JPH0682861A - 光波長変換素子および短波長レーザ光源 - Google Patents
光波長変換素子および短波長レーザ光源Info
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- JPH0682861A JPH0682861A JP23565492A JP23565492A JPH0682861A JP H0682861 A JPH0682861 A JP H0682861A JP 23565492 A JP23565492 A JP 23565492A JP 23565492 A JP23565492 A JP 23565492A JP H0682861 A JPH0682861 A JP H0682861A
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- waveguide
- optical
- conversion element
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非線形光学結晶を基板として形成した光導波
路を有する光波長変換素子において、導波路内で容易に
位相整合をとることで、波面特性の優れた出力光を得
る。 【構成】 非線形導波路２を第１の導波路とし、その上
にクラッド層３を介して伝搬定数の等しい第２の導波路
４を形成し、第１と第２の導波路で方向性結合器を構成
することで、入射レーザ光５は光路６のように伝搬させ
る。非線形導波路２を伝搬する際、第２高調波出力光７
を発生し、入射レーザ光とともに非線形導波路２より端
面に垂直な方向に出力レーザ光８として出射されるた
め、波面特性の優れたものとなる。
路を有する光波長変換素子において、導波路内で容易に
位相整合をとることで、波面特性の優れた出力光を得
る。 【構成】 非線形導波路２を第１の導波路とし、その上
にクラッド層３を介して伝搬定数の等しい第２の導波路
４を形成し、第１と第２の導波路で方向性結合器を構成
することで、入射レーザ光５は光路６のように伝搬させ
る。非線形導波路２を伝搬する際、第２高調波出力光７
を発生し、入射レーザ光とともに非線形導波路２より端
面に垂直な方向に出力レーザ光８として出射されるた
め、波面特性の優れたものとなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光計測，光記録等に
用いられる光波長変換素子および短波長レーザ光源に関
するものである。
用いられる光波長変換素子および短波長レーザ光源に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光波長変換素子としては、例え
ば、K.Yamamoto and T.Taniuchi:プロシーディング ア
イオーオーシー［Proc.IOOC ］'87、TuH2(1987)に示され
ている。図７はこの種の従来の光波長変換素子を示す要
部断面図である。図７において、１は非線形光学結晶と
してＬｉＮｂＯ3 を用いた基板、１８はプロトン交換に
より基板１の表面に作製した光導波路である。５は入射
レーザ光、１９は波長変換された第２高調波出力光であ
る。
ば、K.Yamamoto and T.Taniuchi:プロシーディング ア
イオーオーシー［Proc.IOOC ］'87、TuH2(1987)に示され
ている。図７はこの種の従来の光波長変換素子を示す要
部断面図である。図７において、１は非線形光学結晶と
してＬｉＮｂＯ3 を用いた基板、１８はプロトン交換に
より基板１の表面に作製した光導波路である。５は入射
レーザ光、１９は波長変換された第２高調波出力光であ
る。
【０００３】以上のように構成された従来の光波長変換
素子の動作を説明する。入射レーザ光５は、光導波路１
８に入射され、光導波路１８内を伝搬する。この際、基
板１が有する非線形光学効果により、波長が半分に変換
され、入射レーザ光５と位相整合条件を満足する方向に
第２高調波出力光１９として放射される。この例での位
相整合条件は、 Ｎ2 ωcos θ＝Ｎω である。ただし、Ｎωはレーザ光５の実効屈折率、Ｎ2
ωは第２高調波出力光１９の実効屈折率である。
素子の動作を説明する。入射レーザ光５は、光導波路１
８に入射され、光導波路１８内を伝搬する。この際、基
板１が有する非線形光学効果により、波長が半分に変換
され、入射レーザ光５と位相整合条件を満足する方向に
第２高調波出力光１９として放射される。この例での位
相整合条件は、 Ｎ2 ωcos θ＝Ｎω である。ただし、Ｎωはレーザ光５の実効屈折率、Ｎ2
ωは第２高調波出力光１９の実効屈折率である。
【０００４】また、従来の短波長レーザ光源としては、
半導体ブルーレーザ（製品番号IMSO0820-03)がある。図
８は上記のような従来の短波長レーザ光源の構成を示す
断面図である。図８において、９は波長0.８３０μｍの
レーザ光１０を発生させる半導体レーザ、１１は半導体
レーザ９のレーザ光出射側に位置するコリメートレン
ズ、１２はレーザ光１０の偏向方向を修正するための半
波長板、１３はフォーカスレンズである。２０は図７に
示した光導波路１８を有する光波長変換素子、１５は波
長選択フィルタ、１６は鏡筒、２１は波長0.４１５μｍ
の出力レーザ光である。
半導体ブルーレーザ（製品番号IMSO0820-03)がある。図
８は上記のような従来の短波長レーザ光源の構成を示す
断面図である。図８において、９は波長0.８３０μｍの
レーザ光１０を発生させる半導体レーザ、１１は半導体
レーザ９のレーザ光出射側に位置するコリメートレン
ズ、１２はレーザ光１０の偏向方向を修正するための半
波長板、１３はフォーカスレンズである。２０は図７に
示した光導波路１８を有する光波長変換素子、１５は波
長選択フィルタ、１６は鏡筒、２１は波長0.４１５μｍ
の出力レーザ光である。
【０００５】以上のように構成された従来の短波長レー
ザ光源の動作を説明する。半導体レーザ９より出射され
たレーザ光１０は、コリメートレンズ１１に入射して平
行ビームとなり、半波長板１２を通過して偏向方向が９
０度変えられ、フォーカスレンズ１３で集光されて、光
波長変換素子２０の光導波路１８に入射する。光導波路
１８を伝搬することにより、レーザ光１０は波長が半分
に変換され、波長選択フィルタ１５によりレーザ光１０
の成分がカットされ、波長0.４１５μｍの出力レーザ光
２１として出射される。
ザ光源の動作を説明する。半導体レーザ９より出射され
たレーザ光１０は、コリメートレンズ１１に入射して平
行ビームとなり、半波長板１２を通過して偏向方向が９
０度変えられ、フォーカスレンズ１３で集光されて、光
波長変換素子２０の光導波路１８に入射する。光導波路
１８を伝搬することにより、レーザ光１０は波長が半分
に変換され、波長選択フィルタ１５によりレーザ光１０
の成分がカットされ、波長0.４１５μｍの出力レーザ光
２１として出射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの検討によれば、上記のような光波長変換素子およ
び短波長レーザ光源の構成では、位相整合が室温で容易
に行える反面、光波長変換素子より出射される第２高調
波光ならびに短波長レーザ光源の出力レーザ光は、複屈
折性を有する非線形結晶基板内を斜めに進行したものが
放射されるため、波面収差を有し集光が困難であるとい
う課題が判明していた。このような出射レーザ光の性質
は、実使用において大きな問題となることが明らかとな
り、この改善が強く望まれることとなった。
者らの検討によれば、上記のような光波長変換素子およ
び短波長レーザ光源の構成では、位相整合が室温で容易
に行える反面、光波長変換素子より出射される第２高調
波光ならびに短波長レーザ光源の出力レーザ光は、複屈
折性を有する非線形結晶基板内を斜めに進行したものが
放射されるため、波面収差を有し集光が困難であるとい
う課題が判明していた。このような出射レーザ光の性質
は、実使用において大きな問題となることが明らかとな
り、この改善が強く望まれることとなった。
【０００７】この発明の目的は、位相整合が容易に行
え、かつ出射レーザ光の波面特性が良好で集光性に優れ
た光波長変換素子および短波長レーザ光源を提供するこ
とである。
え、かつ出射レーザ光の波面特性が良好で集光性に優れ
た光波長変換素子および短波長レーザ光源を提供するこ
とである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の光波長変
換素子は、非線形光学結晶の上に非線形光学定数を有す
る屈折率ｎ1 の第１の光導波路を設け、第１の光導波路
の上に屈折率ｎ2 （＜ｎ1 ）のクラッド層を挟んで屈折
率ｎ3 （＞ｎ2 ）の第２の光導波路を設けている。第２
の光導波路は第１の光導波路と伝搬定数が等しく、第１
および第２の導波路で方向性結合器を構成するように第
１および第２の導波路とクラッド層の厚さを設定してい
る。
換素子は、非線形光学結晶の上に非線形光学定数を有す
る屈折率ｎ1 の第１の光導波路を設け、第１の光導波路
の上に屈折率ｎ2 （＜ｎ1 ）のクラッド層を挟んで屈折
率ｎ3 （＞ｎ2 ）の第２の光導波路を設けている。第２
の光導波路は第１の光導波路と伝搬定数が等しく、第１
および第２の導波路で方向性結合器を構成するように第
１および第２の導波路とクラッド層の厚さを設定してい
る。
【０００９】また、請求項２記載の短波長レーザ光源
は、請求項１の光波長変換素子と、半導体レーザと、半
導体レーザより出射されるレーザ光を光波長変換素子に
入射させるレンズ系と、波長変換素子から出射する光の
うち高調波光を選択的に通過させる波長選択フィルタと
を具備している。つまり、請求項１の光波長変換素子
は、非線形光学効果を有する第１の導波路とこの第１の
導波路と伝搬定数の等しい第２の導波路とを、各々の屈
折率より小さいクラッド層を間に挟んで上下に設置し、
第１および第２の導波路とクラッド層の厚さを適切に設
定することにより、第１および第２の導波路で方向性結
合器を構成している。
は、請求項１の光波長変換素子と、半導体レーザと、半
導体レーザより出射されるレーザ光を光波長変換素子に
入射させるレンズ系と、波長変換素子から出射する光の
うち高調波光を選択的に通過させる波長選択フィルタと
を具備している。つまり、請求項１の光波長変換素子
は、非線形光学効果を有する第１の導波路とこの第１の
導波路と伝搬定数の等しい第２の導波路とを、各々の屈
折率より小さいクラッド層を間に挟んで上下に設置し、
第１および第２の導波路とクラッド層の厚さを適切に設
定することにより、第１および第２の導波路で方向性結
合器を構成している。
【００１０】また、短波長レーザ光源は、上記光波長変
換素子を利用して構成している。
換素子を利用して構成している。
【００１１】
【作用】この発明の構成によれば、光波長変換素子に入
射したレーザ光は、第１の導波路と第２の導波路とを位
相整合を保ちながら一定の周期で交互に伝搬することが
可能となる。そこで、前記周期を、非線形光学効果を有
する第１の導波路内で波長が半分に変換された第２高調
波光と入射レーザ光との位相整合長の奇数倍となるよう
に設定することにより、前記第２高調波光が減衰するこ
となく伝搬することが可能で、第１の導波路の端面から
垂直に出射することになり、波面収差がなく集光が容易
となるものである。
射したレーザ光は、第１の導波路と第２の導波路とを位
相整合を保ちながら一定の周期で交互に伝搬することが
可能となる。そこで、前記周期を、非線形光学効果を有
する第１の導波路内で波長が半分に変換された第２高調
波光と入射レーザ光との位相整合長の奇数倍となるよう
に設定することにより、前記第２高調波光が減衰するこ
となく伝搬することが可能で、第１の導波路の端面から
垂直に出射することになり、波面収差がなく集光が容易
となるものである。
【００１２】また、半導体レーザから出射した光が光波
長変換素子において、半分の波長に変換されて出ること
になる。
長変換素子において、半分の波長に変換されて出ること
になる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１はこの発明の請求項１に示した光波長
変換素子の実施例を示す要部断面図である。図１におい
て、１は非線形光学結晶としてＬｉＮｂＯ3 を用いた基
板である。２は第１の導波路として基板１の表面にプロ
トン交換により作製した非線形導波路（すなわち、非線
形光学定数を有する導波路）で、その屈折率はｎ1 であ
る。３は非線形導波路２の上に形成した非晶質薄膜から
なるクラッド層で、Ｔａ2 Ｏ5 とＳｉＯ2 との混合成分
からなり、屈折率がｎ2 （＜ｎ1 ）である。４は第２の
導波路としてクラッド層３の上に形成した非晶質薄膜か
らなる線形の導波路で、Ｔａ2 Ｏ5 とＴｉＯ2 の混合成
分からなり、屈折率がｎ3 （＞ｎ2 ）で、伝搬定数が非
線形導波路２に等しい。
ら説明する。図１はこの発明の請求項１に示した光波長
変換素子の実施例を示す要部断面図である。図１におい
て、１は非線形光学結晶としてＬｉＮｂＯ3 を用いた基
板である。２は第１の導波路として基板１の表面にプロ
トン交換により作製した非線形導波路（すなわち、非線
形光学定数を有する導波路）で、その屈折率はｎ1 であ
る。３は非線形導波路２の上に形成した非晶質薄膜から
なるクラッド層で、Ｔａ2 Ｏ5 とＳｉＯ2 との混合成分
からなり、屈折率がｎ2 （＜ｎ1 ）である。４は第２の
導波路としてクラッド層３の上に形成した非晶質薄膜か
らなる線形の導波路で、Ｔａ2 Ｏ5 とＴｉＯ2 の混合成
分からなり、屈折率がｎ3 （＞ｎ2 ）で、伝搬定数が非
線形導波路２に等しい。
【００１４】ここで、伝搬定数に関して説明する。基本
波の伝搬定数βωは、基本波の波長をλωとし、基本波
の実効屈折率をＮωとしたとしたときに、 βω＝（２π／λω）Ｎω で表される。また、第２高調波出力光の伝搬定数β 2ω
は、 β 2ω＝（２π／λ 2ω）Ｎ 2ω で表される。
波の伝搬定数βωは、基本波の波長をλωとし、基本波
の実効屈折率をＮωとしたとしたときに、 βω＝（２π／λω）Ｎω で表される。また、第２高調波出力光の伝搬定数β 2ω
は、 β 2ω＝（２π／λ 2ω）Ｎ 2ω で表される。
【００１５】非線形導波路２と導波路４とで伝搬定数を
等しくするのは、両導波路２，４で方向性結合器を構成
させるためである。逆にいえば、伝搬定数が等しくない
と、非線形導波路２と導波路４とが方向性結合器を構成
しなくなるのである。非線形導波路２，クラッド層３お
よび導波路４のそれぞれの屈折率と厚みとを最適化する
ことにより、非線形導波路２と導波路４の伝搬定数を等
しくすることができる。
等しくするのは、両導波路２，４で方向性結合器を構成
させるためである。逆にいえば、伝搬定数が等しくない
と、非線形導波路２と導波路４とが方向性結合器を構成
しなくなるのである。非線形導波路２，クラッド層３お
よび導波路４のそれぞれの屈折率と厚みとを最適化する
ことにより、非線形導波路２と導波路４の伝搬定数を等
しくすることができる。
【００１６】なお、上記の各屈折率は、ｎ1 ＝２．２
１、ｎ2 ＝２．１８、ｎ3 ＝２．２２であり、屈折率ｎ
2 ，ｎ3 はＴａ2 Ｏ5 とＳｉＯ2 との混合比で決まり、
２．１８の屈折率はＴａ2 Ｏ5 ：ＳｉＯ2 ＝４：１のと
きに得られる。また、非線形導波路２と導波路４が方向
性結合器を構成するためには、ｎ1 ≒ｎ3 ＞ｎ2 の条件
が必要である。また、導波路４としては、製造の容易性
から線形導波路を使用しているが、非線形導波路を用い
てもよい。
１、ｎ2 ＝２．１８、ｎ3 ＝２．２２であり、屈折率ｎ
2 ，ｎ3 はＴａ2 Ｏ5 とＳｉＯ2 との混合比で決まり、
２．１８の屈折率はＴａ2 Ｏ5 ：ＳｉＯ2 ＝４：１のと
きに得られる。また、非線形導波路２と導波路４が方向
性結合器を構成するためには、ｎ1 ≒ｎ3 ＞ｎ2 の条件
が必要である。また、導波路４としては、製造の容易性
から線形導波路を使用しているが、非線形導波路を用い
てもよい。
【００１７】また、５は入射レーザ光、６は入射レーザ
光５の光路、７は第２高調波光、８は出力レーザ光であ
る。ここで、非線形導波路２，クラッド層３および導波
路４の厚みは、非線形導波路２と導波路４とが方向性結
合器を構成するように定められている。つまり、計算に
よって、非線形導波路２，クラッド層３および導波路４
の厚みの最適値が求め、その厚みになるように、クラッ
ド層３と導波路４とをスパッタリングによって非線形導
波路２上に形成する。非線形導波路２の方は、プロトン
交換時間によってその厚みが決定される。
光５の光路、７は第２高調波光、８は出力レーザ光であ
る。ここで、非線形導波路２，クラッド層３および導波
路４の厚みは、非線形導波路２と導波路４とが方向性結
合器を構成するように定められている。つまり、計算に
よって、非線形導波路２，クラッド層３および導波路４
の厚みの最適値が求め、その厚みになるように、クラッ
ド層３と導波路４とをスパッタリングによって非線形導
波路２上に形成する。非線形導波路２の方は、プロトン
交換時間によってその厚みが決定される。
【００１８】非線形導波路２と導波路４とが方向性結合
器を構成すると、非線形導波路２に入射したレーザ光５
が導波路４の方へ移動することができる。この様子を図
３および図４に示す。図３は光波長変換素子の概略断面
図を示し、曲線Ａ1 〜Ａ6 はレーザ光５が光波長変換素
子の左端面に入射した場合において、レーザ光５が光波
長変換素子中を右方向へ伝搬しているときの各位置にお
けるレーザ光５の強度分布を示している。また、曲線Ｂ
は各強度分布のピークを結んだもので、光波長変換素子
中のレーザ光の伝搬経路を示している。図４は光波長変
換素子中のレーザ光の伝搬経路を示す曲線Ｂのみを抽出
して描いたものである。
器を構成すると、非線形導波路２に入射したレーザ光５
が導波路４の方へ移動することができる。この様子を図
３および図４に示す。図３は光波長変換素子の概略断面
図を示し、曲線Ａ1 〜Ａ6 はレーザ光５が光波長変換素
子の左端面に入射した場合において、レーザ光５が光波
長変換素子中を右方向へ伝搬しているときの各位置にお
けるレーザ光５の強度分布を示している。また、曲線Ｂ
は各強度分布のピークを結んだもので、光波長変換素子
中のレーザ光の伝搬経路を示している。図４は光波長変
換素子中のレーザ光の伝搬経路を示す曲線Ｂのみを抽出
して描いたものである。
【００１９】つまり、非線形導波路２と導波路４とが方
向性結合器を構成した状態において、図４のように光波
長変換素子にレーザ光５を入射させると、非線形導波路
２とクラッド層３と導波路４との間を蛇行しながら右方
向へ伝搬していくことになる。このように、蛇行しなが
らレーザ光５が伝搬していく途中において、レーザ光５
が非線形導波路２を通る期間に第２高調波出力光が発生
し、導波路４を通る期間には第２高調波出力光は発生し
ない。
向性結合器を構成した状態において、図４のように光波
長変換素子にレーザ光５を入射させると、非線形導波路
２とクラッド層３と導波路４との間を蛇行しながら右方
向へ伝搬していくことになる。このように、蛇行しなが
らレーザ光５が伝搬していく途中において、レーザ光５
が非線形導波路２を通る期間に第２高調波出力光が発生
し、導波路４を通る期間には第２高調波出力光は発生し
ない。
【００２０】したがって、レーザ光５が非線形導波路２
を直線状に通るようにすればよいと思われるが、このよ
うにしても、効率良く第２高調波出力光を発生させるこ
とができない。その理由は、図５（ａ）のように、非線
形導波路２を直線状に通るようにすると、第２高調波出
力光の光強度が図５（ｂ）のように周期的に変化するか
らである。つまり、第２高調波出力光は、強度分布をも
っており、レーザ光５の入射端からの距離ＬがＬA のと
きは光強度がＰA であるが、レーザ光５の入射端からの
距離ＬがＬB のときは光強度がＰB （＝０）となってし
まう。
を直線状に通るようにすればよいと思われるが、このよ
うにしても、効率良く第２高調波出力光を発生させるこ
とができない。その理由は、図５（ａ）のように、非線
形導波路２を直線状に通るようにすると、第２高調波出
力光の光強度が図５（ｂ）のように周期的に変化するか
らである。つまり、第２高調波出力光は、強度分布をも
っており、レーザ光５の入射端からの距離ＬがＬA のと
きは光強度がＰA であるが、レーザ光５の入射端からの
距離ＬがＬB のときは光強度がＰB （＝０）となってし
まう。
【００２１】以上のように構成されたこの実施例の光波
長変換素子の動作を説明する。入射レーザ光５が非線形
導波路２に入射すると、導波光の軌跡は光路６のように
なり、導波光は、非線形導波路２と導波路４を位相整合
を保ちながら一定の周期で交互に伝搬することが可能と
なる。これは、上記したように、非線形導波路２と導波
路４とが方向結合器を構成しているからであり、レーザ
光５が非線形導波路２と導波路４を周期的に移動するそ
の周期は、前述したように、非線形導波路２，クラッド
層３および導波路４の屈折率と厚みとで決まる。この周
期については重要であるので、後に詳しく説明する。
長変換素子の動作を説明する。入射レーザ光５が非線形
導波路２に入射すると、導波光の軌跡は光路６のように
なり、導波光は、非線形導波路２と導波路４を位相整合
を保ちながら一定の周期で交互に伝搬することが可能と
なる。これは、上記したように、非線形導波路２と導波
路４とが方向結合器を構成しているからであり、レーザ
光５が非線形導波路２と導波路４を周期的に移動するそ
の周期は、前述したように、非線形導波路２，クラッド
層３および導波路４の屈折率と厚みとで決まる。この周
期については重要であるので、後に詳しく説明する。
【００２２】そこで、光路６の周期を非線形光学効果を
有する非線形導波路２内で波長が半分に変換された第２
高調波光７と入射レーザ光との位相整合長の奇数倍とな
るように設定することにより、前記第２高調波光７が減
衰することなく伝搬することが可能で、非線形導波路２
の端面から垂直に出射する。ここで、光路６が非線形導
波路２と導波路４とを交互に伝搬する周期はどのような
条件で定まるかについて、ならびに、光路６の周期を非
線形光学効果を有する非線形導波路２内で波長が半分に
変換された第２高調波光７と入射レーザ光５との位相整
合長の奇数倍となるように設定することについて、説明
する。
有する非線形導波路２内で波長が半分に変換された第２
高調波光７と入射レーザ光との位相整合長の奇数倍とな
るように設定することにより、前記第２高調波光７が減
衰することなく伝搬することが可能で、非線形導波路２
の端面から垂直に出射する。ここで、光路６が非線形導
波路２と導波路４とを交互に伝搬する周期はどのような
条件で定まるかについて、ならびに、光路６の周期を非
線形光学効果を有する非線形導波路２内で波長が半分に
変換された第２高調波光７と入射レーザ光５との位相整
合長の奇数倍となるように設定することについて、説明
する。
【００２３】本件のポイントは、光路６に示す方向性結
合器の周期と第２高調波出力光の周期とを等しくする点
である。つまり、図６（ａ）における光路６の蛇行の周
期Ｔ 1 と図６（ｂ）に示す第２高調波出力光の強度変化
の周期Ｔ2 とを等しくすることである。具体的には、第
２高調波出力光の強度が大きい位置では、レーザ光５が
非線形導波路２を通り、第２高調波出力光の強度が小さ
い位置では、レーザ光５が導波路４を通るようにするこ
とで、第２高調波出力光を多く発生させるとともに、伝
搬途中の減衰を少なく抑えるようにしているのである。
合器の周期と第２高調波出力光の周期とを等しくする点
である。つまり、図６（ａ）における光路６の蛇行の周
期Ｔ 1 と図６（ｂ）に示す第２高調波出力光の強度変化
の周期Ｔ2 とを等しくすることである。具体的には、第
２高調波出力光の強度が大きい位置では、レーザ光５が
非線形導波路２を通り、第２高調波出力光の強度が小さ
い位置では、レーザ光５が導波路４を通るようにするこ
とで、第２高調波出力光を多く発生させるとともに、伝
搬途中の減衰を少なく抑えるようにしているのである。
【００２４】つまり、非線形導波路２を導波する半周期
においては、第２高調波光７が発生し、非線形導波路２
を伝搬するが、位相整合条件からはずれる次の半周期に
は、導波光６は導波路４に移るために第２高調波光７は
減衰せずに伝搬し、非線形導波路２より端面に垂直な方
向に出力レーザ光８として出射される。図２はこの発明
の請求項２の短波長レーザ光源の実施例を示す断面図で
ある。図２において、９は波長0.８３０μｍのレーザ光
１０を発生させる半導体レーザ、１１は半導体レーザ９
のレーザ光出射側に位置するコリメートレンズ、１２は
レーザ光１０の偏向方向を修正するための半波長板、１
３はフォーカスレンズである。１４は図１に示した非線
形導波路２と導波路４とで方向性結合器を構成した光波
長変換素子である。１５は波長選択フィルタ、１６は鏡
筒、１７は波長0.４１５μｍの出力レーザ光である。
においては、第２高調波光７が発生し、非線形導波路２
を伝搬するが、位相整合条件からはずれる次の半周期に
は、導波光６は導波路４に移るために第２高調波光７は
減衰せずに伝搬し、非線形導波路２より端面に垂直な方
向に出力レーザ光８として出射される。図２はこの発明
の請求項２の短波長レーザ光源の実施例を示す断面図で
ある。図２において、９は波長0.８３０μｍのレーザ光
１０を発生させる半導体レーザ、１１は半導体レーザ９
のレーザ光出射側に位置するコリメートレンズ、１２は
レーザ光１０の偏向方向を修正するための半波長板、１
３はフォーカスレンズである。１４は図１に示した非線
形導波路２と導波路４とで方向性結合器を構成した光波
長変換素子である。１５は波長選択フィルタ、１６は鏡
筒、１７は波長0.４１５μｍの出力レーザ光である。
【００２５】以上のように構成されたこの実施例の短波
長レーザ光源の動作は、基本的には従来の短波長レーザ
光源と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、
図１および図２に示した実施例において、非線形光学結
晶としてＬｉＮｂＯ3 を用いたが、これはＭｇＯ：Ｌｉ
ＮｂＯ3 でもよく、またＬｉＴａＯ3 もしくはＫＴＰを
用いてもよい。
長レーザ光源の動作は、基本的には従来の短波長レーザ
光源と同様であるので、詳細な説明を省略する。なお、
図１および図２に示した実施例において、非線形光学結
晶としてＬｉＮｂＯ3 を用いたが、これはＭｇＯ：Ｌｉ
ＮｂＯ3 でもよく、またＬｉＴａＯ3 もしくはＫＴＰを
用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、非線形光学定数を有
する第１の光導波路にクラッド層を挟んで第２の光導波
路を設けたものに、レーザ光を通すことにより、光波長
変換素子における波長変換を容易に行うことができ、ま
た第２高調波光を第２の導波路より端面に垂直な方向に
出力レーザ光として出射させることができるので、その
波長変換光および光波長変換素子を用いた短波長レーザ
光源の出力レーザ光は波面特性の優れた集光性の高いも
のとなり、光波長変換素子ならびに短波長レーザ光源の
実用化に大きく寄与するものである。
する第１の光導波路にクラッド層を挟んで第２の光導波
路を設けたものに、レーザ光を通すことにより、光波長
変換素子における波長変換を容易に行うことができ、ま
た第２高調波光を第２の導波路より端面に垂直な方向に
出力レーザ光として出射させることができるので、その
波長変換光および光波長変換素子を用いた短波長レーザ
光源の出力レーザ光は波面特性の優れた集光性の高いも
のとなり、光波長変換素子ならびに短波長レーザ光源の
実用化に大きく寄与するものである。
【図１】この発明の一実施例の光波長変換素子の要部断
面図である。
面図である。
【図２】この発明の一実施例の短波長レーザ光源の断面
図である。
図である。
【図３】光波長変換素子を伝搬中のレーザ光の強度変化
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図４】光波長変換素子を伝搬中のレーザ光の光路を示
す概略図である。
す概略図である。
【図５】（ａ）は第２高調波出力光の伝搬の様子を示す
概略図、（ｂ）は第２高調波出力光の強度分布を示す概
略図である。
概略図、（ｂ）は第２高調波出力光の強度分布を示す概
略図である。
【図６】（ａ）は光波長変換素子を伝搬中のレーザ光の
光路を示す概略図、（ｂ）は第２高調波出力光の強度分
布を示す概略図である。
光路を示す概略図、（ｂ）は第２高調波出力光の強度分
布を示す概略図である。
【図７】光波長変換素子の従来例を示す要部断面図であ
る。
る。
【図８】短波長レーザ光源の従来例を示す断面図であ
る。
る。
１ ＬｉＮｂＯ3 ２ 非線形導波路 ３ クラッド層 ４ 導波路 ５ 入射レーザ光 ７ 第２高調波光 ８ 出力レーザ光 ９ 半導体レーザ １１ コリメートレンズ １２ 半波長板 １３ フォーカスレンズ １４ 光波長変換素子 １５ 波長選択フィルタ １６ 鏡筒 １７ 出力レーザ光
Claims (2)
- 【請求項１】 非線形光学結晶と、この非線形光学結晶
の上に設けた非線形光学定数を有する屈折率ｎ1 の第１
の光導波路と、前記第１の光導波路の上に設けた屈折率
ｎ2 （＜ｎ1 ）のクラッド層と、前記クラッド層の上に
設けられ前記第１の光導波路と伝搬定数が等しく前記第
１の光導波路とともに方向性結合器を構成する屈折率ｎ
3 （＞ｎ2 ）の第２の光導波路とを備えた光波長変換素
子。 - 【請求項２】 非線形光学結晶と、この非線形光学結晶
の上に設けた非線形光学定数を有する屈折率ｎ1 の第１
の光導波路と、前記第１の光導波路の上に設けた屈折率
ｎ2 （＜ｎ1 ）のクラッド層と、前記クラッド層の上に
設けられ前記第１の光導波路と伝搬定数が等しく前記第
１の光導波路とともに方向性結合器を構成する屈折率ｎ
3 （＞ｎ2 ）の第２の光導波路とを備えた光波長変換素
子と、 半導体レーザと、 前記半導体レーザより出射されるレーザ光を前記光波長
変換素子に入射させるレンズ系と、 前記波長変換素子から出射する光のうち高調波光を選択
的に通過させる波長選択フィルタとを具備した短波長レ
ーザ光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23565492A JPH0682861A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 光波長変換素子および短波長レーザ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23565492A JPH0682861A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 光波長変換素子および短波長レーザ光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682861A true JPH0682861A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16989221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23565492A Pending JPH0682861A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 光波長変換素子および短波長レーザ光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682861A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020144164A (ja) * | 2019-03-04 | 2020-09-10 | 日本電信電話株式会社 | 光信号処理装置 |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP23565492A patent/JPH0682861A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020144164A (ja) * | 2019-03-04 | 2020-09-10 | 日本電信電話株式会社 | 光信号処理装置 |
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