JPH07202309A - Short wavelength laser light source - Google Patents
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- JPH07202309A JPH07202309A JP33778293A JP33778293A JPH07202309A JP H07202309 A JPH07202309 A JP H07202309A JP 33778293 A JP33778293 A JP 33778293A JP 33778293 A JP33778293 A JP 33778293A JP H07202309 A JPH07202309 A JP H07202309A
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Abstract
Description
【０００１】[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
レーザ光源に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short wavelength laser light source used in the field of optical information processing utilizing coherent light or in the field of optical measurement.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図７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２
１、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 and K. Yamamoto, "Second harmoni
c generation by Cherenkov radiation in proton-exch
anged LiNbO3 optical waveguide", CLEO'86, WR3, 198
6年、参照）。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram of a conventional short wavelength laser. The short wavelength laser light source shown here is a semiconductor laser 2
1, the light wavelength conversion element 22, the collimator lens 37a, the focus lens 37b, and the half-wave plate 33 are the basic constituent elements. (T. Taniuchiand K. Yamamoto, "Minia
turized light source of coherent blue radiation ", C
See LEO'87, WP6, 1987). The semiconductor laser 2 is formed on the incident surface 10 of the optical waveguide 2 formed on the optical wavelength conversion element 22.
The fundamental wave P1 from No. 1 is made incident through the lenses 37a and 37b. At this time, the half-wave plate 33 sandwiched between the lenses 37a and 37b has a function of rotating the polarization direction by 90 degrees, thereby matching the polarization direction in the optical waveguide 2 so that the fundamental wave P1 is guided. be able to. The light wavelength conversion element 22 is fixed to the element mount 38. The harmonic P2 radiated into the substrate is made into parallel light by the shaping lens 36, split by the beam splitter 39, and partly received by the detector 27. The optical wavelength conversion element 22 used here is called a Cherenkov radiation type, and its operation will be described. The harmonic generation (wavelength 0.42 μm) for the fundamental wave having a wavelength of 0.84 μm will be described in detail below. (T. Taniuchi and K. Yamamoto, "Second harmoni
c generation by Cherenkov radiation in proton-exch
anged LiNbO 3 optical waveguide ", CLEO'86, WR3, 198
6 years, see).
【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。LiNbO 3 substrate 2 used as a light wavelength conversion element
When the light of the fundamental wave P1 from the semiconductor laser 21 is incident on the incident surface 10 of the embedded optical waveguide 2 formed in 2,
When the condition that the effective refractive index of the guided mode of the fundamental wave and the effective refractive index of the harmonics are equal is satisfied, the optical waveguide 2
The light of the harmonic P2 is efficiently radiated from the inside of the LiNbO 3 substrate 22 and operates as a light wavelength conversion element. This Cherenkov radiation type optical wavelength conversion element has excellent temperature characteristics (half-value width of 25 ° C.), but the conversion efficiency is not very high.
【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８を用いて説明する（山
本、谷内、特開昭６３−１２８９１４号公報、青色レー
ザ光源および光情報記録装置、参照）。Next, another conventional miniaturized short-wavelength laser light source will be described with reference to FIG. 8 (Yamamoto, Taniuchi, JP-A-63-128914, blue laser light source and optical information recording apparatus). ,reference).
【０００５】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Ｓ
ｉ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１００ｍＷにしたとき、２
ｍＷ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１
０ｍＷ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。A short wavelength laser light source is a semiconductor laser 21 having a wavelength of 0.84 μm and an optical wavelength conversion element 22 formed on an X plate.
It was fixed to the i submount 20 and directly coupled. When the output P1 of the semiconductor laser 21 is set to 100 mW, 2
A harmonic P2 (blue laser light) of mW was obtained. In this case, the conversion efficiency P2 / P1 of the light wavelength conversion element 22 is 2%. However, it is practical 1 in the optical information processing field.
It was difficult for the Cherenkov radiation type to obtain 0 mW. Further, since harmonics are radiated into the substrate, it is difficult to collect light.
【０００６】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.Yamam
oto,K.Mizuuchi, Y.Kitaoka, and M.Kato:Applied Phys
ics 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。以下この光波長変換素子について説明する。
図９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。Recently, a high-efficiency light wavelength conversion device based on a polarization inversion structure has been trial-produced using a LiTaO 3 Z plate, which can generate blue light of 10 mW or more. (K.Yamam
oto, K.Mizuuchi, Y.Kitaoka, and M.Kato: Applied Phys
ics Letters, May 1993) Therefore, if a light wavelength conversion element using a polarization inversion structure is directly coupled to a semiconductor laser, there is a possibility that a compact and highly productive short wavelength light source can be manufactured. The light wavelength conversion element will be described below.
FIG. 9 shows the structure of the optical wavelength conversion element formed on the Z plate of LiTaO 3 .
【０００７】図９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。まず、図１０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３２ａは
図１０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（Ｎ2ω−Ｎ
ω））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。As shown in FIG. 9, the optical wavelength conversion element 22
The optical waveguide 2 is formed on the LiTaO 3 substrate to be the layer, and the layer 3 (polarization inversion layer) in which the polarization is periodically inverted is further formed in the optical waveguide 2.
Are formed. By compensating the mismatch between the propagation constants of the fundamental wave and the generated harmonic by the periodic structure of the polarization inversion layer 3 and the non-polarization inversion layer 4, the harmonic can be generated with high efficiency. First, the principle of harmonic amplification will be described with reference to FIG. In the non-polarization inversion element 31 which is not polarization-inverted, the polarization inversion layer is not formed and the polarization inversion direction is one direction. In the non-polarization inverting element 31, the harmonic output 31a simply repeats increasing and decreasing in the traveling direction of the optical waveguide. On the other hand, in the polarization inversion wavelength conversion element (first cycle) 32 in which the polarization is periodically inverted, the output 32a is a harmonic wave in proportion to the square of the length L of the optical waveguide, as shown in FIG. The output increases. However, in the polarization inversion, the output of the harmonic wave P2 is obtained with respect to the fundamental wave P1 only when the quasi phase matching is performed. This quasi-phase matching is established when the period Λ1 of the polarization inversion layer is λ / (2 (N2ω-N
ω)) only when it matches. Where Nω is the effective refractive index of the fundamental wave (wavelength λ) and N2ω is the harmonic (wavelength λ /
It is the effective refractive index of 2). In this way, the light wavelength conversion element capable of increasing the output has a polarization inversion structure as a basic constituent element. In addition, this light wavelength conversion element is also characterized in that it is easy to collect light because harmonics are emitted from the optical waveguide.
【０００８】[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。図１１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１１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８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。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。If a high-efficiency optical wavelength conversion device having a polarization inversion structure is used in a compact and lightweight short-wavelength laser light source by directly coupling the semiconductor laser and the optical waveguide as described above, the optical wavelength conversion is performed. Since the element is formed on the Z plate, the mode guided in the optical waveguide is TM polarized light (the electric field is perpendicular to the surface on which the optical waveguide is formed), and the light is emitted from the semiconductor laser. The polarization of the fundamental wave is T
E-polarized light (electric field is parallel to the surface on which the active layer is formed). FIG. 11 shows (a) a semiconductor laser cut along a plane perpendicular to the traveling direction of light, (b) an optical wavelength conversion element of a Z plate,
(c) A sectional view and a polarization direction of the light wavelength conversion element of the X plate are shown. As shown in FIG. 11, the emitted light of the semiconductor laser and Z
Since the guided light of the optical wavelength conversion element of the plate has a 90 ° polarization direction different from each other, it is not possible to perform coupling in the same plane as in the short wavelength laser light source shown in FIG. Further, when an element having a domain-inverted structure is formed on the X plate, the polarization efficiency is the same, but the optical wavelength conversion element of the X plate has extremely low conversion efficiency. The reason for this will be described in detail below. In the optical waveguide formed on the X plate, the surface which is the X surface is roughened during the proton exchange, so that the propagation loss is Z.
It is about 5 times as large as a plate. Moreover, it is difficult to fabricate the domain-inverted structure in a short period. As a result, the conversion efficiency of the light wavelength conversion element becomes about 1/5 to 1/10 that of the Z plate. Therefore, there is a problem in that it is difficult to obtain a harmonic of 10 mW or more, which is a practical level of a short wavelength laser light source, with good reproducibility and stably.
【０００９】また、もう１つの問題点としてＳＨＧ出力
が不安定ということがある。ＳＨＧの波長許容幅は０．
１ｎｍ程度であるのに対して、半導体レーザの波長が一
定していないと出力変動が生じる。これは半導体レーザ
の温度、電流が変化したり、ＳＨＧ素子からの戻り光が
ある場合に発生する。特に光波長変換素子からの戻り光
に対して、半導体レーザの発振波長は不安定となるが、
これに対して戻り光を完全になくすことは困難である。Another problem is that the SHG output is unstable. The wavelength tolerance of SHG is 0.
Although it is about 1 nm, if the wavelength of the semiconductor laser is not constant, output fluctuation occurs. This occurs when the temperature and current of the semiconductor laser change or when there is returning light from the SHG element. Especially, the oscillation wavelength of the semiconductor laser becomes unstable with respect to the return light from the optical wavelength conversion element,
On the other hand, it is difficult to completely eliminate the returning light.
【００１０】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超小型の短波長レーザ光
源を得ることを目的とする。The present invention enables higher output and stabilization of the harmonic emission power by adding a new idea to the structure of a short wavelength laser light source based on a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element. . That is, an object of the present invention is to directly connect a semiconductor laser and a light wavelength conversion element through a half-wave plate to obtain a microminiature short-wavelength laser light source that operates stably with high output.
【００１１】[0011]
【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Ｚ板の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、
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、また、前記突起
には透過フィルターが形成され、なおかつ前記突起の半
導体レーザと対抗する面と前記光導波路に対抗する面が
平行ではなく、前記基本波は前記突起により偏光方向が
９０度回転された後、前記透過フィルターを通過後、前
記光導波路に結合し、また光波長変換素子での反射光は
半導体レーザに帰還されるという手段を有している。Therefore, the short wavelength laser light source of the present invention comprises a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element on a submount, and an optical waveguide in which the fundamental wave of the semiconductor laser is formed in the optical wavelength conversion element. In the short-wavelength laser light source that is converted into harmonics, the active layer forming surface of the semiconductor laser and the optical waveguide forming surface of the optical wavelength conversion element of the Z plate face the submount having birefringence,
A protrusion formed on the submount is disposed between the semiconductor laser and the light wavelength conversion element, and a transmission filter is formed on the protrusion, and the surface of the protrusion facing the semiconductor laser and the optical waveguide. The surface opposed to the waveguide is not parallel, the polarization direction of the fundamental wave is rotated by 90 degrees by the protrusion, and after passing through the transmission filter, the fundamental wave is coupled to the optical waveguide and is reflected by the optical wavelength conversion element. Has a means of being fed back to the semiconductor laser.
【００１２】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の形成面およ
びＺ板の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、また前記光導波路の入射面
には透過フィルターを備え、前記半導体レーザからの基
本波の進行方向に対し光導波路の入射面が垂直ではな
く、前記基本波は前記突起により偏光方向が９０度回転
された後、前記透過フィルターを通過後、前記光導波路
に結合し、また光波長変換素子での反射光は半導体レー
ザに帰還されるという手段を有する。The short wavelength laser light source of the present invention comprises a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element on a submount,
In a short-wavelength laser light source in which a fundamental wave of the semiconductor laser is converted into a harmonic in an optical waveguide formed in the optical wavelength conversion element, an active layer forming surface of the semiconductor laser and a Z-plate optical wavelength conversion element Of the optical waveguide forming surface of the optical waveguide facing the submount having birefringence, and the projection formed on the submount is arranged between the semiconductor laser and the optical wavelength conversion element. Is provided with a transmission filter, the incident surface of the optical waveguide is not perpendicular to the traveling direction of the fundamental wave from the semiconductor laser, and the fundamental wave is rotated by 90 degrees in the polarization direction, After passing, it has means for coupling to the optical waveguide and for returning the reflected light from the optical wavelength conversion element to the semiconductor laser.
【００１３】また、本発明の短波長レーザ光源は半導体
レーザ、半波長板、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、前記半波長板の半導体レーザ側の第１の面と
それに対抗する面が平行ではなく、なおかつ半導体レー
ザからの基本波は前記半波長板により偏光方向が９０度
回転した後、半波長板に形成された透過フィルターを通
過後、光導波路に入射するように配置され、また光波長
変換素子での反射光は半導体レーザに帰還されるという
手段を有する。The short-wavelength laser light source of the present invention comprises a semiconductor laser, a half-wave plate, and an optical wavelength conversion element, and the fundamental wave of the semiconductor laser is a harmonic wave in an optical waveguide formed in the optical wavelength conversion element. In the short-wavelength laser light source to be converted into a semi-wavelength plate, the first surface of the half-wave plate on the semiconductor laser side and the surface facing it are not parallel, and the fundamental wave from the semiconductor laser has a polarization direction by the half-wave plate. After rotating 90 degrees, it is arranged so as to enter the optical waveguide after passing through the transmission filter formed on the half-wave plate, and the light reflected by the light wavelength conversion element is returned to the semiconductor laser.
【００１４】また、本発明の短波長レーザ光源は半導体
レーザ、半波長板、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、半導体レーザからの基本波は前記半波長板に
より偏光方向が９０度回転した後、光導波路に入射する
ように配置され、なおかつ前記光導波路の入射面には透
過フィルターを備え、前記基本波の進行方向に対し光導
波路の入射面が垂直ではなく、また光波長変換素子での
反射光は半導体レーザに帰還されるという手段を有す
る。The short-wavelength laser light source of the present invention comprises a semiconductor laser, a half-wave plate, and an optical wavelength conversion element, and the fundamental wave of the semiconductor laser is a harmonic wave in an optical waveguide formed in the optical wavelength conversion element. In the short-wavelength laser light source that is converted into the light source, the fundamental wave from the semiconductor laser is arranged so as to enter the optical waveguide after the polarization direction is rotated by 90 degrees by the half-wave plate, and is incident on the incident surface of the optical waveguide. Is equipped with a transmission filter, the incident surface of the optical waveguide is not perpendicular to the traveling direction of the fundamental wave, and the light reflected by the optical wavelength conversion element is returned to the semiconductor laser.
【００１５】[0015]
【作用】本発明は上記手段により超小型短波長レーザ光
源の基本構成要素として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かつ安
定に発生できる。以下これを詳しく説明する。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。ま
た、突起に屈折率の大きな材料を用いることで半導体レ
ーザからの基本波の広がりを抑え、光導波路との結合を
大きくしている。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。According to the present invention, the optical wavelength conversion element formed on the Z plate can be used as a basic constituent element of the ultra-compact short wavelength laser light source by the above means, and the generated harmonic can be generated efficiently and stably. This will be described in detail below. The optical wavelength conversion element having the polarization inversion structure of the Z plate can obtain the harmonic power of 5 times or more that of the X plate. In order to couple the high-efficiency optical wavelength conversion element and the semiconductor laser, the fundamental wave of the semiconductor laser is rotated 90 degrees in the polarization direction by the projection of the submount and enters the optical waveguide with high efficiency. This is because the protrusion has birefringence and the polarization direction can be rotated by disposing the main axis at 45 degrees with respect to the polarization direction. Further, by using a material having a large refractive index for the protrusion, the spread of the fundamental wave from the semiconductor laser is suppressed and the coupling with the optical waveguide is increased. Therefore, high-power harmonics can be emitted even as a short-wavelength laser light source.
【００１６】さらに、突起に形成された狭帯域の透過フ
ィルターを通過した光が、光波長変換素子に設けられた
反射面で反射され半導体レーザに帰還され、特定の波長
で安定した発振が起こる。そのためＳＨＧ出力は安定と
なる。この際、突起の半導体レーザと対抗する面と光導
波路に対抗する面が平行ではなく、傾けるという構成を
採用しているために、透過フィルターでの反射光は半導
体レーザに戻ることはなく不安定性を生じない。Further, the light passing through the narrow band transmission filter formed on the protrusion is reflected by the reflection surface provided in the optical wavelength conversion element and returned to the semiconductor laser, and stable oscillation occurs at a specific wavelength. Therefore, the SHG output becomes stable. At this time, since the surface of the protrusion facing the semiconductor laser and the surface facing the optical waveguide are not parallel but inclined, the reflected light from the transmission filter does not return to the semiconductor laser and is unstable. Does not occur.
【００１７】[0017]
【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上面図および断面図
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。サブマ
ウント２０には突起１が形成され、また突起１には透過
フィルター７０が形成されている。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。結晶の角度を傾け複屈折性を０．０１５に設定
すると厚み３０μｍで半波長板の役割を果たす。ここで
用いた半導体レーザ２１は波長０．８４μｍのものであ
る。また、光波長変換素子２２は分極反転構造を有する
LiTaO3基板に燐酸中でのプロトン交換を行い光導波路２
を形成したものである。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。半導体レーザ２１の基本波Ｐ１が、半
波長板の役割をする突起１を介して光導波路２に結合す
る構成となっている。ＴＥ偏光で発生した半導体レーザ
２１からの基本波Ｐ１は突起１により９０度偏光方向が
回転され光導波路２を導波可能なＴＭ偏光と一致し高効
率で結合する。この際、半導体レーザ２１から出た光は
透過フィルター７０を通過後、光導波路２に入射し、反
射面７１で反射された後、半導体レーザ２１に帰還され
波長が固定されるため高調波Ｐ２は安定となる。透過フ
ィルター７０は特定の帯域の基本波を透過させ、他の波
長の基本波を反射するものである。ここでは、透過フィ
ルター７０として、透過光に対して波長半値幅0.7nmの
透過フィルターを用いた。図２を用いて半導体レーザが
安定発振する理由を説明する。図２は透過フィルター形
成部の拡大図である。半導体レーザからの基本波Ｐ１は
突起１を通過後、特定の波長の基本波（透過）Ｐ１ｂが
透過フィルター７０で透過される。これに対して、それ
以外の波長の基本波（反射）Ｐ１ａは透過フィルターで
反射され半導体レーザに戻ることはない。これは、突起
の半導体レーザ側の面と光波長変換素子側の面とが平行
でないためで、平行にすると光が戻り不安定となる。図
３に傾斜角度と反射された光の半導体レーザへの戻り光
量との関係を示す。角度が９度以下では反射戻り光が大
きく、半導体レーザの発振は不安定であるため、この実
施例では角度１０度傾けている。透過フィルター７０を
通過した基本波Ｐ１ａは反射面で反射され同一の光路を
逆にたどり半導体レーザに帰還され、半導体レーザはこ
の特定の波長で発振することとなる。EXAMPLE A short wavelength laser light source of the present invention will be described as a first example with reference to FIG. FIG. 1 shows a structural diagram of the short wavelength laser light source according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, a 0.8 μm band semiconductor laser is used as a short wavelength laser light source, and a Z-plate LiTaO 3 substrate is used as a light wavelength conversion element. FIG. 1 is a top view and a sectional view of the short wavelength laser light source. In FIG. 1, 20 is a submount made of LiNbO 3 , 21
Is a semiconductor laser, and 22 is a light wavelength conversion element. A protrusion 1 is formed on the submount 20, and a transmission filter 70 is formed on the protrusion 1. LiNbO 3 is a material with large birefringence, and the difference between the extraordinary refractive index and the ordinary refractive index is 0.08.
There is also. When the angle of the crystal is tilted and the birefringence is set to 0.015, the thickness of 30 μm serves as a half-wave plate. The semiconductor laser 21 used here has a wavelength of 0.84 μm. The light wavelength conversion element 22 has a polarization inversion structure.
Optical waveguide 2 by conducting proton exchange in LiTaO 3 substrate in phosphoric acid
Is formed. In the configuration of the present embodiment, the formation surface 24 of the active layer 23 of the semiconductor laser 21 and the formation surface 25 of the optical waveguide 2 of the optical wavelength conversion element 22 face the submount 20. The fundamental wave P1 of the semiconductor laser 21 is coupled to the optical waveguide 2 via the projection 1 which functions as a half-wave plate. The fundamental wave P1 generated by the TE polarized light from the semiconductor laser 21 has its polarization direction rotated 90 degrees by the projection 1 and coincides with the TM polarized light which can be guided in the optical waveguide 2, and is coupled with high efficiency. At this time, the light emitted from the semiconductor laser 21 passes through the transmission filter 70, then enters the optical waveguide 2, is reflected by the reflecting surface 71, is returned to the semiconductor laser 21, and the wavelength is fixed. Be stable. The transmission filter 70 transmits the fundamental wave of a specific band and reflects the fundamental wave of other wavelengths. Here, as the transmission filter 70, a transmission filter having a half-value width of 0.7 nm for transmitted light is used. The reason why the semiconductor laser oscillates stably will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of the transmission filter forming portion. After the fundamental wave P1 from the semiconductor laser passes through the protrusion 1, the fundamental wave (transmission) P1b having a specific wavelength is transmitted by the transmission filter 70. On the other hand, the fundamental wave (reflected) P1a having a wavelength other than that is not reflected by the transmission filter and returned to the semiconductor laser. This is because the surface of the protrusion on the side of the semiconductor laser and the surface on the side of the light wavelength conversion element are not parallel, and if they are parallel, the light returns and becomes unstable. FIG. 3 shows the relationship between the tilt angle and the amount of reflected light returning to the semiconductor laser. When the angle is 9 degrees or less, the reflected return light is large and the oscillation of the semiconductor laser is unstable. Therefore, in this embodiment, the angle is tilted by 10 degrees. The fundamental wave P1a that has passed through the transmission filter 70 is reflected by the reflecting surface, traces the same optical path in reverse, and is returned to the semiconductor laser, and the semiconductor laser oscillates at this specific wavelength.
【００１８】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。まず、LiNbO3のサブマウント２０に通常
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
り長さ３０μｍ，深さ１０μｍの突起１を形成した。Li
NbO3はＸ板をＺ方向に４５度傾けたものを用いた。次
に、突起１の片側に透過フィルターを蒸着した。SiO2と
Ta2O5の積層膜である。次に半導体レーザ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。次に半導体レーザ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を突起１
に押し当て固定を行った。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。Next, a method of manufacturing this short wavelength laser light source will be described. First, the protrusions 1 having a length of 30 μm and a depth of 10 μm were formed on the LiNbO 3 submount 20 by an ordinary photo process and a dry etching process. Li
As NbO 3, an X plate tilted in the Z direction by 45 ° was used. Next, a transmission filter was vapor-deposited on one side of the protrusion 1. SiO 2 and
It is a laminated film of Ta 2 O 5 . Next, the semiconductor laser 21 was bonded with the active layer 23 forming surface 24 facing the submount 20 side. Next, a current is passed through the semiconductor laser 21 to emit the fundamental wave P1, and then the optical wavelength conversion element 22 is projected toward the submount 20 side with the formation surface 25 of the optical waveguide 2 facing the submount 20 side.
It was pressed against and fixed. The submount 20 was previously patterned with Al, and an electric current could be passed by contacting the semiconductor laser. When fixed, the alignment in the a direction was performed so that the harmonic output P2 was maximized. With respect to the b direction, a SiO 2 protective film 17 was added to the optical waveguide 2 so that the height was matched with that of the active layer 23.
【００１９】作製されたこの素子の長さは１１ｍｍ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。ここでは、入射面１０が基
本波Ｐ１に対して無反射コートされている。また出射面
１２は無反射コーティングを施していないので基本波は
１４％反射する。これが反射面７１として作用する。半
導体レーザ１００ｍＷで光導波路に６５ｍＷが入射し、
１０ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ）を得た。図４に
突起に用いた材料の屈折率と結合効率の関係を示す。屈
折率が高い程半導体レーザの広がり角が小さくなり、光
導波路への結合が大きくなる。本実施例では屈折率２．
２で６５％の結合効率である。結合を取るためには屈折
率１．５以上が望ましい。また、半導体レ−ザは安定に
動作し高調波出力の時間に対する変動は±１％以下であ
った。温度を２度程度変化させた状態においても、±３
％の安定性を得た。従来の半導体レーザの波長固定を行
わない短波長光源に比べて大幅に安定性が向上してい
る。実働時においてはペルチエ素子を用いて光源全体を
温度安定化し使用したため±１％以内の出力安定性を実
現していた。The length of this device produced is 11 mm. Semiconductor laser light (wavelength 0.84 μ as fundamental wave P1
m) was guided from the incident surface 10 and propagated in a single mode, and a harmonic wave P2 having a wavelength of 0.42 μm was extracted from the emitting surface 12 to the outside of the substrate. Here, the incident surface 10 is non-reflection coated with respect to the fundamental wave P1. Further, since the emitting surface 12 is not coated with a non-reflective coating, the fundamental wave is reflected by 14%. This acts as the reflecting surface 71. With a semiconductor laser of 100 mW, 65 mW enters the optical waveguide,
A harmonic wave (wavelength 0.42 μm) of 10 mW was obtained. FIG. 4 shows the relationship between the refractive index of the material used for the protrusion and the coupling efficiency. The higher the refractive index, the smaller the divergence angle of the semiconductor laser and the greater the coupling to the optical waveguide. In this embodiment, the refractive index is 2.
The binding efficiency of 2 is 65%. A refractive index of 1.5 or more is desirable to obtain a bond. Further, the semiconductor laser operated stably, and the fluctuation of the harmonic output with respect to time was ± 1% or less. ± 3 even when the temperature is changed about 2 degrees
% Stability was obtained. The stability is greatly improved compared to the conventional short-wavelength light source that does not fix the wavelength of the semiconductor laser. In actual use, the Peltier element was used to stabilize the temperature of the entire light source, and the output stability was within ± 1%.
【００２０】なお、複屈折性が大きな材料、例えば０．
０２以上のものを選べば突起の幅を小さくすることで距
離が小さくなり、結合効率を大きくでき実用的である。A material having a large birefringence, for example, 0.
If 02 or more is selected, the distance can be reduced by reducing the width of the protrusion, and the coupling efficiency can be increased, which is practical.
【００２１】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LiTaO3基板を用いたもので、図５は短波長レーザ
光源の上面図および断面図である。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、６は透過フィルター７０が形成された半波長板で
ある。半波長板６はLiNbO3を研磨して、基本波が通過す
るところの厚みを１６μｍとした。半波長板６の半導体
レーザ側の第１の面とそれに対抗する面の角度は１１度
になっている。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０．８４μｍ、出力１
５０ｍＷのものである。また、光波長変換素子２２はＬ
ｉＴａＯ3基板に燐酸中でのプロトン交換により光導波
路２を形成したものである。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２２の光導波路２の形成面２５はサブマウント２
０に向き合っている。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。基本波は透過フィルター７０を通過後、反射面７
１で反射され半導体レーザに戻され波長ロックされる。
この実施例では反射面７１が半導体レーザ２１に近く特
に安定である。A structural diagram of the second embodiment of the short wavelength laser light source of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, a 0.8 μm band semiconductor laser is used as a short wavelength laser light source and a LiTaO 3 substrate is used as a light wavelength conversion element. FIG. 5 is a top view and a sectional view of the short wavelength laser light source. In FIG. 5, 20 is a Si submount, 21 is a semiconductor laser, 22 is a light wavelength conversion element, and 6 is a half-wave plate on which a transmission filter 70 is formed. The half-wave plate 6 was formed by polishing LiNbO 3 to a thickness of 16 μm where the fundamental wave passes. The angle between the first surface of the half-wave plate 6 on the semiconductor laser side and the surface opposite thereto is 11 degrees. The main axis of the half-wave plate 6 was fixed at an angle of 45 degrees with respect to the TE polarized light. This thickness is a 3/2 wavelength plate, but has the same action as a half wavelength plate. Since it is difficult to obtain a thickness of 5 μm by polishing, a 3/2 wavelength plate was used. The semiconductor laser 21 used here has a wavelength of 0.84 μm and an output of 1
It is 50 mW. The light wavelength conversion element 22 is L
The optical waveguide 2 is formed on a iTaO 3 substrate by proton exchange in phosphoric acid. In the configuration of the present embodiment, the formation surface 24 of the active layer 23 of the semiconductor laser 21 and the formation surface 25 of the optical waveguide 2 of the optical wavelength conversion element 22 are the submount 2.
Facing 0. In FIG. 4, the semiconductor laser 21 (wavelength 0.84 μm) emitted from the active layer 23 as the fundamental wave P1 by driving the semiconductor laser 21 is transmitted through the half-wave plate 6 from the incident surface 10 of the optical wavelength conversion element 22 to the optical waveguide 2. , The fundamental wave P1 propagates in a single mode, is converted into a harmonic wave P2 having a wavelength of 0.42 μm by the wavelength conversion unit 26 in the optical waveguide 2, and the blue laser light is extracted from the emission surface 12 to the outside of the substrate. After the fundamental wave passes through the transmission filter 70, the reflection surface 7
It is reflected at 1 and returned to the semiconductor laser and wavelength locked.
In this embodiment, the reflecting surface 71 is close to the semiconductor laser 21 and is particularly stable.
【００２２】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。In this short wavelength laser light source, the semiconductor laser 21 was driven at 150 mW to obtain a harmonic wave P2 (wavelength 0.42 μm) of 10 mW. The conversion efficiency in this case is 7%. The rise was within 10 seconds, and the harmonic output was stable. Here, the half-wave plate completely rotated the polarization direction by 90 degrees, and the coupling efficiency with the optical waveguide was 80%.
【００２３】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。The size of the short wavelength laser light source of this embodiment is 3
The size is as small as × 3 × 12 mm. In addition, there is no part that causes optical axis shift, and the structure is extremely resistant to temperature changes and vibrations. As a result, the output change of the harmonic P2 is suppressed to the minimum with respect to the change of the ambient temperature.
【００２４】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。Although Si, which has good workability and excellent heat conduction, is used as the submount, the present invention is not limited to this.
【００２５】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６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６は短波長
レーザ光源の断面図である。図６で２０はＴａ2Ｏ5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０．８
６μｍ、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。活性層２
３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。ここで光波長変換
素子２２には透過フィルター７０が形成されている。こ
の透過フィルター７０は入射する基本波Ｐ１に対して垂
直ではなく、斜めに配置されている。つまり、基本波の
進行方向に対して光導波路の入射面は垂直でない。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０．８６μｍ）を光波
長変換素子２２の入射面１０に形成された透過フィルタ
ー７０を通過後、光導波路２に結合される。基本波Ｐ１
は突起１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内で波長０．４３μｍの高調波Ｐ２に
変換され青色レーザ光が反射面７１を兼ねた出射面１２
より基板外部に取り出される。また反射面７１で反射さ
れた基本波は半導体レーザに帰還され、波長がロックさ
れる。入射面は斜めであるため透過フィルター７０で反
射された波長の基本波は半導体レーザ２１には帰還され
ない。FIG. 6 shows a structural diagram of the third embodiment of the short wavelength laser light source of the present invention. In this embodiment, a 0.8 μm band semiconductor laser is used as the short wavelength laser light source and a Z-plate LiNbO 3 substrate is used as the light wavelength conversion element. FIG. 6 is a sectional view of the short wavelength laser light source. In FIG. 6, 20 is a Ta 2 O 5 submount, 21 is a semiconductor laser, and 22 is a light wavelength conversion element. The semiconductor laser 21 used here has a wavelength of 0.8.
6 μm, output 100 mW. The light wavelength conversion element 22 is the LiNbO 3 substrate on which the optical waveguide 2 is formed by proton exchange in phosphoric acid. The proton exchange optical waveguide 2 used here is characterized by a large change in refractive index, good light confinement, and high conversion efficiency into harmonics. In the configuration of this embodiment, the formation surface 24 of the active layer 23 of the semiconductor laser 21 and the formation surface 25 of the optical waveguide 2 of the optical wavelength conversion element 22 face the submount 20. Active layer 2
3 is a surface on which the active layer 23 is epitaxially grown on the substrate of the semiconductor laser 21, and the surface 25 on which the optical waveguide 2 is formed is formed on the optical wavelength conversion element 22 by the proton exchange to form the optical waveguide 2. It is a face. Here, a transmission filter 70 is formed on the light wavelength conversion element 22. The transmission filter 70 is arranged not obliquely to the incident fundamental wave P1 but obliquely. That is, the incident surface of the optical waveguide is not perpendicular to the traveling direction of the fundamental wave. After the semiconductor laser light (wavelength 0.86 μm) emitted from the active layer 23 as the fundamental wave P1 by driving the semiconductor laser 21 passes through the transmission filter 70 formed on the incident surface 10 of the optical wavelength conversion element 22, the optical waveguide 2 Be combined with. Fundamental wave P1
Is rotated by 90 degrees by the projection 1, propagates through the optical waveguide 2, is converted into a harmonic wave P2 having a wavelength of 0.43 μm in the optical waveguide 2, and the blue laser light also serves as the emitting surface 12 which also serves as the reflecting surface 71.
Is taken out of the substrate. The fundamental wave reflected by the reflecting surface 71 is returned to the semiconductor laser and the wavelength is locked. Since the incident surface is oblique, the fundamental wave of the wavelength reflected by the transmission filter 70 is not returned to the semiconductor laser 21.
【００２６】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１５ｍＷ
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。光導波路２は基
本波がスネルの法則に従って入射する方向に形成されて
いるため結合効率が高い。In the short wavelength laser light source manufactured as described above, the semiconductor laser 21 is driven at 100 mW and 15 mW
A higher harmonic wave P2 (wavelength 0.43 μm) was obtained. The conversion efficiency in this case is 20%. Here, the coupling efficiency was 80% and the fundamental wave was incident on the optical wavelength conversion element 22. Since the optical waveguide 2 is formed in the direction in which the fundamental wave is incident according to Snell's law, the coupling efficiency is high.
【００２７】本実施例の短波長レーザ光源の大きさは４
×４×１５ｍｍ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。The size of the short wavelength laser light source of this embodiment is 4
The size is as small as × 4 × 15 mm. In addition, there is no part that causes optical axis shift, and the structure is extremely resistant to temperature changes and vibrations.
【００２８】なお本実施例ではサブマウント上に突起を
形成し半波長板としたが研磨等で作製し、挟み込んでも
かまわない。In this embodiment, a projection is formed on the submount to form a half-wave plate, but it may be formed by polishing or the like and sandwiched.
【００２９】なお、光入射方法としてはレンズを介した
構成でも良い。また、実施例では光波長変換用結晶とし
てLiNbO3およびLiTaO3を用いたがＫＴＰ（KTiOPO4）、K
NbO3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。また突起、半波長板としてLiNbO3、Ta2O5
を用いたが、WO3、Ti2O5、ZrO2、Bi2O3、CeO2の誘電体
等でもかまわない。The light incident method may be via a lens. In the examples, LiNbO 3 and LiTaO 3 were used as the light wavelength conversion crystal, but KTP (KTiOPO 4 ), K
It is also applicable to ferroelectrics such as NbO 3 and organic nonlinear materials such as MNA. In addition, as projections and half-wave plates, LiNbO 3 , Ta 2 O 5
Was used, it may be a WO 3, Ti 2 O 5, ZrO 2, Bi 2 O 3, CeO 2 of the dielectric and the like.
【００３０】次に第４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。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。短波長レーザ光源内で半導体レ−ザから出た基
本波は半波長板を介して光波長変換素子に入射し光波長
変換素子で高調波に変換され高調波である青色レーザ光
として外部に放射される。この青色レーザ光をレンズに
より平行光とする。この平行光にされた高調波は偏光ビ
−ムスプリッタを通過後、フォ−カシングレンズで集光
され光ディスク上に０．６μｍのスポットを結ぶ。この
反射信号は再び偏光ビ−ムスプリッタを通過後、受光器
に入射する。短波長レーザ光源にて２ｍＷの青色レーザ
光が放射され、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。Next, as a fourth embodiment, an example in which the short wavelength laser light source of the present invention is incorporated into an optical information recording apparatus and applied to reading and writing of an optical disk will be described. In this embodiment, the optical information recording device is composed of a short wavelength laser light source, a lens, a polarization beam splitter and a light receiver. The fundamental wave emitted from the semiconductor laser in the short-wavelength laser light source enters the optical wavelength conversion element through the half-wave plate, is converted into a harmonic by the optical wavelength conversion element, and is emitted to the outside as a harmonic blue laser light. To be done. This blue laser light is collimated by a lens. After passing through the polarization beam splitter, the harmonics made into parallel light are condensed by a focusing lens to form a spot of 0.6 μm on the optical disk. The reflected signal again passes through the polarization beam splitter and then enters the photodetector. The short wavelength laser light source emitted 2 mW of blue laser light, which was used to read the optical disc. Further, the drive current was increased and writing was performed with a blue laser light of 10 mW. Here, the short-wavelength laser light source was resistant to vibration and temperature changes and operated stably.
【００３１】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。By using the polarization inversion structure, it is possible to generate high-efficiency, high-power short-wavelength light as shown in the embodiments.
【００３２】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。As described above, by using the short wavelength laser light source of the present invention, the 0.8 μm band semiconductor laser which has been conventionally used is used.
As compared with the reading system of the optical information recording apparatus using the optical disc, the spot size can be narrowed down to half and the recording density of the optical information recording apparatus can be improved to four times that of the conventional one.
【００３３】[0033]
【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、複屈折性を有する突起または半波長板
を介して結合させることで大幅な結合効率の向上が図れ
る。つまり、半導体レーザからの偏光を半波長板により
回転させ偏光方向を一致させることができ、なおかつ屈
折率の高い材料を用いることで半導体レーザからのビー
ム広がりを抑えることができ、光波長変換素子に形成さ
れた光導波路に高効率で入射でき、短波長レーザ光源の
出力が大幅に向上する。その際、透過フィルターを用
い、半導体レーザの発振波長を固定することで安定化も
同時に行うことができる。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。As described above, according to the short-wavelength laser light source of the present invention, a high-efficiency optical wavelength conversion element using a semiconductor laser and a Z plate is provided with a birefringent projection or a half-wave plate. By coupling, the coupling efficiency can be greatly improved. In other words, the polarized light from the semiconductor laser can be rotated by the half-wave plate to match the polarization direction, and the beam divergence from the semiconductor laser can be suppressed by using a material having a high refractive index. The light can be incident on the formed optical waveguide with high efficiency, and the output of the short wavelength laser light source is significantly improved. At that time, stabilization can be performed at the same time by fixing the oscillation wavelength of the semiconductor laser using a transmission filter. Further, the present invention can provide a short wavelength laser light source that is compact and easy to mass-produce, and its industrial value is extremely large.
【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FIG. 1 is a structural diagram of a first embodiment of a short wavelength laser light source of the present invention.
【図２】本発明の短波長レーザ光源の第１の実施例の透
過フィルター部の拡大図FIG. 2 is an enlarged view of a transmission filter section of the first embodiment of the short wavelength laser light source of the present invention.
【図３】傾斜角度と半導体レーザへの戻り光量の関係を
示す図FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the tilt angle and the amount of light returning to the semiconductor laser.
【図４】屈折率と結合効率の関係図FIG. 4 is a relationship diagram between the refractive index and the coupling efficiency.
【図５】本発明の短波長レーザ光源の第２の実施例の構
造図FIG. 5 is a structural diagram of a second embodiment of a short wavelength laser light source of the present invention.
【図６】本発明の短波長レーザ光源の第３の実施例の構
造図FIG. 6 is a structural diagram of a third embodiment of the short wavelength laser light source of the present invention.
【図７】従来の短波長レーザ光源の構成図FIG. 7 is a block diagram of a conventional short wavelength laser light source.
【図８】従来の短波長レーザ光源の構成図FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional short wavelength laser light source.
【図９】従来の光波長変換素子の構成図FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional optical wavelength conversion element.
【図１０】高調波増幅の原理を説明する図FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of harmonic amplification.
【図１１】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FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor laser and a light wavelength conversion element and a view showing polarization directions.
１ 突起 ２ 光導波路 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 ４０、４２、４４ レンズ ４１ ビームスプリッター ４５ Ｓｉディテクター ６０ 短波長レーザ光源 ７０ 透過フィルター ７１ 反射面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Protrusion 2 Optical waveguide 6 Half-wave plate 10 Incident surface 12 Emission surface 17 Protective film 20 Submount 21 Semiconductor laser 22 Optical wavelength conversion element 23 Active layers 40, 42, 44 Lens 41 Beam splitter 45 Si detector 60 Short wavelength laser light source 70 Transmission filter 71 Reflective surface
Claims (10)
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Ｚ板の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、
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、また、前記突起
には透過フィルターが形成され、なおかつ前記突起の半
導体レーザと対抗する面と前記光導波路に対抗する面が
平行ではなく、前記基本波は前記突起により偏光方向が
９０度回転された後、前記透過フィルターを通過後、前
記光導波路に結合し、また光波長変換素子での反射光は
半導体レーザに帰還されることを特徴とする短波長レー
ザ光源。1. A short wavelength laser light source comprising a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element on a submount, wherein a fundamental wave of the semiconductor laser is converted into a harmonic in an optical waveguide formed in the optical wavelength conversion element. In, the active layer formation surface of the semiconductor laser and the optical waveguide formation surface of the optical wavelength conversion element of the Z plate face the submount having birefringence,
A protrusion formed on the submount is disposed between the semiconductor laser and the light wavelength conversion element, and a transmission filter is formed on the protrusion, and the surface of the protrusion facing the semiconductor laser and the optical waveguide. The surface opposed to the waveguide is not parallel, the polarization direction of the fundamental wave is rotated by 90 degrees by the protrusion, and after passing through the transmission filter, the fundamental wave is coupled to the optical waveguide and is reflected by the optical wavelength conversion element. Is a short wavelength laser light source that is fed back to a semiconductor laser.
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Ｚ板の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、また前
記光導波路の入射面には透過フィルターを備え、前記半
導体レーザからの基本波の進行方向に対し光導波路の入
射面が垂直ではなく、前記基本波は前記突起により偏光
方向が９０度回転された後、前記透過フィルターを通過
後、前記光導波路に結合し、また光波長変換素子での反
射光は半導体レーザに帰還されることを特徴とする短波
長レーザ光源。2. A short wavelength laser light source comprising a semiconductor laser and an optical wavelength conversion element on a submount, wherein a fundamental wave of the semiconductor laser is converted into a harmonic in an optical waveguide formed in the optical wavelength conversion element. In, the active layer formation surface of the semiconductor laser and the optical waveguide formation surface of the optical wavelength conversion element of the Z plate face the submount having birefringence,
Further, a protrusion formed on the submount is arranged between the semiconductor laser and the light wavelength conversion element, and a transmission filter is provided on an incident surface of the optical waveguide, and a traveling direction of a fundamental wave from the semiconductor laser. On the other hand, the incident surface of the optical waveguide is not vertical, the polarization direction of the fundamental wave is rotated by 90 degrees by the protrusion, and after passing through the transmission filter, the fundamental wave is coupled to the optical waveguide, and in the optical wavelength conversion element. A short wavelength laser light source characterized in that the reflected light is returned to the semiconductor laser.
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、前記半波長板の半導体レ
ーザ側の第１の面とそれに対抗する面が平行ではなく、
なおかつ半導体レーザからの基本波は前記半波長板によ
り偏光方向が９０度回転した後、半波長板に形成された
透過フィルターを通過後、光導波路に入射するように配
置され、また光波長変換素子での反射光は半導体レーザ
に帰還されることを特徴とする短波長レーザ光源。3. A short wavelength laser comprising a semiconductor laser, a half-wave plate, and an optical wavelength conversion element, wherein a fundamental wave of the semiconductor laser is converted into a harmonic in an optical waveguide formed in the optical wavelength conversion element. In the light source, the first surface of the half-wave plate on the semiconductor laser side and the surface opposite thereto are not parallel,
In addition, the fundamental wave from the semiconductor laser is arranged so that the polarization direction is rotated by 90 degrees by the half-wave plate, passes through a transmission filter formed on the half-wave plate, and then enters the optical waveguide. A short-wavelength laser light source characterized in that the reflected light is returned to the semiconductor laser.
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、半導体レーザからの基本
波は前記半波長板により偏光方向が９０度回転した後、
光導波路に入射するように配置され、なおかつ前記光導
波路の入射面には透過フィルターを備え、前記基本波の
進行方向に対し光導波路の入射面が垂直ではなく、また
光波長変換素子での反射光は半導体レーザに帰還される
ことを特徴とする短波長レーザ光源。4. A short-wavelength laser comprising a semiconductor laser, a half-wave plate, and an optical wavelength conversion element, wherein a fundamental wave of the semiconductor laser is converted into a harmonic in an optical waveguide formed in the optical wavelength conversion element. In the light source, after the fundamental wave from the semiconductor laser has its polarization direction rotated 90 degrees by the half-wave plate,
It is arranged so as to enter the optical waveguide, and a transmission filter is provided on the incident surface of the optical waveguide, the incident surface of the optical waveguide is not perpendicular to the traveling direction of the fundamental wave, and reflection at the optical wavelength conversion element A short wavelength laser light source characterized in that light is returned to a semiconductor laser.
ることを特徴とする請求項１または２または３または４
項記載の短波長レーザ光源。5. A polarization inversion structure as the light wavelength conversion element, which is characterized in that
A short-wavelength laser light source according to the item.
請求項３または４項記載の短波長レーザ光源。6. The short wavelength laser light source according to claim 3 , wherein the half-wave plate is LiNbO 3 .
する請求項１または２項記載の短波長レーザ光源。7. The short wavelength laser light source according to claim 1, wherein the submount is LiNbO 3 .
3（０≦Ｘ≦１）基板を使用したことを特徴とする請求
項１または２または３または４項記載の短波長レーザ光
源。8. A light wavelength conversion element as LiNb x Ta 1-x O
The short wavelength laser light source according to claim 1, 2 or 3 or 4, wherein a 3 (0 ≦ X ≦ 1) substrate is used.
徴とする請求項１または２項記載の短波長レーザ光源。9. The short wavelength laser light source according to claim 1, wherein the protrusion has a refractive index of 1.5 or more.
とを特徴とする請求項３または４項記載の短波長レーザ
光源。10. A short wavelength laser light source according to claim 3, wherein the half-wave plate has a refractive index of 1.5 or more.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP05337782A JP3111786B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Short wavelength laser light source |
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|---|---|---|---|
| JP05337782A JP3111786B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Short wavelength laser light source |
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|---|---|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012943A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Coherent light source and production method thereof |
| JP2008198980A (en) * | 2007-01-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | Laser light source apparatus, illuminating apparatus, image displaying apparatus, and monitoring apparatus |
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| JP2010093211A (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Ricoh Co Ltd | Wavelength conversion laser device |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP05337782A patent/JP3111786B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003012943A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Coherent light source and production method thereof |
| CN100394297C (en) * | 2001-07-30 | 2008-06-11 | 松下电器产业株式会社 | Coherent light source and production method therefor |
| JP2008304932A (en) * | 2006-08-11 | 2008-12-18 | Seiko Epson Corp | Laser beam source device and projector provided with the same |
| US7639717B2 (en) | 2006-08-11 | 2009-12-29 | Seiko Epson Corporation | Laser source device and projector equipped with the laser source device |
| JP2008198980A (en) * | 2007-01-15 | 2008-08-28 | Seiko Epson Corp | Laser light source apparatus, illuminating apparatus, image displaying apparatus, and monitoring apparatus |
| US7679817B2 (en) | 2007-01-15 | 2010-03-16 | Seiko Epson Corporation | Laser light source device, illumination device, image display device, and monitor |
| JP2010093211A (en) * | 2008-10-10 | 2010-04-22 | Ricoh Co Ltd | Wavelength conversion laser device |
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| JP3111786B2 (en) | 2000-11-27 |
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