JPH09179155A - 光波長変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザから発せられたレーザビーム
を、周期ドメイン反転構造を有する光導波路型の光波長
変換素子により波長変換する装置において、半導体レー
ザの発振波長をドメイン反転部の周期と位相整合する波
長に正確にロックする。 【解決手段】 光波長変換素子15から波長変換されずに
発散光状態で出射した基本波としてレーザビーム11をレ
ンズ20、22により収束させる一方、コアに複数の屈折率
変化部が等間隔に形成された光ファイバーであるファイ
バーグレーティング23を、上記レンズ20、22を経たレー
ザビーム11の収束位置にコア端面が位置するように配設
し、このレーザビーム11を上記屈折率変化部で反射回折
させて半導体レーザ10にフィードバックさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基本波を第２高調
波等に変換する光導波路型の光波長変換素子、特に詳細
には、光導波路基板として強誘電体結晶基板を用い、光
導波路に周期ドメイン反転構造を形成してなる光波長変
換素子を利用して、半導体レーザから発せられたレーザ
ビームを波長変換する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非線形光学効果を有する強誘電体の自発
分極（ドメイン）を周期的に反転させた領域を設けた光
波長変換素子を用いて、基本波を第２高調波に波長変換
する方法が既にＢleombergenらによって提案されている
（Ｐhys.Ｒev.,vol.127,Ｎo.６，1918（1962）参照）。
この方法においては、ドメイン反転部の周期Λを、 Λｃ＝２π／｛β（２ω）−２β（ω）｝ ただしβ（２ω）は第２高調波の伝搬定数 β（ω）は基本波の伝搬定数 で与えられるコヒーレント長Λｃの整数倍になるように
設定することで、基本波と第２高調波との位相整合（い
わゆる疑似位相整合）を取ることができる。

【０００３】そして、例えば特開平６−６９５８２号に
示されるように、非線形光学材料からなる光導波路を有
し、そこを導波させた基本波を波長変換する光導波路型
の光波長変換素子において、上述のような周期ドメイン
反転構造を形成して、効率良く位相整合を取る試みもな
されている。

【０００４】ところで、上記の周期ドメイン反転構造を
有する光導波路型の光波長変換素子は、半導体レーザか
ら発せられたレーザビームを波長変換するためにも多く
用いられている。その場合、半導体レーザの発振波長
が、ドメイン反転部の周期Λと位相整合する波長と一致
していないと、波長変換効率は著しく低いものとなり、
実用性のある短波長光源を得ることは困難となる。

【０００５】このような事情に鑑み、従来より、例えば
上記の特開平６−６９５８２号にも示されているよう
に、光波長変換素子から波長変換されずに出射したレー
ザビームをバルク形グレーティング（回折格子）で反射
回折させ、光波長変換素子を介して半導体レーザにフィ
ードバックし、このグレーティングの波長選択性を利用
して半導体レーザの発振波長を所望値にロックすること
が提案されている。

【０００６】そのような構成の一例を図９に示す。図
中、１は基本波としてのレーザビーム２を発する半導体
レーザ、３は入射光学系、４は光導波路４ａおよび周期
ドメイン反転構造４ｂを有する光導波路型の光波長変換
素子、５は上記光導波路４ａから出射したレーザビーム
２および第２高調波６を平行光化するコリメーターレン
ズ、７は第２高調波６をレーザビーム２から分離するダ
イクロイックミラー、そして８がレーザビーム２を反射
回折させるバルク形グレーティングである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このバルク形グレーテ
ィングを用いて半導体レーザの発振波長をロックする構
成は、グレーティングの角度を変えることによって発振
波長を調整できるという長所を有する反面、光軸調整の
際にグレーティングの傾きを精密に調整しないと、回折
光が光波長変換素子の光導波路に戻り得ないという問題
がある。つまり、上記図９の例で説明すると、バルク形
グレーティング８が実線表示状態になっていれば回折し
たレーザビーム２は光導波路４ａに戻るが、バルク形グ
レーティング８が破線表示状態になると、回折したレー
ザビーム２は破線表示の光路を辿り、光導波路４ａに戻
らなくなってしまう。

【０００８】以上のような問題があると、光波長変換装
置の組立て時の調整作業が困難になり、また、装置使用
時にグレーティングの僅かの位置ズレにより発振が不安
定になったり、発振が停止するといった不具合が生じ
る。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、半導体レーザから発せられたレーザビームを、
周期ドメイン反転構造を有する光導波路型の光波長変換
素子により波長変換する装置において、半導体レーザの
発振波長をドメイン反転部の周期と位相整合する波長に
正確にロックし、その一方、組立て時の調整作業を容易
化し、半導体レーザを安定して発振させることを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の光波
長変換装置は、請求項１に記載の通り、前述した周期ド
メイン反転構造を有する光導波路型の光波長変換素子
と、基本波としてこの光波長変換素子に入射されるレー
ザビームを発する半導体レーザとからなる光波長変換装
置において、光波長変換素子から波長変換されないで発
散光状態で出射した上記レーザビームを収束させる収束
光学系を設けるとともに、コアに複数の屈折率変化部が
等間隔に形成された光ファイバーであるファイバーグレ
ーティングを、上記収束光学系を経たレーザビームの収
束位置にコア端面が位置するように配設して、このレー
ザビームを反射回折させて半導体レーザにフィードバッ
クするようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】本発明による第２の光波長変換装置は、請
求項２に記載の通り、第１の光波長変換装置の構成を前
提とした上で、上記収束光学系により収束する前のレー
ザビームから波長変換波を分岐させる光学系が設けられ
たことを特徴とするものである。

【００１２】また本発明による第３の光波長変換装置
は、請求項３に記載の通り、第１の光波長変換装置の構
成を前提とした上で、上記収束光学系により収束した後
のレーザビームから波長変換波を分岐させる光学系が設
けられたことを特徴とするものである。

【００１３】また本発明による第４の光波長変換装置
は、請求項４に記載のように、前述した周期ドメイン反
転構造を有する光導波路型の光波長変換素子と、基本波
としてこの光波長変換素子に入射されるレーザビームを
発する半導体レーザとからなる光波長変換装置におい
て、半導体レーザから発散光状態で出射して光波長変換
素子に入射する前のレーザビームを収束させる収束光学
系を設けるとともに、コアに複数の屈折率変化部が等間
隔に形成された光ファイバーであるファイバーグレーテ
ィングを、上記収束光学系を経たレーザビームの収束位
置にコア端面が位置するように配設して、このレーザビ
ームを反射回折させて半導体レーザにフィードバックす
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】本発明による第５の光波長変換装置は、請
求項５に記載の通り、第４の光波長変換装置の構成を前
提として、上記収束光学系により収束する前のレーザビ
ームを、光波長変換素子に入射するものと上記ファイバ
ーグレーティングに入射するものとに分岐させる光学系
が設けられたことを特徴とするものである。

【００１５】また本発明による第６の光波長変換装置
は、請求項６に記載の通り、第４の光波長変換装置の構
成を前提として、上記収束光学系により収束した後のレ
ーザビームを、光波長変換素子に入射するものと上記フ
ァイバーグレーティングに入射するものとに分岐させる
光学系が設けられたことを特徴とするものである。

【００１６】本発明による第７の光波長変換装置は、請
求項７に記載の通り、前述した周期ドメイン反転構造を
有する光導波路型の光波長変換素子と、基本波としてこ
の光波長変換素子に入射されるレーザビームを発する半
導体レーザとからなる光波長変換装置において、半導体
レーザから、光波長変換素子に向かわない後方出射光と
して出射したレーザビームを収束させる収束光学系を設
けるとともに、コアに複数の屈折率変化部が等間隔に形
成された光ファイバーであるファイバーグレーティング
を、上記収束光学系を経たレーザビームの収束位置にコ
ア端面が位置するように配設して、このレーザビームを
反射回折させて半導体レーザにフィードバックするよう
にしたことを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の効果】上述したファイバーグレーティングは、
例えば特開平７−２４４２０９号に示されているもので
あり、コアを伝搬する光ビームのうち、屈折率変化部の
周期に対応した特定波長の光のみを反射回折させる。し
たがって、このファイバーグレーティングの屈折率変化
部の周期を所定値に設定しておき、該ファイバーグレー
ティングで反射回折したレーザビーム（基本波）を半導
体レーザにフィードバックさせれば、前述のバルク形グ
レーティングを用いる場合と同様に、半導体レーザの発
振波長を所望値、つまりドメイン反転部の周期と位相整
合する波長に選択、ロックすることができる。

【００１８】また、本発明による第１の光波長変換装置
においては、光波長変換素子とファイバーグレーティン
グとの間に配設された収束光学系が、その２つの焦点位
置が光波長変換素子の光導波路端面上およびファイバー
グレーティングのコア端面上にある共焦点光学系を構成
している。したがって、このファイバーグレーティング
で反射回折して収束光学系を通過したレーザビーム（基
本波）は、ファイバーグレーティングがある程度傾いて
も、原理的に常に光波長変換素子の光導波路端面上の同
一位置で焦点を結び、該光導波路に入射することにな
る。

【００１９】そうであれば、装置使用時にファイバーグ
レーティングが多少傾いても、ファイバーグレーティン
グで反射回折したレーザビーム（基本波）が必ず光波長
変換素子を介して半導体レーザにフィードバックされ、
半導体レーザが安定して発振するようになる。また、上
述のようにファイバーグレーティングの傾きが許容でき
れば、光波長変換装置の組立て時の調整作業が容易にな
る。

【００２０】以上の効果は、第１の光波長変換装置の構
成を前提とする第２および第３の光波長変換装置におい
ても、当然、同様に得られるものである。

【００２１】なお光波長変換素子からは、波長変換され
なかったレーザビームとともに波長変換波も出射する。
そこで第２の光波長変換装置のように、収束光学系によ
り収束する前のレーザビームから波長変換波を分岐させ
る光学系を設けたり、あるいは第３の光波長変換装置の
ように、収束光学系により収束した後のレーザビームか
ら波長変換波を分岐させる光学系を設ければ、波長変換
波をフィードバック用のレーザビームから分離して利用
部に導くことができる。

【００２２】他方、本発明による第４の光波長変換装置
においては、半導体レーザとファイバーグレーティング
との間に配設された収束光学系が、その２つの焦点位置
が半導体レーザの光導波路端面上およびファイバーグレ
ーティングのコア端面上にある共焦点光学系を構成して
いる。したがって、このファイバーグレーティングで反
射回折して収束光学系を通過したレーザビーム（基本
波）は、ファイバーグレーティングがある程度傾いて
も、原理的に常に半導体レーザの光導波路端面上の同一
位置で焦点を結び、該光導波路に入射することになる。

【００２３】そうであれば、装置使用時にファイバーグ
レーティングが多少傾いても、ファイバーグレーティン
グで反射回折したレーザビーム（基本波）が必ず半導体
レーザにフィードバックされ、半導体レーザが安定して
発振するようになる。また、上述のようにファイバーグ
レーティングの傾きが許容できれば、光波長変換装置の
組立て時の調整作業が容易になる。

【００２４】以上の効果は、第４の光波長変換装置の構
成を前提とする第５および第６の光波長変換装置におい
ても、当然、同様に得られるものである。

【００２５】なお、半導体レーザから出射したレーザビ
ームは、勿論ながら、波長変換するために光波長変換素
子に入射させる必要がある。そこで、第５の光波長変換
装置のように、収束光学系により収束する前のレーザビ
ームを、光波長変換素子に入射するものとファイバーグ
レーティングに入射するものとに分岐させる光学系を設
けたり、あるいは第６の光波長変換装置のように、収束
光学系により収束した後のレーザビームを、光波長変換
素子に入射するものとファイバーグレーティングに入射
するものとに分岐させる光学系を設ければ、半導体レー
ザから出射したレーザビームを光波長変換素子に導くこ
とができる。

【００２６】他方、本発明による第７の光波長変換装置
においては、半導体レーザとファイバーグレーティング
との間に配設された収束光学系が、その２つの焦点位置
が半導体レーザの光導波路の後方端面上およびファイバ
ーグレーティングのコア端面上にある共焦点光学系を構
成している。したがって、このファイバーグレーティン
グで反射回折して収束光学系を通過したレーザビーム
（基本波）は、ファイバーグレーティングがある程度傾
いても、原理的に常に半導体レーザの光導波路の後方端
面上の同一位置で焦点を結び、該光導波路に入射するこ
とになる。

【００２７】そうであれば、装置使用時にファイバーグ
レーティングが多少傾いても、ファイバーグレーティン
グで反射回折したレーザビーム（基本波）が必ず半導体
レーザにフィードバックされ、半導体レーザが安定して
発振するようになる。また、上述のようにファイバーグ
レーティングの傾きが許容できれば、光波長変換装置の
組立て時の調整作業が容易になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
よる光波長変換装置を示すものである。図示されるよう
にこの光波長変換装置は、半導体レーザ（レーザダイオ
ード）10と、この半導体レーザ10から発散光状態で出射
したレーザビーム11を平行光化発するコリメートレンズ
12と、平行光化されたレーザビーム11を収束させる集光
レンズ13と、これらのレンズ12および13の間に配された
偏光制御用のλ／２板14と、光波長変換素子15とを有し
ている。

【００２９】光波長変換素子15は、非線形光学効果を有
する強誘電体であるＭｇＯ−ＬＮ結晶の基板16に、その
ｚ軸と平行な自発分極の向きを反転させたドメイン反転
部が周期的に形成されてなる周期ドメイン反転構造17
と、この周期ドメイン反転構造17に沿って延びるチャン
ネル光導波路18が形成されてなるものである。

【００３０】ＭｇＯ−ＬＮ結晶基板16は、例えばＭｇＯ
が５ mol％ドープされたものである。また周期ドメイン
反転構造17は、基板16のｘ軸方向にドメイン反転部が並
ぶように形成され、その周期Λは、ＭｇＯ−ＬＮの屈折
率の波長分散を考慮し、980ｎｍ近辺の波長に対して１
次の周期となるように5.3 μｍとされている。このよう
な周期ドメイン反転構造17は、例えば特開平６−２４２
４７８号に示される方法によって形成することができ
る。

【００３１】一方チャンネル光導波路18は、周期ドメイ
ン反転構造17を形成した後、基板16の＋ｚ面上に公知の
フォトリソグラフィーとドライエッチングにより金属マ
スクパターンを形成し、この基板16をピロリン酸中に浸
漬してプロトン交換処理を行ない、マスクを除去した後
にアニール処理する、等の方法によって作成することが
できる。その後このチャンネル光導波路18の両端面18
ａ、18ｂをエッジ研磨すると、光波長変換素子15が完成
する。

【００３２】半導体レーザ10としては、一例として波長
が約980 ｎｍのレーザビーム11を発するものが用いられ
ている。このレーザビーム11は、コリメートレンズ12に
よって平行光化された後、λ／２板14でチャンネル光導
波路18のｚ軸方向に偏光方向が合わせられ、集光レンズ
13により集光されてチャンネル光導波路18の端面18ａに
おいて収束する。それによりレーザビーム11はチャンネ
ル光導波路18内に入射し、そこを導波する。

【００３３】導波モードで進行する基本波としてのレー
ザビーム11は、チャンネル光導波路18中の周期ドメイン
反転領域で位相整合（いわゆる疑似位相整合）して、波
長が約490 ｎｍの第２高調波19に波長変換される。この
第２高調波19もチャンネル光導波路18を導波モードで伝
搬し、光導波路端面18ｂから出射する。

【００３４】光導波路端面18ｂからは、波長変換されな
かったレーザビーム11も発散光状態で出射し、コリメー
トレンズ20によって平行光化される。平行光化された第
２高調波19はダイクロイックミラー21で反射し、利用位
置に導かれる。一方波長変換されなかったレーザビーム
11はダイクロイックミラー21を透過し、集光レンズ22に
より集光されてファイバーグレーティング23の端面にお
いて収束する。

【００３５】このファイバーグレーティング23は図２に
詳しく示すように、クラッド23ｂ内にそれよりも高屈折
率のコア23ｃが埋め込まれてなり、そしてコア23ｃには
複数の屈折率変化部が等間隔に形成された光ファイバー
である。このファイバーグレーティング23は、例えばク
ラッド外径が125 μｍ、コア径が約10μｍの光通信用光
ファイバーのコア23ｃに、紫外域の波長248 ｎｍのエキ
シマレーザ光を用いて二光束干渉露光により干渉縞を形
成させ、コア23ｃの光が照射された部分の屈折率を変化
（上昇）させることにより作成される。なおこの屈折率
変化は、コア23ｃにドープされている酸化ゲルマニウム
が紫外線照射により化学変化を起こすことによって生じ
ると考えられている。

【００３６】上記ファイバーグレーティング23は、集光
レンズ22を経たレーザビーム11の収束位置にコア端面23
ａが位置するように配設されている。そこでレーザビー
ム11はコア端面23ａからコア23ｃ内に入射し、そこを伝
搬する。コア23ｃに形成された上記屈折率変化部は、レ
ーザビーム11の伝搬方向に沿ったグレーティング（回折
格子）を構成している。このグレーティングは、コア23
ｃを伝搬する光ビームのうち、その周期ΛＦＧに対応し
た特定波長の光のみを反射回折させ、光波長変換素子15
を介して半導体レーザ10にフィードバックさせる。つま
りこの装置では、コア23ｃに形成されたグレーティング
と半導体レーザ10の後方端面（図中の左方の端面）によ
って半導体レーザ10の外部共振器が構成されている。

【００３７】したがって、上記グレーティングの周期Λ
ＦＧを所定値に設定しておくことにより、半導体レーザ
10の発振波長を、ドメイン反転部の周期と位相整合する
波長に選択、ロックすることができる。本例では、上記
グレーティングの周期ΛＦＧを0.33μｍとすることによ
り、半導体レーザ10の発振波長を980 ｎｍに選択、ロッ
クしている。

【００３８】そして本装置においては、コリメートレン
ズ20と集光レンズ22とで構成された収束光学系が、その
２つの焦点位置が光波長変換素子15の光導波路端面18ｂ
上およびファイバーグレーティング23のコア端面23ａ上
にある共焦点光学系を構成している。したがって、ファ
イバーグレーティング23で反射回折して上記収束光学系
を通過したレーザビーム11は、ファイバーグレーティン
グ23が図２に破線で示すようにある程度傾いても、原理
的に常に光波長変換素子15の光導波路端面18ｂ上の同一
位置で焦点を結び、光導波路18に入射することになる。

【００３９】そうであれば、装置使用時にファイバーグ
レーティング23が多少傾いても、ファイバーグレーティ
ング23で反射回折したレーザビーム11が必ず光波長変換
素子15を介して半導体レーザ10にフィードバックされ、
半導体レーザ10が安定して発振するようになる。また、
上述のようにファイバーグレーティング23の傾きが許容
できれば、光波長変換装置の組立て時の調整作業が容易
になる。

【００４０】次に図３を参照して、本発明の第２の実施
の形態について説明する。なおこの図３において、図１
および図２中のものと同等の要素には同番号を付してあ
り、それらについての重複した説明は省略する（以下、
同様）。

【００４１】この図３の光波長変換装置において、第２
高調波19はダイクロイックミラー30を透過して利用位置
に導かれ、レーザビーム11はこのダイクロイックミラー
30で反射してファイバーグレーティング23に導かれるよ
うになっている。

【００４２】この場合も、ファイバーグレーティング23
のコアに形成されたグレーティングと半導体レーザ10の
後方端面（図中の左方の端面）によって半導体レーザ10
の外部共振器が構成され、図１の装置におけるのと同様
の効果が得られる。

【００４３】次に図４を参照して、本発明の第３の実施
の形態について説明する。この図４の光波長変換装置
は、図１の光波長変換装置と比べると、波長変換されな
かったレーザビーム11と第２高調波19とを分離する手段
が異なるものである。すなわち本装置においては、ファ
イバーグレーティング33として、前述と同様の屈折率変
化部を有する第１のファイバー34と、この第１のファイ
バー34に結合された第２のファイバー35とからなるもの
が用いられている。これら第１のファイバー34および第
２のファイバー35は、波長選択ファイバーカップラを構
成している。

【００４４】光波長変換素子15から発散光状態で出射し
たレーザビーム11および第２高調波19は、収束光学系と
しての集光レンズ31により収束せしめられる。この収束
位置には、ファイバーグレーティング33の第２のファイ
バー35の一端面が配されており、レーザビーム11および
第２高調波19はこの第２のファイバー35に入射する。こ
の第２のファイバー35に入射してそこを伝搬した第２高
調波19は、該第２のファイバー35の他端面から発散光状
態で出射し、コリメートレンズ20によって平行光化され
た上で、利用位置に導かれる。

【００４５】一方、第２のファイバー35に入射してそこ
を伝搬したレーザビーム11は、両ファイバー34、35の結
合部分において第１のファイバー34の方に移り、該第１
のファイバー34を伝搬してその屈折率変化部において反
射回折する。反射回折したレーザビーム11は、第２のフ
ァイバー35および光波長変換素子15を介して半導体レー
ザ10にフィードバックされ、そこでこの場合も図１の装
置におけるのと同様の効果が得られることになる。

【００４６】なお上記とは反対に、集光レンズ31により
収束したレーザビーム11および第２高調波19をまず第１
のファイバー34に入射させ、該第１のファイバー34を伝
搬する第２高調波19を第２のファイバー35の方に移すよ
うにしてもよい。

【００４７】以上説明した３つの実施形態はいずれも、
光波長変換素子15から波長変換されずに出射した基本波
としてのレーザビーム11をファイバーグレーティングに
より反射回折させるものであるが、次に、光波長変換素
子15に入射する前のレーザビーム11をファイバーグレー
ティングにより反射回折させるようにした３つの実施形
態について説明する。

【００４８】図５は、本発明の第４の実施の形態による
光波長変換装置を示すものである。この光波長変換装置
において、半導体レーザ10から発散光状態で出射したレ
ーザビーム11は、収束光学系としての集光レンズ40によ
り収束せしめられる。この収束位置には、図１の装置で
用いられたものと同様のファイバーグレーティング23の
一端面が配されており、レーザビーム11はこのファイバ
ーグレーティング23に入射する。ファイバーグレーティ
ング23を伝搬したレーザビーム11の一部は、該ファイバ
ーグレーティング23の屈折率変化部において反射回折す
る。反射回折したレーザビーム11は、集光レンズ40を介
して半導体レーザ10にフィードバックされ、そこでこの
場合も図１の装置におけるのと同様の効果が得られるこ
とになる。

【００４９】一方、ファイバーグレーティング23を伝搬
してその他端面から出射したレーザビーム11は、集光レ
ンズ41により集光されて光波長変換素子15のチャンネル
光導波路18に入射し、そこで第２高調波19に波長変換さ
れる。光波長変換素子15から発散光状態で出射した第２
高調波19およびレーザビーム11は、コリメートレンズ20
によって平行光化され、第２高調波19が利用位置に導か
れる。この第２高調波19をレーザビーム11から分離させ
るには、既に説明したようなものを適宜用いればよい。

【００５０】次に図６を参照して、本発明の第５の実施
の形態について説明する。この図６の光波長変換装置に
おいては、コリメートレンズ12によって平行光化された
レーザビーム11がビームスプリッタ45によって分岐され
る。すなわち、このビームスプリッタ45を透過したレー
ザビーム11は、図１の装置におけるのと同様にして光波
長変換素子15に導かれる。他方、このビームスプリッタ
45で反射したレーザビーム11はミラー46で反射した後、
集光レンズ22で集光されてファイバーグレーティング23
に入射する。

【００５１】ファイバーグレーティング23に入射してそ
こを伝搬したレーザビーム11は、該ファイバーグレーテ
ィング23の屈折率変化部において反射回折する。反射回
折したレーザビーム11は、ミラー46やビームスプリッタ
45等を介して半導体レーザ１０にフィードバックされ、
そこでこの場合も図１の装置におけるのと同様の効果が
得られる。

【００５２】なおこの実施形態においては、コリメート
レンズ１２および集光レンズ22により、光波長変換素子
15に入射する前のレーザビーム11を収束させる収束光学
系が構成されている。

【００５３】次に図７を参照して、本発明の第６の実施
形態について説明する。この図７の光波長変換装置は、
前述した図５の光波長変換装置と比べると、ファイバー
グレーティング23に代えて、ファイバーカップラを構成
するファイバーグレーティング50が用いられている点が
異なるものである。このファイバーグレーティング50
は、屈折率変化部を有する第１のファイバー51と、該第
１のファイバー51に結合された第２のファイバー52とか
らなるものである。

【００５４】上記第２のファイバー52に入射してそこを
伝搬するレーザビーム11は、一部が両ファイバー51、52
の結合部分において第１のファイバー51の方に移って、
二系統に分岐される。第２のファイバー52を伝搬してそ
の他端面から出射したレーザビーム11は、集光レンズ41
により集光されて光波長変換素子15のチャンネル光導波
路18に入射し、そこで第２高調波19に波長変換される。
光波長変換素子15から発散光状態で出射した第２高調波
19およびレーザビーム11は、コリメートレンズ20によっ
て平行光化され、第２高調波19が利用位置に導かれる。
この第２高調波19をレーザビーム11から分離させるに
は、既に説明したようなものを適宜用いればよい。

【００５５】一方、第１のファイバー51に移ったレーザ
ビーム11は、該第１のファイバー51を伝搬してその屈折
率変化部において反射回折する。反射回折したレーザビ
ーム11は、集光レンズ40を介して半導体レーザ10にフィ
ードバックされ、そこでこの場合も図１の装置における
のと同様の効果が得られることになる。

【００５６】次に図８を参照して、半導体レーザ10の後
方出射光を利用してその発振波長を選択、ロックするよ
うにした本発明の第７の実施形態について説明する。こ
の図８の光波長変換装置においては、光波長変換素子15
に向かわないレーザビーム11Ｒ（後方出射光）が、収束
光学系としての集光レンズ60で集光されてファイバーグ
レーティング23に入射する。ファイバーグレーティング
23に入射したレーザビーム11Ｒは、該ファイバーグレー
ティング23の屈折率変化部において反射回折する。反射
回折したレーザビーム11Ｒは、集光レンズ60を介して半
導体レーザ10にフィードバックされ、そこでこの場合も
図１の装置におけるのと同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による光波長変換装置を
示す概略側面図

【図２】上記光波長変換素子の要部を示す概略側面図

【図３】本発明の第２実施形態による光波長変換装置を
示す概略側面図

【図４】本発明の第３実施形態による光波長変換装置を
示す概略側面図

【図５】本発明の第４実施形態による光波長変換装置を
示す概略側面図

【図６】本発明の第５実施形態による光波長変換装置を
示す概略側面図

【図７】本発明の第６実施形態による光波長変換装置を
示す概略側面図

【図８】本発明の第７実施形態による光波長変換装置を
示す概略側面図

【図９】従来の光波長変換装置を示す概略側面図

【符号の説明】

10 半導体レーザ 11 レーザビーム（基本波） 11Ｒ レーザビーム（後方出射光） 12 コリメートレンズ 13 集光レンズ 14 λ／２板 15 光波長変換素子 16 ＭｇＯ−ＬＮ結晶基板 17 周期ドメイン反転構造 18 チャンネル光導波路 18ａ、18ｂ チャンネル光導波路の端面 19 第２高調波 20 コリメートレンズ 21 ダイクロイックミラー 22 集光レンズ 23 ファイバーグレーティング 23ａ ファイバーグレーティングのコア端面 23ｂ ファイバーグレーティングのコア 23ｃ ファイバーグレーティングのクラッド 30 ダイクロイックミラー 31 集光レンズ 33 ファイバーグレーティング 34 第１のファイバー 35 第２のファイバー 40、41 集光レンズ 45 ビームスプリッタ 46 ミラー 50 ファイバーグレーティング 51 第１のファイバー 52 第２のファイバー 60 集光レンズ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非線形光学効果を有する強誘電体結晶基
   板に光導波路が形成されるとともに、この光導波路に基
   板の自発分極の向きを反転させたドメイン反転部が周期
   的に形成されてなり、該光導波路においてドメイン反転
   部の並び方向に導波する基本波を波長変換する光波長変
   換素子と、 前記基本波としてこの光波長変換素子に入射されるレー
   ザビームを発する半導体レーザと、 前記光波長変換素子から発散光状態で出射した前記レー
   ザビームを収束させる収束光学系と、 コアに複数の屈折率変化部が等間隔に形成された光ファ
   イバーであって、前記収束光学系を経た前記レーザビー
   ムの収束位置にコア端面が位置するように配設され、こ
   のレーザビームを反射回折させて半導体レーザにフィー
   ドバックさせるファイバーグレーティングとからなる光
   波長変換装置。
2. 【請求項２】 前記収束光学系により収束する前の前記
   レーザビームから波長変換波を分岐させる光学系が設け
   られていることを特徴とする請求項１記載の光波長変換
   装置。
3. 【請求項３】 前記収束光学系により収束した後の前記
   レーザビームから波長変換波を分岐させる光学系が設け
   られていることを特徴とする請求項１記載の光波長変換
   装置。
4. 【請求項４】 非線形光学効果を有する強誘電体結晶基
   板に光導波路が形成されるとともに、この光導波路に基
   板の自発分極の向きを反転させたドメイン反転部が周期
   的に形成されてなり、該光導波路においてドメイン反転
   部の並び方向に導波する基本波を波長変換する光波長変
   換素子と、 前記基本波としてこの光波長変換素子に入射されるレー
   ザビームを発する半導体レーザと、 この半導体レーザから発散光状態で出射して光波長変換
   素子に入射する前のレーザビームを収束させる収束光学
   系と、 コアに複数の屈折率変化部が等間隔に形成された光ファ
   イバーであって、前記収束光学系を経た前記レーザビー
   ムの収束位置にコア端面が位置するように配設され、こ
   のレーザビームを反射回折させて半導体レーザにフィー
   ドバックさせるファイバーグレーティングとからなる光
   波長変換装置。
5. 【請求項５】 前記収束光学系により収束する前の前記
   レーザビームを、前記光波長変換素子に入射するものと
   前記ファイバーグレーティングに入射するものとに分岐
   させる光学系が設けられていることを特徴とする請求項
   ４記載の光波長変換装置。
6. 【請求項６】 前記収束光学系により収束した後の前記
   レーザビームを、前記光波長変換素子に入射するものと
   前記ファイバーグレーティングに入射するものとに分岐
   させる光学系が設けられていることを特徴とする請求項
   ４記載の光波長変換装置。
7. 【請求項７】 非線形光学効果を有する強誘電体結晶基
   板に光導波路が形成されるとともに、この光導波路に基
   板の自発分極の向きを反転させたドメイン反転部が周期
   的に形成されてなり、該光導波路においてドメイン反転
   部の並び方向に導波する基本波を波長変換する光波長変
   換素子と、 前記基本波としてこの光波長変換素子に入射されるレー
   ザビームを発する半導体レーザと、 この半導体レーザから、前記光波長変換素子に向かわな
   い後方出射光として出射したレーザビームを収束させる
   収束光学系と、 コアに複数の屈折率変化部が等間隔に形成された光ファ
   イバーであって、前記収束光学系を経たレーザビームの
   収束位置にコア端面が位置するように配設され、このレ
   ーザビームを反射回折させて半導体レーザにフィードバ
   ックさせるファイバーグレーティングとからなる光波長
   変換装置。