JPH07218941A - Wavelength converting device - Google Patents

Wavelength converting device

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JPH07218941A
JPH07218941A JP6008396A JP839694A JPH07218941A JP H07218941 A JPH07218941 A JP H07218941A JP 6008396 A JP6008396 A JP 6008396A JP 839694 A JP839694 A JP 839694A JP H07218941 A JPH07218941 A JP H07218941A
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JP
Japan
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light
optical element
wavelength conversion
incident
core fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP6008396A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Inoue
喜央 井上
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH07218941A publication Critical patent/JPH07218941A/en
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain satisfactory monochromaticity, to miniaturize the device and to lower the price by separating fundamental light and SHG light with an optical device on the side of an organic coated fiber outgoing terminal, beam shaping the SHG light and transmitting it without transmitting the fundamental light. CONSTITUTION:This device is provided with a light source element 1 for emitting the fundamental light of first-order light, organic coated fiber 2 as a non- linear optical element on which the first-order light is made incident, and an optical element 3 on which second-order light emitted from this organic coated fiber 2 is made incident. Then, an emitting side terminal 3b at this optical element 3 is provided with a function for mutually separating the fundamental light and SHG light consisting of mixed light made incident from the organic coated fiber 2 based on the difference in polarizing direction, beam-shaping and transmitting the SHG light polarized at 90 deg. but not transmitting the fundamental light separated from the SHG light on the other hand. Namely, the optical element 3 is arranged on the outgoing terminal side of the organic coated fiber 2, and the emitted mixed light is passed inside the optical element 3.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主としてレーザ光を半
波長の第2高調波に変換(短波長化)する際に用いられ
る波長変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength converter mainly used for converting a laser beam into a second harmonic of a half wavelength (shortening the wavelength).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、レーザ光の短波長化はメモリの高
密度化や計測の高精度化、ディスプレイの高精密化など
の必要上から益々重要な要素技術となってきている。そ
して、このような短波長化を実現するには、光源素子で
ある半導体レーザ自体の発振波長を短波長化させる方法
と、半導体レーザから出射された1次光である基本光を
非線形光学素子によって短波長化させる方法とがあり、
非線形光学素子を用いる方法の実用化が近いと考えられ
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, the shortening of the wavelength of laser light has become an increasingly important elemental technology due to the need for higher density of memory, higher accuracy of measurement, and higher accuracy of display. In order to realize such a short wavelength, a method of shortening the oscillation wavelength of the semiconductor laser itself, which is a light source element, and a non-linear optical element are used to convert the fundamental light emitted from the semiconductor laser into the fundamental light. There is a method to shorten the wavelength,
It is considered that a method using a nonlinear optical element will be put to practical use in the near future.

【0003】この際における非線形光学素子というのは
結晶の非線形性を利用しての波長変換が可能な素子の意
味であり、結晶中に入射してきた1次光を変換したうえ
で波長が半分となった第2高調波としてのSHG(Seco
nd Hermonic Generation)光を得る際に用いられる素子
である。そして、現状においては、有機非線形光学材料
を用いて作製されたチェレンコフ放射方式の有機コアフ
ァイバー、すなわち、屈折率の高いコアと屈折率の低い
クラッドとを一体化してなる光ファイバー構造の有機コ
アファイバーを非線形光学素子として用いるのが一般的
となっている。
In this case, the non-linear optical element means an element capable of wavelength conversion utilizing the non-linearity of the crystal, and the wavelength is halved after converting the primary light incident on the crystal. SHG (Seco as second harmonic
nd Hermonic Generation) An element used when obtaining light. And, in the present situation, a Cerenkov radiation type organic core fiber produced by using an organic nonlinear optical material, that is, an organic core fiber having an optical fiber structure in which a core with a high refractive index and a clad with a low refractive index are integrated It is generally used as a nonlinear optical element.

【0004】なお、ここでの有機コアファイバーは、入
射してきた基本光が導波モードとなり、また、第2高調
波であるSHG光が放射モードとなったうえでコアから
ある角度、すなわち、波長やコア径、屈折率に基づいて
定まる角度をもってクラッド中に出射してくる現象を利
用するものであり、温度及び波長に対する許容度や生産
性、価格などの点で優れるとして有望視されているもの
である。
In the organic core fiber here, the incident fundamental light becomes the guided mode and the SHG light as the second harmonic becomes the radiated mode, and then the angle from the core, that is, the wavelength. It utilizes the phenomenon that light is emitted into the clad at an angle that is determined based on the core diameter and the refractive index, and is considered promising as being superior in terms of tolerance to temperature and wavelength, productivity, and price. Is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来構
成とされた有機コアファイバーからは、1次光として入
射した基本光と、これから90°偏光した状態で得られ
たSHG光とが混合されてなる混合光が2次光として出
射されてくる。そこで、SHG光のみを選択して得るた
めには、有機コアファイバーから出射されてきた混合光
中から基本光を取り除く必要があることになる。
By the way, from the organic core fiber having the above-mentioned conventional structure, the basic light incident as the primary light and the SHG light obtained in the 90 ° -polarized state are mixed. The mixed light is emitted as secondary light. Therefore, in order to select and obtain only the SHG light, it is necessary to remove the basic light from the mixed light emitted from the organic core fiber.

【0006】そして、通常の実験レベルにおいて基本光
を取り除くには、基本光とSHG光との偏光方向の相違
を利用して分離する偏光ビームスプリッターや波長選択
性を有する吸収フィルターまたは反射フィルターなどの
分離用素子を用いるのが一般的とされている。しかしな
がら、これらのような分離用素子を用いたうえで実用的
な波長変換装置を構成するのでは、部品点数が増えるこ
とになる結果、波長変換装置の小型化や低価格化を実現
することが困難となってしまう。
Then, in order to remove the basic light at a normal experimental level, a polarizing beam splitter for separating the basic light and the SHG light by utilizing the difference in the polarization direction, an absorption filter or a reflection filter having wavelength selectivity, etc. It is generally used to use a separating element. However, if a practical wavelength conversion device is constructed by using such separation elements, the number of parts will increase, and as a result, the wavelength conversion device can be made smaller and less expensive. It will be difficult.

【0007】また、この有機コアファイバーに対する1
次光の結合が通常通りの垂直入射である場合には数%程
度の入射損失が発生することになるが、SHG光は入射
基本波の2乗に比例して増加するから、SHG光の出力
を高めるためには入射損失を極力抑制しておく必要があ
る。そして、このような入射損失の抑制対策としては、
特開平2−254426号公報で開示されているよう
に、有機コアファイバーにおける入射光結合面を減反射
コーティング膜としての誘電体多層膜で覆っておく方法
が提案されている。しかしながら、このような減反射コ
ーティング膜の作製時には、真空装置を使用したうえで
の成膜工程が必要となってコストが高くなるばかりか、
真空雰囲気中に放置された有機コアファイバーの劣化を
招いてしまうというような不都合が生じることになって
いた。
[0007] Also, for this organic core fiber
If the next light is normally incident normally, an incident loss of about several percent will occur, but since the SHG light increases in proportion to the square of the incident fundamental wave, the output of the SHG light is increased. It is necessary to suppress the incident loss as much as possible in order to increase. And as a measure for suppressing such incident loss,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-254426, a method has been proposed in which the incident light coupling surface of the organic core fiber is covered with a dielectric multilayer film as an antireflection coating film. However, when manufacturing such an antireflective coating film, not only the film forming process using a vacuum apparatus is required, but also the cost becomes high.
The inconvenience of causing the deterioration of the organic core fiber left in the vacuum atmosphere has occurred.

【0008】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、全体構成の小型化や低価格化を実現
することができる波長変換装置の提供を目的としてい
る。
The present invention was devised in view of these inconveniences, and an object thereof is to provide a wavelength conversion device which can realize a miniaturization and a cost reduction of the entire structure.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる第1の波
長変換装置は、光源素子からの基本光が入射する有機コ
アファイバーと、この有機コアファイバーを通過した基
本光及びSHG光の混合光が入射する光学素子とを備え
たものであり、光学素子は基本光とSHG光とを分離し
たうえ、SHG光をビーム整形して透過させるととも
に、基本光を透過させない機能を有するものであること
を特徴としている。
A first wavelength conversion device according to the present invention is an organic core fiber on which a basic light from a light source element is incident, and a mixed light of the basic light and the SHG light which have passed through the organic core fiber. The optical element has a function of separating the basic light and the SHG light, shaping the SHG light into a beam, and transmitting the beam, and not transmitting the basic light. Is characterized by.

【0010】また、本発明にかかる第2の波長変換装置
は、光源素子からの基本光が入射する有機コアファイバ
ーと、この有機コアファイバーを通過した基本光及びS
HG光の混合光が入射する光学素子とを備えており、光
学素子は基本光とSHG光とを分離したうえ、SHG光
をビーム整形して透過させるとともに、基本光を透過さ
せない機能を有するものである一方、有機コアファイバ
ーはその入射光結合面の基本光に対する角度がブリュー
スタ角と合致したものであることを特徴としている。
Further, the second wavelength conversion device according to the present invention is such that the organic core fiber on which the basic light from the light source element is incident, and the basic light and S which have passed through this organic core fiber.
An optical element having mixed light of HG light incident thereon, and the optical element has a function of separating the basic light and the SHG light, beam-shaping the SHG light and transmitting the same, and not transmitting the basic light. On the other hand, the organic core fiber is characterized in that the angle of the incident light coupling surface with respect to the fundamental light matches the Brewster angle.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明にかかる実施例を図面に基づい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】第1実施例 図1は本発明の第1実施例にかかる波長変換装置の全体
構成を示す構造図であり、図2はその光学素子のみを拡
大して示す構造図である。
First Embodiment FIG. 1 is a structural view showing the overall construction of a wavelength conversion device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged structural view showing only its optical element.

【0013】本実施例にかかる波長変換装置は、1次光
である基本光を出射する光源素子1と、1次光が入射す
る非線形光学素子としての有機コアファイバー2と、こ
の有機コアファイバー2から出射された2次光が入射す
る光学素子3とを備えており、有機コアファイバー2及
び光学素子3のそれぞれは基本光の入射方向であるとこ
ろの光源素子1の光軸Lに沿う向きで配置されている。
そして、この際における光源素子1としては、波長88
0nm、出力100mWのシングルモードの半導体レー
ザが用いられており、光源素子1及び有機コアファイバ
ー2の入射光結合面2a間には、半導体レーザ用の市販
品であるところのコリメータレンズ4及び集光レンズ5
が配置されている。なお、ここでのコリメータレンズ4
はNA=0.5、集光レンズ5はNA=0.615の仕
様を有している。
The wavelength conversion device according to the present embodiment has a light source element 1 for emitting basic light which is primary light, an organic core fiber 2 as a nonlinear optical element on which the primary light is incident, and this organic core fiber 2. And the optical element 3 on which the secondary light emitted from is incident, and the organic core fiber 2 and the optical element 3 are oriented in the direction along the optical axis L of the light source element 1 which is the incident direction of the basic light. It is arranged.
The light source element 1 in this case has a wavelength of 88
A single-mode semiconductor laser of 0 nm and an output of 100 mW is used. Between the light source element 1 and the incident light coupling surface 2a of the organic core fiber 2, a collimator lens 4 and a condensing lens, which is a commercially available semiconductor laser, are used. Lens 5
Are arranged. The collimator lens 4 here
Has a specification of NA = 0.5, and the condenser lens 5 has a specification of NA = 0.615.

【0014】一方、有機コアファイバー2は、従来例同
様、光源素子1から入射してきた基本光と、これから9
0°偏光して得られたSHG光とが混合されてなる混合
光を2次光として出射するものである。そして、この有
機コアファイバー2は、日本電気硝子(株)のLG16
高屈折率ガラス(1.686/波長:880nm)から
なるキャピラリーガラスを利用することによって作製さ
れたものであり、屈折率の高いコアの直径は1.3μ
m、屈折率の低いクラッドの直径は1mm、長さは10
mmと設定されている。また、この際のコア材料、すな
わち、コアを構成する有機非線形光学材料としてはDM
NP(3、5−ジメチル−1−(4−ニトロフェニル)
ピラゾール)が用いられており、有機コアファイバー2
はキャピラリーガラス内に充填されたコア材料をゾーン
メルト法によって単結晶化したものとなっている。な
お、図中の符号Pはファイバー軸心を示しており、この
ファイバー軸心Pは光源素子1の光軸Lと合致させられ
ている。
On the other hand, the organic core fiber 2 is similar to the conventional example in that the basic light that has entered from the light source element 1 and the
The mixed light obtained by mixing the SHG light obtained by polarization by 0 ° is emitted as the secondary light. And this organic core fiber 2 is LG16 of Nippon Electric Glass Co., Ltd.
It was produced by using a capillary glass made of high-refractive index glass (1.686 / wavelength: 880 nm), and the core having a high refractive index has a diameter of 1.3 μm.
m, diameter of clad with low refractive index is 1 mm, length is 10
It is set to mm. Further, in this case, DM is used as the core material, that is, the organic nonlinear optical material forming the core.
NP (3,5-dimethyl-1- (4-nitrophenyl)
Pyrazole) is used, and organic core fiber 2
Is a single crystal of the core material filled in the capillary glass by the zone melt method. The symbol P in the figure indicates the fiber axis, and the fiber axis P is aligned with the optical axis L of the light source element 1.

【0015】さらに、本実施例における光学素子3はB
K7のようなガラスを用いて作製されたものであり、図
2で示すように、有機コアファイバー2から出射された
2次光、すなわち、基本光及びSHG光からなる混合光
の入射側部分(図2では仮想線で区切られた左側部分)
3aが円錐プリズム形状とされる一方、入射側部分3a
を除く出射側部分(図2では右側部分)3bが円形断面
形状とされた構成を有している。そして、この光学素子
3の入射側部分3aはSHG光の出射角に対応した底
角、例えば、SHG光の出射角が7°の場合には13.
4°の底角を有するものとなっている。なお、図中の矢
印Aは、混合光の入射方向を示している。
Further, the optical element 3 in this embodiment is B
As shown in FIG. 2, the secondary light emitted from the organic core fiber 2, that is, the incident side portion of the mixed light composed of the fundamental light and the SHG light ( (The left part separated by a virtual line in Fig. 2)
3a has a conical prism shape, while the incident side portion 3a
The emission side portion (the right side portion in FIG. 2) except for 3 has a circular cross-sectional shape. Then, the incident side portion 3a of the optical element 3 has a bottom angle corresponding to the emission angle of SHG light, for example, 13.3 when the emission angle of SHG light is 7 °.
It has a base angle of 4 °. The arrow A in the figure indicates the incident direction of the mixed light.

【0016】また、この光学素子3における出射側部分
3bは、円錐プリズム形状とされた入射側部分3aでコ
リメートされた光に対する45°の角度をもって位置決
めされた平面形状の誘電体多層膜6を介したうえで一対
のガラス体同士が接着された構成を有している。そし
て、この出射側部分3bは、有機コアファイバー2から
入射された混合光を構成する基本光とSHG光とを偏光
方向の相違に基づいて互いに分離したうえ、90°偏光
したSHG光についてはビーム整形して透過させる一
方、SHG光から分離された基本光については透過させ
ない機能を有する部分となっている。
The output side portion 3b of the optical element 3 has a planar-shaped dielectric multilayer film 6 positioned at an angle of 45 ° with respect to the light collimated by the conical prism-shaped incident side portion 3a. In addition, a pair of glass bodies are bonded together. Then, the emission side portion 3b separates the basic light and the SHG light, which form the mixed light incident from the organic core fiber 2, from each other based on the difference in the polarization direction, and the SHG light polarized by 90 ° is a beam. It is a portion that has a function of shaping and transmitting the light, but not transmitting the basic light separated from the SHG light.

【0017】すなわち、ここでの誘電体多層膜6は、基
本光を反射する一方でSHG光を透過させる性質をもつ
よう、105nm厚みのZnS膜と95nm厚みのMg
F2膜とを交互に25層成膜してなるものである。な
お、この光学素子3の入射側面及び出射側面上には、S
HG光に対する透過率が最大となるよう、94nm厚み
とされたMgF2単層からなるコーティング膜7が形成
されている。
In other words, the dielectric multilayer film 6 here has a property of reflecting the basic light and transmitting the SHG light while the ZnS film having a thickness of 105 nm and the Mg film having a thickness of 95 nm are used.
It is formed by alternately forming 25 layers of F2 films. In addition, on the incident side surface and the output side surface of the optical element 3, S
A coating film 7 made of a MgF2 single layer having a thickness of 94 nm is formed so as to maximize the transmittance for HG light.

【0018】以上説明したように、本実施例の波長変換
素子を構成する有機コアファイバー2からも、1次光と
して入射した基本光と、これから90°偏光した状態の
SHG光とからなる混合光が出射されてくることは従来
例と同じである。しかしながら、本実施例においては、
混合光を構成する基本光とSHG光とを偏光方向の相違
に基づいて互いに分離する光学素子3を有機コアファイ
バー2の出射端側に配置し、かつ、出射された混合光が
光学素子3内を通過する構成を採用したので、光学素子
3からは基本光が分離されたうえでコリメートされたS
HG光のみが出射されてくることになる。なお、本発明
の発明者が上記構成とされた光学素子3を波長変換素子
に組み込んだうえでの実験を行ってみたところによれ
ば、基本光のSHG光に対する透過比率が1/1000
程度以下であることが確認されている。
As described above, the mixed light composed of the basic light incident as the primary light and the SHG light polarized by 90 ° from the organic light from the organic core fiber 2 which constitutes the wavelength conversion element of this embodiment. Is emitted as in the conventional example. However, in this embodiment,
An optical element 3 that separates the basic light and the SHG light forming the mixed light from each other based on the difference in polarization direction is arranged on the emission end side of the organic core fiber 2, and the emitted mixed light is inside the optical element 3. Since the structure that passes through S is used, the basic light is separated from the optical element 3 and then collimated S
Only the HG light will be emitted. The inventor of the present invention conducted an experiment after incorporating the optical element 3 having the above-described configuration into a wavelength conversion element, and found that the transmission ratio of basic light to SHG light was 1/1000.
It has been confirmed that it is below the level.

【0019】第2実施例 図3は本発明の第2実施例にかかる波長変換装置の全体
構成を示す構造図であり、図4はその光学素子のみを拡
大して示す構造図である。なお、第2実施例にかかる波
長変換装置の全体構成は、光学素子に関わる点を除き、
第1実施例と基本的に異ならないので、図3及び図4に
おいて図1及び図2と互いに同一もしくは相当する部
品、部分には同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省
略する。
Second Embodiment FIG. 3 is a structural view showing the overall construction of a wavelength conversion device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged structural view showing only its optical element. The entire structure of the wavelength conversion device according to the second embodiment is different from that of the optical element, except that
Since this is basically the same as that of the first embodiment, parts and portions which are the same as or correspond to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals in FIGS. 3 and 4, and detailed description thereof is omitted here.

【0020】本実施例にかかる波長変換装置は、半導体
レーザである光源素子1と、この光源素子1の光軸Lに
沿う向きとして順次配置された有機コアファイバー2及
び光学素子8とを備えたものであり、光源素子1と有機
コアファイバー2の入射光結合面2aとの間にはコリメ
ータレンズ4及び集光レンズ5が配置されている。
The wavelength conversion device according to the present embodiment comprises a light source element 1 which is a semiconductor laser, an organic core fiber 2 and an optical element 8 which are sequentially arranged along the optical axis L of the light source element 1. The collimator lens 4 and the condenser lens 5 are arranged between the light source element 1 and the incident light coupling surface 2 a of the organic core fiber 2.

【0021】そして、ここでの光学素子8は有機コアフ
ァイバー2の出射端側に配置されたうえ、有機コアファ
イバー2から2次光として出射されてきた混合光中の基
本光を吸収したうえでSHG光のみをビーム整形して透
過させる機能、すなわち、基本光とSHG光とを吸収の
相違に基づいて分離する機能を有しており、(株)HO
YA製のCM500といわれるガラスを用いたうえ、S
HG光の出射角に対応した底角を有する円錐プリズム形
状として作製されたものとなっている。なお、この光学
素子8の入射側面及び出射側面上にも、SHG光に対す
る透過率を高めるためのMgF2単層からなるコーティ
ング膜7が形成されている。
The optical element 8 here is arranged on the emission end side of the organic core fiber 2 and after absorbing the basic light in the mixed light emitted from the organic core fiber 2 as the secondary light. It has a function of beam-shaping only SHG light and transmitting it, that is, a function of separating the basic light and the SHG light based on the difference in absorption.
Using glass called CM500 made by YA, S
It is manufactured as a conical prism shape having a base angle corresponding to the emission angle of HG light. A coating film 7 made of a MgF 2 single layer is formed on the entrance side surface and the exit side surface of the optical element 8 to enhance the transmittance for SHG light.

【0022】そこで、この光学素子8が組み込まれた波
長変換素子においては、有機コアファイバー2から出射
されてきた混合光を構成する基本光とSHG光とが吸収
の相違に基づいて分離されることになる結果、光学素子
8からはSHG光のみが出射されてくることになる。な
お、発明者の実験によれば、基本光のSHG光に対する
透過比率が1/1000程度以下となることが確認され
ている。
Therefore, in the wavelength conversion element in which the optical element 8 is incorporated, the basic light and the SHG light forming the mixed light emitted from the organic core fiber 2 are separated based on the difference in absorption. As a result, only the SHG light is emitted from the optical element 8. According to the experiments conducted by the inventor, it has been confirmed that the transmission ratio of the basic light to the SHG light is about 1/1000 or less.

【0023】第3実施例 図5は本発明の第3実施例にかかる波長変換装置の全体
構成を示す構造図、図6はその光学素子のみを拡大して
示す構造図である。なお、この第3実施例にかかる波長
変換装置の全体構成は、光学素子に関わる点を除いて第
1及び第2実施例のそれぞれと基本的に異ならないの
で、図5及び図6において図1ないし図4と互いに同一
もしくは相当する部品、部分には同一符号を付し、ここ
での詳しい説明は省略する。
Third Embodiment FIG. 5 is a structural diagram showing the overall structure of a wavelength conversion device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an enlarged structural diagram showing only its optical element. The overall structure of the wavelength conversion device according to the third embodiment is basically the same as that of each of the first and second embodiments except that it is related to the optical element, and therefore, in FIGS. The same or corresponding parts and portions as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.

【0024】本実施例にかかる波長変換装置は、半導体
レーザである光源素子1と、この光源素子1の光軸Lに
沿う向きとして配置された有機コアファイバー2及び光
学素子9とを備えており、光源素子1と有機コアファイ
バー2の入射光結合面2aとの間にはコリメータレンズ
4及び集光レンズ5が配置されている。そして、ここで
の光学素子9は、BK7といわれるガラスを用いたう
え、SHG光の出射角に対応した底角、例えば、13.
4°の底角を有する円錐プリズム形状として作製された
ものであり、有機コアファイバー2の出射端側に配置さ
れている。
The wavelength converter according to this embodiment comprises a light source element 1 which is a semiconductor laser, an organic core fiber 2 and an optical element 9 which are arranged in a direction along the optical axis L of the light source element 1. A collimator lens 4 and a condenser lens 5 are arranged between the light source element 1 and the incident light coupling surface 2 a of the organic core fiber 2. The optical element 9 used here is glass called BK7 and has a bottom angle corresponding to the emission angle of SHG light, for example, 13.
It is manufactured as a conical prism shape having a base angle of 4 ° and is arranged on the emission end side of the organic core fiber 2.

【0025】さらに、光学素子9の出射側面上には11
0nm厚みのZnS膜と110nm厚みのMgF2膜と
を交互に9層成膜してなるコーティング膜10が形成さ
れる一方、その入射側面上には第1実施例同様のMgF
2単層からなるコーティング膜7が形成されている。す
なわち、ここでのコーティング膜10は、有機コアファ
イバー2から出射されたうえで光学素子9に入射してき
た混合光中の基本光とSHG光とを互いに分離する選択
透過膜としての機能を果たすものとなっている。なお、
選択透過膜となるコーティング膜10を光学素子9の入
射側面上に形成することも可能であるが、この入射側面
が曲面形状を有していることから、設計が難しくコスト
アップとなるため、本実施例においては、平面形状を有
する光学素子9の出射側面上にのみコーティング膜10
を形成することとしている。
Further, 11 is provided on the exit side surface of the optical element 9.
A coating film 10 is formed by alternately forming 9 layers of a ZnS film having a thickness of 0 nm and a MgF 2 film having a thickness of 110 nm.
A coating film 7 composed of two single layers is formed. That is, the coating film 10 here functions as a selective transmission film that separates the basic light and the SHG light in the mixed light that have been emitted from the organic core fiber 2 and then entered the optical element 9, from each other. Has become. In addition,
It is possible to form the coating film 10 serving as a selective transmission film on the incident side surface of the optical element 9, but since the incident side surface has a curved shape, it is difficult to design and the cost is increased. In the embodiment, the coating film 10 is provided only on the emission side surface of the optical element 9 having a planar shape.
Is to be formed.

【0026】すなわち、本実施例においては、波長変換
素子に対して光学素子9が組み込まれているため、有機
コアファイバー2から出射されてきた混合光が反射の相
違に基づいて基本光とSHG光とに分離されることにな
り、光学素子9からはSHG光のみが出射されてくる。
そして、発明者の実験によれば、基本光のSHG光に対
する透過比率が1/1000程度以下となることが確認
されている。
That is, in this embodiment, since the optical element 9 is incorporated in the wavelength conversion element, the mixed light emitted from the organic core fiber 2 is the basic light and the SHG light based on the difference in reflection. As a result, only SHG light is emitted from the optical element 9.
According to experiments conducted by the inventor, it has been confirmed that the transmission ratio of the basic light to the SHG light is about 1/1000 or less.

【0027】第4実施例 図7は本発明の第4実施例にかかる波長変換装置の全体
構成を示しており、この波長変換素子は各部品の配置状
態を除いて第1ないし第3実施例と基本的に共通してい
る。そこで、この図7において図1ないし図6と互いに
同一もしくは相当する部品、部分には同一符号を付し、
ここでの詳しい説明は省略する。
Fourth Embodiment FIG. 7 shows the entire structure of a wavelength conversion device according to a fourth embodiment of the present invention. This wavelength conversion element is the same as the first to third embodiments except for the arrangement state of each component. It is basically common with. Therefore, in FIG. 7, parts and portions that are the same as or correspond to those in FIGS.
Detailed description here is omitted.

【0028】本実施例にかかる波長変換装置は、1次光
である基本光を出射する光源素子1と、1次光が入射す
る非線形光学素子としての有機コアファイバー2と、こ
の有機コアファイバー2から出射された2次光が入射す
る光学素子3とを備えるとともに、光源素子1から出射
された基本光をコリメートするためのコリメートレンズ
4と、コリメートされた基本光を集光したうえで有機コ
アファイバー2の入射光結合面2aに対して入射させる
集光レンズ5とを具備している。そして、この際におけ
る光源素子1としては波長880nm、出力100mW
のシングルモードの半導体レーザが用いられる一方、コ
リメータレンズ4はNA=0.5、集光レンズ5はNA
=0.615の仕様を有しており、これらのコリメート
レンズ4及び集光レンズ5は光源素子1から出射された
基本光の入射方向であるところの光源素子1の光軸Lに
沿う向きに従って配置されている。
The wavelength conversion device according to the present embodiment has a light source element 1 for emitting basic light which is primary light, an organic core fiber 2 as a nonlinear optical element for incidence of primary light, and this organic core fiber 2. An optical element 3 into which the secondary light emitted from the light source is incident, a collimating lens 4 for collimating the basic light emitted from the light source element 1, and an organic core after condensing the collimated basic light. It is provided with a condenser lens 5 which is incident on the incident light coupling surface 2a of the fiber 2. The light source element 1 in this case has a wavelength of 880 nm and an output of 100 mW.
While a single mode semiconductor laser is used, the collimator lens 4 has NA = 0.5, and the condenser lens 5 has NA.
= 0.615, and the collimator lens 4 and the condenser lens 5 follow the direction along the optical axis L of the light source element 1 which is the incident direction of the basic light emitted from the light source element 1. It is arranged.

【0029】また、ここでの有機コアファイバー2は、
第1実施例と同じく、日本電気硝子(株)のLG16高
屈折率ガラス(1.686/波長:880nm)からな
るキャピラリーガラス内にコア材料であるDMNP
(3、5−ジメチル−1−(4−ニトロフェニル)ピラ
ゾール)を充填したうえでゾーンメルト法によって単結
晶化して作製されたものであり、コア直径は1.3μ
m、クラッド直径は1mm、長さは10mmとされてい
る。そして、この有機コアファイバー2はファイバー軸
心P方向と直交する平面形状を有する入射光結合面2a
の基本光に対する角度がブリュースタ角と合致する状態
となるようにして配置されるものであり、光学素子3も
ファイバー軸心Pに沿った有機コアファイバー2の出射
端側に配置されている。なお、この際、有機コアファイ
バー2の出射端面もファイバー軸心P方向と直交する平
面形状を有しており、これら出射端面及び入射光結合面
2aの平滑度はλ/10程度とされている。
The organic core fiber 2 here is
As in the first embodiment, DMNP as a core material is provided in a capillary glass made of LG16 high refractive index glass (1.686 / wavelength: 880 nm) manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.
(3,5-dimethyl-1- (4-nitrophenyl) pyrazole) was filled and then monocrystallized by the zone melt method, and the core diameter was 1.3 μm.
m, the clad diameter is 1 mm, and the length is 10 mm. The organic core fiber 2 has an incident light coupling surface 2a having a plane shape orthogonal to the fiber axis P direction.
Is arranged so that the angle with respect to the basic light coincides with the Brewster angle, and the optical element 3 is also arranged on the emission end side of the organic core fiber 2 along the fiber axis P. At this time, the emission end face of the organic core fiber 2 also has a planar shape orthogonal to the fiber axis P direction, and the smoothness of the emission end face and the incident light coupling surface 2a is set to about λ / 10. .

【0030】ところで、ブリュースタ角(Br)は、空
気の屈折率をn1、有機コアファイバーのコアにおける
屈折率をn2とした場合、tan(Br)=n2/n1
という関係式で表されるから、本実施例に対して適用す
ると、n1=1,n2=1.6998である結果、Br
=59.5°という値が得られる。したがって、本実施
例における有機コアファイバー2は、その入射光結合面
2aの基本光に対する角度が59.5°のブリュースタ
角を有することになる向きを選定したうえで配置される
ことになる。
The Brewster angle (Br) is tan (Br) = n2 / n1 where n1 is the refractive index of air and n2 is the refractive index of the core of the organic core fiber.
When applied to this embodiment, n1 = 1 and n2 = 1.6998, resulting in Br.
A value of = 59.5 ° is obtained. Therefore, the organic core fiber 2 in the present embodiment is arranged after selecting the direction in which the angle of the incident light coupling surface 2a with respect to the basic light has the Brewster angle of 59.5 °.

【0031】そして、以上のような構成を採用したこと
により、本実施例の波長変換装置においては、有機コア
ファイバー2に対する1次光の結合時における入射損失
が測定限界であるところの1%以下となることが発明者
の行った実験によって確認されている。また、この波長
変換装置によれば、光学素子3から出射されてくるSH
G光の出力が従来例における垂直入射の場合と比べて8
%程度向上することも明らかとなっている。
By adopting the above configuration, in the wavelength conversion device of this embodiment, the incident loss when the primary light is coupled to the organic core fiber 2 is 1% or less, which is the measurement limit. It has been confirmed by an experiment conducted by the inventor that Further, according to this wavelength conversion device, the SH emitted from the optical element 3 is
The output of G light is 8 compared with the case of vertical incidence in the conventional example.
It is also clear that it will be improved by about%.

【0032】第5実施例 図8は、本発明の第5実施例にかかる波長変換装置の全
体構成を示す構造図である。なお、本実施例にかかる波
長変換装置は、有機コアファイバーそのものの形状に関
する点を除き、第1ないし第4実施例と基本的に異なら
ないから、図8において図1ないし図7と互いに同一も
しくは相当する部品、部分には同一符号を付し、ここで
の詳しい説明は省略する。
Fifth Embodiment FIG. 8 is a structural diagram showing the overall construction of a wavelength conversion device according to a fifth embodiment of the present invention. The wavelength conversion device according to this example is basically the same as the first to fourth examples except for the shape of the organic core fiber itself. Therefore, in FIG. Corresponding parts and portions are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0033】本実施例にかかる波長変換装置は、光源素
子1と、この光源素子1の光軸Lに沿って配置された有
機コアファイバー2、光学素子3、コリメータレンズ4
及び集光レンズ5とを備えたものであり、この際におけ
る有機コアファイバー2は、その入射光結合面2aの基
本光に対する角度がブリュースタ角と合致したものにな
っている。すなわち、この有機コアファイバー2の入射
光結合面2aは、光学素子1から入射されてくる基本光
に対する角度がブリュースタ角、例えば、59.5°と
いうような所定のブリュースタ角と合致する向きに沿っ
て傾斜した平面形状を有している。
The wavelength converter according to this embodiment comprises a light source element 1, an organic core fiber 2, an optical element 3 and a collimator lens 4 arranged along the optical axis L of the light source element 1.
The organic core fiber 2 in this case is such that the angle of the incident light coupling surface 2a with respect to the fundamental light matches the Brewster angle. That is, the incident light coupling surface 2a of the organic core fiber 2 is oriented so that the angle with respect to the basic light incident from the optical element 1 matches a Brewster angle, for example, a predetermined Brewster angle of 59.5 °. It has a planar shape that is inclined along.

【0034】そして、本実施例にかかる波長変換装置に
おいては、有機コアファイバー2の入射光結合面2aが
所定のブリュースタ角を有するように加工しておく必要
があることになり、その加工に際しては、コア内での結
晶の向きを確認すべく予め偏光させられた基本光を入射
させたうえで最もSHG光の出力が高くなる角度を確認
した後、回転機構及び研磨角度調整機構を備えた研磨加
工装置を使用して有機コアファイバー2を加工すること
が行われる。なお、この際、有機コアファイバー2の出
射端面はファイバー軸心P方向と直交する平面形状を有
するものとなっており、これら出射端面及び入射光結合
面2aはともにλ/10程度の平滑度を有している。
In the wavelength conversion device according to this embodiment, the incident light coupling surface 2a of the organic core fiber 2 needs to be processed so as to have a predetermined Brewster angle. Equipped with a rotating mechanism and a polishing angle adjusting mechanism after confirming the angle at which the output of the SHG light was highest after the pre-polarized basic light was incident to confirm the orientation of the crystal in the core. The organic core fiber 2 is processed using a polishing processing device. At this time, the emission end surface of the organic core fiber 2 has a planar shape orthogonal to the fiber axis P direction, and both the emission end surface and the incident light coupling surface 2a have a smoothness of about λ / 10. Have

【0035】その結果、本実施例にかかる構成を採用し
た場合においても、有機コアファイバー2の入射光結合
面2aでの入射損失は1%以下程度となり、また、光学
素子3から出射されるSHG光の出力も従来例における
垂直入射の場合と比べて8%程度向上している。
As a result, even when the structure according to this embodiment is adopted, the incident loss at the incident light coupling surface 2a of the organic core fiber 2 is about 1% or less, and the SHG emitted from the optical element 3 is also reduced. The light output is also improved by about 8% as compared with the case of vertical incidence in the conventional example.

【0036】ところで、以上説明した第4及び第5実施
例においては、第1実施例で説明した光学素子3を用い
ることとしているが、これに限定されることはなく、第
2もしくは第3実施例に関わる光学素子8,9を用いた
うえで波長変換装置を構成してもよいことは勿論であ
る。
By the way, in the fourth and fifth embodiments described above, the optical element 3 described in the first embodiment is used, but the present invention is not limited to this, and the second or third embodiment is used. It goes without saying that the wavelength conversion device may be constructed using the optical elements 8 and 9 related to the example.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる第
1の波長変換装置によれば、有機コアファイバーの出射
端側に配置された光学素子が基本光とSHG光とを分離
したうえ、SHG光をビーム整形して透過させるととも
に、基本光を透過させない機能を有するものとしたの
で、有機コアファイバーから出射される混合光中から基
本光のみが取り除かれたうえでのSHG光を極めて容易
に得ることができる。その結果、単色性に優れており、
しかも、小型化及び低価格化を実現可能な波長変換装置
を容易に構成し得るという効果が得られる。
As described above, according to the first wavelength conversion device of the present invention, the optical element arranged on the emission end side of the organic core fiber separates the basic light and the SHG light from each other. The SHG light is shaped and transmitted and the basic light is not transmitted, so it is extremely easy to remove the basic light from the mixed light emitted from the organic core fiber. Can be obtained. As a result, it has excellent monochromaticity,
Moreover, there is an effect that it is possible to easily configure a wavelength conversion device that can be downsized and reduced in cost.

【0038】さらに、第2の波長変換装置によれば、有
機コアファイバーの入射光結合面の基本光に対する角度
をブリュースタ角と合致させているので、光源素子から
入射してくる1次光の有機コアファイバーに対する結合
状態を改善して入射損失の低減を図ることが可能にな
る。したがって、従来例のような誘電体多層膜からなる
減反射コーティング膜を形成する必要はなくなり、ま
た、この膜形成に際して真空装置を使用する必要もなく
なる結果、コストの低減化を実現するとともに、有機コ
アファイバーの劣化を防止し得ることになる。
Further, according to the second wavelength conversion device, since the angle of the incident light coupling surface of the organic core fiber with respect to the basic light is matched with the Brewster angle, the primary light incident from the light source element is It is possible to improve the coupling state with the organic core fiber and reduce the incident loss. Therefore, it is not necessary to form an antireflection coating film composed of a dielectric multilayer film as in the conventional example, and it is not necessary to use a vacuum device for forming this film, resulting in cost reduction and organic The deterioration of the core fiber can be prevented.

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

【図1】第1実施例にかかる波長変換装置の全体構成を
示す構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram showing an overall configuration of a wavelength conversion device according to a first embodiment.

【図2】その光学素子を拡大して示す構造図である。FIG. 2 is an enlarged structural view showing the optical element.

【図3】第2実施例にかかる波長変換装置の全体構成を
示す構造図である。
FIG. 3 is a structural diagram showing an overall configuration of a wavelength conversion device according to a second embodiment.

【図4】その光学素子を拡大して示す構造図である。FIG. 4 is an enlarged structural view showing the optical element.

【図5】第3実施例にかかる波長変換装置の全体構成を
示す構造図である。
FIG. 5 is a structural diagram showing an overall configuration of a wavelength conversion device according to a third embodiment.

【図6】その光学素子を拡大して示す構造図である。FIG. 6 is an enlarged structural view showing the optical element.

【図7】第4実施例にかかる波長変換装置の全体構成を
示す構造図である。
FIG. 7 is a structural diagram showing an overall configuration of a wavelength conversion device according to a fourth embodiment.

【図8】第5実施例にかかる波長変換装置の全体構成を
示す構造図である。
FIG. 8 is a structural diagram showing an overall configuration of a wavelength conversion device according to a fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源素子 2 有機コアファイバー 3 光学素子 1 Light source element 2 Organic core fiber 3 Optical element

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源素子からの基本光が入射する有機コア
ファイバーと、この有機コアファイバーを通過した基本
光及びSHG光の混合光が入射する光学素子とを備えた
波長変換装置であって、 光学素子は、基本光とSHG光とを分離したうえ、SH
G光をビーム整形して透過させるとともに、基本光を透
過させない機能を有するものであることを特徴とする波
長変換装置。
1. A wavelength conversion device comprising an organic core fiber on which a fundamental light from a light source element is incident, and an optical element on which a mixed light of the fundamental light and SHG light passing through the organic core fiber is incident. The optical element separates the basic light and the SHG light and
A wavelength conversion device having a function of beam-shaping G light and transmitting it, and not transmitting basic light.
【請求項2】光学素子は、基本光とSHG光とを偏光方
向の相違に基づいて分離するものであることを特徴とす
る請求項1記載の波長変換装置。
2. The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the optical element separates the basic light and the SHG light based on the difference in polarization direction.
【請求項3】光学素子は、基本光とSHG光とを吸収の
相違に基づいて分離するものであることを特徴とする請
求項1記載の波長変換装置。
3. The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the optical element separates the basic light and the SHG light based on the difference in absorption.
【請求項4】光学素子は、基本光とSHG光とを反射の
相違に基づいて分離するものであることを特徴とする請
求項1記載の波長変換装置。
4. The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the optical element separates the basic light and the SHG light based on the difference in reflection.
【請求項5】有機コアファイバーは、その入射光結合面
の基本光に対する角度がブリュースタ角と合致したもの
であることを特徴とする請求項1記載の波長変換装置。
5. The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the organic core fiber is such that the angle of the incident light coupling surface with respect to the fundamental light matches the Brewster angle.
【請求項6】有機コアファイバーの入射光結合面はファ
イバー軸心方向と直交する平面形状を有しており、この
有機コアファイバーは入射光結合面の基本光に対する角
度がブリュースタ角と合致する向きに沿って配置された
ものであることを特徴とする請求項5記載の波長変換装
置。
6. The incident light coupling surface of the organic core fiber has a plane shape orthogonal to the axial direction of the fiber, and in this organic core fiber, the angle of the incident light coupling surface with respect to the fundamental light coincides with the Brewster angle. The wavelength conversion device according to claim 5, wherein the wavelength conversion device is arranged along the direction.
【請求項7】有機コアファイバーの入射光結合面は基本
光に対する角度がブリュースタ角と合致する向きに沿っ
て傾斜した平面形状を有しており、この有機コアファイ
バーはファイバー軸心方向が基本光の入射方向に沿う向
きとして配置されたものであることを特徴とする請求項
5記載の波長変換装置。
7. The incident light coupling surface of the organic core fiber has a plane shape inclined along a direction in which the angle with respect to the fundamental light coincides with the Brewster's angle. The wavelength conversion device according to claim 5, wherein the wavelength conversion device is arranged in a direction along a light incident direction.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005250390A (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Noritsu Koki Co Ltd Light source unit
JP2019518984A (en) * 2016-07-13 2019-07-04 シャープ株式会社 Compact and effective beam absorber for frequency conversion lasers

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