複数の分極反転領域４が導波方向に
配列形成された導波路５Ａを有し、この導波路５Ａの一
端面から基本波を入射したとき、導波路５Ａの他端面か
ら第三高調波を出射できる。
領域を有する光導波路を用いて簡単に第三高調波を発生
できるようにする。 【構成】 第二高調波発生に関与する位相整合距離をｌ
1、基本波と第二高調波との和周波数発生に関与する位
相整合距離をｌ2としたとき、非線形光学媒質中に分極
反転領域４の長さが（ｌ1＋ｌ2）／２であり、（ｌ1＋
ｌ2）／２の間隔で複数の分極反転領域４が導波方向に
配列形成された導波路５Ａを有し、この導波路５Ａの一
端面から基本波を入射したとき、導波路５Ａの他端面か
ら第三高調波を出射できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレントな光を利
用する光記憶装置、光情報処理装置、リソグラフィなど
に用いられる第三高調波発生器に関し、特に基本波を非
線形光学媒質中に入射して、基本波よりも波長の短い第
三高調波を発生するのに用いる高調波発生素子に関す
る。
用する光記憶装置、光情報処理装置、リソグラフィなど
に用いられる第三高調波発生器に関し、特に基本波を非
線形光学媒質中に入射して、基本波よりも波長の短い第
三高調波を発生するのに用いる高調波発生素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、コヒーレントな光を発
する小型な光源として、光ディスク装置、記憶再生が可
能な光磁気ディスク装置、その他光情報処理装置などに
広く利用されている。しかし、この半導体レーザから得
られる光の波長は、０．７８〜１．５５μｍの長波長領
域にあるため、記憶密度の高密度化や高解像度再生、高
密度なデータ伝送の要求が高まっている現状では、より
波長の短い光が求められている。このような短波長のコ
ヒーレント光を得る手段としては、従来から波長変換素
子である第二高調波発生器が知られている。この第二高
調波発生器は、半導体レーザからの基本波を、非線形光
学媒質の一端部に入射し、他端部から基本波の１／２の
波長の第二高調波を取り出すものである。
する小型な光源として、光ディスク装置、記憶再生が可
能な光磁気ディスク装置、その他光情報処理装置などに
広く利用されている。しかし、この半導体レーザから得
られる光の波長は、０．７８〜１．５５μｍの長波長領
域にあるため、記憶密度の高密度化や高解像度再生、高
密度なデータ伝送の要求が高まっている現状では、より
波長の短い光が求められている。このような短波長のコ
ヒーレント光を得る手段としては、従来から波長変換素
子である第二高調波発生器が知られている。この第二高
調波発生器は、半導体レーザからの基本波を、非線形光
学媒質の一端部に入射し、他端部から基本波の１／２の
波長の第二高調波を取り出すものである。
【０００３】例えば、特開昭６１−２９０４２６号で
は、基本波を導波する光導波路と、その第二高調波を導
波する導波路とを結合して平行に並べ、両導波路の実効
屈折率が等しくなるようにすることで、変換効率を高め
た高調波発生器が提案されている。また、特開昭６２−
６３９２２号では、有機薄膜導波路を構成する非線形光
学分子層を外部電界によって配向することで、位相整合
を実現した高変換効率の高調波発生器が提案されてい
る。また、特開平４−２５４８３５号では、基本波を発
する半導体レーザからの波長が変化した場合でも安定し
た第二高調波を発生できるようにするために、非線形光
学結晶の主面に、複数の伝搬定数を持つ光導波路とこの
光導波路の伝搬方向に対して周期的な分極反転層とを設
けた高調波発生器が提案されている。また、特開平４−
２９６８３０号では、第二高調波出力の温度依存性をな
くすために、半導体レーザの温度依存特性と、非線形光
学結晶の主面に光導波路に沿って周期的に設けられる分
極反転層の温度依存特性とをほぼ一致させた高調波発生
器が提案されている。なお、この周期的分極反転層は、
基本波と第二高調波とを位相整合させるために設けられ
ている。さらに、特開平４−３６５０２１号では、第二
高調波をより安定に発生できるようにするために、非線
形光学結晶の主面に光導波路と、位相整合のための周期
的な分極反転層とを形成し、この光導波路の断面形状を
光導波方向に沿って変化させた高調波発生器が提案され
ている。
は、基本波を導波する光導波路と、その第二高調波を導
波する導波路とを結合して平行に並べ、両導波路の実効
屈折率が等しくなるようにすることで、変換効率を高め
た高調波発生器が提案されている。また、特開昭６２−
６３９２２号では、有機薄膜導波路を構成する非線形光
学分子層を外部電界によって配向することで、位相整合
を実現した高変換効率の高調波発生器が提案されてい
る。また、特開平４−２５４８３５号では、基本波を発
する半導体レーザからの波長が変化した場合でも安定し
た第二高調波を発生できるようにするために、非線形光
学結晶の主面に、複数の伝搬定数を持つ光導波路とこの
光導波路の伝搬方向に対して周期的な分極反転層とを設
けた高調波発生器が提案されている。また、特開平４−
２９６８３０号では、第二高調波出力の温度依存性をな
くすために、半導体レーザの温度依存特性と、非線形光
学結晶の主面に光導波路に沿って周期的に設けられる分
極反転層の温度依存特性とをほぼ一致させた高調波発生
器が提案されている。なお、この周期的分極反転層は、
基本波と第二高調波とを位相整合させるために設けられ
ている。さらに、特開平４−３６５０２１号では、第二
高調波をより安定に発生できるようにするために、非線
形光学結晶の主面に光導波路と、位相整合のための周期
的な分極反転層とを形成し、この光導波路の断面形状を
光導波方向に沿って変化させた高調波発生器が提案され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公報に記載される高調波発生器では、例えば８４０ｎ
ｍ程度の基本波を第二高調波に変換して４２０ｎｍ程度
の青色光を発生させるためのものであり、より短波長の
領域にある紫色光あるいは近紫外光を得ることはできな
かった。このような、より短波長のコヒーレント光を得
るには、半導体レーザからの基本波を１／３の波長の第
三高調波に変換する方法が考えられる。仮に、基本波の
１／３の波長のコヒーレント光を高効率に得ることがで
きれば、光記録装置の記憶密度を一桁程度高めることが
できる。
た公報に記載される高調波発生器では、例えば８４０ｎ
ｍ程度の基本波を第二高調波に変換して４２０ｎｍ程度
の青色光を発生させるためのものであり、より短波長の
領域にある紫色光あるいは近紫外光を得ることはできな
かった。このような、より短波長のコヒーレント光を得
るには、半導体レーザからの基本波を１／３の波長の第
三高調波に変換する方法が考えられる。仮に、基本波の
１／３の波長のコヒーレント光を高効率に得ることがで
きれば、光記録装置の記憶密度を一桁程度高めることが
できる。
【０００５】通常、第三高調波を発生させるには二つの
方法がある。第一の方法は、三次の非線形性を有する結
晶から直接第三高調波を発生させる方法である。しか
し、通常の非線形光学材料は、第三高調波を高効率に得
るにはその非線形特性が十分でないという問題がある。
一方、ポリジアセチレンなどの一部の有機材料や高分子
材料では、三次の非線形効果が大きいことが知られてい
るが、これらはいずれも可視領域に大きな吸収を持って
いるため、青色光あるいは近紫外光の発生用として不適
切である。
方法がある。第一の方法は、三次の非線形性を有する結
晶から直接第三高調波を発生させる方法である。しか
し、通常の非線形光学材料は、第三高調波を高効率に得
るにはその非線形特性が十分でないという問題がある。
一方、ポリジアセチレンなどの一部の有機材料や高分子
材料では、三次の非線形効果が大きいことが知られてい
るが、これらはいずれも可視領域に大きな吸収を持って
いるため、青色光あるいは近紫外光の発生用として不適
切である。
【０００６】第二の方法は、二次の非線形性を有する結
晶によって第二高調波を発生させたのち、もう一つの結
晶に基本波と第二高調波を入射して、結晶内における和
周波数発生効果により第三高調波を発生させる方法であ
る。しかし、この方法では２つの結晶を用いるため、光
学配置が複雑となり、それに応じて必要となる機構部品
の数も増えて実用に供するには問題となる。
晶によって第二高調波を発生させたのち、もう一つの結
晶に基本波と第二高調波を入射して、結晶内における和
周波数発生効果により第三高調波を発生させる方法であ
る。しかし、この方法では２つの結晶を用いるため、光
学配置が複雑となり、それに応じて必要となる機構部品
の数も増えて実用に供するには問題となる。
【０００７】本発明は、上記事情にかんがみてなされた
もので、非線形光学材料で形成された周期的分極反転領
域を有する光導波路を用いて、簡単に第三高調波を発生
できる第三高調波発生器を提供しようとするものであ
る。
もので、非線形光学材料で形成された周期的分極反転領
域を有する光導波路を用いて、簡単に第三高調波を発生
できる第三高調波発生器を提供しようとするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術が有
する課題を解決するため、本発明者等は鋭意検討を重ね
た結果、光導波路構造を有する高調波発生器において、
第二高調波発生に関与する位相整合距離をｌ1、和周波
数発生に関与する位相整合距離をｌ2としたとき、（ｌ1
＋ｌ2）／２の周期で分極反転した領域と、分極反転し
ていない領域が光導波路に沿って交互に並んだ素子上で
上記目的が達成されることを見出した。また、第二高調
波発生に関与する位相整合距離をｌ1、和周波数発生に
関与する位相整合距離をｌ2としたとき、分極反転した
長さｌ1の領域と分極反転しない長さｌ2の領域とが光導
波路に沿って交互に並んだ素子上でも第三高調波を効率
よく発生できることを見出した。
する課題を解決するため、本発明者等は鋭意検討を重ね
た結果、光導波路構造を有する高調波発生器において、
第二高調波発生に関与する位相整合距離をｌ1、和周波
数発生に関与する位相整合距離をｌ2としたとき、（ｌ1
＋ｌ2）／２の周期で分極反転した領域と、分極反転し
ていない領域が光導波路に沿って交互に並んだ素子上で
上記目的が達成されることを見出した。また、第二高調
波発生に関与する位相整合距離をｌ1、和周波数発生に
関与する位相整合距離をｌ2としたとき、分極反転した
長さｌ1の領域と分極反転しない長さｌ2の領域とが光導
波路に沿って交互に並んだ素子上でも第三高調波を効率
よく発生できることを見出した。
【０００９】次に、本発明によって第三高調波を効率よ
く発生し得る理由を説明する。非線形媒質中の基本波、
第二高調波及び第三高調波の各電界振幅Ｅ0，Ｅ2w，Ｅ
3wは、もし入射光が減衰しないならば、つぎのモード結
合方程式で表されることがよく知られている。
く発生し得る理由を説明する。非線形媒質中の基本波、
第二高調波及び第三高調波の各電界振幅Ｅ0，Ｅ2w，Ｅ
3wは、もし入射光が減衰しないならば、つぎのモード結
合方程式で表されることがよく知られている。
【００１０】
【数１】
【００１１】なお、このモード結合方程式の詳細につい
ては、A.Yariv,“Optical Ele-ctronics“1985,Holt-Sa
undersに記述されている。ここで、ｚは導波路方向の長
さであり、μ，εはそれぞれ媒質の透磁率、誘電率であ
る。また、ｄ(Z)はＺ位置における非線形光学定数であ
り、本発明における周期的反転媒質では（ｌ1＋ｌ2）／
２の長さごとにｄと−ｄの値をとる。また、方程式中の
ΔｋiはΔｋi＝（２π）／（ｌi）で定義される。上の
方程式を数値的に解くことにより、第三高調波発生の強
度を知ることができる。すなわち、（ｌ1＋ｌ2）／２の
周期が４０回繰り返しているとき、各位置における第三
高調波の強度特性を図１４に示す。同時に、単に、ｌ1
の周期、ｌ2の周期で繰り返されている場合の強度の特
性も同図に示す。この特性図に示すように（ｌ1＋ｌ2）
／２の周期で分極領域を配置することにより、第三高調
波の発生効率が著しく高められることがわかる。
ては、A.Yariv,“Optical Ele-ctronics“1985,Holt-Sa
undersに記述されている。ここで、ｚは導波路方向の長
さであり、μ，εはそれぞれ媒質の透磁率、誘電率であ
る。また、ｄ(Z)はＺ位置における非線形光学定数であ
り、本発明における周期的反転媒質では（ｌ1＋ｌ2）／
２の長さごとにｄと−ｄの値をとる。また、方程式中の
ΔｋiはΔｋi＝（２π）／（ｌi）で定義される。上の
方程式を数値的に解くことにより、第三高調波発生の強
度を知ることができる。すなわち、（ｌ1＋ｌ2）／２の
周期が４０回繰り返しているとき、各位置における第三
高調波の強度特性を図１４に示す。同時に、単に、ｌ1
の周期、ｌ2の周期で繰り返されている場合の強度の特
性も同図に示す。この特性図に示すように（ｌ1＋ｌ2）
／２の周期で分極領域を配置することにより、第三高調
波の発生効率が著しく高められることがわかる。
【００１２】また、図１５には分極反転した長さｌ1の
領域と分極反転しない長さｌ2の領域とが交互にそれぞ
れ４０回繰り返しているとき、各位置における第三高調
波の強度特性を示す。この図からも明らかなように、ｌ
1とｌ2との交互の周期配置を行なうことにより、著しく
変換効率を増大できる。
領域と分極反転しない長さｌ2の領域とが交互にそれぞ
れ４０回繰り返しているとき、各位置における第三高調
波の強度特性を示す。この図からも明らかなように、ｌ
1とｌ2との交互の周期配置を行なうことにより、著しく
変換効率を増大できる。
【００１３】次に、この第三高調波発生器の製作方法に
ついて説明する。非線形光学結晶上の主面に、導波路と
分極反転領域の周期構造とを形成する技術はすでに種々
開発されているので、その技術をそのまま利用すること
ができる。非線形光学結晶として例えばニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯ3 ）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ
3 ）などの無機の強誘電体材料を用いる場合は、分極反
転領域を形成するプロセスと導波路を形成するプロセス
とから製作方法が構成される。例えば、Ｚカットのニオ
ブ酸リチウム基板を用いる場合、まず基板表面の選択的
な位置にＴｉを蒸着し、熱処理を行なうことにより、分
極反転領域を形成できる。また別の方法としては、基板
表面の選択的な位置に電子線を照射することでも分極反
転領域を形成できる。続いて、プロトン交換によって導
波路を形成するが、この場合、導波路を形成したい領域
以外にマスクとして酸化タリウムを蒸着したのち、２２
０℃の熱りん酸中に１０分から１時間程度浸漬し、さら
に大気中で３５０℃に加熱する。
ついて説明する。非線形光学結晶上の主面に、導波路と
分極反転領域の周期構造とを形成する技術はすでに種々
開発されているので、その技術をそのまま利用すること
ができる。非線形光学結晶として例えばニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯ3 ）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ
3 ）などの無機の強誘電体材料を用いる場合は、分極反
転領域を形成するプロセスと導波路を形成するプロセス
とから製作方法が構成される。例えば、Ｚカットのニオ
ブ酸リチウム基板を用いる場合、まず基板表面の選択的
な位置にＴｉを蒸着し、熱処理を行なうことにより、分
極反転領域を形成できる。また別の方法としては、基板
表面の選択的な位置に電子線を照射することでも分極反
転領域を形成できる。続いて、プロトン交換によって導
波路を形成するが、この場合、導波路を形成したい領域
以外にマスクとして酸化タリウムを蒸着したのち、２２
０℃の熱りん酸中に１０分から１時間程度浸漬し、さら
に大気中で３５０℃に加熱する。
【００１４】次に、高分子材料を用いて素子を形成する
方法を説明する。高分子材料としては、ポリスチレン、
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など透明でアモ
ルファス性を有するものであればよい。２−メチル−４
−ニトロアニリンや４−ニトロ−４´−アミノスチルベ
ンなど光学的非線形性を有する色素を高分子とともにメ
タノールやジクロロメタンなどの溶媒に溶解して、ガラ
ス基板上に滴下したのち、スピンコータで回転させる方
法などにより、基板上に色素混合高分子層を形成する方
法が知られている。また、色素混合高分子層中に分極反
転領域を形成する方法も知られている。すなわち、薄膜
化された高分子色素混合物をコロナポーリングによって
全体を配向し、その後、蒸着やスパッタリングなどの方
法を用いて電極パターンを生成し、ガラス転移よりもや
や低い温度に保った状態で逆方向に電圧を印加すること
で、電極パターンの形状に対応した領域を分極反転する
ことができる。その後、マスク下で紫外線を照射するこ
とで、任意の形状の導波路を形成できる。
方法を説明する。高分子材料としては、ポリスチレン、
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など透明でアモ
ルファス性を有するものであればよい。２−メチル−４
−ニトロアニリンや４−ニトロ−４´−アミノスチルベ
ンなど光学的非線形性を有する色素を高分子とともにメ
タノールやジクロロメタンなどの溶媒に溶解して、ガラ
ス基板上に滴下したのち、スピンコータで回転させる方
法などにより、基板上に色素混合高分子層を形成する方
法が知られている。また、色素混合高分子層中に分極反
転領域を形成する方法も知られている。すなわち、薄膜
化された高分子色素混合物をコロナポーリングによって
全体を配向し、その後、蒸着やスパッタリングなどの方
法を用いて電極パターンを生成し、ガラス転移よりもや
や低い温度に保った状態で逆方向に電圧を印加すること
で、電極パターンの形状に対応した領域を分極反転する
ことができる。その後、マスク下で紫外線を照射するこ
とで、任意の形状の導波路を形成できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。実施例１ Ｚ軸が基板面に垂直になるようにカットした（Ｚカット
という）ニオブ酸リチウム基板上に、図１に示す基板と
同じ形状のマスク１Ａを用い、基板温度を室温とし、ボ
ート温度を１７００℃として、Ｔｉを０．１μｍの厚さ
に真空蒸着する。これにより、領域ａ１に選択的にＴｉ
を積層したあと、８００℃の真空中に１時間放置して基
板中にＴｉを拡散し、この領域ａの分極を反転する。こ
こで、図中ｌ1は第二高調波発生に関する位相整合距
離、ｌ2は和周波数発生に関する位相整合距離を示し、
領域ａ１の導波路方向の長さ及び領域ａ１間の間隔は
（ｌ1＋ｌ2）／２に設定されている。具体的には、ｌ1
はｌ1＝３．４μｍに設定され、ｌ2はｌ2＝２．９μｍ
に設定される。続いて、領域ｂの形状のマスク２を用い
て領域ｂを覆い、基板温度を室温とし、ボート温度を１
９００℃としてＴａ2 Ｏ5 を１μｍの厚さに蒸着し、そ
の後２２０℃の熱りん酸中に１０分間浸漬したのち、大
気中で３５０℃に保ち、１時間放置した。この結果、基
板３の主面に図２乃至図４に示すように（ｌ1＋ｌ2）／
２の周期的な分極反転領域４を有する導波路５Ａを形成
することができた。
という）ニオブ酸リチウム基板上に、図１に示す基板と
同じ形状のマスク１Ａを用い、基板温度を室温とし、ボ
ート温度を１７００℃として、Ｔｉを０．１μｍの厚さ
に真空蒸着する。これにより、領域ａ１に選択的にＴｉ
を積層したあと、８００℃の真空中に１時間放置して基
板中にＴｉを拡散し、この領域ａの分極を反転する。こ
こで、図中ｌ1は第二高調波発生に関する位相整合距
離、ｌ2は和周波数発生に関する位相整合距離を示し、
領域ａ１の導波路方向の長さ及び領域ａ１間の間隔は
（ｌ1＋ｌ2）／２に設定されている。具体的には、ｌ1
はｌ1＝３．４μｍに設定され、ｌ2はｌ2＝２．９μｍ
に設定される。続いて、領域ｂの形状のマスク２を用い
て領域ｂを覆い、基板温度を室温とし、ボート温度を１
９００℃としてＴａ2 Ｏ5 を１μｍの厚さに蒸着し、そ
の後２２０℃の熱りん酸中に１０分間浸漬したのち、大
気中で３５０℃に保ち、１時間放置した。この結果、基
板３の主面に図２乃至図４に示すように（ｌ1＋ｌ2）／
２の周期的な分極反転領域４を有する導波路５Ａを形成
することができた。
【００１６】この基板３上の導波路５Ａに対して、図５
に示すように配置される実験装置のＹＡＧレーザ６から
基本波となる３００ｍＷのレーザ光をレンズ７で絞って
入射して、出射してきた光をフィルタ８に通すことで第
三高調波のみを取り出し、その強度を光強度計９で測定
したところ、１．０ｍＷの第三高調波が出力されている
ことがわかった。なお、図５中で導波路を総称して５と
した。
に示すように配置される実験装置のＹＡＧレーザ６から
基本波となる３００ｍＷのレーザ光をレンズ７で絞って
入射して、出射してきた光をフィルタ８に通すことで第
三高調波のみを取り出し、その強度を光強度計９で測定
したところ、１．０ｍＷの第三高調波が出力されている
ことがわかった。なお、図５中で導波路を総称して５と
した。
【００１７】実施例２ 光学的非線形性を有する色素である２−メチル−４−ニ
トロアニリン（ＭＮＡ）の１重量％と、平均分子量Ｍｗ
＝１５００００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）の５重量％とを同時にメタノールに溶解し、この混
合溶液をＩＴＯ電極付きガラス基板上に０．２ｃｃ滴下
したあと、スピンコータを用いて毎分３０００回転で５
分間回転し、その後乾燥して厚さ０．６μｍの色素混合
高分子薄膜を得た。その後、温度を１０５℃まで上昇し
て、コロナ放電法を用いて膜中のＭＮＡを一様に配向さ
せたのち、図６に示すマスク１Ｂを用いて領域ａ２に金
をボート温度１１００℃で０．１μｍの厚さになるよう
に蒸着した。その後、再び１００℃まで昇温し、放電時
とは逆方向に４ＭＶ／ｍの電界を印加し、２５分間保持
したあと冷却した。続いて、マスク２を用い二点鎖線点
線で囲った領域ｂ以外の領域に出力１Ｗの水銀ランプか
ら紫外線を１時間照射した。その結果、（ｌ1＋ｌ2）／
２の周期的な分極反転領域を有する導波路が得られた。
ここで、ｌ1はｌ1＝２．３μｍに設定され、ｌ2はｌ2＝
１．９μｍに設定される。
トロアニリン（ＭＮＡ）の１重量％と、平均分子量Ｍｗ
＝１５００００のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）の５重量％とを同時にメタノールに溶解し、この混
合溶液をＩＴＯ電極付きガラス基板上に０．２ｃｃ滴下
したあと、スピンコータを用いて毎分３０００回転で５
分間回転し、その後乾燥して厚さ０．６μｍの色素混合
高分子薄膜を得た。その後、温度を１０５℃まで上昇し
て、コロナ放電法を用いて膜中のＭＮＡを一様に配向さ
せたのち、図６に示すマスク１Ｂを用いて領域ａ２に金
をボート温度１１００℃で０．１μｍの厚さになるよう
に蒸着した。その後、再び１００℃まで昇温し、放電時
とは逆方向に４ＭＶ／ｍの電界を印加し、２５分間保持
したあと冷却した。続いて、マスク２を用い二点鎖線点
線で囲った領域ｂ以外の領域に出力１Ｗの水銀ランプか
ら紫外線を１時間照射した。その結果、（ｌ1＋ｌ2）／
２の周期的な分極反転領域を有する導波路が得られた。
ここで、ｌ1はｌ1＝２．３μｍに設定され、ｌ2はｌ2＝
１．９μｍに設定される。
【００１８】この導波路に対して、図５に示した同様な
実験装置を用いて基本波となる３００ｍＷのレーザ光を
入射して第三高調波の強度を測定したところ、１．３ｍ
Ｗの第三高調波出力が観測された。
実験装置を用いて基本波となる３００ｍＷのレーザ光を
入射して第三高調波の強度を測定したところ、１．３ｍ
Ｗの第三高調波出力が観測された。
【００１９】実施例３ 実施例１と同様な製作方法でニオブ酸リチウム基板上
に、図７に示すマスク１Ｃを用いて領域ａ３を分極反転
するとともに、領域ｂの形状のマスク２を用いて導波路
領域を形成した。ここで、ｌ1は第二高調波発生に関す
る位相整合距離、ｌ2は和周波数発生に関する位相整合
距離に対応している。ｌ1，ｌ2の寸法は実施例１と同様
である。これにより、図８乃至図１０に示すように一つ
の分極反転領域４の導波路方向の長さがｌ1であり、こ
の反転領域４がｌ2の間隔で交互に繰り返される導波路
５Ｂが形成された。すなわちこの導波路５Ｂでは互いに
分極反転された長さｌ1の領域と長さｌ2の領域とからな
る繰返し単位が導波方向に配列形成されている。
に、図７に示すマスク１Ｃを用いて領域ａ３を分極反転
するとともに、領域ｂの形状のマスク２を用いて導波路
領域を形成した。ここで、ｌ1は第二高調波発生に関す
る位相整合距離、ｌ2は和周波数発生に関する位相整合
距離に対応している。ｌ1，ｌ2の寸法は実施例１と同様
である。これにより、図８乃至図１０に示すように一つ
の分極反転領域４の導波路方向の長さがｌ1であり、こ
の反転領域４がｌ2の間隔で交互に繰り返される導波路
５Ｂが形成された。すなわちこの導波路５Ｂでは互いに
分極反転された長さｌ1の領域と長さｌ2の領域とからな
る繰返し単位が導波方向に配列形成されている。
【００２０】この導波路５Ｂに対して、図５の実験装置
を用いて基本波となる３００ｍＷのレーザ光を入射して
第三高調波の出力強度を測定したところ、その出力値は
１．３ｍＷであった。
を用いて基本波となる３００ｍＷのレーザ光を入射して
第三高調波の出力強度を測定したところ、その出力値は
１．３ｍＷであった。
【００２１】実施例４ 実施例２と同様な製作方法でＩＴＯ電極付きガラス基板
上に、図１１に示すようにマスク１Ｄを用いて分極反転
した領域ａ４を形成するとともに、領域ｂの形状のマス
ク２を用いて導波路領域を形成した。これにより、一つ
の分極反転領域の導波路方向の長さがｌ1であり、この
反転領域がｌ2の間隔で交互に繰り返される導波路が形
成された。
上に、図１１に示すようにマスク１Ｄを用いて分極反転
した領域ａ４を形成するとともに、領域ｂの形状のマス
ク２を用いて導波路領域を形成した。これにより、一つ
の分極反転領域の導波路方向の長さがｌ1であり、この
反転領域がｌ2の間隔で交互に繰り返される導波路が形
成された。
【００２２】この導波路に対して、図５の実験装置を用
いて３００ｍＷのレーザ光を入射して第三高調波の出力
強度を測定したところ、１．３ｍＷの値を得た。
いて３００ｍＷのレーザ光を入射して第三高調波の出力
強度を測定したところ、１．３ｍＷの値を得た。
【００２３】比較例１ 実施例１と同様な製作方法で、マスクのみを図１２に示
すマスク１Ｅを用いてニオブ酸リチウム基板上に分極反
転した領域を形成するとともに、領域ｂの形状のマスク
２を用いて導波路領域を形成した。ここで、ｌ1は第二
高調波発生に関する位相整合距離でる。また、ｌ1の寸
法は実施例１と同様である。これにより、図１３に示す
ように一つの分極反転領域４の導波路方向の長さがｌ1
であり、この反転領域４がｌ1の間隔で交互に繰り返さ
れる導波路５Ｃが形成された。
すマスク１Ｅを用いてニオブ酸リチウム基板上に分極反
転した領域を形成するとともに、領域ｂの形状のマスク
２を用いて導波路領域を形成した。ここで、ｌ1は第二
高調波発生に関する位相整合距離でる。また、ｌ1の寸
法は実施例１と同様である。これにより、図１３に示す
ように一つの分極反転領域４の導波路方向の長さがｌ1
であり、この反転領域４がｌ1の間隔で交互に繰り返さ
れる導波路５Ｃが形成された。
【００２４】この導波路５Ｃに対して図５に示す実験装
置を用いて基本波である３００ｍＷのレーザ光を入射し
て第三高調波の出力を測定したところ、０．２ｍＷの出
力値が得られた。このように、単に長さｌ1の分極反転
領域４をｌ1の間隔で配列した場合には、十分な強度の
第三高調波を得ることはできない。
置を用いて基本波である３００ｍＷのレーザ光を入射し
て第三高調波の出力を測定したところ、０．２ｍＷの出
力値が得られた。このように、単に長さｌ1の分極反転
領域４をｌ1の間隔で配列した場合には、十分な強度の
第三高調波を得ることはできない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非線形光学媒質で形成された光導波路では従来発生が困
難であった第三高調波を容易にしかも高効率に発生する
ことができ、第三高調波発生器の構成の簡単化及び小形
化も同時に図れる。また、コヒーレントな青色光や近紫
外光を容易に発生できることで、光記憶密度の高密度化
や高解像度再生、データ伝送の高密度化などを大幅に進
めることができるという大きな効果がある。
非線形光学媒質で形成された光導波路では従来発生が困
難であった第三高調波を容易にしかも高効率に発生する
ことができ、第三高調波発生器の構成の簡単化及び小形
化も同時に図れる。また、コヒーレントな青色光や近紫
外光を容易に発生できることで、光記憶密度の高密度化
や高解像度再生、データ伝送の高密度化などを大幅に進
めることができるという大きな効果がある。
【図１】本発明による第三高調波発生器を製作するとき
に用いられるマスクの平面図である。
に用いられるマスクの平面図である。
【図２】図１のマスクを用いて作製された第三高調波発
生器の一実施例を示す斜視図である。
生器の一実施例を示す斜視図である。
【図３】図１の第三高調波発生器の導波路部分を示す平
面図である。
面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】高調波出力を計測するための測定装置を示す構
成図である。
成図である。
【図６】他の実施例の第三高調波発生器を製作するため
のマスクを示す平面図である。
のマスクを示す平面図である。
【図７】さらに他の実施例の第三高調波発生器を製作す
るときに用いられるマスクの平面図である。
るときに用いられるマスクの平面図である。
【図８】図７のマスクを用いて作製された第三高調波発
生器を示す斜視図である。
生器を示す斜視図である。
【図９】図８の第三高調波発生器の導波路部分を示す平
面図である。
面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１１】さらに他の実施例の第三高調波発生器を製作
するためのマスクを示す平面図である。
するためのマスクを示す平面図である。
【図１２】比較例となる第三高調波発生器を製作すると
きに用いられるマスクの平面図である。
きに用いられるマスクの平面図である。
【図１３】図１２のマスクを用いて作製された高調波発
生器の縦断面図である。
生器の縦断面図である。
【図１４】（ｌ1＋ｌ2）／２の周期的な分極反転領域を
有する高調波発生器の出力強度を示す特性図である。
有する高調波発生器の出力強度を示す特性図である。
【図１５】ｌ1，ｌ2の互いに分極反転した周期的領域を
有する高調波発生器の出力強度を示す特性図である。
有する高調波発生器の出力強度を示す特性図である。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ マスク ２ マスク ３ 基板 ４ 分極反転領域 ５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 導波路
Claims (4)
- 【請求項１】 第二高調波発生に関与する位相整合距離
をｌ1、基本波と第二高調波との和周波数発生に関与す
る位相整合距離をｌ2としたとき、非線形光学媒質中
に、分極反転領域の長さが（ｌ1＋ｌ2）／２であり、
（ｌ1＋ｌ2）／２の間隔で複数の分極反転領域が導波方
向に配列形成された導波路を有し、この導波路の一端面
から基本波を入射したとき、導波路の他端面から第三高
調波を出射することを特徴とした第三高調波発生器。 - 【請求項２】 第二高調波発生に関与する位相整合距離
をｌ1、基本波と第二高調波との和周波数発生に関与す
る位相整合距離をｌ2としたとき、非線形光学媒質中に
互いに分極反転された長さｌ1の領域と長さｌ2の領域と
からなる繰返し単位が導波方向に配列形成された導波路
を有し、この導波路の一端面から基本波を入射したと
き、導波路の他端面から第三高調波を出射することを特
徴とした第三高調波発生器。 - 【請求項３】 上記非線形光学媒質が強誘電体結晶から
なる請求項１または請求項２記載の第三高調波発生器。 - 【請求項４】 上記非線形光学媒質が色素混合高分子材
料からなる請求項１または請求項２記載の第三高調波発
生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7869493A JPH06265957A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 第三高調波発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7869493A JPH06265957A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 第三高調波発生器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265957A true JPH06265957A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=13668980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7869493A Pending JPH06265957A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 第三高調波発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06265957A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020145847A1 (ru) * | 2019-01-07 | 2020-07-16 | Сергей Анатольевич ДАВЫДЕНКО | Автомобильное стекло с изменяющейся прозрачностью |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP7869493A patent/JPH06265957A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020145847A1 (ru) * | 2019-01-07 | 2020-07-16 | Сергей Анатольевич ДАВЫДЕНКО | Автомобильное стекло с изменяющейся прозрачностью |
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