JPH06342954A - 短波長レーザ光源およびその製造方法 - Google Patents
短波長レーザ光源およびその製造方法Info
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- JPH06342954A JPH06342954A JP13178793A JP13178793A JPH06342954A JP H06342954 A JPH06342954 A JP H06342954A JP 13178793 A JP13178793 A JP 13178793A JP 13178793 A JP13178793 A JP 13178793A JP H06342954 A JPH06342954 A JP H06342954A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンパクトで高出力かつ安定な短波長レーザ
光源を提供する。 【構成】 LiNbO3サブマウント２０上に半導体レーザ２
１と光導波路２および分極反転層３が形成されたＺ板の
LiTaO3基板による光波長変換素子２２が設置されてい
る。光導波路２に半導体レーザ２１からの光が入射し、
光導波路２中の波長変換部２６で高調波Ｐ２へと変換が
生じる。この際、半導体レーザ２１からの基本波は半波
長板の役目をする突起１で９０度偏光が回転され光導波
路２に入射する。 【効果】 半導体レーザからの基本波は高効率でＺ板の
光波長変換素子に形成された光導波路を導波し、短波長
光源は高出力動作が行える。
光源を提供する。 【構成】 LiNbO3サブマウント２０上に半導体レーザ２
１と光導波路２および分極反転層３が形成されたＺ板の
LiTaO3基板による光波長変換素子２２が設置されてい
る。光導波路２に半導体レーザ２１からの光が入射し、
光導波路２中の波長変換部２６で高調波Ｐ２へと変換が
生じる。この際、半導体レーザ２１からの基本波は半波
長板の役目をする突起１で９０度偏光が回転され光導波
路２に入射する。 【効果】 半導体レーザからの基本波は高効率でＺ板の
光波長変換素子に形成された光導波路を導波し、短波長
光源は高出力動作が行える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒ−レント光を利用
する光情報処理分野または光計測分野に使用する短波長
レーザ光源およびその製造方法に関するものである。
する光情報処理分野または光計測分野に使用する短波長
レーザ光源およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０に従来の短波長レーザの構成図を
示す。ここに示される短波長レーザ光源は半導体レーザ
２１、光波長変換素子２２、コリメータレンズ３７ａ、
フォーカスレンズ３７ｂおよび半波長板３３を基本構成
要素としていた（T. Taniuchiand K. Yamamoto, "Minia
turized light source of coherent blue radiation",C
LEO'87, WP6, 1987年、参照）。光波長変換素子２２上
に形成された光導波路２の入射面１０に半導体レーザ２
１からの基本波Ｐ１をレンズ３７ａ、３７ｂを介して入
射させる。この際、レンズ３７ａ、３７ｂの間に挟まれ
ている半波長板３３は偏光方向を９０度回転させる働き
があり、これにより光導波路２を基本波Ｐ１が導波する
ように偏光方向を一致させることができる。光波長変換
素子２２は素子マウント３８に固定されている。基板中
に放射された高調波Ｐ２は整形レンズ３６により平行光
にされビームスプリッタ３９で分岐され一部をディテク
ター２７で受光される。ここで用いられている光波長変
換素子２２はチェレンコフ放射型と呼ばれておりこの動
作について説明する。以下0.84μｍの波長の基本波に対
する高調波発生（波長0.42μｍ）について詳しく述べる
（T. Taniuchi andK. Yamamoto, "Second harmonic gen
eration by Cherenkov radiation in proton-exchanged
LiNbO3 optical waveguide", CLEO'86, WR3, 1986年、
参照）。
示す。ここに示される短波長レーザ光源は半導体レーザ
２１、光波長変換素子２２、コリメータレンズ３７ａ、
フォーカスレンズ３７ｂおよび半波長板３３を基本構成
要素としていた（T. Taniuchiand K. Yamamoto, "Minia
turized light source of coherent blue radiation",C
LEO'87, WP6, 1987年、参照）。光波長変換素子２２上
に形成された光導波路２の入射面１０に半導体レーザ２
１からの基本波Ｐ１をレンズ３７ａ、３７ｂを介して入
射させる。この際、レンズ３７ａ、３７ｂの間に挟まれ
ている半波長板３３は偏光方向を９０度回転させる働き
があり、これにより光導波路２を基本波Ｐ１が導波する
ように偏光方向を一致させることができる。光波長変換
素子２２は素子マウント３８に固定されている。基板中
に放射された高調波Ｐ２は整形レンズ３６により平行光
にされビームスプリッタ３９で分岐され一部をディテク
ター２７で受光される。ここで用いられている光波長変
換素子２２はチェレンコフ放射型と呼ばれておりこの動
作について説明する。以下0.84μｍの波長の基本波に対
する高調波発生（波長0.42μｍ）について詳しく述べる
（T. Taniuchi andK. Yamamoto, "Second harmonic gen
eration by Cherenkov radiation in proton-exchanged
LiNbO3 optical waveguide", CLEO'86, WR3, 1986年、
参照）。
【０００３】光波長変換素子となるＬｉＮｂＯ3基板２
２に形成された埋め込み型の光導波路２の入射面１０に
半導体レーザ２１からの基本波Ｐ１の光を入射すると、
基本波の導波モードの実効屈折率と高調波の実効屈折率
が等しくなるような条件が満足されるとき、光導波路２
からLiNbO3基板２２内に高調波Ｐ２の光が効率良く放射
され、光波長変換素子として動作する。このチェレンコ
フ放射型の光波長変換素子は温度特性に優れているが
（半値幅２５℃）、反面変換効率はあまり高くない。
２に形成された埋め込み型の光導波路２の入射面１０に
半導体レーザ２１からの基本波Ｐ１の光を入射すると、
基本波の導波モードの実効屈折率と高調波の実効屈折率
が等しくなるような条件が満足されるとき、光導波路２
からLiNbO3基板２２内に高調波Ｐ２の光が効率良く放射
され、光波長変換素子として動作する。このチェレンコ
フ放射型の光波長変換素子は温度特性に優れているが
（半値幅２５℃）、反面変換効率はあまり高くない。
【０００４】次にさらに小型化された他の従来例である
短波長レーザ光源について図１１を用いて説明する（山
本、谷内、特願昭６３−１２８９１４号、青色レーザ光
源および光情報記録装置、参照）。短波長レーザ光源は
波長0.84μｍの半導体レーザ２１とＸ板に形成された光
波長変換素子２２をＳｉサブマウント２０に固定し直接
結合を行っていた。半導体レーザ２１の出力Ｐ１を１０
０ｍＷにしたとき、２ｍＷの高調波Ｐ２（青色レーザ
光）が得られていた。この場合の光波長変換素子２２で
の変換効率Ｐ２／Ｐ１は２％である。しかしながら光情
報処理分野で実用的な１０ｍＷを得るにはチェレンコフ
放射型では困難であった。又、高調波が基板中に放射さ
れるため集光も困難であった。
短波長レーザ光源について図１１を用いて説明する（山
本、谷内、特願昭６３−１２８９１４号、青色レーザ光
源および光情報記録装置、参照）。短波長レーザ光源は
波長0.84μｍの半導体レーザ２１とＸ板に形成された光
波長変換素子２２をＳｉサブマウント２０に固定し直接
結合を行っていた。半導体レーザ２１の出力Ｐ１を１０
０ｍＷにしたとき、２ｍＷの高調波Ｐ２（青色レーザ
光）が得られていた。この場合の光波長変換素子２２で
の変換効率Ｐ２／Ｐ１は２％である。しかしながら光情
報処理分野で実用的な１０ｍＷを得るにはチェレンコフ
放射型では困難であった。又、高調波が基板中に放射さ
れるため集光も困難であった。
【０００５】最近分極反転構造を基本とする高効率光波
長変換素子がLiTaO3のＺ板を用いて試作されており、こ
れによれば10ｍＷ以上の青色光が発生できる(K.Yamamot
o, K.Mizuuchi, Y.Kitaoka, and M.Kato:Applied Physi
cs Letters, 1993年５月号）。そのため分極反転構造を
用いた光波長変換素子を半導体レーザと直接結合すれば
コンパクトで量産性に富む短波長光源が製造できる可能
性がある。
長変換素子がLiTaO3のＺ板を用いて試作されており、こ
れによれば10ｍＷ以上の青色光が発生できる(K.Yamamot
o, K.Mizuuchi, Y.Kitaoka, and M.Kato:Applied Physi
cs Letters, 1993年５月号）。そのため分極反転構造を
用いた光波長変換素子を半導体レーザと直接結合すれば
コンパクトで量産性に富む短波長光源が製造できる可能
性がある。
【０００６】以下この光波長変換素子について説明す
る。図１２にこのLiTaO3のＺ板に形成された光波長変換
素子の構成を示す。図１２に示されるように光波長変換
素子２２となるLiTaO3基板に光導波路２が形成され、さ
らに光導波路２には周期的に分極の反転した層３（分極
反転層）が形成されている。基本波と発生する高調波の
伝搬定数の不整合を分極反転層３と非分極反転層４の周
期構造で補償することにより高効率に高調波を出すこと
ができる。
る。図１２にこのLiTaO3のＺ板に形成された光波長変換
素子の構成を示す。図１２に示されるように光波長変換
素子２２となるLiTaO3基板に光導波路２が形成され、さ
らに光導波路２には周期的に分極の反転した層３（分極
反転層）が形成されている。基本波と発生する高調波の
伝搬定数の不整合を分極反転層３と非分極反転層４の周
期構造で補償することにより高効率に高調波を出すこと
ができる。
【０００７】まず、図１３を用いて高調波増幅の原理を
説明する。分極反転していない非分極反転素子３１では
分極反転層は形成されておらずに分極反転方向は一方向
となっている。この非分極反転素子３１では光導波路の
進行方向に対して高調波出力３１ａは増減を繰り返して
いるだけである。これに対して周期的に分極が反転して
いる分極反転波長変換素子（１次周期）３２では出力３
２ａは図１３に示されるように光導波路の長さＬの２乗
に比例して高調波出力は増大する。ただし分極反転にお
いて基本波Ｐ１に対して高調波Ｐ２の出力が得られるの
は擬似位相整合するときだけである。この擬似位相整合
が成立するのは分極反転層の周期Λ１がλ／（２（Ｎ2
ω−Ｎω））に一致するときに限られる。ここでＮωは
基本波（波長λ）の実効屈折率、Ｎ2ωは高調波（波長
λ／２）の実効屈折率である。このように高出力化が可
能な光波長変換素子は分極反転構造を基本構成要素とし
ていた。また、この光波長変換素子は高調波が光導波路
から出射されるため集光が容易という特徴もある。
説明する。分極反転していない非分極反転素子３１では
分極反転層は形成されておらずに分極反転方向は一方向
となっている。この非分極反転素子３１では光導波路の
進行方向に対して高調波出力３１ａは増減を繰り返して
いるだけである。これに対して周期的に分極が反転して
いる分極反転波長変換素子（１次周期）３２では出力３
２ａは図１３に示されるように光導波路の長さＬの２乗
に比例して高調波出力は増大する。ただし分極反転にお
いて基本波Ｐ１に対して高調波Ｐ２の出力が得られるの
は擬似位相整合するときだけである。この擬似位相整合
が成立するのは分極反転層の周期Λ１がλ／（２（Ｎ2
ω−Ｎω））に一致するときに限られる。ここでＮωは
基本波（波長λ）の実効屈折率、Ｎ2ωは高調波（波長
λ／２）の実効屈折率である。このように高出力化が可
能な光波長変換素子は分極反転構造を基本構成要素とし
ていた。また、この光波長変換素子は高調波が光導波路
から出射されるため集光が容易という特徴もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような半導体レ
ーザと光導波路を直接結合して小型、軽量化した短波長
レーザ光源に分極反転構造を有する高効率光波長変換素
子を使用すると光波長変換素子がＺ板に形成されている
ため、光導波路中を導波するモードはＴＭ偏光（光導波
路が形成されている面に対して電界が垂直）であり、こ
れに対し半導体レーザから出射される基本波の偏光はＴ
Ｅ偏光（活性層が形成されている面に対して電界が平
行）である。
ーザと光導波路を直接結合して小型、軽量化した短波長
レーザ光源に分極反転構造を有する高効率光波長変換素
子を使用すると光波長変換素子がＺ板に形成されている
ため、光導波路中を導波するモードはＴＭ偏光（光導波
路が形成されている面に対して電界が垂直）であり、こ
れに対し半導体レーザから出射される基本波の偏光はＴ
Ｅ偏光（活性層が形成されている面に対して電界が平
行）である。
【０００９】図１４に光の進行方向に対して垂直な面で
切断した(a)半導体レーザ、(b)Ｚ板の光波長変換素子、
(c)Ｘ板の光波長変換素子の断面図および偏光方向を示
す。図１４に示されるように半導体レーザの出射光とＺ
板の光波長変換素子の導波光は９０度偏光方向が異なる
ため、図１１で示される短波長レーザ光源のような同一
平面での結合はできない。また、Ｘ板に分極反転構造を
有する素子を形成すると同一偏光であるが、Ｘ板の光波
長変換素子は極端に変換効率が小さくなる。この理由を
以下に詳しく説明する。
切断した(a)半導体レーザ、(b)Ｚ板の光波長変換素子、
(c)Ｘ板の光波長変換素子の断面図および偏光方向を示
す。図１４に示されるように半導体レーザの出射光とＺ
板の光波長変換素子の導波光は９０度偏光方向が異なる
ため、図１１で示される短波長レーザ光源のような同一
平面での結合はできない。また、Ｘ板に分極反転構造を
有する素子を形成すると同一偏光であるが、Ｘ板の光波
長変換素子は極端に変換効率が小さくなる。この理由を
以下に詳しく説明する。
【００１０】Ｘ板に形成した光導波路はプロトン交換の
際にＸ面である表面が荒れるため伝搬損失がＺ板の５倍
程度になる。また、分極反転構造を短周期で作製するこ
とが困難である。これにより光波長変換素子の変換効率
はＺ板の１／５から１／１０程度となる。そのため短波
長レーザ光源の実用レベルである１０ｍＷ以上の高調波
を再現性良くしかも安定に得ることが困難であるという
問題点があった。
際にＸ面である表面が荒れるため伝搬損失がＺ板の５倍
程度になる。また、分極反転構造を短周期で作製するこ
とが困難である。これにより光波長変換素子の変換効率
はＺ板の１／５から１／１０程度となる。そのため短波
長レーザ光源の実用レベルである１０ｍＷ以上の高調波
を再現性良くしかも安定に得ることが困難であるという
問題点があった。
【００１１】本発明は、半導体レーザと光波長変換素子
を基本とした短波長レーザ光源の構造に新たな工夫を加
えることにより高調波出射パワーの高出力化および安定
化を可能とするものである。つまり、本発明は半導体レ
ーザと光波長変換素子を半波長板を介して直接結合し高
出力でなおかつ安定に動作する短波長レーザ光源を得る
ことを目的とする。
を基本とした短波長レーザ光源の構造に新たな工夫を加
えることにより高調波出射パワーの高出力化および安定
化を可能とするものである。つまり、本発明は半導体レ
ーザと光波長変換素子を半波長板を介して直接結合し高
出力でなおかつ安定に動作する短波長レーザ光源を得る
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そのため本発明の短波長
レーザ光源はサブマウント上に半導体レーザおよび光波
長変換素子を備え、前記半導体レーザの基本波が前記光
波長変換素子に形成された光導波路中で高調波へと変換
される短波長レーザ光源において、前記半導体レーザの
活性層の形成面および光波長変換素子の光導波路形成面
が、複屈折性を有するサブマウントに向き合い、なおか
つ前記半導体レーザと前記光波長変換素子の間には前記
サブマウントに形成された突起を配置し、前記基本波は
前記突起により偏光方向が９０度回転され前記光導波路
に結合するという手段を有する。
レーザ光源はサブマウント上に半導体レーザおよび光波
長変換素子を備え、前記半導体レーザの基本波が前記光
波長変換素子に形成された光導波路中で高調波へと変換
される短波長レーザ光源において、前記半導体レーザの
活性層の形成面および光波長変換素子の光導波路形成面
が、複屈折性を有するサブマウントに向き合い、なおか
つ前記半導体レーザと前記光波長変換素子の間には前記
サブマウントに形成された突起を配置し、前記基本波は
前記突起により偏光方向が９０度回転され前記光導波路
に結合するという手段を有する。
【００１３】また、本発明の短波長レーザ光源はサブマ
ウント上に半導体レーザおよび光波長変換素子を備え、
前記半導体レーザの基本波が前記光波長変換素子に形成
された光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ
光源において、前記半導体レーザの活性層と光波長変換
素子の光導波路が同軸上に有り、なおかつ前記半導体レ
ーザからの基本波は前記光導波路に、基本波に対して偏
光方向が９０度回転する半波長板を介して結合している
構成となる。また、本発明の短波長レーザ光源はサブマ
ウント上に半導体レーザおよび光波長変換素子を備え、
前記半導体レーザの基本波が前記光導波路に直接結合す
る短波長レーザ光源において、前記半導体レーザの活性
層の形成面および光波長変換素子の光導波路形成面がサ
ブマウントに向き合いなおかつ前記光導波路の入射面に
は半導体レーザからの前記基本波の偏光方向が９０度回
転する複屈折性を有する膜が形成されており、前記半導
体レーザからの基本波が前記膜を介して光導波路に結合
するという手段を有する。
ウント上に半導体レーザおよび光波長変換素子を備え、
前記半導体レーザの基本波が前記光波長変換素子に形成
された光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ
光源において、前記半導体レーザの活性層と光波長変換
素子の光導波路が同軸上に有り、なおかつ前記半導体レ
ーザからの基本波は前記光導波路に、基本波に対して偏
光方向が９０度回転する半波長板を介して結合している
構成となる。また、本発明の短波長レーザ光源はサブマ
ウント上に半導体レーザおよび光波長変換素子を備え、
前記半導体レーザの基本波が前記光導波路に直接結合す
る短波長レーザ光源において、前記半導体レーザの活性
層の形成面および光波長変換素子の光導波路形成面がサ
ブマウントに向き合いなおかつ前記光導波路の入射面に
は半導体レーザからの前記基本波の偏光方向が９０度回
転する複屈折性を有する膜が形成されており、前記半導
体レーザからの基本波が前記膜を介して光導波路に結合
するという手段を有する。
【００１４】また、本発明の短波長レーザ光源の製造方
法は半導体レーザの基本波が光波長変換素子に形成され
た光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ光源
の製造方法において、複屈折性を有するサブマウントに
突起を形成する工程と、前記サブマウントに向き合い前
記半導体レーザの活性層の形成面および前記光波長変換
素子の光導波路形成面を固定し、前記半導体レーザから
の基本波が前記サブマウントに形成された突起を介して
光導波路に結合させるように配置する工程とを施すこと
となる。
法は半導体レーザの基本波が光波長変換素子に形成され
た光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ光源
の製造方法において、複屈折性を有するサブマウントに
突起を形成する工程と、前記サブマウントに向き合い前
記半導体レーザの活性層の形成面および前記光波長変換
素子の光導波路形成面を固定し、前記半導体レーザから
の基本波が前記サブマウントに形成された突起を介して
光導波路に結合させるように配置する工程とを施すこと
となる。
【００１５】また、本発明の短波長レーザ光源の製造方
法は半導体レーザの基本波が光波長変換素子に形成され
た光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ光源
の製造方法において、前記光導波路の入射面に前記半導
体レーザからの基本波の偏光方向が９０度回転する複屈
折性を有する膜を形成する工程と、前記半導体レーザの
活性層の形成面および光波長変換素子の光導波路形成面
をサブマウントに向き合いなおかつ半導体レーザから出
射される基本波が光導波路に結合するように固定する工
程とを施すこととなる。
法は半導体レーザの基本波が光波長変換素子に形成され
た光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ光源
の製造方法において、前記光導波路の入射面に前記半導
体レーザからの基本波の偏光方向が９０度回転する複屈
折性を有する膜を形成する工程と、前記半導体レーザの
活性層の形成面および光波長変換素子の光導波路形成面
をサブマウントに向き合いなおかつ半導体レーザから出
射される基本波が光導波路に結合するように固定する工
程とを施すこととなる。
【００１６】また、本発明の短波長レーザ光源の製造方
法は半導体レーザの基本波が光波長変換素子に形成され
た光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ光源
の製造方法において、前記光導波路の入射面に複屈折性
を有する膜を形成する工程と、前記半導体レーザの基本
波の出射面に複屈折性を有する膜を形成する工程と、前
記半導体レーザの活性層の形成面および光波長変換素子
の光導波路形成面をサブマウントに向き合いなおかつ半
導体レーザから出射される基本波が光導波路に結合する
ように固定する工程と、前記光導波路の入射面に形成さ
れた複屈折性を有する膜と前記半導体レーザの出射面に
形成された複屈折を有する膜をアニールにより接着する
工程とを施すこととなる。
法は半導体レーザの基本波が光波長変換素子に形成され
た光導波路中で高調波へと変換される短波長レーザ光源
の製造方法において、前記光導波路の入射面に複屈折性
を有する膜を形成する工程と、前記半導体レーザの基本
波の出射面に複屈折性を有する膜を形成する工程と、前
記半導体レーザの活性層の形成面および光波長変換素子
の光導波路形成面をサブマウントに向き合いなおかつ半
導体レーザから出射される基本波が光導波路に結合する
ように固定する工程と、前記光導波路の入射面に形成さ
れた複屈折性を有する膜と前記半導体レーザの出射面に
形成された複屈折を有する膜をアニールにより接着する
工程とを施すこととなる。
【００１７】
【作用】本発明は上記手段によりＺ板に形成された光波
長変換素子を用いることができ発生する高調波を高効率
にできる。以下これを詳しく説明する。
長変換素子を用いることができ発生する高調波を高効率
にできる。以下これを詳しく説明する。
【００１８】Ｚ板の分極反転構造を持つ光波長変換素子
は高調波パワーがＸ板の５倍以上得られる。この高効率
光波長変換素子と半導体レーザを結合するために、半導
体レーザの基本波はサブマウントの突起により偏光方向
が９０度回転され高効率で光導波路に入射する構成とな
る。これは突起が複屈折性を有しており、主軸を偏光方
向に対して４５度に配置することで偏光方向の回転がで
きるからである。そのため短波長レーザ光源としても高
出力高調波を出射することができる。
は高調波パワーがＸ板の５倍以上得られる。この高効率
光波長変換素子と半導体レーザを結合するために、半導
体レーザの基本波はサブマウントの突起により偏光方向
が９０度回転され高効率で光導波路に入射する構成とな
る。これは突起が複屈折性を有しており、主軸を偏光方
向に対して４５度に配置することで偏光方向の回転がで
きるからである。そのため短波長レーザ光源としても高
出力高調波を出射することができる。
【００１９】
【実施例】第１の実施例として本発明の短波長レーザ光
源について図１を用いて説明する。本発明の第１の実施
例の短波長レーザ光源の構造図を図１に示す。この実施
例では短波長レーザ光源として０．８μｍ帯の半導体レ
ーザ、光波長変換素子としてＺ板のLiTaO3基板を用いた
もので、図１は短波長レーザ光源の断面図である。図１
で２０はLiNbO3によるサブマウント、２１は半導体レー
ザ、２２は光波長変換素子である。LiNbO3は複屈折性の
大きな材料で異常光屈折率と常光屈折率の差が０．０８
もある。ここで用いた半導体レーザ２１は波長０．８４
μｍのものである。また、光波長変換素子２２はLiTaO3
基板に燐酸中でのプロトン交換を行い分極反転層３およ
び光導波路２を形成したものである。
源について図１を用いて説明する。本発明の第１の実施
例の短波長レーザ光源の構造図を図１に示す。この実施
例では短波長レーザ光源として０．８μｍ帯の半導体レ
ーザ、光波長変換素子としてＺ板のLiTaO3基板を用いた
もので、図１は短波長レーザ光源の断面図である。図１
で２０はLiNbO3によるサブマウント、２１は半導体レー
ザ、２２は光波長変換素子である。LiNbO3は複屈折性の
大きな材料で異常光屈折率と常光屈折率の差が０．０８
もある。ここで用いた半導体レーザ２１は波長０．８４
μｍのものである。また、光波長変換素子２２はLiTaO3
基板に燐酸中でのプロトン交換を行い分極反転層３およ
び光導波路２を形成したものである。
【００２０】本実施例の構成では、半導体レーザ２１の
活性層２３の形成面２４および光波長変換素子２２の光
導波路２の形成面２５はサブマウント２０に向き合って
いる。又、半導体レーザ２１の活性層２３と光導波路２
は同軸上にあり半導体レーザ２１の基本波Ｐ１が突起１
を介して直接結合する構成となっている。突起１により
ＴＥ偏光で発生した半導体レーザからの基本波Ｐ１は９
０度回転され光導波路を導波可能なＴＭ偏光と一致し高
効率で結合する。この実施例では半導体レーザ２１の放
熱用に第２のサブマウント２８として銅ブロックが用い
られている。このため半導体レーザ２１の熱はすべて第
２のサブマウント２８に逃げ、放熱の悪いLiNbO3のサブ
マウント２０側には伝わらない。
活性層２３の形成面２４および光波長変換素子２２の光
導波路２の形成面２５はサブマウント２０に向き合って
いる。又、半導体レーザ２１の活性層２３と光導波路２
は同軸上にあり半導体レーザ２１の基本波Ｐ１が突起１
を介して直接結合する構成となっている。突起１により
ＴＥ偏光で発生した半導体レーザからの基本波Ｐ１は９
０度回転され光導波路を導波可能なＴＭ偏光と一致し高
効率で結合する。この実施例では半導体レーザ２１の放
熱用に第２のサブマウント２８として銅ブロックが用い
られている。このため半導体レーザ２１の熱はすべて第
２のサブマウント２８に逃げ、放熱の悪いLiNbO3のサブ
マウント２０側には伝わらない。
【００２１】次にこの短波長レーザ光源の製造方法につ
いて図２を用いて説明する。まず、図２(a)でLiNbO3の
サブマウント２０を通常のフォトプロセスおよびドライ
エッチングプロセスにより幅５．４μｍ，深さ１０μｍ
の突起１を形成した。LiNbO3はＸ板をＣ方向に４５度傾
けたものを用いた。次に、同図（ｂ）で半導体レーザ２
１を活性層２３の形成面２４をサブマウント２０側に向
けてボンディングを行った。先に半導体レーザ２１の裏
面２９ａ（活性層２３が形成されている面２４の反対
面）を第２のサブマウント２８にボンディングが行われ
ている。次に同図（ｃ）で半導体レーザ２１に電流を流
し基本波Ｐ１を出射させた後、光導波路２の形成面２５
をサブマウント２０側に向けて光波長変換素子２２を半
導体レーザ２１に押し当て固定を行った。この際、光波
長変換素子２２の入射面１０は光導波路２の形成面２５
に対してほぼ９０度の角度となっている。また、入射面
１０での反射による活性層２３への戻り光も少なくでき
る。サブマウント２０にあらかじめＡｌをパターン化し
ており半導体レーザと接触することで電流を流すことが
できた。なお固定の時には、高調波出力Ｐ２が最大にな
るようにＡ方向のアライメントを行った。Ｂ方向に対し
ては光導波路２にＳｉＯ2保護膜１７を付加しこれによ
り高さを活性層２３と合わせた。
いて図２を用いて説明する。まず、図２(a)でLiNbO3の
サブマウント２０を通常のフォトプロセスおよびドライ
エッチングプロセスにより幅５．４μｍ，深さ１０μｍ
の突起１を形成した。LiNbO3はＸ板をＣ方向に４５度傾
けたものを用いた。次に、同図（ｂ）で半導体レーザ２
１を活性層２３の形成面２４をサブマウント２０側に向
けてボンディングを行った。先に半導体レーザ２１の裏
面２９ａ（活性層２３が形成されている面２４の反対
面）を第２のサブマウント２８にボンディングが行われ
ている。次に同図（ｃ）で半導体レーザ２１に電流を流
し基本波Ｐ１を出射させた後、光導波路２の形成面２５
をサブマウント２０側に向けて光波長変換素子２２を半
導体レーザ２１に押し当て固定を行った。この際、光波
長変換素子２２の入射面１０は光導波路２の形成面２５
に対してほぼ９０度の角度となっている。また、入射面
１０での反射による活性層２３への戻り光も少なくでき
る。サブマウント２０にあらかじめＡｌをパターン化し
ており半導体レーザと接触することで電流を流すことが
できた。なお固定の時には、高調波出力Ｐ２が最大にな
るようにＡ方向のアライメントを行った。Ｂ方向に対し
ては光導波路２にＳｉＯ2保護膜１７を付加しこれによ
り高さを活性層２３と合わせた。
【００２２】作製されたこの素子の長さは１０ｍｍであ
る。基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０．８４μ
ｍ）を入射面１０より導波させたところシングルモード
伝搬し、波長０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射面１２よ
り基板外部に取り出された。出射面が基本波および高調
波に対してＡＲコートされていることにより高調波の出
力が有効に取り出せ１５％のアップが図れた。基本波７
０ｍＷで１０ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ）を得
た。図３に高調波の時間変化を示す。半導体レ−ザは安
定に動作し高調波出力の変動は±１％以下であった。従
来のレンズを用いた短波長光源に比べて大幅に安定性が
向上している。
る。基本波Ｐ１として半導体レーザ光（波長０．８４μ
ｍ）を入射面１０より導波させたところシングルモード
伝搬し、波長０．４２μｍの高調波Ｐ２が出射面１２よ
り基板外部に取り出された。出射面が基本波および高調
波に対してＡＲコートされていることにより高調波の出
力が有効に取り出せ１５％のアップが図れた。基本波７
０ｍＷで１０ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ）を得
た。図３に高調波の時間変化を示す。半導体レ−ザは安
定に動作し高調波出力の変動は±１％以下であった。従
来のレンズを用いた短波長光源に比べて大幅に安定性が
向上している。
【００２３】なお基本波に対してマルチモード伝搬では
高調波の出力が不安定で実用的ではない。又、半導体レ
ーザと光波長変換素子の距離が２０μｍ以上となると結
合効率が小さくなり実用的ではないが複屈折性の大きな
材料を選べば突起の幅を小さくすることができ問題はな
い。
高調波の出力が不安定で実用的ではない。又、半導体レ
ーザと光波長変換素子の距離が２０μｍ以上となると結
合効率が小さくなり実用的ではないが複屈折性の大きな
材料を選べば突起の幅を小さくすることができ問題はな
い。
【００２４】本発明の短波長レーザ光源の第２の実施例
の構造図を図４に示す。この実施例では短波長レーザ光
源として０．８μｍ帯の半導体レーザ、光波長変換素子
としてLiTaO3基板を用いたもので、図４は短波長レーザ
光源の断面図である。図４で２０はＳｉのサブマウン
ト、２１は半導体レーザ、２２は光波長変換素子、６は
半波長板である。半波長板６はＸ板のLiNbO3を研磨して
１６μｍの厚みとした。ＴＥ偏光に対して４５度となる
角度で半波長板６の主軸を固定した。この厚みは３／２
波長板となるが半波長板と同様の作用となる。研磨では
５μｍの厚みにすることが困難なため３／２波長板とし
た。ここで用いた半導体レーザ２１は波長０．８４μ
ｍ、出力１５０ｍＷのものである。また、光波長変換素
子２２はＬｉＴａＯ3基板に燐酸中でのプロトン交換に
より周期状分極反転層３および光導波路２を形成したも
のである。
の構造図を図４に示す。この実施例では短波長レーザ光
源として０．８μｍ帯の半導体レーザ、光波長変換素子
としてLiTaO3基板を用いたもので、図４は短波長レーザ
光源の断面図である。図４で２０はＳｉのサブマウン
ト、２１は半導体レーザ、２２は光波長変換素子、６は
半波長板である。半波長板６はＸ板のLiNbO3を研磨して
１６μｍの厚みとした。ＴＥ偏光に対して４５度となる
角度で半波長板６の主軸を固定した。この厚みは３／２
波長板となるが半波長板と同様の作用となる。研磨では
５μｍの厚みにすることが困難なため３／２波長板とし
た。ここで用いた半導体レーザ２１は波長０．８４μ
ｍ、出力１５０ｍＷのものである。また、光波長変換素
子２２はＬｉＴａＯ3基板に燐酸中でのプロトン交換に
より周期状分極反転層３および光導波路２を形成したも
のである。
【００２５】本実施例の構成では、半導体レーザ２１の
活性層２３の形成面２４および光波長変換素子２２の光
導波路２の形成面２５はサブマウント２０に向き合って
いる。又、半導体レーザ２１の活性層２３と光導波路２
は同軸上にあり半導体レーザ２１の基本波Ｐ１が直接結
合する構成となっている。図４で半導体レーザ２１を駆
動し基本波Ｐ１として活性層２３から出射された半導体
レーザ光（波長０．８４μｍ）を半波長板６を介して光
波長変換素子２２の入射面１０より光導波路２に直接結
合させると基本波Ｐ１はシングルモード伝搬し、光導波
路２内の波長変換部２６で波長０．４２μｍの高調波Ｐ
２に変換され青色レーザ光が出射面１２より基板外部に
取り出される。
活性層２３の形成面２４および光波長変換素子２２の光
導波路２の形成面２５はサブマウント２０に向き合って
いる。又、半導体レーザ２１の活性層２３と光導波路２
は同軸上にあり半導体レーザ２１の基本波Ｐ１が直接結
合する構成となっている。図４で半導体レーザ２１を駆
動し基本波Ｐ１として活性層２３から出射された半導体
レーザ光（波長０．８４μｍ）を半波長板６を介して光
波長変換素子２２の入射面１０より光導波路２に直接結
合させると基本波Ｐ１はシングルモード伝搬し、光導波
路２内の波長変換部２６で波長０．４２μｍの高調波Ｐ
２に変換され青色レーザ光が出射面１２より基板外部に
取り出される。
【００２６】この短波長レーザ光源において半導体レー
ザ２１を１５０ｍＷで駆動し１０ｍＷの高調波Ｐ２（波
長０．４２μｍ）を得た。この場合の変換効率は７％で
ある。立ち上がりも１０秒以内であり高調波出力も安定
していた。ここで半波長板により完全に９０度偏光方向
は回転されており光導波路への結合効率は８０％となっ
ていた。
ザ２１を１５０ｍＷで駆動し１０ｍＷの高調波Ｐ２（波
長０．４２μｍ）を得た。この場合の変換効率は７％で
ある。立ち上がりも１０秒以内であり高調波出力も安定
していた。ここで半波長板により完全に９０度偏光方向
は回転されており光導波路への結合効率は８０％となっ
ていた。
【００２７】本実施例の短波長レーザ光源の大きさは３
×３×１２ｍｍと小型になっている。また、光軸ずれを
起こす部分がなく極めて温度変化および振動に強い構造
となっている。これにより周囲の温度変化に対して高調
波Ｐ２の出力変化が最小に抑えられる。
×３×１２ｍｍと小型になっている。また、光軸ずれを
起こす部分がなく極めて温度変化および振動に強い構造
となっている。これにより周囲の温度変化に対して高調
波Ｐ２の出力変化が最小に抑えられる。
【００２８】なおサブマウントとして加工性が良く、熱
伝導に優れたＳｉを用いたがこれに限ることはない。
伝導に優れたＳｉを用いたがこれに限ることはない。
【００２９】本発明の短波長レーザ光源の第３の実施例
の構造図を図５に示す。この実施例では短波長レーザ光
源として０．８μｍ帯の半導体レーザ、光波長変換素子
としてＺ板のLiNbO3基板を用いたもので、図５は短波長
レーザ光源の断面図である。図５で２０はＳｉのサブマ
ウント、２１は半導体レーザ、２２は光波長変換素子で
ある。ここで用いた半導体レーザ２１は波長０．８６μ
ｍ、出力１００ｍＷのものである。また、光波長変換素
子２２はLiNbO3基板に燐酸中でのプロトン交換により周
期状分極反転層３および光導波路２を形成したものであ
る。ここで用いたプロトン交換光導波路２は屈折率変化
が大きく光の閉じ込めが良く高調波への変換効率が高い
という特徴がある。本実施例の構成では、半導体レーザ
２１の活性層２３の形成面２４および光波長変換素子２
２の光導波路２の形成面２５はサブマウント２０に向き
合っている。活性層２３の形成面２４とは活性層２３が
半導体レーザ２１の基板にエピ成長された面であり、ま
た光導波路２の形成面２５とは光波長変換素子２２にプ
ロトン交換により光導波路２が形成された面のことであ
る。又、半導体レーザ２１の活性層２３と光導波路２は
同軸上にあり半導体レーザ２１の基本波Ｐ１が光導波路
２へ直接結合する構成となっている。ここで光波長変換
素子２２には半波長板の役目を果たす複屈折膜５が形成
されている。また基本波を高調波へ変換する波長変換部
２６はサブマウント２１には接触していないため熱的に
遮断されている。そのため半導体レーザ２１からの熱の
影響はない。図５で半導体レーザ２１を駆動し基本波Ｐ
１として活性層２３から出射された半導体レーザ光（波
長０．８６μｍ）を光波長変換素子２２の入射面１０よ
り光導波路２に直接結合させると基本波Ｐ１は複屈折膜
５で９０度偏光方向が回転され、光導波路２を伝搬し、
光導波路２内の波長変換部２６で波長０．４３μｍの高
調波Ｐ２に変換され青色レーザ光が出射面１２より基板
外部に取り出される。
の構造図を図５に示す。この実施例では短波長レーザ光
源として０．８μｍ帯の半導体レーザ、光波長変換素子
としてＺ板のLiNbO3基板を用いたもので、図５は短波長
レーザ光源の断面図である。図５で２０はＳｉのサブマ
ウント、２１は半導体レーザ、２２は光波長変換素子で
ある。ここで用いた半導体レーザ２１は波長０．８６μ
ｍ、出力１００ｍＷのものである。また、光波長変換素
子２２はLiNbO3基板に燐酸中でのプロトン交換により周
期状分極反転層３および光導波路２を形成したものであ
る。ここで用いたプロトン交換光導波路２は屈折率変化
が大きく光の閉じ込めが良く高調波への変換効率が高い
という特徴がある。本実施例の構成では、半導体レーザ
２１の活性層２３の形成面２４および光波長変換素子２
２の光導波路２の形成面２５はサブマウント２０に向き
合っている。活性層２３の形成面２４とは活性層２３が
半導体レーザ２１の基板にエピ成長された面であり、ま
た光導波路２の形成面２５とは光波長変換素子２２にプ
ロトン交換により光導波路２が形成された面のことであ
る。又、半導体レーザ２１の活性層２３と光導波路２は
同軸上にあり半導体レーザ２１の基本波Ｐ１が光導波路
２へ直接結合する構成となっている。ここで光波長変換
素子２２には半波長板の役目を果たす複屈折膜５が形成
されている。また基本波を高調波へ変換する波長変換部
２６はサブマウント２１には接触していないため熱的に
遮断されている。そのため半導体レーザ２１からの熱の
影響はない。図５で半導体レーザ２１を駆動し基本波Ｐ
１として活性層２３から出射された半導体レーザ光（波
長０．８６μｍ）を光波長変換素子２２の入射面１０よ
り光導波路２に直接結合させると基本波Ｐ１は複屈折膜
５で９０度偏光方向が回転され、光導波路２を伝搬し、
光導波路２内の波長変換部２６で波長０．４３μｍの高
調波Ｐ２に変換され青色レーザ光が出射面１２より基板
外部に取り出される。
【００３０】次にこの短波長レーザ光源の製造方法につ
いて説明する。半導体レーザ２１を活性層２３の形成面
２４をサブマウント２０側に向けてボンディングを行っ
た。半導体レーザ２１に電流を流し基本波Ｐ１を出射さ
せた後、光導波路２の形成面２５をサブマウント２０側
に向けて光波長変換素子２２を半導体レーザ２１に押し
当て固定を行った。この際、光波長変換素子２２の入射
面１０には複屈折膜５を形成した。これについて図６を
用いて詳しく説明する。
いて説明する。半導体レーザ２１を活性層２３の形成面
２４をサブマウント２０側に向けてボンディングを行っ
た。半導体レーザ２１に電流を流し基本波Ｐ１を出射さ
せた後、光導波路２の形成面２５をサブマウント２０側
に向けて光波長変換素子２２を半導体レーザ２１に押し
当て固定を行った。この際、光波長変換素子２２の入射
面１０には複屈折膜５を形成した。これについて図６を
用いて詳しく説明する。
【００３１】図６は複屈折膜を形成する電子ビーム蒸着
装置である。光波長変換素子の光導波路２の形成面２５
に対して４５度の角度で治具７０に固定する。るつぼ７
１に入れたTa2O5７２を電子ビームを照射し蒸発させ入
射面１０に斜め蒸着する。厚み４μｍで複屈折膜として
のTa2O5膜が形成された。次の工程として固定の時に
は、高調波出力Ｐ２が最大になるように光波長変換素子
２２を動かしてＡ方向のアライメントを行った。従来の
レンズ系を用いる短波長レーザ光源ではＡ，Ｂ，Ｃの３
軸のアライメントが必要であるが、この構成によればＡ
方向のみのアライメントで良い。これは、Ｃ方向は半導
体レーザにおしあてられており、またＢ方向は半導体レ
ーザ２１の活性層２３と光波長変換素子２２の光導波路
２の高さが一致しているためアライメントが必要ないこ
とによる。Ｂ方向に対しては光導波路２にＳｉＯ2保護
膜１７を付加しこれにより高さを活性層２３と合わせ
た。サブマウント２０の表面からの光導波路２の高さは
４μｍとなっている。また、光波長変換素子の長さは８
ｍｍである。
装置である。光波長変換素子の光導波路２の形成面２５
に対して４５度の角度で治具７０に固定する。るつぼ７
１に入れたTa2O5７２を電子ビームを照射し蒸発させ入
射面１０に斜め蒸着する。厚み４μｍで複屈折膜として
のTa2O5膜が形成された。次の工程として固定の時に
は、高調波出力Ｐ２が最大になるように光波長変換素子
２２を動かしてＡ方向のアライメントを行った。従来の
レンズ系を用いる短波長レーザ光源ではＡ，Ｂ，Ｃの３
軸のアライメントが必要であるが、この構成によればＡ
方向のみのアライメントで良い。これは、Ｃ方向は半導
体レーザにおしあてられており、またＢ方向は半導体レ
ーザ２１の活性層２３と光波長変換素子２２の光導波路
２の高さが一致しているためアライメントが必要ないこ
とによる。Ｂ方向に対しては光導波路２にＳｉＯ2保護
膜１７を付加しこれにより高さを活性層２３と合わせ
た。サブマウント２０の表面からの光導波路２の高さは
４μｍとなっている。また、光波長変換素子の長さは８
ｍｍである。
【００３２】以上のように作製した短波長レーザ光源に
おいて半導体レーザ２１を１００ｍＷで駆動し２０ｍＷ
の高調波Ｐ２（波長０．４３μｍ）を得た。この場合の
変換効率は２０％である。ここで結合効率は８０％で基
本波が光波長変換素子２２に入射した。
おいて半導体レーザ２１を１００ｍＷで駆動し２０ｍＷ
の高調波Ｐ２（波長０．４３μｍ）を得た。この場合の
変換効率は２０％である。ここで結合効率は８０％で基
本波が光波長変換素子２２に入射した。
【００３３】本実施例の短波長レーザ光源の大きさは４
×４×１０ｍｍと小型になっている。また、光軸ずれを
起こす部分がなく極めて温度変化および振動に強い構造
となっている。
×４×１０ｍｍと小型になっている。また、光軸ずれを
起こす部分がなく極めて温度変化および振動に強い構造
となっている。
【００３４】図７に実施例３の短波長レーザ光源をパッ
ケ−ジングした構成を示す。パッケージ５０には窒素ガ
スを入れ外気と遮断した。また高調波Ｐ２はコーティン
グされたガラスによる窓５１より外部に取り出される。
５１は赤外光カットでかつ青色光透過のフィルターの役
目も兼ねている。５２は石英による光波長変換素子２２
のささえであり、これにより振動ぶれを防止している。
この短波長レーザ光源全体をペルチエによる±１℃の温
度制御を行い安定化を図った。これにより周囲の温度変
化に対して高調波Ｐ２の出力変化はほとんど生じなかっ
た。また窒素ガスにて封入することで空気中での酸化に
よる反射防止膜等の劣化が防止でき効果的である。
ケ−ジングした構成を示す。パッケージ５０には窒素ガ
スを入れ外気と遮断した。また高調波Ｐ２はコーティン
グされたガラスによる窓５１より外部に取り出される。
５１は赤外光カットでかつ青色光透過のフィルターの役
目も兼ねている。５２は石英による光波長変換素子２２
のささえであり、これにより振動ぶれを防止している。
この短波長レーザ光源全体をペルチエによる±１℃の温
度制御を行い安定化を図った。これにより周囲の温度変
化に対して高調波Ｐ２の出力変化はほとんど生じなかっ
た。また窒素ガスにて封入することで空気中での酸化に
よる反射防止膜等の劣化が防止でき効果的である。
【００３５】次に第４の実施例である本発明の短波長レ
ーザ光源の製造方法について説明する。構成は実施例３
と同様である。基板としてはLiTaO3を用いた。本実施例
では半導体レーザの出射面および光導波路入射面にＷＯ
3による複屈折膜を形成しアニールにより接着した。製
造工程を図８に示す。まず半導体レーザ２１の出射面に
複屈折膜５ａを２．５μｍ蒸着する。次に光波長変換素
子を製造する。以下基板への分極反転層、光導波路およ
びグレーティング作製方法について説明する。最初に分
極反転層３を形成する。LiTaO3基板にTaを厚み20nm、ス
パッタ蒸着した後、通常のフォトプロセスとドライエッ
チングを用いてTaを周期状にパターニングする。Taによ
るパターンが形成されたLiTaO3基板をピロ燐酸中で260
℃、20分間浸し、プロトン交換を行いプロトン交換層を
形成する。その後、540℃の温度で20秒間熱処理する。
これにより厚み2μｍの周期状の分極反転層が形成され
る。さらに光導波路２を形成するために、ピロ燐酸中で
260℃、12分間プロトン交換を行い、スリット直下に厚
み0.5μｍのプロトン交換層を形成した後、420℃の温度
で1分間熱処理する。次にTa2O5を膜として300nmの厚み
で形成する。次に研磨により入出射面を形成する。光導
波路２は厚みは1.9μｍ、長さは5mmである。最後に図８
(b)のように電子ビーム蒸着により半導体レーザに付け
たのと同じＷＯ3による複屈折膜５ｂを2.5μｍ入射面上
に形成する。次に同図(c)のように長さ７ｍｍのＳｉに
よるサブマウント２０上に半導体レーザ２１の活性層２
３側を下にしてボンディングする。リード線を付けて半
導体レーザを光らせながら、光導波路が形成された光波
長変換素子２２を光導波路から出射する基本波Ｐ１が最
大になるところで接着する。その後２００℃、１時間ア
ニールを行い複屈折膜５ａおよび５ｂを接着する。これ
により空気層を介することによる反射損を防止できる。
以上の工程により、コンパクトな短波長レーザ光源が作
製できた。入射した基本波５０ｍＷで８ｍＷの高調波
（波長０．４２μｍ）を得た。短波長レーザ光源は安定
に動作し高調波出力の変動は±１％以下であった。
ーザ光源の製造方法について説明する。構成は実施例３
と同様である。基板としてはLiTaO3を用いた。本実施例
では半導体レーザの出射面および光導波路入射面にＷＯ
3による複屈折膜を形成しアニールにより接着した。製
造工程を図８に示す。まず半導体レーザ２１の出射面に
複屈折膜５ａを２．５μｍ蒸着する。次に光波長変換素
子を製造する。以下基板への分極反転層、光導波路およ
びグレーティング作製方法について説明する。最初に分
極反転層３を形成する。LiTaO3基板にTaを厚み20nm、ス
パッタ蒸着した後、通常のフォトプロセスとドライエッ
チングを用いてTaを周期状にパターニングする。Taによ
るパターンが形成されたLiTaO3基板をピロ燐酸中で260
℃、20分間浸し、プロトン交換を行いプロトン交換層を
形成する。その後、540℃の温度で20秒間熱処理する。
これにより厚み2μｍの周期状の分極反転層が形成され
る。さらに光導波路２を形成するために、ピロ燐酸中で
260℃、12分間プロトン交換を行い、スリット直下に厚
み0.5μｍのプロトン交換層を形成した後、420℃の温度
で1分間熱処理する。次にTa2O5を膜として300nmの厚み
で形成する。次に研磨により入出射面を形成する。光導
波路２は厚みは1.9μｍ、長さは5mmである。最後に図８
(b)のように電子ビーム蒸着により半導体レーザに付け
たのと同じＷＯ3による複屈折膜５ｂを2.5μｍ入射面上
に形成する。次に同図(c)のように長さ７ｍｍのＳｉに
よるサブマウント２０上に半導体レーザ２１の活性層２
３側を下にしてボンディングする。リード線を付けて半
導体レーザを光らせながら、光導波路が形成された光波
長変換素子２２を光導波路から出射する基本波Ｐ１が最
大になるところで接着する。その後２００℃、１時間ア
ニールを行い複屈折膜５ａおよび５ｂを接着する。これ
により空気層を介することによる反射損を防止できる。
以上の工程により、コンパクトな短波長レーザ光源が作
製できた。入射した基本波５０ｍＷで８ｍＷの高調波
（波長０．４２μｍ）を得た。短波長レーザ光源は安定
に動作し高調波出力の変動は±１％以下であった。
【００３６】なお、光入射方法としては直接結合以外に
もレンズを介した構成でも良い。また、Ｓｉをサブマウ
ントとして用いたがＣｕやＣ等他の熱電導の良い材料で
あれば良い。また、実施例では結晶としてLiNbO3および
LiTaO3を用いたがＫＴＰ（KTiOPO4）、KNbO3等の強誘電
体、ＭＮＡ等の有機非線形材料にも適用可能である。ま
た複屈折膜、突起、半波長板としてLiNbO3、Ta2O5、WO3
をもちいたがTi2O5、ZrO2、Bi2O3、CeO2の誘電体等でも
かまわない。
もレンズを介した構成でも良い。また、Ｓｉをサブマウ
ントとして用いたがＣｕやＣ等他の熱電導の良い材料で
あれば良い。また、実施例では結晶としてLiNbO3および
LiTaO3を用いたがＫＴＰ（KTiOPO4）、KNbO3等の強誘電
体、ＭＮＡ等の有機非線形材料にも適用可能である。ま
た複屈折膜、突起、半波長板としてLiNbO3、Ta2O5、WO3
をもちいたがTi2O5、ZrO2、Bi2O3、CeO2の誘電体等でも
かまわない。
【００３７】次に第５の実施例として本発明の短波長レ
ーザ光源を光情報記録装置に組み込み光ディスクの読み
取りおよび書き込みに応用した例について説明する。図
９にその構成を示す。本実施例では光情報記録装置は短
波長レーザ光源、レンズ、偏光ビームスプリッタおよび
受光器により構成されている。短波長レーザ光源６０内
で半導体レ−ザ２１から出た基本波Ｐ１は複屈折膜５を
介して光波長変換素子２２に入射し光波長変換素子２２
で高調波Ｐ２に変換され高調波Ｐ２である青色レーザ光
として外部に放射される。この青色レーザ光Ｐ２をレン
ズ４０により平行光とする。この平行光にされた高調波
Ｐ２は偏光ビ−ムスプリッタ４１を通過後、フォ−カシ
ングレンズ４２で集光され光ディスク４３上に０．６μ
ｍのスポットを結ぶ。この反射信号は再び偏光ビ−ムス
プリッタ４１を通過後、受光器４５に入射する。短波長
レーザ光源６０にて２ｍＷの青色レーザ光Ｐ２が放射さ
れ、これが光ディスクの読み取りに使用された。また駆
動電流を増加し１０ｍＷの青色レーザ光で書き込みが行
われた。ここで短波長レーザ光源は振動、温度変化に強
く安定に動作した。
ーザ光源を光情報記録装置に組み込み光ディスクの読み
取りおよび書き込みに応用した例について説明する。図
９にその構成を示す。本実施例では光情報記録装置は短
波長レーザ光源、レンズ、偏光ビームスプリッタおよび
受光器により構成されている。短波長レーザ光源６０内
で半導体レ−ザ２１から出た基本波Ｐ１は複屈折膜５を
介して光波長変換素子２２に入射し光波長変換素子２２
で高調波Ｐ２に変換され高調波Ｐ２である青色レーザ光
として外部に放射される。この青色レーザ光Ｐ２をレン
ズ４０により平行光とする。この平行光にされた高調波
Ｐ２は偏光ビ−ムスプリッタ４１を通過後、フォ−カシ
ングレンズ４２で集光され光ディスク４３上に０．６μ
ｍのスポットを結ぶ。この反射信号は再び偏光ビ−ムス
プリッタ４１を通過後、受光器４５に入射する。短波長
レーザ光源６０にて２ｍＷの青色レーザ光Ｐ２が放射さ
れ、これが光ディスクの読み取りに使用された。また駆
動電流を増加し１０ｍＷの青色レーザ光で書き込みが行
われた。ここで短波長レーザ光源は振動、温度変化に強
く安定に動作した。
【００３８】なお分極反転構造を用いると実施例で示し
たような高効率、高出力の短波長光が発生できる。
たような高効率、高出力の短波長光が発生できる。
【００３９】このように本発明の短波長レーザ光源を用
いることで従来使用していた０．８μｍ帯の半導体レ−
ザを用いた光情報記録装置の読み取り系に比べて半分の
スポットに絞ることができ光情報記録装置の記録密度を
従来の４倍に向上することができる。
いることで従来使用していた０．８μｍ帯の半導体レ−
ザを用いた光情報記録装置の読み取り系に比べて半分の
スポットに絞ることができ光情報記録装置の記録密度を
従来の４倍に向上することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の短波長レー
ザ光源によれば半導体レーザとＺ板を用いた高効率光波
長変換素子をレンズを介さず直接結合させることで大幅
な結合効率の向上が図れ、その際半導体レーザからの偏
光を複屈折性を有する突起または板または膜により回転
させ光波長変換素子に形成された光導波路に高効率で入
射し、短波長レーザ光源の出力が大幅に向上する。さら
に本発明はコンパクトで量産化が容易な短波長レーザ光
源を提供でき、その工業的価値は極めて大きい。
ザ光源によれば半導体レーザとＺ板を用いた高効率光波
長変換素子をレンズを介さず直接結合させることで大幅
な結合効率の向上が図れ、その際半導体レーザからの偏
光を複屈折性を有する突起または板または膜により回転
させ光波長変換素子に形成された光導波路に高効率で入
射し、短波長レーザ光源の出力が大幅に向上する。さら
に本発明はコンパクトで量産化が容易な短波長レーザ光
源を提供でき、その工業的価値は極めて大きい。
【図１】本発明の短波長レーザ光源の第１の実施例の構
造図
造図
【図２】本発明の短波長レーザ光源の第１の実施例の製
造工程図
造工程図
【図３】本発明の短波長レーザ光源の高調波出力の時間
依存性を示す図
依存性を示す図
【図４】本発明の短波長レーザ光源の第２の実施例の構
造図
造図
【図５】本発明の短波長レーザ光源の第３の実施例の構
造図
造図
【図６】本発明の短波長レーザ光源の第３の実施例の複
屈折膜の蒸着方法を示す図
屈折膜の蒸着方法を示す図
【図７】本発明の短波長レーザ光源の第３の実施例のパ
ッケージングされた構造図
ッケージングされた構造図
【図８】本発明の短波長レーザ光源の第４の実施例の製
造工程図
造工程図
【図９】本発明の第５の実施例の光情報処理装置の構成
図
図
【図１０】従来の短波長レーザ光源の構成図
【図１１】従来の短波長レーザ光源の構成図
【図１２】従来の光波長変換素子の構成図
【図１３】高調波増幅の原理を説明する図
【図１４】半導体レーザおよび光波長変換素子の断面図
および偏光方向を示す図
および偏光方向を示す図
１ 突起 ２ 光導波路 ３ 分極反転層 ４ 非分極反転層 ５ 複屈折膜 ６ 半波長板 １０ 入射面 １２ 出射面 １７ 保護膜 ２０ サブマウント ２１ 半導体レーザ ２２ 光波長変換素子 ２３ 活性層 ２６ 波長変換部 ４０、４２、４４ レンズ ４１ ビームスプリッター ４５ Ｓｉディテクター ５０ パッケージ ５１ 窓 ６０ 短波長レーザ光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/094
Claims (14)
- 【請求項１】サブマウント上に半導体レーザおよび光波
長変換素子を備え、前記半導体レーザの基本波が前記光
波長変換素子に形成された光導波路中で高調波へと変換
される短波長レーザ光源において、前記半導体レーザの
活性層の形成面および光波長変換素子の光導波路形成面
が、複屈折性を有するサブマウントに向き合い、なおか
つ前記半導体レーザと前記光波長変換素子の間には前記
サブマウントに形成された突起を配置し、前記基本波は
前記突起により偏光方向が９０度回転され前記光導波路
に結合することを特徴とする短波長レーザ光源。 - 【請求項２】サブマウント上に半導体レーザおよび光波
長変換素子を備え、前記半導体レーザの基本波が前記光
波長変換素子に形成された光導波路中で高調波へと変換
される短波長レーザ光源において、前記半導体レーザの
活性層と光波長変換素子の光導波路が同軸上に有り、な
おかつ前記半導体レーザからの基本波は前記光導波路
に、基本波に対して偏光方向が９０度回転する半波長板
を介して結合していることを特徴とする短波長レーザ光
源。 - 【請求項３】サブマウント上に半導体レーザおよび光波
長変換素子を備え、前記半導体レーザの基本波が前記光
導波路に直接結合する短波長レーザ光源において、前記
半導体レーザの活性層の形成面および光波長変換素子の
光導波路形成面がサブマウントに向き合いなおかつ前記
光導波路の入射面には半導体レーザからの前記基本波の
偏光方向が９０度回転する複屈折性を有する膜が形成さ
れており、前記半導体レーザからの基本波が前記膜を介
して光導波路に結合することを特徴とする短波長レーザ
光源。 - 【請求項４】半導体レーザの基本波が光波長変換素子に
形成された光導波路中で高調波へと変換される短波長レ
ーザ光源の製造方法において、複屈折性を有するサブマ
ウントに突起を形成する工程と、前記サブマウントに向
き合い前記半導体レーザの活性層の形成面および前記光
波長変換素子の光導波路形成面を固定し、前記半導体レ
ーザからの基本波が前記サブマウントに形成された突起
を介して光導波路に結合させるように配置する工程とを
含むことを特徴とする短波長レーザ光源の製造方法。 - 【請求項５】半導体レーザの基本波が光波長変換素子に
形成された光導波路中で高調波へと変換される短波長レ
ーザ光源の製造方法において、前記光導波路の入射面に
前記半導体レーザからの基本波の偏光方向が９０度回転
する複屈折性を有する膜を形成する工程と、前記半導体
レーザの活性層の形成面および光波長変換素子の光導波
路形成面をサブマウントに向き合いなおかつ半導体レー
ザから出射される基本波が光導波路に結合するように固
定する工程とを含むことを特徴とする短波長レーザ光源
の製造方法。 - 【請求項６】半導体レーザの基本波が光波長変換素子に
形成された光導波路中で高調波へと変換される短波長レ
ーザ光源の製造方法において、前記光導波路の入射面に
複屈折性を有する膜を形成する工程と、前記半導体レー
ザの基本波の出射面に複屈折性を有する膜を形成する工
程と、前記半導体レーザの活性層の形成面および光波長
変換素子の光導波路形成面をサブマウントに向き合いな
おかつ半導体レーザから出射される基本波が光導波路に
結合するように固定する工程と、前記光導波路の入射面
に形成された複屈折性を有する膜と前記半導体レーザの
出射面に形成された複屈折を有する膜をアニールにより
接着する工程とを含むことを特徴とする短波長レーザ光
源の製造方法。 - 【請求項７】光波長変換素子として分極反転構造を有す
ることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の
短波長レーザ光源。 - 【請求項８】光波長変換素子として分極反転構造を有す
ることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項に記載の
短波長レーザ光源の製造方法。 - 【請求項９】サブマウントがＳｉであることを特徴とす
る請求項２または３項記載の短波長レーザ光源。 - 【請求項１０】光波長変換素子としてＬｉＮｂxＴａ1-x
Ｏ3（０≦Ｘ≦１）基板を使用したことを特徴とする請
求項１〜３いずれか１項記載の短波長レーザ光源。 - 【請求項１１】光波長変換素子としてＬｉＮｂxＴａ1-x
Ｏ3（０≦Ｘ≦１）基板を使用したことを特徴とする請
求項４〜６いずれか１項記載の短波長レーザ光源の製造
方法。 - 【請求項１２】基板としてＺ板を使用したことを特徴と
する請求項１０項記載の短波長レーザ光源。 - 【請求項１３】基板としてＺ板を使用したことを特徴と
する請求項１１項記載の短波長レーザ光源の製造方法。 - 【請求項１４】半導体レーザの活性層が形成されている
面と反対面に半導体レーザからの熱の放射を行うための
第２のサブマウントが形成されている構成となることを
特徴と請求項１〜３いずれか１項記載の短波長レーザ光
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13178793A JP3156444B2 (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 短波長レーザ光源およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13178793A JP3156444B2 (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 短波長レーザ光源およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342954A true JPH06342954A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3156444B2 JP3156444B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=15066134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13178793A Expired - Fee Related JP3156444B2 (ja) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | 短波長レーザ光源およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156444B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0774684A3 (en) * | 1995-11-16 | 1998-04-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US5960259A (en) * | 1995-11-16 | 1999-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| JP2008198980A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | レーザ光源装置、照明装置、画像表示装置、及びモニタ装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6448281B1 (en) | 2000-07-06 | 2002-09-10 | Boehringer Ingelheim (Canada) Ltd. | Viral polymerase inhibitors |
| EP2335700A1 (en) | 2001-07-25 | 2011-06-22 | Boehringer Ingelheim (Canada) Ltd. | Hepatitis C virus polymerase inhibitors with a heterobicylic structure |
| WO2004049526A1 (ja) * | 2002-11-12 | 2004-06-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | レーザモジュールおよびその作製方法 |
| US7098231B2 (en) | 2003-01-22 | 2006-08-29 | Boehringer Ingelheim International Gmbh | Viral polymerase inhibitors |
| US7223785B2 (en) | 2003-01-22 | 2007-05-29 | Boehringer Ingelheim International Gmbh | Viral polymerase inhibitors |
| NZ549079A (en) | 2004-02-20 | 2010-08-27 | Boehringer Ingelheim Int | Viral polymerase inhibitors |
| US8076365B2 (en) | 2005-08-12 | 2011-12-13 | Boehringer Ingelheim International Gmbh | Viral polymerase inhibitors |
-
1993
- 1993-06-02 JP JP13178793A patent/JP3156444B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0774684A3 (en) * | 1995-11-16 | 1998-04-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US5835650A (en) * | 1995-11-16 | 1998-11-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US5960259A (en) * | 1995-11-16 | 1999-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US6067393A (en) * | 1995-11-16 | 2000-05-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US6069904A (en) * | 1995-11-16 | 2000-05-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US6298075B1 (en) | 1995-11-16 | 2001-10-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US6590915B1 (en) | 1995-11-16 | 2003-07-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| US7133428B2 (en) | 1995-11-16 | 2006-11-07 | Mmatsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical apparatus and method for producing the same |
| JP2008198980A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | レーザ光源装置、照明装置、画像表示装置、及びモニタ装置 |
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|---|---|
| JP3156444B2 (ja) | 2001-04-16 |
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