JPH07311395A - 第二高調波発生素子 - Google Patents
第二高調波発生素子Info
- Publication number
- JPH07311395A JPH07311395A JP12677294A JP12677294A JPH07311395A JP H07311395 A JPH07311395 A JP H07311395A JP 12677294 A JP12677294 A JP 12677294A JP 12677294 A JP12677294 A JP 12677294A JP H07311395 A JPH07311395 A JP H07311395A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- segment
- ktp
- pitches
- resist
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 対応基本波波長を拡大する事ができ、半導体
レーザとの光結合を容易に行う事が出来る第二高調波発
生素子を提供する。 【構成】 ＬＮ、ＬＴ又はＫＴＰ単結晶において、セグ
メント型レンズ状の光導波路を持つ構造に於いて数種類
の周期構造を持つ事により半導体レーザとの光波長の対
応を容易に行う事が出来る事を特徴とする擬似位相整合
型の第二高調波発生素子。
レーザとの光結合を容易に行う事が出来る第二高調波発
生素子を提供する。 【構成】 ＬＮ、ＬＴ又はＫＴＰ単結晶において、セグ
メント型レンズ状の光導波路を持つ構造に於いて数種類
の周期構造を持つ事により半導体レーザとの光波長の対
応を容易に行う事が出来る事を特徴とする擬似位相整合
型の第二高調波発生素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を利用する光
情報処理分野、光応用計測制御分野、印刷・製版分野、
医療分野等に使用する光波長変換素子、特に第二高調波
発生素子に関するものである。
情報処理分野、光応用計測制御分野、印刷・製版分野、
医療分野等に使用する光波長変換素子、特に第二高調波
発生素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光の波長を第二高調波に効率よく変換し
てやるためには、波長変換素子内での位相整合条件が満
足される必要がある。この方法としては従来より角度位
相整合、温度位相整合、導波路を用いる方法等が提案さ
れ用いられてきた。最近、位相整合方法として注目され
ているものに周期構造を用いた擬似位相整合と呼ばれる
方法があり、例えば、Phys.Rev.,Vol.127,p.1918(1962)
において J.A.Armstrongらによって示されている。これ
は周期的に結晶内の分極方向を反転して基本波と高調波
の位相不整合量を補償しようとするものである。
てやるためには、波長変換素子内での位相整合条件が満
足される必要がある。この方法としては従来より角度位
相整合、温度位相整合、導波路を用いる方法等が提案さ
れ用いられてきた。最近、位相整合方法として注目され
ているものに周期構造を用いた擬似位相整合と呼ばれる
方法があり、例えば、Phys.Rev.,Vol.127,p.1918(1962)
において J.A.Armstrongらによって示されている。これ
は周期的に結晶内の分極方向を反転して基本波と高調波
の位相不整合量を補償しようとするものである。
【０００３】ここで分極反転とは使用する一定方向に分
極した単結晶誘電体材料の分極の方向を反転させること
をいう。この手法を第二高調波発生（ＳＨＧ）素子に適
用したものが分極反転型ＳＨＧ素子である。
極した単結晶誘電体材料の分極の方向を反転させること
をいう。この手法を第二高調波発生（ＳＨＧ）素子に適
用したものが分極反転型ＳＨＧ素子である。
【０００４】この分極反転を起こさせるには、これまで
に種々の方法が行われている。例えば、Lim E.J.,Fejer
M.M.,Beyer R.L.and Kozolovsky W.J.: Electron. Let
t.,25,11,p.731(1989) におけるように、ニオブ酸リチ
ウム（ＬＮ）単結晶ではＴｉ金属の熱拡散が用いられて
いる。例えば、K.Mizuuchi et al.: Appl. Phys. Let
t.,58,p.2732(1991)におけるように、タンタル酸リチウ
ム（ＬＴ）単結晶ではプロトン交換後、急速加熱という
手法が用いられている。図１に示すように、ＬＮ又はＬ
Ｔ結晶基板１においては、櫛状に分極反転領域３と非分
極反転領域４とを形成し、そのパターンに直交する方向
にチャンネル導波路２を作製して、分極反転型ＳＨＧ素
子としている。図１にこのＳＨＧ素子の構造を示す。
に種々の方法が行われている。例えば、Lim E.J.,Fejer
M.M.,Beyer R.L.and Kozolovsky W.J.: Electron. Let
t.,25,11,p.731(1989) におけるように、ニオブ酸リチ
ウム（ＬＮ）単結晶ではＴｉ金属の熱拡散が用いられて
いる。例えば、K.Mizuuchi et al.: Appl. Phys. Let
t.,58,p.2732(1991)におけるように、タンタル酸リチウ
ム（ＬＴ）単結晶ではプロトン交換後、急速加熱という
手法が用いられている。図１に示すように、ＬＮ又はＬ
Ｔ結晶基板１においては、櫛状に分極反転領域３と非分
極反転領域４とを形成し、そのパターンに直交する方向
にチャンネル導波路２を作製して、分極反転型ＳＨＧ素
子としている。図１にこのＳＨＧ素子の構造を示す。
【０００５】また、図２に示すように、ＫＴＰ基板５に
おいては、硝酸ルビジウムの溶融塩に浸すことによると
いうイオン交換法によりセグメントタイプのチャンネル
導波路２を作製すると同時にその溶融塩に硝酸バリウム
を添加し、その部分を分極反転させることにより、分極
反転型ＳＨＧ素子の作製が行われている（Appl. Phys.
Lett., Vol.57,No.20,p.2074(1990)）。図２にこのＳＨ
Ｇ素子の構造を示す。ここで、図２において、３は分極
反転領域、４は非分極反転領域である。
おいては、硝酸ルビジウムの溶融塩に浸すことによると
いうイオン交換法によりセグメントタイプのチャンネル
導波路２を作製すると同時にその溶融塩に硝酸バリウム
を添加し、その部分を分極反転させることにより、分極
反転型ＳＨＧ素子の作製が行われている（Appl. Phys.
Lett., Vol.57,No.20,p.2074(1990)）。図２にこのＳＨ
Ｇ素子の構造を示す。ここで、図２において、３は分極
反転領域、４は非分極反転領域である。
【０００６】これまでに、我々はＫＴＰにおいてセグメ
ントタイプの導波路において問題となっていた漏れ光の
問題を各セグメントをレンズ状にすることによって解決
することができた（特開平５−１６４０１７）。
ントタイプの導波路において問題となっていた漏れ光の
問題を各セグメントをレンズ状にすることによって解決
することができた（特開平５−１６４０１７）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＬＮ、ＬＴ又はＫＴＰ
単結晶を用いた場合に於いては擬似位相整合法を用いた
第二高調波発生素子を作製する際に設ける周期構造は基
本的には一つの周期にたいして一つの基本波波長が対応
する。我々がこれまでに提案しているセグメント型レン
ズ状光導波路タイプの素子でも同様な事がいえる。ま
た、この対応する基本波の半値幅は０．１ｎｍ程度であ
り、半導体レーザと接続する際に波長合わせが非常に厳
しくなる。また、半導体レーザのレーザ光の半値幅も
０．１ｎｍであり、それぞれの波長をうまく合わせるの
は非常な困難を伴っている。
単結晶を用いた場合に於いては擬似位相整合法を用いた
第二高調波発生素子を作製する際に設ける周期構造は基
本的には一つの周期にたいして一つの基本波波長が対応
する。我々がこれまでに提案しているセグメント型レン
ズ状光導波路タイプの素子でも同様な事がいえる。ま
た、この対応する基本波の半値幅は０．１ｎｍ程度であ
り、半導体レーザと接続する際に波長合わせが非常に厳
しくなる。また、半導体レーザのレーザ光の半値幅も
０．１ｎｍであり、それぞれの波長をうまく合わせるの
は非常な困難を伴っている。
【０００８】この発明の目的は、対応基本波波長を拡大
する事ができ、半導体レーザとの光結合を容易に行う事
が出来る第二高調波発生素子を提供する事である。
する事ができ、半導体レーザとの光結合を容易に行う事
が出来る第二高調波発生素子を提供する事である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めには、一つの素子中に近接した波長に対応するセグメ
ントのピッチを数種類連続して作製する事によりやや変
換効率は低下するものの半導体レーザと接続して第二高
調波発生素子として機能し易い素子を作製できる事を発
見した。
めには、一つの素子中に近接した波長に対応するセグメ
ントのピッチを数種類連続して作製する事によりやや変
換効率は低下するものの半導体レーザと接続して第二高
調波発生素子として機能し易い素子を作製できる事を発
見した。
【００１０】図３に３種類のピッチを設けた場合の模式
図を示した。ここでいうセグメント状ピッチ構造とは、
擬似位相整合するために必要な分極反転（分極の＋−の
向き）のことである。また数種類のピッチを設けるとい
うことは、一つの周期では波長変換の一つの波長にのみ
対応し、その波長を中心に０．１ｎｍの半値幅で波長が
対応する。これを例えば一定間隔例えば０．０５μｍ間
隔で２種類設定すれば変換可能な波長の半値幅は０．６
〜１ｎｍとなる。このように数種類セグメント状ピッチ
構造を設ければその数に対応して波長変換対応波長領域
は増加する。数種類のピッチの変更幅は、使用材料によ
り異なるが、０．００１から０．１μｍ程度である。変
更幅は、素子の片側から見て単調に増加させてもよい
し、そうでなくてもよい。各ピッチの長さは必要な変換
効率を満たす長さをとればよい。また、各ピッチ構造間
の間隔は０μｍから１０μｍ程度とると各ピッチより生
じた第二高調波同士の干渉を低減できる。
図を示した。ここでいうセグメント状ピッチ構造とは、
擬似位相整合するために必要な分極反転（分極の＋−の
向き）のことである。また数種類のピッチを設けるとい
うことは、一つの周期では波長変換の一つの波長にのみ
対応し、その波長を中心に０．１ｎｍの半値幅で波長が
対応する。これを例えば一定間隔例えば０．０５μｍ間
隔で２種類設定すれば変換可能な波長の半値幅は０．６
〜１ｎｍとなる。このように数種類セグメント状ピッチ
構造を設ければその数に対応して波長変換対応波長領域
は増加する。数種類のピッチの変更幅は、使用材料によ
り異なるが、０．００１から０．１μｍ程度である。変
更幅は、素子の片側から見て単調に増加させてもよい
し、そうでなくてもよい。各ピッチの長さは必要な変換
効率を満たす長さをとればよい。また、各ピッチ構造間
の間隔は０μｍから１０μｍ程度とると各ピッチより生
じた第二高調波同士の干渉を低減できる。
【００１１】
【作用】前記の方法を用いると、例えば近接して３種類
のピッチを作製しておくと、対応する位相整合波長帯が
５〜６倍に拡大される。これにより半導体レーザとの接
続が容易になる。図４にピッチを１つにした時と３つに
した時の対応を示す。
のピッチを作製しておくと、対応する位相整合波長帯が
５〜６倍に拡大される。これにより半導体レーザとの接
続が容易になる。図４にピッチを１つにした時と３つに
した時の対応を示す。
【００１２】
【実施例】 （第一実施例）本発明の第一実施例であるＳＨＧ素子の
斜視図を図３に示す。基板１０はＫＴＰを用いている。
このＳＨＧ素子を作製するには、まず、ＫＴＰ基板１０
のマイナスｚ面上にレジストをスピンコートし、フォト
リソグラフィによりレジストのセグメント状のパターニ
ングを行う。ここでは、セグメントのピッチを３種類と
し、各ピッチの周期は、それぞれ、Λ1 ＝３．９５μ
ｍ、Λ2 ＝４．０μｍ、Λ3 ＝４．０５μｍである。そ
れぞれ１ｍｍずつ作製する。また、各セグメント状ピッ
チ構造の間は３μｍ程度あける（δ1 ＝δ2 ＝３μ
ｍ）。次に、Ｔｉスパッタの後、レジストを除去し、図
３に示すようなＴｉのパターンを作製した。硝酸ルビジ
ウムと硝酸バリウムの８０対２０の混合物（他の塩でも
よい。）の溶融塩（３５０℃）に１０分間浸し、イオン
交換を行い、光導波路２０を形成することにより、素子
が完成する。作製したこの素子にチタンサファイアレー
ザを用いて対応波長を測定したところ、図４のごとく８
５９ｎｍを中心に１ｎｍの幅をもっていた。
斜視図を図３に示す。基板１０はＫＴＰを用いている。
このＳＨＧ素子を作製するには、まず、ＫＴＰ基板１０
のマイナスｚ面上にレジストをスピンコートし、フォト
リソグラフィによりレジストのセグメント状のパターニ
ングを行う。ここでは、セグメントのピッチを３種類と
し、各ピッチの周期は、それぞれ、Λ1 ＝３．９５μ
ｍ、Λ2 ＝４．０μｍ、Λ3 ＝４．０５μｍである。そ
れぞれ１ｍｍずつ作製する。また、各セグメント状ピッ
チ構造の間は３μｍ程度あける（δ1 ＝δ2 ＝３μ
ｍ）。次に、Ｔｉスパッタの後、レジストを除去し、図
３に示すようなＴｉのパターンを作製した。硝酸ルビジ
ウムと硝酸バリウムの８０対２０の混合物（他の塩でも
よい。）の溶融塩（３５０℃）に１０分間浸し、イオン
交換を行い、光導波路２０を形成することにより、素子
が完成する。作製したこの素子にチタンサファイアレー
ザを用いて対応波長を測定したところ、図４のごとく８
５９ｎｍを中心に１ｎｍの幅をもっていた。
【００１３】比較例として４ミクロンピッチのみで作製
した素子の対応波長半値幅は８５９ｎｍで０．１ｎｍで
あった。素子長は３ｍｍである。
した素子の対応波長半値幅は８５９ｎｍで０．１ｎｍで
あった。素子長は３ｍｍである。
【００１４】（第二実施例）本発明の第二実施例である
ＳＨＧ素子の斜視図を図３に示す。基板１０として実施
例１の３倍の長さのＫＴＰを用いる。このＳＨＧ素子を
作製するには、まず、ＫＴＰ基板１０のマイナスｚ面上
にレジストをスピンコートし、フォトリソグラフィによ
りレジストのセグメント状のパターニングを行う。ここ
では、セグメントのピッチを３種類とし、各ピッチの周
期は、それぞれ、Λ1 ＝３．９５μｍ、Λ2 ＝４．０μ
ｍ、Λ3 ＝４．０５μｍである。それぞれ１．７ｍｍず
つ作製する。また、各セグメント状ピッチ構造の間は３
μｍ程度あける（δ1 ＝δ2 ＝３μｍ）。次に、Ｔｉス
パッタの後、レジストを除去し、図３に示すようなＴｉ
のパターンを作製した。硝酸ルビジウムと硝酸バリウム
の８０対２０の混合物（他の塩でもよい。）の溶融塩
（３５０℃）に１０分間浸し、イオン交換を行い、光導
波路２０を形成することにより、素子が完成する。この
素子にチタンサファイアレーザを用いて対応波長を測定
したところ、図４のごとく第一実施例と同様に８５９ｎ
ｍを中心に１ｎｍの幅をもっていた。また、変換効率に
ついては１種類のピッチと同等の変換効率を示した。
ＳＨＧ素子の斜視図を図３に示す。基板１０として実施
例１の３倍の長さのＫＴＰを用いる。このＳＨＧ素子を
作製するには、まず、ＫＴＰ基板１０のマイナスｚ面上
にレジストをスピンコートし、フォトリソグラフィによ
りレジストのセグメント状のパターニングを行う。ここ
では、セグメントのピッチを３種類とし、各ピッチの周
期は、それぞれ、Λ1 ＝３．９５μｍ、Λ2 ＝４．０μ
ｍ、Λ3 ＝４．０５μｍである。それぞれ１．７ｍｍず
つ作製する。また、各セグメント状ピッチ構造の間は３
μｍ程度あける（δ1 ＝δ2 ＝３μｍ）。次に、Ｔｉス
パッタの後、レジストを除去し、図３に示すようなＴｉ
のパターンを作製した。硝酸ルビジウムと硝酸バリウム
の８０対２０の混合物（他の塩でもよい。）の溶融塩
（３５０℃）に１０分間浸し、イオン交換を行い、光導
波路２０を形成することにより、素子が完成する。この
素子にチタンサファイアレーザを用いて対応波長を測定
したところ、図４のごとく第一実施例と同様に８５９ｎ
ｍを中心に１ｎｍの幅をもっていた。また、変換効率に
ついては１種類のピッチと同等の変換効率を示した。
【００１５】尚、本発明は、上記の各実施例に限定され
るものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形
が可能である。たとえば、上記の各実施例では、ＫＴＰ
基板を用いた場合について説明したが、ＫＴＰ基板の代
わりに、ＬＮ又はＬＴ基板を用いてもよい。ＬＮ又はＬ
Ｔ基板を用いた場合も、上記の各実施例と同様の作用・
効果を奏する。
るものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形
が可能である。たとえば、上記の各実施例では、ＫＴＰ
基板を用いた場合について説明したが、ＫＴＰ基板の代
わりに、ＬＮ又はＬＴ基板を用いてもよい。ＬＮ又はＬ
Ｔ基板を用いた場合も、上記の各実施例と同様の作用・
効果を奏する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、近
接して数種類のピッチを作製しておくと、対応する位相
整合波長帯が数倍に拡大される。これにより半導体レー
ザとの接続が容易になる。
接して数種類のピッチを作製しておくと、対応する位相
整合波長帯が数倍に拡大される。これにより半導体レー
ザとの接続が容易になる。
【図１】ニオブ酸リチウム（ＬＮ）における従来の分極
反転型ＳＨＧ素子の概略図である。
反転型ＳＨＧ素子の概略図である。
【図２】ＫＴＰにおける従来の分極反転型ＳＨＧ素子の
概略図である。
概略図である。
【図３】ＫＴＰにおける本発明の実施例の周期構造の模
式図である。
式図である。
【図４】周期構造が１つの場合と３つの場合との対応波
長領域を比較して説明するための図である。
長領域を比較して説明するための図である。
１０ ＫＴＰ基板 ２０ 光導波路
Claims (1)
- 【請求項１】 ＬＮ、ＬＴあるいはＫＴＰ単結晶ｚ板
に、セグメント型レンズ状に非分極反転領域と分極反転
領域が交互に形成されており、セグメントのピッチが数
種類から成っている事を特徴とする擬似位相整合型の第
二高調波発生素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12677294A JPH07311395A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 第二高調波発生素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12677294A JPH07311395A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 第二高調波発生素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07311395A true JPH07311395A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14943554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12677294A Withdrawn JPH07311395A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 第二高調波発生素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07311395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8094690B2 (en) | 2007-09-12 | 2012-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Wavelength converting element and wavelength converting laser apparatus |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP12677294A patent/JPH07311395A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8094690B2 (en) | 2007-09-12 | 2012-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Wavelength converting element and wavelength converting laser apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5570225A (en) | Fabrication of ferroelectric domain reversals | |
| KR0166937B1 (ko) | 제2고조파 발생소자 | |
| US7170671B2 (en) | High efficiency wavelength converters | |
| US5521750A (en) | Process for forming proton exchange layer and wavelength converting element | |
| JPH11212128A (ja) | 波長変換素子及びその製造方法並びにこれを用いた固体レーザ装置 | |
| JPH07311395A (ja) | 第二高調波発生素子 | |
| US7261778B2 (en) | Method of producing quasi phase-matching crystal and quasi phase-matching crystal | |
| JP2972375B2 (ja) | 準位相整合による波長変換及びそのための光学物品の製造及び使用 | |
| JPH05232538A (ja) | 波長変換素子およびその製造方法 | |
| JPH04254835A (ja) | 光波長変換素子およびそれを用いたレーザ光源 | |
| JP4764964B2 (ja) | 微小周期分極反転構造形成方法及び微小周期分極反転構造 | |
| JPH0822041A (ja) | 第二高調波発生素子 | |
| JPH07294970A (ja) | 第二高調波発生素子及びその作製方法 | |
| JPH05127207A (ja) | 波長変換素子製造方法 | |
| JP3316987B2 (ja) | 分極反転格子と光導波路の形成方法 | |
| JPH04172427A (ja) | 短波長レーザ光源 | |
| KR100269383B1 (ko) | 제 2 고조파 발생장치의 제조방법 | |
| JPH06214277A (ja) | 第二高調波発生素子及びその製造方法 | |
| JPH09292637A (ja) | 第２高調波発生素子 | |
| JP2833392B2 (ja) | 波長変換素子 | |
| JPH07294971A (ja) | 第二高調波発生素子の製造方法 | |
| JPH10301154A (ja) | 光第２高調波発生素子及びそれを用いた光デバイス | |
| JPH05241215A (ja) | 第２高調波発生素子 | |
| JPH05100271A (ja) | 光第二高調波発生素子 | |
| JPH05241216A (ja) | 第２高調波発生素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |