JPH0862649A - 第２高調波発生素子 - Google Patents
第２高調波発生素子Info
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- JPH0862649A JPH0862649A JP19867594A JP19867594A JPH0862649A JP H0862649 A JPH0862649 A JP H0862649A JP 19867594 A JP19867594 A JP 19867594A JP 19867594 A JP19867594 A JP 19867594A JP H0862649 A JPH0862649 A JP H0862649A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザの劣化や環境の変動に対して安
定な基本波光を得、また、基本波光とＳＨＧの位相整合
を取る。 【構成】本発明による第２高調波発生素子は強誘電体材
料による基板にレーザ光を入射する光導波路３と、前記
光導波路３を含む領域に第１の分極方向を有する領域１
と前記分極とは逆の分極方向を有する第２の分極を有す
る領域２が任意の周期で交互に配列された周期構造と、
更に基板の両面に第１および第２の電極５、６を有して
いて、前記電極５、６に電圧を印加することで生じる周
期構造内での屈折率差により発生するブラッグ回折格子
により半導体レーザ光の波長を固定する。
定な基本波光を得、また、基本波光とＳＨＧの位相整合
を取る。 【構成】本発明による第２高調波発生素子は強誘電体材
料による基板にレーザ光を入射する光導波路３と、前記
光導波路３を含む領域に第１の分極方向を有する領域１
と前記分極とは逆の分極方向を有する第２の分極を有す
る領域２が任意の周期で交互に配列された周期構造と、
更に基板の両面に第１および第２の電極５、６を有して
いて、前記電極５、６に電圧を印加することで生じる周
期構造内での屈折率差により発生するブラッグ回折格子
により半導体レーザ光の波長を固定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザにより第２
高調波（以下、単に「ＳＨＧ」と記す）光を発生させる
波長変換素子に関し、更に詳しくは２次高調波発生のた
めの基本波光を生成する半導体レーザの発振波長のロッ
キング（固定）に用いる波長変換素子に関するものであ
る。
高調波（以下、単に「ＳＨＧ」と記す）光を発生させる
波長変換素子に関し、更に詳しくは２次高調波発生のた
めの基本波光を生成する半導体レーザの発振波長のロッ
キング（固定）に用いる波長変換素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来技術】半導体レーザは小型でコヒーレントな光源
としてＣＤプレーヤや光磁気ディスク等に多く用いられ
ている。しかしながら、実用化されている波長は赤色ま
でであり、光ディスクの高密度化等にはより一層の短波
長化が望まれている。
としてＣＤプレーヤや光磁気ディスク等に多く用いられ
ている。しかしながら、実用化されている波長は赤色ま
でであり、光ディスクの高密度化等にはより一層の短波
長化が望まれている。
【０００３】その中で小型な青色光源は、一般に入手可
能な波長が８００ｎｍ近辺の半導体レーザを光源として
用い、導波路型のＳＨＧ素子により従来の半導体レーザ
光から波長変換をすることによって青色光を実現してき
た。上記技術は、例えば特開平３−１３７６０５号公報
に開示されている。
能な波長が８００ｎｍ近辺の半導体レーザを光源として
用い、導波路型のＳＨＧ素子により従来の半導体レーザ
光から波長変換をすることによって青色光を実現してき
た。上記技術は、例えば特開平３−１３７６０５号公報
に開示されている。
【０００４】このＳＨＧ素子に、周波数ωの光を入射す
ると、周波数２ωのＳＨＧ光を発生するもので、このＳ
ＨＧ素子によって単一波長光の波長範囲の拡大化が図ら
れ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大と各技術分野で
のレーザ光利用の最適化をはかることができる。
ると、周波数２ωのＳＨＧ光を発生するもので、このＳ
ＨＧ素子によって単一波長光の波長範囲の拡大化が図ら
れ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大と各技術分野で
のレーザ光利用の最適化をはかることができる。
【０００５】近年、特にＳＨＧ素子等の光デバイスにお
いて、その表面に周期的な分極反転構造（いわゆるドメ
イン反転構造）を形成して光出力等の特性の向上をはか
ることが提案されている。
いて、その表面に周期的な分極反転構造（いわゆるドメ
イン反転構造）を形成して光出力等の特性の向上をはか
ることが提案されている。
【０００６】このようなＳＨＧ素子としては、例えばＫ
ＴＰを用いたいわゆるバルク型のＳＨＧ素子や、より大
なる非線形光学定数を利用して位相整合を行う導波路型
のＳＨＧ素子、例えばＬｉＮｂＯ3 （ＬＮ）等の強誘電
体結晶の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に線形
導波路を形成して、これに近赤外光の基本波光を入力し
て例えば緑、青色光を放射モードとして基板側からとり
だすチェレンコフ放射型のＳＨＧ素子等がある。
ＴＰを用いたいわゆるバルク型のＳＨＧ素子や、より大
なる非線形光学定数を利用して位相整合を行う導波路型
のＳＨＧ素子、例えばＬｉＮｂＯ3 （ＬＮ）等の強誘電
体結晶の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に線形
導波路を形成して、これに近赤外光の基本波光を入力し
て例えば緑、青色光を放射モードとして基板側からとり
だすチェレンコフ放射型のＳＨＧ素子等がある。
【０００７】しかしながらバルク型ＳＨＧ素子はその特
性上ＳＨＧ変換効率が比較的低く、また廉価で高品質な
ＬＮを得ることは困難であった。またチェレンコフ放射
型ＳＨＧ素子は、ＳＨＧビームの放射方向が基板内方向
であり、ビームスポット形状も例えば三日月状スポット
という特異な形状をなし、実際の使用においての問題点
が存在している。
性上ＳＨＧ変換効率が比較的低く、また廉価で高品質な
ＬＮを得ることは困難であった。またチェレンコフ放射
型ＳＨＧ素子は、ＳＨＧビームの放射方向が基板内方向
であり、ビームスポット形状も例えば三日月状スポット
という特異な形状をなし、実際の使用においての問題点
が存在している。
【０００８】変換効率の高いデバイス実現のためには、
基本波とＳＨＧとの位相伝搬速度を等しくしなくてはな
らない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定数
の＋−を周期的に配列する方法が提案がされている
〔Ｊ．Ａ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ，ｅｔ ａｌ，Ｐｈｙ
ｓ．Ｒｅｖ．，Ｖｏｌ．１２，１９１８（１９６
２）〕。これを実現する方法として結晶（例えば結晶
軸）の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的な
方法としては、例えば結晶を薄く切断して貼り合わせる
方法〔岡田、滝沢、家入、ＮＨＫ技術研究、２９
（１）、２４（１９７７）〕や、また結晶引き上げ時に
例えば印加する電流の極性を制御して周期的な分域（ド
メイン）を形成して周期分極反転構造を形成する方法
〔Ｄ．Ｆｅｎｇ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌ
ｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３７，６０７（１９８０）〕、
〔Ｋ．Ｎａｓｓａｕｅｔｃ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．６，２２８（１９６
５）〕、〔Ａ．Ｆｅｉｓｓｔ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．４７，１１２５（１９
８５）〕がある。これらの方法は結晶材料の全体に渡っ
て周期構造を形成することを目的としている。
基本波とＳＨＧとの位相伝搬速度を等しくしなくてはな
らない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定数
の＋−を周期的に配列する方法が提案がされている
〔Ｊ．Ａ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ，ｅｔ ａｌ，Ｐｈｙ
ｓ．Ｒｅｖ．，Ｖｏｌ．１２，１９１８（１９６
２）〕。これを実現する方法として結晶（例えば結晶
軸）の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的な
方法としては、例えば結晶を薄く切断して貼り合わせる
方法〔岡田、滝沢、家入、ＮＨＫ技術研究、２９
（１）、２４（１９７７）〕や、また結晶引き上げ時に
例えば印加する電流の極性を制御して周期的な分域（ド
メイン）を形成して周期分極反転構造を形成する方法
〔Ｄ．Ｆｅｎｇ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌ
ｅｔｔ．，Ｖｏｌ．３７，６０７（１９８０）〕、
〔Ｋ．Ｎａｓｓａｕｅｔｃ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．６，２２８（１９６
５）〕、〔Ａ．Ｆｅｉｓｓｔ，ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．４７，１１２５（１９
８５）〕がある。これらの方法は結晶材料の全体に渡っ
て周期構造を形成することを目的としている。
【０００９】また、分極反転周期構造を有する光導波路
によってＳＨＧ光を出射するには前述の位相整合をとる
必要があり、従来は分極反転周期を電気光学効果による
制御や、素子温度を変化させ位相整合をとってきた（例
えば、ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒｅ
ｓｅａｒｃｈ，１９９３ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇ
ｅｓｔ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｖｏｌ．１０，Ｐ４６３）。
によってＳＨＧ光を出射するには前述の位相整合をとる
必要があり、従来は分極反転周期を電気光学効果による
制御や、素子温度を変化させ位相整合をとってきた（例
えば、ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒｅ
ｓｅａｒｃｈ，１９９３ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇ
ｅｓｔ Ｓｅｒｉｅｓ，Ｖｏｌ．１０，Ｐ４６３）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ＳＨＧ素子は、半導体
レーザ等を光源として用いるため光出力を一定に保とう
とした場合、半導体レーザの劣化にともなう注入電流の
増加により発振波長の変動が生じ、前記した基本波の波
長と分極反転周期とが半導体レーザの劣化に伴ってずれ
ることにより、ＳＨＧの光出力変動を生じてしまう問題
を有している。
レーザ等を光源として用いるため光出力を一定に保とう
とした場合、半導体レーザの劣化にともなう注入電流の
増加により発振波長の変動が生じ、前記した基本波の波
長と分極反転周期とが半導体レーザの劣化に伴ってずれ
ることにより、ＳＨＧの光出力変動を生じてしまう問題
を有している。
【００１１】また、前記したような位相整合法では半導
体レーザの発振波長を制御しているわけではなく疑似位
相整合法による第二高調波（ＱＰＭ−ＳＨＧ）発生素子
の分極反転周期を制御することにより基本波とＳＨＧと
の位相整合を図っているものである。
体レーザの発振波長を制御しているわけではなく疑似位
相整合法による第二高調波（ＱＰＭ−ＳＨＧ）発生素子
の分極反転周期を制御することにより基本波とＳＨＧと
の位相整合を図っているものである。
【００１２】従って、半導体レーザの劣化に伴う出力の
変動を防ぐために、従来は半導体レーザへの注入電流を
制御して出力の制御を行っていた。よって、電流注入に
伴う半導体レーザ内部でのキャリア密度の変動によるプ
ラズマ効果に伴う屈折率の減少と発熱効果に伴う屈折率
の増加の双方の屈折率の増減の結果、レーザ発振波長が
変動してしまい、基本光とＳＨＧとの位相整合がとれな
くなる。従ってＳＨＧ光の出力が不安定になり、場合に
よっては出力が停止するという問題を有していた。
変動を防ぐために、従来は半導体レーザへの注入電流を
制御して出力の制御を行っていた。よって、電流注入に
伴う半導体レーザ内部でのキャリア密度の変動によるプ
ラズマ効果に伴う屈折率の減少と発熱効果に伴う屈折率
の増加の双方の屈折率の増減の結果、レーザ発振波長が
変動してしまい、基本光とＳＨＧとの位相整合がとれな
くなる。従ってＳＨＧ光の出力が不安定になり、場合に
よっては出力が停止するという問題を有していた。
【００１３】従って、基本波とＳＨＧとの位相整合を図
った後に半導体レーザの劣化や動作環境の変化により位
相整合がとれなくなることを防ぐ必要があった。
った後に半導体レーザの劣化や動作環境の変化により位
相整合がとれなくなることを防ぐ必要があった。
【００１４】従って、本発明は前記の問題点を取り除き
予め基本波とＳＨＧ素子との位相整合を取った後に、半
導体レーザが劣化をしても安定なＳＨＧ光を発生する第
２高調波発生素子を提供しようとするものである。
予め基本波とＳＨＧ素子との位相整合を取った後に、半
導体レーザが劣化をしても安定なＳＨＧ光を発生する第
２高調波発生素子を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】非線形光学効果を有する
基板の上面に半導体レーザからの出射光を入射せしめる
光導波路を設けた第２高調波発生素子において、前記基
板は前記光導波路を含む領域に第１の分極方向を有する
領域と前記分極とは逆の分極方向を有する第２の分極を
有する領域が任意の周期で交互に配列された周期構造を
有し、基板上面には第１の電極を有し、基板下面には第
２の電極を有する構造とする。
基板の上面に半導体レーザからの出射光を入射せしめる
光導波路を設けた第２高調波発生素子において、前記基
板は前記光導波路を含む領域に第１の分極方向を有する
領域と前記分極とは逆の分極方向を有する第２の分極を
有する領域が任意の周期で交互に配列された周期構造を
有し、基板上面には第１の電極を有し、基板下面には第
２の電極を有する構造とする。
【００１６】また、前記第２高調波発生素子の上面に誘
電体から成るバッファ層を積層し、前記バッファ層の上
面に第一の電極を形成する。
電体から成るバッファ層を積層し、前記バッファ層の上
面に第一の電極を形成する。
【００１７】また、前記の特徴にあわせて少なくとも前
記光導波路を含む基板の一部または全部に第２高調波発
生部位を集積する構造とする。
記光導波路を含む基板の一部または全部に第２高調波発
生部位を集積する構造とする。
【００１８】更にまた、前記第２高調波発生部位が疑似
位相整合法により形成された２次高調波発生素子とする
ことにより前記課題を解決しようとするものである。
位相整合法により形成された２次高調波発生素子とする
ことにより前記課題を解決しようとするものである。
【００１９】
【作用】本発明による第２高調波発生素子によれば、半
導体レーザからの基本波光のうち、基板に作製した少な
くとも光導波路上の一部または全部にわたる分極方向の
逆転する任意の周期で交互に配列された２つの領域の周
期構造で決定されるブラッグ波長のみが、回折格子の次
数（ブラッグ波長＝８３０ｎｍ）に応じた反射率等によ
って選択的に反射され、半導体レーザに戻り光１１とし
て戻るため、半導体レーザの発振波長はブラッグ波長に
固定されることになる。
導体レーザからの基本波光のうち、基板に作製した少な
くとも光導波路上の一部または全部にわたる分極方向の
逆転する任意の周期で交互に配列された２つの領域の周
期構造で決定されるブラッグ波長のみが、回折格子の次
数（ブラッグ波長＝８３０ｎｍ）に応じた反射率等によ
って選択的に反射され、半導体レーザに戻り光１１とし
て戻るため、半導体レーザの発振波長はブラッグ波長に
固定されることになる。
【００２０】従って、前記周期構造の周期Λ1 が Λ1 ＝ｌ・λｇ／２ 但し、ｌ：整数 λｇ：ブラッグ波長 で示される波長の場合、レーザの発振波長はλｇに固定
される。
される。
【００２１】また、前記周期構造は、基板の上面および
下面に作製された電極に電圧を印加することによって、
電気光学効果に基づく屈折率変化が各々分極で生じる。
すなわち、ＬＮに代表される三方晶系（３ｍ）の結晶に
おいて、結晶のＣ軸方向に電界を印加した場合、その異
常光線に対する屈折率ｎｅの変動Δｎｅは屈折率楕円体
より Δｎｅ＝ｎｅ−０．５ｎｅ3 ・ｒ33・Ｅｚ 但し、 ｎｅ：異常光線の無電界印加時の屈折率 ｒ33：電気光学係数 Ｅｚ：Ｃ軸方向の電界強度 で示される値をとる。
下面に作製された電極に電圧を印加することによって、
電気光学効果に基づく屈折率変化が各々分極で生じる。
すなわち、ＬＮに代表される三方晶系（３ｍ）の結晶に
おいて、結晶のＣ軸方向に電界を印加した場合、その異
常光線に対する屈折率ｎｅの変動Δｎｅは屈折率楕円体
より Δｎｅ＝ｎｅ−０．５ｎｅ3 ・ｒ33・Ｅｚ 但し、 ｎｅ：異常光線の無電界印加時の屈折率 ｒ33：電気光学係数 Ｅｚ：Ｃ軸方向の電界強度 で示される値をとる。
【００２２】よって、分極の方向が逆転した２つの結晶
領域間での屈折率差Δｎは、Ｃ軸の向きが逆転した事に
なるため、同じ電界強度を与えた場合で Δｎ＝ｎｅ3 ・ｒ33・Ｅｚ だけ生じることになる。
領域間での屈折率差Δｎは、Ｃ軸の向きが逆転した事に
なるため、同じ電界強度を与えた場合で Δｎ＝ｎｅ3 ・ｒ33・Ｅｚ だけ生じることになる。
【００２３】従って、任意の周期で交互に配列された対
向する２つの分極反転領域の周期構造は屈折率差が前記
Δｎのブラッグ回折格子となり、ブラッグ波長のみを反
射する反射鏡となる。
向する２つの分極反転領域の周期構造は屈折率差が前記
Δｎのブラッグ回折格子となり、ブラッグ波長のみを反
射する反射鏡となる。
【００２４】よって半導体レーザから出射した基本波
は、光導波路中の対向する分極反転構造に印加した電圧
により生じた電気光学効果に基づく屈折率差によるブラ
ッグ回折格子によって選択的にブラッグ波長の光のみが
常に半導体レーザに戻される事になり、半導体レーザの
共振器損失がブラッグ回折格子により選択的にブラッグ
波長において小さくなり、十分に利得のある波長領域で
は発振波長はこのブラッグ波長に固定される。
は、光導波路中の対向する分極反転構造に印加した電圧
により生じた電気光学効果に基づく屈折率差によるブラ
ッグ回折格子によって選択的にブラッグ波長の光のみが
常に半導体レーザに戻される事になり、半導体レーザの
共振器損失がブラッグ回折格子により選択的にブラッグ
波長において小さくなり、十分に利得のある波長領域で
は発振波長はこのブラッグ波長に固定される。
【００２５】
【実施例】以下本発明による第２高調波発生素子の各実
施例について図１ないし図８を参照して説明する。各例
共に強誘電体材料としてＫＴＰ、ＬＮ、ＬｉＴａＯ3 等
の非線形光学材料の単結晶、例えばＬＮ単結晶を用いた
場合では、前記ＬＮ単結晶上に光導波路を形成すると共
に周期的な分極反転構造を形成し、高効率のＳＨＧ素子
を得る場合を示す。各例共に１５０℃以下の温度におい
て分極反転形成のための電圧印加を行った。また、光導
波路は各例共に幅２μｍ〜１０μｍ、深さ０．２μｍ〜
５μｍの範囲である。
施例について図１ないし図８を参照して説明する。各例
共に強誘電体材料としてＫＴＰ、ＬＮ、ＬｉＴａＯ3 等
の非線形光学材料の単結晶、例えばＬＮ単結晶を用いた
場合では、前記ＬＮ単結晶上に光導波路を形成すると共
に周期的な分極反転構造を形成し、高効率のＳＨＧ素子
を得る場合を示す。各例共に１５０℃以下の温度におい
て分極反転形成のための電圧印加を行った。また、光導
波路は各例共に幅２μｍ〜１０μｍ、深さ０．２μｍ〜
５μｍの範囲である。
【００２６】実施例１ 第一の実施例である第２高調波発生素子１００について
図１および図２を参照して説明する。まず、半導体レー
ザ７から出射した基本波光８を入射する光導波路３等を
集積した強誘電体材料からなる前記第２高調波発生素子
１００の作製法方を述べる。この例では、面内方向に単
分域化された強誘電体材料を用いた場合で、その上面１
５の分極方向に電極を配置する。この場合Ａｌ等より成
る電極は例えば蒸着あるいはスパッタリング等により被
着した後、例えば櫛歯状にパターニングされて形成さ
れ、その櫛歯先端部の周期Λ1 が、 Λ1 ＝ｌ・λｇ／２ 但し、ｌ：整数 λｇ：ブラッグ波長 となるよう設定する。また、下面１６には全面に電極を
配置する。
図１および図２を参照して説明する。まず、半導体レー
ザ７から出射した基本波光８を入射する光導波路３等を
集積した強誘電体材料からなる前記第２高調波発生素子
１００の作製法方を述べる。この例では、面内方向に単
分域化された強誘電体材料を用いた場合で、その上面１
５の分極方向に電極を配置する。この場合Ａｌ等より成
る電極は例えば蒸着あるいはスパッタリング等により被
着した後、例えば櫛歯状にパターニングされて形成さ
れ、その櫛歯先端部の周期Λ1 が、 Λ1 ＝ｌ・λｇ／２ 但し、ｌ：整数 λｇ：ブラッグ波長 となるよう設定する。また、下面１６には全面に電極を
配置する。
【００２７】このような構成において、１５０℃以下の
温度において、２つの電極間に、強誘電体材料の自発分
極の負側の電極に負電位を、正側の電極に正電位を１ｋ
Ｖ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの範囲で、例えば１０ｋＶ
／ｍｍの電圧を印加して、第２の分極方向を有する領域
２を形成する。この時、上面１５で電極の形成されてい
ない領域は電圧が印加されず自発分極を有したままで残
り、第１の分極方向を有する領域１となる。以上の方法
により基板の上面１５に形成した電極パターンと同じ分
極反転を結晶破壊を殆ど生じることなく形成することが
できる。かかる方法の詳細は特開平３−１０７３９２号
公報に開示されている。
温度において、２つの電極間に、強誘電体材料の自発分
極の負側の電極に負電位を、正側の電極に正電位を１ｋ
Ｖ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの範囲で、例えば１０ｋＶ
／ｍｍの電圧を印加して、第２の分極方向を有する領域
２を形成する。この時、上面１５で電極の形成されてい
ない領域は電圧が印加されず自発分極を有したままで残
り、第１の分極方向を有する領域１となる。以上の方法
により基板の上面１５に形成した電極パターンと同じ分
極反転を結晶破壊を殆ど生じることなく形成することが
できる。かかる方法の詳細は特開平３−１０７３９２号
公報に開示されている。
【００２８】次に、電極を水酸化カリウム水溶液等で除
去し、スパッタリング等により例えばＴａを１０ｎｍ〜
３０ｎｍの厚さで成膜し、導波路パターンを交互に配列
した周期構造にフォトリソグラフィー等によってパター
ニングする。次に、水酸化カリウム水溶液等で光導波路
部分のＴａを除去し、２００°Ｃのピロリン酸中に８〜
１５分間漬けることによってプロトン交換を行う。その
後３５０°Ｃにおいて１〜２時間のアニールを行う。そ
の後、基板の上面１５および下面１６にスパッタ法や真
空蒸着法により例えばＡｌ、Ａｕ等の金属またはＩＴＯ
等の光損失の無い導電体を第１電極５および第２電極６
として成膜し、最後に光導波路両端面の研磨を行う。
去し、スパッタリング等により例えばＴａを１０ｎｍ〜
３０ｎｍの厚さで成膜し、導波路パターンを交互に配列
した周期構造にフォトリソグラフィー等によってパター
ニングする。次に、水酸化カリウム水溶液等で光導波路
部分のＴａを除去し、２００°Ｃのピロリン酸中に８〜
１５分間漬けることによってプロトン交換を行う。その
後３５０°Ｃにおいて１〜２時間のアニールを行う。そ
の後、基板の上面１５および下面１６にスパッタ法や真
空蒸着法により例えばＡｌ、Ａｕ等の金属またはＩＴＯ
等の光損失の無い導電体を第１電極５および第２電極６
として成膜し、最後に光導波路両端面の研磨を行う。
【００２９】この後に、半導体レーザ７からの基本波光
８を光導波路３に入射させ、第１および第２の電極を用
いて電界を印加することで電気光学効果により屈折率差
Δｎのブラッグ回折格子を生じせしめ、この回折格子か
らの戻り光１１を前記半導体レーザ７へ戻すことにより
基本光の安定化を図ることが可能になる。
８を光導波路３に入射させ、第１および第２の電極を用
いて電界を印加することで電気光学効果により屈折率差
Δｎのブラッグ回折格子を生じせしめ、この回折格子か
らの戻り光１１を前記半導体レーザ７へ戻すことにより
基本光の安定化を図ることが可能になる。
【００３０】実施例２ 次に、第二の実施例である第２高調波発生素子１１０に
ついて図３を参照して説明する。実施例１に示した第２
高調波発生素子１００の第１の分極方向を有する領域１
と前記分極とは逆の分極方向を有する領域２が任意の周
期で交互に配列された周期構造を作製する時に、図３に
示すように例えば光導波路３の長さ５ｍｍに渡っては、
実施例１と同一製法を用いて、周期Λ2 が Λ2 ＝λ／２〔ｎ（２ω）−ｎ（ω）〕 但し、λ：基本波波長 ｎ（２ω）：ＱＰＭ屈折率 ｎ（ω）：基本波屈折率 を満みたす第２高調波発生部位１０を集積する。この
時、ブラッグ回折格子によって決定される半導体レーザ
７からの基本波長と同一の波長に基づき決定された第２
高調波発生素子の周期を採用すると、安定なＱＰＭ光を
得ることが可能である。
ついて図３を参照して説明する。実施例１に示した第２
高調波発生素子１００の第１の分極方向を有する領域１
と前記分極とは逆の分極方向を有する領域２が任意の周
期で交互に配列された周期構造を作製する時に、図３に
示すように例えば光導波路３の長さ５ｍｍに渡っては、
実施例１と同一製法を用いて、周期Λ2 が Λ2 ＝λ／２〔ｎ（２ω）−ｎ（ω）〕 但し、λ：基本波波長 ｎ（２ω）：ＱＰＭ屈折率 ｎ（ω）：基本波屈折率 を満みたす第２高調波発生部位１０を集積する。この
時、ブラッグ回折格子によって決定される半導体レーザ
７からの基本波長と同一の波長に基づき決定された第２
高調波発生素子の周期を採用すると、安定なＱＰＭ光を
得ることが可能である。
【００３１】実施例３ 次に、第三の実施例である第２高調波発生素子１２０に
ついて４図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１２０は実施例１において基板の上面１５に第１の電
極５を作製する前に、例えばＣＶＤ法やスパッタ法によ
って誘電体膜、例えば窒化シリコン、酸化シリコン、酸
化マグネシウム、酸化タンタルまたは酸化チタンの１
つ、または混合物を例えば１０μｍ以下の厚さに成膜し
てバッファ層４を形成した後、実施例１と同様に上面１
５に第１の電極５を形成して作成される。
ついて４図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１２０は実施例１において基板の上面１５に第１の電
極５を作製する前に、例えばＣＶＤ法やスパッタ法によ
って誘電体膜、例えば窒化シリコン、酸化シリコン、酸
化マグネシウム、酸化タンタルまたは酸化チタンの１
つ、または混合物を例えば１０μｍ以下の厚さに成膜し
てバッファ層４を形成した後、実施例１と同様に上面１
５に第１の電極５を形成して作成される。
【００３２】実施例４ 次に、第四の実施例である第２高調波発生素子１３０に
ついて５図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１３０は実施例１の第２の分極方向を有する領域を櫛
歯状に形成したものである。前記第２の分極方向を形成
する領域を櫛歯状にパターニングし、その櫛歯先端部の
周期Λ1 が Λ1 ＝ｌ・λｇ／２ 但し、ｌ：整数 λｇ：ブラッグ波長 となるように形成する。このような構成において、１０
００℃〜１１００℃まで基板を昇温した後、室温に戻す
ことにより第５図に示す鋸形状の第２の分極方向を有す
る領域２が形成される。その後、実施例１および実施例
２に示す手順により電極等を形成して作成される。
ついて５図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１３０は実施例１の第２の分極方向を有する領域を櫛
歯状に形成したものである。前記第２の分極方向を形成
する領域を櫛歯状にパターニングし、その櫛歯先端部の
周期Λ1 が Λ1 ＝ｌ・λｇ／２ 但し、ｌ：整数 λｇ：ブラッグ波長 となるように形成する。このような構成において、１０
００℃〜１１００℃まで基板を昇温した後、室温に戻す
ことにより第５図に示す鋸形状の第２の分極方向を有す
る領域２が形成される。その後、実施例１および実施例
２に示す手順により電極等を形成して作成される。
【００３３】実施例５ 次に、第五の実施例である第２高調波発生素子１４０に
ついて６図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１４０は実施例４に示したの前記第２高調波発生素子
１３０の作成過程において、第２の分極方向を有する領
域を櫛歯状にパターニングして形成した後、基板の上面
１５に実施例３に示されたバッファ層４を形成し、その
後、実施例１および実施例２に示す手順により電極等を
形成して作成される。
ついて６図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１４０は実施例４に示したの前記第２高調波発生素子
１３０の作成過程において、第２の分極方向を有する領
域を櫛歯状にパターニングして形成した後、基板の上面
１５に実施例３に示されたバッファ層４を形成し、その
後、実施例１および実施例２に示す手順により電極等を
形成して作成される。
【００３４】実施例６ 次に、第六の実施例である第２高調波発生素子１５０に
ついて７図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１５０は面内方向に単分域化された強誘電体材料を用
いた場合で、その基板の上面１５の分極方向に電極を配
設する。この場合Ａｌ等より成る電極は、蒸着あるいは
スパッタリング等により被着した後、例えば櫛歯状にパ
ターニングされて形成され、その櫛歯先端部の周期Λ1
が Λ1 ＝ｌ・λｇ／２ 但し、ｌ：整数 λｇ：ブラッグ波長 となるよう設定する。また、前記電極は光導波路３を挟
んで対向する電極であり、少なくとも光導波路３上には
電極は存在しない。
ついて７図を参照して説明する。前記第２高調波発生素
子１５０は面内方向に単分域化された強誘電体材料を用
いた場合で、その基板の上面１５の分極方向に電極を配
設する。この場合Ａｌ等より成る電極は、蒸着あるいは
スパッタリング等により被着した後、例えば櫛歯状にパ
ターニングされて形成され、その櫛歯先端部の周期Λ1
が Λ1 ＝ｌ・λｇ／２ 但し、ｌ：整数 λｇ：ブラッグ波長 となるよう設定する。また、前記電極は光導波路３を挟
んで対向する電極であり、少なくとも光導波路３上には
電極は存在しない。
【００３５】このような構成において、実施例１と同様
に電圧を印加し、第２の分極方向を有する領域２を製作
する。その後、一旦電極を除去し、新たに例えばスパッ
タ法あるいは真空蒸着法によりＡｌやＡｕによる電極を
形成し、更にフォトリソグラフィー等の手段によるパタ
ーニング後、化学エッチングにより光導波路３上部の電
極を除去して電気的な分離を取り、第１の電極５および
第２の電極６を形成することにより作成される。
に電圧を印加し、第２の分極方向を有する領域２を製作
する。その後、一旦電極を除去し、新たに例えばスパッ
タ法あるいは真空蒸着法によりＡｌやＡｕによる電極を
形成し、更にフォトリソグラフィー等の手段によるパタ
ーニング後、化学エッチングにより光導波路３上部の電
極を除去して電気的な分離を取り、第１の電極５および
第２の電極６を形成することにより作成される。
【００３６】
【発明の効果】本発明による第２高調波発生素子を用い
た第２高調波発生装置によれば、半導体レーザの劣化な
どに伴う発振波長の変動や不安定化を防ぎ、基本波とＳ
ＨＧの発振波長の整合を安定に維持することが可能とな
り、出力の安定な第２高調波発生素子を提供することが
できる。
た第２高調波発生装置によれば、半導体レーザの劣化な
どに伴う発振波長の変動や不安定化を防ぎ、基本波とＳ
ＨＧの発振波長の整合を安定に維持することが可能とな
り、出力の安定な第２高調波発生素子を提供することが
できる。
【図１】 本発明による第２高調波発生素子の第一の実
施例の略線的断面図と、本例と半導体レーザの組み合わ
せによる第２高調波発生装置の概略図である。
施例の略線的断面図と、本例と半導体レーザの組み合わ
せによる第２高調波発生装置の概略図である。
【図２】 本発明による第２高調波発生素子の第一の実
施例の略線的斜視図である。
施例の略線的斜視図である。
【図３】 本発明による第２高調波発生素子の第二の実
施例の略線的断面図と、本例と半導体レーザの組み合わ
せによる第２高調波発生装置の概略図である。
施例の略線的断面図と、本例と半導体レーザの組み合わ
せによる第２高調波発生装置の概略図である。
【図４】 本発明による第２高調波発生素子の第三の実
施例の略線的斜視図である。
施例の略線的斜視図である。
【図５】 本発明による第２高調波発生素子の第四の実
施例の略線的斜視図である。
施例の略線的斜視図である。
【図６】 本発明による第２高調波発生素子の第五の実
施例の略線的斜視図である。
施例の略線的斜視図である。
【図７】 本発明による第２高調波発生素子の第六の実
施例の略線的斜視図である。
施例の略線的斜視図である。
【図８】 本発明による回折格子形状が矩形の時の回折
格子次数を変えたときの波長の違いによる反射率の１例
を示す図である。
格子次数を変えたときの波長の違いによる反射率の１例
を示す図である。
１ 第１の分極方向を有する領域 ２ 第２の分極方向を有する領域 ３ 光導波路 ４ バッファ層 ５ 第１の電極 ６ 第２の電極 ７ 半導体レーザ ８ 基本波光 ９ 第２高調波光 １０ 第２高調波発生部位 １１ 戻り光 １５ 上面 １６ 下面
Claims (8)
- 【請求項１】 非線形光学効果を有する基板に形成した
光導波路にレーザ光を入射して第２高調波光を発生する
第２高調波発生素子において、 前記光導波路を含む領域に第１の分極方向を有する領域
と前記分極とは逆の分極方向を有する第２の分極を有す
る領域が任意の周期で交互に配列された周期構造を有
し、更に前記基板の上面に第１の電極を有し、前記基板
の下面に第２の電極を有することを特徴とする第２高調
波発生素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載した第２高調波発生素子
の基板に、少なくとも光導波路の一部または全部に第２
高調波発生部位を集積したことを特徴とする第２高調波
発生素子。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載した第２高調波
発生素子の基板上面にバッファ層を有し、前記バッファ
層の上面に第１の電極を有することを特徴とする第２高
調波発生素子。 - 【請求項４】 請求項３に記載した第２高調波発生素子
におけるバッファ層を誘電体で形成することを特徴とす
る第２高調波発生素子。 - 【請求項５】 請求項４に記載した第２高調波発生素子
のバッファ層を構成する誘電体が酸化シリコン、窒化シ
リコン、酸化マグネシウム、酸化タンタルまたは酸化チ
タンのいずれか１つ、または混合物で形成されることを
特徴とする第２高調波発生素子。 - 【請求項６】 請求項１に記載した第２高調波発生素子
の周期構造が矩形状、鋸形状または蒲鉾形状であること
を特徴とする第２高調波発生素子。 - 【請求項７】 請求項２に記載した第２高調波発生部位
が疑似位相整合法による２次高調波発生構造であること
を特徴とする第２高調波発生素子。 - 【請求項８】 請求項７における第２高調波発生部位が
請求項１における任意の周期で交互に配列された周期構
造と同一の周期構造であることを特徴とする第２高調波
発生素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19867594A JPH0862649A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 第２高調波発生素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19867594A JPH0862649A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 第２高調波発生素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862649A true JPH0862649A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16395181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19867594A Pending JPH0862649A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | 第２高調波発生素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0862649A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160053463A (ko) * | 2014-11-04 | 2016-05-13 | (재)한국나노기술원 | 파장변환소자 및 이의 제조방법 |
-
1994
- 1994-08-23 JP JP19867594A patent/JPH0862649A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160053463A (ko) * | 2014-11-04 | 2016-05-13 | (재)한국나노기술원 | 파장변환소자 및 이의 제조방법 |
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