JPH0820656B2 - 第２高調波光発生装置 - Google Patents
第２高調波光発生装置Info
- Publication number
- JPH0820656B2 JPH0820656B2 JP63118527A JP11852788A JPH0820656B2 JP H0820656 B2 JPH0820656 B2 JP H0820656B2 JP 63118527 A JP63118527 A JP 63118527A JP 11852788 A JP11852788 A JP 11852788A JP H0820656 B2 JPH0820656 B2 JP H0820656B2
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- quantum well
- waveguide
- light
- well structure
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は第２高調波光の発生装置に関するものであ
る。
る。
従来の技術 近年、光ディスク装置の光源として、小型で高出力の
短波長光源の開発が盛んにおこなわれている。特に、第
２高調波光を用いる短波長化が、最近、注目をあびてい
る。中でも精確な位相整合を必要とせず、第２高調波を
容易に得る方法として、チェレンコフ放射を利用した方
法が実用化されている。
短波長光源の開発が盛んにおこなわれている。特に、第
２高調波光を用いる短波長化が、最近、注目をあびてい
る。中でも精確な位相整合を必要とせず、第２高調波を
容易に得る方法として、チェレンコフ放射を利用した方
法が実用化されている。
これは、LiNbO3単結晶表面上にストライプ状にプロト
ンを注入して形成された導波路の一方から800nm帯の光
を入射し、導波路のもう一方から400nm帯の光を出射す
るものである。
ンを注入して形成された導波路の一方から800nm帯の光
を入射し、導波路のもう一方から400nm帯の光を出射す
るものである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の方法では、LiNbO3を用いているた
め、第２高調波の変換効率に限界がある。
め、第２高調波の変換効率に限界がある。
本発明は、半導体レーザを構成する材料上に導波路を
形成することができ、かつ、大きな変換効率が得られる
第２高調波光発生方法を提供するものである。
形成することができ、かつ、大きな変換効率が得られる
第２高調波光発生方法を提供するものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の第２高調波光発
生装置は、基板上に形成された各井戸層の組成比が厚さ
方向に傾きをもつように構成された半導体材料よりなる
量子井戸構造を有する導波路の一方の端面から、前記量
子井戸構造の最低遷移エネルギーの半分以下のエネルギ
ーに相当する波長の光を入射し、前記導波路の他方の端
面から、前記入射光の第２高調波を出射することから構
成されている。
生装置は、基板上に形成された各井戸層の組成比が厚さ
方向に傾きをもつように構成された半導体材料よりなる
量子井戸構造を有する導波路の一方の端面から、前記量
子井戸構造の最低遷移エネルギーの半分以下のエネルギ
ーに相当する波長の光を入射し、前記導波路の他方の端
面から、前記入射光の第２高調波を出射することから構
成されている。
作用 上記の構成により、導波路が厚さ方向に傾いたポテン
シャルの量子井戸構造となり、非線形光学効果が大きく
なることによって、大きな変換効率の第２高調波が得ら
れる。
シャルの量子井戸構造となり、非線形光学効果が大きく
なることによって、大きな変換効率の第２高調波が得ら
れる。
実施例 本発明においては、第２図に示すような量子井戸構造
の井戸層内のバンドギャップを傾けてやることによっ
て、ポテンシャルを空間的に非反転対称にし、２次の電
気光学効果を得ている。
の井戸層内のバンドギャップを傾けてやることによっ
て、ポテンシャルを空間的に非反転対称にし、２次の電
気光学効果を得ている。
ところで、量子井戸構造を用いて第２高調波を発生さ
せる場合、発生した第２高調波のエネルギーが量子井戸
の最低遷移エネルギー以上であれば、吸収されてしまう
ため取り出すことができない。そこで第２高調波のエネ
ルギーが量子井戸構造の最低遷移エネルギー以下になる
ように、量子井戸構造を構成する材料をバンドギャップ
の大きなものにしなければならず、実施例では400nm帯
のバンドギャップをもつ材料としてZnSとZnSSeからなる
量子井戸構造でおこなった。
せる場合、発生した第２高調波のエネルギーが量子井戸
の最低遷移エネルギー以上であれば、吸収されてしまう
ため取り出すことができない。そこで第２高調波のエネ
ルギーが量子井戸構造の最低遷移エネルギー以下になる
ように、量子井戸構造を構成する材料をバンドギャップ
の大きなものにしなければならず、実施例では400nm帯
のバンドギャップをもつ材料としてZnSとZnSSeからなる
量子井戸構造でおこなった。
以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
第１図は本発明の具体的な実施例における導波路の斜
視図である。第１図において、１はn-GaAs（キャリア密
度Ｎ〜1017cm3．厚さｄ＝500μｍ）、２はZnS（Ｎ〜10
16cm3.d＝１μｍ）、３はZnSxSe1-x（100Å）/ZnS（100
Å）なる層を、第２図ａのように井戸層内でのS/Seの混
晶比ｘを結晶の成長方向に０から0.5まで大きくするこ
とによりバンドギャップが漸次広がるようにし空間的に
非反転対称な構造をもたせて、50周期繰り返した多重量
子井戸構造である。４はストライプ状のSiO2であり、前
記多重量子井戸層とのあいだで導波路を形成している。
導波路長Ｌは5mmであり、幅は２μｍである。なお、ZnS
SeとZnSについてはMBE装置により成長をおこなった。ま
た、導波路の両端面はへき開成後、無反射コーティング
をほどこした。
視図である。第１図において、１はn-GaAs（キャリア密
度Ｎ〜1017cm3．厚さｄ＝500μｍ）、２はZnS（Ｎ〜10
16cm3.d＝１μｍ）、３はZnSxSe1-x（100Å）/ZnS（100
Å）なる層を、第２図ａのように井戸層内でのS/Seの混
晶比ｘを結晶の成長方向に０から0.5まで大きくするこ
とによりバンドギャップが漸次広がるようにし空間的に
非反転対称な構造をもたせて、50周期繰り返した多重量
子井戸構造である。４はストライプ状のSiO2であり、前
記多重量子井戸層とのあいだで導波路を形成している。
導波路長Ｌは5mmであり、幅は２μｍである。なお、ZnS
SeとZnSについてはMBE装置により成長をおこなった。ま
た、導波路の両端面はへき開成後、無反射コーティング
をほどこした。
上記の構造をもつ導波路の一端から、第２高調波が吸
収されないように、前記量子井戸構造の最低準位の遷移
エネルギーの半分のエネルギーに相当する880nmの半導
体レーザ光を〜１μｍφに集光して入射した。すると導
波路のもう一端から、青色にみえる第２高調波440nmの
光が出射された。このことより本構造の導波路により第
２高調波が発生していることがわかる。
収されないように、前記量子井戸構造の最低準位の遷移
エネルギーの半分のエネルギーに相当する880nmの半導
体レーザ光を〜１μｍφに集光して入射した。すると導
波路のもう一端から、青色にみえる第２高調波440nmの
光が出射された。このことより本構造の導波路により第
２高調波が発生していることがわかる。
第３図は波長880nmのレーザ光を導波路に入射したと
きの、第２高調波の出射光強度の入射光強度依存性であ
る。この結果から、基本波から第２高調波への変換効率
は、入射光強度に比例していることがわかる。
きの、第２高調波の出射光強度の入射光強度依存性であ
る。この結果から、基本波から第２高調波への変換効率
は、入射光強度に比例していることがわかる。
第４図は変換効率の入射波長依存性であり、880nmの
光を入射したときに最大の変換効率を得ている。このこ
とから、第２高調波のエネルギーが量子井戸構造の最低
準位の遷移エネルギーよりもわずかに低くなるようなエ
ネルギーをもつ光を入射すれば効率よい変換がおこなえ
る。880nmより短い波長の光では、２次高調波が井戸層
に吸収されるため変換効率が低下している。
光を入射したときに最大の変換効率を得ている。このこ
とから、第２高調波のエネルギーが量子井戸構造の最低
準位の遷移エネルギーよりもわずかに低くなるようなエ
ネルギーをもつ光を入射すれば効率よい変換がおこなえ
る。880nmより短い波長の光では、２次高調波が井戸層
に吸収されるため変換効率が低下している。
以上のことから、半導体レーザ光880nm〜100mWの光を
第１図に示すような多重量井戸導波路に入射することに
より、第２高調波の発生が可能であることがわかった。
また同一GaAs基板上に、上記の導波路と半導体レーザを
一体化したものについても同様の結果を得ることができ
た。
第１図に示すような多重量井戸導波路に入射することに
より、第２高調波の発生が可能であることがわかった。
また同一GaAs基板上に、上記の導波路と半導体レーザを
一体化したものについても同様の結果を得ることができ
た。
なお他の実施例において、井戸層幅を50〜200Å、ZnS
xSe1-xのS/Seモル比０〜１、繰り返し周期１〜100にお
いても同様の効果が得られた。
xSe1-xのS/Seモル比０〜１、繰り返し周期１〜100にお
いても同様の効果が得られた。
また、傾いたポテンシャル構造をもつ量子井戸構造と
して、第２図ｂのようにバンドキャップをステップ状に
変えることで、第２図ａのポテンシャルを近似すること
により同様の効果が得られた。
して、第２図ｂのようにバンドキャップをステップ状に
変えることで、第２図ａのポテンシャルを近似すること
により同様の効果が得られた。
ここでは、ZnSSe/ZnSの400nm帯の半導体材料について
示したが、ZnSe/ZnMnSeや、GaAs/AlGaAs等でも同様の効
果が得られる。
示したが、ZnSe/ZnMnSeや、GaAs/AlGaAs等でも同様の効
果が得られる。
発明の効果 以上のように本発明は、非反転対称なポテンシャルを
もつ量子井戸構造として、井戸層に傾いたポテンシャル
の量子井戸を採用することにより、第２高調波を発生す
ることができる。また、量子井戸構造を用いることによ
り井戸幅，井戸形状，材料等の組み合わせにより、任意
の非線形光学効果を得ることができる。さらに、半導体
集積技術により、高機能を有する第２高調波を発生する
導波路を実現することができる。その実用的効果は大き
くなるものがある。
もつ量子井戸構造として、井戸層に傾いたポテンシャル
の量子井戸を採用することにより、第２高調波を発生す
ることができる。また、量子井戸構造を用いることによ
り井戸幅，井戸形状，材料等の組み合わせにより、任意
の非線形光学効果を得ることができる。さらに、半導体
集積技術により、高機能を有する第２高調波を発生する
導波路を実現することができる。その実用的効果は大き
くなるものがある。
第１図は本発明の一実施例を説明するための図、第２図
ａは第１図の量子井戸構造の井戸層の一例を説明する
図、第２図ｂは同じく井戸層の他の例を説明する図、第
３図は本発明の一実施例の導波路における出射光強度の
入射光強度依存性を説明する図、第４図は本発明の一実
施例の導波路における変換効率の入射光波長依存性を説
明する図である。 １……n-GaAs基板、２……ZnS、３……ZnSxSe1-x（100
Å/ZnS（100Å）×50の多重量子井戸構造、４……SiO2
ストライプ。
ａは第１図の量子井戸構造の井戸層の一例を説明する
図、第２図ｂは同じく井戸層の他の例を説明する図、第
３図は本発明の一実施例の導波路における出射光強度の
入射光強度依存性を説明する図、第４図は本発明の一実
施例の導波路における変換効率の入射光波長依存性を説
明する図である。 １……n-GaAs基板、２……ZnS、３……ZnSxSe1-x（100
Å/ZnS（100Å）×50の多重量子井戸構造、４……SiO2
ストライプ。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に形成された各井戸層の組成比が厚
さ方向に傾きをもつように構成された半導体材料よりな
る量子井戸構造を有する導波路の一方の端面から、前記
量子井戸構造の最低遷移エネルギーの半分以下のエネル
ギーに相当する波長の光を入射し、前記導波路の他方の
端面から、前記入射光の第２高調波を出射することを特
徴とする第２高調波光発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118527A JPH0820656B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 第２高調波光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118527A JPH0820656B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 第２高調波光発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01287628A JPH01287628A (ja) | 1989-11-20 |
| JPH0820656B2 true JPH0820656B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14738810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63118527A Expired - Fee Related JPH0820656B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 第２高調波光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820656B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0675257A (ja) * | 1992-07-30 | 1994-03-18 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 非線形光学装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3746879A (en) * | 1972-05-25 | 1973-07-17 | Ibm | Superlattice harmonic generator & mixer for electromagnetic waves |
| JPS6286881A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光出力装置 |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP63118527A patent/JPH0820656B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01287628A (ja) | 1989-11-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |